DE102006038743A1

DE102006038743A1 - Verwendung einer Feststoff-Zusammensetzung zur Herstellung eines Fliesenklebers

Info

Publication number: DE102006038743A1
Application number: DE200610038743
Authority: DE
Inventors: Paul Dr. Müller
Original assignee: PCI Augsburg GmbH
Current assignee: PCI Augsburg GmbH
Priority date: 2006-08-17
Filing date: 2006-08-17
Publication date: 2008-02-21
Also published as: DE202006020687U1

Abstract

Es wird die Verwendung einer Feststoffzusammensetzung beschrieben, umfassend a) ein sulfatträgerfreies Portlandzement-Klinkermehl, b) einen Mörtelverzögerer, c) einen Celluloseether sowie ggf. weitere Bestandteile, zur Herstellung eines Fliesenklebers. Die Vorteile dieses Fliesenklebers bestehen im Wesentlichen darin, dass er eine genügend lange Verarbeitungszeit zur Verlegung des Fliesenbelages aufweist und trotzdem eine möglichst schnelle Weiterverarbeitbarkeit, d. h. Verfugbarkeit, besitzt.

Description

Schnellhärtende Bindemittelmischungen auf Basis von sulfatträgerfreiem Portlandzement-Klinkermehl (PZ-Klinkermehl) in Verbindung mit verschiedenen Verzögerer-/Beschleunigersystemen sind entsprechend dem Stand der Technik bekannt. So wird in der DE 42 42 107 A1 eine schnell härtende Bindemittelmischung und deren Verwendung beschrieben. Diese Bindemittelmischung besteht aus Portlandzementklinker, der mit Sulfatträgern als Verzögerer vermahlen wird. Außerdem enthält die entsprechende Bindemittelmischung noch anorganische Beschleuniger, organische Verzögerer für Kalziumsilikate und organische Verzögerer für Kalziumaluminatsulfate.
Weitere Patentanmeldungen ( DE 196 33 447 A1 , DE 199 36 093 A1 ) offenbaren Zusammensetzungen von schnellhärtenden Bindemittelmischungen auf Basis von sulfatträgerfreien Portlandzement-Klinkermehlen und weiteren Zusätzen zur Steuerung des Erstarrungs- und Erhärtungsverhalten. Zur Steuerung des Abbinde- und Erhärtungsverhalten müssen dabei verschiedene anorganische und/oder organische Verzögerer und/oder Beschleuniger in ganz bestimmten Mengenverhältnissen zueinander zugegeben werden. Dies ist notwendig, da Bindemittelsysteme auf Basis von sulfatträgerfreiem PZ-Klinkermehl dazu neigen, sehr schnell bei ungenügender sich darin anschließender Festigkeitsentwicklung zu erstarren. Ziel derartiger Bindemittelmischungen ist hierbei, eine schnelle Festigkeitsentwicklung und hohe Frühfestigkeiten bei ausreichend langer Erstarrungszeit (Verarbeitungszeit) zu erzielen. Dieses wird durch die bekannten Bindemittelsysteme auf PZ-Klinkermehl jedoch nicht zuverlässig erreicht, da die sehr komplexen Verzögerer/Beschleuniger-Kombinationen durch chargenabhängige Schwankungen in der Zusammensetzung der PZ-Klinkermehle gestört werden.
Gemäß der DE 198 54 477 A1 wird eine schnellerstarrende Bindemittelzusammensetzung auf Basis eines sulfatträgerfreien PZ-Klinkermehles beschrieben, das ein sulfonatgruppenfreies Fließmittels als Verzögerer enthält. Hiermit kann eine sehr schnelle Erstarrung (2 bis 10 Minuten) bei guter Festigkeitsentwicklung erreicht werden. Zur Erstarrungs- und Festigkeitssteuerung in einem zeitlich erweiterten Bereich ist die Zugabe von zusätzlichen Beschleunigern und weiteren Bindemitteln notwendig.
Aus der DE 101 41 864 A1 ist eine Bindemittelmischung bestehend aus sulfatträgerfreiem Portlandzement-Klinkerfeinstmehl mit einer bestimmten Kornverteilung bekannt, die neben einem eine strukturviskose Rheologie vermittelnden Stoff weitere Zementverzögerer enthält. Die entsprechende Bindemittelmischung dient zur Herstellung von Beton und insbesondere dessen Verwendung für Verkehrsflächen. Durch die spezielle Mahlfeinheit des PZ-Klinkerfeinstmehles kann auf die Verwendung eines komplexen Verzögerer-/Beschleuniger-Systems verzichtet werden.
