FORMTRENNMITTEL FÜR HYDRAULISCHE BINDEMITTEL
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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Trennmittel für hydraulische Bindemittel, insbesondere für Betonschalungen und -formen und beschreibt, mit Wasser nicht mischbare, bei Temperaturen von 5 bis 15 °C flüssige, monofunktionelle Alkohole sowie Emulgiermittel in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.% enthaltende Mittel für diese Zwecke.
Trennmittel für Betonschalungen und Formen sind z.B. aus der entsprechenden Richtlinie des Hauptausschusses "Betontechnologie des Deutschen Beton-Vereins e.V., Wiesbaden, von 1980 oder aus H.Reul, Handbuch Bauchemie, Verlag für chem. Industrie, Ziolkowsky AG, Augsburg, 1991, S. 319f, bekannt. Sie werden vor dem Einbringen des Frischbetons auf die Schalung aufgetragen. Beim Ausschalen sollen die Trennmittel die Haftung zwischen Beton und Schalung verringern sowie Schäden an der Betonoberfläche und der Schalung vermeiden. Die Anzahl der technisch möglichen Einsätze des Schalungsmaterials soll dadurch erhöht werden.
Die Trennmittel enthalten im allgemeinen eine Ölkomponente, sowie verschiedene Zusatzstoffe, z.B. Rostschutzmittel, Antioxidantien, Antiporenmittel, Konservierungsmittel, Netzmittel, Haftmittel, sowie Emulgatoren.
Als Ölkomponente werden verschiedene Stoffklassen bzw. deren Mischungen eingesetzt, z.B. Mineralöle oder Weißöle, Wachse, Triglyceride auf Basis von pflanzlichen oder tierischen Ölen oder Fetten oder Fett-Derivate.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der Trennmittel für hydraulische Bindemittel in Form einer wäßrigen Emulsion. Wenn diese Anwendung gewünscht wird, enthalten die Trennmittel in der Regel Emulgatoren wie Seifen, ethoxylierte Fettsäuren und ethoxylierte Alkylphenole oder Petrolsulfonate in Mengen von etwa 10 bis 30 Gew.% bezogen auf die Ölkomponente. Üblicherweise erfolgt die Lieferung der Trennmittel zur Einsatzstelle nicht als Emulsion, sondern in Form eines Konzentrats, welches unmittelbar vor dem Einsatz verdünnt wird.
Die heute verwendeten Trennmittel haben verschiedene Nachteile. Mineralöle oder Weißöle sind als Ölkomponente unzureichend biologisch abbaubar. Triglyceride auf nativer Basis, z.B. Rüböl sind zwar biologisch gut abbaubar, weisen aber relativ hohe, für die Verwendung ungünstige Viskositäten auf. Außerdem kann es durch Verseifung des Öls durch alkalische Bestandteile des Betons zur Ausfällung von Ca-Seifen kommen, dem sogenannten Absanden, das bei der Weiterbearbeitung des Betons Haftungsprobleme verursachen kann. Analoges Verhalten zeigen Fettsäureester. Es wurde bereits vorgeschlagen, durch Verwendung von Fettalkohol-Destillationsrückständen Abhilfe zu schaffen, dabei hat sich jedoch gezeigt, daß diese Verbindungen nur in anteiliger Form als Ölkomponente verwendet werden können, wie es z.B. in der DD-A5 290 439 beschrieben wird. Als Ölkomponente wird hier 80 bis 90 Gew.% Mineralöl eingesetzt, dem 4 bis 10 Gew.% einer Mischung aus gesättigten und ungesättigten Wachsestern mit 32 bis 36 Kohlenstoff-Atomen, gesättigten und ungesättigten Fettalkoholen mit 24 bis 32 Kohlenstoff-Atomen und Kohlenwassserstoffen, wie sie bei der Destillation von Fettalkoholen als Rückstand anfällt, zugesetzt wird. Die in der Mischung vorhandenen Wachsester können überdies verseifen und dadurch die oben beschriebenen Haftungsprobleme auslösen.
Die GB 1 294 038 beschreibt Formtrennmittel auf Basis aliphatischer, gesättigter oder ungesättigter Alkohole und einem kationischen Emulgator. Die in den Beispielen offenbarten Mengen liegen deutlich über 10 Gew.% bezogen auf den Fettalkohol.
