SI9300239A

SI9300239A - Uporaba kondenzacijskih produktov iz melamina in glioksilne kisline kot dodatkov za hidravlicna veziva in gradiva

Info

Publication number: SI9300239A
Application number: SI9300239A
Authority: SI
Inventors: Gerhard Albrecht; Franz-Thomas Schwarz; Johann Krammer
Original assignee: Chemie Linz Gmbh
Priority date: 1992-05-08
Filing date: 1993-05-06
Publication date: 1993-12-31
Also published as: HUT67591A; DE59305925D1; SK44693A3; CZ83993A3; EP0568865B1; EP0568865A1; ATA93792A; HU9301333D0; ATE150740T1; AT397958B

Description

Uporaba kondenzacijskih produktov iz melamina in glioksilne kisline kot dodatkov za hidravlična veziva in gradiva

Predloženi izum se nanaša na uporabo kondenzacijskih produktov iz melamina in glioksilne kisline kot dodatkov za hidravlična veziva za izboljšanje lastnosti, zlasti sposobnosti tečenja hidravličnih veziv, kot npr. cementa, anhidrita ali mavca kot tudi iz le-teh pripravljenih gradiv. Zlasti je v smislu izuma možno sposobnost tečenja vodnih vezivnih suspenzij obdržati uporabno v praksi zadosti dolgo časovno obdobje.

Pri visoki, talni in cestni gradnji, pri pripravi vnaprej izdelanih delov kot tudi na področjih zaščite in saniranja zgradb je predelava hidravličnih veziv, kot npr. portlandskega cementa, plavžnega cementa, vulkanskega cementa in cementa iz letečega pepela, anhidrita, mavca itd. v spoju z vodo samo ali skupaj z anorganskimi (pesek, prod, kameninska moka) in/ali organskimi sestavinami (vlakna umetnih snovi, disperzije umetnih snovi, smole itd,), osrednjega pomena. Iz US-PS 3,537,869 ali US-PS 4,725,665 je znano, da dodajo vezivom dodatke na osnovi soli polikondenzatov naftalensulfonske kisline - formaldehida, da povečajo sposobnost predelovanja, zlasti sposobnost tečenja svežih vezivnih zmesi pri predhodno danem razmerju voda-vezivo, ali da izboljšajo mehanične lastnosti utrjenega gradbenega materiala z znižanjem uporabljene količine vode (znižanje faktorjev voda-vezivo). Ti dodatki, označeni kot sredstva za utekočinjenje, super sredstva za utekočinjenje, sredstva za tečenje, dispergima sredstva ali sredstva za zmanjšanje vode pa imajo pomankljivost, da sposobnost tečenja vezivne zmesi ne morejo obdržati zadosti dolgo časovno obdobje. Ker dobavijo na gradbišče količino betona v večji meri kot predmešanico ali transportni beton predstavlja izguba te predelovalne lastnosti (izguba zaradi zrušitve - slump loss) v relativno kratkem časovnem obdobju problem, ki ga je treba nujno rešiti.

Kot zasilna rešitev primešajo transportnemu betonu super sredstva za utekočinjenje neposredno pred njegovo uporabo na gradbišču. Ta način ravnanja pa privede negotovosti in napake pri doziranju in porazdelitvi sredstva za tečenje, zahteva posebne priprave in je povezan z dodatnim potrebnim delom.

Naloga predloženega izuma je zato priprava dodatkov za hidravlična veziva, ki lahko obdržijo sposobnost tečenja vezivnih zmesi, uporabno v praksi, zadosti dolgo časovno obdobje, ne da bi pri tem istočasno močno zavlačevala postopek stijevanja in vezave.

Sedaj smo ugotovili, da kondenzacijski produkti iz melamina in glioksilne kisline sami ali v kombinaciji z običajnimi dispergimimi sredstvi zvišujejo sposobnost tečenja vezivnih zmesi in podaljšujejo njihovo trajanje sposobnosti predelovanja.

Predmet predloženega izuma je torej uporaba kondenzacijskih produktov iz melamina in glioksilne kisline ali njenih soli kot dodatkov za hidravlična veziva. Presenetljivo smo ugotovili, da s produkti v smislu izuma lahko podaljšamo trajanje sposobnosti predelovanja vezivnih zmesi na osnovi znižane izgube zaradi zrušitve, ker le-ti kljub njihovemu relativno visokemu deležu karboksilnih skupin le neznatno zavlačujejo razvijanje trdnosti in postopek vezave gotovega gradiva.

