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" Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Polyvinylalkohol-
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Dispersionen und deren Verwendung als Zementzusätze" Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Polyvinylalkohol-Dispersionen,
bei dem man zunächst eine wäßrige Polyvinylalkohol-Dispersion dadurch herstellt,
daß man eine wäßrige Polyvinylalkohollösung, die durch Auflösen von Polyvinylalkohol
in Wasser hergestellt worden ist, unter Rühren mit einer wäßrigen Öldispersion vermischt,
die durch Rühren des Öls mit Wasser in Gegenwart einer grenzflächenaktiven Verbindung
und anschließendes Verdünnen mit frischem Wasser hergestellt worden ist, und hierauf
die erhaltene wäßrige Polyvinylalkohol-Dispersion unter Rühren mit Calciumchlorid
versetzt.
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Polyvinylalkohol (im folgenden: PVA) wird somit zunächst mit frischem
Wasser zu einer wäßrigen PVA-Lösung (A) vermischt.
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Andererseits vermischt man ein Öl gründlich mit einer grenzflächenaktiven
Verbindung und dispergiert das Gemisch in Wasser, um eine wäßrige Dispersion (B)
herzustellen. Durch Vermischen und Rühren von (A) und (B) erhält man eine gemischte
Lösung (C), die unter Rühren mit Calciumchlorid versetzt wird. Die auf diese Weise
erhaltene PVA-Dispersion besitzt ausgezeichnete Eigenschaften bei der Verwendung
als Zementzusatz, wasserabstoßendes Mittel, Kachelkleber und Schrumpfungsverhütungsmittel
für Vergußmassen, Anstrichmittel und Kleber.
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Die erfindungsgemäß hergestellte wäßrige PVA-Dispersion kann mit beliebigen
Zementen verwendet werden, die in Gegenwart von Wasser aushärten, z.B. Portlandzement.
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Das Verfahren der Erfindung ermöglicht die Herstellung von wäßrigen
PVA-Dispersionen durch einfaches Zusammenrühren der Einzelkomponenten in einfachen
Vorrichtungen, so daß es in großem Maßstab mit niedrigen Betriebskosten durchgeführt
werden kann, ohne Umweltprobleme zu verursachen.
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Im Verfahren der Erfindung kann handelsüblicher PVA verwendet werden,
wenn er einen Polymerisationsgrad von 300 bis 2500 und einen Verseifungsgrad von
70 bis 100 Molprozent aufweist. Vorzugsweise verwendet man PVA in Form einer 10
bis 50prozentigen wäßrigen Lösung. Eine große Vielzahl von PVA-Sorten mit unterschiedlichem
mittlerem Polymerisationsgrad kann mit guten Ergebnissen verwendet werden. Vorzugsweise
beträgt der Verseifungsgrad mehr als 70 Molprozent.
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Die Löslichkeit von PVA in Wasser hängt stark vom Verseifungsgrad
ab. Die erfindungsgemäß hergestellten wäßrigen PVA-Dispersionen verleihen dem Zement
jedoch ausreichend hohe Wasserbeständigkeit, wenn der Verseifungsgrad der PVA-Komponente
einen bestimmten Wert überschreitet (d.h. 70 Molprozent). Der Verseifungsgrad von
PVA kann daher in einem breiten Bereich variieren.
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Beim Verrühren von PVA mit frischem Wasser ist ein Blasenverhütungsmittel
erforderlich, da in dem Gemisch Blasen entstehen können. Hierzu eignen sich bekannte
Blasenverhütungsmittel, z.B. Silicone und Tributylphosphat, in Mengen von 0,01 bis
2 Gewichtsprozent.
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Um ein brauchbares Produkt zu erhalten, muß das Gemisch aus PVA und
dem Blasenverhütungsmittel mindestens 24 Stunden
stehengelassen
werden, bevor es mit der Lösung (B) vermischt wird. Andererseits eignen sich anionische
Polyalkylarylsulfonate vorzugsweise als grenzflächenaktive Mittel für die Lösung
(B). Ihre Menge beträgt vorzugsweise 0,6 bis 3,0 Teile pro 0,1 bis 0,3 Gewichtsteile
Ö1. Das am meisten bevorzugte Öl zum Vermischen mit der grenzflächenaktiven Verbindung
ist Sojaöl. Pro 0,6 bis 3,0 Gewichtsteile grenzflächenaktive Verbindung werden 0,1
bis 0,3 Teile, vorzugsweise 0,1 bis 0,15 Teile, Öl verwendet. Andernfalls lassen
sich die gewünschten Eigenschaften nicht erzielen.
