DE4305722A1 - Beschichtungs- und Vergußmasse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungs- und Ver­ gußmasse, insbesondere für die wasser- und chemikali­ enfeste Beschichtung, mit einer Bindemittelmatrix auf Basis eines Zweikomponenten-Kunstharzes.

Beschichtungs- und Vergußmaterialien für die wasser- und chemikalienfeste Beschichtung auf Kunstharzbasis sind bekannt. Die Kunstharzbasis wird häufig von härtungsfähigen Harzkomponenten gebildet, die mit einer Härtungskomponente ausgehärtet werden. Bei­ spiele für derartige Systeme sind Polyepo­ xide/Polyamine sowie Polyisocyanate/Polyole, wie sie auch für viele andere Zwecke zur Ausbildung von Kunstharzen verwandt werden.

Zur Verleihung der gewünschten Beständigkeit gegen­ über Salzlösungen und Chemikalien wird dieser Kunst­ harzkomponente ein erheblicher Anteil Teerpech oder eine hochsiedenden Kohlenwasserstoffkomponente beige­ mischt. Beispiele für letztere sind Gemische mehr­ kerniger aromatischer und heterocyclischer Kohlenwas­ serstoffe, wie sie beispielsweise bei der Verkokung von Steinkohle anfallen. Solche Gemische haben bei­ spielsweise einen Siedebeginn von über 200°C.

Andere Bestandteile solcher Beschichtungs- und Ver­ gußmaterialien sind ggf. Lösungsmittel zur Sicherung einer verarbeitungsfähigen Viskosität, Stellmittel zur Einstellung der Rheologie sowie Füllstoffe und Streckmittel.

Diese bekannten Zusammensetzungen haben aufgrund ihres hohen Anteils an Teerpech bzw. aromatischen Kohlenwasserstoffen regelmäßig einen gewissen Anteil an cancerogenen mehrkernigen aromatischen Verbindun­ gen, wie beispielsweise Benzo(a)pyren. Aufgrund der positiven Eigenschaften dieser Materialien wurde die­ ser Anteil bislang in Kauf genommen; wegen der geän­ derten Einstellung zu gesundheitlichen Risiken und der sich ändernden Vorschriften über die Zulässigkeit derartig belasteter Materialien besteht aber ein Bedarf an unbelasteten Ersatzstoffen.

Im Rahmen von Untersuchungen, die mit derartigen Ersatzstoffen angestellt wurden, wurde allerdings gefunden, daß die Anwendung von Ersatzstoffen der oben bezeichneten Teerpech- und aromatischen Kohlen­ wasserstoffmaterialien die von diesen verliehene Eigenschaft der Salz- und Chemikalienbeständigkeit weitgehend verlorengeht. Dies gilt beispielsweise bereits für den Austausch des benzo(a)pyren-haltigen aromatischen Kohlenwasserstoffgemisches gegen eine niedrig siedendere, benzo(a)pyren-freie Mischung aro­ matischer Kohlenwasserstoffe. Damit hergestellte Beschichtungsmaterialien genügen den Anforderungen, wie sie beispielsweise von der TL 918 300, Bl. 82 oder 81, der Deutschen Bundesbahn gestellt werden, nicht.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Beschichtungs- und Vergußmasse, in der die bis­ her verwandten benzo(a)pyren-haltigen Teerpech- und Kohlenwasserstoffmaterialien durch ein Material ersetzt sind, das die aufgezeigten gesundheitlichen Risiken nicht in sich birgt, dabei aber die erwünsch­ ten salzlösungs- und chemikalienbeständigen Eigen­ schaften verleiht.

