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Die Erfindung betrifft eine Trockenmörtelmischung enthaltend ein mineralisches Bindemittel, eine Gesteinskörnung und weitere Zusatzstoffe.
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Derartige Trockenmörtelmischungen sind bekannt. Das mineralische Bindemittel wird dabei beispielsweise von Zement, gelöschtem Kalk, Calziumsulfat-Halbhydrat und/oder Caiziumsulfat-Anhydrid gebildet. Die mineralischen Bindemittel oder auch Gesteinsmehle und Zusatzstoffe weisen zumindest teilweise Partikelgrößen unter 0,1 mm auf und neigen bedingt durch die geringe Partikelgröße zum Stauben. Die Entwicklung von Staub während der Verarbeitung der Trockenmörtelmischung auf einer Baustelle ist jedoch unerwünscht, da die Handhabung der Mischung erschwert ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Trockenmörtelmischung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die weniger staubt als herkömmliche Trockenmörtelmischungen und besser zu handhaben ist.
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Die Erfindung wird gelöst durch eine Trockenmörtelmischung der eingangs genannten Art, die eine oder mehrere mit einem Polyethylenglykol benetzte Trägerkomponenten enthält. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass Polyethylenglykol besonders geeignet ist, Staub zu binden. Dadurch, dass das Polyethylenglykol benetzt auf ein oder mehreren Trägerkomponenten in der Trockenmörtelmischung enthalten ist, wird einerseits die Oberfläche des Polyethylenglykols vergrößert und zum anderen eine gleichmäßige Verteilung der Polyethylenglykol-Oberfläche innerhalb der Trockenmörtelmischung sicher gestellt. Auch wird durch diese Art der Zudosierung des Polyethylenglykols zur Trockenmörtelmischung erreicht, dass die erfindungsgemäße Trockenmörtelmischung eine trockene Haptik aufweist. Die Handhabung der Trockenmörtelmischung ist dadurch weiter verbessert.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind innerhalb der Trockenmörtelmischung ausschließlich die eine oder mehrere Trägerkomponenten mit Polyethylenglykol benetzt. Dabei werden die bereits mit Polyethylenglykol benetzten Trägerkomponenten der Trockenmörtelmischung zugesetzt. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass der staubbindende Effekt des Polyethylenglykols relativ zu dessen eingesetzter Menge in der Trockenmörtelmischung maximiert ist. Auch wird dadurch die Handhabung der Trockenmörtelmischung insgesamt verbessert, da die bereits benetzte Trägerkomponente wie ein Trockenstoff zur Trockenmörtelmischung zudosiert werden kann.
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Bevorzugt wird wenigstens eine der Trägerkomponenten von einem Silikat gebildet. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass gerade Silikate besonders geeignet sind, von Polyethylenglykol benetzt zu werden und dieses durch polare Wechselwirkungen zu binden. Dieser Effekt wird noch gesteigert, wenn das Silikat mit Vorteil zumindest teilweise calziniert ist.
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Bevorzugt enthält das Silikat in Summe mehr als 10 Gew.-% Natriumoxid, Calziumoxid und/oder Aluminiumoxid. Eine Benetzung des Silikats mit Polyethylenglykol kann hierdurch weiter gesteigert werden, wie Versuche überraschenderweise gezeigt haben.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht das Silikat zu mehr als 50 Gew.-% aus Siliziumdioxid. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, dass die Trägerkomponente besser mit Polyethylenglykol benetzt werden kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine der Trägerkomponenten ein Glas insbesondere ein Kalk-Natron-Glas. Diese Glasart hat sich als besonders effektive Trägerkomponente für Polyethylenglykol herausgestellt und ist zudem kostengünstig in Form von Altglas aus Massenglas-Artikeln (Behälterglas, Fensterscheiben, Wirtschaftsglas etc.) erhältlich.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird wenigstens eine der Trägerkomponenten von Glaskörner mit einem Korndurchmesser zwischen 0,05 mm und 1 mm, insbesondere zwischen 0,1 mm und 0,3 mm gebildet. Durch Verwendung derartiger Glaskörnern ist sichergestellt, dass sich die Glaskörner und das damit benetzte Polyethylenglykol nur punktuell und nicht etwa großflächig berühren. Die Oberfläche des in der Trockenmörtelmischung enthaltenen Polyethylenglykols ist dadurch besonders groß.