DE2820389C3

DE2820389C3 - Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Polyvinylalkohol-Dispersionen und deren Verwendung als Zementzusätze

Info

Publication number: DE2820389C3
Application number: DE19782820389
Authority: DE
Inventors: Takasi Kagoshima Enoue
Original assignee: INOUE BOND KAGOSHIMA JP KK
Current assignee: INOUE BOND KAGOSHIMA JP KK
Priority date: 1977-05-10
Filing date: 1978-05-10
Publication date: 1982-04-08
Also published as: DE2820389A1; DE2820389B2; JPS53138430A; JPS5753818B2

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Polyvinylalkohol-Dispersionen, bei dem man zunächst eine wäßrige Polyvinylalkohol-Dispersion dadurch herstellt, daß man eine wäßrige Polyvinylalkohollösung, die durch Auflösen von Polyvinylalkohol in Wasser hergestellt worden ist, unter Rühren mit einer wäßrigen öidispersion vermischt, die durch Rühren des Öls mit Wasser in Gegenwart einer grenzflächenaktiven Verbindung und anschließendes Verdünnen mit frischem Wasser hergestellt worden ist, und hierauf die erhaltene wäßrige Polyvinylalkohol-Dispersion unter Rühren mit Calciumchlorid versetzt

Polyvinylalkohol (im folgenden: PVA) wird somit zunächst mit frischem Wasser zu einer wäßrigen PVA-Lösung (A) vermischt. Andererseits vermischt man ein Öl gründlich mit einer grenzflächenaktiven Verbindung und dispergiert das Gemisch in Wasser, um eine wäßrige Dispersion (B) herzustellen. Durch Vermischen und Rühren von (A) und (B) erhält man eine gemischte Lösung (C), die unter Rühren mit Calciumchlorid versetzt wird. Die auf diese Weise erhaltene PVA-Dispersion besitzt ausgezeichnete Eigenschaften bei der Verwendung als Zementzusatz, wasserabstoßendes Mittel, Kachelkleber und Schrumpfungsverhütungsmittel für Vergußmassen, Anstrichmittel und Kleber.

Die erfindungsgemäß hergestellte wäßrige PVA-Dispersion kann mit beliebigen Zementen verwendet werden, die in Gegenwart von Wasser aushärten, z. B. Portlandzement.

Das Verfahren der Erfindung ermöglicht die Herstellung von wäßrigen PVA-Dispersionen durch einfaches Zusammenrühren der Einzelkomponenten in einfachen Vorrichtungen, so daß es in großem Maßstab mit niedrigen Betriebskosten durchgeführt werden kann, ohne Umweltprobleme zu verursachen.

Im Verfahren der Erfindung kann handelsüblicher PVA verwendet werden, wenn er einen Polymerisationsgrad von 300 bis 2500 und einen Verseifungsgrad von 70 bis 100 Molprozent aufweist. Vorzugsweise verwendet man PVA in Form einer 10- bis 50prozentigen wäßrigen Lösung. Eine große Vielzahl von PVA-Sorten mit unterschiedlichem, mittlerem Polyrnerisationsgrad kann mit guten Ergebnissen verwendet werden. Vorzugsweise beträgt der Verseifungsgrad mehr als 70 Molprozent.

Die Löslichkeit von PVA in Wasser hängt stark vom Verseifungsgrad ab. Die erfindungsgemäß hergestellten wäßrigen PVA-Dispersionen verleihen dem Zement jedoch ausreichend hohe Wasserbeständigkeit, wenn der Verseifungsgrad der PVA-Komponente einen bestimmten Wert überschreitet (d.h. 70 Molprozent). Der Verseifungsgrad von PVA kann daher in einem breiten Bereich variieren.

