DE19534719A1

DE19534719A1 - Verdickerzusammensetzung für Baustoffprodukte

Info

Publication number: DE19534719A1
Application number: DE1995134719
Authority: DE
Inventors: Angela Dipl Ing Cackovich; Juergen Fischer; Volker Dipl Ing Thewes; Jan Dipl Chem Wilkens
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1995-09-19
Filing date: 1995-09-19
Publication date: 1997-03-20

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von Verdickerzusammensetzungen zur Herstellung von Baustoffprodukten sowie Baustoffprodukte, die solche Verdickerzusammensetzungen enthalten.

Natürliche und synthetische Verdicker sind seit langem bekannt und werden in vielen Berei chen angewendet. Die Verdicker, die auch als rheologische Additive bezeichnet werden, er höhen im allgemeinen die Viskosität von Lösungssystemen oder von wasserbasierenden Systemen, abhängig von dem Typ des Additivs. Üblicherweise bestehen diese rheologischen Additive aus Silikaten, die organisch modifiziert sein können und organischen oder poly meren Verdickern.

Von den letztgenannten Derivaten natürlicher Polymere, wie beispielsweise Pektin, Xanthangummi, Alginate, Guarderivate und insbesondere den verschiedenen Cellulo seethern, wie etwa Hydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Methylhydroxyethylcel lulose, und die verschiedenen anderen modifizierten Cellulosen ist bekannt, daß sie in Ab hängigkeit von ihrer Kettenlänge und Konzentration die Viskosität in wäßrigen Medien in beträchtlichem Maße erhöhen können.

Ebenfalls ist bekannt, daß Tonmineralien, insbesondere Aluminiumsilikate oder Silicium oxid-Verbindungen, wie etwa Montmorillonit, Kaolin, Saponit, Bentonit, Hektorit, Atapul git und andere Silikate, insbesondere wenn sie an organische Moleküle gebunden sind, als Verdicker eingesetzt werden können. Nicht organisch modifizierte Silikate werden dabei bevorzugt in auf Wasserbasis beruhenden Systemen verwendet, die organisch modifizierten Silikate dagegen bevorzugt in Lösungsmittelsystemen.

Die vorgenannten Verdicker können einzeln oder miteinander kombiniert beispielsweise als Verdickungsmittel, Wasserretentionsmittel, Schutzkolloide, Dispergiermittel, Stabilisatoren und Bindemittel bei vielen industriellen Anwendungen eingesetzt werden.

So beschreibt beispielsweise die EP-A-0 445 653 eine Verdickerzusammensetzung für was serhaltige Systeme, die ein Toninineral und eine modifizierte Cellulose enthält. Das bevor zugte Toninineral ist ein natürlicher Hektorit, die bevorzugte Cellulose ist Hydroxyethylcellulose.

Nachteilig bei den bisher bekannten Verdickerzusammensetzungen ist jedoch, daß sie nicht für alle Anwendungsgebiete gleich gut einsetzbar sind und ihren spezifischen Anwendungen oftmals keine gleichmäßigen Ergebnisse erreichen. Insbesondere läßt die Dauer der verar beitungsoffenen Zeit vielfach zu wünschen übrig, auch weisen die Produkte oft nicht die für eine gute Handhabung notwendigen Eigenschaften auf.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, geeignete Verdickerzusammensetzungen zur Verfü gung zu stellen, die die vorgenannten Nachteile nicht aufweisen und die in der jeweils spezi fischen Anwendung gegenüber dem bekannten Stand der Technik verbesserte Ergebnisse aufweisen. Zudem sollen nur geringe Mengen an Verdicker notwendig sein, die außerdem keine unerwünschten Verfärbungen der Endprodukte erzeugen.

Die Erfindung betrifft daher die Verwendung von Verdickerzusammensetzungen aus Cellu loseethern und synthetischem Hektorit zur Herstellung von Baustoffprodukten.

Der synthetische Hektorit entspricht bevorzugt der Formel

[Mg_6-xLi_xSi₈O₂₀ (OH)_4-yF_y]^x(-) · x/z M^z(+)

in der 0 x 1,2, 0 y 4 und z 1, 2 oder 3 ist und M ein Kation der Wertigkeit z bedeutet.

Bei dem Celluloseether handelt es sich bevorzugt um Hydroxyethylcellulose.

Bevorzugt wird eine Verdickerzusammensetzung, die 40 bis 95 Gew.-% Celluloseether und 5 bis 60 Gew.-% synthetischen Hektorit enthält, verwendet.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den Baustoff produkten um Fliesenkleber.

