DE1044323B - Verfahren zur Herstellung kaltverarbeitbarer, kalthaertender Vergussmassen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung kaltverarbeitbarer, kalthärtender Vergußmassen Für die Ausfüllung von Fugen und Poren sowie für die Abdichtung von Undichtigkeiten aller Art, insbesondere in Beton, z. B. Fußböden, Dächern, Straßen, Flugplätzen usw., wäre eine nicht nur plastische, sondern auch elastische Verfüllung sehr erwünscht. Ebenso wäre es vorteilhaft, wenn die Verfüllung nicht heiß, sondern kalt ausgeführt werden könnte. Es gibt zwar heute bereits sogenannte kaltverarbeitbare Fugenkitte, jedoch weisen diese alle den einen oder anderen Nachteil auf. Soll sich ein Produkt ohne Erwärmung leicht, also durch Gießen oder mit einer einfachen Kittspritze verarbeiten lassen, so muß es Lösungsmittel enthalten. Diese bedingen beim Verdunsten ein Schwinden, wodurch in der Vergußmasse mehr oder weniger Risse entstehen. Die erwähnten kaltverarbeitbaren Fugenkitte sind daher praktisch frei von Lösungsmitteln. Das bedingt aber, daß der Kitt im Prinzip dauernd die Anfangskonsistenz behält. Entweder ist er sehr fest, dann ist seine Verarbeitung in der oft schmalen und tiefen Fuge äußerst schwierig. Ist er aber weicher, so bleibt er an allen offen zugänglichen Stellen dauernd mechanisch empfindlich und ist daher z. B. auf Straßen oder Flugplätzen unbrauchbar.
• Es gibt nun heute Kunststoffgruppen, die bei Mischung zweier Komponenten ein flüssiges Produkt ergeben, das ohne Zuführung thermischer Energie und auch ohne Abspaltung irgendwelcher Reaktionsprodukte allein durch Polyaddition zweier und mehrerer funktioneller Gruppen in annehmbarer Zeit fest wird. Neben den Epoxyden sind dies speziell die Polyurethane. Wegen Verarbeitungsschwierigkeiten, aber auch wegen gewisser Mängel und nicht zuletzt wegen ihres hohen Preises haben sie jedoch in dieser Form für den genannten Zweck keine Anwendung gefunden.
• Durch die nachfolgend beschriebene Erfindung ist es nun möglich, aus billigen Rohstoffen unter Verwendung geringer Zusatzmengen von Polyestern und voraddierten Isocyanaten aus mindestens dreiwertigen Alkoholen und zweiwertigen Isocyanaten - den beiden Komponenten der Polyurethanbildung - Produkte herzustellen, die sich lösungsmittelfrei gut kalt verarbeiten lassen, beim Verfestigungsprozeß nicht nur nicht schwinden, sondern sich sogar etwas ausdehnen und im festen Zustand elastische Eigenschaften besitzen.
• Es ist bekannt, daß man bei der Polyurethanbildung bei Verwendung gleicher Isocyanate je nach Art des Polyesters sehr harte bis weiche gummiartige Produkte erhalten kann. Es lag nahe, die Polyurethane durch Zumischung billigerer Rohstoffe zu strecken. Dabei zeigte sich aber, daß auf diese Weise keineswegs ohne weiteres brauchbare kaltverarbeitbare Vergußmassen entstehen. Verwendet man einen Zusatzstoff, der bei normaler Temperatur fest ist, so erhält man ein sehr steifes, zähes Produkt, in dem die Vermischung der beiden Komponenten nur unter Anwendung starker maschineller Hilfsmittel möglich ist. Nimmt man dagegen einen flüssigen oder zähflüssigen Stoff, so ist zwar eine gute Verarbeitbarkeit ohne Erwärmung vorhanden, jedoch wird das Mischungsprodukt, bei dem aus wirtschaftlichen und anwendungstechnischen Gründen wünschenswerten Verhältnis von Polyurethanbildner zum Mischungspartner wie 1 : 9 bis 1:2, auch bei Verwendung sogenannter Beschleuniger nicht mehr fest. Das läßt sich auch durch Verwendung stark verzweigter Polyester nur unwesentlich verbessern.
