WO2011038722A2 - Trivalent beschichtetes glasgranulat als betonzuschlag - Google Patents

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Definitions

  • the protection claim relates to a coating structure for not
  • Glass granules as a decorative aggregate for cementitiously or hydraulically bound products e.g. ground and polished Ortterrazzo or ground and polished or ground and surface-structured - e.g. shot peened - plates or other molded parts made of cast stone usable.
  • concrete stones are filled with additions of natural stone, in the coarser grit range preferably with "splinters" of color-matched natural stone types.
  • the invention disclosed here has the goal of creating a coating structure which fulfills the following requirement profile:
  • the coating requires a permanent chemical bond to the surface of the glass grains.
  • the glass grains located on the surface of the concrete product are ground to a terrazzo-like microsection, and thereby partially exposed their enveloping coating and use or weather-related
  • the permanently adhesive bond between the glass grain and the coating must not be vulnerable to such an extent, in particular due to water, chemical or thermal cycling, that there is a sudden or gradual delamination of the coating from the glass grain.
  • the coating of the glass grains must be conditioned in such a way that, after the intended later embedding in a cementitious / hydraulically setting matrix, they have a chemical affinity matrix
  • the coated glass grains would only be included in the matrix without bonding.
  • a further important goal of the invention was to achieve the points (a), (b) and (c) listed in the requirement profile with as thin a glass grain coating as possible, not only for reasons of material economy but also for aesthetic reasons:
  • the coating is visible in the form of a "color rim" around each ground glass grain a plane or only slightly curved surface with a 200 ⁇ layer thickness coated glass grain at an angle of 90 ° on the ground surface of the stone, the color ring is about 200 pm thick.
  • the color wreath is several times thicker - and this has a visually disadvantageous effect on the otherwise noble and brilliant-looking glasterrazzo surface.
  • the glass surface was mechanically or chemically roughened and / or provided with adhesion promoters.
  • the disclosed process is not directed to colored coated granules and their use for terrazzo type ground stones. It does not take into account the (at the time of the application but also hardly known ⁇ ) alkali-silica reaction.
  • WO 2004/014815 A1 discloses a solvent-free process for the hydrophobic color coating of glass granules and the product thereof.
  • this product has been targeted for incorporation into a polymeric, i. not highly alkaline matrix designed.
  • the coating binder used is an originally water-based reaction pigment which can be pigmented in any desired color, preferably a bisphenol A epoxy resin in reactive association with a
  • Polyamine / polyglycol adduct This resin is enriched with a - originally aqueous - organofunctional siloxane oligomer, preferably a diamino-functional oligomeric siloxane.
  • This siloxane doping causes a permanent chemical bonding of the coating resin to the surface of the glass grains (see profile of requirements,
  • Coating agents is that tools and containers used in the coating with water, i. can be cleaned without the use of solvents.
  • the trivalent coating according to the invention contains an armor made of very light, transparent muscovite mica in the size range between 10 ⁇ m and 1000 ⁇ m or a subregion thereof. This armor provides an effective barrier against the alkaline influence of the cement matrix later surrounding the glass grain.
  • the mica flakes are very thin. As an inert material they are insensitive to alkaline influences. In addition, they are flexible and adjust in the course of the coating process in flat lying position of the surface shape of the glass grain.
  • the armor with very thin, overlapping ones
  • mica flakes Due to these properties, mica flakes cause a much more effective alkali protection of the glass grain than with one
  • the mica armor thus makes it possible to reduce the layer thickness of the epoxy-bound cladding of the glass grain.
  • Glass grain is enveloped with a bonding agent formed from cement and mineral flour, z.
  • a bonding agent formed from cement and mineral flour, z.
  • Example with a mixture of white or gray, possibly with a suitable pigment color toned Portland cement and a quartz flour grain in the size range of 00 - 500 pm or a subregion thereof.
  • the bonding of this cement / mineral mixture to the coating matrix of the glass grain takes place partly cohesively (via the synthetic resin and the siloxane oligomer contained therein), partly hydraulically reactive (via the water still contained in the synthetic resin at the time of application of the powdered bonding layer).
  • the described adhesive bridge coating thus creates a "smooth transition" from organic-polymeric to inorganic-hydraulic bonding phase.
  • the coarser particles of the mineral meal grains contained in the bonding bridge cause advantageous mechanical interlocking with the cement mortar which later surrounds the glass grains.