Für die Verwendung als Fliesenkleber enthält die Verdickerzusammensetzung 50 bis 95, bevorzugt 60 bis 90 Gew.-% Celluloseether und 5 bis 50, bevorzugt 10 bis 40 Gew.-% syn thetischen Hektorit.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den Baustoffpro dukten um Fugenfüller.

Für die Verwendung als Fugenfüller enthält die Verdickerzusammensetzung 40 bis 90, be vorzugt 55 bis 75 Gew.-% Celluloseether und 10 bis 60, bevorzugt 25 bis 45 Gew.-% syn thetischen Hektorit.

Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Verdickerzusammensetzung für Baustoffpro dukte, enthaltend 40 bis 95 Gew.-% Celluloseether und 5 bis 60 Gew.-% synthetischen Hektorit.

Der bevorzugte Celluloseether ist hierbei Hydroxyethylcellulose.

Entsprechend einer Ausgestaltungsform der Erfindung betrifft diese eine Verdickerzusam mensetzung für Fliesenkleber, enthaltend 50 bis 95, bevorzugt 60 bis 90 Gew.-% Cellulo seether und 5 bis 50, bevorzugt 10 bis 40 Gew.-% synthetischen Hektorit.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung betrifft eine Verdickerzusammensetzung für Fu genfüller, enthaltend 40 bis 90, bevorzugt 25 bis 75 Gew.-% Celluloseether und 10 bis 60, bevorzugt 25 und 45 Gew.-% synthetischen Hektorit.

Die Erfindung betrifft auch einen Fliesenkleber, enthaltend eine Verdickerzusammensetzung entsprechend der vorgenannten Ausgestaltungsform.

Bevorzugt enthält dieser Fliesenkleber 0,1 bis 10 Gew.-% Verdickerzusammensetzung.

Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Fugenfüller, enthaltend eine Verdickerzusammenset zung gemäß den obigen Angaben.

Bevorzugt enthält dieser Fugenfüller 0,1 bis 10 Gew.-% Verdickerzusammensetzung.

Letztendlich betrifft die Erfindung ganz allgemein auch eine Verdickerzusammensetzung aus Hydroxyethylcellulose und synthetischem Hektorit.

Der synthetische Hektorit, der erfindungsgemäß für die Verdickerzusammensetzung ver wendet wird, kann nach dem in der EP-B-0 088 372 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Die EP-B-0 088 372 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines synthetischen Hektorits der Formel

[Mg_6-xLi_xSi₈O₂₀(OH)_4-yF_y]^x(-) · x/z M^z(+)

in der 0 x 1.2, 0 y 4 und z 1, 2 oder 3 ist und M ein Kation mit der Wertigkeit z bedeutet, aus einer Magnesiu mionen enthaltenen wäßrigen Lösung oder Suspension, einer Na₂O-Quelle, einer SiO₂-Quelle, gegebenenfalls unter Zusatz von Lithium- und/oder Fluoridionen, wobei die Molverhältnisse 0,56 MgO/SiO₂ 0.75, 0 Li₂O/SiO₂ 0.2, 0 F/SiO₂ 1.25, 0,25 Na₂O/SiO₂ 2 einzuhalten sind, bei dem man eine wäßrige Lösung oder Suspension eines Magnesiumsalzes aufheizt, man gegebenenfalls die Lithium und/oder Fluoridionen der Lösung bzw. Suspension des Magnesiumsalzes vor Zugabe der anderen Komponenten zu fügt, man zur erhitzten Mischung, vorzugsweise unter ständiger Durchmischung, eine SiO₂-Quelle und eine Na₂O-Quelle in Form wäßriger Lösungen zudosiert mit der Maßgabe, daß die Na₂O-Quelle nicht vor der SiO₂-Quelle zugegeben wird, man das entstehende Ge misch längere Zeit bei höherer Temperatur hält, man die Kristalle des gebildeten syntheti schen Hectorits in der Natriumform von der Mutterlauge abtrennt und gegebenenfalls mit einer wäßrigen Lösung eines Salzes mit dem Kation M²⁺ behandelt und nach erfolgtem Ka tionenaustausch den Bodenkörper von der wäßrigen Phase abtrennt, dadurch gekennzeich net, daß die Zugabe der Komponenten zur wäßrigen Lösung oder Suspension des Magnesi umsalzes bei Temperaturen von 120-373°C unter Druck erfolgt und man das entstehende Gemisch längere Zeit im Temperaturbereich von 110-373°C hält.

