Schützende Beschichtung und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft eine schützende Beschichtung für einen mechanisch stabilen, insbesondere mineralischen und/oder metallischen Untergrund sowie ein Verfahren zum Herstellen ei¬ ner solchen Beschichtung. Es ist im Stand der Technik bekannt, Oberflächen von Bau¬ werken, beispielsweise Betonoberflächen oder Oberflächen von Stahlbetonbauteilen im Wand-, Decken- und Bodenbereich abwas- sertechnischer Anlagen, mit BeSchichtungen zu versehen, die die Säure- und Alkalibeständigkeit verbessern und eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen. Die zu solchen Beschichtun- gen verwendeten Baustoffmischungen werden beispielsweise aus einer Alkalisilikat-Bindemittelkomponente und einer Pulverkom- ponente hergestellt, wobei die Pulverkomponente als wesentli¬ che Bestandteile latent-hydraulische Stoffe und Siliziumdioxid enthält. Darüber hinaus ist es im Stand der Technik bekannt, vorge¬ formte dicke und starre Elemente aus Glas mit Hilfe von Kunst- stoffklebern oder kunststoffmodifizierten Zementklebern auf Betonoberflächen aufzukleben. Derartig belegte Betonoberflä¬ chen weisen ebenso wie mit Fliesen belegte Oberflächen Fugen auf, so daß die Beständigkeit und Dichtheit einer derartigen Baustoffbeschichtung primär von den Fugeneigenschaften be- stimmt wird. Darüber hinaus ist die Haftung der aufgeklebten Glaselemente auf dem Untergrund zum Teil nicht ausreichend, denn der Haftverbund Glas/Kleber/Untergrund wird lediglich von Adhäsionskräften bestimmt, da keine chemischen Verbindungen zwischen Glas und Kleber und Kleber und Untergrund gebildet werden. Schließlich erfordert die Anwendung des Kunststoffkle- bers oder des kunststoffmodifizierten Klebers eine Trockenheit des Untergrunds von weniger als 4% Feuchte. Dies ist häufig nur mit sehr hohem Aufwand realisierbar. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Baustoff-Be- Schichtung für einen mechanisch stabilen Untergrund sowie ein Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, die bzw. das ein hohes Maß an Chemikalienbeständigkeit, insbesondere an Säure- und Alkalibeständigkeit aufweist und einfach herzustellen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Herstellen einer schützenden Beschichtung auf einem mechanisch stabilen, insbesondere mineralischen und/oder metallischen Un¬ tergrund mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. eine schützende Beschichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 19 gelöst. Erfindungsgemäß werden ein anorganischer Polysilikat-Kohä- sionsklebstoff und ein Glasfolienmaterial mit einer Dicke kleiner 2 mm, vorzugsweise 0,3 mm bereitgestellt. Dann wird der Polysilikat-Kohäsionsklebstoff auf den zu beschichtenden Untergrund und/oder eine Seite des Glasfolienmaterials aufge- bracht. Das Glasfolienmaterial wird danach, jedoch vor dem Aushärten des Polysilikat-Kohäsionsklebstoffes, dem zu be¬ schichtenden Untergrund derart aufgelegt, daß das Glasfolien¬ material den Polysilikat-Kohäsionsklebstoff abdeckt, und da¬ nach wird der Polysilikat-Kohäsionsklebstoff unter Verbinden des Glasfolienmaterials mit dem zu beschichtenden Untergrund aushärten gelassen. Unter einem mineralischen Untergrund soll hier ein bei Bauwerken üblicher Untergrund verstanden werden, der Beton, Mauerwerk, mineralische Baumaterialien aller Art, Steine, Glas und ähnliches enthält, wobei die Oberfläche teilweise auch me¬ tallischer Art sein kann, beispielweise dann, wenn Stahlele¬ mente Teile der Oberfläche bilden (beispielsweise bei Stahl- Beton-Untergründen) . Unter einem metallischen Untergrund soll hier ein Untergrund verstanden werden, auf dem - insbesondere auf Grund einer sich auf dem Metall bildenden oxidischen/hy- droxidischen Schicht - der Polysilikat-Kohäsionsklebstoff durch Kohäsion haftet, d.h. chemische