Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer selbsthärtenden, verstreichbaren Masse, die beispielsweise als Fugendichtmasse verwendbar ist, zur unmittelbaren Verarbeitung. Die Masse soll unmittelbar vor der Verarbeitung als streich-, giess- oder spachtelbare Masse zur Verfügung stehen und nach der Verarbeitung - je nach Zusammensetzung - zu einem plastischen und/oder elastischen Körper aushärten.
Als derartige Massen sind beispielsweise Reaktionskitte bekannt, die aus zwei Komponenten vor dem Aufstreichen vermischt werden. Eine gewisse Zeit nach der Verarbeitung ist die Reaktion der Komponenten beendet. Als Beispiel für diese Art von Massen seien Isocyanat-Polyalkohol- Gemische genannt.
Die bekannten Massen haben den Nachteil, dass sie aus relativ kostspieligen Ausgangsstoffen herzustellen und dass sie vielfach nicht ausreichend alterungsbeständig sind.
Demgegenüber stellt sich die Aufgabe, eine selbsthärtende Masse zu schaffen, deren Grundstoffe relativ preisgünstig sind, die in einfacher Weise anzumischen und zu verarbeiten sind, die relativ alterungsbeständig ist und die in ihren Eigenschaften bei und nach dem Aushärten genau zu programmieren ist. Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung einer selbsthärtenden Masse zur unmittelbaren Verarbeitung, in dessen Verlauf einer wässrigen Emulsion einer hochsiedenden Mischfraktion fossiler organischer Sedimente mit hohem Anteil an disperser Phase eine Mischung eines hydrophilen Bindemittels in einem wasserunlöslichen, flüssigen Weichmacher beigefügt wird, in dem die Fraktion löslich ist und der sie weich macht.
Dabei soll unter hohem Anteil ein Anteil verstanden werden, der über 50 Gew.- % disperser Phase liegt. Niedrigere Anteile erscheinen zwar möglich, sind jedoch unwirtschaftlich.
Unter einer hochsiedenden Mischfraktion fossiler organischer Sedimente sollen insbesondere Bitumen, Teer, Teerpech und dergleichen verstanden werden. Derartige Fraktionen können in wässrige Emulsionen überführt werden, indem sie in ge schmolzenem Zustand in erwärmtes Wasser, in Verbindung mit einem geeigneten Emulgator-System, eingeführt und emulgiert werden. Eine ca. 60%ige Bitumen-Emulsion, die auf dem Bausektor verarbeitet wird, wird auch als Kaltbitumen bezeichnet.
Als preisgünstige und hochwirksame hydrophile Bindemittel eignen sich insbesondere Zement und gebrannter Kalk (CaO).
Der chemisch-physikalische Prozess beim Aushärten der verfahrensgemäss gewonnenen Mischung geht offenbar in folgenden Schritten vor sich:
Der dispersen Phase (Teerpecll, Teer oder Bitumen) steht ein darin löslicher Weichmacher gegenüber, der mit einem hydrophilen Bindemittel (Zement) vermischt ist. Das letztere Gemisch kann pulverig oder etwa pastös-dickflüssig sein. Es lässt sich mit der Wasser-Emulsion gut vermischen. Es entsteht eine dickflüssige bis sämige Masse. Der Weichnnacher löst die disperse Phase und gibt damit die hydrophilen, festen Substanz Teilchen zur Wasserentziehung frei, die vorher von ihm umhüllt waren.
Der Weichmacher dringt aach und nach in die disperse Phase ein und erhöht damit deren Anteil bis zur mazinaalen Aufnahmekapazität der geschlossenen Phase (Wasser).
Schliesslich tritt Phasenumkehr ein, wonach das Bitumen und der Weichmacher die geschlossene Phase darstellen. Die freigelegten Bindemittel-Teilchen verbinden sich mit dem Wasser. Sie können sich aber nicht untereinander vernetzen, da sie in der Masse so fein verteilt sind, dass der Aufbau einer festen Struktur vereitelt wird.
Da aber das Wasser der Dispersion noch durch das Bindemittel entzogen wird, ergibt sich schliesslich eine plastische bituminöse Masse mit einer Einlagerung aus Zement, der als Füllstoff verbleibt. Die Masse hat beispielsweise bei Vervendung einer Bitumen-Emulsion ( Kaltbitumen ) eine plastische Konsistenz. Sie gleicht damit in ihren Eigenschaften abgekühltem Heiss-Bitumen.