Kondenzacijske produkte v smislu izuma lahko dobimo s presnovo melamina z glioksilno kislino. Glioksilno kislino lahko uporabimo tudi v hidratizirani obliki ali v obliki njenih soli, prednostno v obliki alkalijskih soli, oz. v zmeseh z njenimi solmi. Pri presnovi uporabimo prednostno 1 do 6 mol glioksilne kisline na 1 mol melamina. Posebno prednostno je molsko razmeije melamina proti glioksilni kislini 1:2 do 1:4. Presnova poteka prednostno v vodnih raztopinah, ker le-te lahko direktno uporabimo v praksi kot dodatke vezivom. Možno pa je tudi, da dobimo produkte z oddestiliranjem topila, z oboijenjem v sredstvu, ki ni topilo, ali s pršilnim sušenjem v obliki praškov. Presnova poteka npr. pri temperaturah od 40 do 120 °C, prednostno pri 80 do 100 °C. V tem temperaturnem območju je kondenzacija največkrat končana po 10 do 60 minutah. pH vrednost pri presnovi je približno med 1,5 in 7, prednostno med 4 in 7, posebno prednostno je pH območje 5 do 6. Kondenzacijske produkte v smislu izuma pripravimo npr. na ta način, da 50 % glioksilno kislino razredčimo z vodo in v danem primeru z dodatkom 50 % natrijevega hidroksida naravnamo pH vrednost na približno 5 do 6. Zatem ustrezno želenemu razmerju melamin - glioksilna kislina dodamo izračunano količino melamina, segrejemo in tako dolgo mešamo, da se celoten melamin raztopi. Nato pri kondenzacijski temperaturi še nadalje mešamo, pri čemer dobimo bistro, nizko viskozno raztopino.

Kondenzacijske produkte v smislu izuma lahko dodamo vezivnim zmesem, kot npr. cementnim pastam, maltam ali betonu direktno v obliki njihovih vodnih raztopin ali kot praške. Dodajamo jih v količini od približno 0,01 do 3 mas.% trdne snovi, prednostno 0,05 do 1 mas.% glede na količino veziva. Produkti imajo dober utekočinjevalni učinek, pri čemer lahko povišano sposobnost tečenja veziva obdržimo preko časovnega obdobja preko 120 min. V primeru, da ni potrebna višja sposobnost tečenja lahko pri nižjem razmerju voda - vezivo dosežemo povišano trdnost utrjenih gradiv.

Kondezacijske produkte v smislu izuma lahko uporabimo tako same kot tudi v kombinaciji z običajnimi dispergirnimi sredstvi ali sredstvi za tečenje, kot npr. s solmi kondenzatov naftalensulfonske kisline in formaldehida ali sulfoniranimi kondenzati melamina - formaldehida, pri čemer lahko razmerje mešanice variira v širokih mejah. Z naraščajočim deležem kondenzacijskega produkta v smislu izuma v taki zmesi narašča tudi trajanje učinka utekočinjevanja. Na ta način je možno, da z ustreznim naravnanjem količinskih razmerij posameznih komponent dosežemo kontrolo izgube zaradi zrušitve, ki je prilagojena vsakokratnim praktičnim zahtevam, pri čemer lahko vsakokratno potrebno časovno obdobje med umešanjem vezivnih zmesi in njihovo uporabo na gradbišču optimalno naravnamo. Utekočinjevalni učinek takšne kombinacije dodatkov v smislu izuma in konvencionalnih dodatkov je presenetljivo večji, kot smo pričakovali na osnovi seštevka učinkov posameznih komponent. S tem je možno, da za dosego primerljivega utekočinjevalnega učinka uporabljene količine posameznih komponent zmanjšamo. Ta pozitivni sinergizem, ki nastane pri efektivnem razmerju doza - učinek ni samo gospodarsko zanimiv, ampak lahko toliko bolj tudi izloči ali zmanjša neželene stranske učinke, kot npr. predolgo zavlačevanje postopka vezave pri višjih uporabljenih količinah sredstva za utekočinjenje.

Nadaljnji predmet predloženega izuma je postopek za zvišanje sposobnosti tečenja hidravličnih veziv in v danem primeru trdnosti gradiv, pripravljenih iz le-teh, označen s tem, da hidravličnim vezivom dodamo kondenzacijske produkte iz melamina in glioksilne kisline ali njenih soli.

Nadaljnji predmet predloženega izuma je vezivna zmes, ki vsebuje hidravlično vezivo in kondenzacijske produkte iz melamina in glioksilne kisline ali njenih soli, kot tudi v danem primeru vodo, običajne dodatke in aditive, kot tudi gradivo na osnovi hidravličnega veziva s povišano sposobnostjo tečenja, ki vsebuje kondezacijski produkt iz melamina in glioksilne kisline ali njenih soli.