Alle diese bekannten Bindemittelmischungen auf Basis von Portlandzement-Klinker werden zur Herstellung von schnell härtendem Beton und/oder schnell härtendem Mörtel, wie insbesondere Reparatur- oder Spritzmörtel, eingesetzt. Dabei ist die Einsatzmöglichkeit in Werktrockenmörteln durch die schwierige Steuerung der Erstarrungs- und Erhärtungszeiten stark begrenzt. Unter Werktrockenmörtel werden werkmäßig vorgefertigte Trockenmischung aus Zement als Bindemittel und weiteren Bestandteilen verstanden, die an der Baustelle (Einsatzort) mit Wasser zu einem Zementmörtel angerührt werden. So ist auch der Einsatz solcher Bindemittelmischungen, bestehend aus einem sulfatträgerfreien PZ-Klinkermehl in Verbindung mit einem Mörtelverzögerer und/oder -Beschleuniger in Fliesenklebern nicht bekannt. Fliesenkleber bestehen in der Regel aus einem Bindemittel, Füllstoffen bis zu einer Korngröße von 4 mm und einem komplexen System aus verschiedenen Additiven, wobei die Zusammensetzung der Additive hierbei auf die speziellen Bedürfnisse und auf die Einsatzgebiete des Fliesenklebers abgestimmt ist. Das jeweilige Additivsystem wirkt sich dabei stark auf das Abbindeverhalten des Bindemittelsystems aus, was auch die Verwendung der genannten bekannten Bindemittelsysteme aus sulfatträgerfreiem Portlandzement-Klinkermehlen und Verzögerer- und/oder Beschleunigerkomponenten für die Anwendung in komplexen Mörtelsystemen, wie z. B. Fliesenkleber, einschränkt bzw. verhindert. Zementäre Fliesenkleber sind seit langem bekannt und werden beispielsweise in den Druckschriften DE 20 06 256 U1 , DE 199 57 101 A1 , DE 197 46 201 A1 , DE 195 49 441 A1 , DE 10 315 865 B3 sowie DE 101 07 614 A1 beschrieben. In diesen Patentdokumenten werden Lösungsansätze zu verschiedenen Problematiken im Bereich Fliesenverlegung aufgezeigt. Auf dem Gebiet der Fliesenverlegung besteht jedoch nach wie vor der Bedarf an einem Fliesenkleber, der eine lange Verarbeitungszeit besitzt und trotzdem eine schnelle Verfugbarkeit ermöglicht. Eine lange Verarbeitungszeit des Klebers bedeutet hierbei, dass der mit Wasser gemischte Klebemörtel eine möglichst lange Zeit seine Konsistenz beibehält, d. h. der Mörtel sollte lange die zum Aufziehen mittels einer Zahntraufel benötigten Eigenschaften beibehalten und nicht durch die einsetzende Reaktion des darin enthaltenden Bindemittels durch Ansteifen das Aufbringen unmöglich machen. Zusätzlich sollte erreicht werden, dass nach Aufziehen des Kleberbettes (z. B. mit Hilfe einer Zahntraufel) und der Verlegung von Fliesenwerkstoffen in diesem Kleberbett die weitere Bearbeitung, nämlich Verfugen des Fliesenbelages, möglichst rasch erfolgen kann.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, einen Fliesenkleber bereit zu stellen, der eine genügend lange Verarbeitungszeit zur Verlegung des Fliesenbelages aufweist und trotzdem eine möglichst schnelle Weiterverarbeitbarkeit (Verfugbarkeit) besitzt.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß durch die Verwendung einer Feststoffzusammensetzung, umfassend a) ein sulfatträgerfreies Portlandzement-Klinkermehl, b) einen Mörtelverzögerer, c) einen Celluloseether, sowie ggf. weitere Bestandteile, zur Herstellung eines Fliesenklebers gelöst.
Überraschenderweise hat sich nämlich gezeigt, dass die Kombination von sulfatträgerfreiem Portlandzement-Klinkermehl, Mörtelverzögerer sowie Celluloseether eine genügend lange Verarbeitungszeit bei schneller Verfugbarkeit gewährleistet. Dies ist deshalb so überraschend, da ausgehend vom Stand der Technik davon auszugehen war, dass die Verwendung dieser Mischung entweder eine zu schnelle Erstarrung begünstigt (kurze Verarbeitungszeit) oder bei Verwendung zu großer Verzögerermengen (lange Verarbeitungszeit) die Verfugbarkeit erst sehr spät möglich ist. Weiter ist bei dieser Kombination zur Steuerung der Verarbeitungszeit und der Festigkeitsentwicklung kein komplexes und damit sensibles Verzögerer/Beschleunigersystem notwendig.
Die erfindungsgemäß verwendete Feststoffzusammensetzung enthält also mindestens drei Komponenten a), b) und c). Die Komponente a) besteht aus sulfatträgerfreiem Portlandzement-Klinkermehl, welches üblicherweise durch Vermahlen eines Portlandzement-Klinkers erhalten wird. Es ist als erfindungswesentlich anzusehen, dass das entsprechende Portlandzement-Klinkermehl keine Zusätze von Sulfatträgern als Verzögerer aufweist. Das sulfatträgerfreie Portlandzement-Klinkermehl, welches eine bevorzugte Feinheit nach Blaine von 2000 bis 20.000 cm²/g aufweist, wird vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 80 Gew.-Teilen, insbesondere 20 bis 50 Gew.-Teilen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Feststoffzusammensetzung, eingesetzt.
