DE69018397T2 - Polymer modifizierte Zemente mit verbesserter chemischer Widerstandsfähigkeit. - Google Patents

Polymer modifizierte Zemente mit verbesserter chemischer Widerstandsfähigkeit.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft allgemein Polymer-modifizierte hydraulische Zemente und insbesondere mit Polymerlatex modifizierte Zementzusammensetzungen zur Verwendung bei ungünstigen Umweltbedingungen.
  • Portlandzementbeton wird im modernen Bau verbreitet verwendet, und zwar für eine Vielzahl von Anwendungen, die vom Bauen von Wänden und Böden bis zum Gießen von Wasser- und Abwasserrohren und dem Errichten von Lagertanks reichen. Obwohl er eine hohe Druckfestigkeit besitzt, und er relativ billig und dauerhaft ist, weist Portlandzementbeton eine Reihe von Nachteilen bei den verschiedensten Anwendungen auf. Er besitzt beispielsweise eine schlechte Anfärbbarkeit, neigt zum Auskristallisieren und besitzt eine schlechte Widerstandsfähigkeit gegenüber wäßrigen Säuren. Diese Eigenschaften, insbesondere die schlechte Widerstandsfähigkeit gegen wäßrige Säuren, macht es bei vielen Anwendungen wünschenswert, Portlandzementbeton mit einer chemisch widerstandsfähigen Beschichtung oder Überzug zu schützen.
  • Dicke Schichten (oft als "Topping", "Mauermantel" oder "Überzug", wenn sie eine Dicke von mehr als etwa 0,25 cm besitzen, bezeichnet) sind für eine langandauernde Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien bei Anwendungen, wo ein signifikanter Abrieb auftritt oder wo grober Zuschlag zugegeben werden muß, um eine Rutschfestigkeit vorzusehen, bevorzugt.
  • Zwei Klassen von Zusammensetzungen sind zum Bilden von Schutzschichten für Portlandzementbeton in Verwendung. Die erste Klasse besteht aus "Polymerbeton"-Zusammensetzungen, welche reaktive organische flüssige Materialien enthalten, die sich unter Härtungsbedingungen verfestigen. Die zweite Klasse wird aus mit Polymer modifizierten, hydraulischen Zementen gebildet. Herkömmliche organische Beschichtungszusammensetzungen auf Lösungsmittelbasis werden nicht gerne verwendet, weil Lösungsmittel in dicken Filmen zurückgehalten wird, was zu langen Härtungszeiten und zu einer langandauernden Freisetzung von Lösungsmittel fuhrt. Hydraulische Zemente ohne Polymermodifikatoren sind nicht brauchbar, weil sie dazu neigen, eine schlechte Haftung und eine schlechte chemische Widerstandsfähigkeit aufzuweisen, und weil es ihnen an Festigkeit mangelt.
  • Polymerbetonzusammensetzungen umfassen typischerweise etwa 13 Gewichtsprozent organisches Material wenn sie zur Verwendung mit einer Dicke von etwa 0,636 cm formuliert werden, und werden typischerweise unter Verwendung eines Bindemittels formuliert, welches aus einem Epoxyharz und einem Aminhärtungsmittel für das Epoxyharz hergestellt ist. Wahrend dieser Typus Bindemittel eine vernünftige Härtung und chemische Widerstandsfähigkeit bei niedrigen Kosten bieten kann, werden Sprungbildung und Delaminierung als Probleme mit Epoxy/Aminpolymer Betonüberzugen, insbesondere im Außenbereich, erkannt. Ein Ultraviolett Abbau des Epoxy/Amin-Polymerbetons wird ebenso als ein Problem erkannt. Sogar für Innenanwendungen trifft man auf Sprungbildung und Delaminierung, wo die Überzüge Temperaturänderungen ausgesetzt werden, wie z.B. in der Lebensmittel- oder Getränke-Industrie oder in pharmazeutischen Betrieben, wo Dampf oder heißes Wasser zum Reinigen von Fußböden verwendet werden.
  • Bei mit Polymer modifizierten hydraulischen Zementen wird typischerweise ein niedrigerer Pegel an organischen Materialien angewendet als bei Polymerbeton, was zu einem Wärmeausdehnungskoeffizenten führt, der ähnlich jenem des Portlandzementbetons ist, und zu geringeren Materialkosten. Während mit Polymer modifizierte hydraulische Zemente dazu neigen, eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Sprungbildung und einer Delaminierung zu ergeben, ist ihre chemische Widerstandsfähigkeit gerne schlechter als erwünscht, und zwar insbesondere ihre Widerstandsfähigkeit gegen wäßrige Säuren. Da in der Regel ein niedrigerer Pegel an organischen Materialien in mit Polymer modifizierten hydraulischen Zementen als in Polymerbetonen angewendet wird, und da organische Materialien in der Regel als eine Klasse kostenintensiver als anorganische Materialien sind, sind mit Polymer modifizierte hydraulische Zemente oft weniger kostenintensiv als Polymerbetone.
  • Es besteht ein Bedarf für eine mit Polymer modifizierte, zementartige Zusammensetzung und insbesondere eine mit Polymer modifizierte, zementartige Zusammensetzung, die hydraulischen Zement enthält, welcher als eine Beschichtung oder als eine Überzugszusammensetzung für Portlandzementbeton verwendet werden kann, welche relativ niedrige Kosten und eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien, insbesondere eine gute Widerstandsfähigkeit gegenüber wäßrigen Säuren, aufweist.
  • Zusätzlich zu relativ hohen Kosten können Polymerbetonzusammensetzungen eine Reihe anderer Nachteile aufweisen, wie z.B. eine unakzeptabe Flüchtigkeit, Entflammbarkeit und Toxizität. Sie können Spezialgerät erfordern, um Härtung zu erreichen, und können ein Mischen vieler Komponenten am Ort der Verwendung erfordern, was gleichzeitig Mehrfachpackungen für den Transport mit sich bringt.
  • Es besteht ein Bedarf für eine Beschichtungszusammensetzung für Portlandzementbeton, welche ein Minimum an Komponenten erfordert, die getrennt verpackt und transportiert und mit anderen Materialien am Ort der Anwendung zu mischen sind.
  • Epoxydierte polymere Materialien werden seit langem zum Modifizieren von hydraulischen Zementen, einschließlich Portlandzement, verwendet. Das U.S.-Patent 3,449,278 offenbart zum Beispiel ein Verbessern der Betonfestigkeit durch Verwendung eines emulgierten Epoxyharzes und eines Amins, wobei das Epoxyharz Addukte eines Epoxids mit einem Überschuß an styrolisiertem Amidoamin aufweist und eine gute Wasserdispergierbarkeit vorgesehen wird. Ein anderes polymeres Material, das für diesen Zweck verwendet wird, ist waßriger Latex. Auch Kombinationen dieser beiden sind bekannt. Das U.S. Patent 3,240,736 offenbart ein wäßriges Bindemittel oder Mörtel, welcher 20-85 Gewichtsprozent hydraulischen Zement, 2-25 Prozent Polymerlatex als ein Plastifikator und 10-50 Prozent unter Umgebungsbedingungen härtendes Harz ausgewahlt aus Epoxid, Polyurethan, Polyester und Silicon, enthält. Wasser wird zugegeben, um den hydraulischen Zement zu härten, und es wird für das Harz ein Härtungsmittel verwendet: Polyamid für das Epoxidharz, ein Amin für das Polyurethan, ein Peroxid für den Polyester und ein Polyamid mit niedrigem Molekulargewicht für das Silicon. Ähnliche Zusammensetzungen ohne hydraulischem Zement werden für ähnliche Anwendungen im U.S.-Patent 3,316,187 geoffenbart, in welchem phenolische Mikroblasen gegen den hydraulischen Zement des Patentes '736 substituiert sind. Das U.S.-Patent 3,822,229 offenbart ein wäßriges, plastisches Bindemittelgemisch, welches im wesentlichen aus 20-85 Gewichtsprozent hydraulischem Zement, 15-50 Prozent flüssigem Epoxyharz und Härtungsmittel, und 2-25 Prozent polymeren Latexfeststoffen besteht. Es wird ein besonderes plastifizierendes Mittel geoffenbart, welches plastifizierende Mittel ein filmbildendes Copolymer und eine carbocyclische Verbindung mit 2 vicinalen Carboxygruppen, wie z.B. Phthalsäure, aufweist. Der Latex kann vorteilhafterweise getrocknet und mit dem Zement verpackt werden, was die Anzahl an Komponenten und benötigten Packungen verringert. Das sowjetische Patent 883114-A offenbart eine korrosionsbeständige, industrielle Bodenpflegezusammensetzung, welche einen synthetischen Gummilatex, ein Epoxydimethylhydantoinharz, Marshalite und ein Aminophenol/Epoxy- Härtungsmittel enthält.
