DE102006005647A1

DE102006005647A1 - Fliesenverlegewerkstoff

Info

Publication number: DE102006005647A1
Application number: DE200610005647
Authority: DE
Inventors: Rüdiger Dr.rer.nat. Oberste-Padtberg; Jörg Dipl.-Chem.-Ing. Sieksmeier
Original assignee: ARDEX GmbH
Current assignee: ARDEX GmbH
Priority date: 2006-02-08
Filing date: 2006-02-08
Publication date: 2007-08-09

Abstract

Ein pulverförmiger Fliesenverlegewerkstoff enthält 10 bis 90 Gew.-% anorganisches Bindemittel 90 bis 10 Gew.-% Füllstoff, 0,5 bis 40 Gew.-% Kunststoffdispersionspulver, 0,01 bis 5 Gew.-% Fasern einer Länge von bis zu etwa 4 mm und einem Längen- zu Durchmesserverhältnis der Fasern von 100 bis 200 : 1, wobei die Gewichtsprozentangaben auf die Masse des trockenen Fliesenverlegewerkstoffs bezogen sind und weist auch bei Behandlung mit einer Zahnkelle keine Fasernester auf.

Description

Die Erfindung betrifft einen pulverförmigen Fliesenverlegewerkstoff, ein Verfahren zur Herstellung des Fliesenverlegewerkstoffs und dessen Verwendung zum Verlegen und Fixieren von Natursteinen, Werksteinen, keramischen Fliesen und Platten.

Die Verlegung von keramischen Fliesen und Platten erfolgte traditionell mit Hilfe von zementären Mörteln im sogenannten Dickbett. Hierzu wurde ein Mörtel aus Zement, Sand und gegebenenfalls Celluloseadditive in einer Schichtdicke von mindestens 5 mm auf den Untergrund aufgebracht und die keramische Fliese oder Platte in den Frischmörtel eingedrückt. Mitte der 60er Jahre wurde das Verfahren dahingehend geändert, dass spezielle Mörtel entwickelt wurden, die die Verlegung von Fliesen und Platten nach der sogenannten Dünnbettmethode erlaubten. Die hierfür eingesetzten Mörtel unterschieden sich von den traditionellen Dickbettmörteln dadurch, dass sie feinkörnig waren, d.h. in der Regel einen maximalen Korndurchmesser von höchstens 0,5 mm aufwiesen und in einer Schichtdicke von etwa 3 mm auf den Untergrund aufgebracht wurden.

Seit Beginn der 70er Jahre werden keramische Platten bei höheren Temperaturen gebrannt und weisen daher einen geringeren Porenraum auf. Während die Adhäsion von porenreichen Fliesen zu dem Fliesenverlegewerkstoff durch Verkrallen der Hydratationsprodukte des Fliesenverlegewerk stoffs in den Poren des Fliesenscherbens erfolgte, müssen zur Adhäsion von porenarmen oder porenfreien Fliesenscherben die Fliesenverlegewerkstoffe neu formuliert werden. Zur Adhäsion der letztgenannten Fliesen ist es notwendig, dem Fliesenverlegewerkstoff sogenannte haftaktive Zusätze zuzugeben. Diese haftaktiven Zusätze sind Polymere, die beim Trocknen des Verlegemörtels haftaktive Filme bilden. Die Zugabe solcher haftaktiven Polymere zu Fliesenverlegewerkstoffen kann einerseits in Form einer wässrigen Dispersion des Polymers zu dem Verlegemörtel und andererseits durch Zugabe sogenannter Redispersionspulver zu dem pulverförmigen Fliesenverlegewerkstoff, erfolgen.