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Eine wäßrige PVA-Dispersion von besonders hoher Qualität bei der Verwendung
als Zementzusatz wird auf folgende Weise erhalten: Frisches Wasser wird zu einem
gleichförmigen Gemisch aus einer grenzflächenaktiven Verbindung und einem Öl in
einer Menge von 0,6 bis 10 Gewichtsteilen pro 0,6 Teil der grenzflächenaktiven Verbindung
gegeben, um durch gründliches Mischen und Rühren eine wäßrige Dispersion (B) herzustellen.
Es sollte vermieden werden, die Dispersion (B) sofort nach ihrer Herstellung mit
der wäßrigen PVA-Lösung (A) zu vermischen. Um eine hohe Produktqualität zu erzielen,
sollte die wäßrige Dispersion (B) mindestens 24 Stunden stehengelassen werden, bevor
man sie mit der wäßrigen PVA-Lösung (A) vermischt. Das auf diese Weise hergestellte
Gemisch wird gründlich verrührt und etwa 20 Stunden stehengelassen. Hierauf versetzt
man die erhaltene Lösung (C) mit Calciumchlorid als wäßriger Lösung in einer Menge
von 0,01 bis 200 Gewichtsteilen, bezogen auf PVA, und läßt sie mindestens 24 bis
48 Stunden stehen.
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Die erfindungsgemäß hergestellten wäßrigen PVA-Dispersionen beeinträchtigen
die Dispergierwirkung der grenzflächenaktiven Verbindungen nicht, sondern fördern
sie sogar. Da sie außer Wasser kein Lösungsmittel enthalten, sind sie unschädlich,
geruchlos und nicht entflammbar und verursachen daher keine Umweltprobleme.
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Die wäßrigen PVA-Dispersionen können mit Wasser weiter verdünnt werden,
um als Zementzusätze Portlandzement zugesetzt oder zugemischt zu werden. Hierbei
werden die Viskosität des Zements erhöht und gleichzeitig die Fluidität verbessert.
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Man erhält daher eine ausgezeichnete Mörtelpaste, deren Fließfähigkeit
beim Stehenlassen nicht abnimmt. Die dem Zement zugesetzte Wassermenge kann um 10
bis 40 Gewichtsprozent der Normalmenge verringert werden. Eine geeignete Viskosität
läßt sich daher ohne große Wärmeentwicklung einstellen, während gleichzeitig das
Abbinden verzSgert und die Wasserrückhaltung verbessert werden.
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Die erhöhte Viskosität der Zementpaste verhindert eine Erhöhung des
freien Wassergehalts in dem Zement, ein Krümeln oder Aufblähen ("breezing") und
ein schnelles Verdampfen des Wassers. Hierdurch wird ausreichende Zeit gewonnen,
damit der Zement vollständig hydratisiert und verbesserte Wasserbeständigkeit und
Hafteigenschaften anstelle von Wasserpermeabilität und sorptiven Eigenschaften erzielt
werden.
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Außerdem werden eine Schrumpfung und Rißbildung vermieden.
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Bei der Verwendung der wäßrigen PVA-Dispersionen als Zementzusätze
bewirken diese aufgrund eines synergistischen Effektes mit dem Zement eine wesentlich
verbesserte Wasserbeständigkeit und Alkalibeständigkeit. Insbesondere wird die Bildung
von Ausblühungen aufgrund des im Zement enthaltenen Calciumhydroxids vermieden.
Die physikalischen Eigenschaften von Beton und Mörtel, z.B. die Druck-, Biege- und
Zugfestigkeit, werden aufgrund der erhöhten Aggregationskraft zwischen den Zementteilchen
und den Baumaterialien verbessert. Wesentlich verbesserte Eigenschaften werden auch
hinsichtlich der Rißbildungsbeständigkeit, dynamischen Bewegungs-, Wasserdruck-
und Rückdruckfestigkeit erzielt. Ferner werden die Chemikalien- und Wetterbeständigkeit
verbessert.
