DE102006061458A1

DE102006061458A1 - Selbstverlaufende, wasserfreie Beschichtungsmassen für Fußbodenuntergründe

Info

Publication number: DE102006061458A1
Application number: DE200610061458
Authority: DE
Inventors: Detlef Deike; Udo Raabe
Original assignee: Bostik GmbH
Current assignee: Bostik GmbH
Priority date: 2006-12-23
Filing date: 2006-12-23
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2026-12-24
Also published as: AU2007338453B2; DE102006061458B4; US20100092787A1; AU2007338453A1; EP2094788B1; US10005904B2; NZ577807A; EP2094788A1; WO2008077510A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt selbstverlaufende, wasserfreie Beschichtungsmassen auf Fußbodenuntergründen bestehend aus silanmodifizierten Polyethern, bevorzugt methoxy-alkyl-silanterminerten Polyoxypropylen, Calciumcarbonatpulver, Trockenmittel, Härtungskatalysator, Haftvermittler und gegebenenfalls weiteren Additiven und/oder Füllstoffen. Die erhaltenen luftfeuchtigkeitshärtenden Beschichtungsmassen, vorzugsweise angewandt auf zement- oder calciumsulfatgebundenen Estrichen, zeichnen sich aus durch gute Haftung, hohe Schalldämmung, durch Sperrwirkung gegen aufsteigende Feuchte sowie durch eine ausgezeichnete Oberflächenplanarität, wie sie für das Verlegen von Hartfußböden, insbesondere Laminat- oder Parkettdielen, erwünscht sind.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind selbstverlaufende, wasserfreie Beschichtungsmassen auf Fußbodenuntergründen bestehend aus silanterminierten Polyoxyalkylenen, bevorzugt methoxy-alkyl-terminierten Polyoxypropylenen, Kreidepulver, Trockenmittel, Härtungskatalysator, Haftvermittler und gegebenenfalls weiteren Additiven. Die Beschichtungen bilden den Untergrund für Hartfußböden, insbesondere für Parkett- oder Laminatdielen.
Der Begriff Hartfußböden wird in Abgrenzung zu Fußbodenbelägen verwendet, deren Platten oder Bahnen flexibel und weich sind, wie es beispielsweise für PVC-, Kautschuk- oder Teppichböden zutrifft. Laminat- oder Parkettböden sind demgegenüber typische Beispiele für Hartfußböden, da die Dielen aus harten Materialien bestehen.
Nach dem Stand der Technik werden die Hartfußböden entweder fest durch Verkleben mit dem Untergrund verbunden, oder was insbesondere im nicht-gewerblich genutzten Bereich heute üblicher ist, schwimmend verlegt. Untergründe, d. h. Unterböden, für die Beschichtungen sind gewöhnlich Estriche; jedoch sind alle anderen Untergründe, wie z. B. Fliesen oder Spanplatten, ebenfalls geeignet.
Schwimmend verlegte Hartfußböden, z. B. aus Holz, Kunststoff oder keramischen Materialien, haben aber die unangenehme Eigenschaft bei Benutzung vernehmbare Trittgeräusche zu erzeugen. Trittschall entsteht als Körperschall beim Stühlerücken, Begehen oder ähnlichen Vorgängen und wird teilweise als Luftschall in darunter lie gende bzw. darüber liegende Räume abgestrahlt. Zusätzlich breitet sich der erwähnte Körperschall im Hartfußboden aus.
Weiter muss man beim Verlegen von Hartfußböden das Aufsteigen von Wasser aus den Unterböden verhindern, weil ansonsten Verwertungen und Quellungen an den Bodenelementen entstehen können. Um dies zu vermeiden, werden unterschiedlichste Abdichtungssysteme, wie z. B. Folien, Membranen oder Beschichtungen, unter die Hartböden eingebaut.
Zusätzlich besteht die Forderung die Verlegeoberfläche des Unterbodens völlig eben anzulegen, um Anhebungen oder Unebenheiten des Hartbodens, aber auch um luftgefüllte Hohlräume unter dem Hartboden, auszuschließen. Solche Hohlräume verstärken nämlich den Körperschall durch Reflektion.
Nach dem Stand der Technik können die Hartfußbodenelemente, beispielsweise Paneelen aus Hartkunststoff oder Holz, auf Dämmmatten aus Kork, Schaumstoff, Wellpappe, Vliesen aus natürlichen oder synthetischen Materialien oder ähnlichen Stoffen verlegt werden. Der beim Begehen entstehende Trittschall kann dann durch elastische Verformung absorbiert und somit gedämpft werden. Technische Vorschläge dieser Art finden sich z. B. in den Anmeldungen DE 29922444 , JP 2002194652 oder DE 10 2004 050 131 .
