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Verfahren zur Herstellung von biegsamen oder halbbiegsamen Zementmassen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von biegsamen oder
halbbiegsamen zementhaltigen Mörtelmassen zum Belegen von Fußböden, Wänden, Schiffsdecks
od. dgl.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß Kautschuk
mit einem Weichmachungsmittel dafür erhitzt, der weichgemachte Kautschuk mit einem
Harz vermischt und die erhaltene Mischung in einem wäßrigen Medium dispergiert wird,
worauf die Feststoffe der so erzeugten Dispersion vulkanisiert werden und die vulkanisierte
Dispersion in eine Zementmasse eingebracht wird.
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Es ist an sich bekannt, bei der Herstellung von biegsamen oder halbbiegsamen
Zementmassen Mischungen von Kautschuk und Harz. zu verwenden, jedoch besteht der
wichtige Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung darin, daß das mit dem Zement
vermischte kautschukartige Material sich in feinverteiltem Zustand befindet und
daß der auf diesem aus der Dispersion erzeugte Überzug durch die Vulkanisation aus
einer klebrigen Form in einen elastischen Zustand umgewandelt wird.
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Vorzugsweise wird bei dem Verfahren gemäß der Erfindung als Harz ein
Cumaronharz verwendet und die Dispersion auf einen Harzgehalt gebracht, der zwischen
ioo und Zoo Gewichtsprozent des Kautschukgehaltes liegt. Das Harz wird in den weichgemachten
Kautschuk zweckmäßig in geschmolzenem Zustand eingerührt, wobei die Mischung
z.
B. durch Abschrecken mit Wasser rasch abgekühlt wird.
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Der bei dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendete Kautschuk kann
z. B. vulkanisierter Abfallkautschuk sein, wie er von abgenutzten Reifendecken oder
Ausschußschläuchen von Fahrzeugreifen erhalten wird. Als Weichmachungsmittel kommen
diejenigen Stoffe in Frage, die gewöhnlich als Weichmacher oder Plastizierungsmittel
verwendet werden, um die Herstellung und Bearbeitung von vulkanisierbaren, rohkautschukhaltigen
Massen zu erleichtern; Beispiele dafür sind: Kiefern- oder Fichtenholzteer, cumaronhaltige
Fraktionen von Kohlenteer und aromatische Kohlenwasserstoffe enthaltende Fraktionen
von Mineralöl.
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Das Weichmachungsmittel bewirkt eine Quellung des Kautschuks, und
die Leichtigkeit, mit welcher das Harz mit dem Kautschuk nach der Behandlung mit
dem Weichmachungsmittel vermischt werden kann, hängt von dem Grad ab, bis zu welchem
die Quellung des Kautschuks fortgeschritten ist. Der Quellungsvorgang kann durch
Maßnahmen, wie vorheriges Erhitzen des Weichmachungsmittels und vorheriges Zerreiben
des verwendeten Kautschuks beschleunigt werden. Das Wechmachungsmittel für den Kautschuk
ist vorzugsweise ein Stoff, der außerdem die Fähigkeit hat, das bei dem Verfahren
zur Anwendung kommende Harz zu plastizieren.
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Besonders geeignete Harze für das Verfahren nach der Erfindung sind
die Cumaronharze, die sich durch die üblichen Kautschukweichmachungsmittel plastizieren
lassen.
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Das :Mischen des behandelten Kautschuks mit dem Harz läßt sich dadurch
erleichtern, daß zunächst das Harz geschmolzen und dann der behandelte Kautschuk
in das geschmolzene Harz eingerührt wird. Durch das Vulkanisieren der Feststoffe
der Dispersion, die aus der Mischung von mit einem Weichmachungsmittel behandelten
Kautschuk und Harz besteht, wird die Elastizität der Kautschukkomponente dieser
Feststoffe erhöht und die Klebrigkeit der Harzkomponente herabgesetzt. Die Verschlechterung,
die der Kautschuk im Laufe seiner Behandlung mit dem Weichmachungsmittel und bei
seiner Vermischung mit dem Harz sowie beim Dispergieren der Mischung in dem wäßrigen
Medium erleidet, wird im wesentlichen durch die darauffolgende Vulkanisation der
Feststoffe wieder rückgängig gemacht.
