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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Zumischungen zur Herstellung oder
Modifizierung gießbarer
Zementzusammensetzungen und insbesondere ein in basischem Medium
lösliches
Verpackungssystem, das direkt in einem Mischer angeordnet wird, wobei
eine gießbare
Zementzusammensetzung zur Auflösung
des Verpackungsmaterials wirkt.
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Hintergrund
der Erfindung
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Verpacken
zum Abgeben von Zumischungen direkt in Betonmischungen ist bekannt.
Ein Vorteil einer derartigen Verpackung ist, dass Zumischungen, die
in der Verpackung enthalten sein sollen, vorher abgewogen werden
können,
um Fehler an der Anwendungsstelle zu reduzieren.
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Die
japanische Patentanmeldung Sho 50-14722 (Offenlegungsnummer) von
Kiyoshi Watanabe et al. lehrt, dass ein aus wasserlöslicher
Folie hergestellter Sack in den Trichter eines Mischmaschinenlasters
geworfen werden kann, um so ein Tensid in einen in den in dem Laster
zu mischenden Mörtel
oder Beton einzubringen. Nach Bewegen der Mischung beginnt der Sack,
sich in dem Wasser der Mischung aufzulösen, und der Inhalt kann darin
dispergiert werden. Der wasserlösliche
Sack bestand aus einem wasserlöslichen
Material wie Polyvinylalkohol, Polyethylenoxid, Amylose, Methylcellulose, Hydroxypropylcellulose
oder Stärke.
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US-A-4
961 790 von Smith et al. offenbart einen wasserlöslichen Behälter, der aus Polyvinylalkohol
oder Polyethylenoxid hergestellt ist und eine feste Zumischung enthält, d. h.
wasserreduzierende Zumischung, Superweichmacher, Fasern oder an dere
Mittel zum Modifizieren von Beton. Ähnlich dem wasserlöslichen
Sack von Watanabe brauchen die Beutel von Smith et al. einen äußeren Schutzumschlag,
damit sich der Beutel während
des Transports oder vor Gebrauch an der Baustelle nicht löst.
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US-A-5
203 629 und US-A-5 224 774 von Valle et al. offenbaren andererseits
unlösliche
Beutel zum Einbringen fester Zumischungen in einen frischen Beton
oder Mörtel.
Nach Bewegen in einem Mischer zerfiel das Papier (z. B. Kraft-Zellstoff)
und ermöglichte
das Verteilen der in dem Beutel enthaltenen Zumischungen in dem
Beton oder Mörtel.
Unter ausreichender mechanischer Bewegung der Betonmischung wurde
das unlösliche
Beutelmaterial durch die mahlende Wirkung der Zuschläge in der
Mischung in harmlosen Zellstoff zerlegt. Obwohl die unlöslichen
Beutel in Umverpackungen transportiert werden konnten, um das Lagern
auf Paletten zu erleichtern, waren diese Beutel nicht anfällig gegenüber Zerstörung durch
einfachen Regen an der Baustelle, im Unterschied zu vorhergehenden
Beuteln, die aus wasserlöslichen
Materialien hergestellt waren.
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US-A-5
224 595 von Sugimoto et al. betrifft ein durch Alkali hydrolysierbares
Verpackungsmaterial, das aus Zellstofffasern (z. B. hergestellt
aus Holz, holzfrei, Rayon, Polyester, Hanf, usw.) hergestellt ist,
die durch ein Polymer zusammengehalten werden. Zu dem Polymer gehören Polysaccharidderivate
wie Carboxymethylcellulose, Carboxyethylcellulose und carboxymethylierte
Stärke
und ihre Salze sowie synthetische Polymerbindemittel (z. B. Polymere
von ungesättigten
Carbonsäuren)
sowie natürliche
Polymerbindemittel (z. B. Alginsäure,
Xanthangummi, usw.). Das polymere Bindemittel wurde in der alkalischen
Umgebung einer frischen Betonmischung geschwächt, so dass das faserige Beutelmaterial
zerfallen und die Packung ihren Inhalt in die Mischung abgeben konnte.
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US-A-5
320 851 von de Mars et al. offenbart, dass halbfließfähige oder
fließfähige Zementzumischungen
in einer Gelatine oder einem Wachs verkapselt werden können, die
bzw. das während
eines Zeitraums des mechanischen Mischens in dem nassen Beton entweder
zerrissen, zertrümmert
oder zerfallen gelassen werden.
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Bei
nicht löslichen
Materialien, wie der in Suguimoto et al. und Valle et al. offenbarten
Zellstoffkomponente, und bei der in de Mars et al. offenbarten Wachskomponente
muss die Bewegung der Betonmischung ausreichend durchgeführt werden,
um zu gewährleisten,
dass die Packung in der Zementmischung ausreichend zerfällt.
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Die
Erfinder der vorliegenden Erfindung nehmen an, dass raschere und
bequemere und wirtschaftliche Verpackungssysteme gebraucht werden.
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US-A-5
224 595 offenbart ein Verpackungsmaterial, das eine faserige Substanz
und ein carboxylhaltiges Polymer enthält, das in einer Zementzumischung
zerfallen soll.
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JP 10 05344A offenbart
einen Härtungsverzögerer, der
als pulveriges oder körniges
Material oder in Folienform verkapselt ist.
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DE 4010002 offenbart feste
alkali- oder wasserlösliche
Polymere, die aus gesetztem Beton herausgelöst werden, um Löcher zu
bilden.
