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Patent Searching and Data


Title:
AQUEOUS PARTING AGENT FOR CONCRETE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1998/055283
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to novel aqueous parting agents for concrete, containing unsaturated fatty alcohols and ethoxylated and possibly propoxylated fatty acid esters. Said new agents are characterized in that they have high saponification stability and are present as stable, fluid emulsions even at low temperatures.

Inventors:
WOLLENWEBER HORST-WERNER
MAINX HANS-GEORG
SLADEK HANS-JUERGEN
Application Number:
PCT/EP1998/003113
Publication Date:
December 10, 1998
Filing Date:
May 27, 1998
Export Citation:
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Assignee:
HENKEL KGAA (DE)
International Classes:
B28B7/38; (IPC1-7): B28B7/38
Foreign References:
EP0561465A11993-09-22
DE19637841A11998-03-26
DE4400272A11995-07-13
US3354180A1967-11-21
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Claims:
Patentansprüche
1. Wäßrige Betontrennmittel, enthaltend (a) ungesättigte Fettalkohole und (b) ethoxylierte und ggf. propoxylierte Fettsäureester, wobei die Fettsäurekomponente ausgewählt ist aus verzweigten oder linearen, gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit 5 bis 30 CAtomen und die Alkoholkomponente ausgewählt ist aus verzweigten oder linearen, gesättigten oder ungesättigten Monoalkohole mit 1 bis 5 CAtomen und Polyolen mit 2 bis 6 Hydroxylgruppen und 2 bis 12 CAtomen.
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Fettalkohole der Formel (I) enthalten, ROH (I), in der R für einen ganz oder überwiegend ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 22 Kohlenstoffatomen steht.
3. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ethoxylierten und ggf. propoxylierten Fettsäureester (b) 2 bis 30 Mol Ethylenoxid pro Mol Ester enthalten.
4. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Fettsäure komponente C, 4 bis C, 8 Fettsäuren und als Alkoholkomponente Methanol enthalten sind und die Ester zwischen 2 und 5 Mol Ethylenoxid pro Mol Ester enthalten.
5. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Fettsäure komponente C, 6 bis C22 Fettsäuren und als Alkoholkomponente Glycerin enthalten sind und die Ester zwischen 3 und 30 Mol Ethylenoxid pro Mol Ester enthalten.
6. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäureester 1 bis 10 Mol Propylenoxid pro Mol Ester enthalten.
7. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie ungesättigte Fettalkohole der Formel (I) enthalten, die eine Iodzahl im Bereich von 40 bis 200 aufweisen.
8. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie die ungesättigten Fettalkohole in Mengen von 10 bis 50 Gew.%bezogen auf die Mittelenthalten.
9. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie die alkoxylierten Fettsäureester in Mengen von insgesamt 1 bis 5 Gew.%bezogen auf die Mittel enthalten.
10. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen wäßrigen Anteil von 50 bis 80 Gew.% aufweisen.
11. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie als weitere Bestandteile in untergeordneten Mengen übliche Hilfsund Zusatzstoffe enthalten.
12. Verwendung von wäßrigen Emulsionen ungesättigter Fettalkohole und ethoxylierter und ggf. propoxlierter Fettsäureester gemäß Anspruch 1 zur Verringerung der Haftung zwischen Beton und Schalung.
Description:
"Wäßrige Betontrennmittel" Die Erfindung betrifft wäßrige Betontrennmittel auf Basis ausgewählter Ölkörper und Emulgatoren, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie die Verwendung der Mischungen aus ausgewählten Ölkörpem und Emulgatoren zur Herstellung von wäßrigen Betontrenn- mitteln.

