DE2941787C2

DE2941787C2 - Fugenmasse

Info

Publication number: DE2941787C2
Application number: DE2941787A
Authority: DE
Inventors: Edwin Charles Sparks Nev. Klabunde
Original assignee: Superior Products Co
Current assignee: Superior Products Co
Priority date: 1978-10-17
Filing date: 1979-10-16
Publication date: 1982-09-23
Also published as: JPS5558280A; GB2033407B; DE2941787A1; GB2033407A; US4189412A

Description

besteh!.

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gekennzeichnet durch einen Gehalt von 40 bis 85% des Kohleteerpechs (a), von 2 bis 25% des Feststoffüllmittels (c) und 5 bis 55% des Zusatzstoffes (d), der aus 15 bis 30% eines aromatischen Erdöldestillats mit einem Siedebereich zwischen 260 und 535°C, 15 bis 30% eines Erdöldestillats mit einem Siedebereich zwischen 220 und 650°C und 40 bis 70% eines aromatischen Erdöldestillats mit einem Siedebereich zwischen 285 und 395"C besteht. 2. Füll- und Dichtungsmasse nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß sie aus

(a) 60% Kohlenteerpech

(b) 10% PVC

(c) 17% Feststoffüllmittel und

(d) 13% Zusatzstoff

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Die Erfindung betrifft eine Fugenmasse, wie sie etwa zum Ausfüllen von Zwischenräumen zwischen aneinandergrcnzenden Bauelementen verwendet wird.

Seil langer Zeit werden Teer- und Pecharien zum Ausfüllen von Fugen und Rissen zwischen Betonplatlen von Autobahnen und Flugzeuglandebahnen verwendet, sowie i'.ls Überzug für diese. Natürliches Teer und -to natürliche Pecharten haben viele ungünstige Eigenschaften für den oben genannten Verwendungszweck. Sie sind z. B. sehr spröde in der Kälte und neigen zu Rissen und dem Lösen der Bindung zu der Betonplatte oder dergleichen. Als Folge davon kann Wasser in die ■*; Fugen und Risse eindringen, wodurch die Betonplatte) durch aufeinanderfolgendes Frieren und Auftauen brechen. Bei sehr warmem Wetter werden Teer und Pech weich und klebrig, so daß sie aus den Seitenflächen einer Fuge herausgedrückt werden und an den Fahrzeugreifen kleben bleiben, so daß das an den Reifen anhaftende Material in einer Spur auf einer Fahrbahn verbreitet wird.

Natürliches Teer und Pech ist besonders anfällig bei Verwendung bei Betonbelägen von Landebahnen auf modernen Flugplätzen, da diese Stoffe in Brennstoff für Düsentriebwerke löslich sind und da sie durch die Hitze der Düsentriebwerke flüssig werden.

Viele der oben genannten Probleme haben sich lösen lassen durch die Zugabe von Vinylchloridpolymeren, nämlich PVC. Mischungen aus Stcinkohlcnteerpech und PVC bilden ein gummiartiges Gel. das in der Kälte flexibel bleibt und in der Flitze gummiartig. Eine derartige Mischung hat eine gute Haftung an Beton und cmc große Kohäsion. so daß F ugen zwischen aneinan- ft5 dergrcnzenden Helontafeln gegen das Eindringen von Feuchtigkeit versiegelt bleiben. Derartige Mischungen widerstehen auch den lleißliift'.trahlen der Düsenflugzeuge und sind in Brennstoff für Düsentriebwerke nicht löslich. Derartige Mischungen aus Kohlenteerpech und PVC enthalten gewöhnlich feste, teilchenförmige Füllstoffe, etwa Tone, und diese dienen sowohl als Volumcnfüllmittel als auch zur Verbesserung der Textur und der Funktion der Mischung. Außerdem wird gewöhnlich ein Weichmacher beigegeben, normalerweise eine nichtflüchtige Flüssigkeit, die in die Struktur des Endmaterials eingebaut ist, derart, daß dieses nicht zu spröde wird. Derartige Weichmacher für die Verwendung in Mischungen aus Kohlenteerpech und PVC sind beispielsweise Octylphthalate.