Bindungen eingeht. Die Erfindung geht von der Grunderkenntnis aus, daß Glas¬ folien der angegebenen Dicke derart flexibel bzw. biegsam sind, daß ein Belegen auch gekrümmter Untergründe möglich ist. Darüber hinaus schmiegen sich derart dünne Glasfolien gut an einen mit dem Polysilikat-Kohäsionsklebstoff beschichteten Un- tergrund an, so daß sowohl ein Kontakt zwischen dem Untergrund und dem Polysilikat-Kohäsionsklebstoff als auch ein Kontakt zwischen dem Klebstoff und der Glasschicht hergestellt wird. Wesentlich ist ferner, daß der Polysilikat-Kohäsionsklebstoff sowohl mit dem mineralischen Untergrund als auch mit dem Glas¬ belag chemische Bindungen eingeht, so daß ein mechanisch na¬ hezu untrennbares "silikatisch-monolithisches" Verbundsystem entsteht. Dieses Verbundsystem aus Untergrund, Polysilikat-Ko¬ häsionsklebstoff und Glas ist zudem hoch temperaturbeständig, da kein organischer Klebstoff verwendet wird. Die aus dem Glas gebildete Oberfläche bietet die für Glas typische hohe Chemi¬ kalien-, insbesondere Säure- und Alkalibeständigkeit. Die Dichtheit der schützenden Beschichtung gegenüber angreifenden Medien übersteigt das mit bekannter Beschichtungssystem er- reichbare Maß. Die Oberfläche der Beschichtung weist alle Vor¬ teile von Glasoberflächen auf; sie ist aseptisch und eluati- onsfrei. Zudem wurde festgestellt, daß das Verbundsystem auch eine sehr starke Haftung auf metallischen Untergründen (Stahl z.B.) aufweist. Der Polysilikat-Klebstoff, als "Haftvermitt- ler" zwischen Stahl und Glasschicht, wirkt zusätzlich passi- vierend auf den Stahl und baut Spannungen zwischen Glas und Stahl ab. Die schützende Beschichtung hat zudem den Vorteil, daß sie einfach zu reparieren ist, wozu dieselben Komponenten wie bei ihrer Herstellung verwendet werden: nach Reinigung der Ober¬ fläche wird der Polysilikat-Kohäsionsklebstoff auf die zu re¬ parierende Fläche und/oder auf die eine Seite des flexiblen Glasfolienmaterials aufgebracht, und anschließend wird das flexible Glasfolienmaterial aufgelegt. Vorzugsweise wird der Polysilikat-Kohäsionsklebstoff auf dem zu beschichtenden Untergrund und/oder der einen Seite des Glasfolienmaterials in gleichmäßiger Verteilung aufgebracht. Der Auftrag des Polysilikat-Kohäsionsklebstoffs kann dabei in parallelen Streifen oder in einem Punkt- oder Streifenraster erfolgen; unter Umständen laufen die Klebstoffstreifen, -rau¬ pen oder -punkte in die benachbarten Klebstoffbereiche aus und bilden eine wesentlich geschlossene Klebstoffschicht, wenn das Glasfolienmaterial aufgelegt, aufgestrichen und/oder ange¬ drückt wird. In bevorzugter Weiterbildung ist vorgesehen, daß der zu beschichtende Untergrund und/oder die eine Seite des Glasfo- lienmaterials ganzflächig mit dem Polysilikat-Kohäsionskleb- stoff beschichtet wird, bevor das Glasfolienmaterial dem zu beschichtenden Untergrund aufgelegt wird. Das Aufbringen des Polysilikat-Kohäsionsklebstoffes auf eine Seite des Glasfolienmaterials kann dann von Vorteil sein, wenn das Glasfolienmaterial mechanisiert, beispielsweise unter Abzug von einer Materialrolle, aufgelegt werden soll und un¬ mittelbar vor dem Auflegen mit dem flüssigen oder pastösen Po¬ lysilikat-Kohäsionsklebstoff versehen wird. Aufgrund ihrer geringen Dicke können die Glasfolien als einander überlappende Bahnen oder Platten verlegt werden, wie dies bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist. Bei der bevorzugten Ausführung überlappen sich die Glasfolien-Bah¬ nen oder -Platten in einem schmalen Bereich einer Breite zwi¬ schen 0,3 cm und 7 cm, vorzugsweise zwischen 2 und 5 cm. Im Überlappungsbereich werden die Glasfolien-Bahnen oder -Platten entweder miteinander (z.B. autogen oder mit Hilfe eines Glas¬ lots) verschweißt oder es wird wiederum eine Polysilikat-Kohä¬ sionsklebstoffschicht zwischen den einander