Es ist auch bekannt die Festigkeit und Verformungswilligkeit von Mörteln durch Zusatz von Fasern zu beeinflussen. Solche Fasern wirken als Armierung im abgebundenen Mörtel, so dass die Widerstandsfähigkeit gegen Verformung, besonders bei Biege- und Zugbeanspruchung, durch Faserzugabe verbessert werden kann. Andererseits beeinflussen solche Fasern je nach Länge die Verarbeitungseigenschaften der Mörtel negativ. Fliesenverlegemörtel werden im Allgemeinen mit einer Kelle, vorzugsweise mit einer gezahnten Kelle, aufgetragen. Enthält der Fliesenverlegewerkstoff Fasern in ungeeigneter Konzentration oder von ungeeigneter Länge, können beim Auftragen des frisch angerührten Mörtels und insbesondere beim Einsatz einer Zahnkelle die zugegebenen Fasern von den Zähnen der Kelle lokal angereichert werden und sich sogenannte Fasernester bilden, die vor der Zahnkelle hergeschoben werden. Dabei kommt es zu einer lokalen Konzentrierung der dem Mörtel zugesetzten Fasern, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung dieser Fasern innerhalb des Klebebetts führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Fliesenverlegewerkstoff bereitzustellen, der einerseits die typische Zusammensetzung herkömmlicher Fliesenverlegewerkstoffe auf der Basis von hydraulisch abbindenden Zementen, Füllstoffen, Polymeren und Fasern aufweist, andererseits bei der Verarbeitung als Fliesenverlegewerkstoff mit einer Zahnkelle aber nicht zur lokalen Anreicherung von Fasern und somit zur Bildung von Fasernestern führt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen pulverförmigen Fliesenverlegewerkstoff, enthaltend
10 bis 90 Gew.% anorganisches Bindemittel,
90 bis 10 Gew.% Füllstoff,
0,5 bis 40 Gew.% Kunststoffdispersionspulver,
0,01 bis 5 Gew.% Fasern einer Länge von bis zu etwa 4 mm und einem Längen zu Durchmesserverhältnis der Fasern von 100 bis 200 : 1, wobei die Gewichtsprozentangaben auf die Masse des trockenen Fliesenverlegewerkstoffs bezogen sind.

Gelöst wird diese Aufgabe ferner durch eine Fliesenverlegewerkstoff-Zusammensetzung, die einen pulverförmigen Fliesenverlegewerkstoff wie zuvor dargestellt, jedoch ohne das Kunststoffdispersionspulver, dafür aber eine wässrige Kunststoffdispersion mit einem Kunststofffeststoffgehalt von 10 bis 70 Gew.%, bezogen auf die Masse der wässrigen Kunststoffdispersion, enthält. Die wässrige Kunststoffdispersion wird zum bestimmungsgemäßen Einsatz mit der Pulverkomponente vermischt. Die erfindungsgemäße Fliesenverlegewerkstoff-Zusammensetzung umfaßt somit eine Pulverkomponente und eine wässrige Kunststoffdispersionskomponente.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung eines solchen Fliesenverlegewerkstoffs zum Verlegen und Fixieren von Natursteinen, Werksteinen, keramischen Fliesen und Platten. Der erfindungsgemäß Fliesenverlegewerkstoff kann beispielsweise als Dünnbettmörtel verwendet werden.

Gegenstand der Erfindung ist schließlich ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Fliesenverlegewerkstoffs. In diesem Verfahren mischt man den zuvor angegebenen pulverförmigen Fliesenverlegewerkstoff mit Wasser, wobei die eingesetzte Wassermenge 60 bis 120 Gew.%, bezogen auf den Pulveranteil, beträgt. Alternativ dazu wird der pulverförmige Fliesenverlegewerkstoff ohne Kunststoffdispersionspulver mit einer wässrigen Kunststoffdispersion bei einem Kunststofffeststoffgehalt von 10 bis 70 Gew.%, bezogen auf die Masse der wässrigen Kunststoffdispersion, vermischt. Auch im Falle des Einsatzes einer Kunststoffdispersion kann die eingesetzte Wassermenge 60 bis 120 Gew.%, bezogen auf den Pulveranteil, betragen. Die Kunststoffdispersion kann in einer derartigen Menge eingesetzt werden, dass der Kunststofffeststoffgehalt im Produkt 0,5 bis 40 Gew.%, bezogen auf die Masse des Produkts beträgt. Wurde der pulverförmige Fliesenverlegewerkstoff mit Wasser vermischt, bezeichnet der Begriff „Produkt" den Zustand des Gemischs 28 Tage nach Wasserzugabe.

