DE4243718C1

DE4243718C1 - Mittel und Verfahren zur Herstellung von quellenden, abbindenen Vergußmaterialien auf Epoxidbasis

Info

Publication number: DE4243718C1
Application number: DE19924243718
Authority: DE
Inventors: Volker Dr Banhardt; Clausdieter Ihle
Original assignee: Koch Marmorit GmbH
Current assignee: Knauf Marmorit GmbH
Priority date: 1992-12-23
Filing date: 1992-12-23
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: WO1994014880A1; AU5810494A

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Mittel und Verfah ren zur Herstellung von quellenden, abbindenden Vergußmate rialien bestehend aus einem abbindefähigen, organischen Harz system auf Epoxidbasis, welches durch Wasser unter Gasbildung schäumt und dadurch quillt, sowie gegebenenfalls Zuschlag- und/oder Füll stoffe, Zusätzen und Hilfstoffen.

Es ist bekannt quellende, abbindende Vergußmaterialien herzu stellen aus einem Polyurethanharzsystem, welches durch Luft feuchtigkeit sowie durch Wasser und Feuchtigkeit der angren zenden Materialien unter Gasbildung schäumt und dadurch quillt. Diese Reaktion der Polyurethanharze beruht darauf, daß ein Teil des Isocyanats mit Wasser unter Freisetzung von Kohlendioxid reagiert. Ein Nachteil dieser Vergußmaterialien besteht darin, daß die Quellung sehr stark vom Wassergehalt des Systems und der Umgebung abhängt. Zuschlag- und/oder Füllstoffe, wie Sande, insbesondere Quarzsand, müssen daher vor dem Einsatz feuergetrocknet werden. Dennoch kommt es bei der Verarbeitung immer wieder durch unkontrolliert einge schlepptes Wasser zu unterschiedlich starkem Aufschäumen und Quellen des Materials.

Es ist weiterhin bekannt,Epoxidharzsysteme zu schäumen durch Zusätze von Silanen. Diese Zusätze sind aber nicht nur rela tiv kostspielig, sondern weisen den großen Nachteil auf, daß für die Reaktion erhöhte Temperaturen nötig sind, so daß die se Systeme nicht bei Normaltemperatur an der Baustelle ver arbeitet werden können.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Mittel zur Herstellung quellender, abbindender Vergußmaterialien auf Basis eines abbindefähigen, organischen Harzsystems auf Epoxidbasis zur Verfügung zu stellen, welches auch bei niedrigen Temperaturen bis zum Gefrierpunkt eingesetzt werden kann und dabei obendrein unempfindlich sein soll gegen Schwankungen der Feuchtigkeit und unkontrolliert eingeschlepptes Wasser. Die Vergußmaterialien sollen weiterhin preiswert, zuverlässig und sicher verarbeitbar sein und auch keine arbeitshygienischen oder toxikologischen Probleme aufwerfen. Diese Aufgabe konnte jetzt überraschend einfach und gut dadurch gelöst werden, daß das Harzsystem besteht aus einer Epoxidkomponente, einer Härtekomponente, wobei mindestens eine der Komponenten Wasser enthält, und einem Gasbildner, welcher seinerseits besteht aus einem separat und trockengehaltenen Gemisch von Pulvern eines oder mehrerer amphoterer Metalle oder Metallhydride und Calciumoxid gegebenenfalls im Gemisch mit Calciumhydroxid sowie gegebenenfalls Zuschlag- und/oder Füllstoffen, Zusätzen und Hilfstoffen. Ein besondere Vorteil besteht darin, daß auch die separat zugesetzten Zuschlag- und/oder Füllstoffe Wasser enthalten können, ohne daß dies zu Störungen oder Schwankungen des Schäumens und Quellens führt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird durchgeführt, indem un mittelbar vor dem Gebrauch miteinander vermischt werden eine Epoxidkomponente, eine Härterkomponente, wobei mindestens eine der Komponenten Wasser enthält, und ein Gasbildner, wel cher seinerseits besteht aus einem separat und trockengehal tenen Gemisch von Pulvern eines oder mehrerer amphoterer Me talle oder Metallhydride und Calciumoxid gegebenenfalls im Gemisch mit Calciumhydroxid sowie gegebenenfalls Zuschlag und/oder Füllstoffe.