  • An external feature of the trivalent coating is that
  • Coating on the inside may have a completely different hue than
  • the hue of the inner surface is defined by the color pigment added to the coating agent, while the hue of the outer surface is determined by the color of the cementitious bridge cement (eg Portland gray cement or white cement or a light silica cement) and mineral flour (eg white marble flour or black basalt flour) or ground granulated slag) and optionally one of the bonding bridge added inorganic, alkali-resistant cementitious bridge cement (eg Portland gray cement or white cement or a light silica cement) and mineral flour (eg white marble flour or black basalt flour) or ground granulated slag) and optionally one of the bonding bridge added inorganic, alkali-resistant
  • coated glass grains contain the same type of cement with which the later end product is made. That is, when the final product z. B. should be bound with Portland cement, should be for the
  • Bonding agent also Portland cement can be used. If that
  • end product e.g. with a cementitious binder
  • Silicate base should be bound, should also be used in the bonding of this silica cement. Also mixes of classic
  • the "bare" glass granulate is coated with the water-based and water-dilutable epoxy resin which has been pigmented to the desired color and enriched with organofunctional silixanol oligomer - 120 pm filled These mica flakes may be uncoated, very bright or
  • Pearlescent pigments The use of such effect mica produces an optically iridescent, pearlescent effect, such as that found in e.g. from car paints knows.
  • the result is largely tack-free surfaces of the glass grains.
  • a doping of the coating resin with effect mica is now no longer necessary - it is sufficient doping with epoxy-suitable color pigment optionally with the addition of uncoated muscovite mica in the size range 10 - 120 pm.
  • the glass granules are again covered with relatively large muscovite mica flakes (100-1000 ⁇ m, preferably in the range 100-400 ⁇ m) surface-adhesive.
  • relatively large muscovite mica flakes 100-1000 ⁇ m, preferably in the range 100-400 ⁇ m
  • the procedure is initially similar to that in the second step:
  • the silanized coating resin becomes only epoxy-suitable
  • Color pigment optionally with the addition of uncoated muscovite mica, in the size range 10 - 120 pm added.
  • the glass grains are no longer coated with muscovite mica flakes but with a mixture of cement powder and mineral flour or fine particles (grain size 100 to 500 ⁇ m).
  • the drawing 1/1 is intended to illustrate the structure of the trivalent coating of a glass grain (A) as a sectional image in a greatly enlarged detail.
  • the coating matrix (B) used is an originally water-based and silanized reaction resin, preferably an epoxy resin, which is pigmented in the desired hue and can advantageously also be enriched with uncoated and / or effect-coated muscovite mica flakes in the size range 10-120 .mu.m.
  • muscovite mica scales (C) in the size range of 100 to 1000 pm or a subarea thereof.
  • the size of the scales used depends on the respective grain size of the coated glass granules.
  • the outer surface is coated with a - possibly pigmented - mixture of cement powder and rock flour (D).
  • This enclosure causes a smooth transition from the organic-polymeric to an inorganic-hydraulic bonding phase of the coating and thus forms the
  • Recycled glass - silicate glass (preferably colorless float glass)
  • soda-lime glass (container glass, colorless or colored)
  • Coloring agent - Commercially available epoxy-compatible color pigments with
  • Brightener pearlescent effect pigment (titanium dioxide (rutile)) and / or
  • Iron oxide-coated mica flakes in the size range 10-120 ⁇ m
  • Bonding agent - cement types CEM I, CEM II, CEM IV in combination with rock flour 100 - 500 pm,
  • the details of the originally aqueous substances refer to the state of aggregation after dehydration and curing.
  • the trivalent coated glass granulate according to the invention is used exclusively as an additive for the production of polished or polished Ortterrazzo or for the production of ground and polished or ground and mechanically surface-structured - e.g. shot peened plates or other shaped parts made of cast stone.

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Abstract

Will man nicht alkaliresistente Glasgranulate durch eine farbige Beschichtung als Zuschlagstoff für zementös/hydraulisch gebundene und oberflächenbeschliffene Werksteine oder Terrazzo-Böden geeignet machen, so wird von dieser Beschichtung gefordert, dass sie unlösbar an der Oberfläche der Glaskörner haftet, dass sie eine wirksame Sperre gegen alkalische Einflüsse bildet, dass sie einen starken Haftverbund mit zementös/hydraulisch gebundener Umgebungsmatrix gewährleistet und das all dies bei möglichst geringer Schichtdicke erzielt wird. Die hier vorgestellte Erfindung erfüllt diese Forderungen, indem die Beschichtung des Glaskorns (A) aus einem pigmentierten, ursprünglich wasserbasierten, silanisierten Reaktionsharz (B) besteht, welches mit einer Panzerung aus einander überlagernden, sehr dünnen Muskovit-Glimmerschuppen (C) ausgerüstet und an der Aussenoberfläche (D) mit einem - ggf. pigmentierten - Gemisch aus Zementpulver und Gesteinsmehl umhüllt ist. Diese Umhüllung bewirkt einen fliessenden Übergang von der organisch-polymeren in eine anorganisch-hydraulische Bindungsphase.