Diese Aufgabe wird mit einer Beschichtungs- und Ver­ gußmasse der eingangs genannten Art gelöst, die eine Bindemittelmatrix aus 30 bis 70 Gew.-%, bezogen auf die Matrix, eines Gemisches aus einer aliphatischen und/oder aromatischen Kohlenwasserstofffraktion mit einem Siedepunkt < 150°C und Kohlenstaub einer Kör­ nung von im wesentlichen unter 100 µm in einem Mischungsverhältnis von 2 : 1 bis 6 : 1, nach Gewicht, und 79 bis 30 Gew.-% Kunstharzkomponente enthält, sowie, zusätzlich zur Bindemittelmatrix, ggf. Lösungsmittel, Stellmittel, Streckmittel, Füll­ stoffe u. a. übliche Zusätze.

Die Bindemittelmatrix des erfindungsgemäßen Beschich­ tungs- und Vergußmaterials besteht im wesentlichen aus drei Komponenten, der Kunstharzkomponente, der Kohlenwasserstofffraktion und der Kohlenstaubkompo­ nente. Kohlenwasserstofffraktion und Kohlenstaubkom­ ponente stehen dabei in einem Gewichtsverhältnis von 2 : 1 bis 12 : 1 zueinander.

Das Kunstharz als Zweikomponentenmaterial wird aus zwei reaktiven Komponenten gebildet, die unmittelbar vor der Ausbildung des Beschichtungsmaterials zusam­ mengegeben werden: Einem polyfunktionellen Harzbild­ ner sowie einer ebenfalls polyfunktionellen Vernet­ zungs- oder Härterkomponente. Zusätzlich zu diesen Matrixmaterialien kann das erfindungsgemäße Beschich­ tungsmaterial Lösungsmittel, Streckmittel, Stellmit­ tel, Füllstoffe u. a. übliche Zusätze, wie beispiels­ weise Pigmente, enthalten. Harzbildner und Härter selbst können ebenfalls auf diesem Gebiet übliche Zusätze enthalten.

Das erfindungsgemäße Material kann sowohl als fließfähiges oder formbares Teerbauharz eingesetzt werden als auch als flüssiges Beschichtungsmittel, das auf übliche Weise aufgetragen werden kann. Flüs­ sige Beschichtungsmittel enthalten in aller Regel mit den Harzausgangsmaterialien unreaktive Lösungsmittel, sofern nicht die Harzausgangsmaterialien selbst als Lösungsmittel fungieren können.

Überraschend hat sich gezeigt, daß der Zusatz des Kohlenstaubs mit der angegebenen Körnung geeignet ist, die Beständigkeit des erfindungsgemäßen Beschichtungs- und Vergußmaterials gegen Salzlösungen und Chemikalien zu gewährleisten. Die erfindungs­ gemäßen Materialien stehen in dieser Hinsicht nicht hinter den bekannten Materialien zurück.

Das erfindungsgemäße Beschichtungs- und Vergußmate­ rial enthält vorzugsweise ein komplexes Gemisch aro­ matischer Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt < 190°C und einer Viskosität, bei 25°C, von 1000 bis 1200 mPas. Dieses Kohlenwasserstoffgemisch ist im wesentlichen frei von als cancerogen geltenden mehr­ kernigen aromatischen und heterocyclischen Verbindun­ gen.

Als besonders geeignet hat sich hier ein Anthrazitkohlenstaub mit einer Körnung erwiesen, die im wesentlichen unter 50 µm liegt. Bevorzugt ist ein Material mit einem mittleren Korngrößendurchmesser D₅₀ des Kohlenstaubs von 10 bis 30 µm, d. h. 50 Vol.-% der Körnung liegen unter 10 bis 30 µm.

Erfindungsgemäß besonders geeignete Kunstharzmateria­ lien für die Bindemittelmatrix sind Epoxidharze und Polyurethanharze. Es können übliche Epoxidharze ein­ gesetzt werden, wie sie beispielsweise aus einem polyfunktionellen Epoxid und einem polyfunktionellen Amin, etwa einem üblichen Polyaminprodukt, gebildet werden. Das Polyepoxid und das Polyamin werden in üblicher Weise bei der Lagerung und bis zur Herstel­ lung des verwendungsfertigen Materials voneinander getrennt gehalten und das erfindungsgemäße Beschich­ tungs- und Vergußmaterial in Form eines Zweikompo­ nentengebindes hergestellt, gelagert und vertrieben.