Man nimmt an, daß Mischungen aus PVC und Kohlenteerpech ihre guten Eigenschaften durch eine physikalische Beziehung zwichen den einzelnen Bestandteilen erhalten. PVC wird gewöhnlich dem Kohlenteerpech in Form von Feststoffteilchen zugegeben. Da Kohlenteerpech bei Raumtemperatur normalerweise fest ist, ist es erforderlich, das Pech zu erhitzen und zu verflüssigen, so daß das PVC und andere Bestandteile damit vermischt werden können. Das heiße Kohlenteerpech löst das PVC auf, und nach dem Abkühlen bildet dieses ein molekulares Netzwerk innerhalb des Kohlenteerpechs, welches für gummiartige Beschaffenheit verantwortlich ist.

Es hat sich auch als wünschenswert und fast als wesentlich herausgestellt, das Mischen der Bestandteile eines Fugendichtungsmittels in der Fabrik vorzunehmen anstatt am Verwendungsort, da ausgeklügelte Mischungen und Mischtechniken erforderlich sind, um das richtige Verhältnis der Bestandteile und den richtigen Zustand des Fugenfüllmittels zu erreichen. In der Fabrik werden die Bestandteile im allgemeinen gemischt und dann in Behältern bis zum Verwendungsort transportiert. Hier wird das Material aus den Behältern entnommen und in einen Heizkessel gegeben, wo es soweit erhitzt wird, bis seine Viskosität auf Gießfähigkeit herabgesetzt ist. Das Material wird in diesem Zustand in die Trennfugen zwischen aneinanderliegenden Betonplatten eingefüllt. Nach dem Abkühlen ist das Fugenfüllmiitel gummiartig, hat eine gute Klebefähigkeit und Kohäsion und bildet eine über viele Jahre wirksame Dichtung.

Obgleich die Lösung von PVC und die Bildung einer vernetzten Struktur eine physikalische Reaktion ist. reagieren Mischungen von PVC und Kohlenteerpech auch chemisch miteinander und bilden einen wärmehärtenden, vernetzten Stoff, der keine guten Fugendichlungseigenschaften aufweist, und vor allem beim Erhitzen in einen Kessel anhärtet. Die Vernetzungsreaktion wird durch höhere Temperaturen gefördert. Demgemäß hat eine Mischung aus PVC und Kohlenteerpech eine begrenzte Lebensdauer bei hohen Temperaturen und bei der Flerstellung derartiger Mischungen sollte die Temperatur nach oben begrenzt werden, um eine maximale Topfzeit der Mischung zu gewährleisten.

Es ist bekannt, daß bei Fugendichtungsmassen eine flüssige Phase bei Raumtemperatur aufrechterhalten werden kann durch Verwendung einer Pechsorte mit einem bestimmten Siedepunktbereich, und mit der Anomalie, daß das Pech nur bei Raumtemperatur flüssig ist, obwohl höher siedende und niedriger siedende Pechsorten bei Raumtemperatur fest sind (US-PS 35 49 575 und US-Re-PS 29 548). Diese als D-Pech bezeichnete Pechsorte ist aus Kohlenteerpech hergestellt und siedet zwischen 355 und 45O⁰C bei atmosphärischem Druck. Dadurch, daß das D-Pech

flüssig ist, läßt es sich mil PVC-Teilchen bei einer Temperatur vermischen, die so niedrig ist, daß das PVC sich nicht auflöst. Der Siedebereich des D-Pechs ist ferner hoch genug, so daß fast keine Naphthalinkomponenten mehr in dem Pech vorhanden sind, was nötig ist, da Naphthaline eine Auflösung des PVC bewirken und also ein Gelieren der Mischung in dem Transportbehälter bewirken würde.