Die EP-A 561 465 schlägt emulgierbare Formtrennmittel für hydraulische Bindemittel auf Basis von Fettsäureestern von Polyolen, die keine H-Atome in β-Position zur OH-Gruppe tragen, vor. Den Estern können auch höhere aliphatische monofunktionelle Alkohole zugegeben werden. Die Ester oder deren Gemische mit den Alkoholen werden durch Zusatz eines Emulgators emulgiert. Die in den Beispielen offenbarten Mengen liegen bei mindestens 7 Gew.%, bezogen auf die Mischung aus Fettalkohol und Ester.
Es besteht also verstärkt ein Bedarf an einer Ölkomponente für Trennmittel für hydraulische Bindemittel, die biologisch gut abbaubar ist, ohne die Nachteile bisher bekannter Verbindungen wie hohe Viskosität, Oberflächenmängel oder Absanden zu zeigen.
Die Anforderungen an ein umweltverträgliches Betontrennmittel sind in der RAL UZ 64 "Biologisch schnell abbaubare Schmierstoffe und Schalöle" von Juni 1991 beispielhaft festgelegt.
Auch die für die Herstellung von wäßrigen Emulsionen eingesetzten Emulgatoren sind anwendungstechnisch nicht unproblematisch. Zur Herstellung der Emulsionen mußten bisher relativ große Mengen an Emulgator verwendet werden, wodurch aber die Regenfestigkeit der Trennmittel negativ beeinflußt wird. Außerdem kann bei hohem Emulgatorgehalt an der Grenzfläche zum alkalischen Zement eine Reemulgierung stattfinden, wobei ein Teil des Trennmittels in die Oberfläche des Betons eindringt. Diese Trennmittelreste können dann später zu den bereits erwähnten Problemen bei der Haftung von Anstrichen oder Putzen führen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Trennmittel für hydraulische Bindemittel zur Verfügung zu stellen, deren Ölkomponenten monofunktionelle, mit Wasser nicht mischbare, bei Temperaturen von 5 bis 15 °C flüssige Alkohole enthalten und die die Nachteile bisher für diese Zwecke bekannter Verbindungen wie Absanden, Oberflächenmängel und Haftungsprobleme, die teilweise dadurch entstehen, daß die verwendeten nativen Öle nicht verseifungsstabil sind, nicht aufweisen. Bei der Verwendung von Schalungsmaterial aus Stahl dürfen die Formtrennmittel keine Korrosionserscheinungen hervorrufen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, Trennmittel für hydraulische Bindemittel, deren Ölkomponenten monofunktionelle, mit Wasser nicht mischbare, bei Temperaturen von 5 bis 15 °C flüssige Alkohole enthalten, zur Verfügung zu stellen, die gegebenenfalls in Gegenwart geringer Mengen an Emulgatoren auch im Temperaturbereich von 0 bis -5 °C stabile Emulsionen bilden. Die Viskosität der Emulsionen muß so niedrig sein, daß sie problemlos versprüht werden können. Weiterhin muß eine gleichmäßige Benetzung verbunden mit einer guten Haftung auf den verschiedenartigsten Schalungsmaterialien gewährleistet sein.
Gegenstand der Erfindung sind Formtrennmittel für hydraulische Bindemittel, die sich dadurch auszeichnen, daß sie
- a) eine mit Wasser nicht mischbare, bei Temperaturen von 5 bis 15 °C flüssige, monofunktionelle Alkoholkomponente aus der Gruppe der ungesättigten Fettalkohole mit 12 bis 22 C-Atomen sowie Jodzahlen im Bereich von 40 bis 170 und/oder Guerbetalkoholen mit 16 bis 28 C-Atomen und/oder Oxo-Alkoholen mit 8 bis 15 C-Atomen und/oder gesättigten Alkoholen mit 6 bis 10 C-Atomen,
- b) gewünschtenfalls andere, nicht wassermischbare organische Verbindungen, wobei a) und b) die Ölkomponente bilden,
- c) gewünschtenfalls weitere, in Formtrennmitteln für hydraulische Bindemittel übliche Hilfsstoffe,
- d) Wasser, sowie
- e) 0,5 bis 5 Gew.% eines Emulgiermittels - bezogen auf die Ölkomponente - enthalten.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung der Formtrennmittel zur Behandlung von Schalungsmaterial im Betonbau.