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WO-A-94/25102
offenbart gießbare
Zusammensetzungen mit Bewehrung.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Zur Überwindung
von Nachteilen von Verpackungen des Standes der Technik liefert
die vorliegende Erfindung wasserunlösliche, in basischem Medium
lösliche,
polymere Verpackungen zur Herstellung und/oder Modifizierung von
gießbaren
Zementzusammensetzungen. Das Verpacken kann zum Einbringen von Zementbindemittel(n),
Zumischung(en) oder einer Vielzahl von Fasern oder einer Kombination
davon als diskrete Einheit in einen Mischer verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung liefert eine Packung, enthaltend:
mindestens
eine Substanz, die eine gießbare
Zementzusammensetzung herstellen oder modifizieren kann, und eine
Verpackung, die mindestens eine Substanz enthalten kann, wobei die
Verpackung ein einheitliches Wandelement aufweist, das ein in basischem
Medium lösliches
Polymermaterial enthält, das
mindestens eine Substanz verpacken kann, um die Einbringung der
mindestens einen Substanz in Zementzusammensetzungen zu ermöglichen,
um die Auflösung
in Wasser bei einem pH-Wert von etwa 7 zu verhindern und um sich
in einer gießbaren
Zementzusammensetzung aufzulösen,
die durch die in der Verpackung eingebrachte Substanz hergestellt oder
modifiziert wurde;
wobei die Verpackung kontinuierlich ist,
indem sie im Wesentlichen ohne Zellstofffasern ist, die in das einheitliche
Wandelement eingebettet sind oder dieses bilden;
wobei die
Verpackung thermoplastisch ist und eine Form aufweist, die ausgewählt ist
aus der eines Beutels, einer Schachtel, eines Schlauches, eines
Umschlags, einer Kapsel, einer Tasche, einer Dose, einer Mappe,
eines Balls, einer Zigarre, einer Einfassungsumhüllung, eines Sacks, eines verschlossenen Schlauchs,
einer Flasche oder eines Zylinders, die/der durch das einheitliche
Wandelement definiert werden;
wobei das einheitliche Wandelement
der Verpackung die mindestens eine Substanz umschließt, die
eine gießbare,
hydrati sierbare Zementzusammensetzung herstellen und modifizieren
kann, wobei die Substanz umfasst:
- (A) mindestens
eine Zumischung ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus einem wasserreduzierenden Mittel, Superweichmacher,
Luftporenbildner, wasserreduzierenden Luftporenbilder, wasserreduzierenden
Superluftporenbildner, Entlüfter,
Absetzbeschleuniger, Absetzverzögerer,
trennungsvermindernden Mittel, Rostinhibitor, Korrosionsinhibitor,
Expansionsmittel, Polymermischmittel, schwindungsreduzierenden Mittel,
Färbemittel,
Tensid und permeabilitätsvermindernden Mittel;
- (B) eine Vielzahl von Fasern, hergestellt aus Stahl, Glas, Carbon,
Acryl, Polyester, Polyamid, Polyolefin oder Mischungen davon;
- (C) trocken hydratisierbares Zementbindemittelmaterial, das
ein hydratisierbares Zementpulver enthält, das ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus Portlandzement, Gips, Kalkstein, pyrogener
Kieselsäure,
Ofenschlacke, Puzzolan und Flugasche; oder
- (D) eine Mischung von beliebigen von (A), (B) oder (C);
wobei
die polymere Verpackung aus einem Copolymer gebildet wurde, das
durch die Reaktion eines Esters und einer Säure enthaltenden Monomermischung
geliefert wird, wobei das Estermonomer die Strukturformel aufweist worin R1 H,
CH3 oder C2H5 und R2 CH3, C2H5,
C3H7 oder C4H9 darstellt, und
das Säuremonomer
die folgende Strukturformel aufweist worin R3 H,
CH3 oder C2H5 darstellt, wobei sich die Verpackung in
einer gießbaren
Zementzusammensetzung mit einer basischen Umgebung auflösen und
die eingeschlossene mindestens eine Substanz freisetzen kann, die
eine gießbare
Zusammensetzung aus der Verpackung herstellen oder modifizieren
kann.
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Das
Verhältnis
von Ester zu Säure
ist vorzugsweise 1:1 bis 20:1 und insbesondere im Bereich von 3:1
bis 4:1. Je höher
der Gehalt an Säurekomponente
ist, um so rascher wird sich das Polymermaterial in dem basischen
Medium auflösen.
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Das
Verpackungsmaterial wird vorzugsweise extrudiert, geformt, gegossen,
sprühbeschichtet, tauchbeschichtet
oder anderweitig zu einem kontinuierlichen Gegenstand oder der Oberfläche eines
einheitlichen Gegenstands geformt, wie einer Folie oder einer starren
Wand (z. B. selbsttragende Folien), die die gesamte Packung oder
einen Teil der Verpackung bildet, oder die Verpackung wird unter
Verwendung des genannten polymeren Materials in einer als Flüssigkeit
aufbringbaren Form hergestellt, wie als kontinuierliche Beschichtung
für Substanzen,
die in einen Mischer gegeben werden sollen. Die Verpackung wird
vorzugsweise durch Extrusion einer Endlosfolie oder Endlosfeinfolie
oder anderen Formen hergestellt. Das Wort kontinuierlich (endlos)
wird hier in dem Sinne verwendet, dass das Verpackungsmaterial im
Wesentlichen so ist, dass keine Zellstofffasern in die Wand des
Verpackungsmaterials eingebettet sind oder diese bilden. Die Verpackung
hat eine Form ausgewählt
aus derjenigen eines Beutels (z. B. Kissen- oder Ta schenform), einer
Schachtel, eines Schlauches, eines Umschlags, einer Kapsel, einer Tasche,
eines Balls, einer Mappe, einer Zigarre, einer Einfassungsumhüllung, eines
Sacks, eines verschlossenen Schlauches, einer Dose, einer Flasche oder
einer zylindrischen Form, die durch das einheitliche Wandelement
definiert ist.