Praktisch gestaltet sich das Verlegen der Dämmmatten jedoch recht problematisch, weil die Dämmung leicht verrutscht oder Dämmfolien Falten werfen und dann nicht nur die Dämmung, sondern auch die Oberflächenplanarität des Untergrundes und damit natürlich auch die Qualität des Hartbodens in Frage gestellt wird.
Aus diesen Gründen wird schon seit einiger Zeit versucht, die Schalldämmung und die Feuchteisolation direkt auf den Rückseiten der Hartbelagsplatten bzw. -paneelen nach verschiedenen Methoden zu befestigen. Eine große Zahl von Anmeldungen verfolgt diese Zielsetzungen; beispielhaft angeführt seien WO 02/100638 , DE 20105881 , DE 29923734 , EP 1247923 oder die EP 1001111 .
Jedoch konnten auch diese Vorschläge mit rückseitiger Dämmschicht technisch gesehen nicht voll überzeugen, da die Raum- und Trittschalldämmung weiter unzureichend bleibt. Ursache sind die gewöhnlich nicht völlig ebenen Untergründe, auf denen die Hartfußbodenelemente dann nicht vollflächig aufliegen können. Zusätzlich bei diesen Vorschlägen sind von Nachteil der relativ hohe technische Aufwand bei der Produktion und damit die entstehenden nicht unerheblichen Mehrkosten.
Gegenüber dem oben beschriebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine selbstverlaufende, wasserfreie Beschichtungsmasse für Unterböden bereitzustellen, die 1) gute schalldämpfende Eigenschaften aufweist, 2) als Barriere gegen aus dem Untergrund aufsteigende Feuchtigkeit wirkt und 3) die Fertigung einer ebenen Oberfläche für die anschließende schwimmende Verlegung des Hartfußbodens ermöglicht. Darüber hinaus soll die Beschichtungsmasse einfach applizierbar und kostengünstig herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2 und 4 gelöst. In den Unteransprüchen 3 und 5 sind vorteilhafte Ausführungen der Erfindung angegeben.
Die erfindungsgemäßen selbstverlaufenden, wasserfreien Beschichtungsmassen auf Fußbodenuntergründen werden für die Verlegung von Hartfußböden, z. B. Laminat- oder Parkettpaneelen, direkt auf die Unterböden mittels Rakel oder Zahnspachtel aufgetragen. Die Beschichtungsmasse verteilt sich aufgrund der einstellbaren Viskosität selbstnivellierend auf gleiche Höhe. Als zweckdienlich für die Schalldämpfung haben sich Schichtdicken von mindestens 1 mm erwiesen; günstiger sind aber Schichten von 1,5 bis 3 mm. Schichtdicken deutlich über 3 mm sollten nicht angewandt werden.
Die Aushärtung durch Luftfeuchtigkeit bei 2 mm Schichtdicke dauert dann ca. 24 Stunden, abhängig von Lufttemperatur und -feuchte. Danach kann der Hartboden sofort verlegt werden. Übliche Untergründe (Unterböden) für solche Hartböden sind beispielsweise Zement- oder Calciumsulfatestriche, Gussasphalt, Betonböden oder Steinböden.
Hybridpolymere aus Gerüstpolymeren, wie z. B. Polypropylenoxid, wurden schon vor über 25 Jahren entwickelt. Die Silangruppen tragen dabei überwiegend Methoxygruppen, aus denen beim Härtungsvorgang durch Luftfeuchtigkeit Methanol freigesetzt wird. Die entstandenen Silanolgruppen reagieren dann unter Vernetzung weiter zu einem elastischen und unlöslichem polymeren Netzwerk. Beschleunigen lässt sich diese Reaktion durch die Zugabe von Härtungskatalysatoren, praktisch Kondensati onskatalysatoren.