Unter hydraulischen Bindemitteln versteht man mineralische Stoffe, die unter Wasseraufnahme steinartig erhärten und nach dem Aushärten wasserbeständig sind. Bevorzugtes hydraulisches Bindemittel ist Beton.
Es wurde gefunden, daß sich monofunktionelle, mit Wasser nicht mischbare, bei Temperaturen von 5 bis 15 °C flüssige Alkohole besonders leicht emulgieren lassen. Die Emulgierung gelingt bereits, ohne daß Emulgator zugefügt werden muß; durch Zugabe geringer Mengen von Emulgatoren kann die Qualität der Emulsionen deutlich verbessert werden.
Im Sinne der Erfindung werden unter mit Wasser nicht mischbaren Alkoholen solche verstanden, deren Löslichkeit in Wasser bei 20 °C unter 5 Gew.% liegt.
Bei Temperaturen von 5 bis 15 °C flüssig bedeutet, daß die erfindungsgemäßen Alkohole oder Mischungen von Alkoholen bei diesen Temperaturen bewegliche, fließfähige Flüssigkeiten darstellen.
Es wurde gefunden, daß höhere Alkohole aus der Klasse der ungesättigten Fettalkohole, der Guerbetalkohole, der Oxo-Alkohole und der gesättigten Alkohole mit 6 bis 10 C-Atomen im Sinne der Erfindung besonders geeignet sind.
Die erfindungsgemäß verwendeten ungesättigten Fettalkohole sind an sich bekannte Verbindungen, die durch partielle Hydrierung von Fetten oder Fettsäuremethylestern erhältlich sind. Die als Rohstoffbasis eingesetzten Fette und Öle sind keine reinen chemischen Verbindungen, sondern ihre Fettsäuren besitzen eine C-Kettenverteilung und können in gesättigter, einfach oder mehrfach ungesättigter Form vorliegen. Dementsprechend besitzen auch die aus ihnen hergestellten Fettalkohole eine C-Kettenverteilung und können gesättigte, einfach oder mehrfach ungesättigte Spezies enthalten.
Die ungesättigten Fettalkohole können aus 12 bis 22, vorzugsweise 16 bis 18 C-Atomen bestehen und Jodzahlen im Bereich von 40 bis 170, vorzugsweise von 70 bis 100 aufweisen. Als Rohstoffbasis werden Fette und Öle pflanzlichen und tierischen Ursprungs eingesetzt, z.B. Palmkernöl, Kokosöl, Talg, Rapsöl, Sojaöl, Palmöl und Sonnenblumenöl.
Besonders bevorzugt ist die Verwendung eines ungesättigten Fettalkohols auf Basis von Talg, Sonnenblumenöl mit einem Ölsäuregehalt > 80 Gew.% und/oder Rapsöl, der auch ohne Destillation eingesetzt werden kann.
Auch Guerbetalkohole lassen sich erfindungsgemäß verwenden.
Guerbetalkohole sind durch die an sich bekannte, mit Alkali katalysierte Kondensation von aliphatischen Alkoholen bei Temperaturen von etwa 200 °C erhältlich. In die Kondensationsreaktion können Alkohole mit 8 bis 22 C-Atomen eingesetzt werden. Bevorzugt werden lineare Alkohole mit 8 bis 14 C-Atomen für die Kondensation verwendet, die zu den bevorzugt verwendeten Guerbetalkoholen mit 16 bis 28 C-Atomen führt.
Weiterhin können auch sogenannte Oxo-Alkohole verwendet werden. Dabei handelt es sich um meist primäre, teilweise verzweigte höhere Alkohole, die bei der Oxo-Synthese gewonnen werden. Bei dieser Synthese werden durch Anlagerung von Kohlenmonoxid an Olefine gewonnene Aldehyde mit Wasserstoff zu Alkoholen mit beispielsweise 8 bis 15 C-Atomen reduziert.
Schließlich ist auch die Verwendung gesättigter Alkohole auf nativer oder synthetischer Basis mit 6 bis 10 C-Atomen möglich.
