DE10220659A1 - Behandlung von Gips mit H-Siloxan und Stärkeether - Google Patents
Behandlung von Gips mit H-Siloxan und StärkeetherInfo
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Abstract
Gegenstand der Erfindung ist eine Zusammensetzung, die Si-gebundene Wasserstoffatome enthaltendes Organosiloxan (H-Siloxan) und Stärkeether umfasst. Die wasserabweisende Wirkung der H-Siloxane auf Gips wird durch Zusatz von Stärkeether verstärkt.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung, die H-Siloxan und Stärkeether umfasst. Die Zusammensetzung dient zur wasserabweisenden Behandlung von Gips.
- Gips kann durch Behandeln mit Si-gebundene Wasserstoffatome enthaltenden Organosiloxanen (H-Siloxane) wasserabweisende Eigenschaften verliehen werden. Die wasserabweisende Wirkung von H-Siloxanen kann durch Zusatz von alkalischen Verbindungen, wie Siliconaten oder Calciumhydroxid verbessert werden. Beispielsweise ist in US-A-5,624,481 die Verbesserung der wasserabweisenden Imprägnierung von H-Siloxanen durch Zusatz von Alkalisilikat beschrieben. Derartige alkalische Verbindungen fördern die Bildung von siliciumorganischen Spaltprodukten aus H-Siloxanen in Anwesenheit von Gips.
- WO 99/50200 beschreibt die Verringerung der Wasseraufnahme von Gips durch Behandlung mit H-Siloxan und einem Hydrokolloid, welches ein gegebenenfalls derivatisiertes Galactomannan umfasst. WO 99/50201 beschreibt die Verringerung der Wasseraufnahme von Gips mit H-Siloxan und einem Hydrokolloid, welches ein gegebenenfalls derivatisiertes Galactomannan umfasst und zusätzlich ein Polysaccharid enthält. Für die industrielle Herstellung von leichten Gipsformkörpern wird ein die wasserabweisenden Zusätze enthaltender Gipsbrei durch Einarbeiten von Luft zu einem Gipsschaum aufgebläht, der schnell abbindet. Dieser Schaum zerfällt rasch durch die Einwirkung von Galactomannan.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Zusatz zu H-Siloxan bereitzustellen, der die Wasseraufnahme von Formkörpern auf Gipsbasis reduziert und die Nachteile der bekannten Zusätze nicht aufweist.
- Gegenstand der Erfindung ist eine Zusammensetzung, die Si- gebundene Wasserstoffatome enthaltendes Organosiloxan (H- Siloxan) und Stärkeether umfasst.
- Die wasserabweisende Wirkung der H-Siloxane auf Gips wird durch Zusatz von Stärkeether erheblich verstärkt. Zudem sind keine flüchtigen siliciumorganischen Spaltprodukte in der Umgebungsluft feststellbar.
- Das H-Siloxan kann beispielsweise ein Öl oder Harz oder eine Gemisch davon sein. Besonders geeignet sind die H-Siloxane aus Einheiten der allgemeinen Formel 1,
in der
R einen einwertigen, gegebenenfalls halogensubstituierten C1- C15-Kohlenwasserstoff- oder Kohlenwasserstoffoxyrest oder Hydroxylgruppen,
a 0, 1, 2 oder 3, durchschnittlich 0,01 bis 1,2, insbesondere 0,1 bis 1 und
b 0, 1, 2 oder 3, durchschnittlich 1,0 bis 2,0, insbesondere 1,4 bis 1,8 bedeuten,
mit der Massgabe, dass pro Molekül mindestens ein Si-gebundenes Wasserstoffatom vorhanden ist. - Beispiele für die C1-C15-Kohlenwasserstoffreste sind Alkylreste, wie der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, iso-Propyl-, n- Butyl-, iso-Butyl-, tert.-Butyl-, n-Pentyl-, iso-Pentyl-, neo- Pentyl-, tert.-Pentylrest; Hexylreste, wie der n-Hexylrest; Heptylreste, wie der n-Heptylrest; Octylreste, wie der n- Octylrest und iso-Octylreste, wie der 2,2,4-Trimethylpentylrest; Nonylreste, wie der n-Nonylrest; Decylreste, wie der n-Decylrest; Dodecylreste, wie der n-Dodecylrest; Alkenylreste, wie der Vinyl- und der Allylrest; Cycloalkylreste, wie Cyclopentyl-, Cyclohexyl-, Cycloheptylreste und Methylcyclohexylreste; Arylreste, wie der Phenyl-, Naphthyl-, Anthryl- und Phenanthrylrest; Alkarylreste, wie o-, m-, p- Tolylreste; Xylylreste und Ethylphenylreste; Aralkylreste, wie der Benzylrest, der alpha- und der 3-Phenylethylrest. Beispiele für halogensubstituierte C1-C15 -Kohlenwasserstoffreste sind mit Fluor-, Chlor-, Brom- und Jodatomen substituierte Alkylreste, wie der 3,3,3-Trifluor-n-propylrest, der 2,2,2,2',2',2'-Hexafluorisopropylrest, der Heptafluorisopropylrest, und Halogenarylreste, wie der o-, m- und p- Chlorphenylrest.
