-
Beschreibung zur Anmeldung der für ein Patent betreffend Schaummittel
für Gips- und Zementmassen Die Erfindung betrifft das Herstellen von geschäumten
Massen aus gebranntem Gips oder Zement unter Verwendung bestimmter grenzflächenaktiver
Substanzen, ferner Schaummittel fur diesen Zweck, sowie schäumbare Mbrtel-Mischungen.
-
Es ist bekannt, aus Zement oder anderen hydraulischen Bindemitteln
unter Zusatz von Wasser, Schaummitteln und gegebenenfalls Stabilisierungsmitteln,
sowie gegebenenfalls anderen Zuschlagstoffen Porenbeton oder andere poröse Formkörper
herzustellen. Eine wichtige Rolle spielen dabei die Schaummittel. Von ihrer Wahl
hängt in weitgehendem Maße ab, wie wirksam die hydraulischen Bindemittel zu einem
Schaum
verarbeitet werden können. Nach der deutschen Patentschrift 1 059 336 werden als
Schaummittel Umsetzungsprodukte kationenaktiver und anionenaktiver Verbindungen
verwendet. Deren Wirksamkeit ist jedoch unbefriedigend, insbesondere, wenn poröse
Dämm-Massen aus Gips hergestellt werden sollen. Bei der Erzeugung von zementhaltigen
Mörtelmassen haben Schaummittel bisher überhaupt keine erkennbare Wirkung gezeigt.
Wegen des hohen Gehalts an Calciumionen, der in wässrigen Zubereitungen von gebranntem
Gips (Hemihydrat) oder Zement angetroffen wird, war jedoch kaum zu erwarten, daß
es für solche Zubereitungen Schaummittel von besserer Wirksamkeit gibt.
-
Unter der Vielzahl von oberflächenaktiven Mitteln kennt man auch Olefinsulfonate.
Sie wurden bisher ausschließlich in Waschmitteln verwendet. Für den gleichen Zweck
und für Schaumbäder, Shampoos und dergleichen verwendet man beispielsweise auch
das Natriumsalz von Fettalkoholpolyglykolätherschwefelsäureestern.
-
Es wurde nun gefunden, daß a) IrJC-Olefinsulfonate oder b) Alkali-,
Ammonium- oder Xthanolaminsalze von Schwefelsäureestern von oxalkylierten Alkoholen
oder oxalkylierten Alkylphenolen oder Mischungen von a) und b) in unerwartet vorteilhafter
Weise als Schaummittel beim Herstellen einer geschäumten Masse durch Einarbeiten
von Luft oder einem anderen Gas in eine mit Wasser angerührte Zubereitung aus gebranntem
Gips oder Zement verwendbar sind.
-
Bei den erfindungsgemäß zu verwendenden X -Olefinsulfonaten handelt
es sich um technische Produkte, die aus O(-Olefinen mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen
im Molekül, in der Regel aus einem Gemisch solcher Olefine, nach an sich bekannten
Verfahren durch Sulfonierung, zum Beispiel durch Umsetzung mit Schwefeltrioxid,
und nachfolgende Hydrolyse und Neutralisation hergestellt werden. Die sogenannten
C(-Olefinsulfonate können demgemäß wasserlösliche Salze von Olefinmonosulfonsäuren,
OlefindisulfonsSuren, Hydroxyalkanmonosulfonsäuren oder Hydroxyalkandisulfonsäuren
sein. Als Kation der Ct-Olefinsulfonate kommt hauptsächlich Natrium in Betracht,
doch sind auch die anderen Alkalimetallsalze und die Ammoniumsalze, sowie andere
wasserlösliche Salze verwendbar.
-
Bei den oben unter b) genannten oxalkylierten Alkoholen handelt es
sich um Alkohole mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen, die mit 1 bis 4 Mol Alkylenoxid
oxalkyliert sind.
-
Vorzugsweise handelt es sich um eine Oxalkylierung mit Äthylenoxid,
doch können auch Propylen- oder Butylenoxid das Oxalkylierungsmittel gewesen sein.
