Die Erfindung bezieht sich auf eine poröse Beschichtungsmasse nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Derartige Massen werden im Bauwesen in den verschiedensten Zusammensetzungen benutzt. Vielfach müssen diese Massen etwa zum Erzielen einer ebenen Oberfläche in mehreren Schichten aufgetragen werden.
Aus der Auslegeschrift DE 2 423 618 ist eine Putzmischung zur Herstellung von luftschallabsorbierenden kunstharzgebundenen Putzen bekannt. Durch die Verwendung eines körnigen Füllstoffes mit einer Korngrösse von 0,35 bis 1,5 mm zusammen mit einer Polymerisat-Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 7 bis 8,5 Gew.-% soll eine poröse Putzschicht erzielt werden. Es hat sich nun gezeigt, dass diese poröse Putzschicht nach dem Auftragen auf einen luftdurchlässigen Träger einen hohen Durchströmungs-Widerstand, insbesondere für Druckluft, quer zur Schichtoberfläche aufweist. Die erzielbaren Poren sind verhältnismässig eng und nur schwach vernetzt, so dass nur wenig Durchtrittskanäle durch die ganze Schichtdicke ausgebildet sind.
Die erfindungsgemässe Aufgabe besteht nun darin, eine Beschichtungsmasse zu finden, die nach dem Auftragen, insbesondere der damit einhergehenden Verdichtung und dem Austrocknen viele vernetzte Poren und somit einen kleinen Strömungswiderstand gewährleistet.
Die obige Aufgabe wird durch die Zusammensetzung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Denn durch die Wahl einer relativ gleichmässigen Körnung mit geringem Feinanteil [Merkmale a) und d)] ergeben sich durch die Anlagerung der im wesentlichen gleich grossen Körner, bzw. der Körner mit einer kleinen Korngrössenabweichung auch verhältnismässig grosse Zwischenräume, die im Endzustand die Grösse der Poren und damit die gute Schallabsorption und auch eine gute thermische Isolation mitbestimmen. Um das Verstopfen der Poren zu verhindern, ist der körnige Anteil somit einerseits aus einem überwiegenden Hauptanteil und einem kleinen Feinanteil im wesentlichen mittelkornlos zusammengesetzt. Dies ist insbesondere bei einer Dimensionierung im Sinne des Anspruches 2 der Fall.
Andererseits wird durch die Verwendung eines kleinen Anteils an Bindemittel [Merkmal b)] verhindert, dass die Poren durch Bindemittel, insbesondere Bindemittelmembranen, verstopft werden.
Ein bei der Erfindung zu lösendes Problem bestand dabei darin, wie der engkörnige Hauptanteil überhaupt verarbeitet bzw. in haltbarer Weise gebunden werden kann. Natürlich ist dies zunächst die Aufgabe des Binders, der hier in so geringen Mengen verwendet wird, dass nicht etwa die die Poren bildenden Zwischenräume durch ihn ausgefüllt werden. Das heisst, dass hier einander widersprechende Anforderungen vorlagen, nämlich einerseits möglichst wenig Binder zu verwenden, anderseits aber dennoch eine gute Abbindung zwischen einander benachbarten Partikeln des engkörnigen Hauptanteils zu erhalten.
Es hat sich gezeigt, dass dieses Problem durch die Zugabe eines Verdickungsmittels, insbesondere Xanthanat bzw. Xanthogenath, von maximal 1 Gew.-% gelöst werden kann. Denn das Problem bei der Anwendung so geringer Mengen an Kunstharzbinder besteht ja darin, dass der Binder im verarbeitungsbereiten Zustand der Beschichtungsmasse, die zum Binden des engkörnigen Hauptanteils nötigen Fliesseigenschaften aufweist. Nebst den kleinen Mengen eines Verdickungsmittels umfasst die erfindungsgemässe Putzmasse im verarbeitungsbereiten Zustand einen hohen Wasseranteil, insbesondere von 10 bis 25 Gew.-%. Die Beschichtungsmasse kann sowohl als nasse, direkt verarbeitbare, als auch als trokkene, vor der Verarbeitung mit Wasser zu vermischende Masse bereitgestellt werden. Hier sei angemerkt, dass sich die angegebenen Prozentsätze auf das Gesamtgewicht der verarbeitungsbereiten Masse beziehen.
Um in der aufgetragenen Beschichtungsmasse die nötige Verbindung der Körner des Hauptanteils ohne ein Verstopfen der Poren zu gewährleisten, sind die durch den hohen Wasseranteil und das Verdickungsmittel erzielten Fliesseigenschaften des flüssigen, bzw. des schlämmbaren Anteils, insbesondere des Binders, in der verarbeitungsbereiten Masse wichtig. Der hohe Wasseranteil ermöglicht eine gute Benetzung der Kornoberflächen und eine gute Verteilung des Binders über alle Kornoberflächen, bzw. zwischen den Körnern. Die erfindungsgemässe Zusammensetzung verhindert die Dissoziation von Mineralanteil und Binder. Insbesondere wird bei verarbeitungsbereiten Massen während des Transportes und der Lagerung eine irreversible Sedimentation des Mineralanteils verhindert. Das Verdickungsmittel nimmt Wasser auf und quillt zu einem hochviskosen Gel.
Dies hat auch die Wirkung, dass das Bindematerial beim Verdunsten des Wassers plastisch-elastische Eigenschaften selbst bei kleiner werdendem Restwasser-Anteil beibehält und aufgrund von Oberflächenspannungskräften das Zusammenfliessen des Binders an Kontaktstellen der Körner des Hauptanteils gewährleistet. Durch das Zusammenziehen von Binder in Kontaktbereichen wird eine fest verbundene Struktur mit um die Verbindungen ausgebildeten Poren erzielt.
Es hat sich nun gezeigt, dass die Schallabsorption und damit auch die Porenstruktur in Beschichtungen mit Putzmassen gemäss der DE 24 23 618 wesentlich schlechter ist als in Beschichtungen mit erfindungsgemässen Beschichtungsmassen. Die charakteristischen Absorptionsunterschiede hangen insbesondere vom Anteil des Binder-Feststoffanteils ab. Versuche mit Binder-Feststoffanteilen von 2 Gew.-% bis 8 Gew.-% haben gezeigt, dass die bei kleinen Binderanteilen grossräumig zusammenhängenden Porenstrukturen sich bei Binderanteilen im Bereich von 5-6 Gew.-% ändern und etwa bei 8 Gew.-% nur noch lokal miteinander verbundene Poren auftreten. Die Änderung der Porenstrukturen erfolgt nicht durch das Ausfüllen der Poren sondern durch Bindemittel-Membranen, die sich quer durch die Poren erstrecken und diese unterteilen.
Die Testbeschichtungen wurden auf einem luftdurchlässigen Träger aufgebracht. Nach dem Austrocknen der Beschichtungen wurde mittels Druckluft der Strömungswiderstand in Rayls gemessen. Bei Feststoffanteilen des Binders über 6 Gew.-%, also im Bereich der Beispiele der Schrift DE 2 423 618 (7- 8,5 Gew.-%) traten Strömungswiderstände von mindestens 300 Rayls auf. Bei Feststoffanteilen des Binders von 2 bis 6 Gew.-% traten Strömungswiderstände von 80-240 Rayls auf. Beim Beispiel mit 6 Gew.-% wurde beobachtet, dass der Strömungswiderstand nach der Erhöhung des Luftdruckes plötzlich abnahm. Dies lässt sich mit der Anwesenheit von dünnen, die Poren unterbrechenden Filmen, die unter der Wirkung des erhöhten Druckes barsten, erklären. Durch das Bersten wurde das Netz von zusammenhängenden Poren zumindest teilweise wieder luftdurchlässig.
Die Versuche haben gezeigt, dass mit Binder-Feststoffanteilen von 5-6 Gew.-% eine Verstopfung der Poren einsetzt, welche bei 8 Gew.-% zu einer vollständigen Unterbrechung der Durchlässigkeit führt.
Da für die Schallabsorption durch Reibung der Luft in den Poren, insbesondere für tiefere Frequenzen möglichst lange Poren nötig sind, führen die Verstopfungen bei Binder-Feststoffanteilen über 6 Gew.-% nicht zu einer optimalen Schallabsorption, bzw. lediglich zu einer Schallabsorption im hohen Frequenzbereich. Im Bereich von 1 bis 6 Gew.-% werden gegenüber den bekannten Anteilen von 7 bis 8,5 Gew.-% wesentlich grössere durchgängige Porenstrukturen erzielt, was als überraschender Effekt auch eine charakteristisch andere Schallabsorption ermöglicht. Insbesondere ist es durch das Vorhandensein von vollständig durch die Beschichtung führenden Poren möglich, auch Absorptionseigenschaften von hinter der Beschichtung liegenden Absorptionsmaterialen auszunützen.