Dabei ergibt sich die Erscheinung, dass bei Hinzufügen einer Zement-Ölmischung, die als feuchtes Pulver erscheint, zu einer hochprozentigen Bitumen-Emulsion, zunächst eine auffallende Verflüssigung der Mischung eintritt. Dieses Phänomen kommt wahrscheinlich durch eine Art Kugellager-Wirkung der in Öl eingehüllten Zementtröpfchen gegenüber der Bitumen-Emulsion zustande. Anzunehmen ist auch, däss ein Rest des Emulgators, der für das Emulgieren des Bitumens verwendet wurde, bei der Wechselwirkung von Ö1, Zement, Wasser und Bitumen eine Rolle spielt.
Die Verarbeitungszeit ( pot-life ) kann von Minuten bis zu Stunden variiert werden Die Masse eignet sich als Fugenmasse, Vergussmasse, zur Beschichtung und als Bindemittel und ähnlichen Zwecken. Durch Variation der Komponenten und Mischungsverhältnisse lassen sich die Eigenschaften in weiten Bereichen verändern.
Da die erhärtete Masse in ihren Eigenschaften beispielsweise denen eines heissverarbeiteten Bitumen sehr ähnlich ist, ist sie überall dort einzusetzen, wo Bitumen heiss vergossen wird.
Das umständliche Hantieren mit Kochern und das zeitraubende Erhitzen fallen jedoch weg.
Mit Erfolg kann eine etwa 60-Gewichtsprozent-Bitumen Emulsion verarbeitet werden, der eine Dispersion von Zement in mineralischem Öl beigefügt wird.
Es ist auch möglich, eine 70%-Bitumen-Emulsion zu verarbeiten, der eine Mischung von 90% Zement und 10% Ö1 beigefügt wird. Bei dieser Rezeptur erniedrigt sich nach dem Vermengen der Substanzen die Viskosität erheblich, um sich etwa nach 1 Stunde wieder zu erhöhen.
Genauere Rezepturen können den Verfahrensbeispielen entnommen werden.
Für bestimmte Verarbeitungszwecke ist es zweckmässig die zu verarbeitende Masse noch etwas anzudicken. Hierzu eignen sich neutrale verdickende Substanzen, wie beispielsweise Asbestfaser, Steinmehl und dergleichen, die verdickend oder thixotrophierend wirken.
Bitumen lässt sich durch Zusatz von in Bitumen löslichen Polyolefinen in seinen Eigenschaften als ausgehörtete Masse in verschiedener Weise verändern. Beispielsweise kann der Enveichungspunkt im heissen Bitumen erhöht und der Brechpunkt erniedrigt werden. Die Polylefine werden zweckmässig vor dem Emulgieren gelöst.
Der Bitumen-Emulsion können auch in Bitumen nicht lösliche Komponenten in Emulsionsform beigemischt werden, z. B. Polyvinylacetat-, Polyvinylpropionat-Dispersion. Von diesen Substanzen werden Ketten oder Netze gebildet, so dass sich die Eigenschaften des Bitumens und der Polymere überlagern. Es können sich ausgehärtete Massen mit plastoelastischen Eigenschaften ergeben.
Im folgenden werden drei Verfahrensbeispiele für verschie dene Mischungstypen angegeben. Die Verarbeitung erfolgt beispielsweise jeweils bei einer Temperatur von 20 i 20 C.
Entsprechend einer höheren oder niedrigeren Verarbeitungs- temperatur verändern sich die Verarbeitungszeiten. Die Teilund prozentualen Konzentrationsangaben sind gewichtsmässig.
Beispiet 1
90 Teile einer anionischen wässrigen Emulsion von 60 Gew.-% Bitumen ( Kaltbitumen ) werden mit Hilfe eines Rührwerks mit 10 Teilen eines Gemisches aus 70% Tonerde schmekzement und 30% Mineralöl (4 E bei 20 C) innig vermischt, bis eine pastöse Konsistenz erreicht ist. Die Masse kann verstrichen werden, wobei die Verarbeitungszeit etwa 180 Minuten beträgt. Nach der Aushärtung ergibt sich eine plasti suche Masse, die die Konsistenz von erhärtetem Heissbitumen hat.
Beispiel ll
In 100 Teilen erhitztem Bitumen werden 7,5 Teile Poly propylen gelöst. Anschliessend wird die Masse in mit Emulgator versetztem Wasser emulgiert, so dass eine 58-gew. %ige Emul sion entsteht
In die wässrige Emulsion wird mit Hilfe eines Rührwerkes ein Ci Gemisch aus 65 % Zement und 35% Spindelöl innig ge- mischt. Die weitere Verarbeitung erfolgt entsprechend dem
Beispiel I.
