Uprawniony z patentu: The Natural Rubber Producer's Research Asso- ciation, Londyn (Wielka Brytania) Sposób utwardzania wiazacych materialów hydraulicznych Przedmiotem wynalazku jest sposób utwardza¬ nia wiazacych materialów hydraulicznych. Od da¬ wna starano sie zmodyfikowac hydrauliczne ma¬ terialy wiazace przez wprowadzenie do nich poli¬ merów. Modyfikacje te moga dac wzrost elastycz¬ nosci, odpornosci na uderzenia adhezji i wodood- pornosci materialów wiazacych.Znany sposób dodawania polimerów do hydra¬ ulicznych materialów wiazacych polega na przygo¬ towaniu polimeru w formie wodnego lateksu lub dyspersji i zmieszaniu tego plynu z suchym sprosz¬ kowanym hydraulicznym materialem wiazacym.Taka technika ma jednak szereg nastepujacych wad, poniewaz wystepuje tendencja do tworzenia masywnych agregatów hydraulicznych materialów wiazacych, które mozna rozbijac jedynie droga energicznego mieszania; ponadto energiczne mie¬ szanie konieczne do zdyspergowania hydraulicz¬ nych materialów wiazacych powoduje wprowadze¬ nie pecherzyków powietrza do mieszaniny a to zmniejsza gestosc, jednorodnosc i wytrzymalosc produktu, a przy tym do uwodnienia hydraulicz¬ nych materialów wiazacych konieczna jest pewna ilosc wody, która waha sie od 15 do 50tyo wagi materialu. Calkowita ilosc wody potrzebnej zarów¬ no do zdyspergowania polimeru jak i do uzyska¬ nia mieszaniny o odpowiednich wlasnosciach plyn¬ nych moze okazac sie duzo wieksza niz potrzeba do uwodnienia hydraulicznego materialu wiaza¬ cego. 10 15 25 Celem obecnego wynalazku jest zredukowanie lub zlagodzenie powyzszych wad.Sposób wedlug wynalazku polega na przygoto¬ waniu dyspersji hydraulicznego materialu wiaza¬ cego w cieczy niewodnej jako pierwszego sklad¬ nika i zmieszaniu z woda, stanowiacego drugi skladnik, przy czym skladnik pierwszy lub drugi albo oba skladniki zawieraja roztwór albo zawie¬ sine polimeru i ewentualnie zwiazek powierzchnio- wo-czynnych. Oba skladniki miesza sie razem i po¬ zostawia mieszanine celem utworzenia produktu wiazania.Polimer i srodek powierzchniowo-czynny (jesli jest stosowany) moga znajdowac sie albo w cieczy niewodnej albo w wodzie. W tym drugim przy¬ padku polimer zostaje zdyspergowany w wodzie, w której znajduje sie takie srodek powierzchnio¬ wo-czynny. Oba skladniki miesza sie razem i po- nastepnie zmieszane razem. W sposobie wedlug wynalazku unika sie koniecznosci energicznego mieszania mieszaniny, co zwiazane jest z duzymi kosztami energii i niebezpieczenstwem wprowa¬ dzenia pecherzyków powietrza do mieszaniny.W innym przypadku polimer znajduje sie albo w roztworze albo w dyspersji wraz z hydraulicz¬ nym materialem wiazacym w cieczy niewodnej.Zwiazanie mieszaniny zostaje zapoczatkowane po prostu przez dodanie wody lub wodnego roztworu srodka powierzchniowo-czynnego do cieczy nie¬ wodnej. Wedlug innej alternatywy polimer moze 82 9253 znajdowac sie czesciowo w wodzie i czesciowo w cieczy niewodnej, lub mozna uzywac dwóch róz¬ nych polimerów — jeden w wodzie a drugi w cie¬ czy niewodnej.Termin „dyspersja" stosowany jest w szerokim znaczeniu tego slowa dla umozliwienia okreslenia nim zarówno np. pasty, papki, zawiesiny lub na¬ wet emulsji (np. gdy faza zdyspergowana jest cie¬ klym polimerem) w sposobie wedlug wynalazku dyspersja jest dowolny uklad ciaglej fazy cieklej, w której od poczatku do konca rozprowadzone sa male