Es hat sich gezeigt, dass Beschichtungsmassen mit einem verschwindenden Feinanteil schlecht verarbeitbar sind. Der Feinanteil hat die Funktion eines Schmierkornes und besteht vorzugsweise zumindest teilweise aus Partikeln mit einem im vergleich zum mittleren Korndurchmesser des Hauptanteils um zwei Grössenordnungen kleineren Korndurchmesser. Die Korngrössen des Feinanteils liegen unter 0,1 mm vorzugsweise aber unter 0,02 mm. Der Feinanteil liegt in einem Anteil von maximal 10 Gew.-%, vorzugsweise aber von maximal 6 Gew.-% und wird im Binder aufgenommen, so dass im festen Zustand der Beschichtung der Feinanteil im wesentlichen im Kontaktbereich der Körner des Hauptanteils angeordnet ist und die Poren frei lässt.
Was sich als vorteilhaft herausgestellt hat, ist die gute Verarbeitbarkeit der erfindungsgemässen Beschichtungsmasse. Es ist möglich lediglich eine einzige Schicht von mehreren Millimetern aufzutragen, so dass sich ein öfters Auftragen erübrigt. Um eine flache Oberfläche zu erzielen, ist es etwa zweckmässig, eine zweite dünne Schicht auf die erste dickere aufzutragen. Die getrocknete Beschichtung hat insbesondere eine Dicke von 1 bis 8 mm vorzugsweise aber von 4 bis 5 mm. Die mit einem Glättwerkzeug unter einem Druck von beispielsweise 0,1 bis 1 N/cm<2> aufgebrachte Beschichtung hat im getrockneten Zustand vorzugsweise eine Porosität von 20 bis 50 Volumenprozent. Weil die Poren sich durch die ganze Beschichtung erstrecken, wird die hohe Porosität auch bei einer feinen Oberfläche erzielt.
Bekannte schallabsorbierende Beschichtungen haben eine grobe Oberfläche und schlechtere Schallabsorptionswerte.
Ein gewünschter Farbton ist leicht durch die Auswahl der Materialien im Sinne des Anspruches 3 erzielbar. Gegebenenfalls ist auch die Verwendung von Kunststoffpartikeln denkbar. Viele Kunststoffe verändern sich aber über die Zeit, insbesondere auch hinsichtlich ihrer Farbe, weshalb mineralische Körner bevorzugt sind. Marmor eignet sich besonders, weil er in verschiedenen Färbungen, besonders aber in weiss, natürlich vorkommt. Andere brauchbare Mineralstoffe sind Kalkstein, Bauxit, Magnesit etc.. Hier findet sich ein weiteres Problem, das bei der Erfindung zu überwinden war: Die Sicherung und Beibehaltung einer gewählten Farbe. Bei einer Auswahl des Binders im Sinne des Anspruches 5, und besonders von dessen bevorzugten Merkmalen, ist dieses Problem leicht in den Griff zu bekommen.
Polysaccharide können an sich auch Zelluloseäther umfassen. Für die Verarbeitung und Beschichtung hat sich jedoch eine Wahl im Sinne des Anspruches 8 als besonders günstig deshalb herausgestellt, weil die Polysaccharide dieser Art (sowie der Art nach Anspruch 9) weniger zum Kleben neigen und deshalb beim Verstreichen an einer Wandfläche weniger am Werkzeug haften. Darüberhinaus ist auch eine längere Standzeit während des Verarbeitens durch die hohe Wasseraufnahme gewährleistet, d.h. das Material lässt sich besser verarbeiten, ohne zu rasch einzutrocknen. Dass diese Wasseraufnahme auch noch weitere Funktionen besitzt, wurde oben bereits erläutert.
Es hat sich gezeigt, dass auch Mischungen von zwei oder mehreren Bindern bzw. Kunstharzdispersionen vorteilhaft sein können. Insbesondere eine Kombination eines im festen Zustand harten und eines weichen Binders kann die physikalischen Eigenschaften der Beschichtung verbessern. So ist beispielsweise die Kombination einer Akrylatdispersion mit einer Glasumwandlungstemperatur von -50 bis -30 DEG C, insbesondere -40 DEG C und einer Polymerdispersion mit einer Glasumwandlungstemperatur von -20 bis 0 DEG C zweckmässig. Gegebenenfalls werden aber zwei Polimerdispersionen mit verschiedenen Glasumwandlungstemperaturen vorzugsweise im Verhältnis 1:1 verwendet.
Der Feinanteil kann in der Form vorliegen, wie es in den Ansprüchen 12 bis 14 definiert ist. Dabei hat der Titanoxydgehalt nach Anspruch 12 hauptsächlich die Funktion als Weissmacher. Das Pestizid nach Anspruch 15 kann ebenso in flüssiger wie in fester Form zugegeben werden, in welch letzterem Falle es einen Feinanteil bilden wird. Die Bedeutung dieses letzteren Anspruches ergibt sich aus der guten Feuchtigkeitsaufnahme, vor allem des Polysaccharides.
Ein mögliches Problem kann je nach Materialwahl auch in einer gewissen Aggregat- und Agglomeratbildung liegen. Dies kann aber je nach Wahl durch eine von drei Massnahmen (vgl. die Ansprüche 13, 16 und 18) oder durch eine Kombination davon verhindert werden, denn ein solches Phänomen verringert gegebenenfalls die Porengrösse und/oder behindert die Aufbringung bzw. ergibt keine völlig glatten Putzflächen.
Eines der erwähnten drei Mittel besteht in der Anbringung einer elektrostatischen Aufladung. Hiezu ist es günstig, wenn der erwähnte Feinanteil Metallsalze umfasst. Auch eine geringe Korngrösse dieses Feinanteiles um 1, vorzugsweise sogar 2 Grössenordnung kleiner als die der Hauptkomponente ist günstig. Dies bringt auch den zusätzlichen Vorteil, dass dieser Feinanteil gut vom Binder aufgenommen wird und dadurch einerseits die gewünschten Poren nicht verstopfen kann, anderseits zur Verdickung des Binders beiträgt. Dieser Vorteil ergibt sich unabhängig davon, ob es sich beim Feinanteil um elektrostatisch aufladbare Partikel, wie Metallsalze, handelt oder nicht.
Ein weiteres Mittel kann darin bestehen, dass der pH-Wert des Binders abgesenkt wird, d.h. dass man ausserhalb des alkalischen Bereiches vorzugsweise im sauren Bereich arbeitet. Ein pH-Wert zwischen 5 und 7 hat sich als günstig erwiesen.
Eine anderes vorteilhaftes Mittel besteht in der Beimengung eines Faseranteiles, wie er im Anspruch 16 genannt ist. Faserbeimischungen sind bei Putzmischungen an sich bekannt. Im Zusammenhange mit der vorliegenden Erfindung und der relativ gleichmässigen Körnung ihres Hauptbestandteiles hat sich aber überraschend der zusätzliche Vorteil ergeben, dass die Zusammensetzung während der Zubereitung und Lagerung weniger zum Agglomerieren neigt, denn die Fasern verhindern ein zu enges Aneinanderrücken der Körner, so sich damit auch eine ebenere und leichter herzustellende Putzfläche ergibt.
Obwohl die erfindungsgemässe Beschichtungsmasse an sich auch unmittelbar auf Wandoberflächen aufgetragen werden kann, empfiehlt sich ein Wandaufbau nach Anspruch 19. Dies aus zweierlei Gründen: einerseits wird dadurch die Haftung und Bindung der Masse mit dem Untergrund verbessert. Anderseits wird die Faserschicht, wie eine Mineral- oder Glasfaserschicht, auch noch zusätzliche Funktionen zu erfüllen haben.
Im Falle des Anspruches 20 ergibt sich nämlich eine synerge tische Wirkung insofern, als hier eine besonders gute Schallabsorption über den gesamten hörbaren Frequenzbereich erreicht wird. Die derart dimensionierte Faserschicht lässt nämlich die daraufliegende Schicht nach Anspruch 1 auch leicht schwingen. Versuche haben gezeigt, dass somit einerseits eine Schalldissipation innerhalb der Poren der Beschichtungsmasse (und natürlich auch der Fasermasse) erreicht wird, wobei die Dissipation in den beiden Schichten bevorzugt unterschiedliche Frequenzen betreffen wird. Anderseits ergibt sich durch die Schwingungsfähigkeit der Beschichtungsschicht auch noch eine deutliche Tieftonabsorption, wobei bekanntermassen Töne in einem solchen Bereiche in einem Gebäude besonders unangenehm sind.