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Ein Gemisch aus Zement und der erfindungsgemäßen wäßrigen PVA-Dispersion
besitzt stark verbesserte Haftscherfestigkeit gegenüber Verstärkungsmaterialien.
Ferner wird ein permanenter Rostschutz erzielt. Die Verfestigungsgeschwindigkeit
des Zements kann beliebig über die Zusatzmenge an Calciumchlorid gesteuert werden.
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Die als Zementzusätze verwendbaren wäßrigen PVA-Dispersionen entfalten
ihre volle Wirkung, ohne die Funktion der oben genannten Materialien zu beeinträchtigen.
Die PVA-Dispersionen können beliebigen Zementen zugesetzt werden, die zur Familie
der Portlandzemente gehören, z.B. gewöhnlichem Zement, schnell abbindendem Zement,
Weißzement, sehr schnell abbindendem Zement, Hochofenzement oder Flugaschenzement.
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Die erfindungsgemäß hergestellten wäßrigen PVA-Dispersionen verleihen
eine charakteristische Wasserbeständigkeit. Obwohl die genauen Zusammenhänge noch
nicht geklärt sind, beruht dieser Effekt vermutlich darauf daß die Komponenten keine
chemischen Reaktionen eingehen und den PVA in Wasser unlöslich machen, wenn sie
mit der grenzflächenaktiven Verbindung und dem Öl vermischt und mindestens 24 Stunden
stehengelassen werden. Vermutlich beruht dieser Effekt nicht auf der bloßen Gegenwart
von PVA, grenzflächenaktiver Verbindung und Wasser, sondern auf einer komplexen
Wechselwirkung zwischen PVA, Wasser und Calciumchlorid und der wäßrigen Dispersion,
die die grenzflächenaktive Verbindung, Öl und Wasser enthält.
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Die als Zementzusätze verwendbaren wäßrigen PVA-Dispersionen sind
ausreichend stabil, um bis zu 1 Jahr bei Raumtemperatur gelagert zu werden, ohne
daß sich die Komponenten voneinander trennen oder in ein Gel umwandeln.
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Eine viskose wäßrige PVA-Lösung (A) kann dadurch hergestellt werden,
daß man PVA und Wasser zu einer 10 bis 50prozentigen Lösung mischt und hierauf 24
Stunden stehen läßt.
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Die Lösung (B) wird folgendermaßen hergestellt: Ein Gemisch aus 0,6
bis 3 Gewichtsteilen einer grenzflächenaktiven Verbindung pro 0,1 bis 0,3 Teilen
Öl wird gleichmäßig verrührt und mit 0,6 bis 10 Gewichtsteilen Wasser pro 0,6 Teil
der grenzflächenaktiven Verbindung versetzt. Das erhaltene Gemisch wird nach gründlichem
Rühren mindestens 24 Stunden stehengelassen.
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Die beiden Lösungen (A) und (B), die jeweils mindestens 24 Stunden
stehengelassen worden sind, werden dann unter Rühren vermischt und mehr als 20 Stunden
stehengelassen. Die dadurch erhaltene Lösung (C) wird mit Calciumchlorid in einer
Menge von 0,01 bis 200 Gewichtsprozent, bezogen auf PVA, in Form einer wäßrigen
Lösung versetzt. Nach gründlichem Mischen wird das Gemisch weitere 24 bis 48 Stunden
stehengelassen.
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Auf diese Weise erhält man eine wäßrige PVA-Dispersion von hoher Qualität,
die sich als Zementzusatz eignet. Durch Versetzen von Portlandzement mit der Dispersion
werden ausgezeichnete Eigenschaften erzielt, z.B. ein schnelles Abbinden, das für
das Bauen unter Zeitdruck oder bei kaltem Wetter erforderlich ist. Auch hier werden
die Lösungen (A) und (B) mindestens 20 Stunden stehengelassen, bevor man sie vermischt
und mit Calciumchlorid versetzt. Das Calciumchlorid wird vorzugsweise in Form einer
wäßrigen Lösung zugegeben.