A. Priprava kondezaciiskih produktov

PRIMER 1:

V 4 1 petgrlo bučko, opremljeno z mešalom, povratnim hladilnikom, kapalnikom, lijakom za prašek in termometrom damo 1066 g (7,2 mol) 50 % vodne glioksilne kisline (firma Chemie Linz) in razredčimo s 540,6 g deionizirane vode. Zatem ob mešanju dodamo 576 g (7,2 mol) 50 % vodnega natrijevega hidroksida na ta način, da je pH vrednost na koncu dodatka med 5,0 in 5,5. Temperaturo pri tem vzdržujemo s hlajenjem v območju 45 do 50 °C. Nato dodamo 302,7 g (2,4 mol) melamina (Chemie Linz) in zmes kondenziramo pri temperaturi 95 °C 30 minut ob mešanju, pri čemer nastane bistra raztopina dodatka A (38,2 mas.%).

PRIMERI 2-6

Analogno primeru 1 pripravimo kondenzacijske produkte z različnimi molskimi razmerji melamina in glioksilne kisline (dodatki B - F), pri čemer pa poleg 1066 g glioksilne kisline 50 % (7,2 mol) in 576 g NaOH 50 % (7,2 mol) uporabimo tudi H₂O in melamin v količinah, ki so navedene v tabeli 1.

Tabela 1:

PrimerDodatek

F^O Melamin g g mol

Molsko razmeije Konc. raztomelamimglioksilna pine kislina (mas.%)

A

B

C

D

E

F

540,6 302,7 2,40

313.5 151,3 1,20 358,9 181,6 1,44 427,0 227,0 1,80

767.6 454,1 3,60

994.6 605,4 4,80

1:3

1:6

1:5

1:4

1:2

1:1,5

38,2

29.5

35.6 36,0 39,1 39,9

B. Uporaba kondenzacijskih produktov

PRIMER 7

450 g cementa (portlandski cement PZ 275F), 450 g finega peska in 900 g grobega peska zmešamo z 234 g vode, ki vsebuje 3,15 g dodatka A po primeru 1 (8,25 g vodne raztopine po primeru 1), v normiranem mešalniku za malto po DIN 18555. Vsebnost dodatka A je 0,70 mas.% glede na količino cementa, razmerje voda - cement (W/Z) je 0,52. Zatem z normirano stresalno mizo (DIN 18555) določimo raztezljivost in meritve ponovimo z vsakokratnim 30 minutnim razdobjem. Merilne vrednosti so zbrane v tabeli 2.

Poleg tega damo za določitev zavlačevanja vezave v 2000 ml čašo 1000 g cementa in pri 20 °C dodamo 121 g, vode v kateri raztopimo 7,0 g dodatka A (0,70 mas.% glede na vsebnost cementa). Po približno 30 sekundah zmes s stekleno palčko mešamo 120 sekund in zatem damo v posodo iz umetne snovi s premerom 93 mm, katero potopimo v Dewarjevo posodo in opremimo s termoelementom. Zatem Dewaqevo posodo zapremo in posnamemo temperaturno krivuljo. Kot zavlačevanje vezave določimo tisti čas, ki premakne maksimum temperaturne krivulje proti maksimumu temperaturne krivulje primerjalne cementne zmesi (primerjalni primer V 16) z enakim faktorjem voda - cement, vendar brez vsebnosti dodatka. Rezultati so prav tako zbrani v tabeli 2.

PRIMERI 8-15

Analogno primeru 7 določimo raztezljivost v odvisnosti od časa kot tudi zavlačevanje vezave cementne zmesi, pri čemer pa uporabimo, kot je navedeno v tabeli 2, namesto dodatka A v primeru 8, dodatek D po primeru 4, v primeru 9 dodatek E po primeru 5 in v primerih 10-15 zmesi iz dodatka A in tržno dosegljivega sredstva za utekočinjenje na osnovi sulfonirane melamin formaldehidne smole (dodatek U: Liquiment MPK od Chemie Linz).Uporabljene količine v mas.% trdne snovi glede na cement kot tudi merilne vrednosti so zbrane v tabeli 2.