Eine ähnliche Synergie ergibt sich bei einer Ausbildung nach Anspruch 22. Denn hier wird die mit Löchern oder Zwischenräumen versehene Konstruktion als Akustikplatte geräuschdämpfend wirken. Diese Funktion könnte sie aber nicht mehr erfüllen, wenn ihre Löcher durch die Beschichtungsmasse ausgefüllt würde. Dies wird durch die dazwischenliegende Faserschicht verhindert, so dass letztlich auch hier eine zweifache Isolations- bzw. Schallabsorptionsschicht entsteht, von der jeder Teil eine andere Frequenz bevorzugt dämpfen wird. Ausserdem lässt sich eine solche Ausgestaltung besonders vorteilhaft dort anwenden, wo Rohr- und Kabelschächte abzudecken sind.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsformen. Es zeigen:
Fig. 1 zwei vergrösserte Ansichten im Schnitt durch eine erfindungsgemässe Beschichtung, und zwar in Fig. 1a) im feuchten Zustand und in Fig. 1b nach der Trocknung; die
Fig. 2 und 3 zwei bevorzugte Formen eines erfindungsgemässen Wandaufbaues; und die
Fig. 4 ein Diagramm des Schallabsorptionsgrades (ISO 354-1985) eines Wandaufbaus mit einer auf einer Faserschicht aufgetragenen Beschichtung, wobei die x-Achse die Terzbandmittenfrequenz in Hz und die y-Achse den statischen Absorptionsgrad angibt.
Fig. 1a) zeigt eine etwas idealisierte Darstellung des Zustandes der erfindungsgemässen Beschichtungsmasse, in der einzelne Körner eines Trägermateriales 1 jeweils eine Beschichtung 2, im wesentlichen aus einem Binder, aufweisen. Wie ersichtlich, ist die Korngrösse des Trägermateriales 1 relativ gleichmässig und wird - je nach Anwendung mindestens 0,1 mm, vorzugsweise aber maximal 0,5 mm betragen. In den meisten Fällen hat sich eine Grösse zwischen 0,2 und 0,4 als günstig erwiesen. Damit ergeben sich Korngrössenabweichungen, die maximal +/- 50% betragen, in der Regel aber geringer sind.
Der Grund für diese Dimensionswahl liegt einerseits darin, dass eine möglichst hohe Korngrösse auch relativ grosse, zur Isolationswirkung beitragende Poren im Endprodukt ergibt. Anderseits muss die Verarbeitbarkeit und Haltbarkeit gesichert werden, weshalb ein zu grosses Korn weniger erwünscht ist, obwohl an sich auch 0,5 mm übersteigende Korngrössen Anwendung finden können, wobei allerdings dann die spezifische Oberfläche, welche den Binder trägt, dementsprechend abnimmt. Es ist auch nicht unbedingt erforderlich, ein Kornmaterial nur einer einzigen Korngrösse zu verwenden, solange die genannten Prozentsätze und Dimensionsbereiche eingehalten werden. Dennoch ist an Hand der Fig. 1a) leicht verständlich, dass bei zu unterschiedlichen Korngrössen die Gefahr besteht, dass die an sich zwischen grösseren Körnern gebildeten Poren durch kleinere Körner wieder ausgefüllt werden.
Dies ist ein Grund für den relativ engen Korngrössenbereich, der erfindungsgemäss eingehalten werden soll. Anderseits ist es relativ schwierig, eine genau einheitliche Korngrösse zu erhalten, doch ist etwa ein Korngrössenbereich von +/- 0,15 mm bis +/- 0,2 mm ein guter Kompromiss.
Wie ersichtlich, ist die Beschichtung 2 an der Oberfläche der Körner 1 relativ dünn, d.h. dass das Gewichtsverhältnis von körnigem Material zu Bindermaterial sehr hoch ist. Es wurde gefunden, dass der Anteil des körnigen Materiales 1 etwa 70 bis 98 Gew.-% betragen kann, wogegen das (teurere) Material der Beschichtung 2 jeweils den Rest ausmacht.
Dabei beinhaltet die Beschichtung 2 erfindungsgemäss im wesentlichen nicht nur einen wässrigen Binder, der etwa eine Schicht 3 ausmachen würde, wie sie links in Fig. 1a) an einem Korn strichliert eingezeichnet ist, sondern ausserdem ein Verdickungsmittel aus einem Polysaccharid, das diese Beschichtung 2 zu einer Art Gel umbildet, obwohl es in nur so geringen Mengen wie 100 bis 1000 ppm, insbesondere in Mengen von 0,02 bis 0,1 Gew.-%, vorzugsweise von 0,04 bis 0,08 Gew.-%, zugegeben wird. Der Grund liegt in der starken Feuchtigkeitsabsorption, was u.a. ein Grund für die Verwendung eines wässrigen Binders ist; andere wurden oben bereits genannt.
Polysaccharide, die von einem Salz oder einem Ester der Dithiokohlensäure gebildet sind, wie ein Xanthogenat (aus dem Englischen eingedeutscht: Xanthat oder Xanthanat), insbesondere mit 1,4- beta -D-Glukose-Einheiten in der Hauptkette, sind im Handel erhältlich.
Das Trägermaterial 1 kann sehr verschieden sein. Wenn man aber die Anforderungen eines günstigen Preises und eines stabilen Farbtones (der ja dann angesichts des hohen Prozentsatzes für die Beschichtung ausschlaggebend ist, wenn man von der Aufbringung einer farbgebenden Deckschicht absehen will), so kommt man vorteilhaft auf die Verwendung eines mineralischen Trägermateriales, das ja auch hinsichtlich der Entflammbarkeit bzw. Feuerbeständigkeit am unproblematischsten ist. Marmor hat sich in der Praxis besonders bewährt. Auch mit genügend verfestigtem Perlit können gute Resultate erzielt werden, insbesondere weil dessen Schallabsorptions-Eigenschaften vorteilhaft sind.
Immerhin soll die Verwendung eines Kunstharzgranulates für die Erfindung nicht ausgeschlossen werden, wobei es durchaus möglich ist, als Bindemittel ein solches zu wählen, dass es die Kunstharzkörner oberflächlich anlöst, um diese Fläche klebrig zu machen. In den meisten Fällen wird dies aber wegen der erschwerten Handhabung in der Praxis nicht erwünscht sein.
Für den Binder in der Schicht 2 kommen an sich verschiedene herkömmliche Bindemittel in Betracht, doch ergibt sich auch hier die Anforderung einer möglichst hohen Farbstabilität. Deshalb sind Dispersionsbinder aus Kunstharz, wie Acrylharz, Polyurethan oder Kombinationen davon, besonders bevorzugt, obgleich auch andere farbbeständige Kunstharze auf dem Markte sind und ständig neu entwickelt werden. Feststoffanteile (trocken) von nur 1 bis 10 Gew.-% (bezogen auf das Rezepturgewicht) sind durchaus ausreichend und in der Praxis wird man in den meisten Fällen mit 2 bis 6 Gew.-% das Auslangen finden.
Diese Grundzusammensetzung soll nur einen ganz geringen Feinanteil aufweisen, so dass die sich bildenden Poren 4 nicht verstopft werden. Es kann aber absichtlich ein Feinanteil zugegeben werden, beispielsweise in Form einer Aluminiumverbindung, wie Aluminiumtrioxyd oder Aluminiumtrihydrat, zur Verbesserung der Feuerhemmung, oder auch von TiO2 zur Aufhellung (oder gewünschtenfalls eines Farbpigmentes). Wegen der Wasserabsorption des Polysaccharides ist auch die Zugabe eines Pestizides, insbesondere eines an sich bekannten Fungizides in flüssiger oder pulvriger Form empfehlenswert. Auch ein gewisser Faseranteil ist vorteilhaft, der bei einer Faserlänge von 1 bis 20 mm in der Grössenordnung bis zu 500 ppm liegen kann. Somit sind all diese Beimengungen, wie aus den genannten Prozentsätzen für die Hauptkomponenten ersichtlich ist, nur in sehr geringen Mengen einzusetzen.
