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WO2012038302A1 - Beschichtungsmittel zur herstellung von wasserdichten infrastrukturbeschichtungen - Google Patents

Beschichtungsmittel zur herstellung von wasserdichten infrastrukturbeschichtungen Download PDF

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WO2012038302A1
WO2012038302A1 PCT/EP2011/065830 EP2011065830W WO2012038302A1 WO 2012038302 A1 WO2012038302 A1 WO 2012038302A1 EP 2011065830 W EP2011065830 W EP 2011065830W WO 2012038302 A1 WO2012038302 A1 WO 2012038302A1
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WO
WIPO (PCT)
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coating compositions
water
fillers
infrastructure
coatings
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2011/065830
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hardy Herold
Harold Schoonbrood
Stephen John Aggenbach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Chemie AG
Original Assignee
Wacker Chemie AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wacker Chemie AG filed Critical Wacker Chemie AG
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Priority to AU2011304488A priority patent/AU2011304488B2/en
Publication of WO2012038302A1 publication Critical patent/WO2012038302A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/5076—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with masses bonded by inorganic cements
    • C04B41/5079—Portland cements
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    • C09D7/40—Additives
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    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
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    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00482—Coating or impregnation materials

Definitions

  • the invention relates to the use of coating compositions for the production of water-bearing infrastructure coatings and to processes for the production of water-bearing infrastructure structures,
  • Water-bearing infrastructure projects are, for example, canals or drinking water systems. Such systems must be watertight and resistant.
  • 2009/132967 recommends the use of polymer-modified, cementitious sealing slurries for the aftertreatment of concrete bodies.
  • the thus coated concrete body serve as a substrate for laying tiles or slabs.
  • JP-A 8-120192 recommends the use of cementitious coating compositions which have a high cement content relative to polymers for the production of flat roofs or verandas.
  • CN-C 100364916 deals with water-resistant, heat-insulating coatings for buildings and recommends the use of coating agents based on cementitious mortars, which are coated with small amounts of polymers.
  • US 2006/0054059 describes flexible coatings based on hydraulically setting binders and polymers as underlay for ceramic tiles.
  • CA 1046361 recommends mats containing a layer based on cement and polymers for surface coating of buildings.
  • JP-A 4-300231 recommends the use of fast-curing cementitious systems for the production of waterproof coatings, which contain 1 to 100 parts by weight of polymers, based on 100 parts by weight of cement.
  • WO-A 2009/064369 recommends measures for the repair concrete, where cementitious systems are used.
  • the task was to provide water-bearing infrastructure buildings, which should be superior to the previously known water-leading infrastructure in terms of their waterproofness as well as their mechanical or crack-bridging properties. Cracks can occur in infrastructure constructions, such as canals, as a result of earthquakes, shrinkage processes, hygrothermal changes in length, aging processes or other mechanical loads. Coatings should now be found which bridge such cracks which arise over time within the infrastructure structures and in this way prevent leakage of water from the infrastructure structures carrying water. Furthermore, the water-bearing infrastructure buildings should withstand mechanical stresses, such as when animals fall into channels, or when objects, such as trees or branches, fall into channels.
  • An object of the invention is the use of coating compositions for the production of water-carrying infrastructure coatings, characterized in that
  • the coating compositions comprise one or more mineral binders, one or more polymers based on one or more ethylenically unsaturated monomers, one or more fillers and optionally one or more additives,
  • the inorganic coatings are preferably coatings for infrastructure constructions such as channels, ponds, swimming pools, gutters or drinking water systems, more preferably channels.
  • Polymers used are polymers of one or more ethylenically unsaturated monomers.
  • Preferred ethylenically unsaturated monomers are selected from the group comprising vinyl esters, (meth) acrylic esters, vinylaromatics, olefins, 1,3-dienes and vinyl halides and optionally further monomers copolymerizable therewith.
  • Suitable vinyl esters are, for example, those of carboxylic acids having 1 to 15 carbon atoms. Preference is given to vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl butyrate, vinyl 2-ethylhexanoate, vinyl laurate, 1-methylvinyl acetate, vinyl pivalate and vinyl esters of ⁇ -branched monocarboxylic acids having 9 to 11 C atoms, for example VeoVa9 R or VeoVal0 R (trade name of Re-Solution). Particularly preferred is vinyl acetate.
  • Suitable monomers from the group of acrylic acid esters or methacrylic esters are, for example, esters of unbranched or branched alcohols having 1 to 15 C atoms.
  • Preferred methacrylic esters or acrylic esters are methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, propyl acrylate, propyl methacrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl acrylate, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate.
  • Particularly preferred are methyl acrylate, methyl methacrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate.
  • Preferred vinyl aromatic compounds are styrene, methylstyrene and vinyltoluene.
  • Preferred vinyl halide is vinyl chloride.
  • the preferred olefins are ethylene, propylene and the preferred dienes are 1,3-butadiene and isoprene.
  • auxiliary monomers can be copolymerized. be siert.
  • auxiliary monomers are ethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids, preferably acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid and maleic acid; ethylenically unsaturated carboxylic acid amides and nitriles, preferably acrylamide and acrylonitrile, mono- and diesters of fumaric acid and maleic acid, such as diethyl and diisopropyl esters and maleic anhydride; ethylenically unsaturated sulfonic acids or salts thereof, preferably vinylsulfonic acid, 2-acrylamido-2-methyl-propanesulfonic acid.
  • precrosslinking comonomers such as multiply ethylenically unsaturated comonomers, for example diallyl phthalate, divinyl adipate, dialyl maleate, allyl methacrylate or triallyl cyanurate, or post-crosslinking comonomers, for example acrylamidoglycolic acid (AGA), methyl acrylamidoglycolic acid methyl ester (MAGME), N-methylolacrylamide (NMA), N-methylolmethacrylamide, N-methylolallyl carbamate, alkyl ethers such as the isobutoxy ether or esters of N-methylolacrylamide, of N-methylolmethacrylamide and of N-methylolallylcarbamate.
  • AGA acrylamidoglycolic acid
  • MAGME methyl acrylamidoglycolic acid methyl ester
  • NMA N-methylolacrylamide
  • NMA N-methylolmethacrylamide
  • epoxy-functional comonomers such as glycidyl methacrylate and glycidyl acrylate.
  • silicon-functional Comono ⁇ mers such as acryloxypropyltri (alkoxy) - and methacryloxypropyl tri (alkoxy) silanes, vinyltrialkoxysilanes and Vinylmethyldial- koxysilane, wherein for example, ethoxy and Ethoxypropylenglykolether- este may be present as alkoxy groups.
  • methacrylic acid and acrylic acid hydroxyalkyl esters such as hydroxyethyl, hydroxypropyl or hydroxybutyl acrylate or methacrylate
  • compounds such as diacetone acrylamide and acetylacetoxyethyl acrylate or methacrylate.
  • One or more polymers are preferably selected from the group comprising vinyl ester homopolymers,
  • Vinyl ester copolymers comprising one or more monomer units from the group consisting of vinyl esters, olefins, vinylaromatics, vinyl halides, acrylates, methacrylic acid esters, fumaric and / or maleic acid mono- or diesters (meth) acrylic acid ester homopolymers, (Meth) acrylic acid ester copolymers containing one or more monomer units from the group comprising methacrylic esters, acrylic esters, olefins, vinylaromatics, vinyl halides, fumaric and / or maleic mono- or diesters; Homo- or copolymers of dienes such as butadiene or isoprene, and of olefins such as ethene or propene, wherein the dienes may be copolymerized, for example, with styrene, (meth) acrylic esters or the esters of fumaric or maleic acid; Homopolymers or copolymers
  • copolymers of one or more vinyl esters with 1 to 50 wt .-% of ethylene are particularly preferred.