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Nur wenn die Komponenten auf diese Weise zugegeben werden, erhält
man ein Produkt von ausgezeichneter Qualität. Die als Zementzusatz verwendbare wäßrige
PVA-Dispersion der Erfindung enthält außer Wasser andere Komponenten in einer Menge
von 8 bis 60 %. Die Viskosität beträgt 300 bis 20 000 cP bei 200C.
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Essentielle Komponenten der erfindungsgemäßen wäßrigen PVA-Dispersionen
sind PVA, Wasser und ein Blasenverhütungsmittel sowie eine grenzflächenaktive Verbindung,
Öl und Calciumchlorid. Die wäßrige PVA-Lösung (A) und die wäßrige Disper-
sion
(B) werden in einem Mengenverhältnis von etwa 55 bis 92 % (A) und 45 bis 8 % (B)
eingesetzt.
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Die Beispiele erläutern die Erfindung. Alle Teile beziehen sich auf
das Gewicht.
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Beispiel 1 10,015 Teile einer wäßrigen PVA-Lösung (A) werden dadurch
hergestellt, daß man 10 Teile einer 7,5prozentigen wäßrigen Lösung von PVA 205 (Polymerisationsgrad
550; Verseifungsgrad 88 Molprozent; Produkt der Kurashiki Rayon Ltd.) und 0,015
Teil eines Silicon-Blasenverhütungsmittels ("Silicone KM 73" der Shinetsu Chemical
Industry Ltd.) 3 Stunden gründlich unter Rühren vermischt und hierauf 24 Stunden
stehen läßt.
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In einem getrennten Lösungstank werden 3 Teile eines Polyalkylarylsulfonats
als grenzflächenaktives Mittel mit 0,3 Teil Sojaöl 30 Minuten vermischt, worauf
man 4,585 Teile frisches Wasser zusetzt. Die erhaltenen 7,885 Teile der wäßrigen
Dispersion (B) werden gründlich vermischt und hierauf 24 Stunden stehengelassen.
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Die vorstehend erhaltenen 10,015 Teile der wäßrigen PVA-Lösung (A)
und 7,885Teile der wäßrigen Dispersion (B) werden gründlich vermischt und 20 Stunden
stehengelassen, wobei 17,900 Teile einer viskosen ockerfarbenen Flüssigkeit erhalten
werden, die man mit 0,1 Teil einer 50prozentigen wäßrigen Calciumchloridlösung versetzt.
Das Gemisch wird gründlich gerührt und dann 20 Stunden stehengelassen. Auf diese
Weise erhält man 18 Teile einer wäßrigen PVA-Dispersion mit einer Viskosität von
400 cP bei 200C, die sich als Zementzusatz (wasserbeständig machendes Mittel) eignet.
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6 Gewichtsprozent des erhaltenen Produkts werden mit Portlandzement
zu einem Mörtel vermischt. Der aus Zement und Sand in einem Mengenverhältnis von
1 : 3 hergestellte Mörtel wird nach den Normen JIS R-5201 bzw. JIS A-1404 auf seine
Festig-
keit und Wasserbeständigkeit geprüft. Die Ergebnisse sind
in den Tabellen I und II wiedergegeben.
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Tabelle I
| Zusatz Druckfestigkeit Biegefestigkeit |
| Tage nach > ~ der |
| Herstellung erfindungs-; wäßriger erfindungs- wäßrige |
| gemäße Dis- PVA |
| persion allein persion allein |
| 3 275 | 175 51,8 30,1 |
| 7 371 'I 226 62,5 48,0 |
| 28 488 1 290 88,2 56,0 |
Tabelle II Wasserpermeabilität
| erfindungsgemäße wäßriger PVA Portland- |
| Dispersion allein zement |
| 0,28 0,88 1,00 |
Die Ergebnisse zeigen, daß mit der erfindungsgemäßen Dispersion bessere Ergebnisse
erzielt werden als mit wäßrigem PVA allein.
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Vergleichsbeispiel Zwei wäßrige PVA-Dispersionen werden unter Verwendung
des Lösungsgemisches (C) hergestellt, das gemäß Beispiel 1 erhalten worden ist.