Als Epoxidkomponente kommen prinzipiell alle handelsüblichen und bewährten, wasserverträglichen Epoxidkomponenten in Fra ge, wie mono-, bi- und polyfunktionelle Bisphenol A-, Bisphe nol F- und Bisphenol A/F-Harze mit haftungsvermittelnden Zu sätzen und Flammschutzmitteln, mono-, bi- und polyfunktionel len niedrigviskosen EP-Harzen (Reaktivverdünnern). Weiterhin können diesen Komponenten zugesetzt werden Wasser, Emulgato ren und Wasserretentionsmittel, wie Celluloseether.

Als Härter kommen prinzipiell in Frage die handelsüblichen, wasserverträglichen Polyamine, Polyamide, Polyamidoamine mit Beschleunigern für Epoxid-Systeme wie z. B. Benzylalkohol oder Nonylphenol. Diesen können haftungsvermittelnde Zusätze und Flammschutzmittel sowie Wasser, Emulgatoren und Wasserreten tionsmittel, wie Celluloseether, zugesetzt werden.

Als Gasbildner kommen vor allem in Frage Aluminiumpulver aber auch andere amphoterer Metalle, wie Zink, die sich durch starkes Alkali auflösen lassen. Diesen separat und trockenge haltenen Gemischen wird zugesetzt pulverförmiges Calciumoxid sowie gegebenenfalls auch zusätzlich Calciumhydroxid. Die Korngröße und Korngrößenverteilung dieser alkalischen Kompo nente einerseits und des Metallpulvers oder Metallhydridpul vers andererseits bestimmen die Wärmetönung und die Reak tionsgeschwindigkeit des Gasbildners. Weiterhin ist es möglich diese Eigenschaften zu modifizieren und zu stabili sieren durch Beimischen von Zuschlag- und/oder Füllstoffen, Zusätzen und Hilfstoffen. Geeignet sind beispielsweise Di ethylenglycol, welches auch das Stauben dieses Gemisches ver mindert. Weiterhin kann durch Zumischen von inertem Steinmehl die Reaktivität modifiziert werden.

Als Zuschlag- und/oder Füllstoffe zu dem Gasbildner kommen in Frage prinzipiell alle ebenfalls trockenen Materialien, ins besondere anorganischen Materialien, die nicht durch starkes Alkali zersetzt werden oder sonst zu einer vorzeitigen Reak tion des Calciumoxids oder Calciumhydroxids führen. Sofern derartige Zuschlag- und/oder Füllstoffe separat zugesetzt werden, können sie auch zusätzliches Wasser enthalten. Be sonders geeignet sind dafür auch erdfeuchte Sande oder gröber körnige Zuschlagsstoffe. Besonders vorteilhaft ist, wenn diese Zuschlag- und/oder Füllstoffe sich gut einrühren und vermischen lassen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn es sich um Stoffe mit enger Korngrößenverteilung handelt und wenn diese gegebenenfalls durch natürliche oder auch künstliche Nachbehandlung abgerundete Ecken aufweisen. Quarzsand aus Flußufern hat sich als besonders geeignet erwiesen.

Als Zusätze und Hilfsstoffe kommen vor allem Emulgatoren aber auch Eindickungsmittel und Thixotropierungsmittel in Frage, da diese die Herstellung und Verarbeitbarkeit sowie das Fließverhalten der fertigen Mischung verbessern.

Die erfindungsgemäßen Mittel bestehen somit im allgemeinen aus 3 bis 4 Komponenten, wobei es durchaus möglich ist, Zuschlag- und/oder Füllstoffe den Komponenten a), b) und c) schon zuvor zuzumischen, jedoch müssen diese bei Zusatz zur Komponente c), dem Gasbildner wasserfrei sein. Besonders ein fach ist auch die Beimischung der Zuschlag- und/oder Füll stoffe als zusätzliche Komponente d).