Beim Verrühren von PVA mit frischem Wasser ist ein Blasenverhütungsmittel erforderlich, da in dem Gemisch Blasen entstehen können. Hierzu eignen sich bekannte Blasenverhütungsmittel, z. B. Silicone und Triobutylphosphat, in Mengen von 0,01 bis 2 Gewichtsprozent

Um ein brauchbares Produkt zu erhalten, muß das Gemisch aus PVA und dem Blasenverhütungsmittel mindestens 24 Stunden stehengelassen werden, bevor es mit der Lösung (B) vermischt wird. Andererseits eignen sich anionische Polyalkylarylsulfonate vorzugsweise als grenzflächenaktive Mittel für die Lösung (B). Ihre Menge beträgt vorzugsweise 0,6 bis 3,0 Teile pro 0,1 bis 0,3 Gewichtsteile Öl. Das am meisten bevorzugte Öl zum Vermischen mit der grenzflächenaktiven Verbindung ist Sojaöl. Pro 0,6 bis 3,0 Gewichtsteile grenzflächenaktive Verbindung werden 0,1 bis 0,3 Teile, vorzugsweise 0,1 bis 0,15 Teile, Öl verwendet Andernfalls lassen sich die gewünschten Eigenschaften nicht erzielen.

Eine wäßrige PVA-Dispersion von besonders hoher Qualität bei der Verwendung als Zementzusatz wird auf folgende Weise erhalten:

Frisches Wasser wird zu einem gleichförmigen Gemisch aus einer grenzflächenaktiven Verbindung und einem Öl in einer Menge von 0,6 bis 10 Gewichtsteilen pro 0,6 Teile der grenzflächenaktiven Verbindung gegeben, um durch gründliches Mischen und Rühren eine wäßrige Dispersion (B) herzustellen. Es sollte vermieden werden, die Dispersion (B) sofort nach ihrer Herstellung mit der wäßrigen PVA-Lösung (A) zu vermischen. Um eine hohe Produktqualität zu erzielen, sollte die wäßrige Dispersion (B) mindestens 24 Stunden stehengelassen werden, bevor man sie mit der wäßrigen PVA-Lösung (A) vermischt. Das auf diese Weise hergestellte Gemisch wird gründlich verrührt und etwa 20 Stunden stehengelassen. Hierauf versetzt man die erhaltene Lösung (C) mit Calciumchlorid als wäßriger Lösung in einer Menge von 0,01 bis 200 Gewichtsteilen, bezogen auf PVA, und läßt sie mindestens 24 bis 48 Stunden stehen.

Die erfindungsgemäß hergestellten wäßrigen PVA-Dispersionen beeinträchtigen die Dispergierwirkung der grenzflächenaktiven Verbindungen nicht, sondern fördern sie sogar. Da sie außer Wasser kein Lösungsmittel enthalten, sind sie unschädlich, geruchlos und nicht entflammbar und verursachen daher keine Umweltprobleme.

Die wäßrigen PVA-Dispersionen können mit Wasser weiter verdünnt werden, um als Zementzusätze Portlandzement zugesetzt oder zugemischt zu werden. Hierbei werden die Viskosität des Zements erhöht und gleichzeitig die Fluidität verbessert. Man erhält daher eine ausgezeichnete Mörtelpaste, deren Fließfähigkeit beim Stehenlassen nicht abnimmt. Die dem Zement zugesetzte Wassermenge kann um 10 bis 40 Gewichtsprozent der Normalmenge verringert werden. Eine geeignete Viskosität läßt sich daher ohne große Wärmeentwicklung einstellen, während gleichzeitig das Abbinden verzögert und die Wasserrückhaltung verbessert werden.

Die erhöhte Viskosität der Zementpaste verhindert eine Erhöhung des freien Wassergehalts in dem Zement,

ein Krümeln oder Aufblähen (»breezing«) und ein schnelles Verdampfen des Wassers. Hierdurch wird ausreichende Zeit gewonnen, damit der Zement vollständig hydratisiert und verbesserte Wasserbeständigkeit und Hafteigenschaften anstelle von Wasserpermeabilität und sorptiven Eigenschaften erzielt werden. Außerdem werden eine Schrumpfung und Rißbildung vermieden.

Bei der Verwendung der wäßrigen PVA-Dispersionen als Zementzusätze bewirken diese aufgrund eines synergistischen Effektes mit dem Zement eine wesentlich verbesserte Wasserbeständigkeit und Alkalibeständigkeit Insbesondere wird die Bildung von Ausblühungen aufgrund des im Zement enthaltenen Calciumhydroxids vermieden. Die physikalischen Eigenschaften von Beton und Mörtel, z. B. die Druck-, Biege- und Zugfestigkeit, werden aufgrund der erhöhten Agg^regationskraft zwischen den Zementteilchen und den Baumaterialien verbessert Wesentlich verbesserte Eigenschaften werden auch hinsichtlich der Rißbildungsbeständigkeit, dynamischen Bewegungs-, Wasserdruck- und Rückdruckfestigkeit erzielt Ferner werden die Chemikalien- und Wetterbeständigkeit verbessert.