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Die Eigenschaften des vulkanisierten Produktes hängen von dem Verhältnis
des Harzes zum Kautschuk und Plastizierungsmittel ab. Eine Erhöhung des Harzgehaltes
macht die Masse .zäh und weniger elastisch. Eine Erhöhung des Kautschukgehaltes
führt zu einer größeren Elastizität und einer geringeren Zugfestigkeit. Eine Erhöhung
des Anteils an Plastizierungsmittel vergrößert die Biegsamkeit auf Kosten der Elastizität
und Zugfestigkeit.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist eine übermäßige Verschlechterung
des Kautschuks besonders sorgfältig zu vermeiden, da die Zugfestigkeit des endgültigen
Produktes von diesem Punkt wesentlich abhängig ist. Die durch die Wärmebehandlung
entstehenden Kautschukkrümel werden in dem Plastizierungsmittel teilweise löslich,
wenn dieses erhitzt wird, und durch die erhöhte Löslichkeit wird die Zugfestigkeit
des Kautschuks während der Vulkanisierungsbehandlung herabgesetzt. Durch rasche
Abkühlung wird einer solchen Verschlechterung entgegengewirkt.
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Die nachfolgenden Beispiele geben die vorzugsweise zu verwendenden
Anteilverhältnisse der drei Grundstoffe wieder, die zu zufriedenstellenden :Ergebnissen
führen.
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Wenn der Kautschuk weniger als io% ausmacht, dann wird das Produkt
nicht biegsam genug. Wenn er über 50% beträgt, dann `kann die erforderliche Menge
W eichmachungsmittel nicht zugesetzt werden.
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Wenn das Harz weniger als 25 % ausmacht, dann genügt es nicht, um
mit dem Kautschuk in Reaktion zu treten; und wenn es über 5o% beträgt, dann wird
die Masse zu hart.
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Wenn das Weichmachungsmittel zu weniger als 121/2% verwendet wird,
dann genügt dies nicht, um den Kautschuk weichzumachen, während ciiie Menge über
40% eine Masse ergibt, die zu weich und schwach sein dürfte. Beispiel i 12 Teile
des im Handel unter der Bezeichnung »Iranolin 2241« befindlichen Petroleumproduktes,
das einen hochsiedenden aromatischen Petroleumanzug darstellt, wurden in einen Kessel
eingebracht, in dem eine Rührvorrichtung langsam umlief und der auf 120' erhitzt
wurde. Zu dem Petroleumprodukt wurden unter dauerndem Rühren i i Teile von zerkrümeltem,
vulkanisiertem Kautschuk zugesetzt, der durch Zerreiben von aus verbrauchten Reifendecken
gewonnenen Kautschukteilen erhalten war. Die Temperatur der Mischung wurde auf 18o'
erhöht, und es wurde unter Aufrechterhaltung dieser Temperatur der Rührvorgang fortgesetzt,
bis die Mischung in ein Gel von im wesentlichen gleichmäßiger Beschaffenheit umgewandelt
war. Dem Gel wurden 16 Teile Cumaronharz in geschmolzenem Zustand zugefügt. Der
Rührvorgang wurde fortgesetzt, bis das Harz gleichmäßig einverleibt war, worauf
die Mischuni; auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen wurde.