Description

Trivalent beschichtetes Glasgranulat als Betonzuschlag
Beschreibung:
Gegenstand:
Das Schutzbegehren betrifft einen Beschichtungsaufbau für nicht
alkaliresistente Glasgranulate, der es technisch möglich macht, diese
Glasgranulate als dekorativen Zuschlag für zementös bzw. hydraulisch gebundene Produkte wie z.B. beschliffenen und polierten Ortterrazzo oder beschliffene und polierte oder beschliffene und oberflächenstrukturierte - z.B. kugelgestrahlte - Platten oder sonstige Formteile aus Betonwerkstein nutzbar zu machen.
Hintergrund:
Zementös gebundene Ortterrazzo-Fussböden und industriell gefertigte
Betonwerksteine werden in ihrer traditionellen Ausführung mit Zuschlägen aus Naturstein, im gröberen Körnungsbereich vorzugsweise mit„Edelsplitt" aus farblich aufeinander abgestimmten Natursteinsorten gefüllt.
Wegen ihres günstigen Preis-Leistungs-Verhältnisses haben sich Produkte aus Betonwerkstein seit vielen Jahren einen bedeutenden Stellenwert auf dem Baustoffmarkt bewahrt. Die Nachfrage nach zementgebundenen Terrazzo- Fussböden ist in letzter Zeit sogar erheblich gestiegen - nicht zuletzt, weil kunststoffmodifizierte Betonrezepturen es aufgrund verbesserter Elastizität ermöglichen, solche Bodenbeläge über sehr grosse Flächen fugenlos - und ohne Gefahr der Rissbildung - zu verlegen.
Der Erfolg moderner Betonwerkstein- und Terrazzo-Technik basiert aber auch auf dem Bemühen der Hersteller, die Produkte optisch immer attraktiver zu gestalten. So wurden auch immer wieder Versuche unternommen, die Produkte durch Einbeziehung von farbigem oder farbig beschichtetem
Glasgranulat optisch zu bereichern. Aus Kostengründen kommt hierfür in erster Linie Recycling-Glasgranulat in Frage.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Anforderungsprofil
Die hier offenbarte Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine Beschichtungs- struktur zu schaffen, die das folgende Anforderungsprofil erfüllt:
(a) Verhinderung der Alkali-Kieselsäure-Reaktion (AKR)
Praktisch alle Glasqualitäten, die der Markt für Recycling-Glas bietet, sind empfindlich gegenüber alkalischen Einflüssen.
Andererseits entwickelt Beton, der mit gebräuchlichen Zementsorten ( z.B. Portland-Zement) angemacht wird, in Verbindung mit Feuchtigkeit eine beträchtliche alkalische Wirkung. Füllt man eine zementöse Matrix mit Recycling-Glasgranulat, so entwickelt sich bei jeder Durchfeuchtung dieser Matrix eine progressive Alkali-Kieselsäure-Reaktion: Die Oberflächen der Glaskörner werden vom Zement angegriffen bzw. angelöst. Es kommt zu weissen Ausblühungen von Alkalicarbonaten + Kieselsäure und letztlich zu einer progressiven Schädigung des Verbundes zwischen den einge- betteten Glaskörnern und dem sie umgebenden Betonwerkstein.
In letzter Konsequenz handelt es sich also um einen„selbstzerstörenden Beton".
Das Phänomen der Alkali-Kieselsäure-Reaktion ist in der Veröffentlichung „Glaszuschläge - Gefahr beim Einsatz von Glas" ausführlich beschrieben. (s. beigefügte Anlage X)
Die erst seit ca. 10 Jahren hinreichend erforschte Gefahr der Alkali- Kieselsäure-Reaktion kann durch Verwendung von alkaliresistenten Glasqualitäten, ggf. auch durch Verwendung von niedrig-alkalischen Zementsorten ausgeschlossen oder zumindest reduziert werden.
Alkaliresistente Glassorten sind jedoch teuer und auf dem Markt für
Recyclingglas praktisch nicht verfügbar.
Es liegt daher nahe, normales, alkali-empfindliches Glas mit einer
- in beliebigen Farbtönen gestaltbaren - Schutzbeschichtung zu versehen, die eine ausreichende„Alkali-Sperre" bilden soll.
(b) Dauerhafter Verbund mit dem Glaskorn.
Von der Beschichtung wird eine dauerhafte chemische Anbindung an die Oberfläche der Glaskörner verlangt. Hierbei ist vor allem zu berücksichtigen, dass nach der Einbringung der beschichteten Glaskörner in eine zementös/hydraulisch abbindende Matrix die an der Oberfläche des Betonproduktes befindlichen Glaskörner zu einem terrazzo-artigen Schliffbild aufgeschliffen werden, und ihre umhüllende Beschichtung dadurch partiell freigelegt und nutzungs- oder witterungsbedingten
Einflüssen ausgesetzt ist. Der dauerhaft adhäsive Verbund zwischen Glaskorn und Beschichtung darf insbesondere durch Wasser-, Chemikalien- oder Temperaturwechselbelastung nicht in einem Maße angreifbar sein, dass es zu einer plötzlichen oder allmählichen Ablösung (Delamination) der Beschichtung vom Glaskorn kommt.
