DE19838946A1 - Kleber und/oder Beschichtungsmassen auf Wasserglasbasis und deren Verwendung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft Kleber und/oder Beschichtungsmassen auf der Basis von wässrigen Alkalisilikatlösungen und Calciumcarbonat. Die Produkte zeichnen sich durch einen niedrigen Gehalt an Alkalisilikat und einem hohen Gehalt an Caliciumcarbonat aus. Trotz hohen Feststoffgehalts weisen sie eine niedrige Viskosität auf und lassen sich problemlos im Sprühverfahren auftragen.

Description

Die Erfindung betrifft Kleber und/oder Beschichtungsmassen auf der Basis von wäßrigen Alkalisilikatlösungen und Calciumcarbonat.

Kleber und Beschichtungsmassen auf der Basis von wäßrigen Alkalisilikatlösungen sind bekannt und werden zum Verkleben oder Beschichten unterschiedlichster Materialien verwendet.

Aus der DE-AS 24 60 543 sind Kleber und Beschichtungsmassen bekannt, die 60 bis 95 Gewichtsteile Wasserglas mit einem Feststoffanteil zwischen 25 und 43% enthalten. Die bekannten Kleber können neben anderen Bestandteilen auch 1 bis 5 Gewichtsteile Carbonate der Erdalkalien enthalten.

Aus der EP-B 0 041 212 sind Kleber und/oder Beschichtungsmassen auf Basis von Alkalimetallsilikatlösungen bekannt, die mindestens 30 Gew.-% einer Natri­ um- und/oder Kaliumsilikatlösung mit einem Feststoffgehalt von 28 bis 45 bzw. 28 bis 40 Gew.-% enthalten. Neben Quarzmehl und gegebenenfalls weiteren Bestandteilen enthalten die bekannten Massen 25 bis 50 Gew.-% fein verteiltes kristallines Calciumcarbonat in Form metamorphen Calcits mit Teilchengrößen im Bereich von 1 bis 45 µm.

Diese und andere bekannte Massen der in Rede stehenden Art enthalten relativ viel Alkalisilikat im Vergleich zum Calciumcarbonatgehalt. Teilweise beträgt der Alkalisilikatgehalt ein mehrfaches des Calciumcarbonatgehaltes.

Die bekannten Kleber bzw. Beschichtungsmassen weisen den Nachteil auf, daß sie entweder nur einen niedrigen Feststoffanteil, beispielsweise von ca. 50 Gew.-%, besitzen oder aber, das sie bei höheren Feststoffanteilen nicht mehr versprühbar sind, sondern mit Spachtel, Walze, Rackel oder ähnlichem aufgetragen werden müssen. Bei der Anmeldung von Produkten mit niedrigem Feststoffanteil muß zur Trocknung viel Energie aufgebracht werden, zugleich ist mit einem hohen Trocknungsschwund zu rechnen. Durch letzteren neigen insbesondere dünnschichtige Substrate, wie z. B. verdichtete Mineralfaserplatten, zum "Schüsseln", d. h. hierbei wölben sich je nach Feststoffgehalt und Auftragsmenge die Ränder der beschichteten Seite nach oben.

Die bisher bekannten Kleber und Beschichtungsmassen mit höherem Feststoffgehalt weisen außerdem eine unzureichende Lagerbeständigkeit auf. Sie neigen zu starkem Absetzen, und es zeigt sich, daß das Absetzverhalten um so schlechter wird, je höher der Feststoffgehalt des jeweiligen Produktes ist.

Aus der DE-A-43 13 820 ist eine Beschichtungsmasse bekannt, die neben Wasserglas und Füll- und Hilfsstoffen zwingend Aluminiumhydroxid enthält. Die Masse ist nur thermisch aushärtbar und erfordert einen Trocknungsprozeß bei erhöhten Temperaturen, wobei Natriumaluminiumsilikat gebildet wird. Die Masse wird als lagerstabil beschrieben, jedoch wird hierunter ein Zeitraum von wenigstens 3 Wochen verstanden.

Die DE-A-37 13 495 beschreibt eine Grundierung für Anstrichfarben auf Wasserglasbasis, die Wasserglas, Polyacrylat und amorphen synthetischen Füllstoff enthält. Als Füllstoffe werden Sulfate und Silikate genannt. Die Grundierung ist insbesondere für Betonuntergründe geeignet und soll das Eindringen von Kohlendioxid in den Beton verhindern.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den geschilderten Nachteil des Standes der Technik zu beseitigen und Kleber bzw. Beschichtungsmassen zu schaffen, die trotz hohen Feststoffgehaltes versprühbar sind und eine gute Lagerstabilität aufweisen. Sie sollen ein gutes Trocknungsverhalten zeigen und nur einen geringen Schwund nach dem Trocknen aufweisen.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß diese Aufgaben gelöst werden können durch Kleber bzw. Beschichtungsmassen, bei denen im Vergleich zum Stand der Technik der Gehalt an Alkalisilikat stark vermindert und der Gehalt an Calciumcarbonat stark erhöht ist.