Trennmittel für Betonschalungen und Formen sind z. B. aus der entsprechenden Richtlinie des Hauptausschusses"Betontechnologie des Deutschen Beton-Vereins e. V., Wiesba- den (1980) sowie aus H. Reul, Handbuch Bauchemie, Verlag für chem. Industrie, Ziol- kowsky AG, Augsburg, 1991, S. 319f, bekannt. Sie werden vor dem Einbringen des Frischbetons auf die Schalung aufgetragen und sollen beim Ausschalen die Haftung zwi- schen 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 Zusatz- stoffe, z. B. Rostschutzmittel, Antioxidantien, Antiporenmittel, Konservierungsmittel, Netz- mittel, Spreithilfsmittel 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 Fettderivate.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der Betontrennmittel 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 z. B. 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 Calciumseifen kommen, die Absanden verursachen können, das bei der Weiterbearbeitung des Betons Haftungsprobleme verursachen kann. Analoges Verhalten zeigen Fettsäureester. Es wurde bereits vorgeschlagen, durch Verwendung von Destillationsrückständen aus der Fettalkoholherstellung Abhilfe zu schaffen, dabei hat sich jedoch gezeigt, daß diese Ver- bindungen 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 Kohlenstoffatomen, gesättigten und ungesättigten Fettalkoholen mit 24 bis 32 Kohlenstoffatomen und Kohlenwasserstoffes zugesetzt wird.

Die in der Mischung vorhandenen Wachsester können überdies verseifen und dadurch die oben beschriebenen Haftungsprobleme auslösen. Die europäische Patentanmeldung EP-A 0 561 465 offenbart Formtrennmittel, die als zwingende Bestandteile Ester sterisch gehinderter, polyfunktioneller Alkohole enthalten. Die Mitverwendung von monofunktionellen Alkoholen wird als Möglichkeit zur Senkung des Emulgatoranteils beschrieben. Gegenstand der britischen Patentanmeldung GB-A 1 294 038 ist ein Verfahren zur Herstellung von Betontrennmitteln, bei dem monofunktionelle Alkohole in Kombination mit kationischen Tensiden eingesetzt werden.

Auch die für die Herstellung von wäßrigen Emulsionen eingesetzten Emulgatoren sind an- wendungstechnisch 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.

Es besteht also verstärkt ein Bedarf an Betontrennmitteln, die biologisch gut abbaubar sind, ohne die Nachteile bisher bekannter Verbindungen wie hohe Viskosität, Oberflächenmängel oder Absanden zu zeigen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Betontrennmittel des Stands der Technik bislang bestenfalls in die Wassergefährdungsklasse 1 eingestuft werden können. Die Anforderungen an ein umweltverträgliches Betontrennmittel sind in der RAL UZ 64"Biologisch schnell abbaubare Schmierstoffe und Schalöle"von Juni 1991 beispielhaft festgelegt.

Die Aufgabe der Erfindung hat demnach darin bestanden, Betontrennmittel mit verbesserter ökologischer Verträglichkeit zur Verfügung zu stellen, die sich durch eine hohe Verseifungsstabilität auszeichnen und auch bei niedrigen Temperaturen noch stabile, flüssige Emulsionen bilden. Die Viskosität der Emulsionen muß weiterhin so niedrig sein, daß sie problemlos versprüht werden können. Schließlich muß eine gleichmäßige Benetzung verbunden mit einer guten Haftung auf den verschiedenartigsten Schalungs- materialien gewährleistet sein.