  • Auch Kombinationen von Latexpolymeren und Epoxyharzen sind im Stand der Technik der Klebstoffe bekannt. Das U.S.-Patent 4,588,757 offenbart beispielsweise ein Verfahren zum Synthetisieren eines Emulsionspolymers mit einer Glasübergangstemperatur von etwa -10ºC bis -50ºC, in Gegenwart eines Epoxyharzes. Das erhaltene Material wird mit einer wäßrigen Emulsion eines Amin-funktionellen Harzes gemischt, wobei ein Klebstoff für bondierende plastische Substrate erhalten wird. Das U.S.-Patent 4,510,274 offenbart eine Klebstoffzusammensetzung, welche ein Ethylen/Vinylacetat/Säure/Acrylamid-Latexpolymer, ein Epoxyharz und ein Amin zum Laminieren von Polyolefinfilmen enthält. Das U.S.-Patent 4,532,273 offenbart eine Klebstoffzusammensetzung für Anwendungen beim Auto. Der Klebstoff enthält ein Latexpolymer, ein Epoxyharz, einen Klebrigmacher und ein Aminhärtungsmittel, wobei der Latex aus einem Monomer polymerisiert wird, welches ein Addukt aus Epichlorhydrin und einem tertiären Aminester der (Meth)acrylsäure aufweist. Das U.S.- Patent 3,578,548 offenbart die Verwendung eines Epoxyharzes als einen vorübergehenden Klebrigmacher für druckempfindliche Klebstoffe auf Latexbasis. Ein Addukt eines Epoxyharzes und Diethylen triamin (DETA) wird verwendet, um den vorübergehenden Klebrigmacher zu härten. Das sowjetische Patent 421559-A offenbart eine Zusammensetzung, welche als ein Klebstoff zu in industriellen Boden pflegen brauchbar ist, wobei die Zusammensetzung 19-34 Gewichtsprozent Epoxyharz, 1-12 Prozent flussigen Latex, 2-10 Prozent Polyethylenpolyaminhärter, 40-70 Prozent Füllstoff und 7-14 Prozent Tetraethoxysilan enthält. Die europaische Patentanmeldung 245012 offenbart eine zweiteilige Zusammensetzung, wobei der erste Teil einen öllöslichen Katalysator für ein Carboxyl/Epoxy-Harten und eine Epoxyemulsion enthält, und der zweite Teil ein Butadien/Styrol-Latexpolymer und ein wasserlösliches Amin enthält. Wenn sie gemischt sind, bieten die zwei Teile einen Epoxycarboxylierten Latex mit einer langen Standzeit und einer raschen Filmhärtung. Zusammensetzungen, welche ein Latexpolymer, ein Epoxyharz und andere Epoxy-Härtungsmittel als Katalysatoren für Epoxy-Carboxyl enthalten, sind zum Beispiel in den U.S.-Patenten 4,524,107, 4,522,962, 4,510,274, 4,427,804, 4,485,200, 4,367,298, 4,342,843, 4,377,433, 4,222,981 und 3,859,239, im sowjetischen Patent 1014879-A, in den ungeprüften japanischen Patentveröffentlichungen (Kokai) 58-007467, 53-09642 und 50-111129 und im kanadischen Patent 1,043,486 geoffenbart.
  • Kombinationen von Latexpolymeren und Epoxys sind auch auf anderem Stand der Technik geoffenbart worden. Das U.S.-Patent 4,049,869 offenbart zum Beispiel eine Zusammensetzung, welche einen hochsauren Acryllatex (z.B. 14 Prozent Acrylsäure), einen Ultraviolett-Absorber und ein Vernetzungsmittel zur Verwendung beim Haltbarmachen poröser anorganischer Substrate enthält. Das Vernetzungsmittel kann ein Epoxyharz sein, und Polyethylenimin- oder Melaminharz können gegebenenfalls enthalten sein.
  • Es ist bekannt, daß Organosilane beim Behandeln zementartiger Oberflächen verwendet werden, um die Haftung zu verbessern. Das U.S.-Patent 4,626,567 offenbart eine wasserbeständige Acryllatex- Abdichtzusammensetzung, welche ein Organoaminosilan sowie eine kleine Menge Siliciumdioxid, wie z.B. Quarzstaub, welcher mit dem Silan zusammenwirkt, um bessere Klebstoffeigenschaften vorzusehen, enthält. Das U.S.-Patent 4,518,653 offenbart eine Glasfaserbehandlung, wobei eine Zusammensetzung verwendet wird, welche ein Epoxyharz, Polyvinylpyrrolidon, einen Emulgator oder ein dispergierbares, nicht-klebriges, filmbildendes Polymer, wie z.B. ein Bisphenolpolyesterharz, und Methacryloxyalkyltrialkoxysilan enthält.
  • Obgleich bekannt ist, daß einige Zusammensetzungen spezifische Eigenschaften, welche für Betonbodeckungen von Portlandzement wünschenswert sind, wie z.B. eine lange Standzeit, eine rasche Entwicklung der Frühfestigkeit, eine hohe Endfestigkeit, eine gute Beständigkeit gegenüber Chemikalien und Delaminierung durch thermischen Schock, und ein Zweikomponentenverpacken und -mischen vorsehen, ist keine einzige frühere Zusammensetzung bekannt, welche eine wünschenswerte Abstimmung aller dieser Eigenschaften vorsieht. Es besteht ein Bedarf für eine Beschichtungs- oder Mörtelmischzusammensetzung, welche einen hydraulischen Zement, wie z.B. Portlandzement, enthält, welche als ein Zweikomponentensystem verpackt und anschließend gelagert und später zur Stelle der Anwendung transportiert werden kann, wo die zwei Komponenten mit Wasser zusammengemischt werden können, um eine Beschichtungszusammensetzung mit guter Standzeit zur Verfügung zu stellen, welche aber nach der Auftragung schnell eine Festigkeit entwickelt, wobei schließlich eine Beschichtung mit guter chemischer Beständigkeit und guter thermischer Schockbeständigkeit für einen Beton von Portlandzement oder ein Metallsubsttrat zur Verfügung gestellt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine härtbare Latexzusammensetzung zur Verwendung beim Herstellen einer Zusammensetzung zur Verfügung gestellt, welche hydraulischen Zement enthält, zum Beschichten oder Bedecken von Portlandzementbeton, welche härtbare Latexzusammensetzung umfaßt:
  • (a) einen alkalistabilen, filmbildenden, synthetischen Polymerlatex mit Ureidofunktionalität, und
  • (b) ein Amin-funktionelles Epoxyhärtungsmittel, welches Epoxyhärtungsmittel in Wasser löslich oder dispergierbar ist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine Polymer-modifizierte, zementartige Zusammensetzung mit verbesserter chemischer Widerstandsfähigkeit zur Verfügung, welche Zusammensetzung umfaßt:
  • (a) mindestens einen hydraulischen Zement, vorzugsweise Portlandzement;
  • (b) mindestens einen synthetischen, filmbildenden, alkalistabilen Polymerlatex, welcher Polymerlatex Ureido-funktionelle Gruppen aufweist;
  • (c) mindestens ein flüssiges Epoxyharz; und
  • (d) ein Amin-funktionelles Epoxyhärtungsmittel, welches Epoxyhärtungsmittel in Wasser dispergierbar oder löslich ist.
  • Die vorliegende Erfindung stellt zweckmäßigerweise eine Polymer-modifizierte, zementartige Zusammensetzung zur Verwendung als eine Beschichtungs- oder Bedeckungszusammensetzung zur Verfügung, welche zum Beschichten und Bedecken von Portlandzementbeton und Metall, wie z.B. zum Reparieren korrodierter Brückendecks und zum Restaurieren von Fußböden, welche durch Chemikalien beschädigt sind, geeignet sind. Die Polymer-modifizierte, zementartige Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung besteht zweckmäßigerweise den Thermoschocktest, und zwar sogar nach Hochtemperaturzyklen, welche bei herkömmlichen Polymerbetonzusammensetzungen auf Epoxybasis zu einem Versagen führen. Die Polymer-modifizierte, zementartige Zusammensetzung kann zweckmäßigerweise als ein Zweipackungssystem formuliert werden, wobei die Beschichtungszusammensetzung aus einem Paar lagerstabiler Komponenten gemischt wird, welche getrennt gemischt, gelagert und später an einen entfernten Auftragungsort transportiert werden können, wo sie mit Wasser mit herkömmlichen Geräten zusammengemischt werden können, um eine fluide Beschichtungszusammensetzung zur Verfügung zu stellen, welche eine lange Standzeit und eine geringe Viskosität aufweist, wobei eine einfache und rasche Auftragung auf das Substrat ermöglicht wird. Die Dicke der fluiden, ungehärteten Zusammensetzung, welche auf ein Substrat aufgetragen und über einem Substrat gehärtet werden kann, kann in einem weiten Bereich schwanken, und zwar mit Beschichtungen, die sowohl 0,05 cm dünn als auch 5,0 cm dick sind, und welche schnell und gründlich härten. Die gehärtete, zementartige Zusammensetzung besitzt eine größere Endfestigkeit und eine gute chemische Beständigkeit, insbesondere eine Beständigkeit gegen wäßrige Säuren und organische Lösungsmittel, verglichen mit unmodifizierten Zusammensetzungen, und ist weniger kostenintensiv als Polymerbeton auf Basis von Epoxyharzen.
  • Die Polymer-modifizierte, zementartige Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält:
  • (a) mindestens einen hydraulischen Zement;
  • (b) mindestens einen alkalistabilen, filmbildenden, synthetischen Polymerlatex, welcher Polymerlatex Ureido-funktionelle Gruppen enthält,
  • (c) ein Epoxyhärtungsmittel, welches in Wasser löslich oder dispergierbar ist; und
  • (d) mindestens ein flüssiges Epoxyharz.
  • Diese Zusammensetzung zeigt eine verbesserte Endfestigkeit und chemische Beständigkeit, verglichen mit unmodifizierten zementartigen Zusammensetzungen. Das Gewichtsverhaltnis der Summe aus den Polymerlatexfeststoffen, dem Epoxyharz und dem Aminhärtungsmittel (das sind die gesamten organischen Feststoffe) zu hydraulischem Zement ist von etwa 0,1 bis 0,3. Die Glasübergangstemperatur des Polymerlatex ist vorzugsweise von etwa 0ºC bis 30ºC.
  • In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Portlandzement des Typus I als der hydraulische Zement verwendet. In einer anderen, gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform wird Portlandzement vom Typus III verwendet.
