DE2652569A1

DE2652569A1 - Zementmassen fuer keramische fliesen und platten

Info

Publication number: DE2652569A1
Application number: DE19762652569
Authority: DE
Inventors: Armand Joseph Desmarais
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Hercules LLC
Priority date: 1975-11-18
Filing date: 1976-11-18
Publication date: 1977-06-02
Also published as: JPS5263934A; SE420713B; FI762997A; SE7612583L; FR2332247A1; CA1066726A; NO763908L; IT1067042B; JPS6012298B2; US4065319A

Description

Zementrnassen für keramische !fliesen und Platten

Die Erfindung betrifft neue Massen, die als Mörtel zum Anbringen von keramischen Wand- und Boden-Eliesen oder -Platten geeignet sind und insbesondere betrifft sie einen Zement, der ein neues Wasserretentionsmittel enthält.

Die physikalischen Eigenschaften eines erhärteten, konventionellen, hydraulischen Zementes oder Mörtels werden durch die Erhärtungsgeschwindigkeit und damit die Geschwindigkeit der Wasserentfernung hieraus während des Erhärtungsvorganges bestimmt. Jeglicher Einfluß, der diese Parameter durch Erhöhung der Geschwindigkeit der Wasserentfernung oder durch Verminderung der Wasserkonzentration in dem Mörtel bei dem Beginn der Erhärtungsreaktion beeinflußt, kann eine Verschlechterung der physikalischen Eigenschaften des Mörtels hervorrufen. Die meisten keramischen Fliesen sind auf ihren nichtglasierten Oberflächen hochporös und, wenn sie auf einem

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solchen Mörtel verlegt werden, absorbieren sie hieraus Wasser, was zu den zuvor beschriebenen Schwierigkeiten führt. In ähnlicher Weise sind die meisten Unterlagen, auf welche solche Fliesen oder Platten aufgebracht werden, z. B. Bauplatten, Hohlziegel aus Portlandzement und Asche oder Mauerwerk ebenfalls porös und führen zu denselben Problemen.

Um die zuvor beschriebene Neigung zum Wasserverlust zu überwinden oder wenigstens auf ein Minimum herabzusetzen, wurde bereits vorgeschlagen, den Mörtelzusammensetzungen eine kleine Menge eines wasserlöslichen Polymerisates wie Methylcellulose - siehe US-Patentschrift 2 9J4 932 - oder Hydroxyäthylcellu-Iose - siehe US-Patentschrift 3 243 20? - als Hilfsstoff für das Zurückhalten von Wasser oder die Wasserretention zuzusetzen. Diese Polymerisate verhindern das Entweichen des Wasser aus dem Zement durch Erhöhung der Viskosität der Wasserphase, so daß die gewünschte Wasserkonzentration in dem Mörtel während des Erhärtens aufrechterhalten wird.

Diese vorbekannten Hilfsstoffe weisen jedoch noch gewisse Nachteile auf, die gemäß der Erfindung behoben werden können.

Es wurde nun gefunden, daß ein verbesserter Fliesenmörtel hergestellt werden kann, falls anstelle von Hydroxyäthylcellulose eine modifizierte Hydroxyäthylcellulose als Verdickungsmittel oder Wasserretentionshilfsstoff verwendet wird, welche ganz bestimmt definierte Mengen an zusätzlichen Substituentengruppen enthält. Eine solche modifizierte Hydroxyäthylcellulose ist ein Produkt, das einen Phenylhydroxyäthyl-, Benzyl gruppen- oder Äthyl sub st itu en ten zusätzlich zu den Hydroxyäthylgruppen enthält. Im einzelnen ist eine solche Hydroxyäthylcellulose ein Produkt, das eine HydroxyäthyI-substitution zwischen etwa 1,5 und 2,8 TIS und einen zweiten

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-r-

Substituenten aus der folgenden. Klasse:

a) Pheny!hydroxyäthyl in einem Ausmaß zwischen etwa 0,04- und 0,3 DS;

b) Benzyl in einem Ausmaß zwischen etwa 0,04 und 0,3 DS; oder

c) Äthyl in einem Ausmaß zwischen etwa 0,6 und 1,0 DS aufweist.

Vorzugsweise liegt der Hydroxyäthyl-MS-Wert zwischen etwa 1,6 und 2,0 und die Fhenylhydroxyäthylsubstitution oder Benzylsubstitution liegt zwischen etwa 0,06 und 0,1.

Die Bezeichnung MS bezeichnet die Anzahl Mol an Hydroxyäthylsubstituentengruppen, welche pro Celluloseanhydroglucoseeinheit im Durchschnitt gebunden sind. Die Bezeichnung DS bezeichnet die Anzahl von Hydroxylgruppen pro Durchschnittscelluloseanhydroglucoseeinheit, die durch Benzyl-, Äthyloder Phenylhydroxyäthy!gruppen substituiert worden sind.