Gegenstand der Erfindung sind wäßrige Betontrennmittel, enthaltend (a) ungesättigte Fettalkohole und (b) ethoxylierte und ggf. propoxylierte Fettsäureester, wobei die Fettsäurekomponente ausgewählt ist aus verzweigten oder linearen, gesättigten oder ungesättigten Fettsäuren mit 5 bis 30 C-Atomen und die Alkoholkomponente ausgewählt ist aus verzweigten oder linearen, gesättigten oder ungesättigten Monoalkoholen mit l bis 5 C-Atomen und Polyolen mit 2 bis 6 Hydroxylgruppen und 2 bis 12 C-Atomen.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Mittel eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Rheologie und Lagerbeständigkeit gerade im Bereich niedriger Temperaturen aufweisen. Die Zubereitungen sind verseifungsstabil, versandungs- frei, zeigen einen starken Netzeffekt und haften auch auf den unterschiedlichsten Scha- lungsmaterialien. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die neuen Mittel ökologisch unbe- denklich sind und daher in die Wassergefährdungsklasse 0 eingestuft werden können Im Sinne der Erfindung werden als Ölkomponente (a) ungesättigte Fettalkohole eingesetzt, die vorzugsweise der Formel (I) folgen, R-OH (I) in der R für einen ganz oder überwiegend ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 22, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen steht. Typische Beispiele sind Palmoleylalko- hol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petroselinylalkohol, Linolylalkohol, Linolenylalkohol, Gadoleylalkohol und Erucylalkohol sowie deren technische Gemische, wie sie beispiels- weise bei der Hochdruckhydrierung technischer Fettsäuremethylesterfraktionen unter Er- halt der Doppelbindungen anfallen. Typische Methylestergemische, die als Ausgangsstoffe für die Herstellung der ungesättigten Fettalkohole in Betracht kommen, sind solche, die sich von Rindertalg, Sonnenblumenöl alter und neuer Züchtung, Rüböl alter und neuer Züchtung, Leinöl, Erdnußöl und dergleichen ableiten. Daneben können auch Methylester auf Basis von überwiegend gesättigten Fetten und Ölen, wie Palmöl, Palmkemöl und/oder Kokosöl eingesetzt werden, sofern die Produkte anschließend entsprechend aufkonzentriert werden, wie dies beispielsweise in den Druckschriften DE-C2 43 38 974, DE-A1 43 35 781, DE-A1 44 25 180 und DE-C1 44 22 858 (Henkel) beschrieben wird. Üblicherweise enthalten die Mittel ungesättigte Fettalkohole, die eine Iodzahl im Bereich von 40 bis 200, vorzugsweise 50 bis 150 und insbesondere 70 bis 100 aufweisen. Die ungesättigten Fettal- kohole sind dabei in der Regel in Mengen von 10 bis 50, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-%- bezogen auf die Mittel-enthalten.

Als zweiten Bestandteil (b) enthalten die erfindungsgemäßen Mittel alkoxylierte Fettsäu- reester. Diese Fettsäureesteralkoxylate sind bekannte Verbindungen, die beispielsweise in der US 2,678,935, US 3,539,518, US 4,022,808 oder GB 1,050,497 beschrieben werden, deren Offenbarung auch Teil der vorliegenden Anmeldung ist.

Die alkoxylierten Fettsäureester können durch alle dem Fachmann bekannten Methoden hergestellt werden, z. B. durch Veresterung von Fettsäuren mit alkoxyliertem Methanol, wie es beispielsweise die US 3,539,518 beschreibt. Dieses Verfahren ist jedoch mit einigen Nachteilen verbunden, es verläuft zweistufig. die Veresterung dauert sehr lange und die Produkte sind durch die hohen Reaktionstemperaturen gefärbt. Außerdem besitzen sol- chermaßen hergestellte Fettsäuremethylesterethoxylate nach der Veresterung relativ hohe OH-Zahlen, was für manche Anwendungen problematisch sein kann.

Eine weitere Möglichkeit besteht in der direkten Umsetzung von Fettsäurestem mit Alky- lenoxiden in Gegenwart von Übergangsmetallkatalysatoren, wie in der US 4,022,808 be- schrieben.

Vorzugsweise werden die Fettsäurealkylesteralkoxylate aber durch eine heterogen kataly- sierte Direktalkoxylierung von Fettsäurealkylester mit Ethylenoxid und/oder Propylenoxid an calcinierten oder hydrophobierten Hydrotalciten hergestellt. Dieses Syntheseverfahren sind in den Offenlegungsschriften WO 90/13533 und WO 91/15441, deren Offenbarung auch Teil der vorliegenden Anmeldung ist, ausführlich beschrieben. Die dabei entstehenden Produkte zeichnen sich durch eine niedrige OH-Zahl aus, die Reaktion wird einstufig durchgeführt und man erhält hellfarbige Produkte. Die als Ausgangsstoffe dienenden Fettsäurealkylester können sowohl aus natürlichen Ölen und Fetten gewonnen als auch auf synthetischem Wege hergestellt werden.

