DE10315865B3

DE10315865B3 - Verwendung einer ein hydraulisches Bindemittel enthaltenden Mischungszusammensetzungen als Fliesenkleber

Info

Publication number: DE10315865B3
Application number: DE2003115865
Authority: DE
Inventors: Markus Streicher; Alexander Ehle; Steffen Dr. Wache; Werner Stohr; Kornelia Kratzer
Original assignee: PCI Augsburg GmbH
Current assignee: PCI Augsburg GmbH
Priority date: 2003-04-08
Filing date: 2003-04-08
Publication date: 2004-04-29
Anticipated expiration: 2023-04-09

Abstract

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Mischungszusammensetzung als Fliesenkleber, wobei die Zusammensetzung ein hydraulisches Bindemittel 0,1 bis 10,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenkleber-Trockenmasse, einer Metakaolin-Komponente und gegebenenfalls einen Leichtfüllstoff enthält. Als hydraulische Bindemittel enthält dieser Fliesenkleber vorzugsweise Zemente, wie z. B. Portlandzement CEM I, und eine Metakaolin-Komponente, die vorzugsweise Partikelgrößen zwischen 0,01 und 50 mum aufweisen sollte, wobei der Anteil an Partikeln < MUM >= 10% betragen sollte. Als Leichtfüllstoffe kommen insbesondere Mikrohohlkugeln in Frage, die aus Polymeren, Glas und Alumosilikaten, aber auch aus vulkanischen Schlacken bestehen können und Partikelgrößen zwischen 0,1 und 0,5 mm aufweisen. Mit diesem Fliesenkleber ist es möglich, deutlich höhere Haftwerte zu erzielen, wobei die Verformung des ausgehärteten Fliesenklebers trotz hoher Zementgehalte durch den Einsatz von Metakaolin nicht negativ beeinflusst wird. Zusätzlich werden die Verformungseigenschaften des Fliesenklebers durch Kombination mit Leichtfüllstoffen verbessert, ohne dabei gleichzeitig den Anteil an organischen Bindemitteln erhöhen zu müssen.

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer ein hydraulisches Bindemittel enthaltenden Mischungszusammensetzung als Fliesenkleber.

Fliesenkleber, auch bekannt als Klebemörtel, enthalten als Hauptkomponenten zumeist anorganische und organische Bindemittel und Füllstoffe. Die gebräuchlichsten anorganischen Bindemittel sind Zemente und Gips, während die Füllstoffe überwiegend aus Quarz- und/oder Carbonat-haltigen Rohstoffen aufgebaut sind. Organische Bindemittel werden in der Regel als redispergierbare Polymerpulver eingesetzt. Als weitere wichtige Bestandteile von Fliesenklebern sind Zusatzmittel anzusehen, die in geringen Mengen zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften zugegeben werden und dabei wichtige Funktionen übernehmen.

So verändert bspw. die Zugabe von Celluloseethern die Verarbeitungseigenschaften solcher Baustoffgemische: Die Verdickungswirkung (Konsistenz) und das Wasserrückhaltevermögen werden erhöht, die Trockenhaftzugwerte (geregelt in der DIN EN 12004) werden deutlich verbessert.

Um eine gute Verbundhaftung auch unter feuchten Bedingungen, also entsprechend gute Nasshaftzugwerte nach DIN EN 12004 zu erhalten, wird in vielen Fällen der Zementgehalt entsprechend hoch gewählt.

Durch den Einsatz organischer Bindemittel und insbesondere redispergierbarer Polymerpulver wird in den sogenannten Flexmörteln eine gewünschte und in entsprechenden Normenwerken geforderte Flexibilität erreicht (Verformbarkeit nach DIN EN 12002; Flexmörtelmerkblatt der Deutschen Bauchemie, Verformbarkeit ≥ 2,5 mm). Dabei ist festzustellen, dass sich Flexibilität und Zementgehalt in dem Sinne umgekehrt proportional verhalten, dass sich mit steigendem Zementgehalt die Verformbarkeit verschlechtert.