-
Bei den oben unter b) genannten oxalkylierten Alkylphenolen handelt
es sich um Alkylphenole mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen in der Alkylgruppe, die mit
1 bis 6 Mol Alkylenoxid oxalkyliert worden sind, wobei das Oxalkylierungsmittel
vorzugsweise Äthylenoxid ist, aber auch Propylen- oder Butylenoxid sein kann.
-
Die Base der oben unter b) genannten Salze kann Natrium, Kalium, Ammonium,
Mono-, Di- oder Triäthanolamin sein.
-
Von den erfindungsgemäß zu verwendenden Schaummitteln werden meist
0,01 bis 1 Gew.-Teil auf 100 Gew.-Teile gebranntem Gips oder das trockene Gips-Mörtelgemisch
oder Zement-Mörtelgemisch benötigt. Gelegentlich wendet man größere Mengen Schaummittel,
etwa bis zu 5 Gew.-Teile auf 100 Gew.-Teile gebranntem Gips, Gips-Mörtelgemisch
oder Zement-Mörtelgemisch an.
-
Wenn es der Verwendungszweck erforderlich macht, können Schaumstabilisatoren
angewendet werden. Als sehr wirkungsvolle Stabilisatoren haben sich folgende Substanzen
erwiesen: N-Methyltauride von höheren Fettsäuren (10 bis 18 C-Atome im Molekül);
Fettalkohole mit 10 bis 18 C-Atomen im Molekül; Fettsäurealkylolamide, wie Mono-
oder Diäthanolamide von Fettsäuren; Salze von Fettsäuren mit 16 bis 18 C-Atomen
im Molekül, Aminoxide und Phosphinoxide, wie beispielsweise Cocosdimethylaminoxid
oder Cocosdimethylphosphinoxid der allgemeinen Formel R-N(CH3)2-0 bzw. R-P(CH3)2
0; Ampholyte, wie beispielsweise Cocosfettsäuredimethylamino-essigsaures Natrium
oder Sulfobetaine; Phosphorsäureester von langkettigen Alkoholen (10 bis 18 C-Atome
im Molekül) oder von mit 1 bis 4 Mol Xthylenoxid oxäthylierten Alkoholen mit 8 bis
10 C-Atomen im Molekül; Alkylphenole oder Hydroxyalkylphenole mit Alkylketten von
10 bis 18 C-Atomen.
-
Ein sehr interessantes Anwendungsgebiet der erfindungsgemäß zu verwendenden
Schaummittel ist das Herstellen von Gipskartonplatten und Gipszwischenwandplatten,
die man aus Gründen der Gewichtsersparnis oder wegen der besseren Wärme- und Schallisolierung
porös erhalten möchte. Für deren Herstellung bewährte sich die Verwendung von 0,01
bis 1 Gew.-TeilOQ0lefinsulfonat auf 100 Gew.-Teile gebranntem Gips (Hemihydrat).
Zum Anrühren der Gipsmasse werden dafür etwa 60 bis 80 Gew. -Teile Wasser benötigt.
-
Besseres Schäumungsvermögen erzielt man jedoch überraschenderweise
durch eine gemeinsame Verwendung von N -Olefinsulfonat und den oben unter b) genannten
Salzen von Schwefelsäureestern. Um eine schnelle gleichmäßige Verteilung der Schaummittel
in der wässrigen Gipsmasse zu erleichtern, wendet man die Schaummittel vorzugsweise
in Form 30- bis 50%iger wässriger Lösungen an. Solche wässrigen Lösungen enthalten
zweckmäßigerweise 5 bis 50 Gew.-Teile oC-0lefinsulfonat, 10 bis 70 Gew.-Teile Schwefelsäureestersalz
und auf 100 Gew.-Teile Schaummittel 0 bis 35 Gew.-Teile Schaumstabilisator und 0
bis 20 Gew.-Teile Glykol.
-
In der vorstehenden Rezeptur dient das gegebenenfalls verwendete Glykol
als Kälteschutzmittel. Es soll verhindern, daß die wässrige Lösung bei Auftreten
von kalten Temperaturen sich entmischt. Das Glykol kann beispielsweise Athylenglykol,
Propylenglykol, Butylenglykol oder eines der entsprechenden Diglykole oder Triglykole
und jedes andere als Kälteschutzmittel geeignete Glykol sein.