  • VeoValO, VeoVall Copolymers of one or more vinyl esters, 1 to 50% by weight of ethylene and preferably 1 to 60% by weight of (meth) acrylic acid esters of unbranched or branched alcohols having 1 to 15 carbon atoms, in particular n-butyl acrylate or 2- ethylhexyl acrylate; and copolymers having 30 to 75 wt .-% vinyl acetate, 1 to 30 wt .-% vinyl laurate or vinyl ester of an alpha-branched carboxylic acid having 9 to 11 carbon atoms, and 1 to 30 wt .-% of (meth) acrylic acid esters of unbranched or branched alcohols having 1 to 15 carbon atoms, in particular n-butyl acrylate or 2-ethylhexyl acrylate, which still contain 1 to 40 wt .-% of ethylene copolymers containing one or more vinyl esters, 1 to 50 wt .-% of
  • acrylic acid ester polymers such as copolymers of n-butyl acrylate or 2-ethylhexyl acrylate or copolymers of methyl methacrylate with n-butyl acrylate and / or 2-ethylhexyl acrylate / styrene acrylic acid ester copolymers with one or more monomers from the Group of methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate; Vinyl acetate-acrylic acid ester copolymers with one or more monomers from the group of methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate ; 2-ethylhexyl acrylate and optionally ethylene; Styrene-1,3-butadiene copolymers; wherein the polymers can still contain
  • Examples of particularly preferred comonomers for vinyl chloride copolymers are ⁇ -olefins, such as ethylene or propylene, and / or vinyl esters, such as vinyl acetate, and / or acrylic esters or methacrylic esters of alcohols having from 1 to 15 carbon atoms, such as methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, propyl acrylate, propyl methacrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate and / or fumaric and / or maleic acid mono- or diesters such as the dimethyl, methyl-t-butyl, di-n-butyl, di-t-butyl and diethyl esters of maleic acid or. Fumaric acid.
  • copolymers with vinyl acetate and 5 to 50% by weight of ethylene or copolymers with vinyl acetate, 1 to 50% by weight of ethylene and 1 to 50% by weight of a vinyl ester of ⁇ -branched monocarboxylic acids having 9 to 11 C atoms; or copolymers having from 30 to 75% by weight of vinyl acetate, from 1 to 30% by weight of vinyl laurate or vinyl ester of an alpha-branched carboxylic acid having from 9 to 11 carbon atoms, and from 1 to 30% by weight of (meth) acrylic acid esters of unbranched or branched alcohols having 1 to 15 carbon atoms, which still contain 1 to 40 wt .-% ethylene; or copolymers with Vinyl acetate, 5 to 50% by weight of ethylene and 1 to 60% by weight of vinyl chloride.
  • the monomer selection or the selection of the weight proportions of the comonomers is carried out so that a glass transition temperature Tg of -50 ° C to + 30 ° C, preferably -40 ° C to + 10 ° C, particularly preferably -30 ° C to 0 ° C. results.
  • the glass transition temperature Tg of the polymers can be determined in a known manner by means of differential scanning calorimetry (DSC).
  • Tgn the glass transition temperature in Kelvin of the homopolymer of the monomer n. Tg values for homopolymers are listed in Polymer Handbook 2nd Edition, J. Wiley & Sons, New York (1975).
  • the polymers are generally prepared in aqueous medium and preferably by the emulsion or suspension polymerization process - as described, for example, in DE-A 102008043988.
  • the polymers are obtained in the form of aqueous dispersions.
  • the customary protective colloids and / or emulsifiers can be used, as described in DE-A 102008043988.
  • the protective colloids may be anionic or, preferably, cationic or nonionic. Combinations of cationic and nonionic protective colloids are also preferred.
  • Preferred nonionic protective colloids are polyvinyl alcohols.
  • Preferred cationic protective colloids are polymers which carry one or more cationic charges, as described, for example, in EW Flick, Water Soluble Resins - Industrial Guide, Noyes Publications, Park Ridge, NJ, 1991.
  • Partially hydrolyzed or fully hydrolysed polyvinyl alcohols having a degree of hydrolysis of 80 to 100 mol%, in particular partially hydrolyzed polyvinyl alcohols having a degree of hydrolysis of 80 to 94 mol% and a Höpplerviskosi -, in 4% aqueous solution of 1 to 30 mPas are preferred as protective colloids (Method according to Höppler at 20 ° C, DIN 53015).
  • the said protective colloids are obtainable by methods known to the person skilled in the art and are generally added in an amount of in total from 1 to 20% by weight, based on the total weight of the monomers, in the polymerization.
  • the polymers in the form of aqueous dispersions can, as described in DE-A 102008043988, be converted into corresponding water-redispersible powders.
  • a drying aid in a total amount of 3 to 30% by weight, preferably 5 to 20% by weight, based on the polymeric constituents of the dispersion, is used.
  • the aforementioned polyvinyl alcohols are preferred.
  • Suitable mineral binders are, for example, cement, in particular Portland cement, aluminate cement, in particular calcium sulfo-aluminate cement, trass cement, metallurgical cement, magnesia cement, phosphate cement or blastfurnace cement, as well as mixed cements, filling cements, fly ash, microsilica, metallurgical sand, hydrated lime, hydrated lime, calcium oxide (undelaid Lime) and gypsum.
  • cement in particular Portland cement, aluminate cement, in particular calcium sulfo-aluminate cement, trass cement, metallurgical cement, magnesia cement, phosphate cement or blastfurnace cement, as well as mixed cements, filling cements, fly ash, microsilica, metallurgical sand, hydrated lime, hydrated lime, calcium oxide (undelaid Lime) and gypsum.
  • the mixtures preferably contain from 20 to 100% by weight, more preferably from 20 to 80% by weight and most preferably from 33 to 66% by weight of the aluminate cement, based on the mineral binders.
  • suitable fillers are quartz sand, quartz powder, limestone flour, calcium carbonate, dolomite, clay, chalk, hydrated lime, talc or mica, rubber granules or hard fillers, such as aluminum silicates, corundum, basalt, carbides, such as silicon carbide or titanium carbide, or pozzolanically reactive Fillers, such as fly ash, metakaolin, microsilica.
  • quartz sand, quartz powder, limestone powder, calcium carbonate, calcium magnesium carbonate (dolomite), chalk or hydrated lime hydrate are used as fillers.
  • the fillers do not comprise gravel. Gravel generally has a diameter of 2 mm, in particular 4 mm.
  • Preferred blends comprise one or more siliceous fillers, such as sand, and one or more carbonaceous fillers selected from the group comprising calcium carbonate, chalk, dolomite and limestone.
  • Preferred blends contain one or more siliceous fillers and one or more carbonaceous fillers in the ratio of 1 to 1 to 4 to 1.
  • the fillers preferably have diameters of from 0.01 to 3 mm, more preferably from 0.02 to 2 mm, and most preferably from 0.1 to 1 mm. Preferably, 60 to 100% by weight of the fillers have one
  • the water-conducting structural coatings obtainable according to the invention undergo less shrinkage in the course of their production, which counteracts the formation of cracks within the coatings according to the invention and promotes the crack-bridging properties of the infrastructure coatings.
  • Typical formulations for the coating compositions preferably contain from 10 to 60% by weight, more preferably from 20 to 55% by weight, and most preferably from 25 to 50% by weight of polymers; preferably from 2 to 40% by weight, particularly preferably from 5 to 30% by weight, most preferably from 5 to 20% by weight, of mineral binders DEMITTEL; preferably from 10 to 70% by weight and more preferably from 20 to 60% by weight of fillers; wherein the data in wt .-% based on the dry weight of the coating compositions and total add up to 100 wt .-%.
  • the coating compositions preferably contain from 30 to 95% by weight, more preferably from 40 to 90% by weight, and most preferably from 50 to 88% by weight of polymers, based on the dry weight of the polymers and the mineral binders.
  • the coating compositions are therefore preferably dry blends.
  • the coating agents are generally added to water immediately prior to their application.
  • Aqueous coating compositions preferably contain from 15 to 40% by weight and more preferably from 20 to 40% by weight of water, based on the dry weight of the coating compositions.
  • the performance properties of the coating compositions can be improved by additives or additives.
  • Suitable additives are, for example, highly disperse silicas, also known by the abbreviation HDK, such as, for example, fumed silica or precipitated silica.
  • Highly dispersed silicas are preferably present in the coating compositions at from 0.1 to 3 and more preferably from 0.1 to 1% by weight, based on the dry weight of the particular coating composition.
  • fumed silica leads to infrastructure coatings that are more impervious to the ingress of water.
  • the highly dispersed silicic acids also produce processing advantages, since corresponding aqueous coating compositions are less tacky and dry out more quickly in the course of setting of the mineral binders.
  • a preferred additive are also phyllosilicates. Coating silicates containing coating silicates result in infrastructure coatings having a higher water-tightness. Phyllosilicates are preferably 0 to 3% by weight, -% and particularly preferably from 0.1 to 2% by weight, based on the dry weight of the coating compositions.
  • Preferred additives are also fibers.
  • suitable fibers are kevlar, viscose fibers, polyamide fibers, polyester fibers, polyacrylonitrile fibers, dralon fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, polyvinyl alcohol fibers, aramid fibers or carbon fibers.