Eine Zumischung des Calciumoxids und/oder Calciumhydroxids zusammen mit den übrigen Komponenten des Gasbildners, insbe sondere mit den Metallen und/oder Metallhydriden zur Epoxid komponente beinhaltet die Gefahr einer vorzeitigen Gasbil dung, was auch zur Zerstörung von geschlossenen Gebinden füh ren kann. Das gleiche gilt für die Zugabe dieser Komponenten zur Härterkomponente, da diese im allgemeinen Ammoniak ent halten oder freisetzen, was ebenfalls zu unerwünschter vor zeitiger Gasentwicklung führen kann. Erfindungsgemäß wird daher der Gasbildner zugesetzt in Form eines separaten und trockengehaltenen Gemisches.

Das Mischungsverhältnis der einzelnen Komponenten kann in wei ten Grenzen variiert werden, wobei drauf zu achten ist, daß die Epoxidkomponente und die Härterkomponente mengenmäßig aufeinander abgestimmt sind. Die Komponente c) (Gasbildners) muß in solchen Mengen vorhanden sein, daß eine ausreichende Aufschäumung und Quellung erfolgt. Der separate Zusatz von Zuschlag- und/oder Füllstoffen kann über 100 Masse %, bezogen auf die übrigen Komponenten, betragen, ohne daß dies zu Qualitätseinbußen führt. Bei derartig hohen Zusätzen ist allerding darauf zu achten, daß die Mischbarkeit, Rührbarkeit und das Fließverhalten der fertigen Mischung noch den Anfor derungen der Praxis entspricht.

Die Vermischung erfolgt zwar unmittelbar vor dem Gebrauch, kann jedoch ohne weiteres in Stufen erfolgen. So können bei spielsweise die Epoxidkomponente und der Gasbildner homogen vorgemischt werden und dann die Härterkomponente zugegeben werden und diesem Gemisch wird dann gewünschtenfalls noch der Zuschlag- und/oder Füllstoff der Komponente d) beigemischt. Die Herstellung und Verarbeitung eines typischen, erfindungs gemäßen Mittels ist in den nachfolgenden Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Die folgende drei Komponenten werden hergestellt:

a) Epoxidkomponente
Bisphenol A/F-Harz	ca. 70-75%
niedrigviskoser Reaktivverdünner	ca. 20-25%
Haftvermittler	ca. 1-3%
Flammschutzmittel	ca. 3-7%
b) Härterkomponente @	aliphatisches Polyamin	ca. 80-85%
Benzylalkohol	ca. 2-6%
1-2%ige wäßrige Celluloseetherlösung	ca. 10-15%
c) Gasbildner/Quellzusatz @	Aluminiumpulver	ca. 8-12%
Kalkmehl	ca.35-45%
Calciumoxid	ca. 40-55%
Diethylenglycol	ca. 1-5%

Die Komponenten a), b) und c) werden im Verhältnis 100 : 50:15 miteinander vermischt und diesem Gemisch kann bis zu 225 Ge wichtsteile Quarzsand (feucht oder trocken) zugemischt wer den. Es entsteht ein quellendes Produkt, das nach dem Abbin den alle Anforderungen erfüllt.

Beispiel 2

Die gleichen Komponenten a) und b) werden im gleichen Mi schungsverhältnis versetzt mit einem Gasbildner/Quellzusatz der Zusammensetzung

Lithiumhydridpulver\|ca. 2-8%
Kalksteinmehl	ca. 40-50%
Calciumoxid	ca. 25-40%
Calciumhydroxid	ca. 10-20%
Diethylenglycol	ca. 1-5%.

Auch diesem Gemisch kann bis zu 225 Gewichtsteile Sand beige mischt werden. Die Qualität des abgebundenen Produktes ent spricht dem des Beispiels 1.

