DE3300750C2

DE3300750C2 - Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit verbesserter Naßfestigkeit

Info

Publication number: DE3300750C2
Application number: DE19833300750
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. 4270 Dorsten Gorke; Christoph Dr. 4370 Marl Herrmann; Wolfgang Dr. 4358 Haltern Kampf; Roland Dr. Streck; Dieter Dr. 4370 Marl Zerpner
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1983-01-12
Filing date: 1983-01-12
Publication date: 1985-07-18
Also published as: DE3300750A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit verbesserter Naßfestigkeit, die im wesentlichen aus Sand und einem mit Luftsauerstoff vernetzenden organischen Bindemittel bestehen, in an sich bekannter Weise, wobei man bei der Zubereitung der Formmassen als Bindemittel ein Zusatz- und Hilfsstoffe enthaltendes, reaktive Silylgruppen tragendes Homo- oder Copolymeres von 1,3-Dienen, das im Mittel ein Molekulargewicht (Mn) von 500 bis 8000, einen Gehalt an cis-1,4-Doppelbindungen von mindestens 35% und einen Siliciumgehalt von 0,1 bis 10 Masseprozent aufweist, einsetzt.

Description

Aus der DE-AS 13 01 277 ist es bekannt, Böden mit Hilfe von unter dem Einfluß von Luftsauerstoff vernetzenden und Jadurch aushärtenden, öligen Homo- oder Mischpolymerisaten von 13-Dienen zu verfestigen. Bei der Durchführung dieser Maßnahme mischt man in bekannter Weise das selbsttrocknende Polyenöl in unverdünntem Zustand oder zweckmäßigerweise in Form von Lösungen oder wäßrigen Emulsionen unter das zu vet i'estigende Bodenmaterial. Dabei kann das Bindemittel beispielsweise in Mischtrommeln mit dem Bodenmaterial gründlich vermischt und danach in Formen gebracht oder z. B. als Straßenunterbau aufgewalzt werden.

Die so herstellbaren Formkörper weisen zwar bei Verwendung einer optimalen Menge des Polyenöls in trockenem Zustand gute Druck- und Biegefestigkeiten auf, nicht jedoch, wenn sie. z. B bei der Verwendung als Filterelemente, mit Wasser in Berührung Kommen.

Aufgabe der Erfindung war es daher. Formkörper, die im wesentlichen aus Sand und einem mit Luftsauerstoff vernetzenden organischen Bindemittel bestehen, in an sich bekannter Weise so herzustellen, daß sie gegenüber den Formkörpern des Standes der Technik eine verbesserte Naßfestigkeit aufweisen.

Diese Aufgabe wurde durch die in den Patentansprüchen beschriebenen Maßnahmen gelöst, d. h. bei der Zubereitung der Formmassen wird dem Sand ein spezielles, lusgewähltcs Bindemittel zugemischt.

Dieses ist dadurch gekennzeichnet, daß es ein Zusatz- und Hilfsstoffe enthaltendes, reaktive Silylgruppen tragendes Homo- oder Copolymeres von 1,3-Dienen ist, das im Mittel ein Molekulargewicht (Mn) von 500 bis 8000. einen Gehalt an cis-!,4-Doppelbindungen von mindestens 35% (durch Infrarotabsorptionsspektroskopie bestimmt) und einen Siliciumgehalt von 0,1 bis 10 Massepro/cnt aufweist.

Bindemittel dieser Art können nach bekannten Verfahren des Standes der Technik durch Umsetzung geeigneter Homo- oder Copolymeren von I.3-Dienen mit den verschiedensten Siliciumverbindungen hergestellt werden (DE-OS 30 03 893. 30 10 113. 30 28 839 und 31 29 082). Sie werden bisher vornehmlich als Haftvermittler bei der Herstellung von Mischungen aus Polymeren, mineralischen Füllstoffen und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen verwendet.

Wesentlich für ihren Einsatz bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist, daß die einzelnen Kenngrößen innerhalb der angegebenen Bereiche liegen. Zur Erfüllung dieser Forderung können die verschiedensten Wege eingeschlagen werden. So kann man einmal ausschließlich ein reaktive Silylgruppen tragendes Homo- oder Copolymeres von 13-Dienen, vorzugsweise ein silyliertes niedermolekulares Polybutadien, der geforderten Spezifikation einsetzen. Möglich ist jedoch auch der Verschnitt eines solchen Produktes mit z. B. einem nicht silylierten niedermolekularen Homo- oder Cokpolymeren von 13-Dienen, vorzugsweise einem Polybutadienöl mit einem Molekulargewicht (Mn) von 400 bis 8000, oder einem gegebenenfalls silylierten natürlich vorkommenden öl bzw. dessen Umesterungsprodukte. Die SiIylierung ungesättigter natürlich vorkommenöcr Öle oder deren Umesterungsprodukte kann dabei z. B. nach dem Verfahren der DE-OS 31 26 845 erfolgen.

