DE3826877A1 - Verformungsfaehige, schwundarme fuell- und fugenmasse und deren anwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine nach der Trocknung verfor­ mungsfähige, schwundarme Füll- und Fugenmasse aus Kunst­ harzdispersionen, Füllstoffen sowie üblichen Hilfsmate­ rialien auf wäßriger Basis zur Verfugung von Fliesen- und Natursteinplatten und deren Anwendung.

Im Baubereich sind Füll- und Fugenmassen zum Verfugen von keramischen Verkleidungsstoffen bekannt. Als Abdichtungs­ maßnahme unterliegen sie Verformungen, die einerseits durch Erweiterung oder Verengung der Fugen infolge ther­ mischer Wechselbelastung hervorgerufen werden, anderer­ seits solchen, die aus Schwundprozessen der Fugenmassen herrühren. Diese Verformungsbelastung der Fugenmaterialien erhöht sich, je leichter die verwendeten Untergründe eine Dehn-/Stauchbewegung ausführen können.

Die für Füll- und Fugenmassen verwendeten Bindemittel be­ stehen in der Regel aus hydraulisch erhärtenden Zementen oder aus reaktiv erhärtenden Kunstharzen. In jüngster Zeit wurden für diesen Zweck auch durch Wasserabgabe verfilmen­ de Kunstharzdispersionen verwendet.

Allen bekannten Füll- und Fugenmassen ist gemeinsam, daß sie zur Verminderung oder Vermeidung der beschriebenen Schwundverformung und zur Erzielung hoher Festigkeiten mit großen Mengen an Füllstoffen versehen sind.

Die üblichen Bindemittelsysteme weisen jedoch Nachteile auf:

Die bekannten hydraulisch härtenden Zementmörtel sind starre Systeme, welche größeren Verformungsanforderungen nicht gewachsen sind. Daneben neigen sie zu Ver­ fleckungs- und "Ausblüh"-Erscheinungen, hervorgerufen durch wasserlösliche Salze aus dem Untergrund oder dem Verlegemörtel bzw. auch aus dem Fugenmörtel, die zu stö­ renden Ablagerungen oder Farbverfälschungen an der Ober­ fläche der Fugenmasse und im angrenzenden Verlegematerial führen. Somit kommt es häufig nicht nur zur Reklamation an der Funktionserfüllung (Risse), sondern auch am optischen Gesamteindruck, vor allem bei teuren Natursteinplatten und anspruchsvoller Keramik.

Füll- und Fugenmassen mit reaktiv erhärtenden Kunstharzen als Bindemittelkomponente, wie sie z.B. in DE-B2 24 37 813 beschrieben sind, können zwar größeren Verformungskräften widerstehen, zeigen in ihrer Handhabung jedoch Unsicher­ heiten, da die Reaktionsharz- und die Härterkomponente an der Baustelle gemischt werden müssen. Somit sind Topfzei­ ten zu beachten und es können leicht Mischfehler auftre­ ten, welche zu Härtungsstörungen führen, die in einer un­ dichten Fuge mit unzureichender Verbundhaftung resultie­ ren. Vor allem bei Natursteinplatten mit poriger Struktur können Harz- und Weichmacherauswanderungen, meist durch Mischfehler hervorgerufen, zu klebrigen Verfleckungen im Belegematerial führen, die ihrerseits durch eingebundenen Staub dauerhaft verschmutzen.

Bei der Verwendung von durch Wasserabgabe verfilmenden Kunstharzdispersionen als Bindemittelkomponente können Füll- und Fugenmassen rezeptiert werden, die auch auf sehr verformungsfähigen Untergründen in der Lage sind, Bewegun­ gen der Fuge auszugleichen. Allerdings besitzen Massen, wie sie z.B. in DE-OS 32 33 840 beschrieben werden, unge­ nügende Wasserfestigkeiten und zu hohe Schwundmaße, um ein sicheres Abdichten von Fugen auf sehr verformungsfähigen Untergründen zu gewährleisten.

Erste Ansätze, eine wasserfeste, schwundarme, ausblüh- und auswandungssichere, einkomponentige Füll- und Fugenmasse zu formulieren, die über eine Eigenverformung Bewegungen rissefrei aufnehmen kann, wurden in DE-OS 35 12 456 be­ schrieben.