Die eine Dispersion (Flüssigkeit X) enthält Calciumchlorid, die andere (Flüssigkeit
Y) nicht. Beide werden in getrennten Behältern aufbewahrt und in Zeitabständen als
Zementzusätze verwendet, um die Eigenschaftsänderungen zu untersuchen. Wie aus Tabelle
III ersichtlich ist, sind bei der Calciumchlorid enthaltenden Flüssigkeit X keine
Änderungen feststellbar.
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Tabelle III Druckfestig- Biegefestig- Wasserkeit keit permeahill-
-(kg/cm2) (kg/cm7) tät Monate nach Flüssig- Flüssig- Flüssig- Flüssig-- Flüssig-
Flüssig der Her- keit keit keit keit keit keit stellung (Y) (Y) (Y) ( (v) 1 487
390 88v1 6771 0v29 0130 3 485 338 87t0 67Z0 0128 0 33 6 484 330 8810 66;8 0,30 0,37
9 485 326 87 8 66t8 0128 0y40 12 486 320 87;9 6670 0t29 0r70 Anmerkung: Die Werte
stellen den Mittelwert von drei Proben dar.
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Aus Tabelle III ist die Oberlegenheit der erfindungsgemäßen, Calciumchlorid
enthaltenden wäßrigen PVA-Dispersion ersichtlich, da keine Verschlechterung der
Eigenschaften zu beobachten ist.
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Beispiel 2 10,020 Teile einer wäßrigen PVA-Lösung (A) werden dadurch
hergestellt, daß man 10 Teile einer 15prozentigen wäßrigen Lösung von PVA 117 (Polymerisationsgrad
1750; Verseifungsgrad 98,5 Molprozent; Produkt der Kurashiki Rayon Ltd.) mit 0,020
Teil eines Blasenverhütungsmittels versetzt,3 Stunden rührt und hierauf 24 Stunden
stehen läßt.
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Daneben werden 1,8 Teile eines Polyalkylarylsulfonats als grenzflächenaktiver
Verbindung und 0,3 Teil Sojaöl in einem getrennten Lösungstank 30 Minuten unter
Rühren vermischt, worauf man 5,7 Teile frisches Wasser zugibt und rührt. Es wer-
den
7,8 Teile einer wäßrigen Dispersion (B) erhalten, die man 24 Stunden stehen läßt.
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Die 10,020 Teile der wäßrigen PVA-Lösung (A) und die 7,8 Teile der
wäßrigen Dispersion (B) werden unter Rühren vollständig vermischt und 20 Stunden
stehengelassen, worauf man das erhaltene Gemisch (C) mit 0,18 Teil einer 60prozentigen
wäßrigen Calciumchloridlösung versetzt. Das Gemisch wird bis zur Gleichförmigkeit
gerührt und dann 20 Stunden stehengelassen, wobei 18 Teile einer geeignet viskosen
wäßrigen PVA-Dispersion erhalten werden, die sich als Zementzusatz (Kachelkleber)
eignet.
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6 Gewichtsprozent des erhaltenen Produkts werden mit Portlandzement
vermischt. Unter Verwendung des Mörtels, der mit einem Wasser/Zement-Verhätnis von
45 % und einem Zement/Sand-Gewichtsverhältnis von 1 : 3 hergestellt worden ist,
werden Kacheln auf einer Außenwand angebracht. Durch Verwendung der wäßrigen PVA-Dispersion
als Zementzusatz bei der Herstellung des Mörtels wird dessen Verarbeitbarkeit auf
Grund der Geschmeidigkeit der Dispersion verbessert.
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Ein erfindungsgemäß hergestellter Fußbodenmörtel besitzt ausgezeichnete
Verarbeitbarkeit, genügendes Wasserrückhaltevermögen, ausreichende Festigkeit und
Haftung, um unter Druck verarbeitet zu werden. Der Fußbodenmörtel verbindet ferner
beim Aushärten hohe Festigkeit mit Wasserpermeabilität. Da die Wasserbeständigkeit
mit abnehmender Wasserpermeabilität verbessert wird, werden Ausblühungen aufgrund
des Eindringens von Regenwasser und der damit verbundenen Extraktion vermieden.