überlappenden Glasfolienabschnitten aufgebracht. Dadurch entsteht eine im wesentlich einheitliche, aufgrund ihrer Fugenlosigkeit sehr dichte, glatte und chemikalienbeständige Glasoberfläche, die leicht zu reinigen und zu desinfizieren ist. Die zu schützen¬ den Oberflächen können nach dem Aufbringen der erfindungsge¬ mäßen schützenden Beschichtung bereits nach wenigen Stunden wieder den Betriebs- oder Umgebungsbedingungen ausgesetzt wer¬ den, d.h. belastet werden, da keine Fugen vorhanden sind und das Glas den darunterliegenden Polysilikat-Kohäsionsklebstoff stützt, so daß dieser anschließend "in Ruhe" vollständig aus¬ härten kann. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß das Glas durch das entstehende monolithische Verbundsystem Glas/Polysilikat/Untergrund trotz seiner geringen Dicke mecha- nisch hoch belastbar ist. Es wurde nämlich gefunden, daß das Glas bei extremer mechanischer Druck- oder Schlag-Beanspru¬ chung Risse zeigt, die sich in der Kontaktzone Polysili- kat/Glas (d.h. an der Unterseite der Glasschicht) bilden, aber die Glasoberfläche nicht erreichen. Überraschenderweise wurde ein Selbstheilungsprozeß des Glases im Verbund mit dem Polysi- likat-Kohäsionsklebstoff bei derartiger Beschädigung des Gla¬ ses entdeckt: Risse auf der Unterseite des Glases heilen. Dies beruht vermutlich auf einer erhöhten Kriechneigung des Polysi- likat-Kohäsionsklebstoffs derart, daß Spannungen im Glas wie¬ der abgebaut werden. Gegenüber herkömmlichen Kunststoffbeschichtungen hat die erfindungsgemäße Beschichtung ferner den Vorteil, daß bei bo- denseitig anstehendem Wasserdruck Fehlstellen sich nicht durch "kalten Fluß" zu Beulen auswachsen können. Das Glas kriecht nicht, bleibt an einer "Fehlstelle" unverformt und schält sich nicht ab. Vorzugweise wird ein anorganischer Polysilikat-Kohäsions- klebstoff bereitgestellt, indem eine Alkalisilikat-Bindemit- telkomponente mit einer siliziumdioxidhaltigen, alumo-silika¬ tischen Pulverkomponente unter Anwesenheit von Wasser ver¬ mischt wird, so daß eine pastöse oder flüssige Masse entsteht. Vorzugsweise weist die Pulverkomponente zwischen 5 und 50 Gew.-% wenigstens einer puzzolanischen oder latent-hydrauli- sehen Komponente und zwischen 10 und 40 Gew.-% wenigstens ei¬ ner aktivierten Siliziumdioxidkomponente auf. Als puzzolani- sche oder latent-hydraulische Komponenten können beispiels¬ weise Flugasche, Elektrofilterasche, natürliche Puzzolane, Trass, gebrannter Ölschiefer und/oder gemahlene Hochofen- schlacke (Hüttensand) verwendet werden. Als Siliziumdioxidkom¬ ponente können beispielsweise pyrogene Kieselsäure, Fällungs- kieselsäure, Silicastaub, Glasmehl und/oder Flug- oder Elek¬ trofilterasche mit hohem Siliziumdioxidanteil verwendet wer¬ den. Bei Verwendung einer Flugasche bildet diese in der Regel sowohl Anteile der puzzolanischen Komponente als auch Anteile der Siliziumdioxidkomponente. Die Pulverkomponente kann bei einer Ausführungsform zu¬ sätzlich zwischen 5 und 30 Gew.-% wenigstens einer aktivierten Aluminiumoxykomponente enthalten, wobei die aktivierte Alumi¬ niumoxykomponente vorzugsweise ein Aluminiumoxid, -hydroxid und/oder -silikat enthält. Bei einer bevorzugten Weiterbildung enthält die Pulverkom¬ ponente zusätzlich 1 bis 10 Gew.-% eines hydraulischen Binde¬ mittels, vorzugsweise Tonerdezement. Die Alkalisilikat-Bindemittelkomponente ist vorzugsweise eine wäßrige Alkalisilikatlösung (beispielsweise Natronwasser¬ glas oder Kaliwasserglas) , die mit der Pulverkomponente ver¬ mischt wird. Vorzugsweise wird eine Alkalisilikatlösung mit einem Feststoffanteil von 40 bis 50 Gew.-% verwendet und wird die Pulverkomponente mit 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 15 Gew.