Bevorzugt werden beim erfindungsgemäßen Verfahren Bindemittel eingesetzt, die im Mittel ein Molekulargewicht (Mh) von 600 bis 6000, einen Gehalt an cis-1.4-Doppelbindungen von >40% und einen Siliciumgehalt von 0,5 bis 5 Masseprozent aufweisen. Besonders bevorzugt sind allerdings Bindemittel, und hier wiederum bevorzugt niedermolekulare Polybutadiene, die im Mittel ein Molekulargewicht (Mh) von 700 bis 2000, einen Gehalt an cis-l,4-Doppelbindungen von >50%

jo und einen Siliciumgehalt von 1 bis 3 fviasseprozent haben.

Unter Zusatz- und Hilfsstoffen. die dem Bindemittel vor der Zubereitung der Formmassen zugesetzt werden, werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung in erster Linie Sikkative und Netzmittel verstanden.

Als Sikkative sind z. B. Salze oder Verbindungen des Cobalts, Nickels oder Eisens, insbesondere in aliphatischen oder aromatischen Lösemitteln lösliche Cobaltverbindungen, wie z. B. Cobaltoctoat, Cobaltnaphthena:

oder Cobaltoleat, geeignet, die auch in Form ihrer Lösungen in aliphatischen oder aromatischen Lösemitteln eingesetzt werden können. Die zu verwendende Menge an Sikkativen richtet sich nach der angestrebten Vernetzungszeit; in der Regel liegt ihr Anteil bei etwa 0,01 bis

•»5 0,2%, vorzugsweise bei 0,08 bis 0,18%, bezogen auf die Masse des Bindemittels, wobei sich die Mengenangaben für die Sikkative nur auf deren Metallanteil beziehen.

Als Netzmittel sind z. B. anionenaktive Emulgatoren, wie fettsaure Salze und Alkylarylsulfonate, oder kationenaktive Emulgatoren, wie A.lkylaminpolyslykolether oder Distearyl-dimethylammonium-Saize. insbesondere aber nichtionogene Emulgatoren, wie z. B. Fettalkoholpolyethylenglykolether, Fettsäurepolyalkylenglykolester oder Alkylphenolpolyglykolether mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe und 3 bis 80 Ethylenoxid-Einheiten, geeignet, wobei sich insbesondere p-Nonyl-phenolpolyglykolether mit 4 bis 16, vorzugsweise 6 bis 10 angelagerten Ethylenoxid-Einheiten bewährt haben. Sie werden in Mengen von 0,5 bis 10%, vorzugsweise 1 bis 5%, bezogen auf die Masse des Bindemittels, eingesetzt.

Unter Sande werden im Rahmen dieser Erfindung in erster Linie die hauptsächlich aus Quarz (SiOj) bestehenden mineralischen Sedimente verstanden. Sie kön-

b5 nen jedoch auch — je nach He "kunft und Entstehung — Körnchen aus Feldspat. Glimmer, Magnetit, Titanit, Hornblende, Granat, Turmalin und dergleichen enthalten (siehe Römpps Chemie-Lexikon. 7. Auflage [1975],

33 OO

3056/57). Der Wassergehalt der beim erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Sande sollte nicht größer als 6,5 Masseprozent sein. Er ist auf alle Fälle so zu wählen, daß die Summe aus Wasser und Zusatz- und Hilfsstoffe enthaltendem Bindemittel nicnt größer als 7 Masseprozent ist.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man in der Regel so vor, daß zunächst die Formmasse bestehend aus Sand und dem Hilfs- und Zusatzstoffe enthaltenden Bindemittel in einem geeigneten Mischaggregat, wie z. B. einem Zwangsmischer, hergestellt wird.

Der Zwangsmischer ist dadurch charakterisiert, daß 2 Wellen mit Rührarmen gegenläufig in einer Mischtrommel arbeiten und das Mischgut sich somit nicht um die Rührer wickeln kann. Die Mischung ist im allgemeinen nach ! bis 8, vorzugsweise 2 bis 4, Minuten homogen.