  • Fibers are preferably contained at 0 to 3 wt .-% and particularly preferably at 0.1 to 2 wt .-%, based on the dry weight of the coating compositions. The use of fibers leads to infrastructure coatings with more crack-bridging properties,
  • Typical additives for coating compositions are thickening agents, for example polysaccharides such as cellulose ethers and modified cellulose ethers, starch ethers, guar gum, xanthan gum, polycarboxylic acids such as polyacrylic acid and their partial esters, and also polyvinyl alcohols which may optionally be acetalated or hydrophobically modified, casein and associative acting thickener.
  • thickening agents for example polysaccharides such as cellulose ethers and modified cellulose ethers, starch ethers, guar gum, xanthan gum, polycarboxylic acids such as polyacrylic acid and their partial esters, and also polyvinyl alcohols which may optionally be acetalated or hydrophobically modified, casein and associative acting thickener.
  • Typical additives are also retarders, such as hydroxycarboxylic acids, or dicarboxylic acids or their salts, saccharides, oxalic acid, succinic acid, tartaric acid, gluconic acid, citric acid, sucrose, glucose, fructose, sorbitol, pentaerythritol.
  • Common additives are also Vernetz such as metal or semi-metal oxides, in particular boric acid or polyborates, or dialdehydes, such as glutaric dialdehyde; customary additives are setting accelerators, ⁇ example, alkali metal or alkaline earth metal salts of inorganic or organic acids.
  • Further additives are, for example, pigments, in particular inorganic pigments, such as titanium dioxide.
  • the proportion of additives in the coating compositions is altogether 0 to 20% by weight, preferably 0.1 to 15% by weight and particularly preferably 0.1 to 10% by weight, in each case based on the dry weight of the coating agent.
  • Coating agents are obtainable by mixing and homogenizing the individual constituents of the formulation in conventional powder mixing devices, for example by means of mortar, concrete mixers or plastering machines or stirrers.
  • the individual ingredients are generally used in dry form during mixing.
  • the polymers can be used in the form of aqueous dispersions or preferably in the form of water-redispersible powders.
  • the coating compositions can be provided, for example, in the form of one-component systems or two-component systems.
  • One-component systems contain all constituents of the coating compositions.
  • One-component systems are generally dry formulations, one-component systems are preferably prepared by premixing mineral binders, fillers, polymers, optionally additives and optionally additives.
  • the water can be added at any later time, generally shortly before application of the coating compositions.
  • Two-component systems comprise a first component and a second component.
  • the first component contains all constituents of the coating agent except for polymers.
  • the first component is generally a dry formulation.
  • the second component contains the polymers, preferably in the form of aqueous dispersions.
  • the first grain component and the second component mixed, if appropriate with the addition of water or with subsequent addition of water.
  • Another object of the invention are methods for the production of water-carrying infrastructure buildings by application of one or more coating compositions on a substrate, characterized in that
  • the coating compositions comprise one or more mineral binders, one or more polymers based on one or more ethylenically unsaturated monomers, one or more fillers and optionally one or more additives,
  • the substrates may be organic or inorganic, natural or artificial.
  • natural substrates are soil, rock, rocks or boulders.
  • artificial substrates are mainly substrates from the construction sector, such as substrates based on compositions containing mineral binders, in particular concrete, but also wood, plastics, in particular Polyurethananschaumplat- th, or metals, especially aluminum. Substrates from the construction sector are preferred.
  • the aqueous coating compositions can be applied by manual or mechanical methods. In manual processes, the aqueous coating compositions with
  • the aqueous coating compositions are applied to the substrate by means of spraying machines, plastering machines or robots. Several layers of coating agents can be applied on top of each other. Preferably, only one layer of the coating agent is applied to a substrate. Following the commission of Stratification agents on the substrates, the surface of the job can be smoothed, for example, using smoothing disks or wing blades.
  • the coating compositions are usually applied at ambient temperatures, ie generally at temperatures of 0 to 50 ° C, in particular from 5 to 35 ° C.
  • Suitable primers are, for example, aqueous dispersions of the abovementioned polymers, preferably having solids contents of from 10 to 50%.
  • the coating compositions are applied to a substrate in a layer thickness of preferably 1 to 10 mm, more preferably 2 to 5 mm and most preferably 2 to 3 mm.
  • further coatings can be applied to the infrastructure coatings, such as, for example, paints, in particular based on titanium dioxide pigments.
  • the coatings according to the invention form the uppermost or final layer of the water-bearing infrastructure structures.
  • the coatings produced according to the invention are distinguished by advantageous performance properties and have, for example, excellent mechanical properties and water resistance.
  • the use of coating compositions according to the invention leads to coatings which exhibit improved elongation at break compared to conventional mineral coatings and are thus more flexible, which leads to improved crack bridging, so that cracks arising in subsoil are sealed and correspondingly coated water-carrying infrastructure constructions do not lose water.
  • the coatings according to the invention also adhere very well to a wide variety of substrates. Furthermore, the coatings are starting from the coating agents in a time-efficient manner by simple and few steps using common construction site equipment accessible.
  • the coating compositions according to the invention dry out quickly, even if the coating compositions are applied in larger application thicknesses.
  • the process according to the invention gives coatings which are particularly suitable for the provision of water-bearing infrastructure layers or infrastructure constructions.
  • Example 1 (Example 1):
  • the individual constituents of the formulation given below were added to a Hobart mixer (commercial laboratory mixer) in the following order in the following order: first cement, then the fillers, the dispersion powder and finally the other constituents. The mixture was then homogeneously mixed for 15 minutes at level 1. From the dry mixture thus obtained, the aqueous coating composition was prepared in analogy to EN 196-1 with the amount of water given below.
  • the aqueous coating was smoothed on Teflon formwork (base area: 30x15 cm) with a Traufei. After 24 hours storage under normal conditions according to DIN50014, the films were cured and after removal of the Teflon formwork for 7 days under normal conditions (23 ° C / 50% relative humidity) stored.
  • Amount of water 35.2 g of water per 100 g of the dry mixture.
  • Example 2 (Example 2):
  • Example 2 Analogously to Example 1, with the difference that instead of the dispersion powder Vinnapas ® 5044 N, the dispersion powder Vinnapas ® LL 4040 N (vinyl acetate-ethylene copolymer, stabilized with polyvinyl alcohol and a cationic protective colloid), and in place of 35.2 g of water per 100 g of the dry mixture 34.5 g of water per 100 g of the dry mixture were used.
  • Example 3 (Example 3):
  • Example 4 (Example 4):
  • Example 5 Analogously to Example 3, with the difference that instead of the dispersion powder Vinnapas ® 5044 N, the dispersion powder Vinnapas LL 4040 ® N (vinyl acetate-ethylene copolymer, stabilized with polyvinyl alcohol and a cationic Schutzkol- loid) and in place of 28.1 g of Water per 100 g of the dry mixture 28.0 g of water per 100 g of the dry mixture were used. Comparative Example 5 (Example 5):
  • Example 2 Analogously to Example 1, with the difference that the coating agent is an acrylate dispersion, i. no cementitious coating agent was used.
  • the tensile strength, elongation at break of the standard bars were determined by tensile test according to ISO 527-3 (8/1995). The standard bars were stretched to failure at a pull rate of 50 mm / min.
  • the adhesive tensile strength was determined according to DIN 18555-6. The
  • Shore A hardness was determined with a needle penetrometer at 23 ° C and 50% humidity.
  • Examples 1 to 4 are harder than the comparative example based on the acrylate dispersion (Comparative Example 5) and also show excellent mechanical properties, for example a high elongation at break, which is associated with desired crack-bridging properties. Furthermore, the aqueous coating compositions according to the invention dry out quickly and without cracking, even if they are applied in greater layer thicknesses.

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Abstract

Ein Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Beschichtungsmitteln zur Herstellung von Wasser führenden Infrastrukturbeschichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsmittel ein oder mehrere mineralische Bindemittel, ein oder mehrere Polymere auf Basis von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren, ein oder mehrere Füllstoffe und gegebenenfalls ein oder mehrere Additive enthalten, wobei mindestens 60 Gew.-% der Füllstoffe einen Durchmesser von ≥ 10 μm, bezogen auf das Gesamtgewicht der insgesamt eingesetzten Füllstoffe, haben.