  • Die Zusammensetzung kann einen Beschleuniger enthalten, der von den Natriumionen-enthaltenden Beschleunigern, wie z.B. Natriumcarbonat oder Natriumhydroxid, gewählt ist. Diese zementartige Zusammensetzung zeigt frühe Festigkeiten, wie sie für Portlandzementzusammensetzungen typisch sind, während zusätzlich eine verbesserte Endfestigkeit und chemische Beständigkeit gegenüber herkömmlichen zementartigen Zusammensetzungen ohne Polymer-Modifikation geboten werden. Wenn Natriumhydroxid als der Beschleuniger verwendet wird, umfaßt das Ureido-funktionelle Monomer vorzugsweise (Meth)acrylmonomer.
  • Die zementartigen Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind von demjenigen Typus, der im Stand der Technik manchmal als "Mörtel", "Topping", "Bedeckungen" oder dergleichen, bezeichnet wird. Eine allgemeine Beschreibung solcher Materialien und ihre Anwendung können in P. Maslow, Chemical Materials For Construction (Structures Publishing Co., Farmington, MI 1974) gefünden werden. Sie sind insoferne "Polymer-modifizierte Betone", als sie Portlandzement oder einen anderen hydraulischen Zement als eine Beimischung enthalten. Sie sind jedoch von "Polymerbetonen", welche durch eine in situ-Massepolymerisation eines Vinylmonomers, wie z.B. Methylmethacrylat, gebildet werden, unterscheidbar.
  • Die zementartige Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält einen synthetischen Polymerlatex, der eine Ureidofunktionalität aufweist. Während jeder Typus von Latex mit Ureidofunktionalität, welcher zu einem starken, wasserbeständigen Film trocknet, verwendet werden kann, umfaßt der synthetische Polymerlatex, der in der Beschichtungszusammensetzung eingesetzt wird, vorzugsweise einen synthetischen Polymerlatex, der aus Acrylpolymerlatexen, Styrol/Acryl-Copolymerlatexen, Styrol/Butädien-Copolymerlatexen, Acrylnitril/Butadien-Polymerlatexen, chlorierten Vinylpolymerlatexen und hydrophoben Vinylacetat-Copolymerlatexen gewahlt ist, und ist am meisten bevorzugt ein Acrylpolymerlatex.
  • Mit "Acrylpolymerlatex" ist ein Polymerlatex gemeint, der aus Monomeren polymerisiert ist, welche im wesentlichen polymerisierbare Monomere, z.B. die Acrylgruppe (-COCH CH&sub2;) oder die Methacrylgruppe (-COC(CH&sub3;) CH&sub2;), und insbesondere mehr als etwa 80 Gewichtsprozent (Meth)acrylmonomere, bezogen auf das Gesamtmonomergewicht, umfaßt. Mit "hydrophoben" Vinylacetatcopolymerlatexen sind solche Copolymerlatexe von Vinylacetat, wie z.B. Ethylen/Vinylacetat Copolymerlatexe, gemeint, welche trocknen und wasserbeständige Filme bilden, im Gegensatz zu Filmen, die von Vinylacetathomopolymerlatexen gebildet werden, welche zur Wasserempfindlichkeit neigen. Wenn der Polymerlatex mit einem Amin verpackt werden soll, wie es z.B. der Fall ist, wenn eine Komponente eines "Zweikomponentensystems hergestellt wird (die zwei Komponenten, welche spater an Ort und Stelle zusammen mit dem erforderlichen hydraulischen Zement und Wasser gemischt werden sollen, um eine Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung zur Verfügung zu stellen), ist ein Alkali-beständiger Polymerlatex bevorzugt, wie z.B. ein Acryl-, ein Styrol/Acryl- oder ein Styrol/Butadien-Polymerlatex. Gemische von Polymerlatexen, die nach Formulierung kompatibel sind (das heißt, wenn sie gemischt sind), können verwendet werden. Gemische von Polymerlatexen, welche nach Trocknen thermodynamisch kompatibel sind, das sind Gemische, welche sich während des Trocknens nicht in Phasen trennen, können auch verwendet werden.
  • Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung, welche einen Ureido-funktionellen Acrylpolymerlatex enthalten, sind besonders brauchbar, da zementartige Zusammensetzungen, welche unter Verwendung von Acrylpolymerlatexen, welche keine Ureidofunktionalität aufweisen, hergestellt werden, eine unzweckmäßig kurze Standzeit aufweisen können.
  • Der Polymerlatex, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann mit jeglicher Technik, die im Stand der Technik bekannt ist, hergestellt werden, wie z.B. Suspensionspolymerisation, Grenzflächenpolymerisation oder Emulsionspolymerisation. Emulsionspolymerisationstechniken zum Herstellen wäßriger Dispersionen von Latexpolymerteilchen aus ethylenisch ungesättigten Monomeren sind im Stand der Technik von Polymeren gut bekannt, und es kann jede herkömmliche Emulsionstechnik angewendet werden, wie z.B. Einzelchargenverfahren und Vielfächchargenverfahren und kontinuierliche Verfahren. Falls erwünscht, kann ein Monomergemisch hergestellt und dem Polymerisationsgefäß allmählich zugegeben werden. Die Monomerzusammensetzung innerhalb des Polymerisationsgefäßes kann während des Verlaufes der Polymerisation geändert werden, wie z.B. durch Ändern der Zusammensetzung des dem Gefäß zugeführten Monomers. Es können sowohl Polymerisationstechniken mit einer einzigen Stufe als auch mit Mehrfachstufen angewendet werden. Die Latexpolymerteilchen können unter Verwendung einer Keimpolymeremulsion, um die Anzahl von Teilchen, die durch die Emulsionspolymerisation gebildet werden, zu steuern, heigestelft werden, wie im Stand dar Technik bekannt ist. Die Teilchengröße der Latexpolymerteilchen kann durch Einstellen der anfänglichen Tensidcharge gesteuert werden, wie im Stand der Technik bekannt ist. Die Herstellung von Polymerlatexen wird allgemein in D.C. Blackley, Emulsion Polymerization (Wiley, New York, 1975) diskutiert.
  • Eine Zusammenballung von Latexpolymerteilchen wird erschwert, indem ein Micellen-bildendes, stabilisierendes Tensid in das Polymerisationsgemisch aufgenommen wird. Im allgemeinen werden die wachsenden Latexteilchen während der Emulsionspolymerisation durch ein oder mehrere Tenside, wie z.B. ein anionisches oder ein nichtionisches Tensid oder durch ein Gemisch davon, stabilisiert, wie im Stand der Technik von Polymerisationen bekannt ist. Viele Beispiele von Tensiden, die für eine Emulsionspolymerisation geeignet sind, sind in McCutchen's Detergents and Emulsifiers (Mc Publishing Co., Glen Rock, NJ), welches jahrlich veröffentlicht wird, bekannt. Andere Typen von stabilisierenden Mitteln, wie z.B. Schutzkolloide, können ebenso verwendet werden.
  • Die zementartige Zusammensetzung enthält vorzugsweise ein nichtionisches Tensid in ausreichender Menge, um eine geeignete Standzeit für die fluide Zusammensetzung vorzusehen. Ein Teil dieses nichtionisches Tensids kann während der Polymerisation zugegeben werden, um einen Polymerlatex mit spezifischen Eigenschaften zu erhalten. Es kann zum Beispiel ein spezifisches Polymerisationsverfähren erfordern, daß eine beträchtliche Menge eines nichtionischen Tensides zugegeben wird, um die Stabilität des Polymerlatex zu fördern. Zusätzlich kann ein nichtionisches Tensid zu einem Zeitpunkt im erwünschten Pegel zugegeben werden, nachdem die Polymerisation beendet ist.
  • Beispiele von Polymerlatexen, welche in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sind z.B. jene, die aus ethylenisch ungesättigten Monomeren polymerisiert wurden, wie z.B. alpha-, beta-ethylenisch ungesättigte Monomere, z.B. Styrol, Butadien, alpha-Methylstyrol, Vinyltoluol, Vinylnaphthalin, Ethylen, Vinylacetat, Vinylversatat, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Acrylnitril, Methacrylnitril, (Meth)acrylamid, verschiedenste (C&sub1;-C&sub2;&sub0;)Alkenylester der (Meth)acrylsäure; z.B. Methyl(meth)acrylat, Ethyl(meth)acrylat, n-Butyl(meth)acrylat, Isobutyl(meth)acrylat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat, Cyclohexyl(meth)acrylat, n-Octyl(meth)acrylat, n-Decyl(meth)acrylat, n-Dodecyl(meth)acrylat, Tetradecyl(meth)acrylat, n-Amyl(meth)acrylat, Neopentyl(meth)acrylat, Cyclopentyl(meth)acrylat, Lauryl(meth)acrylat, Oleyl(meth)acrylat, Palmityl(meth)acrylat und Stearyl(meth)acrylat; andere (Meth)acrylate, wie z.B. Isobornyl(meth)acrylat, Benzyl(meth)acrylat, Phenyl(meth)acrylat, 2-Bromethyl(meth)acrylat, 2-Phenylethyl(meth)acrylat und 1-Naphthyl(meth)acrylat; Alkoxyalkyl(meth)acrylat, wie z.B. Ethoxyethyl(meth)acrylat; Mono- und Dialkylester von ethylenisch ungesättigten Di- und Tricarbonsäuren und Anhydriden, wie z.B. Ethylmaleat, Dimethylfumarat, Trimethylaconitat und Ethylmethylitaconat. Wie in der vorliegenden Beschreibung und in den vorliegenden Ansprüchen verwendet, bezeichnet "(Meth)acrylat" sowohl "Acrylat" als auch "Methacrylat".