Als Stand der Technik sind somit Fliesenkleber anzusehen, die neben den Zementkomponenten als hydraulische Bindemittel, redispergierbaren Polymerpulvern und Füllstoffen, zusätzlich Celluloseether, Polyacrylamide, Stärkeether und/oder Schichtsilikate mit überwiegend verdickenden Eigenschaften enthalten. Dabei kann zwar durch einen entsprechend hohen Zementgehalt eine ausreichende Nassfestigkeit erreicht werden, jedoch wirkt ein hoher Zementgehalt der geforderten Flexibilität eines Fliesenklebers (Flexmörtel) entgegen.

Bekannt sind auch sogenannte Leichtkleber, die zur Erhöhung des Elastizitäts-Moduls Leichtfüllstoffe enthalten.

Metakaolin ist ein typisches puzzolanisches Bindemittel, dass durch die thermische Aktivierung von Kaolinit erhalten wird und das im bauchemischen Bereich die Beständigkeit von Portlandzement-basierten Zusammensetzungen verbessern kann. So beschreibt F. Dehn in Laser, Nr. 5 (2000) die Herstellung von Hochleistungsbetonen unter Verwendung von Metakaolin. Da die üblicherweise eingesetzten Silicastäube und Suspension sowie Flugaschen als puzzolanische Komponente Betonen ihre dunkelgraue Farbe verleihen, wurde zur Entwicklung heller Hochleistungsbetone Metakaolin eingesetzt. Metakaolin verleiht auch in diesen hellen Hochleistungsbetonen dem Produkt eine erhöhte Druckfestigkeit.

Aus WO 00/35824 ist ein selbst-nivellierender Beton bekannt, der neben Zement und Puzzolanen poröse Zuschlagstoffe enthält. Metakaolin stellt in diesem Fall einen bevorzugten Vertreter der Puzzolane dar.

In Cement and Concrete Research 32 (Seiten 1365 bis 1369, 2002) wird die Wirkung von Metakaolin auf die Mikrohärte von Zementmörtelmassen beschrieben, die einen Gehalt an 35 Vol-% Zuschlagsstoffe aufweisen. Auch in diesem Fall des Zugschlag-haltigen Mörtels (Betons) wurde eine deutlich verbesserte Mikrofestigkeit des ausgehärteten Produktes festgestellt.

Ingesamt ist hinsichtlich der Verwendung von Metakaolin festzustellen, dass dieses bislang ausschließlich in Verbindung mit Betonen zur Erhöhung der Druckfestigkeit und Beständigkeit eingesetzt wurde. Eine Verwendung im Zusammenhang mit Fliesenmörteln ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt.

Aus den bekannten Nachteilen des Standes der Technik hat sich für die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, einen Fliesenkleber bereitzustellen, der hydraulische Bindemittel enthält und darüber hinaus hohe Verbundfestigkeiten (Haftzugfestigkeiten) zwischen der Fliese und dem jeweiligen Untergrund besitzt und der die geforderte Verformbarkeit von ≥ 2,5 mm (nach DIN EN 12002 und Flexmörtel-Merkblatt der Deutschen Bauchemie) sicher erreicht.

Gelöst wurde diese Aufgabe durch die Verwendung einer Mischungszusammensetzung als Fliesenkleber, die 0,1 bis 10,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Trockenmasse, einer Metakaolin-Komponente enthält.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch Zugabe der beanspruchten Menge der Metakaolin-Komponente die Verbundfestigkeiten und insbesondere die Nasshaftzugfestigkeiten beim erfindungsgemäßen Fliesenkleber deutlich gesteigert werden konnten, ohne dass durch den erhöhten Zementgehalt die Flexibilität des Fliesenklebers beeinträchtigt wurde, was eigentlich im Widerspruch steht und deshalb so nicht zu erwarten war.