czasteczki danego materialu.Jako hydrauliczny material wiazacy lepiej jest stosowac gips tynkarski, albo cement portlandzki lub cement glinowy. Powyzsze materialy wymaga¬ ja dla calkowitego uwodnienia odpowiednio okolo 18,5%, 25% i 50% wagowych wody w stosunku do ich wagi. Jako polimer korzystnie jest stosowac organiczny material elastomeryczny lub plastycz¬ ny. Natura polimeru nie jest w tym wypadku naj¬ istotniejsza pod warunkiem, ze jest on rozpusz¬ czalny lub bedzie ulegac zdyspergowaniu w wo¬ dzie, lub wybranych cieczach niewodnych, dzieki czemu nie zachodzi szybka koagulacja w obecno¬ sci hydraulicznego materialu wiazacego.Przykladami odpowiednich polimerów jest kau¬ czuk naturalny, kauczuk syntetyczny, np. kopoli¬ mery styrenowo-butadienowe, polimery i kopolime¬ ry izobutylenowe, kopolimery akrylonitrylowo-bu- tadienowe, polichloropreny, a z tworzyw sztucz¬ nych, np. polimery i kopolimery octanu winylu, polimery i kopolimery estru akrylowego, polichlo¬ rek winylu i poliuretany. Mozna stosowac miesza¬ niny polimerów. Wybór odpowiedniego polimeru podyktowany bedzie do pewnego stopnia pozada¬ nymi wlasnosciami produktu koncowego.Podobnie jesli chodzi o wybór cieczy niewodnej, to podyktowany on bedzie w pewnym stopniu za¬ danymi wlasnosciami produktu koncowego. Moga to byc niewodne ciecze organiczne, np. lotne cie¬ cze organiczne takie, jak benzyna ciezka, benzyna lakowa lub keton; w tym przypadku ciecz orga¬ niczna ulega ewentualnie odparowaniu. Ciecz nie- wodna moze byc wypelniaczem lub plastyfikato¬ rem dla wybranego polimeru, np. olej mineralny jako wypelniacz dla polimeru kauczukowego lub plastyfikator estrowy dla materialów plastycznych (tworzyw sztucznych).Ciecza niewodna moze byc wielochlorowcowany weglowodór alifatyczny lub aromatyczny, lub ciekly polimer lub prepolimer (polimer wstepny), np. ciekla zywica epoksydowa. W tym ostatnim przypadku ciekla zywica epoksydowa moze grac role zarówno cieczy niewodnej jak i polimeru. Le¬ piej jest jesli ciecz niewodna jest niehigroskopijna i nierozpuszczalna w wodzie w przypadku stoso¬ wania wodnego lateksu spolimeryzowanego.Korzystne jest jesli srodek powierzchniowo-czyn- ny jest niejonowy, chociaz moga byc stosowane pewne rodzaje anionowych srodków powierzchnio- wo-czynnych. Uzycie srodka powierzchniowo-czyn- nego ma na celu zwiekszenie koloidalnej trwalosci ukladu zlozonego z wodnego materialu wiazacego, cieczy niewodnej, polimeru i wody oraz takze sa- 925 4 mej dyspersji polimeru, gdy uzywany jest polimer w formie dyspersji w wodzie.Ilosc stosowanego polimeru korzystnie wynosi od 5% do 100% wagowych na wage hydrauliczne- 5 go materialu wiazacego. Obserwuje sie male, lecz juz widoczne zmiany we wlasnosciach produktu wiazania juz przy 2°/o-owych wagowych ilosci po¬ limeru. Przy ilosci powyzej 100% polimeru w pew¬ nych przypadkach moga wystapic trudnosci w io utwardzaniu hydraulicznych produktów wiazania.Mieszaniny zawierajace duze ilosci polimeru moga byc stosowane jako spoiwa lub jako materialy do formowania, w których zelowanie lateksu kauczu¬ kowego przez proste odwadnianie spowodowane 15 jest absorpcja wody przez hydrauliczne materialy wiazace.