  • Das ethylenisch ungesättigte Monomer kann auch mindestens ein multiethylenisch ungesättigtes Monomer enthalten, welches wirksam ist, das Molekulargewicht anzuheben und das Polymer zu vernetzen. Beispiele von multiethylenisch ungesättigten Monomeren, welche verwendet werden können, sind z.B. Allyl(meth)acrylat, Tripropylenglycoldi(meth)acrylat, Diethylenglycoldi(meth)acrylat, Ethyinglycoldi(meth)acrylat, 1,6-Hexandioldi(meth)acrylat, Butylenglycol(meth)acrylat, Polyalkylenglycoldi(meth)acrylat, Diallylphthalat, Trimethylolpropantri(meth)acrylat, Divinylbenzol, Divinyltoluol, Trivinylbenzol und Divinylnaphthalin.
  • Ureido funktionelle und Thioureido funktionelle polymerisierbare Monomere sind im Stand der Technik als haftfördernde Monomere für Polymerlatexklebstoff- und beschichtungszusammensetzungen gut bekannt. Die Anwesenheit der Ureido-Gruppe auf dem Polymerlatex kann erreicht werden indem ein oder mehrere copolymerisierbare Ureido-funktionelle Monomere in das Monomergemisch aufgenommen werden, aus welchem der Polymerlatex polymerisiert wird. Alternativ kann die Ureidogruppe oder die Thioureidogruppe durch chemische Modifizierung des Polymerlatex nach der Polymerisation eingebracht werden, wie zum Beispiel in den U.S.-Patenten 3,300,429 und 4,243,754 geoffenbart ist.
  • Beispiele von copolymerisierbaren Ureido- und Thioureido funktionellen Monomeren sind z.B. ethylenisch ungesättigte Monomere, wie z.B. saures beta-(N,N'-Ethylenureido)ethylmaleat, saures beta(N,N'-Ethylenureido)ethylfumarat, beta-(N,N'-Ethylenureido)methylethylfumarat, beta-(N,N'-Ethylenureido)ethylethylfumarat, beta-Ureidoethyl(meth)acrylat, N-Methylol-N-methylacryloxyethylharnstoff, beta-Thioureidopropyl(meth)acrylat, beta-Ureidoethylvinylether, beta-Ureidoethylvinylsulfid, 5- Ureidopentylsulfid, N-Vinyl-N,N'-ethylenharnstoff, N-Vinyl-N,N'-ethylenthioharnstoff, N-Vinylthiopropyl-N,N'-propylenharnstoff, N-(beta-(Meth)acrylamidoethyl)-N-methylol-N,N'-ethylenharnstoff, N- (3-Acryloxypropyl)-N,N'-trimethylenharnstoff, (Meth)acryloxyethyl-N-ethylenharnstoff, N-[beta- (alpha-(Meth)acryloxyacetamido)ethyl]-N,N'-ethylenharnstoff, N-[beta-(alpha-Carboxymethylacrylamido)ethyl]-N-methylol-N,N'ethylenharnstoff, N-[beta-(2-Keto-1-hexahydroxy-pyrimidinyl)propyl]maleinimid, N-[beta-(beta-Carboxyamido)ethyl]ethylenthioharnstoff, N-Dimethylaminoethyl-N'-vinyl- N,N'-Trimethylenthioharnstoff Addukte, welche durch nachfolgende Umsetzung von Aminoalkylharnstoffen und Maleinsäureanhydrid gebildet werden; Addukte aus 2-Hydroxyethylethylenharnstoff Maleinsäureanhydrid und 1,2-Propylenoxid, das Addukt, welches durch anschließende Umsetzung von 2-Hydroxyethylethylenharnstoff, 1,2-Propylenoxid und Allylglycidylether gebildet wird; dem folgenden Reaktionsprodukt von 2-Aminoethylethylenharnstoff mit dem Glycidylether der Neodecansäure, und Allylglycidylether; Vinyl-, Allyl- und Methallylester der N-Ethyl-beta-(ethylenureido)bernsteinsäure; N- beta-Allylamino)ethylethylenharnstoff, Allyl-(beta-1-ethylenureido)ethylcarbonat, N-(beta-1-Ethylenureido)ethylallyloxyacetamid, Allyl-N-Methyl-N-beta-(1-ethylenureido)ethylcarbamat, alkalische Addukte von 1,3-bis-[2-(2-Oxo-1-imidazolidinyl)-ethyl]harnstoff und Allylglycidylether und dergleichen. Der Polymerlatex, der in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, enthält vorzugsweise von etwa 0,002 bis 0,006 Mol Ureido-funktionelle Gruppen pro 100 Gramm Polymerlatexfeststoffe, und der Polymerlatex wird aus einem Monomer polymerisiert, z.B. aus etwa 0,002 bis 0,006 Mol Ureido-funktionellem Monomer pro 100 Gramm Polymerlatexfeststoffen.
  • Kleine Mengen anderer Typen von copolymerisierbaren Monomeren können ebenso in das Monomergemisch aufgenommen werden, aus welchem die synthetischen Polymerlatexe, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, hergestellt werden können. Es können zum Beispiel kleine Mengen eines Säure-funktionellen, copolymerisierbaren Monomers desjenigen Typus verwendet werden, der typischerweise aufgenommen wird um eine Kolloidstabilität zu verleihen. Beispiele von Säurefunktionellen, copolymerisierbaren Monomeren sind z.B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, beta Acryloxypropionsäure und dergleichen. Auch kleine Mengen copolymerisierbarer Monomere mit anderen Funktionalitätstypen können aufgenommen werden, wie z.B. haftungsfördernde Monomere.
  • Beispiele synthetischer Polymerlatexe, welche verwendet werden können, sind z.B. Acrylcopolymerlatexe, wie z.B. Butylacrylat/Methylmethacrylat/Säure- und Ethylacrylat/Methylmethacrylat/Säure-Copolymerlatexe; Vinylacetathomopolymer- und -copolymerlatexe, z.B. Ethylen/Vinylacetat-Copolymerlatexe, Styrol/Butadien-Copolymerlatexe und dergleichen.
  • In einer gegenwartig bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Acryllatexcopolymer eingesetzt, welches Copolymer aus einem Monomer polymerisiert wird, welches umfaßt. 45,6 Gewichtsprozent Butylacrylat, 52,4 Gewichtsprozent Methylmethacrylat, 1 Gewichtsprozent eines Ureido-funktionellen Methacrylates und ein Prozent Methacrylsäure. Das Copolymer wird durch thermische Technik der allmählichen Zugabe mit Persulfat als Initiator hergestellt ("Emulsion Polymerization of Acrylic Polymers", Rohm and Haas Co., Philadelphia, PA). Dieser Polymerlatex weist eine berechnete Glasübergangstemperatur von 10ºC bis 16ºC auf.
  • Im allgemeinen sind Polymerlatexe, welche unter Bildung von starken, wasserbeständigen Filmen trocknen, bevorzugt. Um eine Rißbildung während des Trocknens der Beschichtungszusammensetzung der Erfindung zu vermeiden, ist die Glasübergangstempcratur (Tg) des synthetischen Polymers vorzugsweise weniger als etwa 30ºC und vorzugsweise weniger als etwa 25ºC, wenn Copolymere aus Butylacrylat und Methylmethacrylat verwendet werden. Synthetische Polymere mit einer Glasübergangstemperatur von größer als etwa 25ºC, welche hydrophiler sind als Butylacrylat/Methylmethacrylat-Copolymere, können auch verwendet werden, und zwar dort, wo Wasser eine höhere Plastifizierung während der Filmbildung vorsieht.
  • Um die Druckfestigkeit der gehärteten Beschichtungszusammensetzung, wenn sie für Fußboden-Innenanwendungen verwendet wird, zu maximieren, ist es bevorzugt, daß die Glasübergangstemperatur des Polymerlatex größer als etwa 0ºC für Beschichtungs- und Bedeckungszusammensetzungen, für die solche Anwendungen bestimmt sind, ist. Eine allgemeine Beschreibung für Fußboden-Innenanwendungen dieses Materialtypus wird in Kapitel 2, von P. Maslow, Chemical Materials For Construction geboten.
  • Der synthetische Polymerlatex macht vorzugsweise von etwa 60 bis 75 Gewichtsprozent der gesamten organischen Feststoffe der Beschichtungszusammensetzung aus, wobei der Rest vom Epoxyharz, dem Amin-funktionellen Härtungsmittel, et al. gestellt wird.
  • Das Gewichtsverhältnis der Latexpolymerfeststoffe zur Summe aus dem Epoxyharz und dem Epoxyhärtungsmittel ist vorzugsweise von etwa 60:40 bis 75:25 und mehr vorzugsweise von etwa 70:30 bis 75:25.
  • Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält mindestens ein Epoxyharz. Das Epoxyharz ist bei der Temperatur, bei welcher die Beschichtungszusammensetzung aufgetragen wird, vorzugsweise flüssig. Epoxyharze, welche in der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind z.B. Epoxyharze, welche durchschnittlich mehr als eine Epoxygruppe enthaften. Beispiele von Epoxyharzen, welche verwendet werden können, sind z.B. Reaktionsprodukte von Epidchlorhydrin mit Bisphenol A oder Bisphenol F, epoxydierte Novolakharze, die durch Umsetzung von Epichlorhydrin mit dem Reaktionsprodukt von Phenol (oder substituierten Phenolen) mit Formaldehyd gebildet wird, Reaktionsprodukte von Epichlorhydrin und einem aliphatischen Polyol, wie z.B. Glycerin, 1,4-Butandiol, Poly(oxypropylen)glycol oder ähnliche Polyalkohol komponenten. Auch Gemische solcher Harze können verwendet werden. Ein geeignetes Epoxyharz vom Typus Bisphenol A ist von Shell Chemical Co. als Epon Harz erhältlich. Auch Gemische von Epoxyharzen, z.B. Gemisch mit reaktiven Epoxy-funktionellen Verdunnungsmitteln, können verwendet werden.