Description

BESCHICHTUNGSMITTEL ZUR HERSTELLUNG VON WASSERDICHTEN
INFRASTRUKTURBESCHICHTUNGEN
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Beschichtungsmit- teln zur Herstellung von Wasser führenden Infrastrukturbe- schichtungen sowie Verfahren zur Herstellung von Wasser führenden Infrastrukturbauten,
Wasser führende Infrastrukturbauten sind beispielsweise Kanä- le oder Trinkwassersysteme, Derartige Systeme müssen wasserdicht und beständig sein.
Im Baubereich ist die Verwendung von Beschichtungsmitteln auf Basis von mineralischen Bindemitteln, Polymeren und Füllstof- fen zum Beschichten von Substraten weit verbreitet. Derartige Beschichtungsmittel werden in der US 4746365 zur Herstellung von Beschichtungen für Mauerwerk beschrieben. Die WO-A
2009/132967 empfiehlt den Einsatz von Polymer-modifizierten, zementären Dichtschlämmen zur Nachbehandlung von Betonkör- pern. Die so beschichteten Betonkörper dienen als Untergrund zum Verlegen von Fliesen oder Platten. Die JP-A 8-120192 empfiehlt für die Herstellung von Flachdächern oder Veranden den Einsatz zementärer Beschichtungsmittel, die relativ zu Polymeren einen hohen Zementgehalt haben. Die CN-C 100364916 be- fasst mit wasserbeständigen, wärmeisolierenden Beschichtungen für Gebäude und empfiehlt hierfür den Einsatz von Beschichtungsmitteln auf Basis von zementären Mörteln, die mit geringen Mengen an Polymeren vergütet sind. Die US 2006/0054059 beschreibt flexible Beschichtungen auf Basis von hydraulisch abbindenden Bindemitteln und Polymeren als Unterlage für Keramik liesen. Die CA 1046361 empfiehlt Matten enthaltend eine Schicht auf Basis von Zement und Polymeren zur Oberflächenbe- schichtung von Gebäuden. Die JP-A 4-300231 empfiehlt zur Herstellung von wasserdichten Beschichtungen den Einsatz von schnellhärtenden zementären Systemen, die 1 bis 100 Gewichtsteile Polymere, bezogen auf 100 Gewichtsteile Zement, enthalten. Die WO-A 2009/064369 empfiehlt Maßnahmen zur Repa- ratur von Beton, bei denen zementäre Systeme zum Einsatz kommen.
Vor diesem Hintergrund bestand die Aufgabe, Wasser führende Infrastrukturbauten bereitzustellen, die hinsichtlich ihrer Wasserdichtigkeit wie auch ihren mechanischen oder rissüberbrückenden Eigenschaften den bisher bekannten Wasser führenden Infrastrukturbauten überlegen sein sollen. Risse können in den Infrastrukturbauten, wie Kanälen, in Folge von Erdbe- ben, Schwindprozessen, hygrothermisehen Längenänderungen, Alterungsprozessen oder sonstigen mechanischen Belastungen entstehen. Es sollten nun Beschichtungen gefunden werden, die derartige, im Laufe der Zeit innerhalb der Infrastrukturbauten entstehenden Risse überbrücken und auf diese Weise ein Austreten von Wasser aus den Wasser führenden Infrastrukturbauten unterbinden. Des Weiteren sollen die Wasser führenden Infrastrukturbauten mechanischen Belastungen standhalten, beispielsweise wenn Tiere in Kanäle stürzen, oder wenn Gegenstände, wie Bäume oder Äste, in Kanäle fallen.
Insgesamt sollen also dauerhafte und beständige Wasser führende Infrastrukturbauten bereitgestellt werden. Des Weiteren sollten die Wasser führenden Infrastrukturbeschichtungen gut auf Untergründen haften. Wässrige Beschichtungsmittel sollten im Zuge der Herstellung der Infrastrukturbeschichtungen rasch und ohne lange Trocknungszeit aushärten.
Ein Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von Beschich- tungsmitteln zur Herstellung von Wasser führenden Infrastruk- turbeschichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtungsmittel ein oder mehrere mineralische Bindemittel, ein oder mehrere Polymere auf Basis von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren, ein oder mehrere Füllstoffe und gegebenenf lls ein oder mehrere Additive enthalten,
wobei mindestens 60 Gew.-% der Füllstoffe einen Durchmesser von ^ 10 pm, bezogen auf das Gesamtgewicht der insgesamt eingesetzten Füllstoffe, haben. Bei den Inf astrukturbeschichtungen handelt es sich vorzugsweise um Beschichtungen für Infrastrukturbauten wie Kanäle, Teiche, Schwimmbäder, Wasserrinnen oder Trinkwassersysteme, besonders bevorzugt um Kanäle.
Als Polymere werden Polymerisate von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren eingesetzt. Bevorzugte ethylenisch ungesättigte Monomere werden ausgewählt aus der Gruppe umfassend Vinylester, (Meth) acrylsäureester, Vinylaromaten, Olefine, 1,3 -Diene und Vinylhalogenide und gegebenenfalls weiteren damit copolymerisierbaren Monomeren.
Geeignete Vinylester sind beispielsweise solche von Carbon- säuren mit 1 bis 15 C-Atomen, Bevorzugt werden Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinylbutyrat , Vinyl-2-ethylhexanoat , Vinyl- laurat, 1-Methylvinylacetat , Vinylpivalat und Vinylester von α-verzweigten Monocarbonsäuren mit 9 bis 11 C-Atomen, beispielsweise VeoVa9R oder VeoVal0R (Handelsnamen der Firma Re- Solution) . Besonders bevorzugt ist Vinylacetat.
Geeignete Monomeren aus der Gruppe Acrylsäureester oder Meth- acrylsäureester sind beispielsweise Ester von unverzweigten oder verzweigten Alkoholen mit 1 bis 15 C-Atomen. Bevorzugte Methacrylsäureester oder Acrylsäureester sind Methylacrylat, Methylmethacrylat , Ethylacrylat , Ethylmethacrylat , Propylac- rylat, Propylmethacrylat , n-Butylacrylat , n-Butylmethacrylat, t-Butylacrylat , t-Butylmethacrylat , 2-Ethylhexylacrylat. Besonders bevorzugt sind Methylacrylat, Methylmethacrylat, n- Butylacrylat , t-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat.
Als Vinylaromaten bevorzugt sind Styrol, Methylstyrol und Vi- nyltoluol. Bevorzugtes Vinylhalogenid ist Vinylchlorid. Die bevorzugten Olefine sind Ethylen, Propylen und die bevorzug- ten Diene sind 1,3 -Butadien und Isopren.
Gegebenenfalls können noch 0 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Monomergemisches , Hilfsmonomere copolymeri- siert werden. Bevorzugt werden 0,1 bis 5 Gew.-% Hilfsmonomere eingesetzt. Beispiele für Hilfsmonomere sind ethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren, vorzugsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure und Maleinsäure; ethylenisch unge- sättigte Carbonsäureamide und -nitrile, vorzugsweise Acryl- amid und Acrylnitril Mono- und Diester der Fumarsäure und Maleinsäure wie die Diethyl-, und Diisopropylester sowie Maleinsäureanhydrid; ethylenisch ungesättigte Sulfonsäuren bzw. deren Salze, vorzugsweise Vinylsulfonsäure, 2-Acrylamido-2- methyl-propansulfonsäure . Weitere Beispiele sind vorvernetzende Comonomere wie mehrfach ethylenisch ungesättigte Como- nomere, beispielsweise Diallylphthalat , Divinyladipat , Dial- lylmaleat, Allylmethacrylat oder Triallylcyanurat , oder nachvernetzende Comonomere, beispielsweise Acrylamidoglykolsäure (AGA) , Methylacrylamidoglykolsäuremethylester (MAGME) , N-Me- thylolacrylamid (NMA) , N-Methylolmethacrylamid, N-Methy- lolallylcarbamat , Alkylether wie der Isobutoxyether oder Ester des N-Methylolacrylamids, des N-Methylolmethacrylamids und des N-Methylolallylcarbamats . Geeignet sind auch epoxid- funktionelle Comonomere wie Glycidylmethacrylat und Glycidy- lacrylat. Weitere Beispiele sind siliciumfunktionelle Comono¬ mere, wie Acryloxypropyltri (alkoxy) - und Methacryloxypropyl- tri (alkoxy) -Silane, Vinyltrialkoxysilane und Vinylmethyldial- koxysilane, wobei als Alkoxygruppen beispielsweise Ethoxy- und Ethoxypropylenglykolether- este enthalten sein können. Genannt seien auch Monomere mit Hydroxy- oder CO-Gruppen, beispielsweise Methacrylsäure- und Acrylsäurehydroxyalky- lester wie Hydroxyethyl- , Hydroxypropyl - oder Hydroxybu- tylacrylat oder -methacrylat sowie Verbindungen wie Diaceto- nacrylamid und Acetylacetoxyethylacrylat oder -methacrylat .