Primerjalni primeri V16 - V20

Analogno primeru 7 določimo raztezljivost v odvisnosti od časa kot tudi zavlačevanje vezave cementne zmesi, pri čemer pa, kot je navedeno v tabeli 2, v primerjalnem primeru V16 ne uporabimo nobenega dodatka in v primerjalnih primerih V17-V20 namesto dodatka A uporabimo naslednja tržna sredstva za utekočinjenje (M, X, Y) oz. zavlačevalce vezave (Ζ):

M sredstvo za tečenje na osnovi sulfonirane melamin formaldehidne smole: Liquiment MPK, Chemie Linz

X sredstvo za tečenje na osnovi kopolimerizata akrilne kisline:

Cormix 2001, Cormix

Y sredstvo za tečenje na osnovi soli poliakrilne kisline:

Sokalan CP10, BASF

Z zavlačevalno sredstvo na osnovi glukonata:

Dissolvine NGC, AKZO

Uporabljene količine v mas.% trdne snovi glede na cement kot tudi merilne vrednosti so zbrane v tabeli 2.

C. Preizkusi trdnosti

Pri strjenih oblikovancih iz cementnih maltnih zmesi po primerih 7, 8, 9, V16, V17 določimo upogibno natezno trdnost in tlačno trdnost po 2, 7 in 28 dneh po DIN 18555. Merilne vrednosti so zbrane v tabeli 3.

TABELA2

Obnašanje tečenja in vezave cementne zmesi (W/Z = 0,52; portlandski cement PZ 275F)

PrimerDodatek	Rastezljivost v mm (min. po zmešanju)
	(mas.%)*
0	30	60
7	0,70 A	190	189	187
8	0,70 D	186	186	186
9 10	0,70 E 0,50 A	184	183	180
11	0,05 M 0,40 A	204	200	187

90	120	Zavlačevanje vezave (h)
187	183	3,0
184	172	2,5
181	173	6,3
164	150	7,0

	0,10 M	195	190	186	160	140	5,0
12	0,30 A 0,15 M	225	216	184	164	141	4,3
13	0,17 A 0,17 M	234	188	172	150	140	3,0
14	0,10 A 0,20 M	229	180	154	143	130	1,0
15	0,05 A 0,20 M	187	156	149	143	128	2,0
V16	-	163	155	149	145	137	0,0
V17	0,40 M	182	155	145	137	120	1,5
V18	0,20 X	234	173	158	150	137	4,0
V19	0,20 Y	216	179	166	156	140	10,0
V20	0,20 M 0,10 Z	225	193	174	150	139	14,0

* kot trdna snov glede na cement

TABELA3

Trdnosti oblikovancev iz cementne malte (W/Z = 0,52; portlandski cement PZ 275F)

PrimerDodatek	Upogibna natezna trdnost	Tlačna trdnost (N/mm²)
	(mas.%)*	(N/mm²)	28d
2d	7d	2d	7d	28d
7	0,70 M	4,00	6,94	8,58	16,4	36,6	49,2
8	0,70 D	4,68	7,79	9,05	18,5	36,2	51,6
9	0,70 E	3,51	7,08	8,70	14,7	34,3	53,8
V16	-	4,19	6,06	7,85	20,5	30,5	48,8
V17	0,40 M	4,65	6,63	8,00	20,4	31,9	47,0

* kot trdna snov glede na cement

Claims

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Uporaba kondenzacijskih produktov iz melamina in glioksilne kisline ali njenih soli kot dodatkov za hidravlična veziva.
2. Uporaba kondenzacijskih produktov po zahtevku 1, označena s tem, da je molsko razmerje melamina proti glioksilni kislini v kondenzacijskih produktih 1: 2 do 1:4.
3. Uporaba kondenzacijskih produktov po zahtevku 1 ali 2, označena s tem, da jih dodamo k hidravličnim vezivom v količini od 0,05 do 1 mas.% glede na vezivo.
4. Uporaba kondenzacijskih produktov po enem od zahtevkov 1 do 3 za zvišanje sposobnosti tečenja veziv in v danem primeru trdnosti iz le-teh pripravljenih gradiv.
5. Dodatek za hidravlično vezivo, označen s tem, da sestoji iz kondenzacijskega produkta iz melamina in glioksilne kisline ali njenih soli.
6. Postopek za zvišanje sposobnosti tečenja hidravličnih veziv in v danem primeru trdnosti iz le-teh pripravljenih gradiv, označen s tem, da hidravličnim vezivom dodamo kondenzacijske produkte iz melamina in glioksilne kisline ali njenih soli.
7. Zmes veziva, označena s tem, da vsebuje hidravlično vezivo in kondenzacijske produkte iz melamina in glioksilne kisline ali njenih soli, kot tudi v danem primeru vodo, običajne dodatke in aditive.
8. Gradivo na osnovi hidravličnega veziva s povišano sposobnostjo tečenja, označeno s tem, da vsebuje kondenzacijski produkt iz melamina in glioksilne kisline ali njenih soli.