-%, Alkalisilikatlösung gemischt. Alternativ kann auch eine pulverförmige Alkalisilikat-Bindemittelkomponente bereit¬ gestellt werden, die zunächst mit der Pulverkomponente ge¬ mischt wird. Anschließend wird die pastöse oder flüssige Masse hergestellt, indem Wasser zu der Mischung zugemischt wird. Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht das Glasfolienmaterial aus einem Borosilikatglas mit 2 bis 12 %, vorzugsweise mit 5 bis 10 % Boranteil. Dies erhöht die Chemikalienbeständigkeit und die thermische Belastbarkeit. Die Glasfolien werden beispielsweise mittels eines Float- Prozesses hergestellt. Vorzugsweise werden die Glasfolien mit¬ tels eines Zieh-Prozesses derart hergestellt, daß die Glasfo¬ lien spannungsarm sind, wobei "spannungsarm" auch Spannungs¬ freiheit einschließt. Die Oberfläche wird beispielsweise feuerpoliert. Die erfindungsgemäße Beschichtung ermöglicht verschiedene Arten der Einfärbung der Schichtbestandteile. Zunächst kann die Polysilikat-KlebstoffSchicht durch Zugabe von Pigmenten eingefärbt werden, wobei die Eigenfärbung der oben genannten Bestandteile der Pulverkomponente durch Verwendung farbloser oder weißer Bestandteile reduziert werden kann (beispielsweise durch die bevorzugte Zugabe von Aluminiumoxykomponenten) . Fer¬ ner können die verwendeten Glasfolien eingefärbt werden. Weitere vorteilhafte und/oder bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet . Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in der Zeich¬ nung dargestellten bevorzugten Ausführungsform näher erläu- tert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1: eine schematische Darstellung des erfindungsge¬ mäßen Schichtaufbaus und der Anordnung der aufgelegten Glasfo¬ lien-Bahnen oder -Platten. Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Beschichtung auf einem mechanisch stabilen, mineralischen und/oder metallischen Un¬ tergrund 1. Der Untergrund 1 kann eine beliebige Oberfläche eines Gebäudes sein. Vorzugsweise handelt es sich um eine Oberfläche aus Beton oder Stahlbeton, die einer erhöhten che¬ mischen Beanspruchung ausgesetzt ist. Beispielsweise handelt es sich um die Betonoberfläche oder die Oberfläche von Stahl¬ betonbauteilen in Wandbereichen und Deckenbereichen abwasser¬ technischer Anlagen, wie beispielsweise von Faultürmen, Vor- eindickern, gedeckelten Belebungsbecken, Pumpenschächten und ähnlichem. Eine weitere vorteilhafte Anwendung der erfindungs- gemäßen Beschichtung besteht in der Auskleidung von Trinkwas¬ serbehältnissen und -reservoirs. Darüber hinaus sind eine Vielzahl von Anwendungen in der chemischen Industrie denkbar. Die Beschichtung kann auch zum Auskleiden von Kaminen oder Schornsteinen (wet-stack-application) eingesetzt werden, um diese gegen Versottung zu schützen. Die Oberfläche des Untergrunds 1 wird zunächst mit einer Schicht 2 eines anorganischen Polysilikat-Kohäsionsklebstoffs beschichtet. Vor der Aufbringung des Kohäsionsklebstoffs wird der Untergrund vorbehandelt, d.h. gereinigt und von losen Tei- len, Staub, Öl oder sonstigen trennend wirkenden Stoffen be¬ freit. Der anorganische Polysilikat-Kohäsionsklebstoff wird bereitgestellt, indem eine flüssige Alkalisilikat-Bindemittel¬ komponente mit einer siliziumdioxidhaltigen, alumo-silikati- schen Pulverkomponente gut durchmischt wird. Die Pulverkompo- nente enthält zwischen 5 und 50 Gew.-% wenigstens einer puzzo- lanischen oder latent-hydraulischen Komponente und zwischen 10 und 40 Gew. -% wenigstens einer aktivierten Siliziumdioxidkom- ponente. Bei den puzzolanischen oder latent-hydraulischen Kom¬ ponenten handelt es sich insbesondere um Flugasche, Elektro- filterasche, natürlichen Puzzolanen, Trass, gebrannten Öl¬ schiefer und/oder gemahlene Hochofenschlacke (Hüttensand) . Die aktivierte Siliziumdioxidkomponente besteht aus pyrogener Kie¬ selsäure, Fällungskieselsäure, Silicastaub, Glasmehl und/oder Flug- oder Elektrofilterasche mit hohem Siliziumdioxidanteil. Die Pulverkomponente kann ferner zwischen 5 und 30 Gew.