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5oo Teile der so hergestellten Mischung wurden in einen Innenmischer
der Werner-Pfleiderer-Art eingebracht und 15 Minuten lang durchgeknetet. 1g Teile
ölsäure und 8 Teile des im Handel unter der Bezeichnung »Teepol« befindlichen oberflächenaktiven
Mittels, das ein Natriumsalz eines @sulfatierten, langkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffes
darstellt, wurden dann der Mischung einverleiht. Nach dem Erreichen der Homogenität
wurden 204 Teile einer Caseinlös,ing eingearbeitet, die dadurch hergestellt war,
daß 4o Teile Casein in 16o Teilen Wasser gequellt und 4 Teile wäßriges Ammoniak
vom spezifischen Gewicht 0,88o zugesetzt wurden. Nach der Einbringung der
Caseinlösung
wurden 14 Teile wäßriges Ammoniak vom spezifischen Gewicht o,88o zugesetzt, dann
wurde der Inhalt des Mischers auf etwa 50° erhitzt, und schließlich wurde eine Lösung,
die aus 275 Teilen Wasser und 27 Teilen wäßrigen Ammoniaks vom spezifischen Gewicht
o,88o bestand, so schnell zugesetzt, wie die Lösung in dem Inhalt des Mischers gleichmäßig
verteilt werden konnte. In die auf diese Weise erhaltene wäßrige Dispersion wurde
ein wäßriger Schlamm von vulkanisierenden Zusatzstoffen eingemischt, die aus 12,5
Teilen Schwefeldispersion von 55% Gesamtfeststoffgehalt, 7,5 Teilen Zinkoxyddispersion
von 5o % Gesamtfeststoffgehalt, 3 Teilen Merkaptobenzthiazoldispersion von 4o% Gesamtfeststoffgehalt
und 2 Teilen Zinkäthyldithiocarbamatdispersion von 55% Gesamtfeststoffge'halt bestanden.
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Nach dem Zusatz der Vulkanisierstoffe zu der Dispersion wurde deren
Vulkanisation dadurch herbeigeführt, daß die behandelte Dispersion 6 Stunden lang
hei 65° und i Stunde lang bei 9o° erhitzt und dann von dieser Temperatur auf Zimmertemperatur
abkühlen gelassen wurde.
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Es wurde eine wäßrige Dispersion mit einem Gesamtfeststoffgehalt von
etwa 53% erhalten.
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Ein Beispiel für einen Zementmörtel, welcher die auf die vorstehend
beschriebene Weise hergestellte Dispersion enthält, ist eine Mischung von folgender
Zusammensetzung:
| Gewichtsteile |
| Dispersion, mit Wasser auf einen |
| Gesamtfeststoffgehalt von 5o% |
| verdünnt . . . . . . . 120 |
| Portlandzement . . . . . . i5o |
| Tonerdezement . . . . . . 45 |
| rotes Eisenoxyd . . . . . . io |
| Holzspäne . . . . . . . . 5o |
| Wasser . . . . . . . . . 15 bis 35 |
Diese Mischung bindet in 16 bis 20 Stunden ab und erhärtet zu einem leicht biegsamen
Produkt. Die Mischung haftet an Beton und Metall und eignet sich deshalb für das
Belegen von Fußböden und der Decks von Schiffen. Beim Belegen von Fußböden oder
Decks mit der Mischung kann eine glatte Oberfläche dadurch erhalten werden, daß
die feuchte Mischung mit der Kelle aufgeworfen oder daß die Oberfläche der verfestigten
Mischung mit Sand abgeschliffen wird.
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Beispiel e 25 Teile des im Beispiel i genannten Petroleumproduktes
wurden in den Kessel eingebracht und auf 12o° erhitzt. Die Rührvorrichtung wurde
in Bewegung gesetzt, und es wurden 25 Teile des zerkrümelten Kautschuks unter dauerndem
Rühren dem Petroleumprodukt zugesetzt. Die Temperatur der Mischung wurde auf i8o°
erhöht, und unter Aufrechterhaltung dieser Temperatur wurde der Rührvorgang fortgesetzt,
bis die Mischung in ein Gel von im wesentlichen gleichmäßiger Beschaffenheit verwandelt
war. Dem Gel wurden 5o Teile des Cumaronharzes in geschmolzenem Zustand zugesetzt,
und er Rührvorgang wurde fortgesetzt, bis das Harz gleichmäßig einverleibt war.