• Die Erfindung besteht nun darin, solche Rohstoffe zu verwenden, die eine begrenzte Anzahl mit Isocyanat reagierender funktioneller Gruppen besitzen, oder eine entsprechende Mischung zweier oder mehrerer Rohstoffe zu verwenden. Bei ausschließlicher Reaktion niedrigmolekularer Alkohole oder Amine mit höhermolekularen Isocyanaten entstehen spröde, teilweise kristallisierende Produkte. Diese lassen sich nur schlecht in anderen Rohstoffen lösen oder dispergieren, bzw. sie üben keine verbessernde Wirkung aus. In der aufgezeigten Kombination, in der jeweils nur einzelne Isocyanatgruppen an den mehr funktionellen höhermolekularen Isocyanaten mit monofunktionellen Alkoholen oder Aminen reagieren, gelingt es, sehr gute und für den eingangs angegebenen Verwendungszweck sowie auch sonstige Verwendung im Bautenschutz bestens geeignete Massen zu erhalten. Dabei müssen die Rohstoffe weiterhin ganz oder wenigstens bis zur Hälfte aromatischer oder mindestens cyclischer Natur sein. Gegebenenfalls können geringe Zusätze reiner, mit Isocyanat reaktionsfähiger Rohstoffe eingearbeitet werden. Ein sehr geeigneter Rohstoff ist der Teer, der genügend eigene funktionelle Verbindungen - wie Phenole und Amine - enthält. Weiterhin geeignet sind Cumaron-, Inden-, Styrol-oder Wurzelharz in reiner oder chemisch abgewandelter Form, ebenso kommen Kunstharze, z. B. Phenolharze der Stufe A, in Frage, vorwiegend in Mischung mit hochsiedenden aromatischen Ölen. In kleinen Anteilen können für besondere Zwecke auch Erdölbitumina, Wachse oder niedermolekulare Polymerisationsprodukte aus Styrol oder Isobutylen zugegeben werden. Geeignete Stoffe mit funktionellen Gruppen als Zusatz sind z. B. alle Phenole, aromatische Amine, cyclische Alkohole oder auch mehrwertige aliphatische Alkohole.
• Als Polyester kommen vorwiegend langkettige, wenig verzweigte Produkte aus hauptsächlich bifunktionellen Säuren und Alkoholen in Frage, die mit geringen Anteilen verzweigter Polyester entsprechend den verwendeten sonstigen Rohstoffen und dem Verwendungszweck verschnitten werden können. Alle Polyester müssen endständige. O H-Gruppen tragen. Als Isocyanate werden »voraddierte« Produkte, z. B. das unter dem gesetzlich geschützten Handelsnamen bekannte »Desmodur TH« (beschrieben in »Zeitschrift für Angewandte Chemie«, Teil A, S. 264), aus mindestens dreiwertigen Alkoholen und zweiwertigen Isocyanaten mit einem Molgewicht von mindestens 500 und reaktionsfähigen Isocyanatgruppen im Molekül verwendet. Diese werden zweckmäßig in 70-bis 80%iger Lösung verarbeitet. Die Verwendung niedrigmolekularer mehrwertiger Isocyanate ist wegen ihrer physiologischen Gefährlichkeit bei der Baustellenverarbeitung zu vermeiden.
• Neben den einfachen Rohstoffen und den Poly--urethanbildnern ist die Verwendung organischer und anorganischer Füllstoffe zur Einstellung der jeweils gewünschten Festigkeit des Endproduktes möglich und oft sogar notwendig. Ebenso können geringe Mengen Lösungsmittel organischer Natur bei Verwendung harz- oder wachsartiger fester Rohstoffe mit verwendet werden.