Nach dem Aushärten ergibt sich eine plastische Masse, die in ihrer Konsistenz einem Heissbitumen gleicht, dessen Brech- punkt erniedrigt und dessen Erweichungspunkt erhöht ist.
Für die Verarbeitungsbeispiele gilt, dass durch Erhöhung der Temperatur die Aushärtezeit verkürzt werden kann.
Beispiel 111
70 Teile einer anionischen wässrigen Emulsion von 70 Gew.-% Bitumen werden mit Hilfe eines Rührwerkes mit 30 Teilen eines Gemisches aus 90% Zement und 10% Mineralöl innig gemischt. Das letztere Gemisch ist hergestellt, indem der Zement mit Öl übersprüht wird, so dass eine pulverige Substanz verbleibt. Diese Substanz enthält Zement-Teilchen, die von einer feinen Ölschicht überzogen sind.
Bei Zugabe des Gemisches zu der Bitumen-Emulsion entsteht überraschenderweise nach etwa 2 Minuten Rührzeit eine dünnflüssige Masse, deren Viskosität weiter abnimmt. In diesem Zustand ist die Masse ohne weiteres vergiess-, streichoder spritzbar. Nach etwa einer Stunde beginnt die Masse zu erstarren. Es verbleibt eine bituminöse Masse ähnlich erkaltetem heissen Bitumen.
PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung einer selbsthärtenden Masse zur unmittelbaren Verarbeitung, dadurch gekennzeichnet, dass eine wässrige Dispersion einer hochsiedenden Mischfraktion fossiler organischer Sedimente mit einem Gehalt von mindestens 50 Gew.- % disperser Phase, bezogen auf das Gewicht der Dispersion, hergestellt und dieser eine Mischung eines hydrophilen Bindemittels und eines wasserunlöslichen, flüssigen Weichnzachers, in welchem die Fraktion löslich ist und der sie weichmacht, beigefügt wird.
II. Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1 hergestellte Masse.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als wässrige Dispersion eine Bitumen-Emulsion hergestellt und, gegebenenfalls mit einem Restgehalt an Emulgator, verwendet wird.
2. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als hydrophiles Bindemittel Zement verwendet wird.
3. Verfahren gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Masse zusätzlich eine verdickende oder thixotropierende Substanz, die sich zu den übrigen Komponenten neutral verhält, beigefügt wird.
4. Verfahren gemäss den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bitumen-Emulsion verwendet wird, die 40-80 Gew.-% Bitumen, bezogen auf das Gewicht der Emulsion, und ein dünnflüssiges mineralisches Ö1 als Lösungsmittel enthält.
5. Verfahren gemäss den Unteransprächen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Bitumen-Emulsion eine
Mischung von Zement und etwa 10 Gew.-% dünnflüssigem Mineralöl, bezogen auf das Gewicht der Mischung, beigefügt wird, wobei die pulverförmige Beschaffenheit des Zements erhalten bleibt.
6. Verfahren gemäss den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man im Bitumen vor dem Emulgieren in
Wasser 3-20 Gew.-% mindestens eines in Bitumen löslichen
Polyolefins, z. B. Polypropylen, bezogen auf das Gewicht des
Bitumens, löst.
7. Verfahren gemäss den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Bitumen vor dem Emulgieren in Wasser 3-15 Gew.- % mindestens eines in Bitumen nicht löslichen Vinylpolymers, z. B. Polyvinylacetat oder Polyvinylpropionat, bezogen auf das Gewicht des Bitumens, beimischt.
8. Verfahren gemäss den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass man der Bitumen-Emulsion eine Kautschuk-Emulsion beimischt.
9. Masse gemäss Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus 90 Gewichtsteilen einer wässrigen Bitumen Emulsion, enthaltend 60 Gew.-% Bitumen, bezogen auf das Gewicht der Emulsion, und 10 Gewichtsteilen eines Gemischs von 70 Gew.-% Zement und 30 Gew.-% dünnflüssigem mineralischem Öl, bezogen auf das Gewicht des Gemischs, besteht.
10. Masse gemäss Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus 70 Gewichtsteilen einer wässrigen Bitumen Emulsion, enthaltend 70 Gew.-% Bitumen, bezogen auf das Gewicht der Emulsion, und 30 Gewichtsteilen eines Gemischs von 90 Gew.- % Zement und 10 Gew.-% dünnflüssigem mineralischem Öl, bezogen auf das Gewicht des Gemischs, besteht.