(c) Dauerhafter Verbund mit der zementös/hydraulisch gebundenen
Matrix.
Die Beschichtung der Glaskörner muss dergestalt konditioniert sein, dass sie nach der bestimmungsgemäßen späteren Einbettung in eine zementös/hydraulisch abbindende Matrix einer auf chemischer Affinität
beruhenden Adhäsion gegenüber dieser Matrix bzw. eine Kohäsion mit derselben eingeht. Andernfalls wären die beschichteten Glaskörner nur bindungslos in der Matrix eingeschlossen. Je mehr derartige Glaskörner im Betonprodukt enthalten sind, desto geringer würden dessen mechanische Festigkeiten, insbesondere die Zugfestigkeit. Zudem bestünde die Gefahr, dass einzelne Glaskörner bereits beim Schleifen des Betonproduktes herausgelöst werden.
(d) Möglichst dünnschichtiger Aufbau.
Ein weiteres wichtiges Erfindungsziel war es, die im Anforderungsprofil aufgeführten Punkte (a), (b) und (c) bei möglichst dünner Auslegung der Glaskornbeschichtung zu erreichen - dies nicht nur aus materialökonomischen sondern auch aus optisch-ästhetischen Gründen:
Denn nach dem Beschleifen der unter Einbindung von beschichteten Glaskörnern hergestellten Terrazzo- oder Betonwerkstein-Oberflächen wird die Beschichtung in Form eines„Farbkranzes" um jedes aufgeschliffene Glaskorn sichtbar. Je nach Form und Lage des Glaskorns kommt dieser Farbkranz unterschiedlich stark zur Geltung. Trifft zum Beispiel eine plane oder nur minimal gewölbte Oberfläche eines mit 200 μιτι Schichtdicke beschichteten Glaskorns in einem Winkel von 90° auf die beschliffene Oberfläche des Werksteins, so ist der Farbkranz ca. 200 pm dick. Trifft sie jedoch in einem sehr spitzen Winkel von nur wenigen Grad auf die beschliffene Oberfläche des Werksteins, so ist der Farb- kränz um ein mehrfaches dicker - und das wirkt sich optisch nachteilhaft auf die ansonsten edel und brillant wirkende Glasterrazzo-Oberfläche aus.
Je dünner die Glaskorn-Beschichtung gestaltet ist - und je früher sie in den Farbton der umgebenden Matrix übergeht, desto weniger wird der Farbkranz als störend empfunden.
Stand der Technik:
DE 43 34 623 schlägt vor, Glas als Zuschlagstoff für die Betonherstellung und den Straßenbau zu verwenden, nachdem es zuvor gebrochen
und die Glasoberfläche mechanisch oder chemisch aufgerauht und/oder mit Haftvermittlern versehen wurde.
Das offenbarte Verfahren zielt nicht auf farbig beschichtete Glasgranulate und deren Verwendung für terrazzoartige, beschliffene Werksteine. Es berücksichtigt nicht die (zum Zeitpunkt der Anmeldung allerdings auch noch kaum bekannte^) Alkali-Kieselsäure-Reaktion.
WO 2004/014815 A1 offenbart ein lösemittelfreies Verfahren zur hydrophoben Farbbeschichtung von Glasgranulat und das Produkt hieraus. Dieses Produkt wurde jedoch gezielt für eine Einbindung in eine polymere, d.h. nicht hochgradig alkalische Matrix konzipiert.
Die Versuche, dieses Produkt auch als Zuschlag in Verbindung mit Portland- Zement als Werkstein-Bindemittel einzusetzen, haben gezeigt, dass eine ausreichende Sperrwirkung gegen alkalischen Einwirkung nur erzielt wird, wenn die Beschichtung rund um das Glaskorn eine Dicke von mindestens 150 pm, unabhängig von der Größe des Glaskoms, aufweist.
Aber auch wenn diese Voraussetzung erfüllt war, zeigte sich ein anderer Nachteil: Die Kunstharzumhüllung der Glaskörner ging keine kohäsive
Bindung mit der umgebenden Zementmatrix ein. Je mehr von diesen beschichteten Glaskörnern in den Werkstein eingebettet waren desto geringer wurden die mechanischen Festigkeiten der Prüfkörper. Zu einem ähnlichen Resultat führten Versuche mit dem in DE 101 15 159 A1 bzw. WO 02/076900 A3 beschriebenen Oberflächenbeschichteten Glasgranulat. Derartig beschichtetes Glasgranulat ist heute unter dem Namen„Fabrino Color Coats®" auf dem Markt, sodass mineralisch gebundene Probekörper (mit einem Glasanteil von 50 % des Gesamtzuschlags) angefertigt werden konnten.