Die wichtigste der aufgezählten Eigenschaften, die Schwundkompensation, wird dadurch erreicht, daß die ver­ wendeten Füllstoffe nahezu einheitliche Teilchengröße be­ sitzen, insbesondere werden feine Füllstoffanteile unter 60 µm und die Einhaltung einer stetigen Sieblinie vermie­ den.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß das Erscheinungsbild sol­ cher Füll- und Fugenmassen in der Fuge, vor allem bei der Verwendung teurer Naturstein- und Keramikplatten, den An­ forderungen der Praxis nicht genügt. Hier stört besonders die grobe Oberflächenstruktur, die durch den erfindungs­ gemäßen Kornaufbau bedingt ist. Ein weiterer optischer Mangel besteht in der sichtbaren Porigkeit der Fugenmate­ rialien. Der grobe Kornaufbau und speziell die Verwendung von Glashohlkugeln lassen eine Verarbeitung der Massen aus Spritzbehältnissen (wie Kartuschen etc.) nicht zu. Die Ma­ terialien komprimieren an der Spritzdüse und blockieren das weitere Entleeren.

Weitere verbesserungsbedürftige Verarbeitungseigenschaften der Massen, wie sie in der DE-OS 35 12 456 beschrieben sind, betreffen

• a) die Viskosität:
• Die Materialien lassen sich aufgrund ihrer niedrigen Viskosität leicht wieder aus der Fuge waschen. Das be­ dingt beim Waschvorgang ein spezielles Verarbeitungs­ gerät (Waschbrett).
• b) die Farbgebung:
• Die Massen sind mit anorganischen und organischen Pig­ menten versehen. Die feinen Farbpartikel setzen sich bei rauhem, porigem Verlegematerial an dessen Ober­ fläche fest und sind durch den verarbeitungsbedingten Waschvorgang nicht zu entfernen. Diese Pigmentver­ schmutzungen müssen, wenn überhaupt möglich, arbeits­ intensiv entfernt werden.

Letztendlich werden von den in DE-OS 35 12 456 beschriebe­ nen Massen lediglich Wasserdichtigkeiten von <0,5 bar er­ reicht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, Füll- und Fugenmassen zu entwickeln, die die oben be­ schriebenen Mängel nicht oder weitgehend nicht aufweisen. Insbesondere sollen diese Massen eine feine Oberflächen­ struktur ausbilden, sich mit den im Verfugungsgewerbe be­ kannten Verarbeitungsgeräten einfach verarbeiten lassen, aus Behältnissen (z.B. Kartuschen) spritzbar sein, auf den verschiedensten Verlegewerkstoffen gut haften, sich aber von deren Oberfläche rückstandsfrei entfernen lassen, schwundfrei, wasserfest und wasserdicht aushärten, keine Ausblüh-, Auswandungs- und Farbverschmutzungen hervorrufen und Bewegungen über eine Eigenverformung rißfrei aufnehmen können.

Diese Aufgabe wird durch die Entwicklung von Füll- und Fu­ genmassen der eingangs genannten Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet sind, daß

• a) der Kunstharzanteil 5 bis 15 Gew.% beträgt,
• b) die feinen Füllstoffe in einem Teilchengrößen­ bereich von 1 µm bis 250 µm vorliegen,
• c) die feinen Füllstoffe in einer Mischung einer un­ stetigen Sieblinie folgen, die eine Anreicherung der Kornfraktionen zwischen 50 µm und 125 µm aufweist,
• d) die Füll- bzw. Fugenmasse einkomponentig in ge­ brauchsfertiger Formulierung formuliert ist.

Die erfindungsgemäßen Massen, deren Bindemittelbasis gene­ rell wäßrige Kunstharzdispersionen darstellen, welche im allgemeinen frei von organischen, flüchtigen Bestandteilen sind, werden im wesentlichen durch ihre Füllstoffzusammen­ setzung geprägt.

Eine feine Oberflächenstruktur, wie sie die erfindungsge­ mäßen Massen auszeichnet, kann in einem Kornbereich bis zu 250 µm realisiert werden. Gröbere Kornanteile, wie sie in der Regel bei Fugenbreiten bzw. Verarbeitungsdicken größer 10 mm zur Erzielung eines schwundarmen Stützaufbaus ver­ wendet werden, sollen aus optischen Gründen vorzugsweise nicht zum Einsatz kommen. Desgleichen zeigen Massen mit einer im wesentlichen einheitlichen Teilchengröße unter 250 µm ohne Verwendung von Feinfüllstoffen unter 60 µm einen zu geringen Stützaufbau (keine dichte Kugelpackung), d.h. bei Fugenbreiten bzw. Verarbeitungsdicken größer 10 mm werden zu hohe Schwundmaße erreicht.