Trocknet die erfindungsgemässe Beschichtungsmasse, so ergibt sich, durch Oberflächenspannungen und Feuchtigkeitsabsorption, nicht zuletzt durch die Anwendung des Polysaccharides, ein Effekt, der an Hand der Fig. 1b) erläutert werden soll. Zunächst ist ja die Beschichtung 2 im wesentlichen gleichförmig an der Oberfläche der Körner 1. Dies führt aber zu spitzwinkeligen Zwickeln 5, in der die Oberflächenspannung einen "Saugeffekt" im Sinne der Pfeile 6 ausübt. Damit wird Beschichtungsmaterial von der übrigen Oberfläche der Körner 1 abgezogen und gerade dort angesammelt, wo die Grenzflächen einander benachbarter Körner 1 liegen, was zu einer Abrundung der Zwickel 5 führt und gleichzeitig die Ausbildung der endgülti gen Form der Poren 4 sichert.
Damit sammelt sich aber auch das in der Beschichtung 2 enthaltene Polysaccharid im Zwickelbereich 5 an und trägt so zu einer Verfestigung der Verbindung stark bei. Was also an Eigenschaften des Polysaccharids erwünscht ist, sind seine Feuchtigkeitsaufnahme, die die Verarbeitungszeit für die erfindungsgemässe Beschichtungsmasse verlängert und gleichzeitig ihr auch weitere vorteilhafte Eigenschaften verleiht, wie oben besprochen wurde. Die so erreichte Geleigenschaft der Beschichtung 2 verhindert auch eine Sedimentierung. Weniger erwünscht ist eine zu grosse Klebrigkeit, weil dadurch die Verarbeitung gestört werden kann. Deshalb wird bevorzugt das Polysaccharid aus einem Salz oder Ester der Dithiokohlensäure ausgewählt, weil diese Polysaccharide geradezu ideale Eigenschaften für die Zwecke der vorliegenden Erfindung aufweisen.
Insgesamt ist damit auf kostengünstige Weise eine grosse Anzahl relativ grosser Poren 4 gesichert, die zur thermischen Isolation und zur Schallabsorption beitragen. Obwohl schon das mineralische Trägermaterial 1 feuerhemmend sein kann, mag diese Eigenschaft durch Einsatz von Aluminiumverbindungen, wie Aluminiumtrioxyd, zusätzlich verbessert werden, wobei die verwendete Menge zwischen 50 und 150 Gew.-%, bezogen auf den brennbaren (organischen) Anteil der Zusammensetzung, liegen kann. Es wurde auch schon erwähnt, dass das feuchtigkeitsabsorbierende Polysaccharid in dieser Hinsicht ebenfalls einen positiven Effekt hat, so dass sich insgesamt eine ideale Kombination von Eigenschaften ergibt, wozu die leichte und kostengünstige Verarbeitbarkeit noch hinzukommt.
Ein erfindungsgemässer Wandaufbau ist in einem Schnitt beispielshalber in Fig. 2 dargestellt, wo die erfindungsgemässe Beschichtungsmasse als Schicht 7 in einer Stärke > 0,2 mm, vorzugsweise von 1 bis 10 mm, insbesondere von 3 bis 7 mm, z.B. von 4 bis 6 mm, aufgetragen ist. Darunter liegt eine Fasermatte bzw. -schicht 8 aus einem Baufaservlies, wie Glaswolle, Holzfasern, oder einem ähnlichen Material, das etwa dieselbe Stärke haben kann, gegebenenfalls aber auch stärker ist.
Eine Stärke von wenigstens 0,2, vorzugsweise maximal von 200 mm, z.B. von 30 bis 80 mm, ist deswegen günstig, weil die Schicht 7 durch den Kunststoffbinder und das Polysaccharid an sich eine gewisse Elastizität besitzt und bei Schalleinwirkung auf der Faserschicht 8 zu schwingen vermag, was sich bei der genannten Dimensionierung in einer deutlichen Absorption von Tieftonschwingungen, zusätzlich zur Schalldämmung durch Dissipation in den Poren 4, auswirkt.
Trotz dieses Schwingverhaltens hat es sich jedoch erwiesen, dass ein solcher Wandaufbau eine derartige Steifheit besitzt, dass er als Platte vorgefertigt und entweder unmittelbar an der zu isolierenden Wand angebracht oder sogar als sog. "abgehängte Decke", ähnlich den bisher zur Abdeckung von Kanälen und Leitungen verwendeten Akustikplatten, in einem Abstande von einer Decke aufgehängt werden kann.
Eine andere Lösung ist in Fig. 3 veranschaulicht, wo die erfindungsgemässe Schicht 7 auf einer Löcher 9 aufweisenden Platte 10 aufgebracht ist, wie sie als Akustikplatten, etwa zum Abdecken von Leitungen und Rohren, Verwendung finden. Damit aber die Löcher 9 nicht beim Auftragen der Beschichtungsmasse 7 verklebt und ausgefüllt werden und so ihre schalldämmende Funktion weiterhin erfüllen können, liegt zwischen der Platte 10 und der Schicht 7 eine, gegebenenfalls relativ dünne, etwa von einem Vlies oder einer Matte, gebildete Faserschicht 8 min . Eine andere Möglichkeit besteht darin, als eine Konstruktion mit Zwischenräumen einen Rost, z.B. einer gitterartigen Rost, zu verwenden, wie er bei manchen Deckenkonstruktionen zum Abdecken von Leitungskanälen ebenfalls angewandt wird.
Auch dabei verleiht die Faserschicht der erfindungsgemässen Beschichtungsmasse einen Halt, selbst wenn die Zwischenräume relativ gross sein sollten.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm des Schallabsorptionsgrades nach ISO 354-1985 eines Wandaufbaus gemäss Fig. 2, wobei die x-Achse die Terzbandmittenfrequenz in Hz und die y-Achse den statischen Absorptionsgrad angibt. Die Messung wurde in einem Schallraum an einer 12 m<2> grossen Fläche durchgeführt. Der verwendete Wandaufbau umfasst Fasermatten der Stärke 60 mm und eine 4 mm dicke Beschichtung mit einer Beschichtungsmasse gemäss dem unten aufgeführten Beispiel 5. Die Fasermatten wurden direkt an der Decke des Schallraumes befestigt. Die Beschichtung vermag bei Schalleinwirkung auf der Faserschicht zu schwingen, was sich in einer deutlichen Absorption von Tieftonschwingungen in einem Frequenzbereich von 125 bis 1000 Hz auswirkt. Nebst der Tieftonabsorption ist im Frequenzbereich über 1000 Hz eine starke Schalldämmung erkennbar, die durch Dissipation in den Poren der Beschichtung erfolgt.
Diese breitbandige und hohe Schallabsorption ist mit bekannten Wandaufbauten und Beschichtungsmassen nicht erzielbar.
Die Erfindung sei nachstehend an Hand von Rezepturbeispielen verdeutlicht.
Beispiel 1
850 g weisser Marmor (68 Gew.-%) einer Körnung von durchschnittlich 0,3 mm mit Korngrössengrenzen zwischen 0,1 und 0,5 mm wurde in einen Trommelmischer gefüllt. 40 g Acrylharzdispersion (Feststoffanteil etwa 50 Gew.-%) wurden mit etwas zusätzlichem Wasser (ca. 150 g) aufgeschlämmt. Dieser Dispersion wurden 6 g Xanthogenat (700 ppm) beigemischt und die ganze Dispersion in den Mischer hinzugefügt und gut durchgemischt.
Danach wurde die Masse in einen Behälter abgefüllt, der dicht verschlossen wurde. Ein Transport des Behälters wurde durch Schütteln über 24 Stunden imittiert. Danach wurde der Behälter geöffnet, um seinen Inhalt nach einer allfälligen Sedimentierung zu untersuchen, wobei aber eine solche nicht festgestellt werden konnte. Sodann wurde ein Anstrichversuch an der Fläche eines Glasfaservlieses unternommen. Die Masse liess sich mit Hilfe einer Zahnspachtel, bis auf einige, aus der Ebene der Wand vorragende Agglomerate, ohne weiteres zu einer etwa 3 mm dicken Schicht verstreichen, die an der faserigen Oberfläche im wesentlichen gut anhaftete, dann aber zum vollständigen Trocknen länger als einen Tag benötigte. Daher wurde in
Beispiel 2
der Feststoffanteil erhöht bzw. der prozentuale Anteil des Binders verringert. Es wurden 850 g desselben Marmors und 50 g Quarzsand eingesetzt. Dazu kamen 5 g Aluminiumoxyd und 10 g Aluminiumtrioxyd, ferner 1,5 g Glasfasern (eine Menge, die die Porengrösse nicht beeinträchtigen, aber zur Isolationswirkung beitragen kann), 10 g pulvriger Acetylsalicylsäure und 15 g Titanoxyd als Weisspigment.