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Die
Verpackung kann beispielsweise durch Spritzgießen oder Blasformen zu einer
solchen Form verarbeitet werden. Die Verpackung kann beispielsweise
selbsttragend sein, entweder wenn sie leer ist oder wenn sie mit
den Substanzen gefüllt
ist. Das Verpackungsmaterial ist auch von thermoplastischer Beschaffenheit
und kann daher Heißsiegelungsnähte an den
Rändern
und Öffnungen
aufweisen. Das erfindungsgemäße Verpackungsmaterial
löst sich
unter normalen Wassereinwirkungen im Unterschied zu den von Smith
et al. (US-A-4 961 790) gelehrten Materialien nicht. Im Unterschied
zu Valle et al. (US-A-5 203 629; US-A-5 224 774) und Sugimoto et al. (US-A-5
224 595) erfordert die vorliegende Erfindung nicht den Einbau von
unlöslichem
Zellstoff in die Verpackungswände.
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Die
erfindungsgemäßen, in
basischem Medium löslichen
Polymere liefern zudem Verpackungsmaterial in einer kontinuierlichen
Form (z. B. Folie, Beschichtung, Feinfolie, selbsttragende Wand,
blasgeformte oder spritzgegossene Form wie oben), die relativ leichter
zu fertigen und zu handhaben ist und in einer Zementzusammensetzung
im Unterschied zu Zellstofffasertaschen oder Wachsverkapselungen leichter
zerbrochen und dispergiert werden kann, die zeitraubende mechanische
Zerkleinerung unter abrasivem Mischen in einem Betonmischlaster
benötigen.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung ist daher die Fähigkeit
des in basischem Medium löslichem Materials,
in Mörtelzementen
verwendet zu werden, denen grobe Zuschläge fehlen.
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Ein
weiterer Vorteil der Verwendung des in basischem Medium löslichen
Polymers als Verpackungsmaterials ist, dass seine thermoplastischen Eigenschaften
modifiziert oder verstärkt
werden können.
Zusätzlich
zu der Möglichkeit,
die oben genannten dreidimensionalen Formen zu liefern, kann die Verpackung
unter Einwirkung von Wärme
schmelzgeschrumpft werden (z. B. Anwendungen vom "Schrumpfverpackungstyp"), so dass die (direkt
ungeöffnet
oder anderweitig nicht freigesetzt in die Zementzusammensetzung
zu gebende) Packung mit einem relativ kleineren Inhaltsvolumen-zu-Außenseitenfläche-Verhältnis hergestellt
werden kann, um die Einbringung der enthaltenen (oder gebündelten,
z. B. zusammengebunden, mit Einfassungsumhüllung) Substanz in die zu modifizierende
Zementzusammensetzung und Zerfall und Verteilung darin zu erleichtern.
Die Verpackung kann beispielsweise zum Verpacken von Baubewehrungsfasern
in einer dicht verpackten Formation (zur Erhöhung der Massengutfahrtkapazität) verwendet
werden, die eine minimale Außenseitenfläche aufweist.
Dies ließe
sich mit Materialien auf Papierbasis nicht erreichen, die an Festigkeit
verlieren würden,
wenn sie Feuchtigkeit ausgesetzt würden.
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Ein
weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass sie die Verwendung
von trocknen oder fließfähigen Zumischungen
oder einer Kombination davon ermöglicht
(solange die verpackten Zumischungen kein basisches Medium erzeugen,
das zum vorzeitigen Auflösen
der Verpackung führt,
oder organische Lösungsmittel
enthält,
die das Verpackungsmaterial lösen).
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Die
erfindungsgemäße Verpackung
kann zudem die Form einer Tasche, einer Schachtel, eines Schlauchs
oder anderen Form annehmen, um eine Vielzahl von Fasern (und/oder
Zement und andere Substanzen, wie Zumischungen, in trockener und flüssiger Form)
zu enthalten. Die Verpackung kann somit Fasern zum Bewehren von
Beton (und/oder zum Inhibieren der plastischen Schwindung von Beton)
enthalten und auch ein Nass- oder Trockenwasserreduktionsmittel
(z. B. Superweichmacher), um jegliche Abnahme der Bearbeitbarkeit
des Betons durch die Fasern zu kompensieren, sowie andere Zumischungen
(z. B. Pigmente, Luftsteuerungsmittel wie Luftporenbildner, Wasserabweisemittel,
Permeabilitätsverminderungsmittel,
usw.) zur weiteren Modifizierung der Zementzusammensetzung enthalten.
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In
anderen beispielhaften Ausführungsformen
der Erfindung können
eine Vielzahl von Additiven und/oder Zumischungen in vorher abgemessene Mengen
zusammen verpackt werden, wie Kombinationen von Luftsteuerungsmitteln
(z. B. Luftporenbildungszumischungen, Luftporenverminderungszumischungen
(Entlüftern))
mit einem oder mehreren Superweichmachern, Schwindungsreduktionszumischungen,
Korrosionsschutzmitteln und anderen Zumischungen. Wegen des verbesserten
Zerfalls/der verbesserten selektiven Lösbarkeit der erfindungsgemäßen Verpackungsmaterialien
können
separat verpackte Zumischungen oder Zumischungen in größerer, in
basischem Medium löslicher
Verpackung enthalten sein (z. B. eine Vielzahl von Packungen in
einer Packung) und so als integriertes System verkauft, transportiert
und verwendet werden, das vorzugsweise separate Pakete oder Behälter mit
vorher abgemessene Zumischungsmaterialien umfasst. Vorher abgemessene
Bestandteile können
dazu beitragen, Fehler durch die Bedienungsperson des Mischlastwagens
oder der Geräte
an der Baustelle zu reduzieren.