Ein Gemisch aus Zement und der erfindungsgemäßen wäßrigen PVA-Dispersion besitzt stark verbesserte Haftscherfestigkeit gegenüber Verstärkungsmaterialien. Ferner wird ein permanenter Rostschutz erzielt. Die Verfestigungsgeschwindigkeit des Zements kann beliebig über die Zusatzmenge an Calciumchlorid gesteuert werden.

Die als Zementzusätze verwendbaren wäßrigen PVA-Dispersionen entfalten ihre volle Wirkung, ohne die Funktion der oben genannten Materialien zu beeinträchtigen. Die PVA-Dispersionen können beliebigen Zementen zugesetzt werden, die zur Familie der Portlandzemente gehören, z. B. gewöhnlichem Zement, schnell abbindendem Zement, Weißzement, sehr schnell abbindendem Zement, Hochofenzement oder Flugaschenzement.

Die erfindungsgemäß hergestellten wäßpgen PVA-Dispersionen verleihen eine charakteristische Wasserbeständigkeit. Obwohl die genauen Zusammenhänge noch nicht geklärt sind, beruht dieser Effekt vermutlich darauf, daß die Komponenten keine chemischen Reaktionen eingehen und den PVA in Wasser unlöslich machen, wenn sie mit der grenzflächenaktiven Verbindung und dem öl vermischt und mindestens 24 Stunden stehengelassen werden. Vermutlich beruht dieser Effekt nicht auf der bloßen Gegenwart von PVA, grenzflächenaktiver Verbindung und Wasser, sondern auf einer komplexen Wechselwirkung zwischen PVA, Wasser und Calciumchlorid und der wäßrigen Dispersion, die die grenzflächenaktive Verbindung, Öl und Wasser enthält.

Die als Zementzusätze verwendbaren wäßrigen PVA-Dispersionen sind ausreichend stabil, um bis zu 1 Jahr bei Raumtemperatur gelagert zu werden, ohne daß sich die Komponenten voneinander trennen oder in ein Gel umwandeln.

Eine viskose wäßrige PVA-Lösung (A) kann dadurch hergestellt werden, daß man PVA und Wasser zu einer 10- bis 50prozentigen Lösung mischt und hierauf 24 Stunden stehenläßt.

Die Lösung (B) wird folgendermaßen hergestellt:

Ein Gemisch aus 0,6 bis 3 Gewichtsteilen einer grenzflächenaktiven Verbindung pro 0,1 bis 0,3 Teilen Ol wird gleichmäßig verrührt und mit 0,6 bis 10 Gewichtsteilen Wasser pro 0,6 Teile der grenzflächenaktiven Verbindung versetzt Das erhaltene Gemisch wird nach gründlichem Rühren mindestens 24 Stunden stehengelassen.

Die beiden Lösungen (A) und (B), die jeweils ο mindestens 24 Stunden stehengelassen worden sind, werden dann unter Rühren vermischt und mehr als 20 Stunden stehengelassen. Die dadurch erhaltene Lösung (C) wird mit Calciumchlorid in einer Menge von 0,01 bis 200 Gewichtsprozent, bezogen auf PVA, in Form einer

H) wäßrigen Lösung versetzt Nach gründlichem Mischen wird das Gemisch weitere 24 bis 48 Stunden stehengelassen. Auf diese Weise erhält man eine wäßrige PVA-Dispersion von hoher Qualität, die sich als Zementzusatz eignet Durch Versetzen von Portlandzement mit der Dispersion werden ausgezeichnete Eigenschaften erzielt, z. B. ein schnelles Abbinden, das für das Bauen unter Zeitdruck oder bei kaltem Wetter erforderlich ist. Auch hier werden die Lösungen (A) und (B) mindestens 20 Stunden stehengelassen, bevor man

ίο sie vermischt und mit Calciumchlorid versetzt. Das Calciumchlorid wird vorzugsweise in Form einer wäßrigen Lösung zugegeben.