Es wird angenommen, dass durch den gleichzeitigen Einsatz des Kunststoffdispersionspulvers oder der ein solches Pulver enthaltenden Dispersion die erfindungsgemäß gewünschten Eigenschaften erzielt werden. Lokale Anreicherungen von Fasern an der Zahnkelle treten nicht auf, die gewünschte Festigkeit, insbesondere Haftzugfestigkeit nach Trockenlagerung in Anlehnung an EN 12004/EN 1348, wird erreicht.

Erfindungsgemäß eingesetzte Fasern sind anorganische oder organische Fasern, beispielsweise Polymerfasern, Glasfasern oder Naturstofffasern wie Cellulosefasern. Polymerfasern werden vorzugsweise eingesetzt. Die Fasern können beschichtet oder unbeschichtet sein. Sie weisen eine Länge von bis zu etwa 4 mm auf. Das Längen zu Durchmesserverhältnis der Fasern beträgt 100 bis 200:1, vorzugsweise 120 bis 180:1. Die Menge der eingesetzten Fasern beträgt 0,01 bis 5 Gew.%, vorzugsweise 0,05 bis 2 Gew.%, bezogen auf die Masse des pulverförmigen Fliesenverlegewerkstoffs.

Als anorganische Bindemittel können Portlandzement, portlandzementklinkerhaltiger Zement, Tonerdezement, Calciumsulfat, Calciumaluminosulfatzement oder ein Gemisch derselben eingesetzt werden. Ein geeignetes Bindemittel ist beispielsweise ein reaktiver Pulverbestandteil, der unter Wasserzugabe die Bildung eines wasserreichen Calciumaluminosulfathydrats zulässt, wobei die zu bildende mineralische Phase einen Kristallwasseranteil von mehr als 10 mol pro Formeleinheit aufweist, und der (a) einen Aluminatträger in einer Menge von 20 bis 80 Gew.% und (b) einen Calciumsulfatträger in einer Menge von 10 bis 50 Gew.%, jeweils bezogen auf die Masse des reaktiven Pulvervestandteils, enthält, wobei das Calciumaluminosulfathydrat in einem Anteil von mindestens 30 Gew.%, bezogen auf die Masse der Gesamthydrationsprodukte, enthalten ist. Der reaktive Pulverbestandteil kann zusätzlich (c) einen Calciumoxidträger enthalten.

Die Menge der Pulverbestandteile (a), (b) und gegebenenfalls (c) ist derart gewählt, dass die Bildung eines wasserreichen Calciumaluminosulfathydrats Haupthydratationsprodukt nach Wasserzugabe erfolgt.

Haupthydratationsprodukt bedeutet, dass dieses in einem Anteil von mindestens 30 Gew.%, vorzugsweise 50 bis 90 Gew.%, bezogen auf das Gesamthydratationsprodukt, vorliegt.

Dieser reaktive Pulverbestandteil ermöglicht die Bildung eines Calciumaluminosulfathydrats. Neben den Calciumaluminosulfathydraten können beispielsweise Calciumsilikathydrate und Calciumsulfathydrate vorliegen. Ein besonders geeignetes Calciumaluminosulfathydrat ist beispielsweise das Mineral Ettringit, 3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O. Ettringit kann auch als Hauptreaktionsprodukt neben weiteren Calciumaluminosulfathydraten vorliegen.