Aus der Reihe geeigneter hydraulischer Bindemittel hat sich im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung der Einsatz von Zementen und insbesondere der Zementtypen CEM I, II, III, IV und V (nach EN 196) sowie Tonerdezemente, Gips und Kalk als geeignet gezeigt. Insbesondere Portlandzement vom Typ CEM I 52,5 R mit einem Feinstpartikelanteil unter 1 μm von mind. 10 % und insbesondere in Anteilen von 5 bis 70 Gew.-% hat sich als geeignet gezeigt.

Bei Metakaolin handelt es sich um calciniertes Kaolin. Kaolin ist ein feines, weißes Tonmineral, das traditionell für die Herstellung von Porzellan eingesetzt wird. Der Hauptbestandteil des Kaolins ist das Tonmineral Kaolinit, ein hydratisiertes Aluminium-disilicat, Al₂Si₂O₅(OH)₄. Um zum Metakaolin zu gelangen wird Kaolin bei Temperaturen von 500 bis 800°C über einen bestimmten Zeitraum dehydrolisiert. Das durch diese thermische Aktivierung entstehende Metakaolin besitzt eine zweidimensionale Struktur und eine hohe puzzolanische Aktivität.

Bezüglich der Metakaolin-Komponente sieht die vorliegende Erfindung vor, diese in Anteilen bis zu 20 Gew.-% gemeinsam mit Alumosilikaten, Mikrosilica, Flugasche, Hochofenschlacke und/oder natürlichen Puzzolanen, wie Tuffe, Trass, Phonolit und Diatomeenerde einzusetzen. Dabei sollte die Metakaolin-Komponente in Anteilen zwischen 0,2 und 8,0 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 5,0 Gew.-% jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenklebertrockenmasse vorliegen.

Als Fliesenkleber haben sich Varianten besonders geeignet erwiesen, die die Metakaolin-Komponente mit einer Partikelgröße zwischen 0,01 μm (10 nm) und 50 μm enthalten.

Um die vorteilhaften Eigenschaften im Fliesenkleber zu erreichen, können generell alle Metakaoline eingesetzt werden. Besonders geeignet haben sich aber Metakaoline gezeigt, die eine Partikelgrößenverteilung mit einem d₅₀-Wert ≤ 3 μm aufweisen. Von besonderer Bedeutung für die erfindungsgemäßen Fliesenkleber können Metakaoline sein, deren Feinstpartikelanteil im Bereich unter 1 μm, also im sogenannten Nano-Bereich, liegen und der dabei einen Anteil von mindestens 10 % beträgt.

In einer besonderen Ausführungsform kann durch den zusätzlichen Einsatz eines Leichtfüllstoffs die Verarbeitbarkeit des Fliesenklebers wesentlich verbessert werden, ohne dabei die hohe Standfestigkeit zu verschlechtern.

Als bevorzugt sind Fliesenkleber anzusehen, die Leichtfüllstoffe enthalten und besonders solche mit Partikelgrößen zwischen 0,1 und 0,5 mm und solche, bei denen die Metakaolin-Komponente und der Leichtfüllstoff im Gewichtsverhältnis 1 : 5 bis 50 vorliegen.

Die Art der geeigneten Leichtfüllstoffe ist dabei keinerlei Einschränkung unterworfen, doch sollten im Sinne optimaler Produkteigenschaften Mikrohohlkugeln auf synthetischer Basis, wie z.B. solche aus Polymeren, Glas und Alumosilikaten, und poröse Füllstoffe auf natürlicher Basis, wie sie vulkanische Schlacken darstellen, eingesetzt werden.