Überraschenderweise gelingt es jedoch, eine feine Oberflä­ chenstruktur auch bei Fugenbreiten bzw. Verarbeitungs­ dicken größer 10 mm zu erzielen, wenn der Gesamtaufbau der feinen Füllstoffe Anteile ab 1 µm besitzt und diese bis 50 µm Korngröße vorteilhaft zwischen 1 und 10 Gew.% betra­ gen. Desgleichen sind Kornanteile ab 125 µm bis 250 µm vorhanden, diese aber nur bis zu 20 Gew.% und nach Korngrößen von 250 µm hin mit abnehmenden Anteilen. Die Hauptkornfraktionen mit Kornanteilen zwischen 60 bis 85, vorzugsweise 70 und 80 Gew.%, liegen regelmäßig im Bereich von 50 bis 125 µm. Dabei kann es günstig sein, wenn Spit­ zen zwischen 60 und 100 µm vorliegen, die das feinkörnige Erscheinungsbild der erfindungsgemäßen Massen bestimmen können.

Der Aufbau der vorab beschriebenen, unstetigen Sieblinien, wobei die Unstetigkeit in der Anreicherung von Kornfrak­ tion in einem engen Kornbereich besteht, kann zweckmäßig in den erfindungsgemäßen Massen durch verschiedene Mi­ schungen an (Baryth)Feinmehlen, quarzitischem Sand und Voll(glas)kugel unterschiedlicher Körnung erzielt werden.

Hierbei kann der quarzitische Sand zugleich als farbgeben­ de Komponente dienen, indem die Oberfläche dieses Sandes zweckmäßig mit einem farbpigmentierten Reaktionsharzlack überzogen ist. Vorteil dieser Art von Pigmentierung ist es, daß sich bei der Verwendung von oberflächenrauhem Ver­ legematerial keine feinen Farbpigmentteilchen in den Ober­ flächenvertiefungen anreichern, hängenbleiben, schlecht oder gar nicht zu entfernen sind und somit zu irreparablen Verschmutzungen des Verlegematerials führen.

Während vorteilhaft über die Barythmehle das notwendige Feinkorn ab 1 µm, vorteilhaft im Bereich von 1 bis 50 µm, in die erfindungsgemäßen Massen eingebracht werden kann, erzielt die Verwendung von mit Haftvermittlern, wie Silanen (Acrylsilane, Epoxysilane), oberflächenbehandelten Vollkugeln, vorteilhaft aus Glas oder Silikat und Quarz­ mehlen bzw. Sanden, mehrere wichtige Eigenschaften der Füll- und Fugenmaterialien. Zum einen bewirken die Haft­ vermittler einen kompakten Verbund der Füllstoffe unter­ einander; es werden dichte Kugelpackungen geschaffen, die den erfindungsgemäßen Massen Festigkeit, Schwundfreiheit und Dichtigkeit verleihen, zum anderen werden durch die Kugelform die Verarbeitungseigenschaften der Massen ent­ scheidend beeinflußt. Das Rollverhalten der Kugelform fördert das leichte Einschlämmen (Einbringen) der Massen in die Fugen auch bei größeren Verarbeitungsflächen, während die Inkompressibilität der z.B. Vollglaskugeln die Verarbeitung aus Spritzbehältnissen, wie z.B. Kartuschen oder Kunststoffschläuchen, ermöglicht. Das günstige Wasch­ verhalten der erfindungsgemäßen Massen, d.h. daß wenig Material aus der Fuge, aber alles Restmaterial auf der Verlegematerialfläche leicht entfernt werden kann, wird durch die verwendeten Vollkugeln, vorteilhaft aus Glas, nicht beeinträchtigt. Hier kommt wieder die Kompaktheit der Massen, durch die Haftvermittler begünstigt, zum Tragen.

Die erfindungsgemäßen Massen weisen vorteilhaft einen Anteil von 65 bis 85 Gew.%, vorzugsweise von 70 bis 80 Gew.% an Füllstoffen, bezogen auf die verarbeitungsfertige Masse, auf. Die Wassergehalte der Masse liegen zweckmäßig im Bereich von 5 bis 15 Gew.%.