  • Das Epoxyharz kann direkt mit dem hydraulischen Zement und jeglichem verwendeten Sand oder Füllstoff mit feiner Teilchengröße gemischt werden, um eine "trockene" Komponente zum Herstellen der Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung vorzusehen. Die trockene Komponente kann getrennt verpackt und gelagert und anschließend an den Ort transportiert werden, an welchem die Beschichtungszusammensetzung aufgetragen werden soll. Die trockene Komponente, die das Epoxyharz enthält, kann an Ort und Stelle mit einer "nassen" Komponente, welche das Aminfunktionelle Epoxyhärtungsmittel enthält, gemischt werden. Das flüssige Epoxyharz kann direkt mit dem hydraulischen Zement, Sand, etc. vermengt werden, oder es kann das Harz zuerst mit herkömmlichen Emulgierungsverfahren emulgiert werden.
  • Das Molverhältnis der Epoxygruppen des flüssigen Epoxyharzes zu den Amingruppen des Amin-funktionellen Epoxyhärtungsmittels ist von 0,8 bis 1,2.
  • Praktisch jedes polyfunktionelle Amin, welches einen aktiven Wassenstoff als einen primären oder sekundären Substituenten enthält, kann in den Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung als ein Amin-funktionelles Epoxyhärtungsmittel verwendet werden. Beispiele von Aminfunktionellen Epoxyhärtungsmitteln sind z.B. Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Polyoxypropylenamine, wie z.B. Jeffamine D-230, Amin-funktionelle Acrylharze, wie z.B. solche, die im U.S.Patent 4,120,839 geoffenbart sind, modifizierte aliphatische Polyamine, wie z.B. Ancamine 1922 und Ancamine 2021, cycloaliphatische Mannich-Basen, wie z.B. Ancamine 1732, modifizierte cycloaliphatische Polyamine, wie z.B. Ancamine 1955, Trimethylhexamethylendiamin, Isophorondiamin und Tetraethylenpentamin. Auch Gemische von Amin-funktionellen Epoxyhärtungsmitteln können verwendet werden. Ein gegenwärtig bevorzugtes Epoxyhärtungsmittel ist Jeffamine D-230, ein oligomeres Propylenoxiddiamin. Das Amin-funktionelle Epoxyhärtungsmittel wird vorzugsweise so ausgewählt, daß es reichlich Standzeit für die gemischte Beschichtungszusammensetzung und eine geringe Viskosität für eine leichte Auftragung der fluiden Beschichtungszusammensetzung auf das Substrat vorsieht. Für eine ausreichende Standzeit und eine ausreichende gennge Viskositat sind Diaminoligomere von Ethylenglycol und Diaminoligomere von Propylenglycol bevorzugt.
  • Eine frühe Festigkeitsentwicklung ist eine wichtige und vorteilhafte Eigenschaft der Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung. Es wird angenommen, daß das Harten des hydraulischen Zements die frühe Festigkeitsentwicklung steuert.
  • Der Ausdruck "hydraulischer Zement", wie er in der vorliegenden Beschreibung und in den vorliegenden Anspruchen verwendet wird, soll alle solchen chemischen Kombinationen von Kalk, Siliciumdioxid und Aluminiumoxid oder von Kalk und Magnesiumoxid, Siliciumdioxid, und Aluminiumoxid und Eisenoxid (Magnesiumoxid kann zum Beispiel einen Teil des Kalks ersetzen, und Eisenoxid kann einen Teil des Aluminiumoxid ersetzen), welche als hydraulische natürliche Zemente allgemein bekannt sind. Hydraulische natürliche Zemente sind z.B. Grappierzemente, Pozzolanzemente, natürliche Zemente, Portlandzemente, weiße Zemente und Aluminium-haltige Zemente. Pozzolanzemente enthalten Schlackenzemente, die aus Schlackenkalk und granulierter Hochofenschlacke hergestellt werden. Portlandzement ist im allgemeinen wegen seiner überlegenen Festigkeit unter den natürlichen Zementen bevorzugt. Zusätzlich zu den üblichen Bauqualitäten des Portlandzements oder anderer hydraulischer natürlicher Zemente können in der vorliegenden Erfindung modifizierte natürliche Zemente und Portlandzemente, wie z.B. Zemente mit hoher Frühfestigkeit, Zemente mit hoher Wärmebeständigkeit und langsam härtende Zemente verwendet werden. Unter den Portlandzementen kann jeder der ASTM- Typen I, II, III, IV oder V verwendet werden. In einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform wird jedoch Portlandzement des Typus III bevozugt, während in einer anderen, gegenwärtig bevorzugten Ausfährungsform Portlandzement vom Typus I bevorzugt wird.
  • Die organischen Komponenten der Zusammensetzungen der Erfindung neigen dazu, das Aushärten des hydraulischen Zements zu verzögern. Die Verzögerung kann durch Zugabe von Zementhärtungsbeschleunigern zur Beschichtungszusammensetzung verbessert werden. Härtungsbeschleuniger für hydraulische Zemente sind im Stand der Technik gut bekannt.
  • Es ist bevorzugt, daß ein Natriumion-enthaltender Beschleuniger, wie z.B. Natriumcarbonat oder Natriumhydroxid, verwendet wird, da gefunden wurde, daß die Anwesenheit eines Natriumionenenthaltenden Härtungsbeschleunigers eine überraschende, beschleunigte Festigkeitsentwicklung vorsieht.
  • Die zementartige Zusammensetzung der vorliegenden Erfindkung kann gegebenenfalls ein Amin-funktionelles oder ein Epoxy-funktionelles Silan enthalten.
  • Beispiele geeigneter Amin- und Epoxy-funktioneller Silane sind z.B. N-(2-Aminoethyl)-3- Aminopropyltrimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilan, (Aminoethylaminomethyl)phenylethyltrimethoxysilan, 4-Aminobutyldimethylethoxysilan, 4-Aminobutyltriethoxysilan, N-2-Aminoethyl-3-aminopropyltris(2ethylhexoxy)silan, p-Aminophenoltriethylsilan, 3- Aminopropyldimethyletoxysilan, 3-Aminopropylmethyldiethoxysilan, 3-Aminopropyltriethoxysilan, 3- Aminopropyltrimethoxysilan, Diethylentriaminpropyltrimethoxysilan, Glycidoxypropyltrimethoxysilan, Bis(2-glycidoxypropyl)tetramethyldisiloxan, 3-Glycidoxypropyldimethylethoxysilan und (3-Glycidoxypropyl)methyldiethoxysilan. Das Silan kann dem zementartigen Zusammensetzungsgemisch direkt zugegeben werden. Alternativ kann das Silan in Wasser oder einem Lösungsmittel, wie z.B. Methanol, bevor es dem zementartigen Zusammensetzungsgemisch zugegeben wird, vordispergiert oder gelost werden. Auch Gemische von Silanen können verwendet werden. Die Menge an eingesetztem Silan ist auf den Typus und auf den Anteil von Füllstoffen, die in der Beschichtungszusammensetzung verwendet werden, bezogen. Vorzugsweise wird das Silan in der zementartigen Zusammensetzung in einem Pegel von mindestens etwa 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Feststoffe des hydraulischen Zements, eingesetzt. Das Silan verbessert die Säurebeständigkeit der gehärteten, zementartigen Zusammensetzung, neigt jedoch dazu, die Härtung zu verzogern.
  • Haufig ist es vorteilhaft, Sand oder einen größeren Zuschlag in die zementartige Zusammensetzung aufzunehmen. Sand und Zuschlag können in die zementartige Zusammensetzung auch aufgenommen werden, um die Kosten zu senken oder um gewunschte Eigenschaften vorzusehen. Die Natur des Sandes oder Zuschlages werden von der beabsichtigten Verwendung der zementartigen Zusammensetzung bestimmt. Fur Maueranstrichfarben und Putz ist es möglich, jede Art Sand mit kleiner Teilchengröße vorzugsweise einen Sand mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von einem Millimeter oder weniger, zu verwenden. In jenen Fallen, in welchen die gehärtete, zementartige Zusammensetzung exakten Anforderungen unterworfen ist, wie zum Beispiel im Fall eines Zementflächenstücks, das auf einen vorhandenen Betonfußboden aufgetragen wird, können andererseits klassierte Sande mit einer mittleren durchschnittlichen Teilchengröße, wie z.B. "Best"-Sand und "Ottawa"-Sand, oder ein Gemisch aus den beiden, mit noch größerem Vorteil verwendet werden. Bestsand ist von denjenigem Typus, welcher als "scharf" bekannt ist, während Ottawasand desjenigen Typus ist, der als "rund" bekannt ist.
  • Beispiele von Sanden, welche in die Beschichtungszusammensetzung aufgenommen werden können, sind z.B. Ottawa mit 20-30 Mesh, ASTM C190, erhältlich von Fisher Scientific Co., Pittsburgh, PA; Sand MDC Nr. 2 und Sand mit 70 Mesh, erhältlich von MDC Industries, Philadelphia, PA; und Grausand GS, erhältlich von Stonhard, Inc., Maple Shade, NJ. Gemische von Füllstoffen mit großer Teilchengröße können verwendet werden, um den Anteil an organischem Bindemittel, welches erforderlich ist, um dem Mörtel gute rheologische Eigenschaften zu verleihen, zu minimieren. In einer derzeit bevorzugten Ausführungstorm enthält die zementartige Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung von etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent Sand, der aus spitzen Teilchen mit einer durchschnittlichen Größe von etwa 0,1 bis 0,25 mm gebildet wird, wie z.B. MDC-Sand mit 70 Mesh, von etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent eines Sandes, der von runden Teilchen mit einer durchschnittlichen Größe von etwa 0,5 bis 1,0 mm gebildet wird, wie z.B. Ottawa-Sand mit 20-30 Mesh, von etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent eines Sandes, der von spitzen Teilchen mit einer durchschnittlichen Größe von etwa 1 bis 3 mm, wie z.B. MDC-Sand Nr. 2, gebildet wird und etwa 20 bis 40 Gewichtsprozent hydraulischen Zement.