Nur wenn die Komponenten auf diese Weise zugegeben werden, erhält man ein Produkt von ausgezeichneter Qualität. Die als Zementzusatz verwendbare wäßrige PVA-Dispersion der Erfindung enthält außer Wasser andere Komponenten in einer Menge von 3 bis 60%. Die Viskosität beträgt 300 bis 20 00OcP bei 20⁰C.

Essentielle Komponenten der erfindungsgemäßen wäßrigen PVA-Dispersionen sind PVA, Wasser und ein Blasenverhütungsmittel sowie eine grenzflächenaktive Verbindung, Öl und Calciumchlorid. Die wäßrige PVA-Lösung (A) und die wäßrige Dispersion (B) werden in einem Mengenverhältnis von etwa 55 bis 92% (A) und 45 bis 8% (B) eingesetzt.

Die Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teile beziehen sich auf das Gewicht

Beispiel 1

10,015 Teile einer wäßrigen PVA-Lösung (A) werden dadurch hergestellt, daß man 10 Teile einer 7,5prozentigen wäßrigen Lösung von PVA 205 (Polymerisationsgrad 550; Verseifungsgrad 88 Molprozent; Produkt der Kurashiki Rayon Ltd.) und 0,015 Teile eines Silicon-Blasenverhütungsmittels (»Silicone KM 73« der Shinetsu Chemical Industry Ltd.) 3 Stunden gründlich unter Rühren vermischt und hierauf 24 Stunden stehen läßt.

In einem getrennten Lösungstank werden 3 Teile eines Polyalkylarylsulfonats als grenzflächenaktives Mittel mit 0,3 Teile Sojaöl 30 Minuten vermischt, worauf man 4,585 Teile frisches Wasser zusetzt. Die erhaltenen 7,885 Teile der wäßrigen Dispersion (B) werden gründlich vermischt und hierauf 24 Stunden stehengelassen.

Die vorstehend erhaltenen 10,015 Teile der wäßrigen PVA-Lösung (A) und 7,885 Teile der wäßrigen Dispersion (B) werden gründlich vermischt und 20 Stunden stehengelassen, wobei 17,900 Teile einer viskosen ockerfarbenen Flüssigkeit erhalten werden, die man mit 0,1 Teil einer 50prozentigen wäßrigen Calciumchloridlösung versetzt. Das Gemisch wird gründlich gerührt und dann 20 Stunden stehengelassen.

Auf diese Weise erhält man 18 Teile einer wäßrigen PVA-Dispersion mit einer Viskosität von 40OcP bei 20⁰C, die sich als Zementzusatz (wasserbeständig machendes Mittel) eignet.

6 Gewichtsprozent des erhaltenen Produkts werden mit Portlandzement zu einem Mörtel vermischt. Der aus Zement und Sand in einem Mengenverhältnis von 1 :3 hergestellte Mörtel wird nach den Normen JIS R-5201 bzw. JIS A-1404 auf seine Festigkeit una Wasserbeständigkeit geprüft. Die Ergebnisse sind in den Tabellen I und II wiedergegeben.

Tabelle II Tabelle

Tage nach
der Herstellung

Druckfestigkeit
(kg/cnrj

Zusatz

Biegefestigkeit
(kg/cm²)

erfindungs-

gemäßc

Dispersion

wäßriger

PVA

allein

erfindungsgemäße
Dispersion

wäßriger

PVA

allein

275
371
488

175
226
290

51,8
62,5
88,2

30,1
48,0
56,0

20 Wasserpermeabilität

erfindungsgemäße
Dispersion

wäßriger PVA
allein

Portlandzement

0,28 0,88

1,00

Die Ergebnisse zeigen, daß mit der erfindungsgemä-Ben Dispersion bessere Ergebnisse erzielt werden als mit wäßrigem PVA allein.

Vergleichsbeispiel

Zwei wäßrige PVA-Dispersionen werden unter Verwendung des Lösungsgemisches (C) hergestellt das gemäß Beispiel 1 erhalten worden ist. Die eine Dispersion (Flüssigkeit X) enthält Calciumchlorid, die andere (Flüssigkeit Y) nicht Beide werden in getrennten Behältern aufbewahrt und in Zeitabständen als Zementzusätze verwendet, um die Eigenschaftsänderungen zu untersuchen. Wie aus Tabelle III ersichtlich ist, sind bei der Calciumchlorid enthaltenden Flüssigkeit X keine Änderungen feststellbar.