Die Hybridpolymere, genau betrachtet Prepolymere, werden von der Industrie unter der Bezeichnung MS-Polymere (modifizierte Silan-Polymere) vermarktet. G. Habenicht gibt im Buch „Kleben, Springer Verlag, 3. Auflage, Berlin, 1997" einen Überblick zu dieser Technologie. Daher kann hier auf eine weitere Darstellung verzichtet werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 5 gegeben. Gemäß diesem Anspruch wird eine Mischung von zwei methoxy-alkyl-silanterminierten Polyoxypropylenen mit einer Viskosität von 5 bis 10 Pa·s bzw. 10 bis 25 Pa·s (gemessen bei 20°C und einem Schergefälle von 1 s^–1) in einem Massenverhältnis von 5 zu 1 bis 1 zu 5 verwendet. Die Alkylgruppen können 1 bis 10 C-Atome enthalten. Durch diese Kombination der beiden Typen von MS-Polymeren lässt sich das Fließverhalten der beanspruchten Beschichtungsmassen zwischen dünnflüssig bis zähflüssig optimal einstellen.
Bestimmt wird die Viskosität der silanmodifizierten Polyoxypropylen-Prepolymere durch die Molmassen bzw. die Molmassenverteilung der MS-Polyoxypropylene. Praktisch gesehen soll die zahlenmittlere Molmasse der eingesetzten silanterminierten Polyoxypropylen-Prepolymerisate, d. h. vor hydrolytischer Abspaltung der Methoxygruppen, zwischen ca. 1000 und ca. 30 000 g/mol liegen.
Nach Anspruch 4 enthalten die lösemittel- und wasserfreien Beschichtungsmassen 30 bis 70 Massen-% hydrophobiertes und/oder unbehandeltes, gemahlenes Calciumcar bonat. Die verwendeten Materialien werden mit üblichen Stearinverbindungen, wie z. B. Calciumstearat oder auch Stearinsäure, hydrophobiert. Der Stearatgehalt sollte hierbei 3% nicht überschreiten.
Der Cacliumcarbonatzusatz hat allgemein gesehen die Aufgabe die physikalischen und mechanischen Eigenschaften der beanspruchten Beschichtungsmassen möglichst anwendungsorientiert einzustellen. Speziell Fließverhalten und Standfestigkeit werden durch den Kreidezusatz günstig beeinflusst. Gleichzeitig kann die Viskosität auf das gewünschte Niveau angehoben werden.
Die Korngröße der eingesetzten Calciumcarbonatpulver kann sich innerhalb eines breiten Bandes bewegen, abhängig davon welche Schichtdicken angestrebt werden. Bevorzugt verwendet werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch Kreidepulver mit Korngrößen kleiner 20 μm und besonders bevorzugt kleiner 10 μm.
Um die Aushärtung der erfindungsgemäßen Beschichtungen nach Applikation zu beschleunigen, werden bei der Herstellung Silanolkondensationskatalysatoren (Härtungskatalaysatoren) zugegeben. Als geeignet haben sich insbesondere Carboxylate und Chelate des Zinns, Titans und Aluminiums erwiesen. Besonders geeignet ist Dibutyl-zinn-diacetylacetonat. Der Massenanteil des Katalysators liegt bei 0,1 bis 5 Massen-%, bevorzugt 0,3 bis 1 Massen-%.
Da die Methoxygruppen der silanterminierten Prepolymeren unter Feuchtigkeitseinwirkung und Gegenwart eines Härtungskatalysators hydrolisieren und vernetzen, ist es erforderlich den beanspruchten Beschichtungsmassen bei der Herstellung ein Trockenmittel mit der Funktion eines Wasserfängers zuzusetzen. Dadurch kann die Lagerfähigkeit der Kleb- und Dichtstoffe gewährleistet werden. Als Trocknungsmittel eignet sich besonders Vinyltrimethoxysilan. Bedingt durch die elektronische Struktur dieser Verbindung hydrolisieren die Methoxygruppen des Trockenmittels sehr viel rascher als die Methoxygruppen der eingesetzten MS-Polymere. Erst wenn das Trockenmittel weitgehend aufgebraucht ist, erfolgt die Vernetzung der MS-Polymere. Die zugesetzten Mengen an Vinyltrimethoxysilan orientieren sich am Wassergehalt der Einsatzstoffe; praktisch liegen sie meist um 1 Massen-%.
Zur Verbesserung der Hafteigenschaften der Flüssig-Beschichtungen auf Oberflächen können zusätzlich Haftvermittler, speziell auf Silanbasis, zugesetzt werden. Als sinnvoll haben sich Zusätze von 0,2 bis 5 Massen-% von Aminosilanen, wie z. B. Aminopropyltriethoxysilan oder Aminopropyltrimethoxysilan, erwiesen.
Zusätzlich können die Beschichtungen übliche Additive wie insbesondere Farbpigmente, Weichmacher, Licht- und Thermostabilisatoren, Dispergierhilfsmittel und Füllstoffe, wie z. B. Dolomit, Talkum, Glimmer und Schwerspat sowie die verstärkend wirkende pyrogene Kieselsäure, von zusammen gerechnet 0 bis 50 Massen-% enthalten.