Ein reaktiver Pulverbestandteil, der unter Wasserzugabe Calciumaluminosulfathydrat, insbesondere Ettringit, bildet, ist ein solcher, der einen Aluminatträger wie Aluminiumhydroxid oder Calciumaluminat, einen Calciumsulfatträger und gegebenenfalls einen Calciumoxidträger enthält.

Geeignete Calciumaluminatträger sind beispielsweise handelsübliche Tonerdezemente. Geeignete Calciumsulfatträger sind die als Anhydrit, Halbhydrat oder Dihydrat vorliegenden Calciumsulfate. Calciumsulfoaluminatzement kann vorzugsweise als Calciumaluminat- und Calciumsulfatträger dienen. Sulfoaluminatzement ist ein geeigneter Sulfat- und Aluminatträger. Geeignete Calciumoxidträger sind beispielsweise Portlandzement, Brandkalk oder Kalkhydrat.

Der Pulverbestandteil ist mithin ein anorganisches Bindemittel. Dieses Bindemittel kann vorzugsweise 20 bis 35 Gew.% eines Calciumsulfatträgers, vorzugsweise 65 bis 70 Gew.% des Calciumaluminatträgers, beispielsweise handelsüblichen Tonerdezements und vorzugsweise 3 bis 20, besonders bevorzugt 3 bis 10 Gew.%, Portlandzement, Brandkalk und/oder Calciumhydroxid enthalten, jeweils bezogen auf die Masse des reaktiven Pulverbestandteils.

Der Mörtel kann weitere handelsübliche Additive enthalten. Übliche Additive sind beispielsweise Abbindebeschleuniger oder -verzögerer. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung werden Ammoniumcarbonat und Alkalicarbonate, insbesondere Lithiumcarbonat und Natriumcarbonat besonders bevorzugt. Diese Additive können in Mengen bis zu 3 Gew.% eingesetzt werden. Insbesondere können die vorgeschlagenen Alkalicarbonate, Lithiumcarbonat, Natriumcarbonat oder deren Gemische in Mengen bis zu 3,0, vorzugsweise 0,1 bis 0,2 Gew.%, eingesetzt werden. Diese Additive dienen der Steuerung des Abbindens und der Erhärtung des reaktiven Pulverbestandteils und des Gesamtsystems.

Abbindeverzögerer sind Citronensäure, Weinsäure, Glukonsäure und deren Alkalimetall- und Eralkalimetallsalze, Phosphate, Phosphonate und deren Gemische.

Als Füllstoffe werden üblicherweise für Fliesenverlegewerkstoff verwendete Füllstoffe eingesetzt. Diese umfassen quarzitische und carbonatische Füllstoffe, Bariumsulfat und Gemische derselben. Sie werden vorzugsweise in Körnungen von 0 bis 2 mm eingesetzt.

Das Kunststoffdispersionspulver wird auch als Redispersionspulver bezeichnet und ist grundsätzlich bekannt. Es wird angenommen, dass der Einsatz des Kunststoffdispersionspulver gemeinsam mit den Fasern und deren Dimension für die erfindungsgemäß erreichten Eigenschaften verantwortlich ist. Geeignete Kunststoffe für das Kunststoffdispersionspulvers oder die flüssige Kunststoffdispersion sind Polyvinylacetat, Polyvinylversatat, Polystyrolacrylat, Polyacrylat, Polyvinylalkohol, Polyvinylpropionat, Polyvinylchlorid, Polyethylen, Polypropylen, Butylacrylat oder ein Gemisch derselben. Das Kunststoffdispersionspulver wird in einer Menge von 0,5 bis 40 Gew.%, vorzugsweise 0,5 bis 8 Gew.%, bezogen auf die Masse des pulverförmigen Fliesenverlegewerkstoffs. Diese Redispersionspulver (Kunststoffdispersionspulver) sind im Handel erhältlich.