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird wenigstens eine der Trägerkomponenten von Glasmehl mit einer spezifischen Oberfläche von 500 cm2/g bis 5000 cm2/g gebildet. Hierbei wird Glas unter Zusatz von Polyethylenglykol zu Glasmehl vermahlen und dabei gleichzeitig mit dem Polyethylenglykol benetzt. Die Oberfläche des Glasmehls ist sehr groß. Allerdings können sich mehrere Glasmehlpartikel zusammenlagern und dadurch die wirksame Oberfläche des auf dem Glasmehl befindlichen Polyethylenglykols verringern. Je nach vorliegender Trockenmörtelmischung und Einsatzgebiet dieser Mischung kann die Verwendung von Glas in Form von Glaskörnern der vorgenannten Art oder von Glasmehl der vorgenannten Art oder auch von einer Kombination aus Glaskörnern sowie Glasmehl vorteilhafter für das Gesamtergebnis sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird wenigstens eine der Trägerkomponenten von zumindest einem Schicht-Tonmineral gebildet. Mit Vorteil ist das Schicht-Tonmineral dabei ein Kaolin, ein Vermiculit und/oder ein Smektit. Alternativ oder ergänzend hierzu wird bevorzugt wenigstens eine der Trägerkomponenten von Trass und/oder Bims und/oder Hochofensand gebildet. Die vorgenannten Trägerkomponenten haben sich in Versuchen als besonders geeignete Trägerkomponenten für die Benetzung mit Polyethylenglykol herausgestellt. Je nach Zusammensetzung der Trockenmörtelmischung und deren Einsatzgebiet ist eher die eine oder die andere Trägerkomponente oder aber eine Kombination aus den vorgenannten Trägerkomponenten besser geeignet.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Polyethylenglykol eine Molmasse von 200 bis 600, bevorzugt von 300 bis 500 und insbesondere von 350 bis 450 g/mol auf. Gerade dieses Polyethylenglykol hat sich in Versuchen als besonders geeignet gezeigt, einerseits möglichst viel Staub zu binden und andererseits gut an einer Trägerkomponente anzuhaften.
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Mit Vorteil liegt das Massenverhältnis der Trägerkomponenten zum Polyethylenglykol zwischen 10:1 und 1:1, bevorzugt zwischen 7:1 und 2:1 und besonders bevorzugt zwischen 5:1 und 3:1. In Versuchen hat sich überraschenderweise gezeigt, dass gerade diese Massenverhältnisse der Trägerkomponenten zum Polyethylenglykol dazu führen, dass Staub in der Trockenmörtelmischung besonders effektiv gebunden werden kann. Die staubbindende Wirkung ist bei einem Massenverhältnis oberhalb oder unterhalb des vorgenannten Bereiches geringer als innerhalb des Bereiches.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Trägerkomponente und das Polyethylenglykol in Summe in einem Anteil von 0,1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt in einem Anteil von 1 bis 5 Gew.-% und insbesondere in einem Anteil von 0,25 bis 5 Gew.-% enthalten. Diese Anteile in der Trockenmörtelmischung haben sich für eine staubbindende Wirkung als besonders geeignet gezeigt.
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Die nachfolgend aufgeführte Tabelle veranschaulicht die Wirksamkeit der staubbindenden Eigenschaften der mit Polyethylenglykol benetzten Trägerkomponente in einer Trockenmörtelmischung.
| Nr. | Versuch | Staubung (mg/kg) |
| 1 | Trockenmörtel Standardzusammensetzung | 93,5 |
| 2 | Nr. 1 + 0,5% PEG, ohne Trägerkomponente | 81,8 |
| 3 | Nr. 1 + 1,5% Trägerkomponente Glaskörner, ohne PEG | 76,0 |
| 4 | Nr. 1 + 1,5% Trägerkomponente Glaskörner + 0,5% PEG direkt in Trockenmörtelmischung (nachdosiert) | 76,0 |
| 5 | Nr. 1 + 1,5% Trägerkomponente Glaskörner benetzt mit 0,5% PEG | 26,3 |
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Im Versuch Nr. 1 wurde das Staubverhalten einer herkömmlichen Trockenmörtel-Standardzusammensetzung enthaltend ein mineralisches Bindemittel, eine Gesteinskörnung sowie übliche Zusatzstoffe untersucht. Es wurde eine Staubung von 93,5 mg/kg gemessen. Dieser Standardzusammensetzung aus Versuch Nr. 1 wurde im Versuch Nr. 2 0,5 Gew.-% Polyethylenglykol (PEG) direkt zugesetzt. Das PEG wurde mit der Standardzusammensetzung vermischt. Eine Trägerkomponente wurde nicht zugesetzt. Die Staubung wurde anschließend gemessen und dabei ein Wert von 81,8 mg/kg gemessen. Das Polyethylenglykol in der Trockenmörtelmischung hat somit zu einer Verringerung der Staubung um 12,5% geführt.
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Im Versuch Nr. 3 wurden der Trockenmörtelmischung aus Versuch Nr. 1 1,5 Gew.-% einer Trägerkomponente bestehend aus Glaskörnern mit einem Korndurchmesser zwischen 0,05 mm und 1 mm zugesetzt und diese mit der Trockenmörtelmischung gleichmäßig vermischt. Polyethylenglykol wurde nicht zugesetzt. Anschließend wurde das Staubverhalten dieser Trockenmörtelmischung untersucht. Es wurde eine Staubung von 76,0 mg/kg festgestellt. Durch Zusatz der Trägerkomponente Glaskörner konnte somit die Staubung in der Standardzusammensetzung geringfügig um 18,7% reduziert werden.