Daneben wurde ein Acrylharzbinder mit einem Wasseranteil von 45 Gew.-% in einer Gesamtmenge von 32 g und 5 g eines bekannten Dispergierhilfsmittels sowie 100 g Wasser angerührt, dem 17 g Polyurethanharz als Verdicker und Binder beigegeben worden war. Dieser Mischung wurden noch 0,25 g Tylose und 0,6 g Xanthogenat hinzugefügt.
Die Zusammensetzung wurde, wie oben, in einen Behälter abgefüllt, stehen gelassen und mit negativem Ergebnis auf Sedimentierung untersucht. Anschliessend wurde wiederum ein Anstrichtest wie in Beispiel 1 durchgeführt, der hinsichtlich der Handhabung und der Trocknung sehr befriedigend verlief. Bei einer Untersuchung unter dem Mikroskop zeigte sich aber, dass die relativ scharfkörnigen Quarzteilchen dazu neigten, sich in die Zwickel zwischen den eher runden Marmorkörnern zu schieben und so die Poren zu verkleinern, weshalb man bei den weiteren Versuchen auf das eher runde Korn zurückging, wie es etwa Marmor liefert.
In weiteren Versuchen wurden auch andere Trägermaterialien, wie geschäumtes Polyurethangranulat, mit Anlösen der Oberfläche des Granulates versucht, doch bedurfte es natürlich eines Lösungsmittels, das beim Verdunsten, die Verarbeitung unangenehm war.
Auch wurden andere Polysaccharide, wie Polyäther, angewandt, bei denen jedoch infolge zu grosser Klebrigkeit das Aufstreichen erschwert war. Höhere Wassergehalte als die obigen Prozentzahlen erwiesen sich zwar als möglich, ergaben aber nur eine längere Trocknungszeit; da die Dispersion mit dem Polysaccharid mit den in den Beispielen angegebenen Werten eine ausreichend lange Standzeit für das Auftragen hatte, wurden also höhere Gehalte an Wasser nicht als bevorzugt erachtet. Ferner wurden verschiedene Mengen an Fasermaterial versucht; es zeigte sich, dass bei längeren Fasern, etwa bis 20 mm, die Anteile bis 5 Gew.-% höher als in Beispiel 2 sein können. Längere Fasern, als etwa der vierfachen maximalen Korngrösse entspricht, bringen keinen zusätzlichen Nutzen.
Die Anteile des Fungizides bzw. Pestizides liegen im üblichen Rahmen und können auch in Abhängigkeit vom beabsichtigten Anbringungsort und seiner Feuchtigkeit schwanken.
Beispiel 3
Nach diesen Versuchen betreffend die Grundzusammensetzung wurde der Einfluss verschiedener Massnahmen auf die Agglomeratbildung untersucht. Zunächst wurden einer Mischung nach Beispiel 1 noch 5 g Aluminiumtrioxyd unter Anlegen eines elektrostatischen Feldes beigemischt. Beim darauffolgenden Anstrichversuch zeigte sich keine Agglomeratbildung.
Beispiel 4
Sodann wurde an eine weitere Mischung nach Beispiel 1 hergestellt und in drei Teile unterteilt. Dem ersten Teil wurde der Binder mit einem auf 7 eingestellten pH-Wert zugegeben, beim zweiten Teil war der pH-Wert mit Salizylsäure (die auch noch als Fungizid wirkt) auf 6 eingestellt wurde, beim dritten Teil auf einen pH-Wert von 5.
Beim nachfolgenden Anstrichversuch zeigte sich am Anstrich mit der dritten und der zweiten Zusammensetzung praktisch kein Unterschied: Die Fläche des so erzielten Putzes war völlig eben. Beim Putz mit der ersten Zusammensetzung (pH 7) war nur wenig Agglomeratbildung festzustellen; beim ersten Hinsehen schien auch hier die Fläche ziemlich eben zu sein.
Beispiel 5
Eine vielseitig anwendbare und insbesondere gut verarbeitbare Mischung, deren Porosität nach dem Auftragen, Glätten und Trocknen sehr hoch ist, hat die folgende Zusammensetzung:
<tb><TABLE> Columns=3
<tb>Head Col 2 AL=L: Gewicht
g
<tb>Head Col 1: Anteil Gew.-%
<tb><SEP>Marmorkorn (0,1-0,5 mm)<SEP>850<SEP>81,5
<tb><SEP>Feststoffanteil einer Akryldispersion (weich)<SEP>9,9<SEP>0,95
<tb><SEP>Feststoffanteil einer VAC-Dispersion (hart)<SEP>5<CEL AL=L>0,48
<tb><SEP>PV-Verdicker<SEP>2<SEP>0,19
<tb><SEP>Xanthanat<SEP>0,5<SEP>0,05
<tb><CEL AL=L>TiO<2><SEP>0,2<SEP>0,02
<tb><SEP>Aluminiumtrioxid (Korngrössen: 5-10 mu m)<SEP>15<SEP>1,4
<tb><CEL AL=L>Dispergiermittel<SEP>0,3<SEP>0,02
<tb><SEP>Zellulosefasern<SEP>0,1<SEP>0,01
<tb><CEL AL=L>Zelluloseester<SEP>0,3<SEP>0,03
<tb><SEP>Wasser<SEP>150<SEP>14
<tb></TABLE>
Die Zusammensetzung ist im wesentlichen frei von einem Mittelkornanteil, dies hat den Vorteil, dass die Oberfläche, an der sich der Kunstharzbinder anlagern kann, durch die Oberfläche des Marmorkorns gebildet wird. Die Gesamtoberfläche eines breiten Kornspektrums wäre deutlich grösser als jene des vorhandenen engkörnigen Hauptanteils aus Marmorkorn. Die im Verhältnis zum Korngewicht, bzw. -volumen kleine Oberfläche des engkörnigen Hauptanteils kann bereits mit kleinen Binderanteilen, insbesondere lediglich 1,5 Gew.-% Binderfeststoff, so umgeben werden, dass beim Trocknen eine feste Bindung der Kontaktstellen zwischen den Körnern und somit der aufgetragenen Schicht gewährleistet ist. Aus Feuerschutzgründen und um die Verarbeitbarkeit zu verbessern, ist die Zugabe eines Feinanteils mit Korngrössen unter 0,1 mm, vorzugsweise aber unter 0,02 mm zweckmässig.
In der obigen Zusammensetzung wurde dazu Aluminiumtrioxyd-Pulver im mu -Bereich mit einem Anteil von 1,4 Gew.-% verwendet. Mit der Zugabe des Feinanteils ist es zweckmässig auch den Binderanteil etwas zu erhöhen.
Um für den Feinanteil- und den Binderanteil eine obere Grenze zu bestimmen, wurden die oben aufgeführte Zusammensetzung einerseits mit der Erhöhung des Feinanteils und andererseits mit der Erhöhung des Binderanteils variiert. Durch die Zugabe von 2, 4 und 6 Gew.-% Kalzit mit Korngrössen im Bereich von 60-100 mu m wurden Zusammensetzungen mit Feinanteilen von im wesentlichen 3,5, 5,5 und 7,5 Gew.-% bereitgestellt. Der Strömungswiderstand durch die mit diesen Zusammensetzungen hergestellten Beschichtungen war erst bei einem Feinanteil von 7,5 Gew.-% deutlich höher. Der Feinanteil muss daher unter 10 Gew.-%, vorzugsweise aber unter 6 Gew.-% liegen.
Die Korngrösse des Feinanteils sollte in der Grössenordnung der Dicke des Flüssigkeitsfilmes um die Körner liegen, so dass die Feinteilchen mit dem Flüssigkeitsfilm beim Trocknen in Richtung der Kontaktstellen mitgenommen werden und die Poren frei bleiben. Bevorzugt sind Feinanteile mit Korngrössen unter 0,02 mm.
Der Binder-Feststoffanteil wurde auf 6 und 8 Gew.% erhöht. Dabei konnte festgestellt werden, dass bereits bei 6 Gew.-% der Strömungswiderstand durch eine trockene Beschichtung im Vergleich zu Beschichtungen mit Binderanteilen unter 5 Gew.-% zunimmt. Bei 8 Gew.-% wurde im wesentlichen eine vollkommene Verstopfung der Poren festgestellt.
The invention relates to a porous coating composition according to the preamble of claim 1. Such compositions are used in construction in a wide variety of compositions. Often these masses have to be applied in several layers to achieve a flat surface.