• Es ist bekannt, daß Isocyanat mit Wasser Kohlendioxyd bildet. Diese Reaktion kann bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Mischung unter Umgehung einer kostspieligen Entwässerung der verschiedenen Rohstoffe sinnvoll in den Reaktionsablauf eingebaut werden. Dabei bilden sich durch die Treibwirkung des Kohlendioxyds zufolge seiner Unlöslichkeit in der Mischung in der im Verfestigungsstadium befindlichen Masse winzige Hohlräume, die den Charakter einzelner, geschlossener Poren tragen. Je nach geivünschter Zahl und Größe der Poren wird die Wassermenge auf einen Wert zwischen 0,1 und 3 0% eingestellt. Es soll dabei kein Schaumstoff im üblichen Sinne entstehen, sondern eine in der Dichte nur mäßig herabgesetzte, in der Zusammenpreßbarkeit verbesserte Masse. Für die Ausfüllung z. B. von Fugen, die gegen Wasser dicht sein sollen, kommt vorwiegend ein Wassergehalt von 0,2 bis 0,5% der fertigen Mischung in Frage, wobei die Poren isoliert und ohne Verbindung miteinander entstehen, so daß das fertige Produkt einen gewissen Zellschwammcharakter erhält, aber trotzdem vollkommen flüssigkeitsdicht ist.
• Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Masse werden Polyester, bituminöse harzige oder wachsige Rohstoffe, gegebenenfalls mit. aromatischem Öl und Spezialzusätzen versehen, homogen vermischt, eventuell Füllstoffe und Lösungsmittel zugesetzt, und so die eine Komponente erhalten. Die zweite Komponente ist das zu gerade noch flüssiger Konsistenz gelöste voraddierte Isocyanat aus mindestens dreiwertigen Alkoholen und zweiwertigen Isocyanaten. Nach gründlicher Mischung beider Teile im richtigen Mengenverhältnis beginnt alsbald die zur Verfestigung führende Reaktion, deren Geschwindigkeit wesentlich von der Temperatur abhängig ist. Bei 15 bis 25° C ist die Mischung noch nach 11/z bis 21/z Stunden vergießbar, nach weiteren 11/z bis 21/z Stunden spachtelbar und nach insgesamt 8 bis 24 Stunden fest, wobei ihr Volumen infolge der Porenbildung um 5 bis 25% je nach Wassergehalt zunimmt. Der Gehalt an Polyester und Isocyanat soll 10 bis 40% der Gesamtherstellung betragen, jedoch können für Spezialfälle auch bis zu 60% verwendet werden. Der Füllstoffgehalt kann ohne wesentliche Beeinträchtigung von Festigkeit und Elastizität bis zu 60% betragen bzw. können durch Verwendung von Pigmenten an Stelle von Füllstoffen auch sehr hellfarbige Vergußmassen hergestellt werden.
• Die nach Beendigung der Reaktion entstandene Masse ist gummiartig elastisch, haftet ohne Voranstrich auf Beton und anderem porösem Untergrund, während die auf Metall einer Grundierung mit einem üblichen »Wash-primer« bedarf. Sie hat den besonderen Vorteil, auch auf schwach feuchtem Untergrund sich zu verankern, weil der Feuchtigkeitsfilm durch Reaktion mit dem Isocyanat beseitigt wird. Sie ist sehr wasserbeständig und gegen fast alle Lösungsmittel und Öle, außer reinen Aromaten und Chlorkohlenwasserstoff, praktisch beständig. Beispiel 1 Es wird eine Mischung hergestellt aus 15 bis 20 Gewichtsteilen eines wenig verzweigten Polyesters, wie er unter dem gesetzlich geschützten Handelsnamen »Desmophen« 2100, und 6 bis 12 Teilen eines etwas stärker verzweigten Polyesters, wie er unter dem Handelsnamen »Desmophen« 1200 (beschrieben in »Zeitschrift für Angewandte Chemie«, 1947, Teil A, S. 264, bzw. Taschenbuch Bayer, »Kunststoffe«, Leverkusen, 1955, S.63.ff.) bekannt ist, mit 20 bis 35 Gewichtsteilen Dickteer mit einem Wassergehalt von etwa 0,5% (entsprechend 0,2 bis 0,30/0 der Gesamtmischung), in