- Besonders bevorzugt sind die nicht substituierten C1-C6 -Alkylreste, insbesondere der Methylrest und der Phenylrest. Beispiele für die C1-C15-Kohlenwasserstoffoxyreste sind die vorstehenden C1-C15-Kohlenwasserstoffreste, die über ein zweiwertiges Sauerstoffatom an das Siliciumatom gebunden sind. Vorzugsweise sind höchstens 5%, insbesondere keine der Reste R Kohlenwasserstoffoxyreste oder Hydroxylgruppen.
- Vorzugsweise weisen die H-Siloxane eine Viskosität von höchstens 300 mm2/s, insbesondere von 5 bis 100 mm2/s, bei 25°C auf. Lineare H-Siloxane sind bevorzugt. Der Wasserstoffgehalt beträgt vorzugsweise 0,05 bis 5,0 Gew.-%.
- Stärkeether ist an den C-Atomen 2, 3 und/oder 6 über Etherbindungen mit organischen Gruppen derivatisierte Stärke.
- Beispiele für Stärkeether sind Stärkecarboxyalkylether, Hydroxyalkylstärken und kationische Stärken, wie tertiäre Aminogruppen oder quartäre Ammoniumgruppen enthaltende Stärken.
- Vorzugsweise sind Stärkeether aufgebaut aus mindestens 90% Einheiten allgemeinen Formel 2
in der
R1, R2 und R3 Wasserstoff oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten C1-C10-Kohlenwasserstoffrest bedeuten, wobei die Substituenten ausgewählt werden aus Fluor, Chlor, Hydroxylgruppe und Carboxylgruppe, wobei an einem Kohlenstoffatom nur eine Hydroxylgruppe gebunden sein kann, und
n eine ganze Zahl von 1 bis 106 ist,
mit der Massgabe, dass mindestens einer der Reste R1, R2 und R3 kein Wasserstoff ist. - Bevorzugte Reste R1, R2 und R3 sind mit einer Hydroxylgruppe oder Carboxylgruppe substituierte C1-C6-Alkylreste. Besonders bevorzugte Reste R1, R2 und R3 sind Hydroxyethyl-, Hydroxypropyl- und Carboxymethylrest.
- Vorzugsweise ist n eine ganze Zahl von 10 bis 105. Vorzugsweise sind 10 bis 90%, insbesondere 20 bis 60% der Reste R1, R2 und R3 kein Wasserstoff.
- Die H-Siloxane können mit oder ohne organisches Lösungsmittel eingesetzt werden. Vorzugsweise werden die H-Siloxane zusammen mit Tensiden als wässrige Emulsion oder wässriger Schaum verwendet.
- Gegenstand der Erfindung ist auch eine Zusammensetzung, die Si- gebundene Wasserstoffatome enthaltendes Organosiloxan (H- Siloxan), Stärkeether und Gips umfasst.
- Unter den Gipsarten ist Plaster (CaSO4.0,5H2O), in Form von beispielsweise Baugips, Stuckgips oder Isoliergips bevorzugt. Auch andere Gipsarten, wie Estrichgips, Marmorgips, Anhydrit und das bei der Rauchgasentschwefelung anfallende Calciumsulfat sind gut geeignet. Der Gips kann Zusätze enthalten, die die Herstellung von Gipsformkörpern erleichtern oder die Eigenschaften der Gipsformkörper verbessern. Zusätze sind beispielsweise Füllstoffe, wie Siliciumdioxid und Cellulosefasern, Beschleuniger, wie Kaliumsulfat und Aluminiumsulfat, Verzögerer, wie Eiweisse oder Weinsäuresalze, Plastifizierungsmittel für den Gipsbrei, wie Ligninsulfonate und Haftvermittler für Karton, wie Stärke.