Obwohl D-Pech bei Raumtemperatur oder etwas höherer Temperatur flüssig ist. ist es eine viskose Flüssigkeit, und es ist wünschenswert, sie niedrigviskoser zu machen durch Zumischen einer kompatiblen, weniger viskosen Flüssigkeit. Wie oben erwähnt, erfolgte dies bisher durch Zugabe von Octylphthalaten, z.B. von Dibutylphthalat. Die Phthalate machen das Pech nicht nur niedrigviskoser, sondern sind auch ein Weichmacher für das Endprodukt, Allerdings sind Octylphthalate sehr kostspielig und tragen daher zu dem Preis des damit hergestellten Dichtungsmittels entscheidend bei.

Es ist für eine leichie Handhabung und auch für die Eigenschaft des Endprodukts von großer Bedeutung, daß das Pech vor dem Gelieren leicht flüssig ist. Das Pech, welches in dem Transportbehälter flüssig ist, läßt sich sehr leicht am Anwendungsort in einen Heizkessel gießen und hat eine lange Topfzeit, da noch keine Vernetzungsreaktionen stattgefunden haben. Wenn es sehr leichtflüssig ist, füllt es die Fugen zwischen aneinanderliegenden Betonplatten leicht und ohne Blasenbildung aus, so daß die endgültige Versiegelung der Fugen zwischen Betonplatten fehlerfrei ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stoffmischung zu schaffen, die sich i/ubesondere als Fugendichtung eignet, beim Vorarbeiter, und bei höheren Temperaturen und beim B>ⁱ trahlen mit ultraviolettem Licht keine Blasen bildet und die keine kostspieligen Weichmacher enthält.

Die Masse nach der Erfindung umfaßt im wesentlichen 45—85% Kohlenteerpech mit einem Siedepunkt zwischen 355° und 450⁰C, 2-25% PVC, 2-25% eines w Feststoffüllmittels und 5 — 55% eines Zusatzstoffes bestehend aus 15—30% eines aromatischen Destillats auf Erdölbasis mit einem Siedepunkt von 260° -535⁰C, 15—30% eines Destillats auf Erdölbasis mit einem Siedepunkt von 220°—650⁰C. und 40—70% eines aromatischen Destillats auf Erdölbasis mit einem Siedepunkt von 285" -395°C.

Der Zusatzstoff enthält wenigstens drei aromatische Teere und Öle auf Erdölbasis, welche für den richtigen Anteil an aromatischen Verbindungen in jedem Siedebereich sorgen, so daß die Mischung bei Raumtemperatur flüssig ist und eine lange Topfzeit aufweist. Das Endprodukt ist elastisch, klebefähig und hat eine hohe Kohäsion und eine lange Lebensdauer.

Eine bevorzugte Zusammensetzung der Stoffmischung enthält etwa 60% Kohlenteerpech, etwa 10% PVC, etwa 17% Füllstoff und die restliche Menge als Zusatzstoff.

Der Zusatzstoff ist eine Mischung von aromatischen Destillaten auf Erdölbasis. Die Bestandteile des Zusatzstoffes sind zwar sämtlich aromatische Destillate von Erdöl, es hat sich jedoch herausgestellt, daß ein höherer Anteil der Bestandteile in gewissen Siedebereichen auf Kosten der anderen Bestandteile eine deutliche Wirkung auf die Eigenschaften des Endproduktes hat. Das Destillat mit dem Siedebereich von 2b0°-535°C steuert aromatische Kohlenwasserstoffe bei, die die Bindungseigenschaften des Endproduktes verbessern.

Unter Bindung ist sowohl die Adhäsion der Fugenmasse an Beton als auch die Kohäsion der Füllmasse selbst zu verstehen.

Das Destillat mit einem Siedebereich von 220° — 650⁰C hat einen deutlichen Einfluß auf die Elastizität des Endproduktes. Ein Zusatzstoff ohne Anteil dieses Destillats hat keine gummiartigen Eigenschaften und ist daher als Dichtungsmasse wenig zu gebrauchen, da das Endprodukt zu Deformationen neigt und we: ig dauerelastisch ist.