^Proporcje cieczy niewodnej do stosowanego po¬ limeru wynosza od 20% do 250%, zwykle od 5 do 150% wagowych na wage polimeru. Na ogól nie 20 mozna stosowac mieszaniny hydraulicznego mate¬ rialu wiazacego przy uzyciu cieczy niewodnej w ilosci mniejszej niz 20%. Gdy stosuje sie ciecz lot¬ na to ilosci powyzej 250% sa prawdopodobnie nie¬ potrzebnie kosztowne a w przypadku cieczy nie- 25 lotnej powoduje to nadmierne zmiekczanie lub rozciagniecie polimeru w produkcie wiazania.Proporcje cieczy nielotnej do hydraulicznego ma¬ terialu wiazacego musza byc dostatecznie wysokie, aby powstala taka dyspersja lub pasta, która nie 30 bedzie za lepka i bedzie latwo mieszala sie z wo¬ da. Proporcje te róznia sie w zaleznosci od cieczy, zalezac czesciowo od lepkosci cieczy i moga byc tylko minimalnie mniejsze niz 1 czesc wagowa cie¬ czy na 8 czesci wagowych hydraulicznego mate- 35 rialu wiazacego. Pozadane jest stosowanie dysper¬ sji zawierajacych wiecej niz 2 czesci wagowe cie¬ czy niewodnej do 1 czesci wagowej hydrauliczne¬ go materialu wiazacego.Ilosc wody dodawana do mieszaniny musi byc 40 dostateczna do uwodnienia hydraulicznego mate¬ rialu wiazacego. Czasami konieczna moze byc do¬ datkowa ilosc wody dla zwiekszenia plynnosci mieszaniny przed zwiazaniem. Korzystne jest jed¬ nakze stosowanie nie wiecej niz 200% wagowych 45 wody w stosunku do wagi hydraulicznego mate¬ rialu wiazacego, poniewaz odparowanie duzych ilo¬ sci wody z produktu podczas procesu wiazania i po zwiazaniu moze byc klopotliwe.Ilosc srodka powierzchniowo-czynnego nie jest 50 scisle ustalona lecz powinna byc wystarczajaca do stabilizacji koloidu podanego powyzej. Przewaznie stosuje sie od 0,5% do 10% wagowych, srodka po¬ wierzchniowo-czynnego w stosunku do lacznej wa¬ gi polimeru i cieczy niewodnej. Gips tynkarski ma 55 wiekszy wplyw koagulujacy na wodne dyspersje polimeru (szczególnie lateksy kauczukowe) niz ce¬ ment i zwykle wiecej potrzeba srodka powierz¬ chniowo-czynnego przy gipsie tynkarskim niz ce¬ mencie. oo Jesli ciecz niewodna jest niemieszalna z woda, to wzgledne proporcje wody i cieczy niewodnej beda czesciowo okreslone tym, czy utworzona przez mieszanie dyspersja zawiera wode w fazie zdysper- gowanej czy fazie cieglej. Zaleznie od tego wybra- 65 ny bedzie typ srodka powierzchniowo-czynnego.82 925 Czesto pozadane jest dodanie modyfikatorów do wodnych materialów wiazacych, np. przyspieszacze lub opózniacze wiazania i wypelniacze lub kruszy¬ wa. Podobnie czesto pozadane bedzie dodanie mo¬ dyfikatorów do polimeru, np. srodków wulkanizu¬ jacych, antyutleniaczy, wypelniaczy i innych poli¬ merów. Materialy te moga byc dodawane do roz¬ tworu lub dyspersji albo w skladniku wodnym mieszaniny albo w cieczy niewodnej. Nalezy rów¬ niez miec na uwadze fakt, ze inne skladniki mie¬ szaniny, szczególnie polimer, moga wplywac na czas wiazania hydraulicznych materialów wiaza¬ cych. Np. niekauczukowe skladniki w naturalnym lateksie kauczukowym opózniaja wiazanie gipsu tynkarskiego.W przypadku stosowania dyspersji hydrauliczne¬ go materialu wiazacego i polimeru w cieczy nie- wodnej moze ona takze zawierac srodek powierz- chniowo-czynny i/lub modyfikator dla hydraulicz¬ nego materialu wiazacego i/lub modyfikator dla polimeru. Dyspersja moze byc stosowana jako skladnik niewodny mieszaniny opisanej powyzej wedlug wynalazku a podane wyzej ilosci wzgledne zwiazane sa takze z ta dyspersja.Wynalazek ilustruja nastepujace przyklady: Przyklad I. Do 30 czesci wagowych cieklego weglowodoru chlorowanego (nazwa handlowa Aro- clor 1248) dodano mieszajac 