- Falls die Gipsformkörper feinteilige Füllstoffe, wie Siliciumdioxid enthalten, wird bei Umlufttrocknung der Formkörper der Niederschlag an feinteiligen Füllstoffen durch den Stärkeether stark reduziert.
- Vorzugsweise werden, bezogen auf 100 Gewichtsteile Gips, 0,02 bis 5, insbesondere 0,05 bis 2 Gewichtsteile H-Siloxan eingesetzt.
- Vorzugsweise werden, bezogen auf 100 Gewichtsteile Gips, 0,02 bis 5, insbesondere 0,05 bis 2 Gewichtsteile Stärkeether eingesetzt.
- In den Zusammensetzungen beträgt das Gewichtsverhältnis Stärkeether : H-Siloxan vorzugsweise 10 : 1 bis 1 : 10 insbesondere 3 : 1 bis 1 : 3.
- Wenn die Gipszusammensetzung zu einer formbaren Masse verarbeitet wird, muss Wasser zugesetzt werden. Vorzugsweise werden, bezogen auf 100 Gewichtsteile Gips, 30 bis 120, insbesondere 50 bis 90 Gewichtsteile Wasser zugesetzt.
- Die Gipszusammensetzung kann auf beliebige Weise hergestellt werden. Stärkeether, H-Siloxan und Gips können in reiner Form oder als wässrige Lösung oder Emulsion eingesetzt werden. Beispielsweise kann Stärkeether als wässrige Lösung mit H- Siloxan vermischt werden und diese Mischung mit trockenem Gipspulver oder Gipsslurry zur Gipszusammensetzung vermischt werden.
- Für die Herstellung von Gipsformkörpern wird die Gipszusammensetzung, die Stärkeether, H-Siloxan, Gips und Wasser enthält, zu einem Gipsbrei verarbeitet. Dieser Gipsbrei kann auch durch Einarbeiten von Luft zu einem Gipsschaum aufgebläht werden. Die Haltbarkeit des Gipsschaumes wird nur wenig durch Stärkeether reduziert.
- Gegenstand der Erfindung sind auch Gipsformkörper, die Stärkeether und H-Siloxan enthalten. Die Gipsformkörper können durch Formung einer Gipszusammensetzung hergestellt werden, welche Wasser, Stärkeether und H-Siloxan enthält. Sie können auch durch Imprägnieren eines Gipsformkörpers nach dem Formen, nach dem Abbinden oder erst nach dem Trocknen hergestellt werden. Das Imprägnieren kann beispielsweise durch Tauchen, Sprühen oder Bestreichen mit der Stärkeether und H-Siloxan enthaltenden Zusammensetzung erfolgen.
- Beispiele für Gipsformkörper sind Gipsplatten, wie Wandbauplatten oder Gipskartonplatten.
- Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur wasserabweisenden Behandlung von Gips, bei dem Gips beispielsweise in Pulverform oder als Formkörper mit Stärkeether und H-Siloxan behandelt wird.
- In den folgenden Beispielen beziehen sich alle Angaben von Teilen und Prozentsätzen auf das Gewicht. Die Beispiele wurden bei einem Druck der umgebenden Atmosphäre, also etwa bei 0,1 MPa, und bei Raumtemperatur, also etwa bei 21°C, durchgeführt. Die Viskositäten wurden bei 25°C gemessen.
- Aus 100 Gewichtsteilen Naturgips (CaSO4.0,5H2O), 70 Gewichtsteilen Wasser und gegebenenfalls weiteren Gewichtsteilen Zusatz wurde ein Gipsbrei hergestellt und in Formen zu Probekörperscheiben mit 8 cm Durchmesser und 2 cm Höhe gegossen. Nach 30 Minuten wurden die erstarrten Probekörper entschalt. Die Probekörper wurden zuerst 24 Stunden bei 40°C und danach 3 Tage bei 20°C getrocknet.
- Die Probekörper wurden in horizontaler Lage in Wasser von 23°C so eingetaucht, dass 2 cm Wassersäule über der Probenoberfläche stand. Nach zweistündiger Wasserlagerung wurden die Probekörper aus dem Wasser genommen, das oberflächlich anhaftende Wasser wurde entfernt und die Massenzunahme durch wägen bestimmt.
- a) (nicht erfindungsgemäss) Gips ohne Zusätze hatte eine Wasseraufnahme von 40,67%.