Der Anteil des Destillats zwischen 285° und 395°C hat einen merklichen Einfluß auf die Viskosität der verarbeitungsfertigen Masse, sowie auf die Plastizität des Endproduktes. Dieses Des:illat ist in gewisser Weise ein vVeichmacher, der auch die Viskosität der Masse erniedrigt, so daß diese bei niedrigen Temperaturen gemischt werden kann, wodurch eine Auflösung des PVC vermieden wird. Dementsprechend ist die Lagerfähigkeit in Transportbehältern vergrößert, da kein Gelieren auftritt, und die Topfzeit ist erhöht, da noch keine Vernetzungsreaktionen stattgefunden haben. Der Anteil an diesem Destillat ist auch von Einfluß auf die Plastizität des Endproduktes.

Beispiel

Es wurde eine Charge in einer Menge von 19 071 kg hergestellt mit folgender Zusammensetzung:

D-Pech	11 442 kg
PVC	I 907 kg
Ton	3 242 kg
Zusatzstoff	2 480 kg

Die Zusammensetzung des Zusatzstoffes war wie folgt:

Siedebereich
285°-535^rC
220°-650'C
285'-395⁰C

545 kg

1 390 kg.

Die Herstellung der Mischung erfolgte durch umfüllen der gesamten Menge des D-Pechs in einen Mischkessel bei einer so hohen Temperatur, daß das Pech sich leicht pumpen und mischen ließ. Hierzu reicht eine Temperatur von 50"C. Sodann wird der Zusatzstoff zugegebpn und das Ganze sorgfältig gemisch, so daß sich eine gleichmäßig flüssige Mischung ergibt. Sodann wird das PVC und der Ton hinzugegeben und alsbald nach einer gleichmäßigen Vermischung die ganze Masse aus dem Mischkessel herausgenommen und in Transportbehälter gefüllt. In diesen kann die Masse lange aufbewahrt werden, ohne daß sie ihre Gießfähigkeit verliert. Die Masse läßt sich in den Transportbehältern schnell und gleichmäßig erhitzen, daß sie eine lange Topfzeit hat.

Im Vergleich zu bekannten Produkten, die· mit Dibutylphthalat als Weichmacher und Verflüssiger arbeiten, hat die Dichtungs- und Füllmasse nach der Erfindung folgende Vorteile. Der Gehalt an Kohlenteerpech ist um etwa 17% niedriger. Da Kohlenteerpech im Vergleich zu aromatischen Erdöldestillaten verhältnismäßig kostspielig ist, ergibt sich auf diese Weise eine Verringerung der Herstellungskosten.

Die Füll- und Dichtungsmasse enthält auch keine Octylphthalate, welche verhältnismäßig reine Chemikalien darstellen und von Natur aus kostspieliger sind als Erdöldestillate. Durch die Reduzierung des Anteils an

Kohlenteerpech und den Verzicht auf Octylphthalate ergibt sich bei den augenblicklichen Marktpreisen eine Reduzierung der Kosten für die erfindungsgemäße Masse um etwa 35% gegenüber bekannten Füll- und Dichtungsmassen.

Die erfindungsgemäße Masse ist auch leichtflüssiger als bekannte Masse, so daß die Bestandteile sich besser miteinander vermischen lassen und die Handhabung der Gießmasse erleichtert wird. Es treten auch keine Blasen in derselben mehr auf, wenn sie zum Füllen von Spalten zwischen Betonplatten verwendet wird. Die Elastizität ist um etwa 25% gegenüber Mischungen auf der Basis von Octylphthalat erhöht. Auch die Adhäsion und Kohäsion sind gegenüber den bekannten Massen verbessert.

Claims

Patentansprüche:
1. Füll- und Dichtungsmasse aus

(a) einem Kohleteerpech mit einem Siedepunkt im Bereich zwischen 355 und 450⁰C,

(b) 2 bis 25% PVC,

(c) einem Feststoffüllmittel und

(d) einem Zusatzstoff auf Basis von Kohlenwasserstoffen,