Die Mischung wurde dann rasch abgekühlt.
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5oo Teile der so hergestellten Mischung wurden in den Innenmischer
eingebracht und 15 Minuten lang geknetet. i9 Teile Ölsäure und 4 Teile des im Beispiel
i verwendeten oberflächenaktiven Mittels wurden der Mischung einverleibt, und nach
Erreichen der Gleichmäßigkeit wurden 2o4 Teile einer Caseinlösung eingearbeitet,
die dadurch erhalten war, daß 4o Teile Casein in 16o Teilen Wasser gequellt und
4 Teile wäßriges Ammoniak vom spezifischen Gewicht o,88o zugesetzt wurden Nach dem
Einbringen der Caseinlösung wurden io Teile Triäthanolamin, mit 4 Teilen des vorgenannten
oberflächenaktiven Mittels vermischt, zugesetzt. Es wurde der Inhalt des Mischers
auf ungefähr 50° erhitzt und eine Lösung aus 275 Teilen Wasser und .27 Teilen' wäßrigen
Ammoniaks (spezifisches Gewicht o,88o) so rasch zugesetzt, wie die Lösung in dem
Inhalt des Mischers gleichmäßig verteilt werden konnte. In die auf diese Weise erhaltene
wäßrige Dispersion wurde ein wäßriger Schlamm aus Vulkanisierzusätzen eingemischt,
die aus 12,5 Teilen Schwefeldispersion von 55% Gesamtfeststoffgehalt, 7,5 Teilen
Zinkoxyddispersion von 50% Gesamtfeststoffgehalt, 3 Teilen Merkaptobenzthiazoldispersion
von 40% Gesamtfeststoffgehalt und 2 Teilen Zinkdiät'hyldithiocarbamatdispersion
von 55% Gesamtfeststoffgehalt bestanden.
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Nach dem Zusatz der Vulkanisiermittel zu der Dispersion wurde deren
Vulkanisation dadurch herbeigeführt, daß die behandelte Dispersion 6 Stunden lang
auf 65° und i Stunde lang auf 9o° erhitzt wurde oder daß sie auf go° erhitzt und
von dieser Temperatur so langsam wie möglich abkühlen gelassen wurde.
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Es wurde eine wäßrige Dispersion mit einem Gesamtfeststoffgehalt von
etwa 55% erhalten.
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Ein Beispiel für einen Zementmörtel, der die auf die vorstehend beschriebene
Weise erhaltene Dispersion enthält, ist eine Mischung von folgender Zusammensetzung:
| Gewichtsteile |
| Dispersion, mit W asser auf einen |
| Gesamtfeststoffgehalt von 5o% |
| verdünnt . . . . . . . 120 |
| Portlandzement . . . . . . 150 |
| Tonerdezement . . . . . . 45 |
| rotes Eisenoxyd . . . . . . io |
| Holzspäne . . . . . . . . 50 |
| Wasser . . . . . . . . . 15 bis 35 |
Die Mischung bindet in 16 bis 20 Stunden ab und erhärtet zu einem Produkt, das weniger
biegsam als das im Beispiel i beschriebene ist, aber den Vorteil hat, daß es beträchtlich
zäher ist.
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Beispiel 3 25 Teile des im Beispiel i genannten Petrolcurnproduktes
wurden in den Kessel eingebracht und auf 12o° erhitzt. Eine langsam laufende Rührvorrichtung,
mit welcher der Kessel ausgerüstet
war, wurde in Bewegung gesetzt,
und es wurden dem Petroleumprodukt 5o Teile zerkrümelter Kautschuk unter dauerndem
Rühren zugesetzt. Die Temperatur der Mischung wurde auf 18o° erhöht, und es wurde
unter Aufrechterhaltung dieser Temperatur dauernd umgerührt, bis die Mischung in
ein Gel von im wesentlichen gleichförmiger Beschaffenheit umgewandelt war. Dem Gel
wurden 25 Teile des Cumaronharzes in geschmolzenem Zustand zugesetzt, und der Rührvorgang
wurde fortgesetzt, bis das Harz gleichmäßig einverleibt :var. Die Mischung wurde
dann rasch abgekühlt.