Die vorstehend beschriebenen Ölkomponenten können, gegebenenfalls nach Zusatz von dem Fachmann für diese Zwecke bekannten Additiven, z.B. Rostschutzmitteln, Antioxidantien, Antiporenmitteln, Konservierungsmitteln, Netzmitteln und Haftmitteln als Trennmittel für hydraulische Bindemittel verwendet werden.
Neben den erfindungsgemäßen Alkoholen kann die Ölkomponente - in untergeordneten Mengen bis 15 Gew.% - auch noch andere für diese Zwecke geeignete Öle, wie Fettsäure-Ester, z.B. 2-Ethylhexylstearat, von linearen Fettalkoholen abgeleitete Fettether wie Di-n-Octylether, Triglyceride und - obwohl nicht bevorzugt - Mineralöl enthalten.
Wenn eine Anwendung in Form einer Emulsion gewünscht wird, können noch Emulgatoren zugefügt werden.
Die erfindungsgemäßen Ölkomponenten lassen sich überraschenderweise bereits durch Zusatz von bis zu 5 Gew.% - bezogen auf die Ölkomponente - geeigneter Emulgatoren in stabile Emulsionen überführen.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Trennmittel für hydraulische Bindemittel werden die Emulgatoren in Mengen von 0,5 bis 5 Gew.%, bevorzugt 0,5 bis 3 Gew.% - bezogen auf die Ölkomponente - zugefügt.
Als Emulgatoren eignen sich die an sich bekannten W/O- und O/W-Emulgatoren, und zwar nichtionische Emulgatoren, wie z.B. Ethoxylate von Fettalkoholen oder Alkylphenolen, Ethoxylate von Fettsäuren, Fettsäuremonoglycerinester, Alkanolamide; und anionische Emulgatoren, etwa Sulfonate wie z.B. Ölsäuresulfonat, Sulfosuccinate, Amidethersulfate, wie das Sulfat von Ölsäureethanolamid, Betaine, Seifen der Fett- oder Harzsäuren und dergleichen.
Auch kationische Emulgatoren, wie z.B. Fettamine oder ethoxylierte Fettamine in beispielsweise mit Milchsäure oder Essigsäure neutralisierter Form oder quaternäre Ammoniumverbindungen, können verwendet werden.
Die Qualität der entstehenden Emulsionen, vor allem bezüglich Stabilität gegen Aufrahmen oder Verdickung, richtet sich nach Art und Menge des verwendeten Emulgators. Bei einem bestimmten Emulgatorsystem kann die Stabilität durch Steigerung des Emulgatoranteils verbessert werden. Es wurde jedoch gefunden, daß es nicht vorteilhaft ist, hohe Emulgatormengen eines sehr wirksamen Emulgators einzusetzen, weil sich die Trennwirkung bei höheren Mengen stark verschlechtert. Um optimale Trennwirkung zu erreichen, ist es deshalb erforderlich, für einen gut wirksamen Emulgator die minimale Menge einzusetzen, bei der noch eine stabile Emulsion herzustellen ist.
Stabilität bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die Emulsion mindestens 1/2 Jahr, besser 1 Jahr bei Raumtemperatur weder aufrahmt noch verdickt. Bei Lagerung und Transport der Emulsionen treten Temperaturschwankungen auf, die die Stabilität ebenfalls nicht beeinträchtigen dürfen. Es ist daher wünschenswert, daß die Emulsionen gegen kurzfristige Temperaturschwankungen zwischen 5 und 40 °C stabil sind, also weder aufrahmen noch verdicken.
Besonders gut eignen sich die Natrium- oder Kalium-Seifen von gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen, z.B. Natriumstearat oder Kaliumoleat.