Beispiel 3

Die folgenden Komponenten werden hergestellt

a) Epoxidkomponente
Bisphenol A/F-Harze	ca. 65-75%
Reaktivverdünner	ca. 25-30%
Haftvermittler	ca. 1-3%
Flammschutz	ca. 3-7%
b) Härterkomponente @	aliphatisches Polyamin	ca. 80-85%
Benzylalkohol	ca. 4-10%
1-2%ige wäßrigen Celluloseetherlösung	ca. 10-15%
c) Gasbildner/Quellzusatz @	Lithiumhydridpulver	ca. 3-8%
Kalkmehl	ca. 40-50%
Calciumhydroxid	ca. 35-45%
Diethylenglycol	ca. 1-5%

Die Komponenten a), b) und c) werden im Verhältnis 100 : 50:15 miteinander vermischt und diesem Gemisch können maximal 250 Gewichtsteile Quarzsand zugemischt werden. Das quellende Ma terial bindet ab und liefert ein allen Anforderungen genügen des Produkt.

Beispiel 4

Die Komponenten a) und b) im Beispiel 1 werden verarbeitet mit einem Gasbildner/Quellzusatz folgender Zusammensetzung:

Zinkpulver\|ca. 35-40%
Kalksteinmehl	ca. 8-18%
Calciumoxid	ca. 40-55%
Diethylenglycol	ca. 1-5%

Die Komponenten werden wiederum im Verhältnis 100 : 50:15 mit einander vermischt. Ihnen können bis zu 225 Gewichtsteile Quarzsand zugemischt werden. Das Produkt quillt und bindet ab und erfüllt alle Eigenschaften.

Beispiel 5

Die Harzkomponente und die Härterkomponente a) und b) gemäß Beispiel 3 werden verarbeitet mit einem Gasbildner/Quellzu satz folgender Zusammensetzung

Lithiumhydridpulver\|ca. 2-4%
Zinkpulver	ca. 15-20%
Kalksteinmehl	ca. 30-50%
Calciumhydroxid	ca. 35-45%
Diethylenglycol	ca. 1-5%

Die Komponenten a), b) und c) werden wiederum im Mischungs verhältnis 100 : 50:15 miteinander vermischt. Ihnen kann bis zu maximal 250 Gewichtsteile Quarzsand beigemischt werden. Die Gemische quellen und binden ab und erfüllen alle Anforderun gen an das abgebundene Produkt.

Claims

1. Mittel zur Herstellung quellender, abbindender Verguß materialien bestehend aus einem abbindefähigen, organi schen Harzsystem, welches durch Wasser unter Gasbildung schäumt und dadurch quillt, sowie gegebenenfalls Zu schlag- und/oder Füllstoffen, Zusätzen und Hilfstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzsystem besteht aus

a) einer Epoxidkomponente,
b) einer Härtekomponente, wobei mindestens eine der Komponenten a) oder b) Wasser enthält, und
c) einem Gasbildner, welcher seinerseits besteht aus einem separat und trockengehaltenen Gemisch von Pulvern eines oder mehrerer amphoterer Metalle oder Metallhydride und Calciumoxid gegebenenfalls im Gemisch mit Calciumhydroxid sowie gegebenen falls Zuschlag- und/oder Füllstoffen Zusätzen und Hilfstoffen.

2. Mittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die separat zugesetzten Zuschlag- und/oder Füll stoffe Wasser enthalten.

3. Verfahren zur Herstellung von quellenden, abbindenden Vergußmaterialien bestehend aus einem abbindefähigen organischen Harzsystem, welches durch Wasser unter Gas bildung schäumt und dadurch quillt sowie gegebenenfalls Zuschlag- und/oder Füllstoffen, Zusätzen und Hilfstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor dem Ge brauch miteinander vermischt werden:

a) eine Epoxidkomponente,
b) eine Härterkomponente, wobei mindestens eine der Komponenten a) oder b) Wasser enthält, und
c) ein Gasbildner, welcher seinerseits besteht aus einem separat und trockengehaltenen Gemisch von Pulvern eines oder mehrerer amphoterer Metalle oder Metallhydride und Calciumoxid gegebenenfalls im Gemisch mit Calciumhydroxid sowie gegebenen falls
d) Zuschlag- und/oder Füllstoffe.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die separat zugegebenen Zuschlag- und/oder Füll stoffe der Komponente d) Wasser enthalten.