-% we¬ nigstens einer aktivierten Aluminiumoxykomponente enthalten, wobei dieser Anteil teilweise eine oder mehrere der latent-hy¬ draulischen und puzzolanischen Komponenten ersetzen kann. Als Aluminiumoxykomponenten können beispielsweise kalziniertes Bauxit oder auch die Mineralien Hydrargillit, Gibbsit, Böhmit, Diaspor, Alumogel oder Sporogillit oder sogenannte Aktivtoner- den verwendet werden. Vorzugsweise enthält die Pulverkompo¬ nente zusätzlich zwischen 1 und 10 Gew.-% eines hydraulischen Bindemittels, insbesondere Tonerdezement. Die Pulverkomponente enthält ferner inerte Bestandteile, wie beispielsweise 40 - 60 Gew.-% Quarzsand, sowie weitere Additive, wie beispielsweise redispergierbare Polymerbindemittel, Schwindreduzierer, Fasern und Pigmente. Beispielsweise kann als Polysilikat-Kohäsions- klebstoff ein säurebeständiges Zweikomponenten-Polymersilikat auf mineralischer Basis, wie es von der Firma MC-Bauchemie an¬ geboten wird, verwendet werden. Eine bevorzugte Richtrezeptur für die Pulverkomponente des Kohäsionsklebstoffs umfaßt: - 10 - 30 Gew.-% Flugasche - 1 - 10 Gew.-% weiterer latent-hydraulischer Stoff - 10 - 30 Gew.-% pyrogene Kieselsäure - 1 - 10 Gew.-% Tonerdezement - 40 - 60 Gew.-% Quarzsand - 1 - 5 Gew.-% Pigmente - 1 - 3 Gew.-% Schwindreduzierer - 1 - 5 Gew.-% redispergierbares Polymerbindemittel - 0,05 - 2 Gew.-% Fasern. Als Alkalisilikat-Bindemittelkomponente wird vorzugsweise eine Kaliwasserglaslösung mit einem Feststoffanteil von 40 - 50 % verwendet und mit einem Mol-Verhältnis SiO2:K2O von klei¬ ner 2,3 : 1, vorzugsweise zwischen 1,5 : 1 und 0,8 : 1. Die Kaliwasserglaslösung wird der Pulverkomponente unmittelbar vor der Anwendung in einem Anteil zwischen 5 und 30 Gew.-%, vor¬ zugsweise zwischen 12 und 15 Gew.-% zugegeben. Der bereitgestellte Polysilikat-Kohäsionsklebstoff wird anschließend durch Aufstreichen, Aufrollen oder Aufspritzen auf den Untergrund 1 aufgebracht. Nach dem Auftragen der Polysilikat-Kohäsionsklebstoff- schicht 2 wird diese mit Glasfolien-Bahnen oder -Platten 3A, 3B mit einer Dicke kleiner 2 mm, vorzugsweise kleiner 0,3 mm, derart belegt, daß die KlebstoffSchicht vollständig abgedeckt wird und sich die Glasfolien-Bahnen oder -Platten 3A, 3B ge¬ ringfügig überlappen. Im Überlappungsbereich 4 werden die Glasfolien autogen oder mit Hilfe eines Glaslots verschweißt oder - vorzugsweise - mit Hilfe des Polysilikat-Kohäsionskleb¬ stoffs verklebt. Die dünnen Glasfolien können aus Kalknatron- glas, alkalifreien Gläsern oder Glaskeramik bestehen. Vorzugs¬ weise bestehen die Glasfolien aus Borosilikatglas mit einem Boranteil von etwa 5 - 10 %. Beispielsweise können Glasfolien- Bahnen oder -Platten aus Gläsern des Typs D 263 S oder Typs AF 45 der Firma Schott AG verwendet werden. Die Glasfolien-Bahnen oder -Platten werden nach dem Auf¬ bringen der Polysilikat-KohäsionsklebstoffSchicht vorzugsweise innerhalb einer Verarbeitungszeit von bis zu 40 Minuten aufge¬ legt. Die Größe der verwendeten Glasfolien-Bahnen oder -Platten richtet sich primär nach der Dicke der Glasfolien und nach der maximalen Krümmung des Untergrunds sowie danach, ob der Unter¬ grund in einer oder in zwei zueinander senkrechten Richtungen gekrümmt ist. In Bereichen mit komplizierten KrümmungsVerhält¬ nissen werden kleinere Glasfolien-Platten verlegt als auf Un- tergründen, die eben oder nur in einer Richtung gekrümmt sind. Die Abmessungen und die Geometrie der Glasfolien-Platten sind vorzugsweise an die Geometrie der zu beschichtenden Oberfläche des Untergrunds angepaßt. Beispielsweise werden quadratische, rechteckige, dreieckige, streifenförmige und/oder kreisseg- mentförmige Platten bereitgestellt. Die Glasfolien-Platten werden vorab zugeschnitten und in einer vorgegebenen Größe geliefert und/oder vor Ort geschnit¬ ten.