DE643546C - Verfahren zur Herstellung einer nicht auflockernden Emulsion fuer Moerteldichtungszwecke - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Emulsion zum Zwecke der Dichtung von Mörteln. Die Erfindung sucht die an sich bekannte, sehr gut — 5 dichtende Wirkung der im Mörtel selbst mit dem freien Kalk gebildeten Kalkseife auf die Weise zu erreichen, daß die Bildung derselben in möglichst fein verteilter Form erfolgt und damit einerseits eine größtmögliche Schutzwirkung erzielt und anderseits gleichzeitig eine Schaumbildung praktisch vollkommen verhindert wird. Dieses Ziel wird nach der Erfindung dadurch erreicht, 'daß hochmolekulare Fettsäuren oder ein Gemisch derselben mit verseifbaren Fetten und Ölen unter gleichzeitiger Verwendung von nicht verseif baren Ölen und Fettstoffen in Gegenwart von Emulgatoren und Schutzkolloiden, wie Pflanzenschleimen und Pflanzengummi, polymeren Kohlehydraten, Eiweißstoffen, bzw. deren Abbauprodukten und Sulfitablauge in alkalischer Lösung emulgiert werden.

Daraus ergibt sich also, daß die Dichtungswirkung der Emulsion in Reaktion mit dem Mörtel durch die Bildung von Kalkseifen in feinster Verteilung bewirkt wird und daß gleichzeitig jede kolloide Schaumhautbildung, die das Mörtelgefüge auflockert und die Festigkeit herabsetzt, vermieden wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ι. eine kombinierte Emulgator- und Schutzkolloidwirkung eines offensichtlich miteinander chemisch reagierenden Gemisches von Sulfitablauge und Eiweißstoffen verwendet wird,

2. nicht die hochmolekularen Fettsäuren allein, sondern im Gemisch mit nicht verseifbaren Ölen und Fettstoffen zur Anwendung kommen.

Der Stand der Technik kann dahin zusammengefaßt werden, daß es bekannt war, für Mörteldichtungszwecke mit Erfolg solche Stoffe zu verwenden, die entweder an sich wasserabweisend sind oder die mit der Zementflüssigkeit wasserabweisende und porenstopfende Verbindungen bilden. Es handelt sich dabei vornehmlich um hochmolekulare oder kolloide Verbindungen, wie Öle, Fette, Seifen usw., die in gelöster oder emulgierter Form dem Mörtelanmachwasser zugesetzt und im Mörtel durch den freien Kalk fixiert werden. Dabei hat es sich gezeigt, daß infolge der hohen Dispersität der Seifen wohl eine weitgehende Wasserabdichtung erzielt werden konnte, daß aber infolge der Schaumhautbildung die im Mörtel befindliche bzw. eingerührte Luft am Entweichen verhindert wurde und somit unter Brüchigwerden des Mörtels ein oft bedeutender Festigkeitsabfall erfolgte. Dieser Gefahr suchte man aus dem Wege zu gehen, indem man bereits fertige unlösliche Erdalkali- oder Metallseifen in Form von Trockenpulvern oder Pasten dem Mörtel zufügte, wobei sich wohl die Schaumbildung vermeiden ließ, die Abdichtung aber 6g insofern unsicher wurde, als die grobdispersen Metallseifen nicht fein genug im Mörtel verteilt werden konnten und sich als unlösliche Stoffe auch nicht an die Zementbestandteile binden ließen.

Dagegen war es bisher nicht bekannt, daß die Bildung von feinst verteilten Kalkseifen im Mörtel dadurch möglich ist, daß man hochdisperse Fettsäuren, die normalerweise mit Kalkwasser spontan unter grober Flocki bildung reagieren, mit Hilfe derartiger Em gatoren und Schutzkolloide einführt. Dife., ist nur möglich durch die der Emulsion" eigene Natur, freie Fettsäuren neben Alkalihydroxyd zu enthalten, ohne die typischen Alkaliseifenreaktionen zu geben. Offenbar liegt hier ein Suspensionskolloid und nicht wie bei Seifen ein Emulsionskolloid vor. So ist z. B. gegenüber einer gleichkonzentrierten echten Seifenlösung, in der Verdünnung 1 :20 mit Wasser, beim heftigen Umschütteln keinerlei Schaumbildung zu beobachten, vielmehr zerfallen die gebildeten Schaumblasen beim Stehen sofort, während dies bei der Seifenlösung nicht der Fall ist. Weiterhin ist die Viscosität der Emulsion sehr gering gegenüber der Seifenlösung, die Werte entsprechen etwa vergleichsweise einer io°/₀igen gegenüber einer ioo°/_nigen Glycerinlösung. Zur Veranschaulichung der feindispersen Kalkseifenbildung möge hier ein Vergleichsvcrsuch angeführt werden:

Je 5 g Kaliseife (S⁰Z₀ Ölsäure) und 5 g der neuen Emulsion (8% Ölsäure) wurden mit Wasser auf 100 ecm aufgefüllt und gelöst. Xach Zugabe von je 10 g Portlandzement wurde das Gemisch in Meßzylindern je 2omal heftig geschüttelt und nach 15 Minuten langem Stehenlassen das gebildete Sediment abgelesen. Dieses betrug bei der Seifenlösung 40 ecm an körnigen flockigen Teilen, wobei noch ein Teil des Zementes mit dem überstehenden Schaum eine steife Masse bildete. Bei der Emulsion betrug das Sediment 14ecm an sehr feinen Teilen, die überstehende Lösung enthielt eine trübe Milch von etwas Zement mit Emulsionsteilen. Der Schaum über der Flüssigkeit war zerfallen. Ein Vergleichsversuch ohne Zusatz ergab ein Sediment von 12 ecm.

Hieraus folgt notwendigerweise, daß trotz der Gegenwart von freien Fettsäuren neben freiem Alkali in der Emulsion nicht die Stabilität der Emulsion durch Seifen bewirkt sein kann, sondern daß als Emulgatoren und Schutzkolloide die Kombination von Sulfitablauge mit den Eiweißstoffen verantwortlich zu machen ist. Wie eingehende Versuche ergeben haben, ist es nicht möglich, eine brauchbare, stabile Emulsion mit einer der Komponenten allein herzustellen, so daß dieser Kombination eine ganz besondere Bedeutung zukommt.

Xach den bisher bekannten Verfahren ist es erstrebenswert, möglichst fein verteilte Kalkseifen entweder dem Mörtel zuzufügen oder dort entstehen zu lassen. Dies ist jedoch bei der außerordentlich großen Reaktionsfähigkeit der Kalkseifen eine schwierige Auf- ;_:>gabe. Werden die Kalkseifen von vornherein frtig gebildet dem Mörtel zugefügt, so sind Fettstoffe entweder an Kalk oder an Ton d Schiefer gebunden und absorbiert. Die eilchengröße derartiger Suspensionen, die meist in Pastenform vorliegen, dürften in y₀ keinem Fall die Teilchengröße von 1O₁It unterschreiten, während die von klaren Emulsionen weit darunterliegt. So gibt auch die neue Emulsion bei beliebiger Wasserverdünnung klare oder nur schwach getrübte, stabile Lösungen, während die Suspensionen rasch sedimentieren. Da die Reichweite und Schutzwirkung mit der Verkleinerung der Teilchengröße rasch ansteigt, so geht hieraus ein wesentlicher Fortschritt durch die Erfindung hervor.

Bei einem älteren bekannten Verfahren handelt es sich um eine Emulsion aus Bitumen, Fett und Ton. Andere Verfahren wieder beschreiben Kalkmilch, mit Fett oder öl stark mechanisch gerüttelt, für Kalkmörtel; oder Kalkbrei mit anorganischen Chloriden, Fettsäuren, Paraffin, mit Wasser und Silikaten gemischt, für Kellerspritzputz; oder einen fetthaltigen Kalk mit Talg, mit Kristallzucker versetzt, wobei der Zucker die durch Fett verminderte Verkieselungsfähigkeit des Mörtels wieder erhöhen soll. Auch ist schon eine Paste aus bituminösem Schiefer mit Zusatz von (Men, Fetten, Teeren und Sulfitablauge als Schutzkolloid mit Kalk, Erdalkalien, Alkalien und Chloriden beschrieben worden. In allen diesen Fällen handelt es sich mehr oder weniger um grobe Dispersionen, deren Teilchengröße weit über den kolloiden Dimensionen liegt.