Hierbei zeigte sich, dass die eingebetteten oberflächenbeschichteten
Glaskörner nicht in erforderlichem Maße mit der umgebenden Zementmatrix verhaftet waren (vgl. Anforderungsprofil, Punkt (c)), sodass die Ergebnisse bei der Prüfung der mechanischen Festigkeiten, insbesondere der Biegezug festigkeit, nicht zufrieden stellend ausfielen.
Ferner wurde festgestellt, dass die vergleichsweise dicke Beschichtung der Glaskörner zu unschönen Farbkränzen um die aufgeschliffenen Glaskörner führte (vgl. Anforderungsprofil, Punkt (d)) Die erfindungsgemäße Lösung:
Ziel der hier vorgelegten Erfindung war es, eine - in jedem gewünschten
Farbton gestaltbare - Beschichtung für herkömmliches Recycling-Glasgranulat zu entwickeln, die alle Punkte des Anforderungsprofils gleichermaßen erfüllt Es wurde gefunden, dass eine derartige Beschichtung - im folgenden„trivalente Beschichtung" genannt - erzielt wird, wenn sie wie folgt aufgebaut ist:
(1) Als Beschichtungsbindemittel dient ein ursprünglich wasserbasiertes, in beliebigem Farbton pigmentierbares Reaktionsharz, vorzugsweise ein Bisphenol A-Epoxidharz in reaktiver Verbindung mit einem
Polyamin/Polyglycol-Addukt. Dieses Harz ist mit einem - ursprünglich wässrigen - organofunktionellen Siloxanoligomer angereichert, vorzugsweise einem diamino-funktionellen oligomeren Siloxan. Diese Siloxan- Dotierung bewirkt eine dauerhafte chemische Anbindung des Beschich- tungsharzes an die Oberfläche der Glaskörner (vgl. Anforderungsprofil,
Punkt (b))
Eine wichtige Eigenschaft des wasserbasierten und silanisierten Epoxid- Bindemittelsystems wurde darin erkannt, dass dieses bis zu 30 % mit Wasser verdünnt werden kann. Die durch die Wasserverdünnung bewirkte Senkung der Viskosität ermöglicht eine hohe Aufnahmefähigkeit von Farbpigmenten, sodass auch intensiv gefärbte Beschichtungen bei geringer Schichtdicke erzielt werden können.
Ein weiterer Vorteil der Verwendung von wasserbasierten
Beschichtungsmitteln liegt darin, dass bei der Beschichtung eingesetzte Werkzeuge und Behälter mit Wasser, d.h. ohne Einsatz von Lösemitteln gereinigt werden können.
(2) Die erfindungsgemäße trivalente Beschichtung enthält eine Panzerung aus sehr hellem, transparentem Muskovit-Glimmer im Größenspektrum zwischen 10 pm und 1000 μητι oder einem Teilbereich hieraus. Diese Panzerung bildet eine wirksame Sperre gegen den alkalischen Einfluss der später das Glaskorn umgebenden Zementmatrix.
Mit meist nur 5 bis 20 μητι sind die Glimmerschuppen sehr dünn. Als inerter Stoff sind sie unempfindlich gegen alkalische Einflüsse. Zudem sind sie flexibel und passen sich im Zuge des Beschichtungsvorgangs in flach liegender Position der Oberflächenform des Glaskorns an.
Die Panzerung mit sehr dünnen, einander überlagernden
Glimmerschuppen bewirkt auf Grund dieser Eigenschaften einen viel wirksameren Alkali-Schutz des Glaskorns als dies mit einem
ungepanzerten alkaliresistenten Kunstharz alleine möglich wäre. Die Glimmer-Panzerung erlaubt somit, die Schichtdicke der Epoxid- gebundenen Umhüllung des Glaskorns zu reduzieren.
(vgl. Anforderungsprofil, Punkte (a) und (d))
(2) Überraschend wurde gefunden, dass die geforderte Adhäsionsfähigkeit der beschichteten Glaskörner gegenüber der sie später umgebenden zementös/hydraulisch gebundenen Matrix (vgl. Anforderungsprofil, Punkt (c)) erreicht wird, wenn die Außenoberfläche jedes beschichteten
Glaskorns mit einer aus Zement und mineralischem Mehl gebildeten Haftbrücke umhüllt ist, z. B. mit einem Gemisch aus weissem oder grauem, ggf. mit geeignetem Pigment farblich abgetöntem Portland- Zement und einer Quarzmehlkörnung im Größenbereich von 00 - 500 pm oder einem Teilbereich hieraus. Die Bindung dieses Zement-Mineralmehl-Gemisches an die Beschich- tungsmatrix des Glaskorns erfolgt teils cohäsiv (über das Kunstharz und das darin enthaltene Siloxanoligomer), teils hydraulisch reaktiv (über das im Kunstharz zum Zeitpunkt der Applizierung der pulverförmigen Haftbrücke noch enthaltene Wasser).