Außerdem werden die Schwierigkeiten behoben, die mit Gefrieren von eingedrungener
Feuchtigkeit verbunden sind. Da der Mörtel nicht schrumpft, nimmt die Festigkeit
bei Temperaturänderungen nicht ab. Die hohe Festigkeit kann permanent aufrecht erhalten
werden, so daß unter Berücksichtigung der gleichzeitigen Wasserbeständigkeit der
Mörtel nicht spontan brechen kann.
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Mörtel, von denen der eine die erfindungsgemäße wäßrige Dispersion
(zum Kachelkleben) und der andere eine herkömmliche wäßrige PVA-Lösung enthält,
werden hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften miteinander verglichen. Die
Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
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allein mit herkömm- erfindungsgelicher wäßriger mäß hergestell-PVA-Lösung
herge- ter Mörtel stellter Mörtel ~~~~~~~~~~~~~~~~ Verarbeitbarkeit mit der klebt
glatter Strich, Kelle bei einem Fließwert gute Oberflävon 160 chenbeschaffenheit
Haltekraft für Kacheln im 120 g/cm2 185 g/cm2 Anfangsstadium Biegefestigkeit 46,0
kg/cm2 72 kg/cm2 (28 Tage) (JIS-R5201) Druckfestigkeit 291 kg/cm2 450 kg/cm2 (28
Tage) (JIS-R5201) Wasserabsorption 95 30 (JIS-A1404) Schrumpfungsindex 26,4 x lo
4 6,3 x Haftung flacher Kacheln 3,8 kg/cm2 8,8 kg/cm2 Der Mörtel (Kachelkleber),
der die erfindungsgemäße wäßrige PVA-Dispersion als Zementzusatz enthält, zeigt
keine Schrumpfung, verbesserte Wasserpermeabilität und Wasserbeständigkeit sowie
erhöhte Festigkeit; ferner läßt er sich auf Grund seiner verbesserten Geschmeidigkeit
leichter mit der Kelle verarbeiten und ermöglicht somit kürzere Verarbeitungszeiten
und geringere Kosten.
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Beispiel 3 Ein Lösungstank wird mit 12 Teilen einer 25prozentigen
wäßrigen Lösung von PVA 205 (Polymerisationsgrad 550; Verseifungsgrad 88 Molprozent;
Produkt der Kurashiki Rayon Ltd.) und
0,030 Teil eines Blasenverhütungsmittels
beschickt. Der Inhalt wird 3 Stunden gerührt und dann 24 Stunden stehengelassen,
wobei 12,030 Teile einer wäßrigen PVA-Lösung (A) erhalten werden.
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In einem getrennten Tank werden 6 Teile eines grenzflächenaktiven
Polyalkylarylsulfonats und 0,6 Teil Sojaöl miteinander vermischt, dann mit 6 Teilen
frischem Wasser versetzt und bis zur Gleichmäßigkeit gerührt, wobei 12,6 Teile einer
wäßrigen Dispersion (B) erhalten werden, die man 24 Stunden stehen läßt.
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Die 12,030 Teile der wäßrigen PVA-Lösung (A) und die 12,6 Teile der
wäßrigen Dispersion (B) werden gründlich durch Rühren miteinander vermischt und
20 Stunden stehengelassen, wobei 24,63 Teile eines Lösungsgemischs (C) erhalten
werden. Durch Zugabe von 5,37 Teilen einer 75prozentigen wäßrigen Calciumchloridlösung,
gründliches Rühren nd 48stündiges Stehenlassen erhält man 30 Teile einer hochviskosen
wäßrigen PVA-Dispersion mit einer Viskosität von 2000 cP bei 200C, die sich als
Zementzusatz eignet (Schrumpfungsverhütungsmittel für Vergußmassen).
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Ein Mörtel für Vergußmassen wird dadurch hergestellt, daß man Portlandzement
mit 10 Gewichtsprozent der erhaltenen Dispersion versetzt, wobei das Zement/Wasser-Verhältnis
30 % beträgt. Der Mörtel zeigt ausgezeichnete Ergebnisse bei der Herstellung eines
Fundaments für eine Maschinenanlage. Das ausgezeichnete Wasserhaltevermögen und
die gute Fließfähigkeit des Mörtels haben zur Folge, daß weder eine Grusbildung
("breezing") noch eine Ausfällung oder Lunkerbildung auftreten.