A plaster mixture for the production of airborne sound-absorbing synthetic resin-bound plasters is known from DE 2 423 618. By using a granular filler with a grain size of 0.35 to 1.5 mm together with a polymer dispersion with a solids content of 7 to 8.5% by weight, a porous plaster layer is to be achieved. It has now been shown that this porous plaster layer has a high flow resistance, in particular for compressed air, across the layer surface after application to an air-permeable carrier. The pores that can be achieved are relatively narrow and only weakly cross-linked, so that only a few passage channels are formed through the entire layer thickness.
The object of the invention is now to find a coating composition which, after application, in particular the associated compression and drying, ensures many cross-linked pores and thus a small flow resistance.
The above object is achieved by the composition with the characterizing features of claim 1. Because the choice of a relatively uniform grain with a small fine fraction [Characteristics a) and d)] results in the accumulation of the essentially equally large grains, or the grains with a small grain size deviation, also relatively large gaps, which in the final state are the size of the Determine pores and thus the good sound absorption and also good thermal insulation. In order to prevent clogging of the pores, the granular part is composed on the one hand of a predominant main part and a small fine part essentially without any grain. This is particularly the case with dimensioning as defined in claim 2.
On the other hand, the use of a small proportion of binder [feature b)] prevents the pores from being blocked by binders, in particular binder membranes.
One problem to be solved in the invention was how the narrow-grained main portion can be processed at all or how it can be bound in a durable manner. Of course, this is initially the task of the binder, which is used here in such small quantities that it does not fill the gaps that form the pores. This means that there were contradicting requirements here, namely on the one hand to use as little binder as possible, but on the other hand to maintain a good bond between adjacent particles of the narrow-grained main part.
It has been shown that this problem can be solved by adding a thickener, in particular xanthanate or xanthate, of at most 1% by weight. Because the problem with the use of such small amounts of synthetic resin binder is that the binder, in the ready-to-process state of the coating material, has the flow properties necessary to bind the narrow-grained main portion. In addition to the small amounts of a thickener, the cleaning composition according to the invention comprises a high water content in the ready-to-use state, in particular from 10 to 25% by weight. The coating composition can be provided both as a wet, directly processable and as a dry mass to be mixed with water before processing. It should be noted here that the percentages given relate to the total weight of the mass ready for processing.
In order to ensure the necessary connection of the grains of the main part in the applied coating mass without clogging the pores, the flow properties of the liquid or the slurrable part, in particular the binder, achieved in the ready-to-use mass by the high water content and the thickener are important. The high water content enables good wetting of the grain surfaces and a good distribution of the binder over all grain surfaces or between the grains. The composition according to the invention prevents the dissociation of mineral content and binder. In particular, in the case of masses ready for processing, irreversible sedimentation of the mineral content is prevented during transport and storage. The thickener absorbs water and swells to a highly viscous gel.
This also has the effect that when the water evaporates, the binding material retains plastic-elastic properties even when the residual water content becomes smaller and, because of surface tension forces, the binder flows together at the contact points of the grains of the main portion. By pulling binders together in contact areas, a firmly connected structure with pores formed around the connections is achieved.
It has now been shown that the sound absorption and thus also the pore structure in coatings with plastering compositions according to DE 24 23 618 is significantly worse than in coatings with coating compositions according to the invention. The characteristic absorption differences depend in particular on the proportion of the binder solid content. Experiments with binder solid contents of 2% by weight to 8% by weight have shown that the pore structures which are coherent over a large area with small binder components change in the range of 5-6% by weight with binder components and approximately at 8% by weight. only locally connected pores occur. The change in the pore structures does not take place by filling the pores, but rather by means of binder membranes which extend across the pores and subdivide them.
The test coatings were applied on an air permeable support. After the coatings had dried out, the flow resistance was measured in rayls using compressed air. When the binder contained more than 6% by weight of solids, that is in the range of the examples in DE 2 423 618 (7-8.5% by weight), flow resistances of at least 300 Rayls occurred. When the binder contained 2 to 6% by weight of solids, flow resistances of 80-240 rayls occurred. In the example with 6% by weight, it was observed that the flow resistance suddenly decreased after increasing the air pressure. This can be explained by the presence of thin, pore-interrupting films that burst under the effect of the increased pressure. Due to the bursting, the network of connected pores was at least partially permeable to air again.
The experiments have shown that with binder solids contents of 5-6% by weight, the pores become blocked, which leads to a complete interruption of the permeability at 8% by weight.
Since the longest possible pores are necessary for sound absorption due to the friction of the air in the pores, especially for lower frequencies, the blockages with binder solids contents above 6% by weight do not lead to optimal sound absorption or only to sound absorption in the high frequency range . In the range from 1 to 6% by weight, substantially larger continuous pore structures are achieved compared to the known proportions of 7 to 8.5% by weight, which, as a surprising effect, also enables a characteristically different sound absorption. In particular, the presence of pores completely through the coating also makes it possible to utilize absorption properties of absorption materials lying behind the coating.
It has been shown that coating compositions with a disappearing fine fraction are difficult to process. The fine fraction has the function of a lubricating grain and preferably consists at least partially of particles with a grain diameter that is two orders of magnitude smaller than the mean grain diameter of the main fraction. The grain sizes of the fine fraction are less than 0.1 mm but preferably less than 0.02 mm. The fine fraction is at most 10% by weight, but preferably at most 6% by weight, and is taken up in the binder, so that in the solid state of the coating the fine fraction is arranged essentially in the contact area of the grains of the main fraction and the Leaves pores free.
What has proven to be advantageous is the good processability of the coating composition according to the invention. It is possible to apply only a single layer of several millimeters, so that there is no need for frequent application. In order to achieve a flat surface, it is useful to apply a second thin layer to the first thicker one. The dried coating has in particular a thickness of 1 to 8 mm, but preferably 4 to 5 mm. That with a smoothing tool under a pressure of, for example, 0.1 to 1 N / cm <2> applied coating preferably has a porosity of 20 to 50 percent by volume in the dried state. Because the pores extend through the entire coating, the high porosity is achieved even with a fine surface.
Known sound absorbing coatings have a coarse surface and poorer sound absorption values.
A desired color tone can easily be achieved by the choice of materials within the meaning of claim 3. If necessary, the use of plastic particles is also conceivable. However, many plastics change over time, especially with regard to their color, which is why mineral grains are preferred. Marble is particularly suitable because it occurs naturally in different colors, but especially in white. Other minerals that can be used are limestone, bauxite, magnesite, etc. There is another problem that the invention had to overcome: securing and maintaining a chosen color. With a selection of the binder within the meaning of claim 5, and particularly of its preferred features, this problem is easy to get to grips with.
Polysaccharides per se can also include cellulose ethers. For processing and coating, however, a choice within the meaning of claim 8 has proven to be particularly favorable because the polysaccharides of this type (and the type according to claim 9) have less tendency to stick and therefore adhere less to the tool when spreading on a wall surface. In addition, a longer service life is guaranteed during processing due to the high water absorption, i.e. the material is easier to process without drying out too quickly. The fact that this water absorption also has other functions has already been explained above.
It has been shown that mixtures of two or more binders or synthetic resin dispersions can also be advantageous. In particular, a combination of a hard and a soft binder in the solid state can improve the physical properties of the coating. For example, the combination of an acrylate dispersion with a glass transition temperature of -50 to -30 ° C., in particular -40 ° C. and a polymer dispersion with a glass transition temperature of -20 to 0 ° C. is expedient. If necessary, two polymer dispersions with different glass transition temperatures are preferably used in a ratio of 1: 1.
The fine fraction can be in the form as defined in claims 12 to 14. The titanium oxide content according to claim 12 mainly functions as a whitening agent. The pesticide according to claim 15 can also be added in liquid as in solid form, in which case it will form a fine fraction. The importance of this latter claim arises from the good moisture absorption, especially of the polysaccharide.
Depending on the choice of material, a possible problem can also be a certain aggregate and agglomerate formation. However, depending on the choice, this can be prevented by one of three measures (cf. claims 13, 16 and 18) or by a combination thereof, because such a phenomenon may reduce the pore size and / or hinder the application or do not result in a completely smooth coating Plastering areas.
One of the three means mentioned is the application of an electrostatic charge. For this purpose, it is advantageous if the fine fraction mentioned comprises metal salts. A small grain size of this fine fraction by 1, preferably even 2 orders of magnitude smaller than that of the main component is favorable. This also has the additional advantage that this fine fraction is well absorbed by the binder and, on the one hand, cannot clog the desired pores and, on the other hand, contributes to the thickening of the binder. This advantage arises regardless of whether the fine fraction is electrostatically chargeable particles, such as metal salts, or not.
Another means can be to lower the pH of the binder, i.e. that one works outside the alkaline range, preferably in the acid range. A pH between 5 and 7 has proven to be favorable.