-
Eine andere erfindungsgemäße Verwendung der oC-Olefinsulfonate ist
bei der Herstellung von Gips- oder Zement-Putzmörtel sehr vorteilhaft. Die Putzmörtel-Massen
enthalten
außer Gips oder Zement und dem Schaummittel in der Regel
noch weitere Zuschläge wie Kalkhydrat (gelöschter Kalk), gemahlenen Kalkstein, Quarzsand
und aufgelockerte Silicate (zum Beispiel expandierter Perlit, aufgeblätterter Vermiculit
oder Asbestfasern).
-
Gemäß der Erfindung enthalten die Gips- oder Zementmörtelmassen auf
100 Gew.-Teile trockenes Mörtelgemisch 0,01 bis 1 Gew.-Teil -Olefinsulfonat und
0 bis 0,35 Gew.-Teil Schaumstabilisator. Als Schaumstabilisatoren verwendet man
zweckmäßigerweise Fettsäuremethyltauride, Fettalkohole mit 10 bis 18 C-Atomen im
Molekül oder andere anionenaktive oder nichtionogene, pulverisierbare Tenside.
-
Wenn man auf eine verzögerte Wasserabgabe Wert legt, kann das Mörtelgemisch
0,05 bis 0,4 Gew.-Teile Methylcellulose enthalten, wobei insbesondere solche geeignet
ist, deren 2%ige wässrige Lösung bei 200 C eine Viscosität von 1000 bis 30000 cP
aufweist. Gipsmörtelmassen enthalten vorzugsweise 0,01 bis 0,5 Gew.-Teile eines
Gipsabbindeverzögerers, zum Beispiel einer mehrwertigen organischen Oxysäure, wie
Zitronen- oder Weinsäure, auf 100 Gew.-Teile gebrannten Gips.
-
Das trockene Gips-Mörtelgemisch hat im übrigen normalerweise folgende
an sich bekannte Zusammensetzung:
40 bis 100 Gew.-Teile Gips, 0
bis 20 Gew.-Teile Kalkhydrat, 0 bis 60 Gew.-Teile Kalksteinsand und/oder Quarzsand
und O bis 5 Gew.-Teile aufgelockerte Silicate.
-
Erfindungsgemäß mit OC-Ole finsul fonaten versehene Zement-Mörtelgemische
erweisen sich beispielsweise als sogenannter Maschinenputzmörtel als sehr vorteilhaft.
-
Das Mörtelgemisch wird trocken in die Putzmaschine eingegeben, in
der ein Strom des trockenen Gemisches fortlaufend mit der gewünschten Menge Wasser
in sehr kurzer Zeit vermischt wird und die erhaltene feuchte Putzmasse durch einen
Schlauch zu einer Spritzdüse gepumpt wird, mittels der man die aus ihr herausschießende
feuchte Putzmasse auf die zu putzende Fläche richtet. Bei dem Vermischen des Wassers
mit dem trockenen Mörtelgemisch wird unvermeidlich Luft in das Gemisch eingezogen,
und durch die erfindungsgemäße Verwendung des Schaummittels erhält man eine dauerhafte
Schäumung des Maschinenputzes.
-
Das trockene Zement-Mörtelgemisch hat im übrigen normalerweise folgende
an sich bekannte Zusammensetzung:
50 bis 200 Gew.-Teile Zement,
25 bis 200 Gew.-Teile Kalkhydrat, 400 bis 900 Gew.-Teile Kalkstein- und/oder Quarzsand,
0 bis 10 Gew.-Teile aufgelockerte Silikate.
-
Falls sein Wasser-Rückhaltevermögen verbessert werden soll, enthält
das obige Zement-Mörtelgemisch noch 0,5 bis 5,0 Gew.-Teile Methylcellulose.
-
Die N-Olefinsulfonate zeichnen sich bei ihrer'erfindungsgemäßen Verwendung
durch hohes Schaumbildungsvermögen aus.