Bevorzugt werden ein oder mehrere Polymerisate ausgewählt aus der Gruppe umfassend Vinylester-Homopolymerisate,
Vinylester-Mischpolymerisate enthaltend eine oder mehrere Mo- nomereinheiten aus der Gruppe umfassend Vinylester, Olefine, Vinylaromaten, Vinylhalogenide, Acrylsäureester, Methacryl- säureester, Fumar- und/oder Maleinsäuremono- oder -diester (Meth) acrylsäureester-Homopolymerisate, (Meth) acrylsäureester-Mischpolymerisate enthaltend eine oder mehrere Monomereinheiten aus der Gruppe umfassend Methacryl- säureester, Acrylsäureester, Olefine, Vinylaromaten, Vinylha- logenide, Fumar- und/oder Maleinsäuremono- oder -diester; Ho- mo- oder Mischpolymerisate von Dienen wie Butadien oder Isopren, sowie von Olefinen wie Ethen oder Propen, wobei die Diene beispielsweise mit Styrol, (Meth) acrylsäureestern oder den Estern der Fumar- oder Maleinsäure copolymerisiert sein können; Homo- oder Mischpolymerisate von Vinylaromaten, wie Styrol, Methylstyrol , Vinyltoluol; Homo- oder Mischpolymerisate von Vinylhalogenverbindungen wie Vinylchlorid, wobei die Polymerisate noch Hilfsmonomere enthalten können.
Besonders bevorzugt werden Mischpolymerisate von einem oder mehreren Vinylestern mit 1 bis 50 Gew.-% Ethylen; Mischpolymerisate von Vinylacetat mit 1 bis 50 Gew.-% Ethylen und 1 bis 50 Gew.-% von einem oder mehreren weiteren Comonomeren aus der Gruppe Vinylester mit 1 bis 12 C-Atomen im Carbonsäurerest wie Vinylpropionat, Vinyllaurat, Vinylester von alpha- verzweigten Carbonsäuren mit 9 bis 13 C-Atomen wie VeoVa9 ,
VeoValO, VeoVall; Mischpolymerisate von ein oder mehreren Vinylestern, 1 bis 50 Gew.-% Ethylen und vorzugsweise 1 bis 60 Gew.-% (Meth) Acrylsäureester von unverzweigten oder verzweigten Alkoholen mit 1 bis 15 C-Atomen, insbesonders n-Butyl- acrylat oder 2-Ethylhexylacrylat; und Mischpolymerisate mit 30 bis 75 Gew.-% Vinylacetat, 1 bis 30 Gew.-% Vinyllaurat oder Vinylester einer alpha-verzweigten Carbonsäure mit 9 bis 11 C-Atomen, sowie 1 bis 30 Gew.-% (Meth) Acrylsäureester von unverzweigten oder verzweigten Alkoholen mit 1 bis 15 C- Atomen, insbesonders n-Butylacrylat oder 2-Ethylhexylacrylat, welche noch 1 bis 40 Gew.-% Ethylen enthalten Mischpolymerisate mit ein oder mehreren Vinylestern, 1 bis 50 Gew.-% Ethylen und 1 bis 60 Gew. -% Vinylchlorid; wobei die Polymerisate noch die genannten Hilfsmonomere in den genannten Mengen ent- halten können, und sich die Angaben in Gew.-% auf jeweils 100 Gew.-% aufaddieren. Besonders bevorzugt werden auch {Meth) acrylsäureester-Poly- merisate, wie Mischpolymerisate von n-Butylacrylat oder 2- Ethylhexylacrylat oder Copolymerisate von Methylmethacrylat mit n-Butylacrylat und/oder 2 -Ethylhexylacrylat / Styrol- Acrylsäureester-Copolymerisate mit einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe Methylacrylat , Ethylacrylat , Propylacry- lat, n-Butylacrylat , 2 -Ethylhexylacrylat ; Vinylacetat-Acryl- säureester-Copolymerisate mit einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat , n- Butylacrylat ; 2 -Ethylhexylacrylat und gegebenenfalls Ethylen; Styrol-1, 3-Butadien-Copolymerisate; wobei die Polymerisate noch Hilfsmonomere in den genannten Mengen enthalten können, und sich die Angaben in Gew,-% auf jeweils 100 Gew.-% aufaddieren.
Beispiele für besonders bevorzugte Comonomere für Vinylchlo- rid-Mischpolymerisate sind a-Olefine, wie Ethylen oder Propy- len, und/oder Vinylester, wie Vinylacetat, und/oder Acrylsäu- reester bzw. Methacrylsäureester von Alkoholen mit 1 bis 15 C-Atomen, wie Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat , Propylacrylat, Propylmethacrylat, n-Butylacrylat, t -Butylacrylat, n-Butylmethacrylat , t-Butylmeth- acrylat, 2 -Ethylhexylacrylat und/oder Fumar- und/oder Malein- säuremono- oder -diester wie die Dimethyl-, Methyl- t-butyl- , Di-n-butyl-, Di-t-Butyl- und Diethylester der Maleinsäure bzw . Fumarsäure .
Am meisten bevorzugt werden Mischpolymerisate mit Vinylacetat und 5 bis 50 Gew. -% Ethylen; oder Mischpolymerisate mit Vi- nylacetat, 1 bis 50 Gew,-% Ethylen und 1 bis 50 Gew. -% von einem Vinylester von α-verzweigten Monocarbonsäuren mit 9 bis 11 C-Atomen; oder Mischpolymerisate mit 30 bis 75 Gew.-% Vinylacetat, 1 bis 30 Gew.-% Vinyllaurat oder Vinylester einer alpha-verzweigten Carbonsäure mit 9 bis 11 C-Atomen, sowie 1 bis 30 Gew. -% (Meth) Acrylsäureester von unverzweigten oder verzweigten Alkoholen mit 1 bis 15 C-Atomen, welche noch 1 bis 40 Gew. -% Ethylen enthalten; oder Mischpolymerisate mit Vinylacetat, 5 bis 50 Gew.-% Ethylen und 1 bis 60 Gew.-% Vi- nylchlorid.
Die Monomerauswahl bzw. die Auswahl der Gewichtsanteile der Comonomere erfolgt dabei so, das eine Glasübergangstemperatur Tg von -50°C bis +30°C, vorzugsweise -40°C bis +10°C, besonders bevorzugt -30°C bis 0°C resultiert. Die Glasübergangs - temperatur Tg der Polymerisate kann in bekannter Weise mittels Differential Scanning Calorimetry (DSC) ermittelt wer- den. Die Tg kann auch mittels der Fox-Gleichung näherungsweise vorausberechnet werden. Nach Fox T. G. , Bull, Am. Physics Soc. 1, 3, page 123 (1956) gilt: 1/Tg = xl/Tgl + X2/Tg2 + ... + xn/Tgn, wobei xn für den Massebruch (Gew.-%/100) des Monomeren n steht, und Tgn die Glasübergangstemperatur in Kelvin des Homopolymeren des Monomeren n ist. Tg-Werte für Homopoly- merisate sind in Polymer Handbook 2nd Edition, J. Wiley & Sons, New York (1975) aufgeführt.
Die Herstellung der Polymere erfolgt im Allgemeinen in wäss- rigem Medium und bevorzugt nach dem Emulsions- oder Suspensionspolymerisationsverfahren - wie beispielsweise in DE-A 102008043988 beschrieben. Die Polymere fallen dabei in Form von wässrigen Dispersionen an. Bei der Polymerisation können die gängigen Schutzkolloide und/oder Emulgatoren eingesetzt werden, wie in der DE-A 102008043988 beschrieben. Die Schutzkolloide können anionisch oder vorzugweise kationisch oder nichtionisch sein. Bevorzugt sind auch Kombinationen von kationischen und nichtionischen Schutzkolloiden. Bevorzugte nichtionische Schutzkolloide sind Polyvinylalkohole . Bevor- zugte kationische Schutzkolloide sind Polymere, die ein oder mehrere kationische Ladungen tragen, wie beispielsweise in E. W. Flick, Water Soluble Resins - an Industrial Guide, Noyes Publications, Park Ridge, N.J., 1991, beschrieben. Bevorzugt werden als Schutzkolloide teilverseifte oder vollverseifte Polyvinylalkohole mit einem Hydrolysegrad von 80 bis 100 Mol- %, insbesondere teilverseifte Polyvinylalkohole mit einem Hydrolysegrad von 80 bis 94 Mol-% und einer Höpplerviskosi - tat, in 4 %-iger wässriger Lösung von 1 bis 30 mPas (Methode nach Höppler bei 20°C, DIN 53015) . Die genannten Schutzkolloide sind mittels dem Fachmann bekannter Verfahren zugänglich und werden im Allgemeinen in einer Menge von insgesamt 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere, bei der Polymerisation zugesetzt.