Geeignete Epoxide als Harzbildner für die Reaktion mit dem Polyamin haben beispielsweise ein Molekular­ gewicht von etwa 500 bis 1500, vorzugsweise etwa 900.

Als Härter für ein Kunstharz auf Polyepoxidbasis kom­ men insbesondere aromatenfreie Polyamine mit einer Aminzahl von 220 in Frage. Die Aminzahl sollte aber in jedem Fall oberhalb von 20 liegen, um Geruchsbelä­ stigungen geringzuhalten oder zu vermeiden.

Weiterhin geeignet für die erfindungsgemäßen Massen sind Polyurethanharze, die auf übliche Weise aus einem polyfunktionellen Isocyanat und einem polyfunk­ tionellen Polyol gebildet werden. Bevorzugt wegen ihres geringeren Gefährungspotentials sind ali­ phatische Polyisocyanate höheren Molekulargewichts. Als Polyolkomponenten können übliche mehrwertige Alkohole, Polyetherpolyole oder Polyesterpolyole ein­ gesetzt werden.

In jedem Fall handelt es sich bei den Harzkomponenten um auf dem Markt erhältliche und auf diesem Gebiet übliche Materialien, die dem Fachmann bekannt sind.

Die erfindungsgemäßen Beschichtungs- und Vergußmassen können auf diesem Gebiet übliche Zusätze enthalten. Beispiele hierfür sind Füllstoffe, wie beispielsweise Schwerspat oder Talk, das gleichzeitig einen positi­ ven Einfluß auf die Elastizität ausübt, natürliche oder synthetische Pigmente, beispielsweise rotes Eisenoxid, sowie Stellmittel, wie pyrogene Kiesel­ säure.

Die reaktiven Komponenten, die zur Ausbildung der Harzkomponente führen, werden zur Ausbildung des ver­ wendungsfertigen Materials gründlich gemischt. Gehan­ delt werden sie in Form eines Zweikomponentengebin­ des, wobei der polyfunktionelle Harzbildner, d. h. das polyfunktionelle Epoxid oder Isocyanat, von der Härtungskomponente, d. h. dem polyfunktionellen Amin oder Alkohol, getrennt gehalten wird. Zweckmäßiger­ weise werden die anderen Komponenten der Bindemittel­ matrix und die Zuschlagsstoffe dem polyfunktionellen Amin oder Alkohol zugemischt, da Epoxid und Po­ lyurethan mit den anderen Komponenten der Matrix und den Zuschlagstoffen reagieren können.

Das erfindungsgemäße Material kann in Form eines Teerbauharzes vorliegen, das insbesondere für die dauerhafte und elastische Beschichtung von Fußböden geeignet ist. Es kann keine oder nur geringe Mengen an Lösungsmittel enthalten, um die nötige Konsistenz für den jeweiligen Zweck sicherzustellen.

Als reines Beschichtungsmaterial für den Auftrag auf Flächen enthält das erfindungsgemäße Material zweck­ mäßigerweise 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Bindemittelmatrix, Lösungsmittel, das zweckmäßigerweise in beiden Komponenten des Gebindes zugegen ist. Bevorzugte Lösungsmittel sind niedere Alkohole, alkoxylierte Alkohole und Alkylaromaten, insbesondere Propanol, Butanol, Glykolmono­ methylether, wie Methoxypropanol, und C₆-C₁₀-Alkyl­ aromaten, Toluol und Xylol. Besonders bevorzugte Lösungsmittel sind n-Butanol und/oder Xylol.