Als Celluloseether können beispielsweise Methylcellulose, Methylhydroxyethylcellulose, Methylhydroxypropylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxyethylhydroxypropylcellu lose, Hydroxypropylcellulose, Ethylhydroxyethylcellulose, Carboxymethylcellulose, Carb oxymethylhydroxyethylcellulose oder auch Alkoxy-hydroxypropyl-hydroxyethylcellulose und andere Derivate der Celluloseether verwendet werden.

Als Füllstoffe für Fliesenkleber kommen beispielsweise Erdalkalicarbonate, Quarz, Glim mer, Talkum, Chlorite oder deren Mischungen in Frage.

In den nachfolgenden Beispielen wurden die folgenden Substanzen verwendet.

®Mergal KM 200

Es handelt sich um ein Konservierungsmittel für wäßrige Systeme, bestehend aus Hexahy drotriazinen. Hersteller ist die Riedel de Haen AG.

®Agitan 280

Es handelt sich um einen Entschäumer für wäßrige Systeme, der aus einer Kombination flüssiger Kohlenwasserstoffe, hydrophober Kieselsäure, synthetischer Copolymere und nichtionogener Emulgatoren besteht. Hersteller ist die Münzing Chemie GmbH.

®Mowilith VDM 618

Es handelt sich um eine wäßrige Styrolacrylatdispersion mit 50% Festkörpergehalt (übli ches Bindemittel für pastöse Baustoffprodukte). Hersteller ist die Hoechst AG.

®Durcal 10, 40, 65

Es handelt sich um einen üblichen Füllstoff für pastöse Baustoffprodukte in Form eines Marmormehis (CaCO₃) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 9, 29 bzw. 46 µm. Hersteller ist die Omya GmbH.

®Calgon N

Es handelt sich um Natriumpolyphosphat, das als übliches Dispergiermittel für wäßrige Baustoffprodukte verwendet wird. Hersteller ist die BK Ladenburg GmbH.

®AMP 90

Es handelt sich um einen üblichen pH-Stabilisator für wäßrige Systeme (2-Amino-2-methyl-1-propanol mit 10% Wasser). Hersteller ist die Angus Chemie GmbH.

®Omyacarb 15 GU⁻, 2 GU

Es handelt sich um Marmormehl (CaCo₃) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 13 bzw. 2,5 µm. Hersteller ist die Omya GmbH.

®Mica W1

Es handelt sich um einen Glimmer (Kalium-Aluminiumsilikat) der Norwegian Talc mit ei nem mittleren Teilchendurchmesser von 5 µm, der als Füllstoff zur Verringerung der Schrumpfung verwendet wird.

®Sil-Cell 140

Es handelt sich um einen Leichtfüllstoff zur Verringerung der Schrumpfung bestehend aus Mikrohohlkugeln aus Siliciumdioxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 35 µm. Hersteller ist die Norwegian Talc.

®Tylose H 30.000 yp

Hydroxyethylcellulose, Normalpulver (max. 180 µm), lang anquellverzögert, Viskositäts stufe 30.000 mPa·s (2%ig Höppler). Hersteller: Hoechst AG.

®Tylose FL 30.0000 x

Methylhydroxyethylcellulose, Feinstpulver (max. 100 µm), kurz anquellverzögert, Viskosi tätsstufe 30.000 mPa·s (2%ig Höppler). Hersteller: Hoechst AG.

Mit den erfindungsgemäßen Verdickerzusammensetzungen wurden sowohl Fliesenkleber als auch Fugenfüller hergestellt (Grundrezepturen: Tabellen 1, 3 und 5) und diese dann nach den unten beschriebenen genormten Prüfmethoden auf ihre Eigenschaften hin unter sucht (Tabellen 2, 4 und 6) und beurteilt.

A) Fliesenkleber Verarbeitung

Der Fliesenkleber wird per Zahnspachtel auf eine Betonplatte aufgetragen, wobei die Ver arbeitung beurteilt wird.

Abrutschen

Der Fliesenkleber wird mittels Zahnspachtel (6 mm) auf eine Betonplatte appliziert, und ei ne Fliese wird unter definierten Bedingungen aufgelegt. Das Abrutschmaß in mm wird an der vertikalen Betonplatte nach 10 Minuten bestimmt.

Aufbruch

Der Fliesenkleber wird mittels Zahnspachtel (6 mm) auf eine Betonplatte appliziert, und es wird eine Glasplatte unter definierten Bedingungen aufgelegt. Die benetzte Fläche wird be stimmt, wobei DIN 18 156 ein Minimum von 65% an benetzter Fläche fordert.

Haftzugfestigkeit/Hautbildung

Der Fliesenkleber wird auf eine Betonplatte aufgetragen (Zahnspachtel 6 mm) und 3 Stein gutfliesen werden unter definierten Bedingungen aufgelegt.

a) Direkt nach dem Auftragen des Fliesenklebers
b) Nach 20 Minuten Hautbildung.