Tabelle III

Monate nach
der Herstellung

6
9

12

Druckfestigkeil
(kg/cm²)

Flüssigkeit Flüssigkeit
(X) (Y)

Biegefestigkeit (kg/cm²) Flüssigkeit Flüssiskeit
(X) (Y)

Wasserpermeabilität

Flüssigkeit Flüssigkeit
(X) (Y)

487
485
484
485
486

390
338
330
326
320

87,0 88,0 87,8 87,9

67,1 67,0 66,8 66,8 66,0 0,29
0,28
0,30
0,28
0,29

0,30
0,33
0,37
0,40
0,70

Anmerkung: Die Werte stellen den Mittelwert von drei Proben dar.

Aus Tabelle III ist die Überlegenheit der erfindungsgemäßen, Calciumchlorid enthaltenden wäßrigen PVA-Dispersion ersichtlich, da keine Verschlechterung der Eigenschaften zu beobachten ist.

Beispiel 2

10,020 Teile einer wäßrigen PVA-Lösung (A) werden dadurch hergestellt, daß man 10 Teile einer 15prozentigen wäßrigen Lösung von PVA 117 (Polymerisationsgrad 1750; Verseifungsgrad 98,5 Molprozent; Produkt der Kurashiki Rayon Ltd.) mit 0,020 Teile eines Blasenverhütungsmittels versetzt, 3 Stunden rührt und hierauf 24 Stunden stehen läßt.

Daneben werden 1,8 Teile eines Polyalkylarylsulfonats als grenzflächenaktiver Verbindung und 0.3 Teile Sojaöl in einem getrennten Lösungstank 30 Minuten unter Rühren vermischt, worauf man 5,7 Teile frisches Wasser zugibt und rührt. Es werden 7,8 Teile einer wäßrigen Dispersion (B) erhalten, die man 24 Stunden stehen läßt.

Die 10,020 Teile der wäßrigen PVA-Lösung (A) und die 7,8 Teile der wäßrigen Dispersion (B) werden unter Rühren vollständig vermischt und 20 Stunden stehengelassen, worauf man das erhaltene Gemisch (C) mit 0,18 Teile einer 60prozentigen wäßrigen Calciumchloridlösung versetzt. Das Gemisch wird bis zur Gleichförmigkeit gerührt und dann 20 Stunden stehengelassen, wobei 18 Teile einer geeignet viskosen wäßrigen PVA-Disper· sion erhalten werden, die sich als Zementzusatz (Kachelkleber) eignet.

6 Gewichtsprozent des erhaltenen Produkts werden mit Portlandzement vermischt. Unter Verwendung des Mörtels, der mit einem Wasser/Zement-Verhältnis von 45% und einem Zement/Sand-Gewichtsverhältnis von 1 :3 hergestellt worden ist, werden Kacheln auf einer Außenwand angebracht. Durch Verwendung der wäßrigen PVA-Dispersion als Zementzusatz bei der Herstellung des Mörtels wird dessen Verarbeitbarkeit auf Grund der Geschmeidigkeit der Dispersion verbessert.

Ein erfindungsgemäß hergestellter Fußbodenmörtel besitzt ausgezeichnete Verarbeitbarkeit, genügendes Wasserrückhaltevermögen, ausreichende Festigkeit und Haftung, um unter Druck verarbeitet zu werden. Der Fußbodenmörtel verbindet ferner beim Aushärten hohe Festigkeit mit Wasserpermeabilität. Da die Wasserbeständigkeit mit abnehmender Wasserpermeabilität

verbessert wird, werden Ausblühungen aufgrund des Eindringens von Regenwasser und der damit verbundenen Extraktion vermieden. Außerdem werden die Schwierigkeiten behoben, die mit Gefrieren von eingedrungener Feuchtigkeit verbunden sind. Da der Mörtel nicht schrumpft, nimmt d^;e Festigkeit bei Temperaturänderungen nicht ab. Die hohe Festigkeit kann permanent aufrecht erhalten werden, so daß unter

Berücksichtigung der gleichzeitigen Wasserbeständigkeit der Mörtel nicht spontan brechen kann.