Gegenstand der Erfindung sind daher Kleber und/oder Beschichtungsmassen der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet sind, daß der Gehalt an Alkalisilikat, berechnet als Feststoff, 1,5 bis 4,0 Gew.-% und der Gehalt an Calciumcarbonat 50,5 bis 75 Gew.-% betragen, wobei die Gesamtmenge an Alkalisilikat, Calciumcarbonat und Wasser 100 Gew.-% beträgt.

Als Alkalisilikatlösung kann Natriumwasserglas oder Kaliumwasserglas verwendet werden, wobei letzteres bevorzugt wird. Die erfindungsgemäßen Kleber bzw. Beschichtungsmassen weisen trotz des niedrigen Gehalts an Alkalisilikat hervorragende Kleber- bzw. Beschichtungseigenschaften, und sie besitzen trotz des hohen Feststoffgehalts, der 55 Gew.-% und mehr betragen kann, eine unerwartet niedrige Viskosität auf, so daß sie gut im Sprühverfahren verarbeitet werden können.

Die erfindungsgemäßen Produkte besitzen eine weiße Farbe. Sie können leicht durch Zusatz unterschiedlicher Farbpigmente je nach gewünschtem Farbton eingefärbt werden. Dies bewirkt sowohl für den Hersteller als auch für den Anwender einen Bevorratungsvorteil. Die Anwender, die den Kleber bzw. die Beschichtungsmasse in unterschiedlichen Farbtönen einsetzen wollen, benötigen nur ein weißes Basisprodukt und mischen bei Bedarf ein entsprechendes Farbpigment hinzu. Letzteres kann über Dosiergeräte während der Verarbeitung erfolgen, so daß jeweils immer nur die Produktmenge eingefärbt wird, die gerade benötigt wird.

Vorteilhaft betragen der Gehalt an Alkalisilikat 2,0 bis 3,0 Gew.-% und der Gehalt an Calciumcarbonat 55 bis 65 Gew.-%.

Hinsichtlich der Verarbeitbarkeit und der Lagerstabilität werden besonders vorteilhafte Produkte dadurch erhalten, daß sie ein Calciumcarbonat mit einem mittleren Teilchendurchmesser (D 50%) von 7 bis 14 µm, einem oberen Schnitt (D 98%) von 50 bis 80 µm und einem Siebrückstand 200 µm nach ISO 787/7 von ≦ 0,1 Gew.-% enthalten.

Um die Verarbeitungseigenschaften und die Produkteigenschaften insgesamt in weiten Bereichen zu steuern enthalten die erfindungsgemäßen Kleber und/oder Beschichtungsmassen vorteilhaft folgende weitere Bestandteile:
0-25 Gew.-% einer wäßrigen Styrol-Butadien-Copolymer-, Acrylsäureester- Copolymer-, Polyvinylacetat- oder Acrylpolymer-Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 40-60 Gew.-%,
0-25 Gew.-% eines wasserabspaltenden Flammschutzmittels,
0-7 Gew.-% eines Dispergiermittels und
0-7 Gew.-% eines Verdickungsmittels, wobei die Summe aller Bestandteile einschließlich Alkalisilikat, Calciumcarbonat und Wasser 100 Gew.-% beträgt.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Kleber und/oder Beschichtungsmassen zum Verkleben von Mineralfaserplatten.

Die mit den erfindungsgemäßen Produkten behandelten Oberflächen lassen sich mit relativ geringem Energieaufwand trocknen, da der Wassergehalt entsprechend niedrig ist. Gleichzeitig bedingen der geringe Wassergehalt und die optimale Korngrößenverteilung auch ein günstiges Schwundverhalten, so daß der häufig störende Schüsseleffekt bei dünnschichtigen oder mechanisch etwas instabileren Substraten weitgehend unterbleibt. Gerade bei hochgefüllten Klebern oder Beschichtungsmassen verschlechtert sich das Lagerverhalten durch das schwerkraftbedingte Absetzverhalten der Füllstoffe. Die erfindungsgemäßen Produkte weisen in dieser Hinsicht vorteilhafte Eigenschaften auf, die durch die angegebenen Zusätze von Dispergierhilfs- und Verdickungsmittel weiter verbessert werden können. Die Verdickungsmittel wirken im vorliegenden Fall als Antiabsetzmittel.

Neben den bisher genannten Eigenschaften weisen die erfindungsgemäßen Produkte eine ausgezeichnete Wasserfestigkeit auf, was insbesondere für solche Endprodukte wichtig ist, die bei ihrer Anwendung Feuchtigkeit ausgesetzt sind.

Wenn die Produkte im vorbeugenden Brandschutz eingesetzt werden sollen, kommt es auf eine entsprechend hohe Flammfestigkeit an. Sofern die Flammfestigkeit durch den Anteil an organischen Komponenten, beispielsweise Kunststoffdispersionen, Dispergiermittel und/oder Verdickungsmittel, beeinträchtigt ist, kann dies durch den Zusatz von Flammschutzmitteln ausgeglichen werden.