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The invention relates to a method for producing a self-hardening, spreadable compound, which can be used, for example, as a joint sealing compound, for direct processing. Immediately before processing, the compound should be available as a spreadable, pourable or trowelable compound and, depending on its composition, harden after processing to form a plastic and / or elastic body.
Reaction putties, for example, which are mixed from two components before brushing are known as such masses. The reaction of the components has ended a certain time after processing. Isocyanate-polyalcohol mixtures may be mentioned as an example of this type of mass.
The known compositions have the disadvantage that they can be manufactured from relatively expensive starting materials and that they are often not sufficiently resistant to aging.
On the other hand, the task is to create a self-hardening mass whose base materials are relatively inexpensive, which can be mixed and processed in a simple manner, which is relatively resistant to aging and whose properties can be precisely programmed during and after hardening. These objects are achieved by a process for the production of a self-hardening mass for immediate processing, in the course of which a mixture of a hydrophilic binder in a water-insoluble, liquid plasticizer is added to an aqueous emulsion of a high-boiling mixed fraction of fossil organic sediments with a high proportion of disperse phase, in which the fraction is soluble and which softens it.
A high proportion should be understood to mean a proportion which is more than 50% by weight of disperse phase. Lower proportions appear possible, but are uneconomical.
A high-boiling mixed fraction of fossil organic sediments is to be understood as meaning, in particular, bitumen, tar, tar pitch and the like. Such fractions can be converted into aqueous emulsions by introducing and emulsifying them in the molten state in heated water in conjunction with a suitable emulsifier system. An approx. 60% bitumen emulsion that is processed in the construction sector is also known as cold bitumen.
Cement and quick lime (CaO) are particularly suitable as inexpensive and highly effective hydrophilic binders.
The chemical-physical process during the hardening of the mixture obtained according to the method obviously takes place in the following steps:
The disperse phase (tar pecll, tar or bitumen) is opposed to a plasticizer which is soluble in it and mixed with a hydrophilic binder (cement). The latter mixture can be powdery or about pasty-viscous. It can be mixed well with the water emulsion. The result is a thick to creamy mass. The softener dissolves the disperse phase and thus releases the hydrophilic, solid substance particles that were previously enveloped by it for dehydration.
The plasticizer gradually penetrates the disperse phase and thus increases its proportion up to the macinal absorption capacity of the closed phase (water).
Finally, the phase reversal occurs, after which the bitumen and the plasticizer represent the closed phase. The exposed binder particles combine with the water. However, they cannot network with one another because they are so finely distributed in the mass that the development of a solid structure is thwarted.
However, since the water is still withdrawn from the dispersion by the binding agent, a plastic bituminous mass ultimately results with an embedding of cement that remains as a filler. When using a bitumen emulsion (cold bitumen), for example, the mass has a plastic consistency. Its properties are thus similar to that of cooled down hot bitumen.
The result is that when a cement-oil mixture, which appears as a moist powder, is added to a high-percentage bitumen emulsion, the mixture initially becomes noticeably liquefied. This phenomenon is probably due to a kind of ball-bearing effect between the cement droplets encased in oil and the bitumen emulsion. It can also be assumed that a remainder of the emulsifier that was used to emulsify the bitumen plays a role in the interaction between oil, cement, water and bitumen.
The processing time (pot-life) can be varied from minutes to hours. The compound is suitable as a joint compound, casting compound, for coating and as a binding agent and similar purposes. By varying the components and mixing ratios, the properties can be changed over a wide range.
Since the properties of the hardened mass are very similar to those of hot-processed bitumen, for example, it can be used wherever bitumen is poured while hot.
The cumbersome fiddling with cookers and the time-consuming heating are eliminated.
A bitumen emulsion of about 60 percent by weight can be successfully processed, to which a dispersion of cement in mineral oil is added.
It is also possible to use a 70% bitumen emulsion to which a mixture of 90% cement and 10% oil is added. With this recipe, the viscosity drops considerably after the substances have been mixed, only to increase again after about 1 hour.
More precise recipes can be found in the process examples.
For certain processing purposes it is advisable to thicken the mass to be processed a little. Neutral thickening substances, such as asbestos fibers, rock flour and the like, which have a thickening or thixotropic effect, are suitable for this purpose.
Bitumen can be changed in its properties as a cured mass in various ways by adding polyolefins that are soluble in bitumen. For example, the softening point in the hot bitumen can be increased and the breaking point can be decreased. The polylefins are expediently dissolved before emulsification.