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Der gehärtete Mörtel zeigt sehr schnell hohe Festigkeit und hohe Haftscherfestigkeit.
Er schrumpft auch nicht, sondern füllt Hohlräume vollständig aus, so daß er dicht
an den Grundplatten der Maschine anliegt. Die rasche Aushärtung ermöglicht eine
schnellere Installation der Maschinen.
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Der Mörtel besitzt auch ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Öl
und Wasser. Er hält permanenter Belastung und langzeitiger Beanspruchung stand,
so daß er sich als Material für Trägerkonstruktionen, z.B. für Maschinen und Brücken,
eignet.
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Ferner weist er ausreichende Stoßfestigkeit auf. Die erfindungsgemäßen
PVA-Dispersionen eignen sich somit insgesondere als Schrumpfungsverhütungsmittel
für Vergußmassen.
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Gewöhnlicher Portlandzement wird mit 10 Gewichtsprozent der wäßrigen
PVA-Dispersion (Schrumpfungsverhütungsmittel für Vergußmassen) versetzt. Bei der
Prüfung der physikalischen Eigenschaften werden die in Tabelle IV genannten Ergebnisse
erzielt. Zum Vergleich enthält die Tabelle auch Ergebnisse, die mit einer wäßrigen
PVA-Lösung allein erzielt wurden.
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Tabelle IV
| Zusatz FlieB-| Grus- Druckfestigkeit Schrunp Haft- |
| wert bil- (kg/cm2) fung scher- |
| (mm) dung 1 Tag 28 Tage festig- |
| (%) 28 keit nac |
| 7 Tagen |
| . (kg/cm²) . |
| erfindungs- 250 I 280 881 +0,22 33,1 |
| gemäß |
| wäßrige PVA- |
| Lösung allein 180 - - 260 -2,1 6 |
| (Vergleich) |
Anmerkung: 1. Fließwert (mm) nach JIS R-5201 2. Grusbildung (%) nach JIS A-1123
3. Druckfestigkeit (kg/cm2) nach JIS R-5201 4. Schrumpfung (%): Ein Edelstahlzylinder
lron 5 cm Durchmesser und 10 cm Höhe wird mit dem Mörtel gefüllt, den man sofort
nivelliert. Das obere Ende des Gefäßes wird als Bezugspunkt markiert. Das Absinken
der Mörteloberfläche innerhalb 24 Stunden wird an 5 Meßpunkten mit einem
Mikrometer
gemessen. Es wird der Mittelwert von fünf Ablösungen genommen.
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5. Haftscherfestigkeit (kg/cm2): Ein Stahlring mit einem Innendurchmesser
von 15,6 cm und einem Außendurchmesser von 16,5 cm sowie einer Höhe von 4 cm wird
mit dem Mörtel gefüllt. Nach einer bestimmten Härtungszeit preßt man die Außenfläche
des Mörtels mit einer Stahlscheibe von 15 cm Durchmesser von 4,5 cm Höhe, um den
Mörtel nach unten zu drücken. Aus der notwendigen Auflast P (kg) und der Kontaktfläche
des Mörtels mit dem Stahlring A (cm2) errechnet sich die Haftscherfestigkeit S nach
folgender Gleichung: s = P/A Die Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen PVA-Dispersionen
als Schrumpfungsverhütungsmittel für Vergußmassen Mörtel von ausgezeichneter Verarbeitbarkeit
ergeben, die auf Grund ihrer hohen Fließfähigkeit, verbesserten Haftscherfestigkeit
und hohen Anfangsfestigkeit herkömmlichen Produkten überlegen sind.
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Beispiel 4 22 Teile einer 28prozentigen wäßrigen Lösung von PVA 205
(Polymerisationsgrad 550; Verseifungsgrad 88,0 %; Produkt der Kurashiki Rayon Ltd.)
werden mit 0,060 Teil eines Blasenverhütungsmittels versetzt, worauf man das Gemisch
3 Stunden rührt und 24 Stunden stehen läßt. Hierdurch werden 22,060 Teile einer
wäßrigen PVA-Lösung (A) erhalten.