Vorzugsweise enthält der erfindungsgemäße Fliesenverlegewerkstoff ein Wasserretentionsmittel. Geeignete Wasserretentionsmittel sind Celluloseether oder Stärkeether und deren Gemische, beispielsweise Methylhydoxyethylcellulose.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiele

Es wurden drei Fliesenverlegewerkstoffe hergestellt, die sich in ihrer Zusammensetzung durch das Vorhandensein eines Kunststoffdispersionspulvers und von Fasern unterscheiden. Zusammensetzung 1:

Portlandzement (CEM I 52,5R)	45 Gew.%
Sand	53,5 Gew.%
Beschleuniger (Calciumformiat)	1 Gew.%
Celluloseether (MHEC)	0,5 Gew.%

Zusammensetzung 2:

Portlandzement (CEM I, 52,5 R)	45 Gew.%
Sand	51,7 Gew.%
Beschleuniger (Calciumformiat)	1 Gew.%
Celluloseether MHEC	0,5 Gew.%
Dispersionspulver (Vinnapass^® RE530Z)	1,8 Gew.%

Zusammensetzung 3:

Portlandzement (CEM I, 52,5 R)	45 Gew.%
Sand	51,7 Gew.%
Beschleuniger (Calciumformiat)	1 Gew.%
Celluloseether MHEC	0,5 Gew.%
Dispersionspulver (Vinnapass^® RE530Z)	1,8 Gew.%
Faser (STW* PAC250-2, 1T/2, 2 mm lang, mittlere Dicke 15 μm)	0,1 Gew.%

* Schwarzwälder Textilwerke Heinrich Kautzmann GmbH

Zu 100 Gewichtsteilen der Zusammensetzungen 1, 2 und 3 wurden 34 Gewichtsteile Wasser gemischt. Das Gemisch wurde im Klimaraum bei 23 °C und einer relativen Luftfeuchte von 50% 28 Tage belassen. Nach 28 Tagen wurde die Haftzugfestigkeit nach Trockenlagerung in Anlehnung an EN 12004/EN 1348, die Verformung und die maximale Kraft beim Bruch (quantitativ) nach EN 12002 bestimmt. Bei den Messungen wurden die folgenden Ergebnisse erhalten.
Die Ergebnisse zeigen, dass der Einsatz von Fasern in Verbindung mit einem Kunststoffdispersionspulver gute Adhäsions- und Verformungseigenschaften im abgebundenen Mörtel ohne verarbeitungstechnische Nachteile, hier insbesondere die Bildung von Fasernestern, ermöglicht.