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Eine
weitere beispielhafte erfindungsgemäße Packung umfasst somit mindestens
zwei verschiedene Additiv/Zumischungskomponenten innerhalb von einem
oder mehreren in basischem Medium löslichen Behältern. In derselben Packung
(z. B. Beutel, Tasche, Dose, usw.) oder in separaten Behältern können beispielsweise
eine Vielzahl von Fasern und eine Zumischung enthalten sein (z.
B. Packung mit Superweichmacher, die in einer Packung von Fasern enthalten
ist). Eine weitere beispielhafte Ausführungsform umfasst eine Zumischung
in fließfähiger Form
(z. B. einen flüssigen
Superweichmacher), die getrennt mit oder innerhalb einer Zement
oder Spritzbetonmischung in trockener Form (z. B. trockenes Pulver)
in einem Beutel oder anderer Behälterform verpackt
ist.
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Weitere
beispielhafte (Ver)packungssysteme und Anwendungen der Erfindung
können
ferner ein vollständiges
System zur Herstellung einer Zementzusammensetzung, wie feuerfest
machender Zusammensetzung oder Spritzbeton, umfassen, indem vorgemischte
Mengen an Zementbindemittel(n), Zuschlag/Zuschlägen und anderen Substanzen
wie Fasern, Zumischung(en) oder Mischung davon enthalten sind. Das
Verpackungssystem wird direkt in einen Mischer geworfen und durch
die mechanische Wirkung des Mischers zerrissen oder aufgerissen,
wodurch sich der Inhalt mit Wasser in dem Mischer unter Bildung
einer gießbaren
Zementzusammensetzung kombinieren kann, in der sich das Verpackungsmaterial
löst. Daher
behindern keine Verpackungsmaterialabfälle den Baustellenbetrieb.
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Es
kann somit gesagt werden, dass die vorliegende Erfindung Verfahren
zur Herstellung und/oder Modifizierung von gießbaren Zementzusammensetzungen
unter Verwendung der genannten Verpackung liefert. Andere Vorteile
und Merkmale der Erfindung werden hier detaillierter offenbart.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Ein
weiteres Verständnis
der Vorteile und Merkmale der Erfindung kann in Bezug auf die detaillierte
Beschreibung im Zusammenhang mit den angefügten Zeichnungen gewonnen werden,
worin
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1 eine
diagrammartige Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen, in
basischem Medium löslichen
Verpac kungssystem ist, das als Beutel oder Schachtel geformt ist,
um eine Vielzahl von Fasern zu enthalten;
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2 eine
diagrammartige Darstellung einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Verpackung
ist, die als Dose geformt ist, um Fasern und/oder andere Betonzumischungen
zu enthalten;
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3 eine
diagrammartige Darstellung einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Verpackung
ist, die als "Torpedo" geformt ist, um
Fasern zu enthalten;
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4 eine
diagrammartige Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verpackungssystems
ist, das wiederum andere erfindungsgemäße verpackte Zumischungen enthält;
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5 eine
diagrammartige Darstellung eines beispielhaften erfindungsgemäßen Verpackungssystems
ist, das als Flasche geformt ist.
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Detaillierte
Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen
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Die
vorliegende Erfindung betrifft "selektiv lösliche" Verpackungen, die
vorzugsweise aus einem kontinuierlichen Folien-, Beschichtungs-,
Streifen- oder Feinfolienmaterial hergestellt ist, das nicht wasserlöslich, sondern
stattdessen in "basischem
Medium löslich" ist (z. B. in einer
alkalischen Umgebung löslich
ist). Die Verpackung löst
sich insbesondere nur bei hohen pH-Werten wie jenen, die in frischen gießbaren Zementzusammensetzungen
vorkommen, z. B. Mörtel-
oder Betonaufschlämmungen
wie Fertigbeton, Spritzbeton, vorgegossenen Zusammensetzungen, feuerfest
machenden Zusammensetzungen, usw. Die Verpackung löst sich
nicht einfach in Wasser auf, das ein neutrales Medium ist, welches in
der Regel einen pH-Wert um 7 hat.
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Der
Begriff "gießbare Zementzusammensetzung" bezieht sich hier
auf Mischungen sowohl in trockner als auch in flüssiger Form. Die Begriffe "Zement" und "Zementzusammensetzung" (die hier mit "Zementzusammensetzungen" synonym sind, können hier
zur Bezeichnung von trockenen Pulvern sowie Pasten, Mörteln, Vergussmörteln, wie Ölbrunnenzementiervergussmörteln und
Betonzusammensetzungen verwendet werden, die hydraulisches Zementbindemittel
umfassen. Die Begriffe "Paste", "Mörtel" und "Beton" sind Begriffe des Standes der Technik.
Pasten sind Mischungen, die aus einem hydraulischen Bindemittel
(üblicherweise,
aber nicht ausschließlich
Portlandzement, Zement für
Bauzwecke oder Mörtelzement,
und können
auch Gips, Kalkstein, hydratisierten Kalk, Flugasche, Hochofenschlacke,
Puzzolan und pyrogene Kieselsäure
oder andere Materialien einschließen, die üblicherweise in solche Zemente
eingeschlossen werden) und Wasser zusammengesetzt sind, Mörtel sind
Pasten, die zusätzlich
feinen Zuschlag (z. B. Sand) einschließen, und Betone sind Mörtel, die
zusätzlich
groben Zuschlag (z. B. Kies, Stein) einschließen. Zementzusammensetzungen
können
durch Mischen von erforderlichen Mengen bestimmter Materialien,
z. B. hydratisierbarem Bindemittel (wie Zement und/oder Gips), Wasser
und gegebenenfalls feinem und/oder grobem Zuschlag gebildet werden,
wie es geeignet ist, um die spezielle gebildete Zementzusammensetzung
herzustellen.