Im Vergleich zu den mit konventionellen Hydroxyäthylcellulosen als Wasserretentionsmittel hergestellten Mörteln weisen die erfindungsgemäßen Mörtel eine verbesserte Textur, verbesserte Abbindezeiten und Nachrichtzeiten auf, wobei dies drei wesentliche Parameter sind, die auf dem Fachgebiet zur Kennzeichnung von Fliesenmörteln weitverbreitet angewandt werden. Sie zeigen ebenfalls eine Verbesserung hinsichtlich der Haftfähigkeit und des Zusammenhaltes. Die Abbindezeit ist in der Norm AST C266-65 definiert..Die Nachrichtzeit ist die Zeit, während der die Stellung der Fliese auf der Wand verändert werden kann, ohne daß die Fliese sich von dem Mörtel löst.

Die als Verdickungsmittel in den erfindungsgemäßen Mörtel- - oder Zementmassen verwendbaren, modifizierten Hydroxyäthylcellulosen werden durch Umsetzung der geeigneten, ätherbildenden

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Verbindung mit Hydroxyäthylcellulose in einem stark alkalischen Medium hergestellt. Im Fall des Pheny!hydroxyäthylderivates ist die modifizierende Verbindung Styroloxid, ita Fall des Benzylderivates ist die modifizierende Verbindung Benzy!chlorid, und im Fall des Äthylderivates ist sie Äthylchlorid. Spezifische Arbeitsweisen zur Durchführung der Verätherung sind auf dem Fachgebiet an sich bekannt und jede bekannte Verfahrensweise kann angewandt werden.

Die Hydroxyäthylcellulose, welche der Ausgangsstoff für die modifizierten Äther der Erfindung darstellt, kann im wesentlichen jede normalerweise wasserlösliche Sorte mit einem KS-Wert zxvischen 1,5 und 2,8 sein. Die bevorzugten Materialien sind solche mit mittlerer Viskosität, d. h. zwischen etwa 45OO und 6500 cP in 2 %iger Lösung in Wasser. Materialien mit höherer oder niedrigerer Viskosität können jedoch ebenfalls in vorteilhafter Weise verwendet werden.

Das Substitutionsausmaß des zweiten Äthersubstituenten hat sich als sehr kritisch für die Verwendung der Produkte in Fliesenzementen gemäß der Erfindung herausgestellt. Insbesondere ist der obere Grenzwert kritisch. Falls der DS-Wert für Benzyl oder Phenylhydroxyäthyl größer als etwa 0,15 ist, wird der Mörtel zäh und schwierig zu mischen. Der Mörtel zeigt ebenfalls ein verstärktes Herabsacken von hiermit verlegten Fliesen bei der Anwendung auf senkrechten Oberflächen. Mehr als 0,04 für den DS-Wert für Benzyl oder Phenylhydroxyäthyl sind erforderlich, um die Abbindezeit des Mörtels auf den gewünschten Grad zu erniedrigen.

Ein auf Portlandzement basierender Fliesenmörtel, der lediglich Portlandzement und das Wasserretentionshilfsmittel gemäß der Erfindung enthält, kann hergestellt werden. Normalerweise

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enthält der einfachste Ansatz jedoch eine ziemliche Menge an Sand als Streckmittel für den relativ teueren Portlandzement.

Die Menge an hydraulischem Zement kann einen so hohen Wert wie 99,4· % im Falle eines nur hydraulischen Zementes und die modifizierte Hydroxyäthylcellulose enthaltenden Mörtels bis zu einer so geringen Menge wie etwa 24- % im Fall von Sand und andere Bestandteile enthaltenden Mörteln betragen. Falls Sand in dem Mörtel verwendet wird, sollte er in einer Menge von etwa 1 bis 3 Volumina Sand pro Volumen an hydraulischem Zement vorliegen. Zum Verlegen von porösen Fliesen ergibt ein Gemisch, das gleiche Volumina an hydraulischem Zement und Sand bis zu Λ Volumen an hydraulischem Zement pro 1,5 Volumina an Sand enthält, einen vollständig zufriedenstellenden Mörtel.