Nach einer Lagerzeit von 28 Tagen unter Normalbedingungen fordert DIN 18 156 ein Mini mum von 0,5 N/mm² Haftfestigkeit für a) und b).

Haftzugfestigkeit unter Wassereinwirkung

Der Fliesenkleber wird mittels einer Zahnspachtel (6 mm) auf eine Betonplatte appliziert und 3 Steingutfliesen werden unter definierten Bedingungen aufgelegt. Die Haftzugfestig keit wird nach 28 Tagen Lagerzeit unter Normalbedingungen, wobei die Fliesen direkt nach einer Stunde Wasserlagerung abgerissen werden, geprüft. Diese Prüfung entspricht der UEAtc Klasse B für wenig wasserempfindliche Flieserkleber, die bei diesem Test ein Mini mum von 0,5 N/mm² erreichen müssen.

In den Untersuchungsreihen werden folgende Produkte verglichen:

a) ®Attagel 40 (Attapulgit/Fa. Engelhard) → Attapulgit ist ein Palygorskit, ein natürli ches bandartiges Schichtsilikat.
b) ®Optibent CE (gereinigtes, natürliches Schichtsilikat/Fa. Südchemie)
c) ®Bentone EW (hochgereinigtes, natürliches Schichtsilikat/Fa. Rheox)
d) ®Laponite RD (synthetischer Hektorit/Fa. Laporte)
e) SKS-21 (synthetischer Hektorit/Fa. Hoechst AG) gemäß der Erfindung.

Beispiel 1

Es wurde ein Fliesenkleber mit den Komponenten der Tabelle 1 hergestellt, in dem die Komponenten gemäß der in der Tabelle angegebenen Reihenfolge zusammengegeben wur den. Die Zusammengabe erfolgte bei Raumtemperatur mit handelsüblichen Disssolver- Rührmaschinen (Vollrath-Laborpastenreiber des Typs Exentrik EWTHX 0,5 der Fa. Voll rath, Hürth). Die Summe der Gewichtsteile aus Tabelle 1 entspricht dann 100 Gew.-% Produkt.

Tabelle 1

Grundrezeptur für Fliesenkleber (10% Dispersionsanteil)

Die Eigenschaften der nach Beispiel 1 hergestellten Fliesenkleber sind in der Tabelle 2 wiedergegeben.

Tabelle 2

Eigenschaften der Fliesenkleber nach Beispiel 1

Beispiel 2

Es wurde wie in Beispiel 1 ein Fliesenkleber hergestellt, jetzt jedoch mit einem 20%igem Dispersionanteil (Tabelle 3):

Tabelle 3

Grundrezeptur für Fliesenkleber (20% Dispersionanteil)

Tabelle 4

Eigenschaften der Fliesenkleber aus Beispiel 2

Aus den Tabellen 2 und 4 gehen die hervorragenden Eigenschaften des erfindungsgemäßen Verdickersystems aus Celluloseethern und SKS-21 hervor.

Ein wichtiges Kriterium zur Beurteilung der Qualität von Fliesenklebern ist das Verhältnis zwischen dem Abrutschverhalten und der verarbeitungsoffenen Zeit. Aus den Untersu chungsergebnissen (insbesondere Tabelle 2) zeigt sich, daß weder Methylhydroxyethylcel lulose oder Hydroxyethylcellulose allein noch die Kombination aus Schichtsilikaten und Methylhydroxyethylcellulose zufriedenstellende Ergebnisse zeigen. Verdickersysteme aus Schichtsilikaten und Hydroxyethylcellulose führen demgegenüber zu wesentlich besseren Verhältnissen zwischen dem Abrutschverhalten und der verarbeitungsoffenen Zeit.

Darüberhinaus sind für das erfindungsgemäße Verdickersystem aus Celluloseether und SKS-21 (synthetischer Hektorit) weit weniger Einsatzmengen an Schichtsilikat bei ver gleichbaren Ergebnissen notwendig.

Gegenüber den Verdickersystemen aus natürlichem Schichtsilikat und einem Celluloseether haben die erfindungsgemäßen Verdickerzusammensetzungen den Vorteil, daß sie keine Graufärbungen zeigen und daher durch ihre weiße Farbe gleichzeitig zum Verfliesen und Verfugen verwendet werden können.

B) Fugenfüller

Die Qualität der Fugenfüller der nachfolgenden Beispiele wurde mittels der untenstehenden Prüfmethoden beurteilt.