Als erfindungswesentliche Komponente b) enthält die erfindungsgemäß verwendete Feststoffzusammensetzung einen Mörtelverzögerer auf Basis von anorganischen oder organischen Verbindungen. Aus der Gruppe der anorganischen Verbindungen sind Alkalipyrophosphate, komplexe Phosphate, Borsalze oder Sulfate als besonders bevorzugt anzusehen. Aus der Gruppe der organischen Verzögerer werden insbesondere Polyhydroxycarbonsäuren ausgewählt aus der Gruppe Apfelsäure, Gallusäure, Gluconsäure, Weinsäure und Zitronensäure bzw. deren Salze oder Polyhydroxyverbindungen wie z. B. zuckerhaltige Ligninsulfonate, Saccharosen, Glucosen, Fructosen etc. verwendet. Die entsprechenden Mörtelverzögerer sind entsprechend dem Stand der Technik bekannt und werden z. B. im „Handbuch der Bauchemie" von H. Reul beschrieben. Die erfindungsgemäß verwendete Feststoffzusammensetzung enthält den Mörtelverzögerer vorzugsweise in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-Teilen und insbesondere 0,1 bis 5 Gew.-Teilen.
Als erfindungswesentliche Komponente c) enthält die erfindungsgemäß verwendete Feststoffzusammensetzung einen Celluloseether, der insbesondere ausgewählt wird aus der Gruppe Methylcellulose, Methylethylcelluloseether sowie Methylhydroxypropylcellulose. Der Anteil des Celluloseethers in der erfindungsgemäß verwendeten Feststoffzusammensetzung beträgt vorzugsweise 0,1 bis 15 Gew.-Teile und insbesondere 0,1 bis 5 Gew.-Teile. Neben diesen drei Hauptkomponenten kann die erfindungsgemäß verwendete Feststoffzusammensetzung noch weitere Bestandteile enthalten. Vorzugsweise werden hierbei noch Füllstoffe in einer Menge von 10 bis 80 Gew.-Teilen, insbesondere 40 bis 60 Gew.-Teile eingesetzt. Als Füllstoffe werden die bei Fliesenklebern üblichen anorganischen Verbindungen, insbesondere Quarz, Kalkstein, Bariumsulfat oder Mischungen davon verwendet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäß verwendete Feststoffzusammensetzung noch 5 bis 50 Gew.-Teile Tonerdezement. Außerdem können der erfindungsgemäß eingesetzten Feststoffzusammensetzung noch Cellulosefasern mit einem bevorzugten Anteil von 0,1 bis 10 Gew.-Teilen und einem besonders bevorzugten Anteil von 0,1 bis 5 Gew.-Teilen zugegeben werden. Als weitere mögliche Additive kann die erfindungsgemäß verwendete Feststoffzusammensetzung noch Standverbesserer, wie z. B. Stärkeether und/oder Polyacrylamid in einer bevorzugten Menge von 0,1 bis 10 Gew.-Teilen enthalten. Des Weiteren können der entsprechenden Feststoffzusammensetzung noch latenthydraulische Stoffe, wie z. B. Trass, Hüttensand, Metakaolin etc. in einer bevorzugten Menge von 3 bis 30 Gew.-Teilen zugesetzt werden. Außerdem empfiehlt sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform noch die Zugabe von Mörtelbeschleunigern in einer bevorzugten Menge von 0,1 bis 5 Gew.-Teilen. Als bevorzugter Mörtelbeschleuniger wird hierbei eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe Siliziumcarbonat, Calciumcarbonat, Calciumnitrat, sowie Calciumformiat eingesetzt.
Schließlich können der erfindungsgemäß verwendeten Feststoffzusammensetzung noch Additive zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften, wie z. B. Entschäumer oder Luftporenbildner in einer bevorzugten Menge von 0,05 bis 5 Gew.-Teilen zugegeben werden. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Feststoffzusammensetzung kann nach den üblichen Methoden mit Wasser zu einem pastösen Mörtel angemischt werden. Die Vorteile dieses Fliesenklebers bestehen im Wesentlichen darin, dass er eine genügend lange Verarbeitungszeit zur Verlegung des Fliesenbelages aufweist und trotzdem eine möglichst schnelle Weiterverarbeitbarkeit, d. h. Verfugbarkeit besitzt. Die nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung näher veranschaulichen.
Beispiele