Die bevorzugte Trockenmörtelmischung bzw. -masse enthält fein zerteilte, anorganische oder organische Fasern wie beispielsweise Asbest, Mineralwolle, Glasfasern, faserartige, niedrigsubstituierte oder vernetzte Carboxymethylcellulose und dergleichen in einer Menge von 1 bis 2 %. Die Zugabe von Fasern verbessert die thixotropen Eigenschaften des Mörtels, d. h. die Verwendung von Fasern verhindert das Herabsacken des Mörtels. Die Verwendung eines Fasern enthaltenden Mörtels zum Befestigen von keramischen Fliesen auf einer senkrechten Wand, vermindert die Neigung der Fliese, an der Wand während des Abbindens des Mörtels herabzugleiten. Polyvinylalkohol in kleinen Mengen, d. h. etwa 0,1 bis 2 %, bezogen auf das Gewicht des hydraulischen Zementes, wird häufig zur Erhöhung der Haftung und der Bindefestigkeit, zur Verminderung der Schrumpfung und zur Erzielung einer besseren Verarbeitbarkeit eingegeben.

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Die erfindungsgemäße Trockenmischung auf Basis von hydraulischem Zement enthält daher im wesentlichen "von 24 % "bis 99 ₅ 4 % hydraulischen Zement, von 0,4 % bis 4 % an modifizierter Hydroxyäthylcellulose, von 0 % bis 75 % Sand und von 0 % bis 2 % Fasern.

Diese Trockenmischung bildet bei der Zugabe zu Wasser einen dünn abbindenden Mörtel, d. h. einen Mörtel, der in dünaen Schichten in der Größenordnung von 3»2 bis 6,4 mm verwendet werden kann. Die veri?endete Menge an Wasser ist so groß, daß das entstandene Gemisch nicht so dünn ist, daß es von einer Wand herabgleitet oder von einer Decke herabtropft, wenn es hierauf aufgetragen wird. Im allgemeinen ergeben von etwa 25 his 40 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gewicht der Trockenmischung, gute Ergebnisse.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele durch eine Reihe von Zementmassen erläutert, welche Benzyl- und Phenylhydroxyäthyl-hydroxyäthylcellulose enthalten. In den Beispielen 1 bis 25 wurden drei Ansätze bzw. Formulierungen, die im folgenden als "A", "B" und "C" bezeichnet werden, verwendet. Diese Ansätze bzw. Formulierungen waren wie folgt:

A B

weißer Portland	48,4 Gew	.TIe.	98,4 Gew.TIe.	Il	29,7	Gew.TIe.
zement				Il
feiner Sand	50,0	ti	—	Il	68,7	ti
Asbestfasern	0,85	It	0,85	0,85	Il
Verdickungsmittel	0,6	It	0,6	0,6	ti
Polyvinylalkohol	0,13	H	0,13	0,13	tt

Wasser ~26 " ~36 " ' ~26

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Die Bestandteile wurden "bis zu einem praktisch homogenen Zustand trockengemischt, zu dem Wasser zugesetzt und von Hand vermischt, um ein mit der Kelle auftragbares Gemisch bei vollständiger und visuell gleichförmiger Benetzung der pulverartigen Bestandteile zu erhalten. Die feuchte Masse wurde für 30 Minuten stehengelassen, mit Ausnahme des Teiles, der bei dem Test auf Abbindezeit verwendet wurde und der nur für 10 Minuten stehengelassen wurde, dann wurde sie gründlich erneut durchgemischt, bevor die Untersuchungen durchgeführt wurden.

Ein Teil des Mörtels wurde auf die senkrechte Oberfläche eines trockenen Hohlsteines aus Zement und Asche zwischen 6,4 mm dicken Führungsstreifen mit der Kelle aufgetragen. Eine keramische Fliese vom Typ B wurde leicht auf die Mörteloberfläche unmittelbar nach deren Auftrag auf den Hohlziegel aus Zement und Asche unter senkrechter Ausrichtung der rückwärtigen Rippen auf den Fliesen aufgeklopft. Die Stellung der oberen Kante der Fliese wurde markiert. Das Durchsacken ist die nach unten gerichtete Verschiebung der Fliese, welche zwei Stunden nach deren Anordnung auf der Mörteloberfläche gemessen wurde.

Nach einer weiteren Stunde des Stehenlassens wurde der Mörtel bei Zimmertemperatur und etwa 50 % relativer Luftfeuchtigkeit auf einen Abschnitt einer Gipsbauplatte mit der Kelle aufgetragen, und es wurden 10 Keramikfliesen vom Typ A auf den Mörtel aufgesetzt, wobei ein Abstand von 1,6 mm zwischen den Fliesen und der Bauplatte gelassen wurde. In Zeitabständen von fünf Minuten bei Zimmertemperatur wurde eine Fliese um 90° gedreht und wieder zurück in ihre ursprüngliche Lage gebracht. Die Nachrichtzeit war die längste Zeitspanne, bei welcher die Fliese bei der Untersuchung in dieser Weise an dem Mörtel anhaftend blieb. Die Eigenschaften der Zementmörtel sind in den folgenden Tabellen zusammengestellt.