Die vorliegende Erfindung berücksichtigt auch Fliesenkleber-Varianten, die neben der hydraulischen Komponente, der Metakaolin-Komponente und gegebenenfalls dem Leichtfüllstoff mindestens eine Komponente der Reihe latenthydraulische Komponente, Beschleuniger, Verzögerer und Verdicker allgemein sowie Calciumformiat, Redispersionspulver, Polyacrylamid, Stärkeether, Celluloseether, Cellulosefasern, Schichtsilikate und Füllstoffe aufweisen. Dabei können natürlich die genannten zusätzlichen Komponenten entsprechend den jeweiligen Anwendungsfällen und entsprechend ihrer jeweiligen Wirkung beliebig kombiniert werden.

Aus der Reihe der genannten möglichen weiteren Komponenten werden als latenthydraulische Komponente insbesondere Hüttensandmehl und/oder Trassmehl bevorzugt, die jeweils insbesondere in Anteilen von 0,2 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenkleber-Trockenmasse, enthalten sein sollten.

Als besonders bevorzugte Verwendung als Fliesenkleber ist auch eine Variante anzusehen, die als weitere Komponenten 0,1 bis 5,0 Gew.-% eines Beschleunigers, wie z.B. ein (Erd-)Alkali-Salz, 0,01 bis 1,0 Gew.-% eines Verzögerers, wie z.B. eine organische Säure, 0,1 bis 3,0 Gew.-% eines Celluloseethers, wie beispielsweise Methylcellulose, und 0,01 bis 5 Gew.-% eines Verdickers, wie z. B. ein Schichtsilikat, enthält, wobei die jeweiligen Gewichtsangaben wiederum auf das Gesamtgewicht der Fliesenkleber-Trockenmasse bezogen sind.

Als besonders geeignete Redispersionspulver berücksichtigt die vorliegende Erfindung Co- oder Terpolymere, die auf Vinylacetat, Ethylen, Acrylat, Versatat, Butadien oder Styrol basieren. Diese Redispersionspulver liegen erfindungsgemäß in bevorzugten Anteilen von 0,1 bis 8,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenkleber-Trockenmasse, im Fliesenkleber vor.

Bentonit, Hektorit, Smektit, Sepiolit und Mischungen daraus stellen besonders geeignete Schichtsilikate dar und sollten gemäß Erfindung vorzugsweise in Anteilen von 0,05 bis 1,0 Gew.-%, wiederum bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenkleber-Trockenmasse, im erfindungsgemäßen Fliesenkleber enthalten sein.

Schließlich sieht die vorliegende Erfindung vor, dass der Fliesenkleber als bevorzugte Füllstoffe Erdalkali-Carbonate in Anteilen von 2,0 bis 50 Gew.-% und/oder Quarzsande in Anteilen von 5 – 70 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenkleber-Trockenmasse, enthält.

Die spezielle Verwendung kann auch als Spachtelmasse und hier insbesondere als Spachtelmasse in größeren Schichtdicken erfolgen. Vorteilhaft in diesem Zusammenhang sind die deutlich reduziert auftretenden Rissgefahren.

Insgesamt werden mit den erfindungsgemäß als Fliesenkleber verwendete Zusammensetzungen gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Fliesenklebern deutlich höhere Haftwerte erzielt, womit die Anforderungen nach DIN EN 12004 deutlich erfüllt werden. Trotz hoher Zementgehalte wird die Verformung der Fliesenkleber gemäß vorliegender Erfindung durch den Einsatz von Metakaolin nicht negativ beeinflusst. In Kombination mit Leichtfüllstoffen kann sogar eine wesentliche Verbesserung der Verformung erreicht werden, ohne dafür den organischen Bindemittelanteil erhöhen zu müssen. Damit kombiniert der erfindungsgemäße Fliesenkleber alle an eine Fliesenklebermischung gestellten Anforderungen bei einer gleichzeitig ausreichend langen Verarbeitungszeit.

Die nachfolgenden Beispiele verdeutlichen die positiven Eigenschaften der erfindungsgemäßen Verwendung.
Beispiel 1 stellt den Stand der Technik dar (Vergleich). Die Beispiele 2 und 3 sind Erfindungsbeispiele.