Mörtel, von denen der eine die erfindungsgemäße wäßrige Dispersion (zum Kachelkleben) und der andere eine herkömmliche wäßrige PVA-Lösung enthält, werden hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften miteinander verglichen. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

Vcrarbcitbarkeit mit der Kelle bei einem
Fließwert von 160

llaltekraft für Kacheln im Anfangsstadium Biegefestigkeit (28 Tage) UIS-R 5201)
Druckfestigkeit (28 Tage) (JIS-R 5201)
Wasserabsorption (JIS-A 1404)
Schrumpfungsindex
Haftung flacher Kacheln

Allein mit herkömm licher wiilSriger PVA-Lösung herge stellter Mörtel	Erfindungsgemäß hergestellter Mörtel
klebt	glatter Strich, gute Oberflächenbe- schaffenheit
120 g/cm²	185 g/cm²
46,0 kg/cm²	72 kg/cm²
291 kg/cm²	450 kg/cm²
95	30
26,4X10 ⁴	6,3X10 "
3,8 kg/cm²	8,8 kg/cm²

Der Mörtel (Kachelkleber), der die erfindungsgemäße wäßrige PVA-Dispersion als Zementzusatz enthält, zeigt keine Schrumpfung, verbesserte Wasserpermeabilität und Wasserbeständigkeit sowie erhöhte Festigkeit; ferner läßt er sich auf Grund seiner verbesserten Geschmeidigkeit leichter mit der Kelle verarbeiten und ermöglicht somit kürzere Verarbeitungszeiten und geringere Kosten.

Beispiel

Ein Losungstank wird mit 12 Teilen einer 25prozentigen wäßrigen Lösung von PVA 205 (PoSymerisationsgrad 550; Verseifungsgrad 88 Molprozent; Produkt der Kurashiki Rayon Ltd.) und 0,030 Teile eines Blasenverhütungsmittels beschickt Der Inhalt wird 3 Stunden gerührt und dann 24 Stunden stehengelassen, wobei 12,030 Teile einer wäßrigen PVA-Lösung (A) erhalten werden.

In einem getrennten Tank werden 6 Teile eines grenzflächenaktiven Polyalkylarylsulfonats und 0,6 Teile Sojaöl miteinander vermischt, dann mit 6 Teilen frischem Wasser versetzt und bis zur Gleichmäßigkeit gerührt, wobei 12,6 Teile einer wäßrigen Dispersion (B) erhalten werden, die man 24 Stunden stehen läßt.

Die 12,030 Teile der wäßrigen PVA-Lösung (A) und die 12,6 Teile der wäßrigen Dispersion (B) werden gründlich durch Rühren miteinander vermischt und 20 Stunden stehengelassen, wobei 24,63 Teile eines Lösungsgemischs (C) erhalten werden. Durch Zugabe von 537 Teilen einer 75prozentigen wäßrigen CaId- eo umchloridlösung, gründliches Rühren und 4Sstündiges Stehenlassen erhält man 30 Teile einer hochviskosen wäßrigen PVA-Dispersion nrit einer Viskosität von 200OcP bei 20⁰C die sich als Zementzusatz eignet (Schrumpfungsverhütungsmittel für Vergußmassen).

Ein Mörtel für Vergußmassen wird dadurch hergestellt, daß man Portlandzement mit 10 Gewichtsprozent der erhaltenen Dispersion versetzt, wobei das Zement/ Wasser-Verhältnis 30% beträgt Der Mörtel zeigt ausgezeichnete Ergebnisse bei der Herstellung eines Fundaments für eine Maschinenanlage. Das ausgezeichnete Wasserhaltevermögen und die gute Fließfähigkeit des Mörtels haben zur Folge, daß weder eine Grusbildung (»breezing«) noch eine Ausfällung oder Lunkerbildung auftreten. Der gehärtete Mörtel zeigt sehr schnell hohe Festigkeit und hohe Haftscherfestigkeit Er schrumpft auch nicht sondern füllt Hohlräume vollständig aus, so daß er dicht an den Grundplatten der Maschine anliegt Die rasche Aushärtung ermöglicht eine schnellere Installation der Maschinen.