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Ein
folienbildendes, bei hohem pH-Wert lösliches Material, das als geeignet
zum Verpacken/Abgeben von Substanzen wie Zementbindemitteln, Additiven
und/oder Zumischungen und/oder Fasern in einen Mischer angesehen
wird, wie erfindungsgemäß gelehrt
wird, wird gemäß Vermutungen
der Erfinder der vorliegenden Erfindung in US-A-4 870 148 von Belz
et al. offenbart. Dieses folienbildende Material hat vermutlich
gute Eigenschaften, insbesondere in Bezug auf Elastizität, Festigkeit
und klar definierte Auflösefähigkeit
in einem alkalischen Medium. Das verwendete Estermonomer hat vorzugsweise
eine Alkoholgruppe und 1 bis 18 Kohlenstoffatome und ist insbesondere
ein Methylacrylat, (Methyl)methacrylat, Ethylacrylat oder Butylacrylat.
Das Polymer kann ein Copolymer oder Terpolymer sein, und ein besonders geeignetes
Termonomer ist ein Monomer aus der Gruppe von Vinylethern mit 3
bis 18 Kohlenstoffatomen, wie Vinylisobutylether, aromatischen Vinylkohlenwasserstoffen
mit 8 bis 11 Kohlenstoffatomen, insbesondere Styrol, Acrylat oder
Methacrylat mit einem Alkoholrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen
und insbesondere n-Butylacrylat, Butylmethacrylat und Stearylmethacrylat.
Das Molverhältnis
von Acrylat zu organischer Säure
kann sowohl im Fall des Copolymers als auch im Fall des Terpolymers
vorzugsweise 3:1 bis 5:1, insbesondere 4:1 betragen. In dem Terpolymer
ist das Verhältnis
von organischer Säure
zu Termonomer vorzugsweise 1:0,1 bis 1:0,4, insbesondere 1:0,2 bis
1:0,3.
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Der
Carboxylgruppengehalt der Polymere liegt vorzugsweise zwischen 5
und 15% und insbesondere zwischen 7 und 13%. Besonders bevorzugte Terpolymere
werden aus Ethylacrylat, Methacrylsäure und Vinylisobutylether
erhalten.
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Die
zum erfindungsgemäßen Verpacken brauchbaren,
in basischem Medium löslichen
Medien umfassen insbesondere ein Copolymer aus 0,2 bis weniger als
2,5 Mol (Meth)acrylat pro Mol (Meth)acrylsäure und 0 bis 0,5 Mol eines
neutralen Termonomers, das sich von dem (Meth)acrylat unterscheidet.
Das Copolymer ist insbesondere aus 0,2 bis 2 Mol und speziell 0,4
bis 0,8 Mol (Meth)acrylat pro Mol (Meth)acrylsäure. Das Molverhältnis von
0,5 bis 1 ist besonders bevorzugt. Es hat sich herausgestellt, dass
Copolymere mit einem dermaßen
hohen Anteil an Carbonsäure-
oder Carboxylgruppen noch thermoplastisch verarbeitet werden können. Wegen der
Anwesenheit einer großen Anzahl
von Carboxylgruppen können
die Copolymere in wässrigen
Medien gelöst
werden, indem lediglich geringe Mengen an basischen Substanzen zugegeben
werden. Dies ermöglicht
das Zerfallen oder Lösen
der Copolymere und der daraus hergestellten Gegenstände in wässrigen
Medien ohne Zusatz von Alkali oder durch Zugabe von lediglich geringen
Mengen an Alkali, und das Copolymer kann durch leichtes Ansäuern des
wässrigen
Mediums wieder ausgefällt
werden, so dass es möglich
ist, eine unerwünscht
hohe Salzbildung während
des Neutralisierungsprozesses zu vermeiden. Der Carboxylgehalt des
Copolymers ist vorzugsweise 30 Gew.-% bis 50 Gew.-% und insbesondere
35 Gew.-% bis 45 Gew.-%, wobei etwa 40 Gew.-%, bezogen auf das Polymer
(ohne Füllstoff)
bevorzugt sind.
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Das
Acrylat des Copolymers ist am meisten bevorzugt Methylacrylat, die
Säure ist
vorzugsweise Acrylsäure,
und das Copolymer ist frei von Termonomeren. Wenn Termonomere vorhanden
sind, sind Acrylate oder Methacrylate bevorzugt, in denen der Alkoholrest
2 bis 19 und insbesondere 2 bis 6 Kohlenstoffatome hat.
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Das
Copolymer kann in Form eines thermoplastisch verarbeitbaren Pulvers
oder Granulatmaterials bereitgestellt werden, das zur Verwendung
zum Spritzgießen,
Formpressen, Pressformen, Blasformen, Teilebildung durch Tiefziehen
oder zur Verwendung zur Bildung von Folien, Platten oder anderen Formgegenständen geeignet
ist.
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Wasserlösliche und/oder
wasserunlösliche Füllstoffe
können
in das in basischem Medium lösliche
Polymer der erfindungsgemäßen Verpackung eingebaut
werden, um Eigenschaften des Polymers zu modifizieren. Die Füllstoffe
können
in der Menge von 10 bis 90 Gew.-% des Polymers verwendet werden.