Die Polymere in Form von wässrigen Dispersionen können wie in der DE-A 102008043988 beschrieben in entsprechende in Wasser redispergierbare Pulver überführt werden. Dabei wird in der Regel eine Trocknungshilfe in einer Gesamtmenge von 3 bis 30 Gew.~%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die polyme- ren Bestandteile der Dispersion, eingesetzt. Als Trocknungshilfe sind die vorgenannten Polyvinylalkohole bevorzugt. Geeignete mineralische Bindemittel sind beispielsweise Zement, insbesondere Portlandzement , Aluminatzement , insbesondere Calcium-Sulfo-Aluminatzement , Trasszement, Hüttenzement, Magnesiazement, Phosphatzement, oder Hochofenzement, sowie Mischzemente, Füllzemente, Flugasche, Microsilica, Hütten- sand, Kalkhydrat, Weißkalkhydrat, Calciumoxid (ungelöschter Kalk) und Gips. Bevorzugt werden Portlandzement, Aluminatzement und Hüttenzement, sowie Mischzemente, Füllzemente, Kalk¬ hydrat oder Gip , Bevorzugt sind auch Mischungen von Aluminatzement und einem oder mehreren weiteren mineralischen Bindemitteln, wie insbesondere Portlandzement, Hüttenzement, Mischzemente, Füllzemente, Kalkhydrat oder Gips. Die Mischungen enthalten vorzugsweise 20 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 80 Gew.-% und am meisten bevorzugt 33 bis 66 Gew.-% Aluminatzement, bezogen auf die mineralischen Bindemittel.
Beispiele für geeignete Füllstoffe sind Quarzsand, Quarzmehl, Kalksteinmehl, Calciumcarbonat, Dolomit, Ton, Kreide, Weiß- kalkhydrat, Talkum oder Glimmer, Gummigranulat oder Hartfüll- stoffe, wie Aluminiumsilicate, Korund, Basalt, Carbide, wie Siliciumcarbid oder Titancarbid, oder puzzolanisch reagierende Füllstoffe, wie Flugasche, Metakaolin, Mikrosilica. Bevor- zugt werden als Füllstoffe Quarzsand, Quarzmehl, Kalksteinmehl, Calciumcarbonat, Calciummagnesiumcarbonat (Dolomit) , Kreide oder Weißkalkhydrat. Vorzugsweise umfassen die Füllstoffe kein Kies. Kies hat im Allgemeinen Durchmesser von 2 mm, insbesondere ^ 4 mm.
Es können auch beliebige Gemische der genannten Füllstoffe eingesetzt werden. Bevorzugte Gemische umfassen ein oder mehrere silikatische Füllstoffe, wie Sand, und ein oder mehrere carbonatische Füllstoffe ausgewählt aus der Gruppe umfassend Calciumcarbonat, Kreide, Dolomit und Kalkstein. Bevorzugte Gemische enthalten ein oder mehrere silikatische Füllstoffe und ein oder mehrere carbonatische Füllstoffe im Verhältnis von 1 zu 1 bis 4 zu 1.
Die Füllstoffe haben vorzugsweise Durchmesser von 0,01 bis 3 mm, besonders bevorzugt 0,02 bis 2 mm und am meisten bevorzugt 0, 1 bis 1 mm. Vorzugsweise haben 60 bis 100 Gew.-% der Füllstoffe einen
Durchmesser von 10 \xm bis 1 mm; besonders bevorzugt haben 70 bis 100 Gew.-% der Füllstoffe einen Durchmesser von 10 um bis 0,6 mm; jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der insgesamt eingesetzten Füllstoffe.
In Folge der erfindungsgemäßen Durchmesser der Füllstoffe erleiden die erfindungsgemäß erhältlichen Wasser führenden Inf- rastrukturbeschichtungen im Zuge ihrer Herstellung einen geringeren Schwund, was der Rissbildung innerhalb der erfin- dungsgemäßen Beschichtungen entgegenwirkt und der rissüberbrückenden Eigenschaften der Infrastrukturbeschichtungen förderlich ist.
Typische Rezepturen für die Beschichtungsmittel enthalten vorzugsweise 10 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 55 Gew.-% und am meisten bevorzugt 25 bis 50 Gew.-% Polymere; vorzugsweise 2 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 30 Gew.-% am meisten bevorzugt 5 bis 20 Gew.-% mineralische Bin- demittel; vorzugsweise 10 bis 70 Gew.-% und besonders bevorzugt 20 bis 60 Gew.-% Füllstoffe; wobei sich die Angaben in Gew.-% auf das Trockengewicht der Beschichtungsmittel beziehen und sich insgesamt auf 100 Gew.-% addieren.
Die Beschichtungsmittel enthalten vorzugsweise 30 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 40 bis 90 Gew.-% und am meisten bevorzugt 50 bis 88 Gew.-% Polymere, bezogen auf das Trockengewicht der Polymere und der mineralischen Bindemittel.
Die Beschichtungsmittel sind also vorzugsweise Trockenmischungen. Den Beschichtungsmitteln wird im Allgemeinen direkt vor ihrer Applikation Wasser zugesetzt. Wässrige Beschichtungsmittel enthalten vorzugsweise 15 bis 40 Gew.-% und be- sonders bevorzugt 20 bis 40 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Trockengewicht der Beschichtungsmittel.
Die anwendungstechnischen Eigenschaften der Beschichtungsmittel können durch Additive oder Zusatzstoffe verbessert wer- den. Geeignete Additive sind beispielsweise hochdisperse Kieselsäuren, auch bekannt unter der Abkürzung HDK, wie beispielsweise pyrogene Kieselsäure oder gefällte Kieselsäure. Hochdisperse Kieselsäuren sind vorzugsweise zu 0,1 bis 3 und besonders bevorzugt zu 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Tro- ckengewicht der jeweiligen Beschichtungsmittel, in den Beschichtungsmitteln enthalten. Der Einsatz von hochdispersen Kieselsäuren führt zu Infrastrukturbeschichtungen, die gegen das Eindringen von Wasser dichter sind. Darüber bewirken die hochdispersen Kieselsäuren auch verarbeitungstechnische Vor- teile aus, da entsprechende wässrige Beschichtungsmittel weniger klebrig sind und im Zuge des Abbindens der mineralischen Bindemittel schneller austrocknen.
Ein bevorzugtes Additiv sind auch Schichtsilikate. Schichtsi- likate enthaltende Beschichtungsmittel führen zu Infrastruk- turbeschichtungen mit einer höheren Dichtigkeit gegenüber Wasser. Schichtsilikate sind vorzugsweise zu 0 bis 3 Gew,-% und besonders bevorzugt zu 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Trockengewicht der Beschichtungsmittel, enthalten.