Die erfindungsgemäßen Beschichtungs- und Vergußmate­ rialien finden ihr bevorzugtes Einsatzgebiet bei ab- und seewasserfesten Beschichtungen, Abdichtungen, Fußbodenbeschichtungen, Fugenvergußmassen, bei der Auskleidung von Chemikalientanks und von Güllebehäl­ tern in der Landwirtschaft.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.

Beispiel 1

Die Ausgangsmaterialien einer erfindungsgemäßen Masse werden wie folgt hergestellt:

Zur Erzeugung der ersten Komponente eines Zweikompo­ nentengebindes werden 14,1 Gew.-Teile eines Polyamins (Euredur 30/55 XPB der Firma Schering) in 3,7 Gew.-Teile Methoxypropanol und 3,7 Gew.-Teile eines aroma­ tenhaltigen Kohlenwasserstoffgemischs eingerührt und mit 25,6 Gew.-Teilen eines komplexen Gemisches aroma­ tischer Kohlenwasserstoffe mit einem Siedebeginn von über 1900 C, einer Dichte von 1,09 bis 1,13 g/cm³ und einer Viskosität von 1000 bis 1200 mPa·s bei 25°C versetzt. Hierzu werden 2,7 Gew.-Teile pyrogene Kie­ selsäure (Cab-O-Sil TS 720) sowie 6,0 Gew.-Teile Anthrazitkohlenstaub (92% Kohlenstoff, mittlere Teilchengröße 15,7 µm) gegeben. In diese Mischung werden 20,8 Gew.-Teile Schwerspat und 13,4 Gew.-Teile Talk eingerührt. Diese Mischung stellt die erste Kom­ ponente des Zweikomponentengebindes dar.

Zur Herstellung der zweiten Komponente werden 24,0 Gew.-Teile eines polyfunktionellen Epoxids mit einem Molekulargewicht von etwa 900 (Rütapox 0191/X 75 der Firma Rütgerswerke AG) in 3,0 Gew.-Teile Methoxypro­ panol und 3,0 Gew.-Teile eines aromatenhaltigen Koh­ lenwasserstoffgemischs eingerührt.

Zur Herstellung des fertigen Beschichtungsmaterials, mit dem Abwasser-, Klär-, Fäkalien und Gülleanlagen aus Beton, betonähnlichen Werkstoffen, Stahl, beschichtetem Stahl und ähnlichem beschichtet werden können, werden die Komponenten 1 und 2 im Verhältnis 3 : 1 miteinander gemischt. Das Beschichtungsmaterial ist nach 24 bis 48 Stunden, je nach Temperatur vollständig ausgehärtet.

Beispiel 2

Eine Polyurethan-Syntheseharz-Kombination, die dauerelastisch eingestellt, hoch chemikalienfest und selbstverlaufend ist, wird aus zwei Komponenten wie folgt hergestellt:
Zur Erzeugung der ersten Komponente werden 100 Gew.-Teile des Gemisches aromatischer Kohlenwasserstoffe mit 1,5 Teilen polyfunktionellem Isocyanat (Desmodur VL der Fa. Bayer) und 1,0 Teilen eines anderen poly­ funktionellen Isocyanates (Zusatzmittel TI der Fa. Bayer) gemischt. Der Ansatz muß 24 h reagieren und ist dann gebrauchsfertig.

Es werden dann 26 Gew.-Teile eines Phtalsäureweich­ machers (Unimoll BB der Fa. Bayer), 33 Gew.-Teile eines polyfunktionellen Polyesterpolyols (Desmophen 1652, Fa. Bayer) und 1,0 Gew.-Teile eines Entschäu­ mers (Byk 080, Fa. Byk) vorgelegt und unter Rühren 64,0 Gew. -Teile des vorreagierten Aromatengemisches zugefügt.