Da angenommen wird, dass der Füllstoffgehalt des
Polymers ohne Verschlechterung der thermoplastischen Verarbeitbarkeit
der Polymermi schung und der Festigkeit des geformten Gegenstands
sehr hoch sein kann, ist es möglich,
Verpackungsgegenstände
mit einem in basischem Medium löslichen
Polymer mit 30 Gew.-% bis 80 Gew.-% Füllstoff und insbesondere 30
Gew.-% bis 70 Gew.-% von mindestens einem Füllstoff zu bilden. Für viele
Anwendungen beträgt
der bevorzugte Prozentsatz des Füllstoffs
etwa 40 Gew.-% bis 60 Gew.-% des Gesamtgewichts in dem Polymer.
Zu bevorzugten Füllstoffen gehören Talkum,
Bariumsulfat, Calciumphosphat, Glimmer, Kaolin und Mischungen davon.
Der Füllstoff ist
vorzugsweise in neutralen wässrigen
Medien unlöslich.
Die Teilchengröße der Füllstoffe
liegt vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 2 mm oder darunter und insbesondere
im Bereich von 0,2 bis 1 mm. Im Fall von unlöslichen Füllstoffen ist der Teilchenbereich vorzugsweise
0,1 bis 200 μm
und insbesondere 0,2 bis 50 μm.
Die Füllstoffteilchen
sollten vorzugsweise mindestens ein Drittel der Dicke der Folie
oder des Gegenstands haben, die bzw. der gebildet wird. Wenn unlösliche Füllstoffe
verwendet werden, dann ist der Füllstoffgehalt
vorzugsweise geringer und kann so niedrig wie 10 Gew.-% des Gesamtgewicht des
Polymers sein.
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Das
Polymer kann mit beliebigen bekannten konventionellen Mitteln produziert
werden, wie Doppelschneckenextrudern, die gegebenenfalls Heiz- und/oder
Kühlzonen
haben. Geeignete Verfahren sind, wie bereits erwähnt, in US-A-4 870 148 beschrieben.
Die Polymere, die zum erfindungsgemäßen Verpacken verwendet werden
können,
können aus
Folien hergestellt werden, die direkt aus der während der Polymerisation erhaltenen
Schmelze gebildet werden. Die Polymere können auch durch konventionelle
Verfahren geformt werden, wie Tiefziehen, Spritzgießen und
Pressen.
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Folien-,
Beschichtungs- oder Feinfolienmaterial kann in beliebigen Dicken
hergestellt werden, die benötigt
werden, um Additive oder Zumischungen zu enthalten, die zum Modifizieren
von Zementzusammensetzungen verwendet werden. Die Dicke der Folien
kann allgemein beispielsweise 5 Mikrometer bis 2 mm betragen. Sie
kann auch größer sein,
wie ungefähr
40 bis 500 Mikrometer und speziell 40 bis 120 Mikrometer, mindestens
im Fall von Folien und dünnen
tiefgezogenen Teilen. Die Dicke der Wand hängt von der Dauerhaftigkeit
des Beutels oder Behälters
ab, der zum Verpacken der Zumischungen benötigt wird, und der Auflösezeit der
Packung in der gießbaren
Zementzusammensetzung. Beuteln oder Behälter, die beispielsweise in
Mörtel
oder Beton eingebracht werden sollen und die groben Zuschlag (z. B.
gebrochenen Kies) enthalten, können
in relativ größeren Dicken
hergestellt werden. (Die abradierende und zerreißende Kraft der Zuschläge trägt zum Zerreißen des
Verpackungsmaterials und zum Erleichtern seines Auflöseprozesses
in der basischen Umgebung der Betonmischung bei).
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In
weiteren beispielhaften Ausführungsformen
kann die Verpackung verwendet werden, um trockenen Zement oder zementartige
Materialien (z. B. Portlandzement, Gips, Spritzbeton, usw.) zu enthalten,
die in einen Mischer geworfen werden können. Die Verpackungen können zum
Verpacken von Zement und einem oder mehreren Zuschlägen (z.
B. Sand) und vielleicht anderen Materialien (z. B. Fasern, Zuschlägen, usw.)
verwendet werden. Die Verpackungen können als Beutel oder Tasche
hergestellt werden und direkt mit Wasser in einen Mischer geworfen
werden. Beim Bewegen des Mischers wird der Beutel aufgerissen, so
dass Zementzusammensetzung in dem Mischer hergestellt werden kann,
um das Verpackungsmaterial aufzulösen. An der Baustelle verbleiben
somit keine Verpackungsabfallmaterialien. Eine Einzelpackung, die
vorher abgemessene Komponenten für
sprühbares,
feuerfest machendes Material oder Spritzbeton enthält, beispielsweise
das Zementbindemittel, Zuschlag, Fasern und ein oder mehrere Zumischungen,
kann somit hergestellt, transportiert und bequem und rasch an der Baustelle
verwendet werden, während
das Problem der Entsorgung von Verpackungsabfallmaterial an der
Baustelle vermieden wird.
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In
weiteren beispielhaften Ausführungsformen
der Erfindung können
zwei verschiedene Zumischungen in einem ähnlichen, in basischem Medium löslichen,
polymeren Material mit unterschiedlichen Dicken verpackt werden,
falls es beispielsweise erwünscht
ist, dass eine Zumischung der gießbaren Zementmischung ausgesetzt
wird, bevor die andere Zumischung freigesetzt wird. Um ein Beispiel
zu geben, erklären
die Erfinder der vorliegenden Erfindung, dass sie sich vorstellen,
dass, wenn tonhaltige Zuschläge
für bestimmte
Superweichmacher (wie in der PCT-Anmeldung Nr. PCT/US98/12876 erörtert wurde)
problematisch sind, ein Ton-Aktivitätsmodifizierungsmittel in einem
ersten Beutel angeordnet werden kann und andere Zumischungen (z.