Der Mörtel besitzt auch ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Öl und Wasser. Er hält permanenter Belastung und langzehiger Beanspruchung stand, so daß er sich als Material für Trägerkonstruktionen, z. B. für Maschinen und Brücken, eignet Ferner weist er ausreichende Stoßfestigkeit auf. Die erfindungsgemäßen PVA-Dispersionen eignen sich somit insbesondere als Schrumpfungsverhütungsmittel für Vergußmassen.

Gewöhnlicher Portlandzement wird mit 10 Gewichtsprozent der wäßrigen PVA-Dispersion (Schrumpfungsverhütungsmittel für Vergußmassen) versetzt Bei der Prüfung der physikalischen Eigenschaften werden die in Tabelle P/ genannten Ergebnisse erzielt Zum Vergleich enthält die Tabelle auch Ergebnisse, die mit einer wäßrigen PVA-Lösung allein erzielt wurden.

20 389

ίο

Tabelle IV

Zusatz

Fließwert

(mm)

Grusbildung Druckfestigkeit
(kg/cm²)

1 Tag

Schrumplung

28 Tage

Haflscherfestigkeit
nach 7 Tagen

(kg/cm²)

Erfindungsgemäß 250 0 280 881 +0,22 33,1

Aäßrige PVA-Lösung allein 180 - - 260 -2,1 6

(Vergleich)

Anmerkung:

1.1-'ließwert (mm) nach JlS R-5201.

2. Grusbildung (%) nach JIS Λ-1123.

3. Druckfestigkeit (kg/cnv) nach. J!S R-520!.

4. Schrumpfung (%): Ein Edelslahl/ylinder von 5 cm Durchmesser und 10 cm Höhe wird mit dem Mörtel gefüllt, den man sofort nivelicrt. Das obere Ende des Gelaßes wird als Bezugspunkt markiert. Das Absinken der Mörtcloberfläche innerhalb 24 Stunden wird an 5 Meßpunklen mit einem Mikrometer gemessen. Es wird der Mittelwert von fünf Ablösungen genommen.

5. Haftscherfestigkeit (kg/cm²): Ein Slahlring mit einem Innendurchmesser von 15,6 cm und einem Außendurchmesser von 16,5 cm sowie einer Höhe von 4 cm wird mildem Mörtel gelullt. Nach einer bestimmten Härtungszeit preßt man die Außenfläche des Mörtels mit einer Stahlscheibe von 15 cm Durchmesser von 4,5 cm Höhe nach unten zu drücken. Aus der notwendigen Auflast P( kg) und der Kontaktfläche des Mörtels mit dem Stahlring A (cm²) errechnet sich die HaftscherfestigkeitS nach folgender Gleichung:

S= PIA

Die Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen PVA-Dispersionen als Schrumpfungsverhütungsmittel für Vergußmassen Mörtel von ausgezeichneter Verarbeitbarkeit ergeben, die auf Grund ihrer hohen Fließfähigkeit, verbesserten Haftscherfestigkeit und hohen Anfangsfestigkeit herkömmlichen Produkten überlegen sind.

Beispiel 4

22 Teile einer 28prozentigen wäßrigen Lösung von PVA 205 (Polymerisationsgrad 550; Verseifungsgrad 88,0%; Produkt der Kurashiki Rayon Ltd.) werden mit 0,060 Teile eines Blasenverhütungsmittels versetzt, worauf man das Gemisch 3 Stunden rührt und 24 Stunden stehen läßt Hierdurch werden 22,060 Teile einer wäßrigen PVA-Lösung (A) erhalten.

In einem getrennten Tank werden 1,2 Teile Polyalkylarylsulfonat und 0,6 Teile Sojaöl durch 30minütiges Rühren miteinander vermischt, worauf man das Gemisch durch Rühren in 16,040 Teilen frischem Wasser dispergiert und so 17,84 Teile einer wäßrigen Dispersion (B) erhält, die 24 Stunden stehengelassen wird.