Anschließend werden unter langsamen Rühren
8,5 Gew.-Teile Trockenmittel (Baylith T-Paste, Fa. Bayer),
6,0 Gew.-Teile Anthrazit-Kohlenstaub (Carborat CSS, Fa. RAG),
16,0 Gew.-Teile eines polyfunktionellen Poly­ etherpolyols (Desmophen 1920 D, Fa. Bayer),
50,0 Gew.-Teile feines Quarzmehl (Sicron F 300, Fa. Quarzwerke Frechen),
3,0 Gew.-Teile Testbenzin,
0,2 Gew.-Teile Aminkatalysator (Desmorapid DB, Fa. Bayer),
0,04 Gew.-Teile Organozinn-Katalysator (Metatin 712, Fa. Acima)
eingearbeitet. Diese Mischung stellt die erste Kompo­ nente des Zweikomponentengebindes dar.

Zur Herstellung der zweiten Komponente wird aus­ schließlich ein aromatisches polyfunktionelles Isocyanat in einer Menge von 5,5 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile der ersten Komponente (Desmodur VL, Fa. Bayer) eingesetzt.

Die durch das Mischen der beiden Komponenten erzielte Beschichtungsmasse ist beständig gegen Wasser, Abwas­ ser, Seewasser, schwache Säuren und Laugen, Öle sowie Treibstoffe. Sie ist zum dauerelastischen Vergrößern von horizontalen Fugen, Bodenfugen, etc. in Pflaster­ flächen, Estrichen, Parkhäusern, Tiefgaragen, Werk­ hallen, Gehwegen, Terrassen, etc. geeignet.

Claims (15)

1. Beschichtungs- und Vergußmasse, insbesondere für die wasser- und chemikalienfeste Beschichtung, mit einer Bindemittelmatrix auf 2-Komponenten- Kunstharzbasis, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Bindemittelmatrix aus 30 bis 70 Gew.-%, bezo­ gen auf die Matrix, eines Gemisches aus einer ali­ phatischen und/oder aromatischen Kohlenwasser­ stofffraktion mit einem Siedepunkt < 150°C und Kohlenstaub einer Körnung von im wesentlichen unter 100 ,im in einem Mischungsverhältnis von 2 : 1 bis 12 : 1, nach Gewicht, und 70 bis 30 Gew.-% Kunstharz enthält sowie ggf. Lösungsmittel, Stell­ mittel, Füllstoffe und andere übliche Zusätze.

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenwasserstofffraktion ein komplexes Gemisch aromatischer Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt < 190°C ist.

3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kohlenstaub Anthrazitkohlenstaub mit einer Körnung von im wesentlichen unter 50 µm ist.

4. Masse nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen mittleren Korngrößendurchmesser D₅₀ des Kohlen­ staubs von 10 bis 30 µm.

5. Masse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz ein Epoxidharz ist.

6. Masse nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Polyaminaddukt als von einem Polyepoxid separat gehaltener Härtungskomponente.

7. Masse nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein aromatenfreies Polyaminaddukt mit einer Aminzahl von 220.

8. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunstharz ein Polyurethan­ harz ist.

9. Masse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Komponenten ein übliches Polyol mit wenigstens zwei Hydroxyfunktionen pro Molekül und ein übliches Polyisocyanat mit wenigstens zwei Isocyanatfunktionen pro Molekül ist.

10. Masse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß das Polyisocyanat ein aromatisches Poly­ isocyanat ist.

11. Masse nach einem der vorstehenden Ansprüche in Form eines Zweikomponenten-Gebindes, wobei die zweite Komponente ein polyfunktionelles Epoxid oder ein polyfunktionelles Isocyanat enthält.

12. Masse nach einem der vorstehenden Ansprüche in Form eines Teerbauharzes.

13. Masse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie 10 bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Bindemittelmatrix, Lösungsmittel enthält.

14. Masse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Lösungsmittel Alkohole, alkoxylierte Alkohole und/oder Alkylaromaten enthält.

15. Verwendung der Beschichtungs- und Vergußmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 13 für seewasserfeste Beschichtungen.