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In einem getrennten Tank werden 1,2 Teile Polyalkylarylsulfonat und
0,6 Teil Sojaöl durch 30minütiges Rühren miteinander vermischt, worauf man das Gemisch
durch Rühren in 16,040 Teilen frischem Wasser dispergiert und so 17,84 Teile einer
wäßrigen Dispersion (B) erhält, die 24 Stunden stehengelassen wird.
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Die 22,06 Teile der wäßrigen PVA-Lösung (A) und die 17,84 Teile der
wäßrigen Dispersion (B) werden vermischt und bis zur Gleichförmigkeit gerührt, worauf
man sie 20 Stunden stehen läßt und so 39,90 Teile eines viskosen Lösungsgemischs
(C) erhält, das man mit 0,1 Teil einer 10prozentigen wäßrigen Calciumchloridlösung
versetzt. Nach 20stündigem Stehenlassen des Gemisches erhält man 40 Teile einer
wäßrigen PVA-Dispersion (Kleber). Diese wird mit 60 kg gewöhnlichem Zement vermischt,
wobei ein Kleber erhalten wird, dessen Biegehaftung nach der Norm JIS A-1106 geprüft
wird. Die Ergebnisse sind in Tabelle V wiedergegeben. Zum Vergleich sind auch die
Ergebnisse eines herkömmlichen Produkts, das einen Epoxyharzkleber enthält, angegeben.
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Tabelle V Haftfestigkeit (kg/cm2) Kleber erfindungs- wäßriger PVA
Epoxyharz gemäß (Vergleich) (Vergleich) Alter des Materials (Tage) 7 31,0 1,5 31,3
28 45,0 2 45,8 Testverfahren: Ein genügend gealterter (60 Tage) Betonblock und ein
neu hergestellter Block von jeweils 10 x 10 x 20 cm Größe werden mit dem erfindungsgemäßen
Mörtel verbunden, der auf die 10 x 10 cm große Berührungsfläche in einer Dicke von
1 mm aufgetragen wird. Nach 7 und 28«Tagen befestigt man Adaptoren an den Proben
und mißt die Biegefestigkeit und damit die Haftfestigkeit auf die vorstehend beschriebene
Weise.
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Die angegebenen Werte sind Mittelwerte von 10 Bestimmungen.
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Die Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäße PVA-Dispersion als
Kleber äquivalente Eigenschaften zeigt, wie der Epoxyharzkleber. Er ist unschädlich,
nicht entflammbar, geruh-
los und in Lösungsmitteln unlöslich,
so daß er einen idealen Kleber darstellt. Weitere Vorteile sind seine Fließfähigkeit,
Verarbeitbarkeit und geringen Kosten. Ein überzugsfilm aus dem Kleber besitzt keinerlei
Wasserabsorptionsfähigkeit. Verwendet man ihn zum Verbinden von zwei verschiedenen
Arten von Betonblöcken, so werden sie bei perfekter Wasserdichtigkeit vollständig
miteinander verbunden. Die Wasser- und Chemikalienbeständigkeit sind ausgezeichnet
und die Alterungsbeständigkeit bleibt permanent erhalten. Der Kleber kann sogar
auf eine nasse Oberfläche eines Betonblocks aufgetragen werden.
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Im Vergleich zu herkömmlichen PVA-Klebern weist der erfindungsgemäße
Kleber eine wesentlich verbesserte Haftfestigkeit und zahlreiche weitere ausgezeichnete
Eigenschaften auf, die eine ideale Verarbeitbarkeit gewährleisten. Da derart hohe
Festigkeiten bei PVA bisher unbekannt waren, stellen die erfindungsgemäßen wäßrigen
PVA-Dispersionen eine bedeutenden technischen Fortschritt auf dem Gebiet der Kleber
dar.
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Wie aus den vorstehenden Beispielen hervorgeht, ermöglichen die erfindungsgemäßen
wäßrigen PVA-Dispersionen bei der Verwendung als Zementzusätze verbesserte Fließfähigkeit,
Wasserbeständigkeit, Haftfestigkeit, Druck- und Biegefestigkeit, Schrumpfungs- und
Rißbildungsbeständigkeit,Chemikalien-, Abrieb-und Stoßbeständigkeit sowie Schutz
gegen Ausblühungen. Die erfindungsgemäßen wäßrigen PVA-Dispersionen eignen sich
daher hervorragend als Zementzusätze.