Konsistenz

24 Stunden nach der Herstellung wird mittels Rührstab beurteilt, ob der Fugenfüller Verar beitskonsistenz besitzt.

Standfestigkeit

Mit dem Rührstab wird die Standfestigkeit nach folgender Notengebung beurteilt:

Verarbeitung

Die Verarbeitung des Fugenfüllers wird per Spachtel auf einer Gipskartonplatte ausge prüft. Die Notengebung erfolgt von 1 bis 4:

Lochplatte

Der Fugenfüller wird in einer Holzplatte in ein 11 mm tiefes Loch mit einem Durchmesser von 25 mm eingefüllt. Nach der Trocknung wird das Schrumpfungsverhalten und die Reiß anfälligkeit optisch beurteilt.

Rißbildung

Der Fugenfüller wird mit Hilfe eines Keils 0 bis 10 mm dick auf eine Gipskartonplatte auf gezogen. Nach der Trocknung wird die Rißbildung optisch beurteilt.

Beispiel 3

Es wurde ein Fugenfüller mit den in der Tabelle 5 angegebenen Komponenten hergestellt, indem letztere gemäß der Reihenfolge in der Tabelle zusammengegeben wurden. Die Zuga ben erfolgten bei Raumtemperatur in einer Dissolver-Rührmaschine wie in Beispiel 1. Die Gesamtsumme der Gewichtsteile entspricht 100 Gew.-% Produkt.

Tabelle 5

Grundrezeptur für Fugenfüller

In der nachfolgenden Tabelle 6 sind die Ergebnisse der Prüfverfahren für die verschiedenen getesteten Fugenfüller angegeben.

Tabelle 6

Eigenschaften der Fugenfüller aus Beispiel 3

GT = Gewichtsteile

Claims

1. Verwendung von Verdickerzusammensetzungen aus Celluloseethern und synthetischem Hektorit zur Herstellung von Baustoffprodukten.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der synthetische Hektorit der Formel [Mg_6-xLi_xSi₈O₂₀(OH)_4-yF_y]^x(-) · x/z M^z(+)entspricht, in der 0 x 1,2, 0 y 4 und z 1, 2 oder 3 ist und M ein Kation der Wertigkeit z bedeutet.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß es sich bei dem Cel luloseether um Hydroxyethylcellulose handelt.

4. Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickerzusammensetzung 40-95 Gew.-% Celluloseether und 5-60 Gew.-% syn thetischen Hektorit enthält.

5. Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Baustoffprodukten um Fliesenkleber handelt.

6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickerzusammen setzung 50-95 Gew.-% Celluloseether und 5-50 Gew.-% synthetischen Hektorit enthält.

7. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickerzusammenset zung 60-90 Gew.-% Celluloseether und 10-40 Gew.-% synthetischen Hektorit enthält.

8. Verwendung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Baustoffprodukten um Fugenfüller handelt.

9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickerzusammen setzung 40-90 Gew.-% Celluloseether und 10-60 Gew.-% synthetischen Hektorit enthält.

10. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdickerzusammen setzung 55-75 Gew.-% Celluloseether und 25-45 Gew.-% synthetischen Hektorit enthält.

11. Verdickerzusammensetzung für Baustoffprodukte, enthaltend 40-95 Gew.-% Cellulo seether und 5-60 Gew.-% synthetischen Hektorit.

12. Verdickerzusammensetzung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Celluloseether um Hydroxyethylcellulose handelt.

13. Verdickerzusammensetzung für Fliesenkleber, enthaltend 50-95 Gew.-% Cellulo seether und 5-50 Gew.-% synthetischen Hektorit.

14. Verdickerzusammensetzung nach Anspruch 13, enthaltend 70-90 Gew.-% Cellulo seether und 10-30 Gew.-% synthetischen Hektorit.

15. Verdickerzusammensetzung für Fugenfüller, enthaltend 40-90 Gew.-% Celluloseether und 10-60 Gew.-% synthetischen Hektorit.

16. Verdickerzusammensetzung nach Anspruch 15, enthaltend 25-75 Gew.-% Cellulo seether und 25-45 Gew.-% synthetischen Hektorit.

17. Fliesenkleber, enthaltend eine Verdickerzusammensetzung nach Anspruch 13 oder 14.

18. Fliesenkleber nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,1-10 Gew.-% Ver dickerzusammensetzung enthält.

19. Fugenfüller, enthaltend eine Verdickerzusammensetzung nach Anspruch 15 oder 16.

20. Fugenfüller nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß er 0,1-10 Gew.-% Ver dickerzusammensetzung enthält.

21. Verdickerzusammensetzung aus Hydroxyethylcellulose und synthetischem Hektorit.