Bevorzugte Additive sind auch Fasern. Beispiele für geeignete Fasern sind Kevlar, Viskosefasern, Polyamidfasern, Polyesterfasern, Polyacrylnitrilfasern, Dralonfasern, Polyethylenfa- sern, Polypropylenfasern, Polyvinylalkoholfasern, Aramidfa- sern oder Kohlenstofffasern . Fasern sind vorzugsweise zu 0 bis 3 Gew.-% und besonders bevorzugt zu 0,1 bis 2 Gew.-%, be- zogen auf das Trockengewicht der Beschichtungsmittel, enthalten. Der Einsatz von Fasern führt zu Infrastrukturbeschich" tungen mit stärker rissüberbrückenden Eigenschaften,
Übliche Zusatzstoffe für Beschichtungsmittel sind Verdi- ckungsmittel, beispielsweise Polysaccharide wie Cellulose- ether und modifizierte Celluloseether, Stärkeether, Guar Gum, Xanthan Gum, Polycarbonsäuren wie Polyacrylsäure und deren Teilester, sowie Polyvinylalkohole welche gegebenenfalls ace- talisiert oder hydrophob modifiziert sein können, Casein und assoziativ wirkende Verdicker. Übliche Zusatzstoffe sind auch Verzögerer, wie Hydroxycarbonsäuren, oder Dicarbonsäuren oder deren Salze, Saccharide, Oxalsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, Gluconsäure, Zitronensäure, Sucrose, Glucose, Fructose, Sorbit, Pentaerythrit . Gängige Zusatzstoffe sind auch Vernet- zer wie Metall- oder Halbmetalloxide, insbesondere Borsäure oder Polyborate, oder Dialdehyde, wie Glutardialdehyd; übliche Zusatzstoffe sind auch Abbindebeschleuniger, beispiels¬ weise Alkali- oder Erdalkalisalze von anorganischen oder organischen Säuren. Weiter Zusatzstoffe sind beispielsweise Pigmente, insbesondere anorganische Pigmente, wie Titandioxid. Darüberhinaus sind noch zu nennen: Konservierungsmittel, Filmbildehilfsmittel, Dispergiermittel, Schaumstabilisatoren, Entschäumer, Verflüssiger, Fließmittel und Flammschutzmittel (z.B. Aluminiumhydroxid),
Im Allgemeinen beträgt der Anteil an Zusatzstoffen an den Be- schichtungsmitteln insgesamt 0 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 15 Gew.-% und besonders bevorzugt 0,1 bis 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Trockengewicht der Beschichtungsmit- tel.
Die Herstellung der Beschxchtungsmittel auf Basis von minera- lischen Bindemitteln, Polymeren, Füllstoffen und gegebenenfalls Additiven ist an keine besondere Vorgehensweise oder Mischvorrichtung gebunden. Beschichtungsmittel sind erhältlich, indem die einzelnen Bestandteile der Rezeptur in herkömmlichen Pulvermischvorrichtungen, beispielsweise mittels Mörtel-, Beton-Mischer oder Putzmaschinen oder Rührern vermischt und homogenisiert werden. Die einzelnen Bestandteile werden beim Mischen im Allgemeinen in trockener Form eingesetzt . Die Polymere können in Form von wässrigen Dispersionen oder vorzugsweise in Form von in Wasser redispergierbaren Pulvern eingesetzt werden.
Die Beschichtungsmittel können beispielsweise in Form von Einkomponentensystemen oder Zweikomponentensystemen bereitgestellt werden, Einkomponentensysteme enthalten sämtliche Bestandteile der Beschichtungsmittel. Bei Einkomponentensystemen handelt es sich im Allgemeinen um Trockenformulierungen, Einkomponentensysteme werden vorzugsweise hergestellt, indem mineralische Bindemittel, Füllstoffe, Polymere, gegebenenfalls Additive und gegebenenfalls Zusatzstoffe vorgemischt werden. Zur Herstellung der wässrigen Beschichtungsmittel kann das Wasser zu einem beliebigen späteren Zeitpunkt, im Allgemeinen kurz vor Applikation der Beschichtungsmittel, beigemischt werden.
Zweikomponentensysteme umfassen eine erste Komponente und eine zweite Komponente, Die erste Komponente enthält alle Bestandteile der Beschichtungsmittel bis auf Polymere. Die ers- te Komponente ist im Allgemeinen eine Trockenformulierung, Die zweite Komponente enthält die Polymere, vorzugsweise in Form von wässrigen Dispersionen. Zur Herstellung der, gegebenenfalls wässrigen, Beschichtungsmittel werden die erste Korn- ponente und die zweite Komponente gemischt, gegebenenfalls unter Zusatz von Wasser oder mit anschließendem Zusatz von Wasser . Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Verfahren zur Herstellung von Wasser führenden Infrastrukturbauten durch Applikation von einem oder mehreren Beschichtungsmitteln auf einen Untergrund, dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtungsmittel ein oder mehrere mineralische Binde- mittel, ein oder mehrere Polymere auf Basis von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren, ein oder mehrere Füllstoffe und gegebenenfalls ein oder mehrere Additive enthalten,
wobei mindestens 60 Gew.-% der Füllstoffe einen Durchmesser von 10 μιη, bezogen auf das Gesamtgewicht der insgesamt eingesetzten Füllstoffe, haben.
Die Untergründe können organischer oder anorganischer, natürlicher oder künstlicher Art sein. Beispiele für natürliche Untergründe sind Boden, Fels, Gestein oder Geröll. Beispiele für künstliche Untergründe sind vorwiegend Untergründe aus dem Baubereich, wie Substrate basierend auf Zusammensetzungen enthaltend mineralische Bindemittel, insbesondere Beton, aber auch Holz-, Kunststoffe, insbesondere Polyurethanschaumplat- ten, oder Metalle, insbesondere Aluminium. Untergründe aus dem Baubereich sind bevorzugt.
Die wässrigen Beschichtungsmittel können nach manuellen Verfahren oder maschinellen Verfahren appliziert werden. Bei Handverfahren werden die wässrigen Beschichtungsmittel mit
Hilfe von Bürsten, Pinseln, Rollern, Spachteln, Kellen, Traufein oder Schaufeln auf den Untergrund aufgebracht. Bei maschinellen Verfahren werden die wässrigen Beschichtungsmittel mittels Spritzmaschinen, Putzmaschinen oder Robotern auf den Untergrund aufgebracht. Es können mehrere Schichten von Beschichtungsmitteln übereinander aufgetragen werden. Vorzugsweise wird nur eine Schicht der Beschichtungsmittel auf einen Untergrund aufgetragen. Im Anschluss an den Auftrag von Be- Schichtungsmitteln auf die Untergründe kann die Oberfläche des Auftrags geglättet werden, beispielsweise unter Einsatz von Glättscheiben oder Flügelglättern . Die Beschichtungsmittel werden üblicherweise bei Umgebungstemperaturen appliziert, d.h. im Allgemeinen bei Temperaturen von 0 bis 50°C, insbesondere von 5 bis 35°C.
Die Untergründe können vor Applikation der Beschichtungsmit- tel grundiert werden. Als Grundierungsmittel eignen sich beispielsweise wässrige Dispersionen der oben genannten Polymere, vorzugsweise mit Feststoffgehalten von 10 bis 50%
Die Beschichtungsmittel werden in einer Schichtdicke von vor- zugsweise 1 bis 10 mm, besonders bevorzugt 2 bis 5 mm und am meisten bevorzugt 2 bis 3 mm auf einen Untergrund aufgetragen.
Schließlich können auf die Infrastrukturbeschichtungen weite - re Schichten aufgebracht werden, wie beispielsweise Farben, insbesondere auf Basis von Titandioxid-Pigmenten. Vorzugsweise bilden die erfindungsgemäßen Beschichtungen aber die oberste bzw. abschließende Schicht der Wasser führenden Infrastrukturbauten .
Die erfindungsgemäß hergestellten Beschichtungen zeichnen sich durch vorteilhafte anwendungstechnische Eigenschaften aus und haben beispielsweise hervorragende mechanische Eigenschaften und Wasserdichtigkeit. Überraschenderweise führt der erfindungsgemäße Einsatz von Beschichtungsmitteln zu Beschichtungen, die gegenüber herkömmlichen, mineralischen Beschichtungen ein verbessertes Reißdehnungsverhalten zeigen und somit flexibler sind, was zu einer verbesserten Rissüber- brückung führt, so dass in Untergründen entstehende Risse ab- gedichtet werden und entsprechend beschichtete Wasser führende Infrastrukturbauten kein Wasser verlieren. Die erfindungs- gemäßen Beschichtungen haften auch sehr gut auf unterschiedlichsten Untergründen, Des Weiteren sind die Beschichtungen ausgehend von den Beschichtungsmitteln durch einfache und wenige Arbeitsschritte unter Einsatz von gängigem Baustellene- quipment in zeiteffizienter Weise zugänglich. Dies trifft insbesondere auch deswegen zu, da die erfindungsgemäßen Be- schichtungsmittel rasch durchtrocknen, selbst wenn die Be- schichtungsmittel in größeren Auftragsdicken aufgebracht werden. Insgesamt werden durch die erfindungsgemäße Vorgehens - weise Beschichtungen erhalten, die sich in besonderer Weise für die Bereitstellung von Wasser führenden Infrastrukturbe- Schichtungen bzw. Infrastrukturbauten eignen.
Die folgenden Beispiele dienen der detaillierten Erläuterung der Erfindung und sind in keiner Weise als Einschränkung zu verstehen.