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Im Versuch Nr. 4 wurde der aus Versuch Nr. 1 bekannten Standardzusammensetzung des Trockenmörtels 1,5% der Trägerkomponente Glaskörner sowie 0,5 Gew.-% Polyethylenglykol jeweils direkt in die Trockenmörtelmischung hineingegeben und dort mit der Trockenmörtelmischung gleichmäßig vermischt. In der anschließenden Messung des Staubverhaltens wurde eine Staubung von 76,0 mg/kg festgestellt. Die Staubung wurde somit auch hier geringfügig gegenüber der Standardzusammensetzung um 18,7% reduziert.
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Im Versuch Nr. 5 wurde schließlich die erfindungsgemäße Trockenmörtelmischung getestet. Diese enthielt neben der Standardzusammensetzung der Trockenmörtelmischung aus Versuch Nr. 1 zusätzlich 1,5 Gew.-% der Trägerkomponente Glaskörner, die mit 0,5 Gew.-% Polyethylenglykol benetzt waren. Anschließend wurde das Staubverhalten dieser Zusammensetzung gemessen. Es konnte eine Staubung von 26,3 mg/kg festgestellt werden. Die Staubung wurde also gegenüber der Standardzusammensetzung des Trockenmörtels aus Versuch Nr. 1 um 71,9% reduziert. Polyethylenglykol benetzt aufgebracht auf der Trägerkomponente wirkt synergistisch mit der Trägerkomponente zusammen. Die Effekte der beiden Einzelkomponenten (Versuch Nr. 2 und Versuch Nr. 3) in der Trockenmörtelmischung sind einzeln und auch in deren bloßer Addition (Versuch Nr. 4) jeweils deutlich geringer als der Effekt der erfindungsgemäßen Zusammensetzung (Versuch Nr. 5). Dieses Ergebnis überrascht sehr.
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Die in der Tabelle genannten Gewichtsprozentangaben an Glaskörnern und Polyethylenglykol beziehen sich auf die Trockenmörtelmischung insgesamt. Die Staubung der Trockenmörtelmischung in den Versuchen 1 bis 5 wurde wie folgt gemessen:
Die Staubungsneigung wurde gravimetrisch als Quotient der aufgefangenen Staubmasse (in mg) und der eingesetzten Aufgabemenge Trockenmörtelmischung (in kg) gemessen (in Anlehnung an die EN 15051 – Methode B). Hierbei fällt die Trockenmörtelmischung aus einem Stutzen eines Einfülltrichters (Abmessungen entsprechend Trichter aus der Richtlinie des Deutschen Ausschusses für Stahlbeton – Herstellung und Verwendung von zementgebundenen Vergussbeton und Vergussmörtel) durch ein transparentes Freifallrohr (Innendurchmesser 80 mm/Höhe 500 mm). Der Trichter mit einer definierten Einwaage (150 g) Trockenmörtelmischung wird hierzu mittig auf das Fallrohr gesetzt. Der Trichter ist mit einem Verschlussstopfen versehen, der verhindert, dass die Trockenmörtelmischung direkt durch das Freifallrohr fällt. Der Verschlussstopfen wird so entfernt, dass das gesamte Material an den Trichterwandungen herab in das Freifallrohr rutscht. Bei diesem Vorgang kommt es innerhalb des Freifallrohres zur Staubentwicklung. Der Staub wird mittels einer Einschiebblende aufgefangen, deren Gewicht ohne Staub zuvor gemessen wurde. Die Einschiebblende wird hierzu, eine Sekunde nachdem die Trockenmörtelmischung das Freifallrohr durchlaufen hat, in einen dafür vorgesehenen Schlitz (50 mm oberhalb des Fallrohrbodens) eingeschoben. Die Blende schließt bündig mit der Rohrinnenwandung ab. Sie wird erst dann wieder herausgezogen, wenn sich der Staub im Freifallrohr vollständig gelegt hat. Auf der Einschiebblende ist mittig eine Kreisfläche (Durchmesser 70 mm) eingezeichnet. Ausserhalb dieser Kreisfläche befindlicher Staub wird mittels eines Pinsels entfernt. Die Einschiebblende wird nun mit dem darauf befindlichen Staub erneut gewogen. Die ermittelte Staubmasse wird auf die gesamte Kreisfläche des Freifallrohres umgerechnet und auf ein Kilogramm der eingesetzten Trockenmörtelmischung hochgerechnet. Die mit der verwendeten Messmethode erzielten Staubungswerte (mg/kg) haben eine signifikante Korrelation mit den Ergebnissen, die nach Methode EN 15051 – B erzielt werden. Das Bestimmtheitsmaß beträgt R2 = 0,95.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- EN 15051 – Methode B [0021]
- EN 15051 – B [0021]