The bitumen emulsion can also be mixed with components insoluble in bitumen in emulsion form, e.g. B. polyvinyl acetate, polyvinyl propionate dispersion. Chains or networks are formed by these substances, so that the properties of the bitumen and the polymers overlap. This can result in hardened masses with plasto-elastic properties.
In the following three process examples for different types of mixture are given. Processing takes place, for example, at a temperature of 20 i 20 C.
The processing times change according to a higher or lower processing temperature. The partial and percentage concentration data are based on weight.
Example 1
90 parts of an anionic aqueous emulsion of 60% by weight bitumen (cold bitumen) are intimately mixed with 10 parts of a mixture of 70% alumina cement and 30% mineral oil (4 E at 20 C) using a stirrer until a pasty consistency is reached is. The mass can be spread, the processing time being about 180 minutes. After hardening, the result is a plastic-looking mass that has the consistency of hardened hot bitumen.
Example ll
7.5 parts of poly propylene are dissolved in 100 parts of heated bitumen. The mass is then emulsified in water mixed with emulsifier, so that a 58 wt. % emulsion is created
A mixture of 65% cement and 35% spindle oil is intimately mixed into the aqueous emulsion with the aid of a stirrer. Further processing takes place in accordance with
Example I.
After hardening, the result is a plastic mass which is similar in consistency to hot bitumen, the breaking point of which is lowered and the softening point of which is increased.
For the processing examples, the hardening time can be shortened by increasing the temperature.
Example 111
70 parts of an anionic aqueous emulsion of 70% by weight bitumen are intimately mixed with 30 parts of a mixture of 90% cement and 10% mineral oil using a stirrer. The latter mixture is made by spraying the cement with oil so that a powdery substance remains. This substance contains cement particles covered with a fine layer of oil.
When the mixture is added to the bitumen emulsion, surprisingly, after a stirring time of about 2 minutes, a thin-bodied mass whose viscosity continues to decrease. In this state, the compound can be poured, brushed or sprayed without any problems. After about an hour the mass begins to solidify. What remains is a bituminous mass similar to cold, hot bitumen.
PATENT CLAIMS 1. A method for producing a self-hardening mass for immediate processing, characterized in that an aqueous dispersion of a high-boiling mixed fraction of fossil organic sediments with a content of at least 50% by weight of disperse phase, based on the weight of the dispersion, is produced and this one Mixture of a hydrophilic binder and a water-insoluble, liquid plasticizer, in which the fraction is soluble and to which it softens, is added.
II. Mass produced by the method according to claim 1.
SUBCLAIMS
1. The method according to claim I, characterized in that a bitumen emulsion is produced as the aqueous dispersion and is used, if appropriate with a residual content of emulsifier.
2. The method according to claim I, characterized in that cement is used as the hydrophilic binder.
3. The method according to claim I, characterized in that a thickening or thixotropic substance which is neutral to the other components is added to the mass.
4. The method according to the dependent claims 1 and 2, characterized in that a bitumen emulsion is used which contains 40-80 wt .-% bitumen, based on the weight of the emulsion, and a thin mineral oil as a solvent.
5. The method according to subclaims 1, 2 and 4, characterized in that the bitumen emulsion a
Mixture of cement and about 10 wt .-% low-viscosity mineral oil, based on the weight of the mixture, is added, the powdery nature of the cement being retained.
6. The method according to the dependent claims 1 and 2, characterized in that one in the bitumen before emulsification in
Water 3-20 wt .-% of at least one soluble in bitumen
Polyolefins, e.g. B. polypropylene, based on the weight of the
Bitumen, dissolves.
7. The method according to the dependent claims 1 and 2, characterized in that the bitumen before emulsification in water 3-15% by weight of at least one vinyl polymer insoluble in bitumen, e.g. B. polyvinyl acetate or polyvinyl propionate, based on the weight of the bitumen, admixed.
8. The method according to the dependent claims 1 and 2, characterized in that a rubber emulsion is admixed with the bitumen emulsion.
9. Composition according to claim II, characterized in that it consists of 90 parts by weight of an aqueous bitumen emulsion containing 60% by weight of bitumen, based on the weight of the emulsion, and 10 parts by weight of a mixture of 70% by weight cement and 30% by weight .-% thin liquid mineral oil, based on the weight of the mixture.
10. Composition according to claim II, characterized in that it consists of 70 parts by weight of an aqueous bitumen emulsion containing 70% by weight of bitumen, based on the weight of the emulsion, and 30 parts by weight of a mixture of 90% by weight cement and 10% by weight .-% thin liquid mineral oil, based on the weight of the mixture.
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