DE19637841A1

DE19637841A1 - Wäßrige Betontrennmittel

Info

Publication number: DE19637841A1
Application number: DE19637841A
Authority: DE
Inventors: Juergen Falkowski; Stephan Dr Heck; Norbert Dr Huebner; Ingo Wegener
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: BASF Personal Care and Nutrition GmbH
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1998-03-26
Also published as: EP0932483B1; EP0932483A1; US6274192B1; NO991274D0; WO1998012032A1; NO991274L; DE59711077D1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft wäßrige Betontrennmittel auf Basis ausgewählter Ölkörper und Emulgatoren, ein Verfahren zu ihrer Herstellung sowie die Verwendung der Mischungen aus ausgewählten Ölkörpern und Emulgatoren zur Herstellung von wäßrigen Betontrennmitteln.

Stand der Technik

Trennmittel für Betonschalungen und Formen sind z. B. aus der entsprechenden Richtlinie des Haupt ausschusses "Betontechnologie des Deutschen Beton-Vereins e.V.", Wiesbaden (1980) sowie 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 und sollen beim Ausschalen 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 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 Petrolsul fonate 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 Calciumseifen kommen, dem sogenannten Absanden, das bei der Weiterbearbeitung des Betons Haftungsprobleme verwachsen 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 Verbindungen nur in anteiliger Form als Ölkomponente verwendet werden können, wie es z. B. in der DD-A52 90 439 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 be schriebenen Haftungsprobleme auslösen. Aus der WO 95/18704 (Henkel) sind darüber hinaus Betontrennmittel bekannt, die als Ölkomponenten gegebenenfalls ungesättigte Fettalkohole oder Guerbetalkohole und als Emulgatoren nichtionische Tenside vom Typ der Alkylenoxidanlagerungsad dukte an geeignete H-acide Verbindungen enthalten. Die europäische Patentanmeldung EP-A 0 561 465 offenbart Formtrennmittel, die als zwingende Bestandteile Ester sterisch gehinderter, polyfunktio neller 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 anwendungs technisch 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. Die se Trennmittelreste können dann später zu den bereits erwähnten Problemen bei der Haftung von An strichen oder Putzen führen.

Es besteht also verstärkt ein Bedarf Betontrennmittel, die biologisch gut abbaubar sind, ohne die Nach teile bisher bekannter Verbindungen wie hohe Viskosität, Oberflächenmängel oder Absanden zu zei gen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Betontrennmittel des Stands der Technik bislang bestenfalls in die Wässergefährdungsklasse 1 eingestuft werden können. Die Anforderungen an ein umweltverträgliches Betontrennmittel sind in der RAL UZ 64 "Biologisch schnell abbaubare Schmier stoffe 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 ver schiedenartigsten Schalungsmaterialien gewährleistet sein.

Beschreibung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung sind wäßrige Betontrennmittel, enthaltend (a) ungesättigte Fettalkohole und (b) Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside.

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, versandungsfrei, zeigen einen starken Netzeffekt und haften auch auf den unterschiedlichsten Schalungsmaterialien. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die neuen Mittel ökologisch unbedenklich sind und daher in die Wassergefährdungsklasse 0 einge stuft werden können.

Ungesättigte Fettalkohole

Im Sinne der Erfindung werden als Ölkomponente (a) ungesättigte Fettalkohole eingesetzt, die vor zugsweise der Formel (I) folgen,

R¹OH (I)

in der R¹ für einen ganz oder überwiegend ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 22, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatomen steht. Typische Beispiele sind Palmoleylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petroselinylalkohol, Linolylalkohol, Linolenylalkohol, Gadoleylalkohol und Erucylalkohol sowie deren technische Gemische, wie sie beispielsweise bei der Hochdruckhydrierung technischer Fettsäuremethylesterfraktionen unter Erhalt 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, Palmkernöl 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 Fettalkohole sind dabei in der Regel in Mengen von 10 bis 50, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-% - bezogen auf die Mittel - enthalten.

Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside

Alkyl- und Alkenyloligoglykoside, die als Emulgatorkomponente (b) in Betracht kommen, stellen be kannte nichtionische Tenside dar, die der Formel (I) folgen,

R¹O-[G]_p (I)

in der R¹ für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zuckerrest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und p für Zahlen von 1 bis 10 steht. Sie können nach den einschlä gigen Verfahren der präparativen organischen Chemie erhalten werden. Stellvertretend für das umfang reiche Schrifttum sei hier auf die Schriften EP-A1 0 301 298 und WO 90/03977 verwiesen.

Die Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside können sich von Aldosen bzw. Ketosen mit 5 oder 6 Kohlen stoffatomen, vorzugsweise der Glucose ableiten. Die bevorzugten Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside sind somit Alkyl- und/oder Alkenyloligoglucoside. Die Indexzahl p in der allgemeinen Formel (I) gibt den Oligomerisierungsgrad (DP), d. h. die Verteilung von Mono- und Oligoglykosiden an und steht für eine Zahl zwischen 1 und 10. Während p in einer gegebenen Verbindung stets ganzzahlig sein muß und hier vor allem die Werte p = 1 bis 6 annehmen kann, ist der Wert p für ein bestimmtes Alkyloligo glykosid eine analytisch ermittelte rechnerische Größe, die meistens eine gebrochene Zahl darstellt. Vorzugsweise werden Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside mit einem mittleren Oligomerisierungsgrad p von 1,1 bis 3,0 eingesetzt. Aus anwendungstechnischer Sicht sind solche Alkyl- und/oder Alkenyl oligoglykoside bevorzugt, deren Oligomerisierungsgrad kleiner als 1,7 ist und insbesondere zwischen 1,2 und 1,4 liegt.

Der Alkyl- bzw. Alkenylrest R¹ kann sich von primären Alkoholen mit 4 bis 11, vorzugsweise 8 bis 10 Kohlenstoffatomen ableiten. Typische Beispiele sind Butanol, Capronalkohol, Caprylalkohol, Caprinal kohol und Undecylalkohol sowie deren technische Mischungen, wie sie beispielsweise bei der Hy drierung von technischen Fettsäuremethylestern oder im Verlauf der Hydrierung von Aldehyden aus der Roelen′schen Oxosynthese erhalten werden. Bevorzugt sind Alkyloligoglucoside der Kettenlänge C₈- C₁₀ (DP = 1 bis 3), die als Vorlauf bei der destillativen Auftrennung von technischem C₈-C₁₈-Kokosfett alkohol anfallen und mit einem Anteil von weniger als 6 Gew.-% C₁₂-Alkohol verunreinigt sein können sowie Alkyloligoglucoside auf Basis technischer C_9/11-Oxoalkohole (DP = 1 bis 3). Der Alkyl- bzw. Alkenylrest R¹ kann sich ferner auch von primären Alkoholen mit 12 bis 22, vorzugsweise 12 bis 14 Kohlenstoffatomen ableiten. Typische Beispiele sind Laurylalkohol, Myristylalkohol, Cetylalkohol, Palm oleylalkohol, Stearylalkohol, Isostearylalkohol, Oleylalkohol, Elaidylalkohol, Petroselinylalkohol, Arachyl alkohol, Gadoleylalkohol, Behenylalkohol, Erucylalkohol, Brassidylalkohol sowie deren technische Ge mische, die wie oben beschrieben erhalten werden können. Bevorzugt sind Alkyloligoglucoside auf Basis von gehärtetem C_12/14-Kokosalkohol mit einem DP von 1 bis 3. Üblicherweise sind die Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside in Mengen von 1 bis 5, vorzugsweise 2 bis 4 Gew.-% - bezogen auf die Mittel - enthalten, während die Mittel als solche einen wäßrigen Anteil im Bereich von 50 bis 80 und vorzugsweise 60 bis 70 Gew.-% aufweisen.