Die beschriebene Haftbrücken-Umhüllung schafft somit einen „fliessenden Übergang" von organisch-polymerer zu anorganisch- hydraulischer Bindungsphase.
Die gröberen Partikel der in der Haftbrücke enthaltenen Mineralmehl- körnung bewirken zudem eine vorteilhafte mechanische Verzahnung mit dem später die Glaskörner umgebenden Zementmörtel.
Ein äusseres Merkmal der trivalenten Beschichtung ist, dass die
Beschichtung innenseitig (d.h. auf der dem Glaskorn zugekehrten Oberfläche) einen völlig anderen Farbton aufweisen kann als
aussenseitig (d.h. auf der der Werksteinmatrix zugekehrten Oberfläche).
Der Farbton der Innenoberfläche ist dabei durch das dem Beschich- tungsmittel zugegebene Farbpigment definiert, der Farbton der Außenoberfläche dagegen durch die Farbe des die Haftbrücke bildenden Zementpulvers (z.B. Portland-Grauzement oder Weißzement oder ein heller Silikatzement) und Mineralmehls (z.B. weisses Marmormehl oder schwarzes Basaltmehl oder vermahlener Hüttensand) sowie ggf. eines der Haftbrücke zugegebenen anorganischen, alkalibeständigen
Farbpigments.
Vorteilhaft ist es, die Farbgebung der mineralischen Haftbrücke dem Farbton der später die Glaskörner umgebenden Betonmatrix anzupassen. Dadurch wird erreicht, dass der nach dem Beschleifen der Oberfläche der unter Einbindung von erfindungsgemäß beschichteten Glaskörnern hergestellten Terrazzo- oder Betonwerkstein-Produkte sichtbar werdende„Farbkranz" um jedes an der Produkt-Oberfläche aufgeschliffene, trivalent beschichtete Glaskorn optisch„verschlankt" wird und somit - bei Betrachtung aus naher Distanz - nicht mehr störend ins Auge fällt. Aus Gründen der physikalischen und chemischen Kompatibilität sollte die die anorganische äussere Haftbrücke bildende Umhüllung der
beschichteten Glaskörner denselben Zementtyp enthalten, mit dem das spätere Endprodukt gefertigt wird. Das heißt, wenn das Endprodukt z. B. mit Portland-Zement gebunden werden soll, sollte für die
Haftbrücke auch Portland-Zement verwendet werden. Wenn das
Endprodukt hingegen z.B. mit einem zementartigen Bindemittel auf
Silikatbasis gebunden werden soll, sollte auch in der Haftbrücke dieser Silikatzement verwendet werden. Auch Mischungen von klassischem
Zement und fortschrittlichen Silikatbindemitteln bzw. sog. Geopolymeren sind hierbei eine Option.
Die unter (1), (2) und (3) aufgeführten Einzelmerkmale bilden in ihrem
Zusammenwirken das erfindungsrelevante Charakteristikum der hier offenbarten trivalenten Beschichtung von Glasgranulat.
Herstellungsverfahren:
Zum besseren Verständnis der vorgelegten Erfindung seien die wesentlichen Verfahrensschritte der trivalenten Beschichtung kurz beschrieben. Diese sind in aller Regel dreistufig:
Im ersten Schritt wird das„nackte" Glasgranulat mit dem aus - im gewünschten Farbton pigmentierten - und mit organofunktionellem Silixanoligomer angereicherten wasserbasierten und wasserverdünnbarem Epoxidharz beschichtet. Das Beschichtungsharz ist vorzugsweise bereits zu ca. 25 Gew.% mit Glimmer- schuppen im relativ kleinen Grössenbereich 10 - 120 pm gefüllt. Bei diesen Glimmerschuppen kann es sich um unbeschichteten, sehr hellen bzw.
transparenten Muskovit-Glimmer oder auch um mit Titandioxid und/oder anderen Stoffen beschichteten Effekt-Glimmer (z.B. Merck Iriodin®
Perlglanzpigmente) handeln. Die Verwendung von derartigem Effekt-Glimmer bewirkt einen optisch irisierenden, an das Schillern von Perlmutt erinnernden Effekt, wie man ihn z.B. von Autolacken her kennt.
Zum Abschluss des ersten Beschichtungsschrittes, in einem Stadium, in dem das ursprünglich im Beschichtungsharz enthaltene Wasser bereits dehydriert, das Harz aber noch immer zähflüssig ist, wird das Glasgranulat mit sehr dünnen aber relativ grossen (100 - 1000 μηι, vorzugsweise im Bereich 100 - 400 μιη) Muskovit-Glimmerschuppen oberflächendeckend beschichtet. Das Ergebnis sind weitgehend klebfreie Oberflächen der Glaskörner.
Nach hinreichender Härtung der ersten Schicht wird im zweiten
Beschichtungsschritt der erste Schritt praktisch wiederholt.