Dem erfindungsgemäßen Kleber bzw. Beschichtungsmassen lassen sich problemlos durch Vermischen der einzelnen Komponenten herstellen. In der Regel wird hierbei die Alkalisilikatlösung vorgelegt und unter Rühren das Calciumcarbonat hinzugefügt. In diese Mischung werden gegebenenfalls die wäßrige Kunststoffdispersion, das Flammschutzmittel, das Dispergiermittel und/oder das Verdickungsmittel eingerührt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen erläutert.

Beispiel 1

Es werden 20 Gewichtsteile einer wäßrigen Kaliwasserglaslösung mit einem Feststoffanteil von 35 Gew.-% vorgelegt und mit 109 Gewichtsteilen Wasser verdünnt. In die erhaltene Lösung werden 190 Gewichtsteile Calciumcarbonat mit einem mittleren Teilchendurchmesser (D 50%) von 7,8 µm und einem oberen Schnitt (D 98%) von 53 µm eingerührt. Abschließend werden 0,3 Gewichtsteile eines handelsüblichen Emulgators auf Basis einer Mischung ethoxilierter linearer Fettalkohole sowie 0,35 Gewichtsteile Hydroxyethylzellulose zugefügt und gut eingerührt. Der so erhaltene Kleber weist einen Feststoffgehalt von 61,7 Gew.-% und eine Viskosität von 230 mPa.s auf. Das Produkt ist kaum thixothrop und zeigt eine gute Lagerstabilität. Mit dem Produkt wurden Mineralfaserplatten beschichtet. Diese zeigten fast keinen Schüsseleffekt.

Beispiel 2

Es wurden wiederum 20 Gewichtsteile Kaliumwasserglas mit einem Feststoffanteil von 35 Gew.-% vorgelegt und mit 109 Gewichtsteilen Wasser verdünnt. Sodann wurden 5 Gewichtsteile einer 50%igen Acrylsäureester-Copolymerdispersion eingerührt. Weiterhin wurden 20 Gewichtsteile Aluminiumhydroxid mit einer mittleren Teilchengröße von 45 bis 65 µm als Flammschutzmittel eingearbeitet. Weiterhin wurden 165 Gewichtsteile Calciumcarbonat mit einem mittleren Teilchendurchmesser (D 50%) von 12 µm, einem oberen Schnitt (D 98%) von 80 µm und einem Siebrückstand 200 µm (ISO 787/7) von ≦ 0,1% eingearbeitet. Schließlich wurden 0,3 Gewichtsteile Emulgator und 0,4 Gewichtsteile Hydroxyethylzellulose eingerührt. Das erhaltene Produkt wies einen Feststoffgehalt von 60,9 Gew.-% und eine Viskosität von 190 mPa.s auf. Das Produkt ist nicht tixothrop und zeigt eine gute Lagerstabilität. Es eignet sich in gleicher Weise zum Beschichten von Mineralfaserplatten wie das Produkt gemäß Beispiel 1.

Claims (5)

1. Kleber und/oder Beschichtungsmassen auf der Basis von wässrigen Alkalisilikatlösungen und Calciumcarbonat, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Alkalisilikat, berechnet als Feststoff 1,5 bis 4,0 Gew.-% und der Gehalt an Calciumcarbonat 50,5 bis 75 Gew.-% betragen, wobei die Gesamtmenge an Alkalisilikat, Calciumcarbonat und Wasser 100 Gew.-% beträgt.

2. Kleber und/oder Beschichtungsmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Alkalisilikat 2,0 bis 3,0 Gew.-% und der Gehalt an Calciumcarbonat 55 bis 65 Gew.-% betragen.

3. Kleber und/oder Beschichtungsmassen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Calciumcarbonat mit einem mittleren Teilchendurchmesser (D 50%) von 7 bis 14 µm, einem oberen Schnitt (D 98%) von 50 bis 80 µm und einem Siebrückstand 200 µm nach ISO 787/7 von ≦ 0,1 Gew.-% enthalten.

4. Kleber und/oder Beschichtungsmassen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie als weitere Bestandteile enthalten:
0-25 Gew.-% einer wäßrigen Styrol-Butadien-Copolymer-, Acrylsäureester- Copolymer-, Polyvinylacetat- oder Acrylpolymer-Dispersion mit einem Feststoffgehalt von 40-60 Gew.-%,
0-25 Gew.-% eines wasserabspaltenden Flammschutzmittels,
0-7 Gew.-% eines Dispergiermittels und
0-7 Gew.-% eines Verdickungsmittels, wobei die Summe aller Bestandteile einschließlich Alkalisilikat, Calciumcarbonat und Wasser 100 Gew.-% beträgt.

5. Verwendung der Kleber und/oder Beschichtungsmassen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 zum Verkleben von Mineralfaserplatten.