  • Im allgemeinen wird die Natur des Sandes, der verwendet werden soll, von der beabsichtigten Verwendung der gehärteten, zementartigen Zusammensetzung bestimmt. Für Fußbodenanwendungen können klassierte Sande mit mittlerer Teilchengröße, wie z.B. "Ottawa"-Sand, "MDC 70"-Sand und "MDC Nr. 2"-Sand und Gemische davon mit Vorteil verwendet werden. In solchen Sanden mittlerer Güte müssen die feinen Anteile entfernt werden, da sonst die Siebgröße des Sandes über einem ziemlich breiten Bereich schwanken kann.
  • Statt des oder zusätzlich zum Sand ist es möglich, gemählenes Glas, Schleifpulver, Diatomäenerde, gemahlene Schlacke, feinen Kies, Trapp und ähnliche Zuschläge zu verwenden.
  • Das Verhältnis von Sand zu Zement kann von etwa 2 bis 1 bis etwa 4 zu 1 auf einer Gewichtsbasis schwanken.
  • Die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung, kann, falls erwünscht, zusätzlich ein Mineral mit feiner Teilchengröße, wie z.B. einen Füllstoff, enthalten. Es kann zum Beispiel ein Siliciumdioxid mit feiner Teilchengröße verwendet werden. Wie in der vorliegenden Beschreibung und in den vorliegenden Ansprüchen verwendet, ist ein "Füllstoff mit feiner Teilchengröße" einer mit einem Gewichtsmittel der Teilchchengröße von weniger als etwa 50 Mikron. Beispiele von Füllstoffen mit feiner Teilchengröße, welche verwendet werden können, sind z.B. Siliciumdioxide mit 120, 325 und 400 Mesh, die von Smith Chemical & Color Co., Jamaica, NY erhältlich sind;Imsil , amorphes Siliziumdioxid, welches von Illionois Minerals Co., Cairo, IL erhältlich ist, Duramite , Calciumcarbonat, welches von Thompson, Weinman & Co., Cartersville, GA erhältlich ist, und Baryte Nr. (Bariumsulfät), welche von Pfizer Corp., Easton, PA erhältlich sind. Der Füllstoff mit feiner Teilchengröße tragt zur Druckfestigkeit der gehärteten Beschichtungszusammensetzung bei, wobei die Druckfestigkeit und die Teilchengröße miteinander in inverser Beziehung stehen. Falls jedoch ein Füllstoff mit einer zu feinen Teilchengröße verwendet wird, knnn die erhaltene Beschichtungszusammensetzung oder der erhaltene Mörtel für eine einfache Auftragung zu dick und klebrig werden. Das Gewichtsverhältnis von feinem Füllstoff zu Beschichtungszusammensetzungsfeststoffen hängt von der Teilchengröße des verwendeten Füllstoffs mit feiner Teilchengröße, den rheologischen Anforderungen der Beschichtung und der chemischen Natur dieses Füllstoffs ab.
  • Die zementartige Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann aus ihren Komponenten gemischt werden, wobei herkömmliche Verfahren und Geräte verwendet werden. Vorzugsweise werden die zwei Zwischenkomponenten zuerst hergestellt, verpackt und gelagert und dann anschließend zum Anwendungsort transportiert, wo sie mit Wasser in einem Verhältnis gemischt werden, um die zementartige Zusammensetzung zur Verfügung zu stellen. Eine Komponente ist vorzugsweise ein "trockenes Gemisch", welches den Füllstoff mit feiner Teilchengröße enthält, falls ein solcher vorhanden ist, andere Füllstoffe, wie z.B. Sand oder Zuschlag mit großer Teilchengröße, den hydraulischen Zement und das flüssige Epoxyharz. Diese Komponenten können unter Verwendung herkömmlicher Geräte zum Mischen teilchenförmiger Mineralien, wie z.B. Band- oder Rotationsmischer, gemischt werden. Vorzugsweise wird der gegebenenfalls vorhandene Füllstoff mit der großen Teilchengröße zuerst in den Mischer getan, und dann wird das flüssige Epoxyharz hineingemischt. Nach gründlichem Mischen wird der hydraulische Zement zusammen mit jedem Füllstoff mit feiner Teilchengröße hineingemischt, und das Mischen wird solange fortgeführt, bis die "trockene Mischung" gebildet ist. Diese Reihenfolge der Zugabe ist bevorzugt um die Bildung von Klumpen zu vermeiden, welche gerne auftreten, wenn das Epoxyharz zuerst mit dem hydraulischen Zement oder einem anderer Material mit feiner Teilchengröße gemischt wird.
  • Die zweite Komponente oder das "nasse Gemisch" enthält vorzugsweise den Polymerlatex, das Amin-funktionelle Epoxyhärtungsmittel, irgendeinen wahlweisen wasserlöslichen Beschleuniger für den hydraulischen Zement, und gegebenenfalls das Epoxy- oder Amin-funktionelle Silan, und kann unter Verwendung jedes herkömmlichen Gerätes zum Mischen von Flüssigkeiten unter geringer Scherung hergestellt werden, wobei eine durch Scherung initiierte Koagulierung oder Destabilisierung des Polymerlatex vorsichtig vermieden werden sollte.
  • Vorzugsweise wird ein Natriumionenenthaltender Beschleuniger zum Beschleunigen der Härtung des hydraulichen Zements in die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Erfindung aufgenommen. Bevorzugt sind Natriumcarbonat und Natriumhydroxid. Der Beschleuniger wird vorzugsweise in einer Menge aufgenommen, die wirksam ist, die Härtung des hydraulischen Zements zu beschleunigen. Es kann zum Beispiel Natriumcarbonat einem Pegel von etwa 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Feststoffe des hydraulichen Zements, verwendet werden, und Natriumhydroxid kann in einem Pegel von etwa 2,0 Gewichtsprozent, bezogen auf die Feststoffe des hydraulischen Zements, verwendet werden. Diese Beschleuniger können entweder in das nasse Gemisch oder in das trockene Gemisch aufgenommen werden.
  • Abhängig vom Anteil der Feststoffe im Polymerlatex und in der Folge im nassen Gemisch kann es erwünscht sein, falls trockene und nasse Gemische hergestellt werden, zusatzliches Wasser am Ort der Anwendung mit dem trockenen und nassen Gemisch zu vermischen, um für eine vollständige Härtung des hydraulischen Zements ausreichend Wasser vorzusehen. Das Verhältnis von Wasser zu hydraulischem Zement, welches für eine ausreichende Härtung des hydraulischen Zements erforderlich ist, hängt von der Natur des hydraulischen Zements, der Menge des im trockenen Gemisch enthaltenen Zements, der Natur der Auftragung, einschließlich der Dicke der aufgetragenen fluiden Beschichtungszusammensetzung und der Umgebungsbedingungen an der Arbeitsstelle, den erwünschten rheologischen Eigenschaften der fluiden zementartigen Beschichtungszusammensetzung und der Auftragungsart (zum Beispiel mit der Kelle oder durch Sprühauftragung), ob eine Sperrschicht oder ein Abdeckungsmaterial aufgetragen werden soll, um einen Verlust von Wasser durch Abdampfung zu verzögern, und ähnlichen Faktoren, die im Stand der Technik bekannt sind, ab. Im allgemeinen kann der optimale Anteil von Gesamtwasser durch einfaches Experimentieren bestimmt werden. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform ist das Gewichtsverhältnis von Gesamtwasser zu Portlandzement etwa 0,4 bis 1.
  • Falls erwünscht, können andere Komponenten in das nasse Gemisch aufgenommen werden, wie z.B. kleine Mengen an Schaumhemmern; Konservierungsstoffe für die organischen Komponenten, wie z.B. Fungizide und bakteriostatische Mittel; UV-Stabilisatoren; Färbemittel, wie z.B. gefärbte Pigmente und Farbstoffe; Verdicker, wie z.B. Polyelektrolyt- und Zelluloseverdicker; Rheologie-steuernde Mittel, wie z.B. assoziative Verdicker und dergleichen; Colösungsmittel; zusätzliches Wasser, um den Feststoffpegel einzustellen, und dergleichen.
  • Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können für vielfache Zwecke verwendet werden. Sie können zum Beispiel verwendet werden: als eine Bondierungsschicht oder Klebstoff beim Kleben von neuem Portlandzementbeton auf bestehenden Beton, wie z.B. eine neue Betonbedeckung für einen vorhandenen Betonfußbeden; als ein Vergußmörtel, um Sprünge in bestehenden Betonstrukturen zu reparieren; als ein Bondierungsmittel, um frischen Portlandzementbeton auf verstärkende Stahlstäbe oder -platten, wie zum Beispiel in den unter Vorspannung oder Nachspannung stehenden Konstruktionselementen; als ein Haftvergußmörtel zum Binden von Zuschlägen, Paneelen oder dergleichen an Wände, um einen dekorativen Effekt vorzusehen; als eine schützende Bedeckung für Betonstrukturen, wie z.B. Dämme, Brückendecks, Piers, Stromleitungsmasten der E-Wirtschaft, Gebäude und dergleichen, welche im Freien verwendet werden. Die Zusammensetzungen können als Fußbodenbedeckung und Beschichtungen über vorhandenen oder neuen Beton-, Metall- oder Holzfußboden verwendet werden, wo ein Schutz gegen chemischen Angriff erwünscht ist, wie z.B. in Chemiefabriken, Ölraffinerien, Galvanisierungsstellen und dergleichen, wo man auf eine Säureeinwirkung trifft, und auch solche, wie bei einer Nahrungsmittelherstellung, Abfüllanlagen für alkoholfreie Getranke, Fleischverpackung und Molkereien, wo eine Exponierung an organische Säuren und Alkalien auftritt. Ferner können diese Beschichtungszusammensetzungen als eine Schutzbeschichtung für Stein und Betonbaufassaden und Skulpturen verwendet werden, die einem Abbau durch sauren Regen ausgesetzt sind, und dergleichen. Im allgemeinen können die Beschichtungszusammensetzungen der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von den Anforderungen der Auftragung in einem weiten Dickebereich aufgetragen werden.
  • Die folgenden Beispiele sind für die Zusammensetzungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung illustrativ und werden für die Fachleute des Standes der Technik beim Praktizieren der Erfindung brauchbar sein. Die Erfindung ist jedoch keinesfalls auf diese Beispiele beschränkt.
  • Sofern nicht anders angegeben ist, sind alle Prozentsätze und Anteile, die in den folgenden Beispielen angegeben sind, gewichtsmäßig. Die folgenden Testverfahren wurden angewendet, sofern nicht anders angegeben ist.
  • Die Druckfestigkeit wurde wie folgt bestimmt: Eine nasse Beschichtungszusammensetzung wurde in Würfelformen zu 12,7 mm (1/2 Zoll) gepackt. Die Würfel wurden nach 18 - 24 h entformt und vor dem Test unter Raumbedingungen gealtert. Die Würfel wurden unter Verwendung einer Druckbelastungsmaschine mit einem Prüfring PR-60, Model 900 Versa-Loader (Soiltest, Inc., Lake Bluff, IL) getestet. Die Belastungsgeschwindigkeit war 2 mm/min. (0,08 Zoll/min.).
  • Um den Thermoschock auszuwerten, wurde die Beschichtungszusammensetzung auf Betonblöcke aufgetragen und folgendermaßen einem Kalt/Heiß-Zyklustest unterworfen: Thermoschock-Testverfahren Zyklus Testbedingung Zeitdauer Raumtemperatur Gefrieren Heißes Wasser Hitze, Ofen Hitze
  • Betonblöcke (304,8 mm x 152,4 mm (12 Zoll x 6 Zoll), (Pre-Cast Concrete Products, Lansdale, PA) wurden so verwendet, wie sie geliefert wurden, und zwar ohne Oberflächenbehandlung. Ein 127 mm (5 Zoll) langer Streifen eines Mylar -Films von 2,54 x 10&supmin;² mm x (1 mil) wurde auf dem Block zentriert, und eine Beschichtungszusammensetzung wurde auf ein Gebiet von 254 mm x 101,6 mm (10 Zoll x 4 Zoll) aufgetragen. Die Beschichtungszusammensetzungen wurden mindestens zwei Wochen bei Raumbedingungen vor dem Test gealtert. Sie wurden nicht in der Wärme gehärtet.
    • Beispiel 1
  • 247,1 Gewichtsteile Sand MDC-2 (spitze Teilchen) (MDC Industries, Philadelphia, PA), 247, 1 Gewichtsteile Sand Ottawa 20-30 Mesh (runde Teilchen) (Fisher Scientific Co.) und 247,1 Gewichtsteile Sand mit 70 Mesh (MDC Industries) wurden in einen Hobart Medel K5SS-Mischer (Hobart, Inc. Troy, OH) gegeben und bei geringer Geschwindigkeit vermengt. 11,4 Gewichtsteile Epon 828 (Glycidylether von Bisphenol A, ein Epoxyäquivalentgewicht von 185 - 192, Shell Chemical Co., Atlante, GA), flüssiges Epoxyharz wurden unter Vermischung des Sandes allmählich zugegeben, und das Gemisch wird anschließend gemischt, bis das Epoxyharz im Sand gut dispergiert ist (annähernd fünfzehn Minuten). Anschließend werden 247,1 Gewichtsteile Portlandzement der Type III (Allentown Cement Co., Allentown, PA) dem Gemisch aus Sand und Epoxyharz zugegeben, und es wird weiter vermischt, bis der Zement gut dispergiert ist. Wenn diese Reihenfologe der Zugabe beachtet wird, wird ein einheitliches Gemisch frei von Klumpen erhalten, während, falls der Zement vor dem Epoxyharz zugegeben wird, das Gemisch zur Klumpenbildung neigen kann, wenn das Epoxyharz zugegeben wird.
  • Es schien, daß das erhaltene trockene Gemisch ein frei fließendes Material war, und zwar mit keiner offensichtlichen Flüssigkeit.
  • 68,4 Gewichtsteile eines Acrylpolymerlatex, polymerisiert aus einem Monomergemisch mit einer Monomerzusammensetzung von 45,6 Gewichtsprozent, bezogen auf Polymerfeststoffe, Butylacrylat, 52,4 Gewichtsprozent Methylmethacrylat, 1 Gewichtsprozent eines copolymerisierbaren Ureido-funktionellen Monomers (0,005 Mol Ureidofunktionalität pro Gramm Monomer), und 1 Gewichtsprozent Methacrylsäure (mittlere Latexteilchengröße von 160 Nanometer, 50,0 Gewichtsprozent Gesamtfeststoffe) wurden mit 11,4 Gewichtsteilen Polypropylenoxiddiamin Jeffamm D-230 (ungefähres Molekulargewicht. 230, Texaco Chemical Co., Bellaire, TX) und 2,95 Gewichtsteilen nichtionischem tensid triton X-405 Feststoffe, Rohm and Haas Company, Philadelphia, PA) unter Verwendung eines Propellerrührers gemischt, um ein Gemisch mit einem pH von etwa 10,3 und einer Viskositat von etwa 70 Zentipoise vorzusehen. Anschließend wurden 0,7 Gewichtsteile Schaum hemmer Nopco NXZ (Nopco Chemicals Div., Diamond Shamrock Chemical Co., Newark, NJ) und 63,9 Gewichtsteile Wasser damit vermischt, um ein nasses Gemisch vorzusehen.
  • 139,7 Gewichtsteile nasses Gemisch wurden 999,8 Gewichtsteilen trockenem Gemisch zugegeben und mit einer Spatel fünf Minuten lang händisch vermengt, um eine Beschichtungs- oder Mörtelzusammensetzung gemaß der vorliegenden Erfindung zu bilden. Die erhaltene Beschichtungszusammensetzung besitzt 5,0 Gewichtsprozent organisches Material, bezogen auf Gesamtfeststoffe, und 8,68 Gewichtsprozent Wasser in der nassen Beschichtungszusammensetzang. Das Gewichtsverhältnis von Wasser zu Zement ist 0,40, und das Gewichtsverhältnis von organischem Material zu Zement ist 0,21.
    • Beispiel 2
  • Das Herstellungsverfahren von Beispiel 1 wurde wiederhoft, außer daß 12,36 Gewichtsteile (0,5%, bezogen auf das Zementgewicht) Natriumcarbonat dem nassen Gemisch als ein Beschleuniger für die Härtung des Portlandzements zugegeben wurden.
    • Beispiele 3 - 4
  • Die Herstellungsverfahren der Beispiele 1 und 2 wurden wiederholt, außer daß Portlandzement von Typus I (Allentown Cement Co., Allentown, PA) gegen den Portlandzement vom Typus III substituiert wurde.
  • Proben der Beschichtungszusammensetzungen der Beispiele 1 - 4 wurden in Würfelformen von 12,7 mm (1/2 Zoll) gepackt. Die Würfel wurden nach 13 - 24 entformt und anschließend im Haus gealtert. Die Druckfestigkeit der Würfel als eine Funktion des Alterns ist in der Tabelle I gezeigt. Die Ergebnisse zeigen, daß die Verwendung von Portlandzement des Typus III und ein Natriumcarbonatbeschleuniger bevorzugt ist, um eine hohe frühe Festigkeit vorzusehen. Die Ergebnisse des Thermoschocktests für Beispiel 1, die in der Tabelle I angegeben sind, zeigen, daß die Zusammensetzung eine gute Beständigkeit gegen thermischen Schock aufweist. Tabelle I Beispiel Zementtypus % Natriumcarbonat¹ Druckfestigkeit Pa (psi) Tag Thermoschockktest Zyklen bestanden ¹ Gewichtsprozent, bezogen auf das Zementgewicht
  • Die chemische Beständigkeit von Würfeln der Beschichtungszusammensetzung von Beispiel 2 mit 12,7 mm, 14 Tage unter Umgebungsbedingungen im Haus gehärtet, ist in der Tabelle II gezeigt. Es wird eine gute Beständigkeit gegenüber organischen Lösungsmitteln und wäßrigen Säuren gezeigt verglichen mit einem herkömmlichen Latexzement, der mit einer Beschichtungszusammensetzung Acryloid MC-1834 (Rohm and Haas Co., Philadelphia PA) modifiziert ist. Tabelle II Druckfestigkeit Pa (psi) Härtungsbedingungen/Exposition Beispiel Vergleichbeispiel Tage, Umgebung Tage Härten/Tage Tränken in Wasser in Zitronensäure in Milchsäure in Xyxlol zerfiel brach
  • Die Beschichtungszusammensetzung von Beispiel 2 wurde zu Zylindern mit einer Dicke von 6,4 mm und einem Durchmesser von 3,81 cm geförmt, und die Berstzugfestigkeit wurde als Funktion der Härtung bei Umgebungsbedingungen im Haus gemessen. Die Berstzugfestigkeit der gehärteten Zusammensetzung wird mit jener des herkömmlichen Latexzementmodifikators in der Tabelle III verglichen. Die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung zeigte eine verbesserte Festigkeit und eine Beibehaltung der Festigkeit nach einem Tränken in Wasser; und zwar, wenn mit dem herkömmlichen Latexzementmodifikator verglichen wurde. Tabelle III Berstzugfestigkeit Pa (psi) Härtungsbedingungen Beispiel Vergleichsbeispiel Tage, Umgebung Tage trocken/Tage Wasser
    • Beispiele 5 - 7
  • Das Herstellungsverfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei die Polymerlatexe, die in der Tabelle IV gezeigt sind, mit der folgenden Trockengemisch- und Naßgemischformulierung verwendet wurden, um die Beschichtungszusammensetzungen der Tabelle V zu erhalten: Trockene Mischung: Sand¹ Sand² Ottawa Sand³ Mesh Portlandzement&sup4; Typus Epoxyharz&sup5; Epon Gewichtsteile Nasse Mischungen: Formulierung Polymerlatex Triton Jeffamin Aminoethylaminopropyltrimethoxysilan&sup8; Antischaummittel&sup9; Nopco Wasser
  • 1. MDC Industrics, Philadelphia, PA.