50 czesci wagowych cementu glinowego. Do tej mieszaniny dodano 25 czesci wagowych handlowego lateksu kauczuku naturalnego (o zawartosci 60*/o wagowych kauczu¬ ku), do którego dodano 1,5 czesci wagowych 10% roztworu tiomocznika (jako antyutleniacza) i 1,5 czesci wagowej 50*V*-owego roztworu srodka powierzchniowo-czynnego (Texofor FN 30). Mie¬ szanine mieszano recznie az do zhomogenizowania i nastepnie wylano do plastykowej formy. Po 4 go¬ dzinach mieszanina stezala tworzac elastyczny pro¬ dukt staly, który mozna bylo wyjac z formy.Przyklad II. 100 czesci wagowych gipsu tyn¬ karskiego (nazwa handlowa Herculite No 2) doda¬ no mieszajac do 60 czesci handlowego oleju mine¬ ralnego (nazwa handlowa Shellflex 63). Przygoto¬ wano takze zwiazek lateksowy o nastepujacym skladzie: 60°/o-owy amoniak, lateks kauczuku naturalnego 100 czesci wagowych 50°/o-owy roztwór zwiazku powierzchniowo-czynnego (Texofor FN 30) 6 czesci wagowych 40°/©-owy formaldehyd 1,3 czesci wagowych 20%-owy roztwór uwodnio¬ nego siarczanu glinowego 1,5 czesci wagowych proszek gipsowy 30 czesci wagowych Poszczególne skladniki dodawano w podanej ko¬ lejnosci. Po dodaniu roztworu formaldehydu po¬ czekano 20 minut, aby zaszla reakcja z amoniakiem i dopiero po tym dodano roztwór siarczanu glino¬ wego. Siarczan glinowy i gips wplywaja na usta¬ lenie odpowiedniego czasu wiazania produktu. Na¬ stepnie do mieszaniny olejowo-gipsowej dodano zwiazek lateksowy i calosc mieszano recznie do zhomogenizowania. Mieszanina stezala w ciagu 3 godzin dajac elastyczny staly produkt.Przyklad Ul. 100 czesci wagowych .(Hercu¬ lite No 2) gipsu tynkarskiego dodano mieszajac do 50 czesci ftalanu dwuoktylowego. Do tej miesza¬ niny dodano nastepnie 62 czesci syntetycznego la- tekstu polichloropropenowego (nazwa handlowa s Neoprene 750 latex), do którego dodano 3,5 czesci wagowych 50P/*-owego roztworu zwiazku powierz¬ chniowo-czynnego (Texofor FN 30). Mieszanine mieszano recznie az do zhomogenizowania i pozo¬ stawiono w spokoju. Po 50 minutach otrzymano io twardy stezaly produkt Przyklad IV. Przyklad ten ilustruje zasto¬ sowanie polioctanu winylu (PVA) jako polimeru i dodanie do tego plastyfikatora jako do cieczy niewodnej. Przygotowano nastepujace skladniki: 15 ftalan dwubutylowy 15 czesci wagowych toluen 5 czesci wagowych cement Fondu 20 czesci wagowych jako jeden skladnik 50% latex polioctanu wi- ao nylu (V7000, BP Chemi¬ cals) 50 czesci wagowych 50°/o wodny roztwór zwiazku powierzchnio¬ wo-czynnego (TEXO- 25 FOR SN 30, Glovers) 2 czesci wagowych jako drugi skladnik. Oba skladniki zmieszano i po¬ zostawiono do zwiazania. Nastepuje uwadnianie cementu Fondu i powstaje twardy material ela¬ styczny. so Przyklad V. Przyklad ten ilustruje zastoso¬ wanie polimeru zywicy epoksydowej w cieczy nie¬ wodnej. Przygotowano nastepujace skladniki: Zywica epoksydowa (ARAL- D1TE GY 278) 10 czesci wagowych 35 aceton 12 czesci wagowych cement Fondu 100 czesci wagowych jako jeden skladnik wodny dyspergujacy utwar¬ dzacz aminowy (ARALDI- 40 TE X83/343) 7,5 czesci wagowych woda 25 czesci wagowych jako drugi skladnik.Skladniki jeden i drugi zmieszano i pozostawio¬ no do zwiazania. Nastepuje uwadnianie cementu *s Fondu i powstaje twardy i sztywny material. Je¬ sli pozadany jest wzrost szybkosci wiazania mozna dodac przyspieszacza dla cementu Fondu, w któ¬ rymkolwiek ze skladników. PL PL