Beispiel 1 (Bsp. 1) :
Zur Herstellung des Beachichtungsmittels wurden die einzelnen Bestandteile der unten angegebenen Rezeptur in folgender Rei- henfolge unter Mischen in einen Hobart -Mischer (handelsüblicher Labormischer) gegeben: zuerst Zement, dann die Füllstoffe, das Dispersionspulver und schließlich die übrigen Bestandteile. Anschließend wurde während 15 Minuten auf Stufe 1 homogen vermischt. Aus der so erhaltenen Trockenmischung wur- de in Analogie zu EN 196-1 mit der unten angegebenen Wassermenge das wässrige Beschichtungsmittel hergestellt.
Das wässrige Beschichtungsmittel wurde auf Teflonschalungen (Grundfläche: 30x15 cm) mit einer Traufei geglättet. Nach 24 Stunden Lagerung unter Normalbedingungen nach DIN50014 waren die Filme ausgehärtet und wurden nach Abziehen von den Teflonschalungen für 7 Tage bei Normalklima (23°C/50% relative Luftfeuchtigkeit) gelagert.
Rezeptur des Beschichtungsmittels (Trockenmischung) :
12 Gew. -Teile Portlandzement,
42 Gew. -Teile Dispersionspulver Vinnapas® 5044 N (Vinylace- tat-Ethylen-Copolymer, stabilisiert mit Polyvinylalkohol) , 0,46 Gew. -Teile hochdisperse Kieselsäure (Wacker HDK H15) , 22,3 Gew. -Teile Quarzsand (Medianwert des Durchmessers der Sandpartikel: 150 μm) ,
22,2 Gew. -Teile Quarzsand (Medianwert des Durchmessers der Sandpartikel: 600 μm) .
Wassermenge; 35,2 g Wasser pro 100 g der Trockenmischung.
Beispiel 2 (Bsp. 2) :
Analog zu Beispiel 1, mit dem Unterschied, dass an Stelle des Dispersionspulvers Vinnapas® 5044 N das Dispersionspulver Vinnapas® LL 4040 N (Vinylacetat-Ethylen-Copolymer, stabilisiert mit Polyvinylalkohol und einem kationischem Schutzkolloid) sowie an Stelle von 35,2 g Wasser pro 100 g der Trockenmischung 34,5 g Wasser pro 100 g der Trockenmischung eingesetzt wurden.
Beispiel 3 (Bsp. 3) :
Analog zu Beispiel 1, mit dem Unterschied, dass folgende Trockenmischung und folgende Wassermenge zur Herstellung des Be- schichtungsmittels eingesetzt wurde:
12 Gew. -Teile Portland Zement,
28 Gew. -Teile Dispersionspulver Vinnapas® 5044 N (Vinylace- tat-Ethylen Copolymer, stabilisiert mit Polyvinylalkohol) , 0,46 Gew. -Teile hochdisperse Kieselsäure (Wacker HDK H15) , 50,0 Gew. -Teile Quarzsand (Medianwert des Durchmessers der Sandpartikel: 150 μm) ,
10,0 Gew. -Teile Quarzsand (Medianwert des Durchmessers der Sandpartikel: 600 μm) .
Wassermenge: 28,1 g Wasser pro 100 g der Trockenmischung. Beispiel 4 (Bsp. 4) :
Analog zu Beispiel 3, mit dem Unterschied, dass an Stelle des Dispersionspulvers Vinnapas® 5044 N das Dispersionspulver Vinnapas® LL 4040 N (Vinylacetat-Ethylen-Copolymer, stabilisiert mit Polyvinylalkohol und einem kationischem Schutzkol- loid) sowie an Stelle von 28,1 g Wasser pro 100 g der Trockenmischung 28,0 g Wasser pro 100 g der Trockenmischung eingesetzt wurden. Vergleichsbeispiel 5 (Bsp. 5) :
Analog zu Beispiel 1, mit dem Unterschied, dass als Beschich- tungsmittel eine Acrylatdispersion, d.h. kein zementäres Be- schichtungsmittel eingesetzt wurde.
Anwendungstechnische Ausprüfung
Nach ISO 527-3 (8/1995) wurden aus dem jeweiligen, nach der Trockenlagerung erhaltenen Film des Beispiels 1 bis 4 bzw. des Vergleichbeispiels 5 Normstäbe vom Typ 1 B ausgestanzt.
Anschließend wurden die Reißfestigkeit, Reißdehnung der Normstäbe mittels Zugversuch nach ISO 527-3 (8/1995) bestimmt. Die Normstäbe wurden mit einer Zuggeschwindigkeit von 50 mm/min bis zum Versagen gedehnt .
Die Haftzugfestigkeit wurde nach DIN 18555-6 bestimmt. Die
Shore-A-Härte wurde mit einem Nadelpenetrometer bei 23 °C und 50% Luftfeuchtigkeit bestimmt.
Die Ergebnisse der Austestung sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Figure imgf000018_0001
Die erfindungsgemäßen Produkte (Beispiele 1 bis 4) sind här- ter als das Vergleichsbeispiel auf Basis der Acrylatdispersion (Vergleichsbeispiel 5) und zeigen zudem hervorragende mechanische Eigenschaften, beispielsweise eine hohe Reißdehnung, die mit gewünschten rissüberbrückenden Eigenschaften einhergeht. Des Weiteren trocknen die erfindungsgemäßen wäss- rigen Beschichtungsmittel rasch und ohne Rissbildung aus, selbst wenn sie in größeren Schichtdicken appliziert werden.

Claims

Patentansprüche
Verwendung von Beschichtungsmitteln zur Herstellung von Wasser führenden Infrastrukturbeschichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass
die Beschichtungsmittel ein oder mehrere mineralische Bindemittel, ein oder mehrere Polymere auf Basis von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren, ein oder mehrere Füllstoffe und gegebenenfalls ein oder mehrere Additive enthalten,
wobei mindestens 60 Gew.-% der Füllstoffe einen Durchmesser von > 10 μηι, bezogen auf das Gesamtgewicht der insgesamt eingesetzten Füllstoffe, haben.
Verwendung von Beschichtungsmitteln zur Herstellung von Wasser führenden Infrastrukturbeschichtungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe Durchmesser von 0,01 bis 3 mm haben.
Verwendung von Beschichtungsmitteln zur Herstellung von Wasser führenden Infrastrukturbeschichtungen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass 60 bis 100 Gew,-% der Füllstoffe einen Durchmesser von 10 um bis 1 mm haben, bezogen auf das Gesamtgewicht der insgesamt eingesetzten Füllstoffe .
Verwendung von Beschichtungsmitteln zur Herstellung von Wasser führenden Infrastrukturbeschichtungen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsmittel 10 bis 60 Gew.-% Polymere enthalten, bezogen auf das Trockengewicht der Beschichtungsmittel .
Verwendung von Beschichtungsmitteln zur Herstellung von Wasser führenden Infrastrukturbeschichtungen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsmittel 30 bis 95 Gew.-% Polymere enthalten, bezogen auf das Trockengewicht der Polymere und der mineralischen Bindemittel .
Verwendung von Beschichtungsmitteln zur Herstellung von Wasser führenden Infrastrukturbeschichtungen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsmittel als ein Additiv ein oder mehrere hochdisperse Kieselsäuren enthalten.
7. Verwendung von Beschichtungsmitteln zur Herstellung von
Wasser führenden Infrastrukturbeschichtungen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Inf- rastrukturbeschichtungen um Beschichtungen von Kanälen, Teichen, Schwimmbädern, Wasserrinnen oder Trinkwassersys- temen handelt.
8. Verfahren zur Herstellung von Wasser führenden Infrastrukturbauten durch Applikation von einem oder mehreren Beschichtungsmitteln auf einen Untergrund, dadurch gekenn- zeichnet, dass
die Beschichtungsmittel ein oder mehrere mineralische Bindemittel, ein oder mehrere Polymere auf Basis von einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren, ein oder mehrere Füllstoffe und gegebenenfalls ein oder mehre - re Additive enthalten,
wobei mindestens 60 Gew.-% der Füllstoffe einen Durchmesser von 10 μιη, bezogen auf das Gesamtgewicht der insgesamt eingesetzten Füllstoffe, haben.
Verfahren zur Herstellung von Wasser führenden Infrastrukturbauten nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsmittel in einer Schichtdicke von 1 bis 10 mm auf einen Untergrund aufgetragen werden.
10. Verfahren zur Herstellung von Wasser führenden Infrastrukturbauten nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungen auf Basis der Beschich- tungsmittel die oberste Schicht der Wasser führenden Infrastrukturbauten bilden.
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