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5oo Teile der so hergestellten Mischung wurden in einen Innenmischer
eingebracht und 15 Minuten lang geknetet. io Teile CSlsäure und 4 Teile des oberflächenaktiven
Mittels, wie es in den Beispielen i und 2 verwendet wurde, wurden in die Mischung
eingebracht, und nach dem Erreichen der Homogenität wurden 204 Teile einer Caseinlösung
eingearbeitet, die dadurch hergestellt war, daß 4o Teile Casein in 16o Teilen Wasser
gequellt und 4 Teile wäßrigen Ammoniaks vom spezifischen Gewicht o,88o zugesetzt
wurden. Nach der Einverleibung der Caseinlösung wurden io Teile Triäthanolamin,
mit 8 Teilen des obengenannten oberflächenaktiven Stoffes vermischt, zugesetzt.
Der Inhalt des Mischers wurde auf ungefähr 5o° erhitzt und eine Lösung, die aus
275 Teilen Wasser und 27 Teilen wäßrigen Ammoniaks vom spezifischen Gewicht o,88o
bestand, so rasch zugesetzt, wie die Lösung in dem Inhalt des Misdhers gleichmäßig
verteilt werden konnte. In die auf diese Weise erhaltene wäßrige Dispersion wurde
ein wäßriger Schlamm von vulkanisierenden Zusätzen eingemischt, die aus 12,5 Teilen
Schwefeldispersion von 55% Gesamtfeststoffgehalt, 7,5 Teilen Zinkoxyddispersion
von 50% Gesamtfeststoffgehalt, 3 Teilen Merkaptobenzthiazoldispersion von 40% Gesamtfeststoffgehalt
und 2 Teilen Zinkdiäthyldithiocarbamatdispersion von 55% Gesamtfeststoffgehalt bestanden.
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Nach dem Zusatz der vulkanisierenden Bestandteile zu der Dispersion
wurde deren Vulkanisation dadurch !herbeigeführt, daB die behandelte Dispersion
6 Stunden lang bei 65° und i Stunde lang bei 9o° erhitzt wurde oder daß sie auf
9o° erhitzt und von dieser Temperatur langsam auf Zimmertemperatur abkühlen gelassen
wurde.
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Es wurde eine wäßrige Dispersion mit einem Gesamtfeststofgehalt von
etwa 55 % erhalten.
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Ein Beispiel eines Zementmörtels, der die auf vorstehend beschriebene
Weise hergestellte Dispersion enthält, ist eine Mischung von folgender Zusammensetzung:
| Gewichtsteile |
| Dispersion, mit Wasser auf einen Ge- |
| samtfeststoffgehalt von 5o 11/o ver- |
| dünnt . . . . . . . . . . 36o |
| Portlandzement . . . . . . . 428 |
| Tonerdezement . . . . . . . 142 |
| Quarzsand; miteinem 3-mm-Maschen- |
| sieb erhalten . . . . . . . 150 |
| I lartholzsägemehl . . . . . . . 9o |
| rotes Eisenoxyd . . . . . . . 30 |
| Wasser . . . . . . . . . . 30 |
Die Mischung verfestigt sich in 2o Stunden zu einem harten, leicht elastischen Produkt.
Die in der Mischung verwendete Dispersion erzeugt einen kautschu'karti@gen Überzug,
der seine Eigenschaften in gewissem Maße auf den Mörtel überträgt. Der zu der Mischung
zugesetzte Quarzsand gleicht die Weichheit und die geringe Festigkeit des aus der
Dispersion gebildeten Überzuges aus.