B. Superweichmacher) in einem zweiten Beutel angeordnet werden können, der
dicker als der erste ist, so dass der erste Beutel wahrscheinlich
zuerst reißt
und das Einbringen der Ton-Aktivitätsmodifizierungsmittel in den
Ton ermöglicht,
bevor der Superweichmacher eingebracht wird. Weitere beispielhafte
Ausführungsformen
der Erfindung umfassen somit ein Verpackungssystem, wodurch Packungen
mit unterschiedlichen Wanddicken verwendet werden, um die Abfolge
oder Geschwindigkeit zu steuern, mit der Zumischungen in eine gießbare Zementzusammensetzung
eingebracht werden.
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Der
Begriff "Verpacken" kann sich hier auf Mittel
zum Bündeln,
Zusammenhalten, Enthalten, Verpacken, Paketieren oder Einschlagen
von einer oder mehreren Zumischungen beziehen, um ihre Einbringung
in einen Mischer zu erleichtern, wo eine gießbare Zementzusammensetzung
wie feuchter Mörtel
oder Betonmi schung hergestellt wird, so dass die Packung beim Bewegen
der feuchten Zementmischung gelöst
wird.
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Die
Packung hat die zuvor angegebene Form. Einfassungsumhüllung schließt Manschetten, Umschnüren oder
Umkreisummantelung ein, Zigarren- (oder Torpedo)-Form ist zylindrisch
mit sich verjüngenden
Enden. Zweiseitig umschlagförmige
Beutel sind von diesen Verpackungsformen wegen ihrer relativ einfachen
Herstellung und Verwendung bevorzugt.
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Die
Packung kann flexibel (wie in einem Beutel oder einer Tasche) oder "starr" sein, wobei mit
diesem Begriff gemeint ist, dass das Verpackungsmittel selbsttragend
ist (entweder allein oder durch Einschluss von in der Packung enthaltenen
Substanzen).
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Verschiedene
Formen und Kombinationen von erfindungsgemäßen beispielhaften Packungen sind
in den 1 bis 4 illustriert. Wie in 1 zu sehen
ist, umfasst ein beispielhaftes erfindungsgemäßes Verpackungssystem wasserunlösliches,
in basischem Medium lösliches,
polymeres Verpackungsmaterial 10, das zu einem einheitlichen
Material wie einem Beutel oder einer Schachtel geformt worden ist,
um eine oder mehrere Zumi schungen und in diesem Fall eine Vielzahl
von Fasern (zur Ver deutlichung der Darstellung sind in den Zeichnungen nur
relativ wenige gezeigt) zu enthalten, wie bei 12 gezeigt ist. Die
Dicke der Packung (z. B. Beutel) kann in Abhängigkeit von der gewünschten
Festigkeit variieren. Beispielhafte Beuteldicken können 2 bis
10 mil und insbesondere 5 bis 8 mil sein. Packungen können unter
Verwendung von Wärme,
konventionellen Klebstoffen oder durch Verwendung desselben, nicht wasserlöslichen,
in basischem Medium löslichen
Polymers, das den Beutel umfasst, mit Nähten versehen und versiegelt
werden.
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Wie
in 2 gezeigt ist, kann das Verpackungsmaterial zu
einer Dose 20 geformt, spritzgegossen, blasgeformt oder
an derweitig gegossen oder gestaltet werden. Diese Dosenform 20 kann
zum Verpacken von Fasern besonders vorteilhaft sein, wie in Situationen,
wo die Fasern komprimiert werden, damit sie weniger Platz beanspruchen,
und dann in der Dosenform dichtgedrängt verpackt werden. Dies würde dazu
beitragen, die Transportkosten für
Massengutfasern herabzusetzen.
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In 3 ist
das Verpackungsmaterial zu einer Zigarren- oder "Torpedo"-Form 30 geformt worden, die
in ähnlicher
Weise zur Aufnahme eines großen
Volumens an Fasern 12 oder Zumischungen (oder Kombinationen
davon) durch die relativ kleine Öffnung
eines Betonmischlastwagens vorteilhaft ist. Zum Verpacken kleinerer
Behälter 50 und 60 von
Zumischungen und/oder Fasern (nicht separat dargestellt, wie in 4 gezeigt)
kann ein größerer Behälter 40 verwendet
werden. Es können
nicht nur Fasern und Zumischungen zusammen verpackt werden, sondern
die vorliegende Erfindung ermöglicht
daher auch das separate Verpacken von trockenen (z. B. Pulver) und
fließfähigen (oder
halbfließfähigen) Zumischungen
in einem größeren Verpackungsbehälter (solange
die Substanz im fließfähigen Zustand
kein basisches Medium erzeugt, das das Verpackungsmaterial löst).
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Kleinere
Umschläge
oder Taschen mit Fasern können
beispielsweise zusammen mit einer oder mehreren Zumischungen (z.
B. wasserreduzierenden Zumischungen, Weichmachern und Superweichmachern,
usw.) in einem größeren Behälter wie einer
Box oder einem Karton verpackt werden, wodurch das Lagern auf Paletten
erleichtert wird. Die gesamte Packung kann direkt in eine Betonmischung eingebracht
und mit einem Mischer aufgebrochen/gelöst werden.
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Wie
in 5 gezeigt ist, können flüssige Zumischungen in einer
Packung enthalten sein, die flaschenförmig 70 ist. Das nicht
wasserlösliche,
in basischem Medium lösliche
Polymer kann beispielsweise blasgeformt und danach durch Wärmenaht
mit dem oberen Bereich 72 der Flasche verbunden werden, nachdem
die Zumischung oder Zumischungen 74 in den Behälter 70 eingebracht
worden sind.