Claims

Pulverförmiger Fliesenverlegewerkstoff, enthaltend 10 bis 90 Gew.% anorganisches Bindemittel 90 bis 10 Gew.% Füllstoff, 0,5 bis 40 Gew.% Kunststoffdispersionspulver, 0,01 bis 5 Gew.% Fasern einer Länge von bis zu etwa 4 mm und einem Längen zu Durchmesserverhältnis der Fasern von 100 bis 200 : 1, wobei die Gewichtsprozentangaben auf die Masse des trockenen Fliesenverlegewerkstoffs bezogen sind.
Fliesenverlegewerkstoff-Zusammensetzung, enthaltend 10 bis 90 Gew.% anorganisches Bindemittel 90 bis 10 Gew.% Füllstoff, 0,01 bis 5 Gew.% Fasern einer Länger von bis zu etwa 4 mm und einem Längen zu Durchmesserverhältnis der Fasern von 100 bis 200 : 1, wobei die Gewichtsprozentangaben auf die Masse des trockenen Fliesenverlegewerkstoffs bezogen sind, und eine wässrige Kunststoffdispersion mit einem Kunststofffeststoffgehalt von 10 bis 70 Gew.%, bezogen auf die Masse der wässrigen Kunststoffdispersion.
Fliesenverlegewerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Längen zu Durchmesserverhältnis der Fasern von 120 bis 180 : 1 beträgt.
Fliesenverlegewerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff des Kunststoffdispersionspulvers oder der Kunststoffdispersion ein Polyvinylacetat, ein Polyvinylversatat, ein Polystyrolacrylat, ein Polyacrylat, ein Polyvinylalkohol, ein Polyvinylpropionat, ein Polyvinylchlorid, ein Polyethylen, ein Polypropylen, ein Butylacrylat oder ein Gemisch derselben ist.
Fliesenverlegewerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Bindemittel ein Portlandzement, ein portlandzementklinkerhaltiger Zement, ein Tonerdezement, ein Calciumsulfat, ein Calciumaluminosulfatzement oder ein Gemisch derselben ist.
Fliesenverlegewerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff ein anorganischer Füllstoff ist und der Füllstoff eine Korngröße von 0 bis 2 mm aufweist.
Fliesenverlegewerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Wasserretentionsmittel in einer Menge von 0,05 bis 3 Gew.%, bezogen auf die Masse des Fliesenverlegewerkstoffs, enthält.
Verwendung eines Fliesenverlegewerkstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Verlegen und Fixieren von Natursteinen, Werksteinen, keramischen Fliesen und Platten.
Verfahren zur Herstellung eines Fliesenverlegewerkstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass man ein pulverförmiges Gemisch, enthaltend 10 bis 90 Gew.% anorganisches Bindemittel 90 bis 10 Gew.% Füllstoff, 0,05 bis 3 Gew.% Wasserretentionsmittel, 0,5 bis 40 Gew.% Kunststoffdispersionspulver, 0,01 bis 5 Gew.% Fasern einer Länger von bis zu etwa 4 mm und einem Längen zu Durchmesserverhältnis der Fasern von 100 bis 200 : 1, wobei die Gewichtsprozentangaben auf die Masse des trockenen Fliesenverlegewerkstoffs bezogen sind, mit Wasser vermischt und die eingesetzte Wassermasse 16 bis 120 Gew.%, bezogen auf den Pulveranteil, beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Fliesenverlegewerkstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass man ein pulverförmiges Gemisch, enthaltend 10 bis 90 Gew.% anorganisches Bindemittel, 90 bis 10 Gew.% Füllstoff, 0,05 bis 3 Gew.% Wasserretentionsmittel, 0,01 bis 5 Gew.% Fasern einer Länge von bis zu etwa 4 mm und einem Längen zu Durchmesserverhältnis der Fasern von 100 bis 200 : 1, wobei die Gewichtsprozentangaben auf die Masse des trockenen Fliesenverlegewerkstoffs bezogen sind, mit einer wässrigen Kunststoffdispersion mit einem Kunststofffeststoffgehalt von 10 bis 70 Gew.%, bezogen auf die Masse der wässrigen Kunststoffdispersion derartvermischt, dass der Kunststofffeststoffgehalt im Produkt 0,5 bis 40 Gew.% beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines Fliesenverlegewerkstoffs nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass man Fasern mit einem Längen zu Durchmesserverhältnis der Fasern von 120 bis 180 : 1 einsetzt.
Verfahren zur Herstellung eines Fliesenverlegewerkstoffs nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass man als Kunststoff des Kunststoffdispersionspulvers oder der Kunststoffdispersion ein Polyvinylacetat, ein Polyvinylversatat, ein Polystyrolacrylat, ein Polyacrylat, ein Polyvinylalkohol, ein Polyvinylpropionat, ein Polyvinylchlorid, ein Polyethylen, ein Polypropylen, ein Butylacrylat oder ein Gemisch derselben einsetzt.
Verfahren zur Herstellung eines Fliesenverlegewerkstoffs nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man als anorganisches Bindemittel einen Portlandzement, einen portlandzementklinkerhaltiger Zement, einen Tonerdezement, ein Calciumsulfat, einen Calciumaluminosulfatzement oder ein Gemisch derselben einsetzt.
Verfahren zur Herstellung eines Fliesenverlegewerkstoffs nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass man als Füllstoff einen anorganischen Füllstoff mit einer Korngröße von 0 bis 2 mm verwendet.