Anschließend gibt man die Formmasse, deren Anteil an Zusatz- und Hilfsstoffe enthaltendem Bindemittel im allgemeinen 0,6 bi., 6, vorzugsweise 1 bis 4, besonders bevorzugt IJ5 bis 2,5 Masseprozent beträgt, in bekannter Weise in die bereitgestellten Formen. Dabei kann sie z. B. durch Stampfen, Rütteln, Schleudern oder Pressen verdichtet werden. Die so hergestellten Formkörper werden anschließend zwecks Aushärtung — je nach Größe — bis zu 4 Wochen bei Raumtemperatur (20 bis 22°C) gelagert. Danach können sie z. B. als Filterelemente Verwendung finden.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele näher erläutert. Biegezug-(BZ) und Druckfestigkeit (D) wurden dabei nach DIN 1164 bestimmt.

de, ersetzt wurden. Das eingesetzte Bindemittel hatte folgende Kenngrößen:

Molekulargewicht (Mh):
eis-1,4-DoppeIbindungen:
Siliciumgehalt:

1530
70%
0,25 Masse-%

Für Biegezug- und Druckfestigkeit wurden jetzt folgende Wertepaare gemessen: BZ (trocken) 7,45 N/mm²; D (trocken) 13,70 N/mm²; BZ (naß) 3,11 N/mm²; D (naß) 6,05 N/mm².

Beispiel 2

Vergleichsbeispiel A wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß 50 Masseprozent des niedermolekularen Polybutadiens durch das im Beispiel 1 eingesetzte silylierte Polybutadienöl ersetzt wurden. Das Bindemittel hatte folgende Kenngrößen:

Molekulargewicht (Mn):
cis-1,4-Doppelbindungen:
Siliciumgehalt:

IDOU

58%

1,27 Masse-%

Vergleichsbeispiel A

In einem Zwangsmischer wurden 98 Masseteile Sand (HA 55 der Quarzwerke Haltern i/W) mit einem Wassergehalt von <04 Masseprozent mit 2 Masseteilen eines Bindemittels nachfolgender Zusammensetzung innig vermischt. Die Mischzeit betrug 2 Minuten.

35

40 Für Biegezug- und Druckfestigkeit wurden folgende Wertepaare gemessen: BZ (trocken) 8,77 N/mm²; D (trocken) 14,50 N/mm²; BZ (naß) 432 N/mm²; D (naß) 7,67 N/mm².

Beispiel 3

Vergleichsbeispiel A wurde mit dem Unterschied wiederholt, daß das gesamte niedermolekulare Polybutadien durch das im Beispiel 1 eingesetzte silylierte Polybutadienöl ersetzt wurde. Das Bindemittel hatte folgende Kenngrößen:

Molekulargewicht (Mn):

cis-M-Doppelbindungen:

Siliciumgehalt:

1820

2,54 Masse-%

Zusammensetzung des Bindemittels: Für Biegezug- und Druckfestigkeit wurden folgende

9603 g niedermolekulares Polybutadien mit folgen- Wertepaare gemessen: BZ (trocken) 8,58 N/mm²; D den Kenngrößen: Mn = 1500, 72% eis- (trocken) 15,80 N/mm²; BZ (naß) 5,42 N/mm²; D (naß) 1,4-Doppelbindungen, 27% trans-1,4-Doppel- 45 9,10 N/mm²,
bindungen, 1% Vinyl-Doppelbindungen
14,3 g Nonylphenolpolyglykolether mit 8 Ethoxyein-

heitenals Netzmittel
25,6 g Cobaltoctoatlösung in Xylol (6 Masse-% Co) als Sikkativ

Von der Formmasse wurden Formkörper gemäß DIN 1164 hergestellt. Diese wurden 3 Wochen bei Raumtemperatur (20 bis 22°C) gelagert. Die Biegezugfestigkeit (BZ) betrug sodann 6,54 N/mm², die Druckfestigkeit (D) 12,50 N/mm².

Anschließend lagen die Formkörper 3 Wochen lang bei Raumtemperatur in vollentsalztem Wasser. Nach der Entnahme aus dem Wasser und einer Abtropfzeit von 1 Stunde wurden für BZ und D folgende Werte gemessen: BZ = 1,82 N/mm²: D = 3,40 N/mm².

Beispiel 1

Vcrgleichsbeispiel A wurde mit dem Unterschied wie- bS derholt, daß 10 Masseprozent des niedermolekularen Polybutadiens durch ein silyliertes Polybutadienöl, das gemäß Beispiel 1 der DE-OS 30 28 839 hergestellt wur-

Claims

33 OO 750 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit verbesserter Naßfestigkeit, die im wesentlichen aus Sand und einem mit Luftsauerstoff vernetzenden organischen Bindemittel bestehen, in an sich bekannter Weise, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Zubereitung der Formmassen als Bindemittel ein Zusatz- und Hilfsstoffe enthaltendes, reaktive Silylgruppen tragendes Homo- oder Copolymeres von 13-Dienen, das im Mittel ein Molekulargewicht (Mh) von 500 bis 8000, einen Gehalt an cis-1.4-Doppelbindungen von mindestens 35% und einen Siliciumgehah von 0,1 bis 10 Masseprozent aufweist, einsetzt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Sikkativ enthält.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Netzmitte! enthält