Die 22,06 Teile der wäßrigen PVA-Lösung (A) und die 17,84 Teile der wäßrigen Dispersion (B) werden vermischt und bis zur Gleichförmigkeit gerührt, worauf man sie 20 Stunden stehen läßt und so 39,90 Teile eines viskosen Lösungsgemischs (C) erhält, das man mit 0,1 Teüe einer lOprozentigen wäßrigen Calciumchloridlösung versetzt Nach 20stündigem Stehenlassen des Gemisches erhält man 40 Teile einer wäßrigen PVA-Dispersion (Kleber). Diese wird mit 60 kg gewöhnlichem Zement vermischt, wobei ein Kleber erhalten wird, dessen Biegehaftung nach der Norm JIS A-1106 geprüft wird. Die Ergebnisse sind in Tabelle V wiedergegeben- Zum Vergleich sind auch die Ergebnisse eines herkömmlichen Produkts, das einen Epoxyharzkleber enthäh, angegeben.

Tabelle V	Haftfestigkeit (kg/cm²) Kleber erfindungs- wäßriger PVA gemäß (Vergleich)	1,5 2	Epoxyharz (Vergleich)
Alter des Materials (Tage)	31,0 45,0		31,3 45,8
7 28

Testverfahren: Ein genügend gealterter (60 Tage) Betonblock und ein neu hergestellter Block von jeweils 1Ox 10 χ 20 cm Größe werden mit dem erfindungsgemäßen Mörtel verbunden, der auf die 1Ox 10 cm große Berührungsfläche in einer Dicke von 1 mm aufgetragen wird. Nach 7 und 28 Tagen befestigt man Adaptoren an den Proben und mißt die Biegefestigkeit und damit die Haftfestigkeit auf die vorstehend beschriebene Weise.

Die angegebenen Werte sind Mittelwerte von 10 Bestimmungen.

Die Ergebßisse zeigen, daß die erfindungsgemäße PVA-Dispersion als Kleber äquivalente Eigenschaften zeigt, wie der Epoxyharzkleber. Er ist unschädlich, nicht entflammbar, geruchlos und in Lösungsmitteln unlöslich, so daß er einen idealen Kleber darstellt Weitere Vorteile sind seine Fließfähigkeit, Verarbeitbarkeit und geringe Kosten. Ein Oberzugsfilm aus dem Kleber besitzt keinerlei Wasserabsorptionsfähigkeit Verwendet man ihn zum Verbinden von zwei verschiedenen Arten von Betonblöcken, so werden sie bei perfekter Wasserdichtigkeit vollständig miteinander verbunden. Die Wasser- und Chemikalienbeständigkeit sind ausgezeichnet und die Alterungsbeständigkeit bleibt permanent erhalten. Der Kleber kann sogar auf eine nasse Oberfläche eines Betonblocks aufgetragen werden.

Im Vergleich zu herkömmlichen PVA-Klebern weist der erfindungsgemäße Kleber eine wesentlich verbes-

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serte Haftfestigkeit und zahlreiche weitere ausgezeich- Dispersionen bei der Verwendung als Zementzusätze nete Eigenschaften auf, die eine ideale Verarbeitbarkeit verbesserte Fließfähigkeit, Wasserbeständigkeit, Haftgewährleisten. Da derart hohe Festigkeiten bei PVA festigkeil, Druck- und Biegefestigkeit, Schrumpfungsbisher unbekannt waren, stellen die erfindungsgemäßen und Rißbildungsbeständigkeit, Chemikalien-, Abriebwäßrigen PVA-Dispersionen einen bedeutenden techni- ϊ und Stoßbeständigkeit sowie Schutz gegen Ausblühunschen Fortschritt auf dem Gebiet der Kleber dar. gen. Die erfindungsgemäßen wäßrigen PVA-Dispersio-Wie aus den vorstehenden Beispielen hervorgeht, nen eignen sich daher hervorragend als Zementzusälze. ermöglichen die erfindungsgemäßen wäßrigen PVA-

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Polyvinylalkohol-Dispersionen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine wäßrige Lösung (A), die durch Auflösen von Polyvinylalkohol in Wasser erhalten worden ist, und eine wäßrige Öldispersion (B), die durch Dispergieren des Öls in Wasser mit einer grenzflächenaktiven Verbindung hergestellt worden ist, gründlich vermischt und das erhaltene Gemisch (C) mit Calciumchlorid unter Bildung eines gleichförmigen Gemisches versetzt.

2. Verwendung der im Verfahren nach Anspruch 1 erhaltenen Polyvinylalkohol-Dispersionen als Zementzusätze.