- b) (nicht erfindungsgemäss) Als Zusatz wurde zum Gipsbrei
gegeben:
0,4% einer 50%igen Emulsion in Wasser von H-Siloxan:
Trimethylsilyl-endblockiertes Polymethylhydrogensiloxangemisch der Formel (CH3)3SiO[SiH(CH3)O]xSi(CH3)3 mit x = 45 bis 90. Die Emulsion enthielt neben 50 Gewichtsteilen des H-Siloxans 2,5 Gewichtsteile eines Polyvinylalkohols als Emulgator in 47,5 Gewichtsteilen Wasser.
Der Gips hatte eine Wasseraufnahme von 4,78%. - c) Als Zusätze zum Gipsbrei wurden gegeben:
0,4% H-Siloxan-Emulsion wie in 1b) und Hydroxypropylstärke (Stärkeether) alpha Stärke, Derivatisierungsgrad 0,3 (C ≙Plus® 17303 von Cerestar Deutschland GmbH, Krefeld).
Der Gips hatte mit 0,2% Hydroxypropylstärke eine Wasseraufnahme von 0,65% und mit 0,4% Hydroxypropylstärke eine Wasseraufnahme von 0,70%. - d) (nicht erfindungsgemäss) Als Zusätze wurde zum Gipsbrei
wurden gegeben:
0,4% H-Siloxan-Emulsion wie in 1b) und Hydroxypropylguar (derivatisiertes Galactomannan) (Rhoximat® RH 3407 P von Rhodia Chimie, Frankreich)
Der Gips hatte mit 0,2% Hydroxypropylguar eine Wasseraufnahme von 0,75% und mit 0,4% Hydroxypropylguar eine Wasseraufnahme von 1,13%. - e) Als Zusätze zum Gipsbrei wurden gegeben:
0,4% einer Creme, bestehend aus:
50 Gew. Teile H-Siloxan wie in 1b),
25 Gew. Teile 10%ige wässrige Polyvinylalkohollösung,
25 Gew. Teile 25%ige wässrige Hydroxypropylstärke wie in 1c),
25 Gew. Teile Wasser.
Der Gips hatte eine Wasseraufnahme von 1,77%. - f) Als Zusätze zum Gipsbrei wurden gegeben:
eine Paste, bestehend aus:
13 Gew. Teile H-Siloxan wie in 1b),
6,5 Gew. Teile Hydroxypropylstärke wie in 1c),
20 Gew. Teile Wasser.
Der Gips hatte mit 0,40% der Paste (entspricht 0,13% H- Siloxan) eine Wasseraufnahme von 5,42% und mit 0,80% der Paste (entspricht 0,26% H-Siloxan) eine Wasseraufnahme von 0,90%. - g) Als Zusätze wurde zum Gipsbrei wurden gegeben:
0,2% H-Siloxan wie in 1b) und Hydroxypropylstärke (Stärkeether) alpha Stärke, Derivatisierungsgrad 0,3 (C ≙Plus® 17303 von Cerestar Deutschland GmbH, Krefeld).
Der Gips hatte mit 0,2% Hydroxypropylstärke eine Wasseraufnahme von 0,74%, mit 0,4% Hydroxypropylstärke eine Wasseraufnahme von 0,64% und mit 0,6% Hydroxypropylstärke eine Wasseraufnahme von 0,75%. - h) (nicht erfindungsgemäss) Als Zusätze wurde zum Gipsbrei
wurden gegeben:
0,2% H-Siloxan wie in 1b) und Hydroxypropylguar (derivatisiertes Galactomannan) (Rhoximat® RH 3407 P von Rhodia Chimie, Frankreich).
Der Gips hatte mit 0,2% Hydroxypropylguar eine Wasseraufnahme von 0,73%, mit 0,4% Hydroxypropylguar eine Wasseraufnahme von 1,24% und mit 0,6% Hydroxypropylguar eine Wasseraufnahme von 1,78%. - Die nicht erfindungsgemässen Beispiele 1d) und 1h) zeigen, dass bei Überdosierung von Hydroxypropylguar die wasserabweisende Wirkung deutlich schlechter wird.
- 500 ml der Prüfmischungen wurden jeweils mit einer Pumpgeschwindigkeit von 180 Liter/Stunde bei 25°C aufgeschäumt. Nach 60 Sekunden wurde die Pumpe gestoppt und die Schaumhöhen der Prüfmischungen gemessen.