Eine Dotierung des Beschichtungsharzes mit Effekt-Glimmer ist jetzt jedoch nicht mehr erforderlich - es genügt eine Dotierung mit Epoxid-geeignetem Farbpigment ggf. unter Zugabe von unbeschichtetem Muskovit-Glimmer im Grössenbereich 10 - 120 pm.
Zum Abschluss des zweiten Beschichtungsschrittes werden die Glaskörner erneut mit relativ grossen Muskovit-Glimmerschuppen (100 - 1000 pm, vorzugsweise im Bereich 100 - 400 μητι) oberflächendeckend adhäsiv belegt. Das Ergebnis ist eine Verstärkung der aus einander überlagernden
Glimmerschuppen gebildeten Sperrschicht gegen alkalische Einwirkung.
Im dritten Beschichtungsschritt wird zunächst ähnlich verfahren wie im zweiten Schritt:
Das silanisierte Beschichtungsharz wird lediglich mit Epoxid-geeignetem
Farbpigment, ggf. unter Zugabe von unbeschichtetem Muskovit-Glimmer, im Grössenbereich 10 - 120 pm versetzt.
Zum Abschluss des dritten Beschichtungsschrittes werden die Glaskörner jedoch nicht mehr mit Muskovit-Glimmerschuppen sondern mit einem Gemisch aus Zementpulver und mineralischem Mehl bzw. Feinkorn (Körnung 100 bis 500 μηι) umhüllt. Um einen„fliessenden Übergang" von der
polymeren Bindung zur mineralisch-hydraulischen Bindung zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn das wässrige Beschichtungsharz zum Zeitpunkt des Aufbringens des Zement-Mineralmehl-Gemisches noch nicht
dehydriert ist. Zeichnung (Anlage Z)
Die Zeichnung 1/1 soll als Schnittbild in stark vergrössertem Ausschnitt den Aufbau der trivalenten Beschichtung eines Glaskorns (A) veranschaulichen. Als Beschichtungsmatrix (B) dient ein ursprünglich wasserbasiertes und silanisiertes Reaktionsharz, vorzugsweise ein Epoxidharz, welches im gewünschten Farbton pigmentiert ist und vorteilhaft auch mit unbeschichteten und/oder effekt-beschichteten Muskovit-Glimmerschuppen im Grössenbereich 10 - 120 pm angereichert sein kann.
Im Inneren der Beschichtung befindet sich eine Panzerung aus einander über- lagernden, nahezu farblos-transparenten und sehr dünnen Muskovit- Glimmerschuppen (C), im Grössenbereich von 100 bis 1000 pm oder einem Teilbereich hieraus. Die Grösse der eingesetzen Schuppen ist abhängig von der jeweiligen Korngrösse des beschichteten Glasgranulats.
Die äussere Oberfläche ist mit einem - ggf. pigmentierten - Gemisch aus Zementpulver und Gesteinsmehl (D) umhüllt. Diese Umhüllung bewirkt einen fliessenden Übergang von der organisch-polymeren in eine anorganischhydraulische Bindungsphase der Beschichtung und bildet somit die
entscheidende Voraussetzung für einen starken und dauerhaften Verbund der beschichteten Glaskörner mit der sie später umgebenden anorganisch gebundenen Betonwerkstein- bzw. Terrazzo-Matrix.
Beispiele
1. Erprobte Komponenten:
Gemäß dem oben beschriebenen Herstellungsverfahren wurden folgende
Materialkomponenten bislang erfolgreich zur erfindungsgemäßen trivalenten Beschichtung eingesetzt :
Recycling-Glas: - Silikatglas ( orzugsweise farbloses Floatglas)
- Kalk-Natron-Glas (Behälterglas, farblos oder farbig)
- Bleiglas
- Borosilikatglas
- Spiegelglas
Glaskörnungen: 1 - 3 mm / 2 - 5 mm / 5 - 12 mm / 10 - 20 mm Bindemittel: Wasserbasiertes und wasserverdünnbares
Bisphenol A-Epoxidharz in Verbindung
mit einem Polyamin/Polyglycol-Addukt
Verdünnung: Sauberes Wasser Silan-Additiv: in Wasser gelöstes diamino-funktionelles oligomeres
Siloxan
Färbungsmittel: - Handelsübliche Epoxid-kompatible Farbpigmente mit
Lichtechtheit 7 - 8,
- Metallische Goldbronze-Flakes
- Fluoreszierende oder phosphoreszierende Pigmente
Glanzbildner: Perlglanz-Effektpigment (Titandioxid (Rutil)- und/oder
Eisenoxid-beschichtete Glimmerschuppen) im Grössenbereich 10 - 120 pm
Panzerung: - Unbeschichteter Muskovit-Glimmer 10 - 1000 pm
Haftbrücke: - Zementsorten CEM I, CEM II, CEM IV in Verbindung mit Gesteinsmehl 100 - 500 pm,
- Dyckerhoff Flowstone®
- pulverförmiges Silikatbindemittel in Verbindung mit vermahlenem Hüttensand
- Zusatz von anorganischen, UV-stabilen und alkali- resistenten Farbpigmenten
Diese Aufstellung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit und schliesst nicht aus, dass auch andere, hier nicht aufgeführte Materialkomponenten im Sinne des erfinderischen Hauptanspruchs eingesetzt werden können.