In der Praxis werden Konzentrate von Betontrennmitteln oftmals mit Leitungswasser von unterschiedlicher Härte verdünnt. Wenn die Konzentrate gegen die Verdünnung mit Leitungswasser verschiedener Härte stabil sein sollen, ist es bevorzugt, nichtionische Emulgatoren zu verwenden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als nichtionische Emulgatoren ethoxylierte Ricinusöle verwendet, die durch Addition von 5 bis 50, bevorzugt 5 bis 20 mol Ethylenoxid (EO) pro mol Triglycerid erhalten wurden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als nichtionische Emulgatoren mit polyfunktionellen Alkoholen, bevorzugt Ethylenglykol, ringgeöffnete α-Epoxide mit 8 bis 18, bevorzugt 12 bis 14 C-Atomen, die nachfolgend mit 5 bis 25, bevorzugt 7 bis 15 mol Ethylenoxid pro mol α-Epoxid umgesetzt wurden, verwendet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als nichtionische Emulgatoren mit 5 bis 50, bevorzugt 7 bis 15 mol Ethylenoxid umgesetzte gesättigte oder ungesättigte Fettalkohole mit 8 bis 18, bevorzugt 10 bis 14 C-Atomen, verwendet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als nichtionische Emulgatoren mit Mischungen aus 1 bis 10, bevorzugt 3 bis 7 mol Ethylenoxid und 1 bis 5, bevorzugt 1 bis 3 mol Propylenoxid (PO) umgesetzte Fettalkohole mit 8 bis 18, bevorzugt 10 bis 14 C-Atomen, verwendet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als nichtionische Emulgatoren mit 5 bis 15 mol Ethylenoxid umgesetzte Fettsäuren mit 8 bis 22, bevorzugt 10 bis 18 C-Atomen, verwendet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als nichtionische Emulgatoren mit 5 bis 15 mol Ethylenoxid umgesetzte Fettsäurealkanolamide mit 8 bis 22, bevorzugt 10 bis 18 C-Atomen, verwendet.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden als nichtionische Emulgatoren Ester des Sorbitans oder des mit bis zu 40 mol ethoxylierten Sorbitans mit Fettsäuren mit 12 bis 22 C-Atomen verwendet.
Auch Mischungen von Emulgatoren, z.B. von anionischen und nichtionischen Emulgatoren können vorteilhafte Ergebnisse liefern. Besonders vorteilhafte Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn Mischungen nichtionischer Emulgatoren, z.B. aus ethoxyliertem Ricinusöl und einem ethoxylierten Reaktionsprodukt aus einem α-Epoxid und Ethylenglykol eingesetzt werden.
Durch Emulgieren in Wasser lassen sich stabile Emulsionen herstellen, die auch bei niedrigen Temperaturen von 0 °C bis -5 °C stabil sein können. Eine Verbesserung der Kältestabilität kann durch an sich bekannte Maßnahmen wie den Zusatz von Glycerin, Polyolen, z.B. Sorbit oder wasserlöslichen Polyacrylaten in Mengen von 0,05 bis 0,5 Gew.%, bevorzugt 0,1 bis 0,2 Gew.% - bezogen auf die Emulsion - erreicht werden.
Falls notwendig, kann die Stabilität der Emulsionen auch durch Zugabe von Schutzkolloiden, z.B. Polyvinylalkohol oder Xanthan, erhöht werden.
Die aus den erfindungsgemäßen Trennmitteln für hydraulische Bindemittel hergestellten Emulsionen können einen Festkörpergehalt von 5 bis 55 Gew.%, bevorzugt 20 bis 40 Gew.% aufweisen. Die so hergestellten Emulsionen sind dünnflüssig bis viskos und haben Wasser als kontinuierliche Phase.
Es ist auch möglich, die erfindungsgemäßen Trennmittel für hydraulische Bindemittel in Form hochviskoser Pasten in Form einer Wasser-in-Öl-Emulsion zu formulieren, indem man die zugegebene Wassermenge so bemißt, daß Pasten mit einem Festkörpergehalt von 60 bis 85 Gew.%, bevorzugt 70 bis 80 Gew.% entstehen.
Neben der Ölkomponente und den Emulgatoren können die erfindungsgemäßen Trennmittel für hydraulische Bindemittel noch übliche Zusatzstoffe wie Rostschutzmittel, Antioxidantien, Antiporenmittel, Konservierungsmittel, Schutzkolloide, Stabilisatoren, Netzmittel, Entschäumer und Haftmittel in Mengen bis zu 15 Gew.% - bezogen auf das gesamte Mittel ohne Wasser - enthalten.
Wenn die erfindungsgemäßen Trennmittel für hydraulische Bindemittel für Schalungsmaterial aus Stahl verwendet werden sollen, empfiehlt sich der Einsatz eines Rostschutzmittels als Additiv, um Korrosionserscheinungen am Schalungsmaterial zu vermeiden.