Bei einem anderen älteren Verfahren wird ein fertiger Beton mit einem doppelten Anstrich versehen, der die Bildung von dichtender Aluminiumseife im Beton bewirkt. Auch ist es schon bekannt, daß es mit der Plausonschen Kolloidmühle möglich ist, feine Dispersionen zu erzielen und für die verschiedenen Verwendungsgebiete zu benutzen. Daß vielfach eine feine Dispergierung erwünscht ist, n₀ um eine intensivere Wirkung zu erzielen, ist allgemein bekannt, jedoch hat der im vorliegenden Verfahren vorgeschlagene Weg zu diesem Ziel mit der Dispergierung durch eine Kolloidmühle nichts zu tun. An anderer χχ$ Stelle findet sich der Hinweis, daß die allgemein schädliche auflockernde Wirkung von schäumenden Kolloidstoffen im Mörtel (in diesem Falle Eiweißabbauprodukten) verhindert werden kann durch geringe Zusatz- ia₀ mengen von Salzen höherer Fettsäuren oder deren Sulfurierungsprodukten. Es handelt

sich hier um verhältnismäßig große Mengen von Eiweißstoffen mit einem geringen Zusatz von Schaumverhütungsmitteln. Die Mörtelabdichtung wird hierbei nicht wie bei der neuen Emulsion durch die Bildung von Kalkseifen bewirkt, sondern beruht auf der dichtenden Wirkung von Eiweißstoffen, die leicht benetzbare, in Wasser mehr oder weniger molekulardisperse, gelöste Sübstanzen darstellen.

Bei der neuen Erfindung handelt es sich dagegen um eine echte Emulsion, die zur Schaumverhütung neben unverseifbaren Ölen

und P"ettstoffen den kombinierten Eiweiß-Sulfitablauge-Emulgator enthält und deren abdichtende Wirkung im Mörtel in erster Linie auf der Bildung von nicht benetzbaren Kalkseifen beruht. Es handelt sich hier um ■eine Schaumverhütung an einem anderen Ob-' jekt und mit anderen Mitteln, wie ja auch bekannt ist, daß dieses Problem bei jeder Fabrikation auf 'verschiedene Weise gelöst werden muß.

Der Fortschritt, der nach der neuen Erfindung erreicht wird, ergibt sich deutlich aus folgender Zusammenstellung:

Zusatz

Ohne Zusatz

Zusatz gemäß der Erfindung

Unlösliche Seifen ohne lösliche Seifen Unlösliche Seifen mit Alkaliseifen. . .

Reine Alkaliseifen mit und ohne lösliche Zusätze

Dieses Ergebnis wird, wie schon vorher ausgeführt, dadurch erreicht, daß die Fettsäure mit unverseifbaren Ölen und Fetten gemischt wird (Erniedrigung der Schaumhautbildung) und nebenbei mit Schutzkolloiden, wie Eiweiß, in Verbindung mit Sulfitablauge in alkalischer Lösung emulgiert wird. Versuche ergaben, daß Eiweißprodukte hinsichtlich der Schaumverhütung nicht genügend wirksam sind, daß anderseits die Sulfitablauge, die hierbei besonders schaumverringernd wirkt, allein angewendet, keine gute Emulgierung ergab und außerdem keine völlige Vermeidung der Schaumbildung. Hierzu war auch noch ein Zusatz von nicht verseifbaren -Fettstoffen nötig.