die 25 bis 40 Gewichtsteile Silikatmehl eingearbeitet werden. Zur Reaktionsauslösung werden 10 bis 20 Gewichtsteile eines »voraddierten« mehrfunktionellen Isocyanats, wie es unter dem gesetzlich geschützten Handelsnamen »Desmodur« TH (beschrieben in »Zeitschrift für Angewandte Chemie«, 1947, Teil A, S. 264, bzw. Taschenbuch Bayer, »Kunststoffe«, Leverkusen, 1955, S. 63 ff.) bekannt ist, hinzugegeben. Die Mischung beginnt bald dicker zu werden und wird je nach Temperatur nach 6 bis 12 Stunden unter Bildung zahlreicher winziger isolierter Poren fest. Beispiel 2 Es wird eine Mischung hergestellt aus 4 bis 10 Gewichtsteilen eines wenig verzweigten, im Beispiel 1 beschriebenen Polyesters und 2 bis 5 Gewichtsteilen eines etwas stärker verzweigten Polyesters mit 20 bis 35 Gewichtsteilen Dickteer, ebenfalls nach Beispiel 1. Hinzukommen 50 bis 70 Gewichtsteile Quarzmehl. Als Reaktionssubstanz werden 3,5 bis 8 Gewichtsteile Isocyanat - wie vor - verwendet. Zur besseren Verarbeitung können 2 bis 5 Teile Xylol in die Polyester-Teer-Mischung eingerührt werden. Nach Vermischung erreicht das Produkt nach 10 bis 20 Stunden seinen Endzustand. Es ist weniger porös und nicht so elastisch wie ein nach Beispiel 1 hergestelltes Produkt, aber trotzdem überwiegt die elastische Eigenschaft die plastische. Beispiel 3 8 bis 10 Teile wenig verzweigter Polyester und 3 bis 6 Gewichtsteile stärker verzweigter Polyester werden mit 25 bis 40 Gewichtsteilen Dickteer und 40 bis 60 Gewichtsteilen einer Mischung aus Quarz- und Asbestmehl gut verrührt und hierin 0,2 bis 0,5 Gewichtsteile Glyzerin gleichmäßig verteilt. Als Härter werden 8,5 bis 13 Teile Isocyanat eingerührt. Die Verfestigung geht schneller vor sich. Der Endzustand ist bereits nach 4 bis 8 Stunden erreicht. Beispiel 4 Eine Mischung von 8 bis 16 Gewichtsteilen wenig und 3 bis 10 Gewichtsteilen mäßig verzweigtem Polyester wird mit 25 bis 45 Gewichtsteilen einer Lösung von gehärtetem Kollophonium in hochsiedendem Anthracenöl (1 : 1) vermischt und mit 30 bis 50 Gewichtsteilen anorganischen Weiß- und Grünpigmenten (1 :1) angerührt. Nach Zusatz von 6 bis 15 Gewichtsteilen Isocyanat erhält man in 6 bis 15 Stunden eine stark grüne, schwach poröse und elastische Masse.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung kaltverarbeitbarer kalthärtender Vergußmassen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zur Hälfte aromatische oder cyclische Rohstoffe auf bituminöser oder harzartiger Basis mit einem Gehalt an wasserstoffaktiven funktionellen Gruppen, allein oder in Mischung, mit einem Gemisch überwiegend langkettiger, wenig oder unverzweigter Polyester mit endständigen OH-Gruppen und Füllstoffen bzw. Pigmenten vermischt und mit »voraddierten« Isocyanaten aus mindestens dreiwertigen Alkoholen und zweiwertigen Isocyanaten von einem Molgewicht von über 500 und wenigstens drei reaktionsfähigen Isocyanatgruppen zur Reaktion gebracht werden, wobei der Anteil an Polyester und Isocyanat 10 bis 60%, vorwiegend 10 bis 40%, beträgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den zu verwendenden Rohstoffen gegebenenfalls wasserstoffaktive funktionelle Gruppen tragende niedermolekulare Stoffe in Mengen bis zu 3 % des Rohstoffes zugesetzt werden, wobei es sich vorzugsweise um Phenole, aromatische oder cyclische Alkohole oder Amine oder gegebenenfalls aliphatische mehrwertige Alkohole handelt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung so erfolgt, daß das Gemisch 0,1 bis 3%, vorzugsweise 0,2 bis 1%, Wasser enthält.