Als Rostschutzmittel oder Korrosionsinhibitoren kommen eine Reihe von Verbindungen in Frage.
Eine Gruppe erfindungsgemäßer Rostschutzmittel bilden beispielsweise die Amine, z.B. Octylamin, Tridecylamin, Dibutylamin, Tributylamin, Dimethylalkylamine mit 8 bis 18 C-Atomen in der Alkylkette oder Diamine wie Ethylendiamin, 1,2-Propylendiamin, Diethylentriamin und - bevorzugt - Alkanolamine wie Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, 1-Amino-2-propanol, Diisopropanolamin, Triisopropanolamin, Methylethanolamin, Dimethylethanolamin, Aminoethylethanolamin, Ethylethanolamin, und Diethylethanolamin, die eine korrosionsinhibihierende Wirkung, insbesondere auf Eisen oder eisenhaltigen Legierungen aufweisen.
Eine weitere Gruppe wirksamer Verbindungen stellen anionaktive Verbindungen wie Natrium-, Kalium- oder Amin-Seifen von Fettsäuren, bevorzugt mit 6 bis 10 C-Atomen, von Dimerfettsäure oder die entsprechenden Verbindungen von aromatischen Mono- oder Dicarbonsäuren, wie z.B. Benzoe- oder Phthalsäure, dar.
Auch die Alkali- oder Amin-Salze von sauren Phosphorsäureestern mit Alkoholen mit 6 bis 18 C-Atomen oder Phosphorsäuresalze wie das Trinatriumphosphat stellen Rostschutzmittel im Sinne der Erfindung dar.
Eine weitere Gruppe korrosionsinhibierender Verbindungen, die erfindungsgemäß verwendet werden können, stellen die Amide von Fettsäuren oder dimeren Fettsäuren mit Alkanolaminen wie Monoethanolamin oder Diethanolamin, Monopropanolamin oder Dipropanolamin, oder Diaminen wie Ethylendiamin, 1,3-Propylendiamin, 1,2-Propylendiamin oder Diethylentriamin dar. Die zuletzt genannten Amidoamine können in mit Säuren wie Milchsäure neutralisierter Form verwendet werden. Bevorzugt werden die Monoethanolamide gesättigter und ungesättigter Fettsäuren mit 16 bis 20 C-Atomen eingesetzt, besonders bevorzugt das Ethanolamid der Ölsäure oder Linolsäure oder technischer Mischungen dieser Fettsäuren.
Weiterhin wirken Verbindungen aus der Klasse der Triazole, wie z.B. Benzotriazol oder Toluyltriazol korrosionsinhibierend.
Da die verschiedenen Korrosionsinhibitoren auch synergistisch wirken können, ist es auch möglich, Mischungen der vorgenannten Verbindungen einzusetzen.
Die Mengen an zugesetztem Rostschutzmittel liegen bei 0,01 bis 2 Gew.%, bevorzugt bei 0,1 bis 1,0 Gew.% bezogen auf das gesamte Mittel ohne Wasser.
Die Rostschutzmittel können in das wasserfreie Trennmittel für hydraulische Bindemittel eingearbeitet werden, sofern sie darin löslich sind. Es ist auch möglich, die Rostschutzmittel in das zur Emulgierung der Trennmittel für hydraulische Bindemittel erforderliche Wasser oder nach erfolgter Emulgierung in die fertige Emulsion zu geben.
Die Herstellung der Trennmittel erfolgt dadurch, daß die Ölkomponente mit dem Emulgator und gegebenenfalls den Zusatzstoffen innig vermischt wird. Dieses sogenannte Konzentrat kann direkt oder nach Emulgierung in Wasser eingesetzt werden.
Die Konzentrate zur Herstellung der Emulsionen enthalten mindestens 68 Gew.% der Alkoholkomponente, bis zu 15 Gew.% anderer, nicht wassermischbarer organischer Verbindungen, 0,5 bis zu 5 Gew.% eines Emulgiermittels und bis zu 15 Gew.% weiterer, in Formtrennmitteln für hydraulische Bindemittel üblicher Hilfsstoffe, wobei die Summe der Bestandteile des Konzentrats 100 Gew.% beträgt.