Die in den erfindungsgemäßen Mitteln enthaltenden Fettsäureester können neben Ethylenoxid-auch Propylenoxidgruppen im Molekül enthalten. Sie enthalten vorzugsweise zwischen 2 und 30 Mol Ethylenoxid pro Mol Ester. Es können auch gemischte Ethylenoxid/Propylenoxid-Addukte verwendet werden. Bei gemischten Ethylen- oxid/Propylenoxid-Addukten können sowohl solche Verbindungen verwendet werden, die mit einer Mischung aus Ethylenoxid und Propylenoxid umgesetzt wurden, aber auch Verbindungen, die in zwei getrennten Schritten mit Ethylenoxid und Propylenoxid umgesetzt wurden. Werden Propylenoxid enthaltende Ester eingesetzt, sind solche Verbindungen bevorzugt, die zwischen 1 und 10 Mol Propylenoxid pro Mol Ester enthalten. Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Mittel Ester, die nur mit Ethylenoxid umgesetzt wurden.

Als Fettsäurekomponente werden Fettsäuren mit 5 bis 30 C-Atomen natürlicher oder syn- thetischer Herkunft eingesetzt, insbesondere geradkettigte, gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren einschließlich technischer Gemische derselben, wie sie durch Fettspaltung aus tierischen und pflanzlichen Fetten und Ölen zugänglich sind, z. B. aus Kokosöl, Palmkernöl, Soyaöl, Sonnenblumenöl, Rüböl, Baumwollsaatöl, Fischöl, Rindertalg und Schweineschmalz ; spezielle Beispiele sind Cypryl-, Caprin-, Laurin-, Laurolein-, Myristin- , Myristolein-, Palmitin-, Palmitolein-, Öl-, Elaidin-, Arachin, Gadolein-, Behen-und Erucasäure.

Als Alkoholkomponente sind geradkettigte oder verzweigte, gesättigte oder ungesättigte Monoalkohole mit l bis 6 C-Atomen, z. B. Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Pentanol, Hexanol und Cyclohexanol geeignet. Als Polyole mit 2 bis 12 C-Atomen können beispielsweise Ethylenglykol, 1,2-Propylenglykol, 1,2-Butylenglykol, Glycerin, Polyglycerine, Trimethylolpropan, Erythritol, Neopentylglykol und Hexylenglycol verwendet werden.

In den erfindungsgemäßen Mitteln werden vorzugsweise solche alkoxylierten Fettsäureester eingesetzt, deren Fettsäurekomponente ausgewählt ist aus linearen, unverzweigten C, 4 bis Cl8 Fettsäuren und deren Alkoholkomponente Methanol darstellt, wobei die Ester zwischen 2 und 5 Mol Ethylenoxid pro Mol Ester enthalten. Solche Verbindungen können beispielsweise durch die oben beschriebenen Reaktionen von Palmitin-, Stearin-, Olein-, Linolin-oder Linolensäure bzw. deren Estern mit Ethylenoxiden erhalten werden.

Geeignet sind auch alkoxylierte Ester, bei denen als Alkoholkomponente Glycerin verwen- det wird und die Fettsäurekomponente ausgewählt wird aus gesättigten oder ungesättigten, verzweigten oder unverzweigten Fettsäuren mit 16 bis 22 C-Atomen und die Ester zwischen 3 und 30 Mol Ethylenoxid pro Mol Ester enthalten. Derartige Verbindungen können beispielsweise durch Umsetzung von Glycerinestern natürlicher Fettsäuren wie beispielsweise Palm-, Raps-, oder Ricinusöl mit Ethylenoxid erhalten werden. Die ethoxylierten und ggf. propoxylierten Ester sind in den Mitteln in Mengen zwischen 0,5 und 10 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von 1 bis 5 Gew.-%-bezogen auf die Mittel -enthalten.