Beispiel 1

Sulfatträgerfreies PZ Klinkermehl	50,0	Gew.-Teile
Verzögerer Na-Gluconat	0,1	Gew.-Teile
Celluloseether	0,4	Gew.-Teile
Beschleuniger K-Carbonat	2,5	Gew.-Teile
Tonerdezement	9,0	Gew.-Teile
Füllstoff Quarzsand	37,4	Gew.-Teile
Cellulosefaser	0,6	Gew.-Teile

Diese Trockenmörtelmischung wurde mit Wasser zu einem pastösen Mörtel angemischt. Die Verarbeitungszeit lag bei ca. 1 h, d. h. der Mörtel konnte 1 h nach Anrühren mit Wasser noch problemlos mit Hilfe einer Zahntraufel auf den Untergrund aufgetragen werden. Der Mörtel wurde 20 Minuten nach Anrühren mit Wasser mit Hilfe einer Zahntraufel (6 mm Zahnung) auf eine Betonplatte aufgetragen und mit Steingutfliesen (10 × 10 cm) belegt. Nach 2 h war der Fliesenbelag so verfestigt, dass sich die Fliesen nicht mehr verschieben ließen und die Verfugung problemlos möglich war. Beispiel 2

Sulfatträgerfreies PZ Klinkermehl	35,0	Gew.-Teile
Hüttensand	15,0	Gew.-Teile
Verzögerer Na-Gluconat	0,1	Gew.-Teile
Celluloseether	0,4	Gew.-Teile
Beschleuniger K-Carbonat	3,5	Gew.-Teile
Tonerdezement	9,0	Gew.-Teile
Füllstoff Quarzsand	36,6	Gew.-Teile
Cellulosefaser	0,4	Gew.-Teile

Diese Trockenmörtelmischung wurde mit Wasser zu einem pastösen Mörtel angemischt. Die Verarbeitungszeit lag bei ca. 1,5 h, d. h. der Mörtel konnte 1,5 h nach Anrühren mit Wasser noch problemlos mit Hilfe einer Zahntraufel auf den Untergrund aufgetragen werden. Der Mörtel wurde 20 Minuten nach Anrühren mit Wasser mit Hilfe einer Zahntraufel (6 mm Zahnung) auf eine Betonplatte aufgetragen und mit Steingutfliesen (10 × 10 cm) belegt. Nach 3 h war der Fliesenbelag so verfestigt, dass sich die Fliesen nicht mehr verschieben ließen und die Verfugung problemlos möglich war. Beispiel 3

Sulfatträgerfreies PZ Klinkermehl	44,0	Gew.-Teile
Verzögerer Na-Gluconat	15,6	Gew.-Teile
Celluloseether	0,2	Gew.-Teile
Beschleuniger K-Carbonat	0,4	Gew.-Teile
Tonerdezement	1,5	Gew.-Teile
Füllstoff Quarzsand	38,0	Gew.-Teile
Cellulosefaser	0,3	Gew.-Teile