Another advantageous means consists in the admixture of a fiber portion as mentioned in claim 16. Fiber admixtures are known per se in plaster mixtures. In connection with the present invention and the relatively uniform grain size of its main constituent, there has surprisingly been the additional advantage that the composition has less tendency to agglomerate during preparation and storage, because the fibers prevent the grains from moving too close together results in a level and easy-to-produce cleaning surface
Although the coating composition according to the invention can itself be applied directly to wall surfaces, a wall structure according to claim 19 is recommended. This is for two reasons: on the one hand, it improves the adhesion and bonding of the composition to the substrate. On the other hand, the fiber layer, such as a mineral or glass fiber layer, will also have to perform additional functions.
In the case of claim 20 there is namely a synergistic effect insofar as a particularly good sound absorption is achieved over the entire audible frequency range. The fiber layer dimensioned in this way namely allows the layer lying thereon to also vibrate slightly. Experiments have shown that on the one hand sound dissipation within the pores of the coating mass (and of course also the fiber mass) is achieved, the dissipation in the two layers preferably affecting different frequencies. On the other hand, the vibrating ability of the coating layer also results in a significant low-frequency absorption, whereby it is known that tones in such areas in a building are particularly unpleasant.
A similar synergy results in an embodiment according to claim 22. Because here the construction provided with holes or gaps will act as an acoustic panel to reduce noise. However, this function could no longer be fulfilled if its holes were filled by the coating compound. This is prevented by the fiber layer in between, so that ultimately a double insulation or sound absorption layer is also created here, each part of which will preferably dampen a different frequency. In addition, such an embodiment can be used particularly advantageously where pipe and cable ducts are to be covered.
Further details of the invention will become apparent from the following description of embodiments shown schematically in the drawing. Show it:
1 shows two enlarged views in section through a coating according to the invention, specifically in FIG. 1a) in the moist state and in FIG. 1b after drying; the
2 and 3 show two preferred forms of a wall structure according to the invention; and the
Fig. 4 is a diagram of the sound absorption level (ISO 354-1985) of a wall structure with a coating applied to a fiber layer, the x-axis indicating the third-octave center frequency in Hz and the y-axis indicating the static absorption level.
1 a) shows a somewhat idealized representation of the state of the coating composition according to the invention, in which individual grains of a carrier material 1 each have a coating 2, essentially made of a binder. As can be seen, the grain size of the carrier material 1 is relatively uniform and - depending on the application - will be at least 0.1 mm, but preferably a maximum of 0.5 mm. In most cases, a size between 0.2 and 0.4 has proven to be favorable. This results in grain size deviations that are a maximum of +/- 50%, but are usually smaller.
The reason for this choice of dimensions is, on the one hand, that the largest possible grain size also results in relatively large pores in the end product, which contribute to the insulation effect. On the other hand, the processability and durability must be ensured, which is why too large a grain is less desirable, although grain sizes larger than 0.5 mm can also be used, although the specific surface area which carries the binder then decreases accordingly. It is also not absolutely necessary to use a grain material of only one grain size, as long as the percentages and dimensional ranges mentioned are adhered to. Nevertheless, it is easy to understand on the basis of FIG. 1 a) that if the grain sizes are too different, there is a risk that the pores formed between larger grains will be filled again by smaller grains.
This is a reason for the relatively narrow grain size range that should be maintained according to the invention. On the other hand, it is relatively difficult to obtain a precisely uniform grain size, but a grain size range of +/- 0.15 mm to +/- 0.2 mm is a good compromise.
As can be seen, the coating 2 on the surface of the grains 1 is relatively thin, i.e. that the weight ratio of granular material to binder material is very high. It has been found that the proportion of the granular material 1 can be approximately 70 to 98% by weight, whereas the (more expensive) material of the coating 2 makes up the rest.
According to the invention, the coating 2 essentially contains not only an aqueous binder, which would make up a layer 3, as shown in dashed lines on a grain on the left in FIG. 1a), but also a thickening agent made of a polysaccharide, which binds this coating 2 transformed into a kind of gel, although it is only added in amounts as small as 100 to 1000 ppm, in particular in amounts of 0.02 to 0.1% by weight, preferably 0.04 to 0.08% by weight . The reason is the strong moisture absorption, which among other things is a reason for using an aqueous binder; others have already been mentioned above.
Polysaccharides which are formed from a salt or an ester of dithiocarbonic acid, such as a xanthate (in German: xanthate or xanthanate), in particular with 1,4-beta -D-glucose units in the main chain, are commercially available.
The carrier material 1 can be very different. If, however, the requirements of a low price and a stable color tone (which is decisive in view of the high percentage for the coating, if you want to refrain from applying a color-imparting top layer), then you advantageously come across the use of a mineral carrier material that is also the least unproblematic with regard to flammability or fire resistance. Marble has proven particularly useful in practice. Good results can also be achieved with sufficiently solidified pearlite, especially because its sound absorption properties are advantageous.
After all, the use of a synthetic resin granulate for the invention should not be ruled out, it being entirely possible to choose a binder such that it dissolves the synthetic resin grains on the surface in order to make this surface sticky. In most cases this will not be desirable in practice due to the difficult handling.
Various conventional binders can be considered for the binder in layer 2, but here too there is a requirement for the highest possible color stability. Therefore, dispersion binders made of synthetic resin, such as acrylic resin, polyurethane or combinations thereof, are particularly preferred, although other color-resistant synthetic resins are also on the market and are constantly being developed. Solids contents (dry) of only 1 to 10% by weight (based on the formulation weight) are quite sufficient and in practice you will find that in most cases 2 to 6% by weight is sufficient.
This basic composition should have only a very small proportion of fines, so that the pores 4 which form are not clogged. However, a fine fraction can be added deliberately, for example in the form of an aluminum compound, such as aluminum trioxide or aluminum trihydrate, to improve fire retardancy, or also of TiO2 for brightening (or, if desired, a color pigment). Because of the water absorption of the polysaccharide, the addition of a pesticide, in particular a fungicide known per se, in liquid or powder form is also recommended. A certain proportion of fibers is also advantageous, which can be up to 500 ppm with a fiber length of 1 to 20 mm. Thus, as can be seen from the percentages mentioned for the main components, all of these additions can only be used in very small amounts.
If the coating composition according to the invention dries, there is an effect due to surface tensions and moisture absorption, not least due to the use of the polysaccharide, which will be explained with reference to FIG. 1b). First of all, the coating 2 is essentially uniform on the surface of the grains 1. This, however, leads to acute gussets 5 in which the surface tension exerts a “suction effect” in the sense of the arrows 6. This coating material is removed from the rest of the surface of the grains 1 and accumulated just where the interfaces of adjacent grains 1 lie, which leads to a rounding of the gusset 5 and at the same time ensures the formation of the final shape of the pores 4.
However, the polysaccharide contained in the coating 2 also accumulates in the gusset area 5 and thus contributes strongly to strengthening the connection. What is desired in terms of properties of the polysaccharide are its moisture absorption, which extends the processing time for the coating composition of the invention and at the same time also gives it other advantageous properties, as discussed above. The gel property of coating 2 achieved in this way also prevents sedimentation. Too much stickiness is less desirable because it can interfere with processing. Therefore, the polysaccharide is preferably selected from a salt or ester of dithiocarbonic acid because these polysaccharides have almost ideal properties for the purposes of the present invention.
Overall, a large number of relatively large pores 4, which contribute to thermal insulation and sound absorption, are thus secured in a cost-effective manner. Although the mineral carrier material 1 can be fire-retardant, this property may be additionally improved by using aluminum compounds, such as aluminum trioxide, the amount used being between 50 and 150% by weight, based on the combustible (organic) proportion of the composition can. It has also already been mentioned that the moisture-absorbing polysaccharide also has a positive effect in this regard, so that overall there is an ideal combination of properties, in addition to which it is easy and inexpensive to process.
A wall structure according to the invention is shown in a section, for example in Fig. 2, where the coating composition according to the invention as layer 7 in a thickness> 0.2 mm, preferably from 1 to 10 mm, in particular from 3 to 7 mm, e.g. from 4 to 6 mm. Underneath is a fiber mat or layer 8 made of a construction fiber fleece, such as glass wool, wood fibers, or a similar material, which can have approximately the same thickness, but may also be stronger.
A thickness of at least 0.2, preferably at most 200 mm, e.g. from 30 to 80 mm, is favorable because the layer 7 itself has a certain elasticity due to the plastic binder and the polysaccharide and is able to vibrate on the fiber layer 8 when exposed to sound, which in the dimensioning mentioned results in a clear absorption of low-frequency vibrations, in addition to sound insulation by dissipation in the pores 4.