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Tabelle I
Eigenschaften von mit Phenylhydroxyäthyl-hydroxyäthylcellulose modifizierten Fliesen-

Bsp.

zeraentmassen

Nach- Durch- Abbinde- Konsistenz Haftung Zusam- Anmerkungen rieht- sacken zeit (h) (1) bzw. Kleb- tnenzeit (mm) (endgül- rigkeit halt (min) tig) (JJ (1)

Hydroxyäthyl-

cellulose-

Kontrolle

Hi- 0⁽²⁾

MS- DS-Uert Wert

1
2

3
4

5
6

10
11
12

13
14

15
16

17

2,48
2,25

1,73
1,48

2,16
2,28
2,34
2,39
1,45

1,55
1,77
1,85
2,28
2,00
2,20
1,61
2,5

0,27
0,13
0,09
0,19

0,19 0,14

0,07
0,15
0,19

0,28

0,07

0,06

0,07

25 65 65 65 45 55 65 65 65 65 35 65 65 45 65 65 65

1,6 •«1,6

6,4 >6,4 <1,6

3,2

1,6

3,2 1,6

11

10,5 10

9,5 9,5 11

9,5 10

14

9 13

9,5 10

9,5

F F G E G G G G G P F F G F G G G

(Λ) E = ausgezeichnet; G = gut; F = befriedigend; P

(2) 0 = Phenylhydroxyäthyl

(3) alle Untersuchungen mit Ansatz A

(4) HÄ = Hydroxyäthyl

P	F	körnig
G	G	zäh
E	G
E	E
G	G	zäh
G	G	zäh
G	G
G	G
G	G	schwach zäh
P	G	zäh
P	F	körnig
F	E	zäh
G	G
P	F	körnig
G	G
G	G
G	G
schlecht	; VP	= sehr schlecht

cn ro cn σ> co

ο co oo to to

Tabelle II

Eigenschaften von mit Benzylhydroxyäthylcellulose modifizierten Fliesenzementmassen

Bsp. (I)	HA	Benzyl-	Nach	Durch	Abbinde-	Konsi	F	Haftung	Zusam	Anmerkungen
	MS-	DS-	richt	sacken	zeit (h)	stenz	F	bzw.	men
18	Wert	Wert	zeit (min)	(mm)	(endgül- (1) tipj)	F	Klebrig keit (1)	halt
19	2 3	0,08	65	6,4	9 5	G	G	G	sackt durch
20	2 !03	0,14	65		9	P	G	F	zäh
21	2,12	0,11	65	3^2	9	F	G	F	sackt durch
22	1,86	0,12	65	16	9,5	E	G	F	mittelmäßig
23	2,70	0,21	65	3,2	9	E	G	G	zäh
24	2,38	0,07	65		10	P	G	G	mittelmäßig
25	1,70	0,07	65	<ij6	10		G	E	fast wie Methocel
26	1,87	0,09	65	<1,6	9,5	E	G	G	mittelmäßig
	2,87	0,12	65	3,2	9	E	G	G	schlechte Konsi
27								stenz
28	1,55	0,06	65	<1,6	9	E	E	Ansatz B
1,55	0,06	60	«1,6	9,5	E	E	Ansatz C ■

(1) die Beispiele 18 bis 26 betreffen den Ansatz A

Tabelle III

Eigenschaften von mit Ä'thyl-hydroxyäthylcellulose modifizierten Fliesenzementmassen (1)

Bsp. Substitution Nach-

HÄ- Ä- richt-

PIS- DS- zeit

V/ert Wert (min)

Durch- Abbindesacken zeit

Konsi- Haftung

stenz bzw.

Klebrigkeit

Zusammenhalt

29 1,75 0,9 65

30 2,08 0,95 65

12

E E

(-1) t,eide Bsp,
betreffen
Ansatz A

(2) Ä = Äthyl

cn σ) co

Claims

Patentansprüche

ί Λ_τ Zementmasse zum Befestigen von porösen Fliesen auf einer Unterlage, wobei die Masse im wesentlichen aus einem hydraulischen Zement und einem Wasser zurückhaltenden Verdickungsmittel besteht, dadurch gekennzeich net, daß das Wasser zurückhaltende Verdickungsmittel ein modifizierter Hydroxyäthylcelluloseäther ist, der einen Hydroxyäthyl-MS-Wert zwischen etwa 1,5 und 2,8 und einen zweiten Äthersubstituenten in Form von

(a) Phenylhydroxyäthyl in einem Ausmaß von 0,04 bis 0,15 DS,

(b) Benzyl in einem Ausmaß von 0,04 bis 0,15 DS, oder

(c) Äthyl in einem Ausmaß von 0,6 bis 1,0 DS aufweist.
2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser zurückhaltende Verdickungsmittel in einer Menge von etwa 0,4 bis 4,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Trockenbestandteile, vorhanden ist.

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