-
Sie ermöglichen die Erzeugung sehr vieler, sehr stabiler, kleiner
Luftporen auch bei sehr hohen Wasserhärte-Graden der wässrigen Zubereitungen. Sie
haben ferner den Vorteil, daß sie in trockener Pulverform nicht hygroskopisch sind
und sich in Wasser sehr schnell auflösen lassen. Bei ihrer Verwendung zum Herstellen
von Putzmassen haben sich weitere Vorzüge herausgestellt. Die trockenen Putzmassen
werden beim Anrühren mit Wasser von diesem sehr schnell benetzt, so daß die wässrige
Putzmasse alsbald fertig gemischt ist. Ferner lassen sich die erfindungsgemäß zubereiteten
Putzmörtel nach ihrem Auftrag auf den Putzuntergund (zum Beispiel eine Wand) sehr
leicht glattstreichen oder in anderer gewünschter Weise bearbeiten und binden außerdem
sehr
gleichmäßig ab. Bei Verwendung als Spritz-Putzmörtel (sogenannter
Maschinenputz) macht sich eine verbesserte Gleitfähigkeit der Mörtelmassen in den
Schläuchen der Spritzgeräte vorteilhaft bemerkbar.
-
Auch die erfindungsgemäß zu verwendenden, oben unter b) genannten
Salze von Schwefelsäureestern haben manchen der vorstehend genannten Vorteile, insbesondere
befähigen auch sie wässrige Gipsmassen zur Bildung von vielen, relativ stabilen
Luftporen.
-
Beispiel 1 Ein Gemisch, bestehend aus 1000 Gew.-Teilen Gips, 700 Gew.-Teilen
Wasser, 0,75 Gew.-Teilen Na-Salz des oG-Olefinsulfonates (ausOC-Olefingemisch mit
14 bis 20 C-Atomen) wird in einem Mischgerät, wie man es bei der Prüfung von Zementen
für das Durchmischen von Mörtelgemischen verwendet, gut durchgeknetet. Das verwendete
Mischgerät, das mit zwei voneinander verschiedenen Geschwindigkeiten betrieben werden
kann, wird 30 Sek. bei niedriger und 30 Sek. bei hoher Tourenzahl betrieben. Beim
Mischen der Masse wird in diese Luft eingeschlagen. Die derart geschäumte Masse
wird in Prismen formen von 4 x 4 x 16 cm
gegossen. Nach dem Erhärten
(1 Stunde) werden die Prismen aus der Form genommen und 7 Tage bei 200 C und 65
% relativer Luft feuchte gelagert. Danach werden die Prismen im Trockenschrank bei
400 C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet.
-
Zur Beurteilung der Wirksamkeit des Ot-Olefinsulfonates wird das Gewicht
des Prismas ermittelt. Es beträgt 1,20 g je ccm.
-
Wird das Beispiel wiederholt, jedoch anstelle des Ot-Olefinsulfonats
Laurylpyridiniumlaurat oder Talgfettpropylendiamin-Oleqt in gleicher Menge verwendet,
dann hat das erhaltene Prisma ein Gewicht von 1,46 g beziehungsweise 1,45 g je ccm.
-
Bei einem in gleicher Weise, aber ohne Schaummittel hergestellten
Gipskörper war die Dichte 1,45 g je ccm.
-
Beispiel 2 Man verfährt wie in Beispiel 1 angegeben, doch wird anstelle
des OC-Olefinsulfonates das Na-Salz eines schwefelsauren Esters eines AlkylpoRyglykolEthers
(eines im Durchschnitt mit 3 Mol Athylenoxid verätherten Fettalkohols
von
10 bis 14 C-Atom-Kettenlänge) verwendet. Die Dichte des erhaltenen Gipskörpers ist
0,95 g je ccm.
-
Beispiel 3 Man verfährt wie im Beispiel 1 angegeben, doch werden anstelle
von 0,75 Gew.-Teilen des α-Olefinsulfonats 1,5 Gew.-Teile eines Gemisches
verwendet, das aus 15 Gew.-% t-Olefinsulfonat wie im Beispiel 1, 20 Gew.-% Alkylpolyglykoläthersulfat
wie im Beispiel 2, 10 Gew.-% Fettsäuremethyltaurid, 5 Gew.-% Dodecylalkohol, 8 Gew.-%
Butyldiglykol und 42 Gew.-% Wasser besteht. Die Dichte des erhaltenen Gipskörpers
war 0,80 g je ccm.