Despite this vibration behavior, however, it has been found that such a wall structure has such rigidity that it is prefabricated as a plate and either attached directly to the wall to be insulated or even as a so-called "suspended ceiling", similar to those previously used to cover ducts and Lines used acoustic panels that can be hung from a ceiling at a distance.
Another solution is illustrated in FIG. 3, where the layer 7 according to the invention is applied to a plate 10 having holes 9, as is used as acoustic plates, for example for covering lines and pipes. However, so that the holes 9 are not glued and filled during the application of the coating compound 7 and can continue to fulfill their sound-absorbing function, there is a, if necessary relatively thin, fiber layer 8 formed between the plate 10 and the layer 7, such as a fleece or mat min. Another possibility is to use a grate, e.g. a grid-like grate, as is also used in some ceiling constructions for covering ductwork.
The fiber layer also gives the coating composition of the invention a hold, even if the gaps should be relatively large.
FIG. 4 shows a diagram of the degree of sound absorption according to ISO 354-1985 of a wall structure according to FIG. 2, the x-axis indicating the third-octave band center frequency in Hz and the y-axis indicating the static degree of absorption. The measurement was made in a sound room on a 12 m <2> large area. The wall structure used comprises fiber mats with a thickness of 60 mm and a 4 mm thick coating with a coating material according to Example 5 below. The fiber mats were attached directly to the ceiling of the sound space. The coating can vibrate on the fiber layer when exposed to sound, which results in a clear absorption of low-frequency vibrations in a frequency range from 125 to 1000 Hz. In addition to the low-frequency absorption, strong sound insulation can be seen in the frequency range above 1000 Hz, which is achieved by dissipation in the pores of the coating.
This broadband and high sound absorption cannot be achieved with known wall structures and coating compositions.
The invention is illustrated below with the aid of recipe examples.
example 1
850 g of white marble (68% by weight) with an average grain size of 0.3 mm with grain size limits between 0.1 and 0.5 mm was placed in a drum mixer. 40 g of acrylic resin dispersion (solids content about 50% by weight) were slurried with a little additional water (about 150 g). 6 g of xanthate (700 ppm) were added to this dispersion and the whole dispersion was added to the mixer and mixed well.
The mass was then filled into a container which was tightly closed. Transport of the container was imitated by shaking for 24 hours. The container was then opened to examine its contents after sedimentation, although no such sedimentation could be found. Then an attempt was made to paint on the surface of a glass fiber fleece. With the help of a notched trowel, the mass, with the exception of a few agglomerates protruding from the plane of the wall, could easily be spread to form an approximately 3 mm thick layer, which adhered essentially well to the fibrous surface, but then took longer than one to dry completely Day needed. Therefore in
Example 2
the solids content increased or the percentage of the binder decreased. 850 g of the same marble and 50 g of quartz sand were used. In addition there were 5 g of aluminum oxide and 10 g of aluminum trioxide, also 1.5 g of glass fibers (an amount that does not affect the pore size but can contribute to the insulation effect), 10 g of powdery acetylsalicylic acid and 15 g of titanium oxide as a white pigment.
In addition, an acrylic resin binder with a water content of 45% by weight in a total amount of 32 g and 5 g of a known dispersing agent and 100 g of water was mixed, to which 17 g of polyurethane resin had been added as a thickener and binder. 0.25 g of tylose and 0.6 g of xanthate were added to this mixture.
The composition was filled into a container as above, left to stand and examined for sedimentation with a negative result. Subsequently, an initial test was carried out as in Example 1, which was very satisfactory in terms of handling and drying. An examination under the microscope showed, however, that the relatively sharp-grained quartz particles tended to slide into the gusset between the rather round marble grains and thus reduce the size of the pores, which is why the further experiments were based on the more round grain, such as it delivers marble.
In other experiments, other carrier materials, such as foamed polyurethane granules, were also attempted to dissolve the surface of the granules, but of course a solvent was required which, upon evaporation, made processing unpleasant.
Other polysaccharides, such as polyethers, were also used, but the spreading was difficult due to the excessive stickiness. Water contents higher than the above percentages turned out to be possible, but only resulted in a longer drying time; since the dispersion with the polysaccharide with the values given in the examples had a sufficiently long service life for application, higher contents of water were therefore not considered to be preferred. Various amounts of fiber material have also been tried; it was found that with longer fibers, approximately up to 20 mm, the proportions can be up to 5% by weight higher than in Example 2. Longer fibers than four times the maximum grain size bring no additional benefit.
The proportions of the fungicide or pesticide are in the usual range and can also vary depending on the intended application site and its moisture.
Example 3
After these experiments regarding the basic composition, the influence of various measures on the formation of agglomerates was examined. 5 g of aluminum trioxide were first mixed into a mixture according to Example 1 while applying an electrostatic field. In the subsequent painting test, no agglomerate formation was found.
Example 4
A further mixture was then prepared according to Example 1 and divided into three parts. The binder was added to the first part with a pH set to 7, the second part was set to 6 with salicylic acid (which also acts as a fungicide), and the third part was set to a pH of 5.
In the subsequent painting experiment, there was practically no difference in the painting with the third and second compositions: the surface of the plaster obtained in this way was completely flat. Little plaster formation was observed with plaster with the first composition (pH 7); at first glance, the surface seemed to be fairly flat here too.
Example 5
A mixture that can be used in many different ways and is particularly easy to process, the porosity of which is very high after application, smoothing and drying, has the following composition:
<tb> <TABLE> Columns = 3
<tb> Head Col 2 AL = L: weight
G
<tb> Head Col 1: percentage by weight
<tb> <SEP> marble grain (0.1-0.5 mm) <SEP> 850 <SEP> 81.5
<tb> <SEP> solids content of an acrylic dispersion (soft) <SEP> 9.9 <SEP> 0.95
<tb> <SEP> solids content of a VAC dispersion (hard) <SEP> 5 <CEL AL = L> 0.48
<tb> <SEP> PV thickener <SEP> 2 <SEP> 0.19
<tb> <SEP> xanthanate <SEP> 0.5 <SEP> 0.05
<tb> <CEL AL = L> TiO <2> <SEP> 0.2 <SEP> 0.02
<tb> <SEP> aluminum trioxide (grain sizes: 5-10 µm) <SEP> 15 <SEP> 1.4
<tb> <CEL AL = L> dispersant <SEP> 0.3 <SEP> 0.02
<tb> <SEP> cellulose fibers <SEP> 0.1 <SEP> 0.01
<tb> <CEL AL = L> cellulose ester <SEP> 0.3 <SEP> 0.03
<tb> <SEP> water <SEP> 150 <SEP> 14
<tb> </TABLE>
The composition is essentially free of a medium grain fraction, this has the advantage that the surface on which the synthetic resin binder can adhere is formed by the surface of the marble grain. The total surface area of a broad grain spectrum would be significantly larger than that of the existing narrow-grained main part made of marble grain. The surface of the narrow-grained main portion, which is small in relation to the grain weight or volume, can already be surrounded with small binder fractions, in particular only 1.5% by weight of binder solids, in such a way that, when drying, the contact points between the grains and thus the applied layer is guaranteed. For reasons of fire protection and to improve processability, the addition of a fine fraction with grain sizes below 0.1 mm, but preferably below 0.02 mm, is advisable.
In the above composition, aluminum trioxide powder in the mu range was used in a proportion of 1.4% by weight. With the addition of the fine fraction, it is also advisable to increase the binder fraction somewhat.
In order to determine an upper limit for the fine fraction and the binder fraction, the composition listed above was varied on the one hand with an increase in the fine fraction and on the other hand with an increase in the binder fraction. The addition of 2, 4 and 6% by weight of calcite with grain sizes in the range of 60-100 μm provided compositions with fine fractions of essentially 3.5, 5.5 and 7.5% by weight. The flow resistance through the coatings produced with these compositions was only significantly higher with a fine fraction of 7.5% by weight. The fine fraction must therefore be below 10% by weight, but preferably below 6% by weight.
The grain size of the fine fraction should be of the order of magnitude of the thickness of the liquid film around the grains, so that the fine particles are carried along with the liquid film when drying in the direction of the contact points and the pores remain free. Fine particles with grain sizes below 0.02 mm are preferred.
The binder solids content was increased to 6 and 8% by weight. It was found that already at 6% by weight the flow resistance through a dry coating increases compared to coatings with binder proportions below 5% by weight. At 8% by weight, a complete blockage of the pores was found.