Diese Trockenmörtelmischung wurde mit Wasser zu einem pastösen Mörtel angemischt. Die Verarbeitungszeit lag bei ca. 0,45 h, d. h. der Mörtel konnte 0,45 h nach Anrühren mit Wasser noch problemlos mit Hilfe einer Zahntraufel auf den Untergrund aufgetragen werden. Der Mörtel wurde 20 Minuten nach Anrühren mit Wasser mit Hilfe einer Zahntraufel (6 mm Zahnung) auf eine Betonplatte aufgetragen und mit Steingutfliesen (10 × 10 cm) belegt. Nach 1,5 h war der Fliesenbelag so verfestigt, dass sich die Fliesen nicht mehr verschieben ließen und die Verfugung problemlos möglich war.

Claims

Verwendung einer Feststoff-Zusammensetzung, umfassend a) ein sulfatträgerfreies Portlandzement-Klinkermehl, b) einen Mörtelverzögerer, c) einen Celluloseether sowie ggf. weitere Bestandteile zur Herstellung eines Fliesenklebers.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das sulfatträgerfreie Portlandzement-Klinkermehl eine Feinheit nach Blaine von 2.000 bis 20.000 cm²/g aufweist.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoff-Zusammensetzung das sulfatträgerfreie Portlandzement-Klinkermehl in einer Menge von 10 bis 80 Gew.-Teilen, vorzugsweise 20 bis 50 Gew.-Teilen, enthält.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als Mörtelverzögerer anorganische Verbindungen, ausgewählt aus der Gruppe Alkalipyrophosphate, komplexe Phosphate, Borsalze oder Sulfate einsetzt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mörtelverzögerer aus organischen Verbindungen auf Basis von Polyhydroxycarbonsäuren, ausgewählt aus der Gruppe Apfelsäure, Gallussäure, Gluconsäure, Weinsäure und Zitronensäure bzw. deren Salze, besteht.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mörtelverzögerer eine organische Verbindung auf der Basis von Polyhydroxy-Verbindungen, wie z. B. zuckerhaltige Ligninsulfonate, Saccharosen, Glucosen, Fructosen, etc. darstellt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoff-Zusammensetzung den Mörtelverzögerer in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-Teilen, insbesondere 0,1 bis 5 Gew.-Teilen, enthält.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Celluloseether ausgewählt wird aus der Gruppe Methylcellulose, Methylethylcelluloseether sowie Methylhydroxypropylcellulose.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man den Celluloseether in einer Menge von 0,1 bis 15 Gew.-Teilen, insbesondere 0,1 bis 5 Gew.-Teilen, bezogen auf die Feststoffzusammensetzung einsetzt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoff-Zusammensetzung noch Füllstoffe in einer Menge von 10 bis 80 Gew.-Teilen, insbesondere 40 bis 60 Gew.-Teilen, enthält.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe aus Quarz, Kalkstein, Bariumsulfat oder Mischungen davon bestehen.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoff-Zusammensetzung noch 5 bis 50 Gew.-Teile an Tonerdezement enthält.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Feststoff-Zusammensetzung noch Cellulosefasern in einem Anteil von 0,1 bis 10 Gew.-Teilen, insbesondere 0,1 bis 5 Gew.-Teilen, zugegeben werden.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoff-Zusammensetzung noch Standverbesserer in einer Menge von 0,1 bis 10 Gew.-Teilen enthält.
Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Standverbesserer aus Stärkeethern und/oder Polyacrylamid bestehen.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoff-Zusammensetzung noch latent hydraulische Stoffe in einer Menge von 3 bis 30 Gew.-Teilen enthält.
Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die latent hydraulischen Stoffe aus Trass, Hüttensand, Metakaolin, etc. bestehen.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoff-Zusammensetzung noch Mörtelbeschleuniger in einer Menge von 0,1 bis 5 Gew.-Teilen enthält.
Verwendung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass man als Mörtelbeschleuniger eine Verbindung ausgewählt aus der Gruppe Lithiumcarbonat, Calciumcarbonat, Calciumnitrat sowie Calciumformiat einsetzt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststoff-Zusammensetzung noch Additive zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften in einer Menge von 0,05 bis 5 Gew.-Teilen enthält.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Additive aus Entschäumern und Luftporenbildnern bestehen.