-
Beispiel 4 Man verfährt wie in Beispiel 1 angegeben, doch werden anstelle
von 0,75 Gew.-Teilen des JC-Olefinsulfonats 2,0 Gew.-Teile eines Gemisches verwendet,
das aus 20 Gew.-S OC-Olefinsulfonat wie im Beispiel 1, 6,6 Gew.-% Fettsäuresarkosid,
2,4 Gew.-S Cocosfettsäuremonoäthanolamidpolyglycoläther,
0,5 Gew.-X
Dodecylalkohol, 2,0 Gew.-% Natriumpyrophosphat, 0,2 Gew.-% Formaldehyd und 68,3
Gew.-% Wasser besteht. Die Dichte des erhaltenen Gipskörpers war 1,10 g je ccm.
-
Beispiel 5 Eine Gipsmörtel-Masse, bestehend aus 70 Gew.-Teilen Gips,
5 Gew.-Teilen Kalkhydrat, 23 Gew.-Teilen Kalkstein- oder Quarzsand 2 Gew.-Teilen
Perlit, 0,05 Gew.-Teilen Oc-Olefinsulfonat wie im Beispiel 1, mit einer Korngröße
kleiner als 0,2 mm, 0,2 Gew.-Teilen Metylcellulose (Viskosität der 2-gew.-%igen
Lösung in Wasser bei 200 C 4000 cP), 0,2 Gew. -Teilen Gipsabbindeverzögerer wird
mittels einer handelsüblichen Putzmaschine mit Wasser intensiv vermischt und auf
einen Putzuntergrund aufgespritzt. Beim Vermischen mit dem Wasser wird in die Putzmasse
Luft eingerührt. Infolge des Gehalts an -Olefinsulfonat bleibt von der eingerührten
Luftmenge ein großer Teil als kleine Schaumporen für sehr lange Zeit
erhalten.
Infolgedessen ist der aufgetragene Putz porös, was sich beim Aufspritzen deI Putzmasse
vorteilhaft bemerkbar macht, indem das Auftragen sehr glatt vonstatten geht. Auch
läßt sich die aufgetragene poröse Putzmasse leicht weiter bearbeiten, zum Beispiel
glätten und abreiben.
-
Beispiel 6 Ein Zement-Kalkmörtel-Trockengemisch der Zusammensetzung
150 Gew.-Teile Portlandzement, 100 Gew.-Teile Kalkhydrat, 750 Gew.-Teile Kalkstein-
und Quarzsand bis 0,8 mm Korngröße, 10 Gew.-Teile Asbestfasern, 2,5 Gew.-Teile Methylcellulose,
deren 2%ige Lösung in Wasser eine Viscosität von etwa 10 000 cP hat, 0,3 Gew.-Teile
OC-Olefinsulfonat wie in Beispiel 1 wurde in einer im Bauhandwerk bekannten, bisher
nur für Gipsmörtel und Gips-Kalkmörtel-Verarbeitung benutzten Putzmaschine kontinuierlich
mit der gewünschten Menge.
-
Wasser zu einem spritzfähigen Mörtelgemisch vermischt und sofort anschließend
aus einer Spritzdüse (Spritzpistole) ausgespritzt. Die ausgespritzte Masse wurde
aufgefangen und ihr Litergewicht bestimmt. Es war um etwa
10 %
geringer als das Litergewicht eines Spritzmörtelgemisches, das in der gleichen Weise,
jedoch ohne den Gehalt von C(-Olefinsulfonat hergestellt wurde.
-
Durch die Verwendung des OC-Olefinsulfonats wird erstmals möglich
gemacht, einen Zementmörtel im Spritzverfahren zu verarbeiten.
-
Das niedrigere Litergewicht bedeutet außerdem, daß durch die Verwendung
des OC-Olefinsulfonats mit einer gegebenen Mörtelmenge eine um etwa 20 % größere
Fläche verputzt werden kann als ohne seine Verwendung.