  • 2. Fisher Scientific Co., Pittsburgh, PA.
  • 3. MDC Industries.
  • 4. Allentown Cement Co., Allentown, PA
  • 5. Shell Chemical Co., Atlanta, GA.
  • 6. Rohm and Haas Co., Philadelphia, PA. Dieser Pegel repräsentiert 6 Gewichtsprozent oberflächenaktive Feststoffe, bezogen auf Latexfeststoffe. Wenn der Polymerlatex ein nichtionisches Tensid enthält, welches im Polymerisationsverfahren zugegeben wurde, kann die nach Polymerisation zugegebene Menge propoitiional verringert werden.
  • 7. Texaco Chemical Co., Bellaire, TX.
  • 8. Petrarch Systems (Huls), Bristol, TX.
  • 9. Nopco Chemicals Div., Diamond Shamrock Chemical Co., Newark, NJ. Tabelle IV Monomerzusammensetzung Polymerlatex Butylacrylat Methylmethacrylat Methacrylsäure Ureido-funktionelles Monomoer
  • 1. 6 Gewichtsprozent zugegebenes nichtionisches Tensid Triton X-405, bezogen auf das Monomergewicht.
  • 2. 0,4 Gewichtsprozent des zugegebenen anionischen Tensids Natriumlaurylsulfat, bezogen auf das Monomergewicht.
  • 3. 0,4 Gewichtsprozent Natriumlaurylsulfat; Ureido-funktionelles Monomer besitzt 0,004 Mol Ureido-funktionelle Gruppen pro Gramm Ureido-funktioneiles Monomer.
  • 4. 0,4 Gewichtsprozent Natriumlaurylsulfat; Ureido-funktionelles Monomer besitzt 0,005 Mol Ureido-funktionelle Gruppen pro Gramm Ureido-funktionelles Monomer.
  • Die Wirkung der Anwesenheit einer Ureidofunktionalität im Polymerlatex auf die Standzeit von Beschichtungszusammensetzungen, die unter Verwendung der Polymerlatexe von Tabelle IV und der Formulierungen A und B hergestellt wurden, wurde bestimmt und wird in der Tabelle V berichtet. Die Standzeit ist als die verstrichene Zeit zwischen dem Zeitpunkt des Zusammenmischens des nassen und des trockenen Gemischs und dem Zeitpunkt, bei welchem die erhaltene nasse Beschichtungszusammen- setzung Fluidität verliert, definiert. Nach dem Verlust der Fluidität wird die Beschichtungszusammen- setzung trocken und bröckelig. Ohne an eine bestimmte Erklärung oder Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, daß dieses Phänomen mit einem Verlust an Kolloidstabilität verbunden ist, der vom Ausflocken durch zweiwertige Ionen stammt. Wie von den in der Tabelle V angegebenen Daten gesehen werden kann, sieht die Anwesenheit einer Ureidofunktionalität im Polymerlatex überraschenderweise Beschichtungszusammensetzungen mit unerwartet langen Standzeiten vor. Tabelle V Beispiel Beschichtungsformulierung Latex Gew.-% Feststoffe X405, auf Latexfeststoffe Beschichtungs-Standzeit (Minuten) Vergleich mehr als weniger als etwa Vergleich
  • 1. Tensid Triton X-405, zugegeben während der Herstellung und Neutralisierung der Emulsion.
  • 2. Tensid Triton X405, dem Latex nach Neutralisierung und Lagerung zugegeben.
    • Beispiele 8 - 10
  • Das Herstellungsverfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei der Polymerlatex D und die Formulierung B verwendet wurden, außer daß entweder 0,5 Gewichtsprozent (bezogen auf Zement) Natriumcarbonat oder 2,0 Gewichtsprozent (bezogen auf Zement) Natriumhydroxid dem nassen Gemisch zugegeben wurde, um die Beispiele 9 und 10 zu bilden. Beispiel 8 wurde unter Verwendung von Polymerlatex D und Formulierung B bereitet es wurde jedoch kein Beschleuniger aufgenommen. Die Berstzugfestigkeiten wurden nach eintägigem Härten bei Umgebungsbedingungen gemessen, und die Ergebnisse der Messung sind in der Tabelle VI angeführt. Wie in der Tabelle VI gesehen werden kann, beschleunigt eine Zugabe von entweder Natriumcarbonat oder Natriumhydroxid die Härtung der Beschichtungszusammensetzung signifikant. Tabelle VI Beispiel Beschleuniger Berstzugfestigkeit (psi) keiner Natriumcarbonat Natriumhydroxid
  • Es können verschiedenste Modifikationen in den Details der verschiedenen Ausführungsformen der Zusammensetzungen und der Verfahren der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden, wobei alle im Geist und innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie sie mit den beigefügten Ansprüchen definiert sind, liegen.

Claims (10)

1. Zusammensetzung, umfassend:
(a) einen alkalistabilen, filmbildenden, synthetischen Polymerlatex mit Ureidofunktionalität, und
(b) ein Amin-funktionelles Epoxyhärtungsmittel, welches Epoxyhärtungsmittel in Wasser löslich oder dispergierbar ist.
2. Zusammensetzung, wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei der synthetische Polymerlatex aus einem Monomer, welches von 0,002 bis 0,0006 Mol Ureido-funktionelles Monomer pro 100 Gramm Polymerlatexfeststoffe enthält, polymerisiert ist.
3. Zusammensetzung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 2 beansprucht, wobei die Glasübergangstemperatur des Polymerlatex von 0 bis 30ºC ist.
4. Zusammensetzung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 3 beansprucht, wobei die Zusammensetzung umfaßt:
(a) mindestens einen synthetischen, filmbildenden, alkalistabilen, synthetischen Polymerlatex, wobei das Latexpolymer Ureido-funktionelle Gruppen enthält,
(b) mindestens ein Amin-funktionelles Epoxyhärtungsmittel, wobei das Härtungsmittel in Wasser dispergierbar oder löslich ist,
(c) mindestens einen hydraulischen Zement, und
(d) mindestens ein flüssiges Epoxyharz.
5. Zusammensetzung, wie in Anspruch 4 beansprucht, wobei das Gewichtsverhältnis der Polymerlatexfeststoffe zur Summe der Gewichte des flüssigen Epoxyharzes und des Amin-funktionellen Epoxyhärtungsmittels von 60:40 bis 75:27 ist.
6. Zusammenseztung, wie in Anspruch 4 oder in Anspruch 5 beansprucht, wobei das Molverhältnis der Epoxygruppen des flüssigen Epoxyharzes zu den Amingruppen des Amin-funktionellen Epoxyhärtungsmittel von 0,8 bis 1,2 ist.
7. Zusammensetzung, wie in einem der Ansprüche 4 bis 6 beansprucht, wobei das Gewichtsverhältnis des organischen Materials zum hydraulischen Zement von 0,1 bis 0,3 ist.
8. Zusammensetzung, wie in einem der vorhergehenden Ansprüche beansprucht, wobei die Zusammensetzung ferner mindestens ein Amin-funktionelles Silan enthält.
9. Zusammensetzung, wie in einem der Ansprüche 4 bis 8 beansprucht, zur Verwendung beim Herstellen einer Beschichtungszusammensetzung zum Beschichten oder Bedecken von Portlandzementbeton, wobei die Zusammensetzung eine Zweikomponentenzusammensetzung ist, umfassend:
(1) eine erste Komponente, welche enthält:
(c) mindestens einen hydraulischen Zement, und
(d) mindestens ein flüssiges Epoxyharz; und
(2) eine zweite Komponente, welche enthält:
(a) mindestens einen synthetischen, filmbildenden, alkalistabilen, synthetischen Polymerlatex, wobei das Latexpolymer Ureido-funktionelle Gruppen enthält, und
(b) mindestens ein Amin-funktionelles Epoxyhärtungsmittel, wobei das Härtungsmittel in Wasser dispergierbar oder löslich ist.
10. Verwendung einer Zusammensetzung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 9 beansprucht, in einer oder als eine Zusammensetzung, um eine Schutzschicht auf der Oberfläche eines Gegenstandes oder Substrates, welches aus Portlandzementbeton oder Metall gebildet ist, vorzusehen.
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