Claims

Verwendung einer ein hydraulisches Bindemittel sowie 0,1 bis 10,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Trockenmasse, einer Metakaolin-Komponente enthaltenden Mischungszusammensetzung als Fliesenkleber.
Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als hydraulisches Bindemittel Zemente, insbesondere der Typen CEM I, II, III, IV, V (nach EN 196) und Tonerdezemente, Gips und Kalk eingesetzt werden.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das als hydraulisches Bindemittel Portlandzement CEM I 52,5 R mit einem Feinstpartikelanteil unter 1 μm von mindestens 10 %, bevorzugt in Anteilen von 5 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenkleber-Trockenmasse, verwendet wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Metakaolin-Komponente mit bis 20 Gew.-% Alumosilikaten, Microsilica, Flugasche, Hochofenschlacke und/oder natürliche Puzzolanen, wie Tuffe, Trass, Phonolith und Diatomeenerde eingesetzt wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Metakaolin-Komponente in Anteilen zwischen 0,2 und 8,0 Gew.-% und besonders bevorzugt zwischen 0,5 und 5,0 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenkleber-Trockenmasse, verwendet wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Metakaolin-Komponente eine mit Partikelgrößen zwischen 0,01 μm und 50 μm eingesetzt wird.
Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Metakaolin-Komponente verwendet wird, deren Anteil an Partikeln < 1 μm ≥ 10 % beträgt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischungszusammensetzung verwendet wird, die Leichtfüllstoffe, bevorzugt mit Partikelgrößen zwischen 0,1 und 0,5 mm, enthält.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Metakaolin-Komponente und der Leichtfüllstoff im Gewichtsverhältnis 1 : 5 bis 50 eingesetzt werden.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Leichtfüllstoff Mikrohohlkugeln auf synthetischer Basis, wie z.B. solche aus Polymeren, Glas und Alumosilikaten, und poröse Füllstoffe auf natürlicher Basis, wie vulkanische Schlacken, verwendet werden.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischungszusammensetzung zusätzlich zur hydraulischen Komponente und gegebenenfalls dem Leichtfüllstoff mindestens eine Komponente der Reihe latenthydraulische Komponente, Beschleuniger, Verzögerer, Verdicker wie z.B. Calciumformiat, Redispersionspulver, Polyacrylamid, Stärkeether, Celluloseether, Cellulosefasern, Schichtsilikate und Füllstoffe zugesetzt wird.
Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die latenthydraulische Komponente als Hüttensandmehl und/oder Trassmehl vorzugsweise in Anteilen von 0,2 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenkleber-Trockenmasse, eingesetzt wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass 0,1 bis 5,0 Gew.-% eines Beschleunigers, wie z.B. ein (Erd-)Alkalisalz, 0,01 bis 1,0 Gew.-% eines Verzögerers, wie z.B. eine organische Säure, 0,1 bis 3,0 Gew.-% eines Celluloseethers, wie beispielsweise Methylcellulose und 0,01 bis 5 Gew.-% eines Verdickers, wie z.B. ein Schichtsilikat, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenkleber-Trockenmasse, eingesetzt wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Redispersionspulver Co- oder Terpolymere basierend auf Vinylacetat, Ethylen, Acrylat, Versatat, Butadien oder Styrol in bevorzugten Anteilen von 0,1 bis 8,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenkleber-Trockenmasse, eingesetzt wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Schichtsilikate Bentonit, Hektorit, Smektit, Sepiolit, Atapulgit und Mischungen daraus, vorzugsweise in Anteilen von 0,05 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenkleber-Trockenmasse, eingesetzt wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoffe Erdalkali-Carbonate in Anteilen von 2,0 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenkleber-Trockenmasse, eingesetzt wird.
Verwendung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Füllstoffe Quarzsande in Anteilen von 5,0 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Fliesenklebertrockenmasse, eingesetzt wird.