Die Emulgierung erfolgt bevorzugt so, daß das Konzentrat unter Rühren in Wasser eingearbeitet wird, es ist aber auch möglich, Wasser in das Konzentrat einzurühren, bis der gewünschte Festkörpergehalt bzw. Aktivsubstanzgehalt erreicht ist.
Für die Herstellung wäßriger Emulsionen ist es vorteilhaft, mit Rühraggregaten zu arbeiten, die hohe Scherkräfte nach einem Rotor-Stator Prinzip ermöglichen, z.B. einem sogenannten Cavitron oder Supraton-Aggregat.
Zur Vermeidung der Schaumbildung kann es günstig sein, bei der Emulgierung ein Antischaummittel einzusetzen oder es dem Formtrennmittel von Anfang an zuzufügen.
Es sind verschiedene Verfahren möglich, die erfindungsgemäßen Formtrennmittel auf das Schalungsmaterial aufzubringen, um dadurch nach Abbinden des hydraulischen Bindemittels die Entschalung zu bewirken.
Die Trennmittel können z.B. in reiner Form oder in Form ihrer Emulsion durch Spritzen, Sprühen, Streichen, Pinseln oder Bürsten auf die Schalungsflächen aufgetragen werden. Die niedrigviskosen Emulsionen sind so stabil, daß sie ohne Probleme versprühbar sind. Hochviskose Pasten können auch durch Spachteln aufgebracht werden.
Die erfindungsgemäßen Trennmittel für hydraulische Bindemittel können allein oder in Form ihrer wäßrigen Emulsionen zur Behandlung von Stahl-, Kunststoff- oder Holzschalungen im Betonbau verwendet werden. Die Applikation kann mit den dafür üblichen Aggregaten geschehen.
Alle Prozentangaben in den Beispielen verstehen sich, sofern nicht anders angegeben, in Gewichtsprozent.
In einem Rührgefäß wurden 990 g eines ungesättigten Fettalkohols (C-Kettenverteilung 1% C12, 4% C14, 12% C16, 82% C18, 1% C20, Jodzahl 92,6) bei 100 °C mit 10 g Natriumstearat gemischt und 10 Minuten lang gerührt.
Man erhielt 1000 g eines homogenen, bei Raumtemperatur gelartigen Konzentrats.
300 g dieses Konzentats wurden unter Rühren in 700 g Leitungswasser gegeben. Man erhielt eine milchige Emulsion, die über 4 Wochen bei Raumtemperatur (ca. 23 °C) stabil gegen Sedimentation oder Aufrahmen blieb.
Die Viskosität betrug 1700 cPs (centiPoise), bestimmmt mit dem Brookfield-Viskosimeter, Spindel 4, bei 23 °C.
500 g dieses Konzentrats und 500 g Leitungswasser wurden mit einem hochtourigen Rühwerk zu einer milchigen, viskosen Emulsion verrührt. Die Emulsion hatte eine Viskosität von 3200 cPs, bestimmt mit dem Brookfield-Viskosimeter, Spindel 4, bei 23 °C.
Dieses Emulsionskonzentrat kann mit weiterem Leitungswasser durch einfaches Rühren in stabile Emulsionen mit Festkörpergehalten von 5 bis 40 Gew.% überführt werden.
Weitere Beispiele sind in der Tabelle 1 dargestellt.
Ölkomponente A ist ein ungesättigter Fettalkohol mit einer C-Kettenverteilung 1% C12, 4% C14, 12% C16, 82% C18, 1% C20 und einer Jodzahl von 92,6, bestimmt nach der Methode C V 11b der Deutschen Gesellschaft für Fettforschung.
Ölkomponente B ist ein ungesättigter Fettalkohol mit einer C-Kettenverteilung 1% C12, 2% C14, 8% C16, 87% C18, 2% C20 und einer Jodzahl von 95,1, bestimmt nach der Methode C V 11b der Deutschen Gesellschaft für Fettforschung.
Ölkomponente C ist ein Guerbetalkohol mit 16 C-Atomen.
Ölkomponente D (nicht erfindungsgemäß) ist ist eine Mischung aus gesättigten Fettalkoholen mit einer Jodzahl von < 0,5 und folgender C-Kettenverteilung:
1% C10, 54% C12, 23% C14, 10% C16 und 12% C18.