Zur Einfärbung der Formulierungen eignen sich Farbpigmente wie z. B. Titandioxid, Eisenoxid, Ruß oder organische Farbmittel.
Außerdem kann die Lichtbeständigkeit der erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen durch Photostabilisatoren verbessert werden. Besonders gut geeignet sind dafür die sog. HALS-Verbindungen (sterisch gehinderte Lichtschutzmittel), wie z. B. das Bis(2.2.6.6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacat oder Verbindungen aus der Gruppe der Benzotriazole, wie z. B. 2.4-Di-tert-butyl-6-(5-chlorobenzotriazol-2-yl)phenol.
Für die Weichmachung kann man auf bewährte Verbindungen zurückgreifen. In erster Linie wären hierzu nennen die bekannten Phthalsäureester, Cyclohexandicarbonsäureester oder Polypropylenglycole.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen erfolgt in ansatzweise betriebenen Vakuummischern. Die flüssigen silanterminierten Polymerkomponenten (MS-Polymere) werden abgewogen und im Mischer vorgelegt; dann werden, falls erwünscht, Weichmacher, Pigmente und Lichtschutzmittel zugesetzt. Diese Einsatzstoffe werden vorsichtig gemischt und danach unter starker Scherung die festen Komponenten, hauptsächlich Calciumcarbonatpulver, bei gleichzeitig anliegendem schwachem Vakuum (ca. 100 mbar) eingearbeitet.
Nach Abkühlung des Ansatzes auf ca. 50°C oder darunter wird das Trockenmittel eingearbeitet. Anschließend können die Haftvermittler und Härtungskatalysatoren zugesetzt und eingemischt werden. Da sich nach Belüftung wieder Gasblasen im Ansatz gebildet haben können, wird noch einmal kurz entgast. Die fertigen Beschichtungsmassen werden in Blech- oder Kunststoffgebinden abgefüllt und luftdicht verschlossen bis zur Anwendung gelagert.
Die erfindungsgemäßen selbstverlaufenden, wasserfreien Beschichtungsmassen, vorgesehen für die Beschichtung von Unterböden vor Verlegung von Hartfußböden, finden Anwendung im industriell-technischen Bereich, beim Handwerk und bei Heimwerkern. Die beanspruchten Beschichtungsmassen haften auf allen üblichen technischen Untergründen, wie z. B. Kunststoffen, Holz, Beton, Keramik oder anderen mineralischen Baustoffen. Die gewünschte Schichtdicke lässt sich leicht über die Auftragsmenge einstellen; üblich sind 1 bis 3 mm, bevorzugt um 2 mm.
Nach Aushärtung, bei 2 mm ca. 24 Stunden, kann der Hartfußboden, bevorzugt Laminat- oder Parkettboden, sofort verlegt werden. Die erfindungsgemäßen Beschichtungsmassen reduzieren nach Aushärtung die Wasserdampfdiffusion effektiv mit s_d-Werten von rund 10 m (wasserdampfdiffusionsäquivalente Luftschichtdicke) bei 2 mm Beschichtungsdicke.
Von besonderer Bedeutung ist jedoch die schalldämpfende Wirkung der Flüssig-Beschichtung unter den Hartfußbodenelementen. Experimentelle Messungen nach DIN EN ISO 140-8 haben gezeigt, dass 2 mm dicke Schichten der beanspruchten Flüssig-Beschichtung unter Laminatpaneelen von 7 mm Dicke und einer flächenbezogenen Masse von 6 kg/m² eine Trittschallreduzierung um bis zu 15 dB(A) erbringen. Dieser Wert liegt deutlich günstiger als bei gleich dicken, jedoch lose verlegten Dämmmatten.