- Die Prüfmischung enthielt:
75,0 Teile Wasser
0,1 Teile Schaumstabilisator Alkylpolyglycolethersulfat (Zeliquid® LP 2 von Clariant AG, Schweiz) - Die Prüfmischung von Beispiel 2a enthielt zusätzlich:
0,2 Teile H-Siloxan wie in Beispiel 1b) - Die Prüfmischung von Beispiel 2a enthielt zusätzlich:
0,2 Teile H-Siloxan wie in Beispiel 1b)
0,4 Teile Hydroxypropylstärke wie in Beispiel 1c) - Die Prüfmischung von Beispiel 2a enthielt zusätzlich:
0,2 Teile H-Siloxan wie in Beispiel 1b)
0,4 Teile Hydroxypropylguar wie in Beispiel 1d) - Die Schaumhöhen sind in Tabelle 1 aufgeführt:
- Die Haltbarkeit des Schaumes wird in akzeptablem Masse durch Stärkeether reduziert. Die schaumzerstörende Wirkung ist mit Hydroxypropylstärke wesentlich schwächer ausgeprägt als mit Hydroxypropylguar.
Claims (8)
1. Zusammensetzung, die Si-gebundene Wasserstoffatome
enthaltendes Organosiloxan (H-Siloxan) und Stärkeether
umfasst.
2. Zusammensetzung, die Si-gebundene Wasserstoffatome
enthaltendes Organosiloxan (H-Siloxan), Stärkeether und
Gips umfasst.
3. Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, bei die H-Siloxane
aus Einheiten der allgemeinen Formel 1,
aufgebaut sind, in der
R einen einwertigen, gegebenenfalls halogensubstituierten C1- C15-Kohlenwasserstoff- oder Kohlenwasserstoffoxyrest oder Hydroxylgruppen,
a 0, 1, 2 oder 3, durchschnittlich 0,01 bis 1,2, insbesondere 0,1 bis 1 und
b 0, 1, 2 oder 3, durchschnittlich 1,0 bis 2,0, insbesondere 1,4 bis 1,8 bedeuten,
mit der Massgabe, dass pro Molekül mindestens ein Si- gebundenes Wasserstoffatom vorhanden ist.
aufgebaut sind, in der
R einen einwertigen, gegebenenfalls halogensubstituierten C1- C15-Kohlenwasserstoff- oder Kohlenwasserstoffoxyrest oder Hydroxylgruppen,
a 0, 1, 2 oder 3, durchschnittlich 0,01 bis 1,2, insbesondere 0,1 bis 1 und
b 0, 1, 2 oder 3, durchschnittlich 1,0 bis 2,0, insbesondere 1,4 bis 1,8 bedeuten,
mit der Massgabe, dass pro Molekül mindestens ein Si- gebundenes Wasserstoffatom vorhanden ist.
4. Zusammensetzung nach Anspruch 1 bis 3, bei der der
Stärkeether aufgebaut ist aus mindestens 90% Einheiten
allgemeinen Formel 2
in der
R1, R2 und R3 Wasserstoff oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten C1-C10-Kohlenwasserstoffrest bedeuten, wobei die Substituenten ausgewählt werden aus Fluor, Chlor, Hydroxylgruppe und Carboxylgruppe, wobei an einem Kohlenstoffatom nur eine Hydroxylgruppe gebunden sein kann, und
n eine ganze Zahl von 1 bis 106 ist,
mit der Massgabe, dass mindestens einer der Reste R1, R2 und R3 kein Wasserstoff ist.
in der
R1, R2 und R3 Wasserstoff oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten C1-C10-Kohlenwasserstoffrest bedeuten, wobei die Substituenten ausgewählt werden aus Fluor, Chlor, Hydroxylgruppe und Carboxylgruppe, wobei an einem Kohlenstoffatom nur eine Hydroxylgruppe gebunden sein kann, und
n eine ganze Zahl von 1 bis 106 ist,
mit der Massgabe, dass mindestens einer der Reste R1, R2 und R3 kein Wasserstoff ist.
5. Zusammensetzung nach Anspruch 2 bis 4, bei der, bezogen auf
100 Gewichtsteile Gips, 0,02 bis 5 Gewichtsteile H-Siloxan
eingesetzt werden.
6. Zusammensetzung nach Anspruch 2 bis 5, bei der, bezogen auf
100 Gewichtsteile Gips, 0,02 bis 5 Gewichtsteile
Stärkeether eingesetzt werden.
7. Verfahren zur wasserabweisenden Behandlung von Gips, bei
dem Gips mit Stärkeether und Si-gebundene Wasserstoffatome
enthaltendem Organosiloxan (H-Siloxan) behandelt wird.
8. Gipsformkörper, die Stärkeether und Si-gebundene
Wasserstoffatome enthaltendes Organosiloxan (H-Siloxan)
enthalten.
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