Die Versuche zeigen, daß nur mit den erfindungsgemäßen Fettalkoholen und Guerbetalkoholen stabile, versprühbare Emulsionen herstellbar sind.
Bei einem Festkörpergehalt von 70 % entsteht eine hochviskose Paste, die entweder durch Spachteln verarbeitbar ist oder bei Verdünnen auf 30 % Festkörper eine niedrigviskose Emulsion ergibt.
Die Vergleichsversuche mit dem gesättigten Fettalkohol ergeben trotz Erhöhung der Emulgatormenge und Verringerung des Festkörpers eine verdickte, hochviskose Emulsion, die nicht versprüht werden kann.
Die entsprechend Beispiel 1 hergestellte Emulsion wurde auf -5 °C abgekühlt. Bis zu dieser Temperatur blieb die Emulsion stabil.
Die entsprechend Beispiel 1 hergestellte Emulsion wurde mit einem Sprühgerät auf senkrechte Baustahloberflächen gesprüht. Man erhielt einen gleichmäßigen Ölfilm mit guter Haftung.
Nach Abspritzen der Oberfläche mit Leitungswasser blieb der Ölfilm weitgehend erhalten.
Eine Form aus Schalbrettern wurde mit der nach Beispiel 1 hergestellten Emulsion eingesprüht und mit Beton ausgegossen. Nach Aushärtung konnte die Verschalung problemlos abgenommen werden. Auf der Betonoberfläche war die Holzstruktur gut zu erkennen. Absanden oder sonstige Oberflächenmängel konnten nicht festgestellt werden.
Der Versuch wurde mit denselben Schalungsbrettern bis zu 10 mal wiederholt, ohne daß die Trennwirkung beeinträchtigt wurde.
300 g des Konzentrats gemäß Beispiel 1 wurden unter Rühren in eine Mischung aus 698 g vollentsalztem Wasser, dem 2 g Rostschutzmittel zugefügt worden waren, gegeben. Man erhielt eine milchige Emulsion, die über 4 Wochen bei Raumtemperatur (ca. 23 °C) stabil gegen Sedimentation oder Aufrahmen blieb.
Die Viskosität betrug 1700 cPs (centiPoise), bestimmmt mit dem Brookfield-Viskosimeter, Spindel 4, bei 23 °C.
Beispiele für die Rostschutzmittel sind in der Tabelle 2 dargestellt.
TexaminR KE 3160 ist ein Rostschutzmittel der Firma Henkel, das eine Mischung aus Fettsäuremonopropanolamid, Alkanolaminen und kurzkettigen Fettsäuren darstellt.
TexaminR KE 3161 ist ein Rostschutzmittel der Firma Henkel, das eine Mischung aus Fettsäuremonoethanolamid, Alkanolaminen und kurzkettigen Fettsäuren darstellt.
Ein Blech aus einem nicht legiertem Stahl, Werkstoffbezeichnung St 37-2, wurde mit den erfindungsgemäßen Betontrennmitteln nach den Beispielen a bis d besprüht. Zum Vergleich wurde ein mit einer Betontrennmittelemulsion ohne Rostschutzmittel (Vgl 1) und ein mit vollentsalztem Wasser (Vgl 2) besprühtes Blech geprüft.
Die befeuchteten Bleche wurden in bestimmten Zeitabständen visuell auf Rostbildung geprüft.
Die entsprechend Beispiel 15a hergestellte Emulsion wurde mit einem Sprühgerät in eine Baustahlform gesprüht.
Die Form wurde mit Beton ausgegossen. Nach Aushärtung konnte die Verschalung problemlos und ohne Absandungserscheinungen am Beton abgenommen werden.
Zur Auswahl von geeigneten nichtionischen Emulgatoren wurden in einem Rührgefäß 970 g eines ungesättigten Fettalkohols (Ölkomponente A ) mit jeweils 30 g des nichtionischen Emulgators gemischt und 10 Minuten lang gerührt.
300 g dieses Konzentats wurden jeweils mit einem Ultraturrax 5 Minuten lang in 700 g Leitungswasser emulgiert.
Bei der Verwendung der Emulgatormischung tritt - im Gegensatz zur Verwendung reiner Emulgatoren - keine Gelphase bei der Emulgierung auf.
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