Beispiele:
Beispiel 1:
Die Beschichtungsmasse wurde nach folgender Rezeptur hergestellt:
20 kg Polyoxypropylen, dimethoxy-methyl-silanterminiert, 8 Pa·s
10 kg Polyoxypropylen, dimethoxy-methyl-silanterminiert, 12 Pa·s
0,6 kg Titandioxid-Pigment
10 kg Diisononylphthalat
0,20 kg Bis(2.2.6.6.-tetramethyl-4-piperidyl)sebacat
40 kg hydrophobiertes Calciumcarbonatpulver (90 Massen-% < 10 μm)
1,0 kg Vinyltrimethoxysilan
0,6 kg Aminopropyltriethoxysilan
0,6 kg Dibutylzinn-diaceatylacetonat
Zur Prüfung wurde die erhaltene Beschichtungsmasse in einer Schichtdicke von 2 mm auf Keramikfliesen ausgestrichen und 1 Woche bei 25°C und 60% rel. Luftfeuchte aushärten gelassen. Die erhaltenen Kennwerte aus den Prüfungen sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Beispiel 2:
Die Beschichtungsmasse wurde nach folgender Rezeptur hergestellt:
20 kg Polyoxypropylen, dimethoxy-methyl-silanterminiert, 10 Pa·s
10 kg Polyoxypropylen, dimethoxy-methyl-silanterminiert, 20 Pa·s
20 kg Diisodecylphthalat
0,1 kg Ruß
0,2kg Bis(2.2.6.6-tetramethyl-4-piperidyl)sebacat
0,2 kg 2.4-Di-tert-butyl-6-(5-chlorobenzotriazol-2-yl)phenol
50 kg hydrophobiertes Calciumcarbonatpulver, 90 Massen-% < 10 μm
1,5 kg Vinyltrimethoxysilan
0,75 kg Aminopropyltrimethoxysilan
0,75 kg Dibutyl-zinn-diacetylacetonat

Zur Prüfung wurde das Material in einer Schichtdicke von 2 mm auf einer Spanplatte ausgestrichen und 2 Tage lang bei 25°C und 60% rel. Luftfeuchte aushärten gelassen. Anschließend wurden die charakteristischen Kennwerte ermittelt (Tabelle 1). Tabelle 1:

Kennwert	Beispiel 1	Beispiel 2
Dichte (kg/L)	1,5	1,5
Hautbildung (min) (25°C, 60% rel. Luftfeuchte)	100	75
Durchhärtung (h), 2 mm (25°C, 60% rel. Luftfeuchte)	24	18
Härte nach Shore A	38	30
Wärmebeständigkeit (°C) (nach DIN 52123)	80	75
Wasserbeständigkeit (20°C)	+	+
Wasserdampfdiffusionskoeffic.	4500	5000
Wasserundurchlässigkeit (bei 0,4 N/mm²)	+	+
Trittschallminderung (dB(A)*) (nach DIN EN ISO 140-8)	13	16

*) ausgewertet wurden die Werte des Norm-Trittschallpegels an einem Zementestrich mit Beschichtung bzw. ohne Beschichtung; 2 mm Schichtdicke der Beschichtung; 7 mm Laminatpaneelen und flächenbezogener Masse von 6 kg/m².

Claims

Selbstverlaufende, wasserfreie Beschichtungsmassen für Fußbodenuntergründe auf Basis silanmodifizierter Polyether, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Beschichtungen nach Luftfeuchtehärtung Hartfußböden verlegt werden.
Verwendung der selbstverlaufenden, wasserfreien Beschichtungsmassen für Fußbodenuntergründe auf Basis silanmodifizierter Polyether zur Schalldämmung, als Wassersperre und/oder zur Herstellung von ebenen Oberflächen für die Verlegung von Hartfußböden.
Verwendung der selbstverlaufenden, wasserfreien Beschichtungsmassen für Full bodenuntergründe nach Ansprüchen 1 und 2 für die Verlegung von Laminat- oder Parkettfußböden.
Selbstverlaufende, wasserfreie Beschichtungsmassen für Fußbodenuntergründe nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie bestehen aus silanterminierten Polyoxyalkylenen von 20 bis 60 Massen-%, 30 bis 70 Massen-% Calciumcarbonat, 0,5 bis 5 Massen-% Trockenmittel, 0,1 bis 5 Massen-% Härtungskatalysator, 0,2 bis 5 Massen-% Haftvermittler und gegebenenfalls Farbpigmenten, Weichmachern, Dispergierhilfsmitteln, anderen Füllstoffen, Licht- und Thermostabilisatoren von zusammen 0 bis 50 Massen-%.
Selbstverlaufende, wasserfreie Beschichtungsmassen für Fußbodenuntergründe nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie bestehen aus zwei methoxy-alkyl-silanterminierten Polyoxypropylentypen mit Alkylgruppen von bis zu 10 Kohlenstoffatomen und mit einer Viskosität von 5 bis 10 Pa·s bzw. 10 bis 25 Pa·s (gemessen bei 20°C und einem Schergefälle von 1 s^–1) im Massenverhältnis von 5 zu 1 bis 1 zu 5.