2. Beispiel für Massenanteile der Beschichtungszusammensetzung
Für die trivalente Beschichtung von 100 Massenteilen Glasgranulat im Korn- grössenbereich 5 - 10 mm sind nach bisherigen Erprobungen erforderlich:
3,0 - 5,0 Massenteile Epoxid* 0,1 - 0,17 Massenteile Silan/Siloxan*
0,6 - 1 ,0 Massenteile Farbpigment, einschliesslich
effektbeschichteter oder unbeschichteter
Glimmer 10 - 120 pm
1 ,0 - 1 ,8 Massenteile Muskovit-Glimmerschuppen
100 - 800 um
1 ,2 - 2,0 Massenteile Zementpulver
1 ,0 - 1 ,8 Massenteile Gesteinsmehl
0,0 - 0, 1 Massenteile zementgeeignetes Pigment
Die Angaben zu den ursprünglich wässrigen Substanzen beziehen sich auf den Aggregatzustand nach der Dehydrierung und Aushärtung.
Verwendung
Das erfindungsgemäß trivalent beschichtete Glasgranulat ist ausschließlich als Zuschlagstoff zur Herstellung von beschliffenem bzw. poliertem Ortterrazzo oder zur Herstellung von beschliffenen und polierten oder beschliffenen und mechanisch oberflächenstrukturierten - z.B. kugelgestrahlten - Platten oder sonstigen Formteilen aus Betonwerkstein bestimmt.

Claims

Ansprüche:
Trivalent beschichtetes Glasgranulat, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus einem - ursprünglich wasserbasierten und gewünschtenfalls farbpigmentierten - Reaktionsharz gebildet ist, welches mit einem - ursprünglich wässrigen - organofunktionellen
Siloxanoligomer angereichert ist, eine Panzerung aus sehr dünnen, einander überlagernden Glimmerschuppen enthält und über die gesamte Aussenoberfläche mit einer aus Zement und mineralischem Mehl gebildeten Haftbrücke umhüllt ist.
Trivalent beschichtetes Glasgranulat gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Glasgranulat aus farblos-transparentem und/oder farbigem Recyclingglas und/oder Spiegel-Recyclingglas besteht und in Korngrößen zwischen 1 mm und 20 mm oder einem Teilbereich hiervon vorliegt.
Trivalent beschichtetes Glasgranulat gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das die Beschichtungsmatrix bildende Reaktionsharz ein - ursprünglich wässriges - Bisphenol A-Epoxidharz in reaktiver Verbindung mit einem Polyamin/Polyglycol-Addukt ist.
Trivalent beschichtetes Glasgranulat gemäß einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass das in die Beschichtungsmatrix eingebundene organofunktionelle Siloxanoligomer ein diamino- funktionelles oligomeres Siloxan ist.
5. Trivalent beschichtetes Glasgranulat gemäß einem der Ansprüche
1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsmatrix pigmentiert ist oder mit - vorzugsweise anorganischem - oder metallischem oder fluoreszierendem oder phoshoreszierendem Pigment angereichert ist. Trivalent beschichtetes Glasgranulat gemäß einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Panzerung aus sehr dünnen, einander überlagernden Glimmerschuppen aus unbeschichtetem oder irisierend effektbeschichtetem Glimmer, vorzugsweise sehr hellem Muskovit-Glimmer im Größenbereich zwischen 10 m und 1000 μητι oder einem Teilbereich hieraus besteht.
Trivalent beschichtetes Glasgranulat gemäß einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Haftbrücke bildende Beschichtung der Aussenoberfläche aus demselben Zementtyp gebildet ist, mit dem das spätere Endprodukt gefertigt wird - vorzugsweise ein pigmentierter oder unpigmentierter, ursprünglich grauer oder weisser Portland-Zement - und dass diese zementöse Haftbrücke zu etwa gleichem Anteil mit mineralischem Mehl - vorzugsweise einer Quarzmehlkörnung im Bereich 100 - 500 m oder einem Teilbereich hieraus - versetzt ist.
Verwendung von trivalent beschichtetem Glasgranulat gemäß den Ansprüchen 1 - 7 als Zuschlagstoff zur Herstellung von beschliffenem bzw. poliertem Ortterrazzo oder zur Herstellung von beschliffenen und polierten oder beschliffenen und mechanisch oberflächenstrukturierten - z.B. kugelgestrahlten - Platten oder sonstigen Formteilen aus Betonwerkstein.
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