Die erfindungsgemäßen Mittel können in untergeordneten Mengen übliche Hilfs-und Zu- satzstoffe wie z. B. Korrosionsschutzmittel, Antioxidantien, Antiporenmittel, Konservie- rungsmittel, Netzmittel, Spreithilfsmittel und dergleichen enthalten. Üblicherweise liegt der Anteil dieser Stoffe bezogen auf die Mittel im Bereich von l bis 15 und vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-%.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Betontrennmitteln, bei dem man zunächst unter mäßigem Rühren einen wäßrigen Premix aus dem Ölkörper und dem Emulgator herstellt und diesen dann anschließend in an sich bekannter Weise, beispielsweise in einem Ultraturrax, einem Supraton und/oder einem Hochdruckhomogenisator, zu einer feinteiligen Emulsion homogenisiert.

Die Trennmittel können in reiner Form oder in Form ihrer Emulsion durch Spritzen, Sprü- hen, Streichen, Pinseln oder Bürsten auf die Schalungsflächen aufgetragen werden. Die niedrigviskosen Emulsionen sind so stabil, daß sie ohne Probleme versprühbar sind. Hoch- viskose Pasten können auch durch Spachteln aufgebracht werden. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft daher die Verwendung von wäßrigen Emulsionen (a) ungesättigter Fettalkohole und (b) ethoxylierter und ggf. propoxlierter Fettsäureester zur Verringerung der Haftung zwischen Beton und Schalung.

Beispiele Allgemeine Herstellvorschrift. In einem 2m3-Rührkessel wurden 700 kg vollentionisiertes Wasser auf 40°C erwärmt und jeweils mit 10 kg des Emulgators versetzt. Als Emulgator wurde jeweils ethoxyliertes Rüböl (Molverhältnis 3 : 1) gemäß der Herstellvorschrift der WO 90/13533 verwendet (Verseifungszahl 150). In die entstandene transparente, leicht viskose Lösung wurden 1,5 kg des Rostschutzmittels Texamin Ke 3161 (Kokosfettsäuremonoethanolamid) eingerührt, wobei sich ein pH-Wert von 10,5 einstellte.

Danach wurden unter Rühren jeweils 300 kg der Ölkörper Al bzw. A2 zugegeben und der Premix mit verdünnter Natriumhydroxidlösung auf einen pH-Wert von 11,5 eingestellt.

Anschließend wurde die Mischung in einen Dispergator vom Typ Ultraturrax überführt und dort zu einer feinteiligen Emulsion verarbeitet.

Die Viskosität der Emulsionen wurde nach der Brookfield-Methode in einem RVT-Visko- simeter (20°C, Spindel 4,10 Upm) bestimmt. Die Stabilität der Emulsionen wurde nach Lagerung über einen Zeitraum von 4 Wochen bei 0-5°C beurteilt. Die anwendungstechni- schen Eigenschaften der Emulsionen sind in Tabelle I zusammengefaßt. Die Mischung Rl ist erfindungsgemäß, die Mischungen R2 bis R4 dienen zum Vergleich. Man erkennt, daß man niedrigviskose und kältestabile Betontrennmittel nur unter Einsatz der erfindungsge- mäßen Kombination aus ausgewählter Ölkomponente und Emulgator erhält.

Tabelle 1 Betontrennmittel (Mengenangaben als Gew.-%) Rl R2 R3 R4 Al) Technischer Oleylalkohol 30-30- (IZ = 85) A2) Octyldodecanol-30-30 Emulgator 1 -- Wasser, Konservierungsmittel, ad 100 Korrosionsschutzmittel 15150170200Viskosität[mPas] Stabilität nach Lagerung stabil getrennt getrennt getrennt 111Wassergefährdungsklasse0