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Beispielhafte
erfindungsgemäße Packungen enthalten
eine oder mehrere Substanzen (auch als "Additive" oder "Zumischungen" bezeichnet), die in eine gießbare Zementmischung,
einen Zement (z. B. gewöhnlichen
Portlandzement) oder anderes Zementmaterial wie Gips, Kalkstein,
Ofenschlacke, Puzzolane oder Flugasche eingebracht werden sollen.
Sie können
auch "Zumischungen" enthalten, ein Fachbegriff,
der von Zement, Zuschlag und Wasser verschiedene Komponenten bezeichnet,
die verwendet werden, um eine oder mehrere Eigenschaften von Beton
(der aus Zement, feinem Zuschlag wie Sand und grobem Zuschlag wie
gebrochenem Stein und/oder Kies zusammengesetzt ist) oder Mörtel (Zement,
feiner Zuschlag) zu modifizieren. Zu konventionellen Zumischungen
gehören
wasserreduzierende Mittel, Superweichmacher, Luftporenbildner, wasserreduzierende
Luftporenbilder, wasserreduzierende Superluftporenbildner, Entlüfter, Absetzbeschleuniger,
Absetzverzögerer,
trennungsverminderndes Mittel, Rost- und/oder Korrosionsinhibitoren,
Expansionsmittel, Polymermischmittel, schwindungsreduzierendes Mittel,
Färbemittel,
Tensid und permeabilitätsverminderndes
Mittel sowie Bewehrungsmaterialien wie Fasern, und diese werden
alle als geeignet zur Verwendung mit den erfindungsgemäßen Verpackungssystemen
angesehen.
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Listen
konventioneller Zumischungsmaterialien finden sich weitverbreitet
im Stand der Technik und finden sich beispielsweise in US-A-4 961
790 von Smith et al.; US-A-5 203 629 und US-A-5 224 774 von Valle
et al. und US-A-5 224 595 von Sugimoto et al.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung umfassen die oben beschriebene, nicht wasserlösliche,
in basischem Medium lösliche,
polymere Verpackung (mit Wänden,
die aus dem extrudierten oder blasgeformten Polymermaterial in kontinuierlicher
Form hergestellt, entlang einem oder mehreren Wandrändern heißgesiegelt
oder durch Klebenaht verbunden sind, um eine Umhüllung zu bilden), die eine
Vielzahl von Fasern enthält,
die die plastische Schwindung in Nassbeton oder Mörtel herabsetzen können oder
die Beton oder Mörtel
im gehärteten
Zustand Strukturverstärkung
(Bewehrung) liefern können.
Zur erfindungsgemäßen Verwendung
sind konventionelle Fasern und Fasermaterialien vorgesehen. Fasern
haben typischerweise eine längliche
Gestalt und haben Längen,
die die Faserdicke und/oder -breite bei weitem übersteigen und auch in Monofilament-
oder fibrillierter Form zur Verfügung
stellen. Fasern können
auch in Form von beispielsweise fibrillierbaren Folien verwendet
werden. Bekannte Fasermaterialien umfassen Stahl, Glas, Carbon,
Acryl, Polyester, Polyamid (z. B. Nylon), Polyolefin (z. B. Polyethylen,
Polypropylen oder Mischung davon), cellulosische Materialien oder
Mischungen davon. Fasermaterialien, die in der Industrie üblicherweise zur
Bewehrung und/oder Verminderung von Rissschwindung in Beton und
Zementzusammensetzungen verwendet werden, sind zur erfindungsgemäßen Verwendung
besonders bevorzugt, weil ihre Einbringung in Zementaufschlämmungen
an der Baustelle ein besonders zeitraubendes Problem ist. Die erfindungsgemäßen Paketiersysteme
sind vermutlich besonders geeignet zum Mischen von Polyolefinfasermaterialien,
die allgemein hydrophob sind, in wässrige Aufschlämmungsumgebungen,
wie Betonmischungen. Fasern können
gegebenenfalls beschichtet sein, beispielsweise mit konventionellen
Beschichtungsmitteln oder Tensiden, um ihre Oberflächenspannungscharakteristika
zu verändern.
Zu Beispielen für
solche Materialien gehören
Fettsäureester
von Glyceriden, Fettsäureamide,
Polyglykolester, po lyethoxylierte Amide, nicht-ionische Tenside
und kationische Tenside. Die Fasern können alternativ mit Bindungsverstärkungsmaterialien
beschichtet werden, wie den Glykol- oder Glycerinetherbindungsverstärkungsmitteln,
die in US-A-5 753 368 von Berke et al. gelehrt werden.
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Da
die zur erfindungsgemäßen Verwendung vorgesehenen
Verpackungsmaterialien thermoplastisch sein können, ist vorgesehen, dass
weitere beispielhafte Materialien eingebracht werden können, wie
Weichmacher, beispielsweise organische Ester, Phthalate, Diisobutylphthalat,
Diisodecylphthalat (DIDP) und andere. Die Verpackungsmaterialien können auch
andere optionale Bestandteile einschließen, wie Festigkeitserhöhungsmittel,
z. B. Talkum, Calciumcarbonat und Ton bis zu 10 bis 20 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht des Verpackungsmaterials.
worin R3 H, CH3 oder C2H5 darstellt, wobei sich die Verpackung in einer gießbaren Zementzusammensetzung mit einer basischen Umgebung auflösen und die eingeschlossene mindestens eine Substanz freisetzen kann, die eine gießbare Zusammensetzung aus der Verpackung herstellen oder modifizieren kann.
worin R3 H, CH3 oder C2H5 darstellt, wobei sich die Verpackung in einer gießbaren Zementzusammensetzung mit einer basischen Umgebung auflösen und die eingeschlossene mindestens eine Substanz freisetzen kann, die eine gießbare Zusammensetzung aus der (Ver)Packung herstellen oder modifizieren kann.