Weiterhin hat sich dabei gezeigt, daß eine stabile Emulsion erzielt werden mußte, in der freie Fettsäuren neben freiem Alkali bestehen konnten, ohne eine Seife zu bilden, was sich bereits an der geringen Viscosität der Emulsion erkennen läßt. Dies gelang nun dadurch, daß sowohl Eiweiß wie Sulfitablauge gleichzeitig angewendet wurden, und zwar wurde ein Gemisch dieser Stoffe in möglichst wasserfreiem Zustand mit den Fettsäuren und nicht verseifbaren Ölen in Gegenwart von Kalilauge verkocht und hierauf mit Wasser zu einer flüssigen Emulsion verarbeitet. Es scheint, daß hierbei die Sulfitablauge mit dem Eiweiß chemisch reagiert, vielleicht in der Weise, daß Glykoproteide Raumgewicht
des Mörtels

2,01
2,01
2,01
1,95

1,80 bis 1,90

Mörtelbeschaffenheit

wasserdurchlässig

gut wasserdicht

etwas wasserdurchlässig

befriedigend wasserdicht, verminderte
Festigkeit

befriedigend wasserdicht, stark verminderte Festigkeit

gebildet werden. Jedenfalls verlaufen die Xanthoproteinreaktion und auch andere Eiweißreaktionen nicht mehr deutlich positiv. Hier etwas Näheres über den chemischen Prozeß anzugeben, dürfte sehr schwierig sein. Offenbar ist in der Sulfitablauge besonders das ligninsulfosaure Salz für die Verhütung der Schaumbildung wirksam, während die vorhandenen Kohlehydrate die feinere Verteilung des Dichtungsmittels bewirken.

Erfindungsgemäß läßt sich eine solche Emulsion dadurch herstellen, daß man hochmolekulare Fettsäuren, verseif bare Fette und öle im Gemisch mit nicht verseifbaren Ölen und Fettstoffen unter Verwendung von Emulgatoren oder Schutzkolloiden, wie Pflanzenschleimen oder Pflanzengummi, polymeren Kohlehydraten, Eiweißstoffen, Sulfitablauge, in alkalischer Lösung zu einer stabilen Emulsion verarbeitet. Beispielsweise werden 5 Teile no Fettsäure im Gemisch mit 6 Teilen Mineralöl mit 89 Teilen einer wässerigen Lösung von Eiweißstoffen und Sulfitablauge unter Zusatz von Alkalihydroxyd emulgiert. Man hat es in der Hand, unter Verwendung von flüssigen Fettsäuren und flüssigen Mineralölen unter Verwendung von Kalilauge hochdisperse flüssige Emulsionen zu erzielen oder mit festen Fettsäuren, wie Stearinsäure, und festen Kohlenwasserstoffen, wie Paraffin, pastose Emulsionen herzustellen.

Die auf diese Weise hergestellten Emul-

sionen lösen sich entweder klar oder mit schwacher Trübung in Wasser auf. Dem Mörtelanmachwasser in einer Menge von etwa 2 g auf ioog Zement zugesetzt, lassen ο sie ausgezeichnete Dichtungswirkungen ohne Verringerung der Mörtelqualität erzielen, was darauf zurückzuführen ist, daß die aktiven Stoffe in hochdispersem Zustand in dem Mörtel verteilt werden können und die BiI-dung der wasserabweisenden Kalkseifen infolge der Schutzwirkung der Emulgatoren ohne Schaumhautbildimg und in so fein verteilter Form erfolgt, daß eine weitestgehende Schutzwirkung gewährleistet ist. Ein weiterer Vorteil dieser Emulsionen besteht darin, daß sie eine hohe Xetzwirkung besitzen und den Wasserbedarf beim Anmachen des Mörtels herabsetzen, was hinsichtlich der Mörtelfestigkeit von größter Bedeutung ist. Außersso dem zeigen die mit der Emulsion versetzten Mörtel eine erhöhte Plastizität und größere Fettigkeit, die eine gleichmäßige Mörtelmischung befördert und auch die Bildung der gefürchteten Wasserporen im Mörtel verhütet. Die Emulsion kanu auch mit Metallsalzen zur Erzielung besonderer Effekte versetzt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung einer nicht auflockernden Emulsion für Mörteldichtungszwecke, dadurch gekennzeichnet, daß man hochmolekulare Fettsäuren oder ein Gemisch derselben mit verseifbaren ölen und Fettstoffen unter gleichzeitiger Verwendung von nicht verseifbaren ölen und Fettstoffen in Gegenwart von Emulgatoren und Schutzkolloiden, wie Pflanzenschleimen und Pflanzengummi, polymeren Kohlehydraten, Eiweißstoffen, bzw. deren Abbauprodukten und von Sulfitablauge in alkalischer Lösung emulgiert.