Hilfs- und Zusatzstoffe

Die erfindungsgemäßen Mittel können in untergeordneten Mengen übliche Hilfs- und Zusatzstoffe wie z. B. Korrosionsschutzmittel, Antioxidantien, Antiporenmittel, Konservierungsmittel, Netzmittel, Haftmittel und dergleichen enthalten. Üblicherweise liegt der Anteil dieser Stoffe bezogen auf die Mittel im Bereich von 1 bis 15 und vorzugsweise 5 bis 10 Gew.-%

Herstellung der Mittel

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Betontrenn mitteln, 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 oder einem anderen Hochdruckhomogenisator, zu einer feinteiligen Emulsion homogenisiert.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Die Trennmittel können 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. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft daher die Verwendung von Mischungen aus (a) ungesättigten Fettalkoholen und (b) Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykosiden zur Herstellung von Betontrennmitteln, die für Stahl-, Kunststoff- oder Holzschalungen im Betonbau ver wendet werden.

Beispiele

Allgemeine Herstellvorschrift. In einem 2m³-Rührkessel wurden 700 kg vollentionisiertes Wasser auf 40°C erwärmt und jeweils mit 10 kg eines der Emulgatoren B1 bis B3 versetzt. In die entstandene transparente, leicht viskose Lösung wurden 1,5 kg des Rostschutzmittels Texamin® Ke 3161 (Kokos fettsäuremonoethanolamid) eingerührt, wobei sich ein pH-Wert von 10,5 einstellte. Danach wurden unter Rühren jeweils 300 kg der Ölkörper A1 bzw. A2 zugegeben und der Premix mit verdünnter Natriumhydroxidlösung auf einen pH-Wert von 11,5 eingestellt. Anschließend wurde die Mischung in einen Hochdruckhomogenisator vom Typ Ultraturrax überführt und dort zu einer feinteiligen Emulsion verarbeitet.

Die Viskosität der Emulsionen wurde nach der Brookfield-Methode in einem RVT-Viskosimeter (20°C, Spindel 4, 10 Upm) bestimmt. Die Stabilität der Emulsionen wurde nach Lagerung über einen Zeitraum von 4 Wochen bei -5°C beurteilt. Die anwendungstechnischen Eigenschaften der Emulsionen sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Die Mischung R1 ist erfindungsgemäß, die Mischungen R2 bis R6 dienen zum Vergleich. Man erkennt, daß man niedrigviskose und kältestabile Betontrennmittel nur unter Ein satz der erfindungsgemäßen Kombination aus ausgewählter Ölkomponente und Emulgator erhält.

Tabelle 1

Betontrennmittel (Mengenangaben als Gew.-%)

Claims

1. Wäßrige Betontrennmittel, enthaltend (a) ungesättigte Fettalkohole und (b) Alkyl- und/oder Alke nyloligoglykoside.

2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Fettalkohole der Formel (I) enthalten, R¹OH (I)in der R¹ für einen ganz oder überwiegend ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 22 Koh lenstoffatomen steht.

3. Mittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ungesättigte Fettalkohole enthalten, die eine Iodzahl im Bereich von 40 bis 200 aufweisen.

4. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie die ungesättigten Fettal kohole in Mengen von 10 bis 50 Gew.-% - bezogen auf die Mittel - enthalten.

5. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Alkyl- und Alkenyloligogly koside der Formel (II) enthalten R²O-[G]_p (II)in der R² für einen Alkyl- und/oder Alkenylrest mit 4 bis 22 Kohlenstoffatomen, G für einen Zucker rest mit 5 oder 6 Kohlenstoffatomen und p für Zahlen von 1 bis 10 steht.

6. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie die Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykoside in Mengen von 1 bis 5 Gew.-% - bezogen auf die Mittel - enthalten.

7. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen wäßrigen Anteil von 50 bis 80 Gew.-% aufweisen.

8. Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie als weitere Bestandteile in untergeordneten Mengen übliche Hilfs- und Zusatzstoffe enthalten.

9. 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 zu einer feinteiligen Emulsion homogenisiert.

10. Verwendung von Mischungen bestehend aus ungesättigten Fettalkoholen und Alkyl- und/oder Alkenyloligoglykosiden zur Herstellung von wäßrigen Betontrennmitteln.