Bevorzugte erfindungsgemäße Massen weisen einen Kunstharz­ anteil von weniger als 10 Gew.%, 65 bis 85 Gew.% Füll­ stoff, der vorzugsweise ein Gemisch von silikatischem Farbsand, silikatischen Vollglaskugeln mit Haftvermittlern ummantelt und Barythmehlen darstellen kann, sowie 7 bis 15 Gew.% Wasser auf. Daneben können die Massen 2 bis 4 Gew.% an üblichen Hilfsstoffen, wie Netzmittel, Verdicker, Kon­ servierungsmittel und wasserabweisende Zusätze, enthalten.

Basis der in den erfindungsgemäßen Massen eingesetzten Kunstharzdispersionen sind Copolymerisate aus Acrylat-, Methacrylat-, Styrol-, Vinylacetat- und/oder Ethylenmono­ meren. Sie müssen einen festen Film (Reißfestigkeit: 6 bis 10 N/mm²) und eine schnelle Durchtrocknung besitzen.

Die Mindestfilmbildetemperaturen der bevorzugten erfin­ dungsgemäßen Massen liegen zwischen 0 und 10°C. Auch Poly­ urethandispersionen, bestehend aus in Wasser dispergierten Vernetzungspolymeren von Polyetherpolyolen bzw. Polyester­ polyolen mit Diisocyanaten und Polyaminen, werden mit Vor­ teil in den erfindungsgemäßen Massen eingesetzt.

Im Rahmen der Erfindung zu verwendende Kunstharzdispersio­ nen sind z.B. unter den Handelsbezeichnungen Acronal 295 D (BASF; Acrylsäureester-Styrol-Copolymerisat), Lipaton AE 4620 (Hüls: Acrylsäureester-Styrol-Copolymerisat), Vinnapas EP 16 (Wacker; Vinylacetat-Ethylen-Copolymeri­ sat), Alberdingh V 2U 230 W (Alberdingh und Boley; alipha­ tisches Polyesterpolyurethan), Alberdingh V 2-U 270 W (Alberdingh und Boley; aromatischer Polyetherpolyolure­ than) etc. im Handel.

Die erfindungsgemäßen Massen können mit Vorteil wasserab­ weisende Zusätze aufweisen, wobei bevorzugt Siloxane und Fettsäureester zum Einsatz kommen.

Als Netzmittel können z.B. Alkalisalze von Polycarbon­ säuren, Alkalisalze von Fettsäuren, Alkylether höherer Kohlenwasserstoffe etc. eingesetzt werden.

Zur Einstellung der gewünschten Viskosität werden bevor­ zugt neutralisierte Acylsäurepolymere, Polyurethanpolymere sowie anorganische Verdicker, wie Bentonite und Woll­ astonite, verwendet.

Die grundsätzlich auf wäßriger Basis formulierten erfin­ dungsgemäßen Massen können geringe Anteile an Lösemitteln enthalten, wie Benzine, Alkohole, Ether und höhere Ester, so z.B. Butylglycolacetat.

Als Konservierungsmittel können organische Zinnsalze, Chloracetamide etc. verwendet werden.

Die auf solche Weise rezeptierten erfindungsgemäßen Massen können, ohne Mischen und ohne Topfzeiten beachten zu müs­ sen, direkt aus dem Liefergebinde verarbeitet werden. Hierzu werden die Massen z.B. mit einer Kelle in die vor­ handenen Hohlräume (Fugen) vorzugsweise zwischen Verlege­ materialien (Fliesen) gestrichen, die überschüssige Masse wird mit der Kelle grob entfernt und anschließend mit Schwamm und Wasser der Rest rückstandsfrei von der Flie­ senoberfläche abgewaschen. Durch die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Massen wird die einfache und sichere An­ wendung derselben gewährleistet, wobei dies auch für Applikationen durch Spritzen aus einem Behältnis (Kartusche etc.) gilt.

Nach der raschen, schwundfreien Austrocknung sind die er­ findungsgemäßen Massen verformungsfähig, frei von Rissen, haften gut an den Kanten der Verlegematerialien, zeigen keine Ausblüh-, Auswanderungs- und Farbverschmutzungen, sind wasserfest und wasserdicht und bilden eine feine Oberflächenstruktur aus.

Die erfindungsgemäßen Massen erreichen Verbundfestig­ keiten, gemessen an keramischen Fliesen, von mehr als 0,5 N/mm². Die Wasserdichtigkeit der erfindungsgemäßen Massen wurde mit 0,5 bar und 1,0 bar geprüft. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Massen gegen verdünnte Säuren und Laugen stabil.

Typische erfindungsgemäße Zusammensetzungen sind nachstehend angeführt, wobei diese nicht beschränkend sind.

Beispiel 1

ca. 170 Gew.-Teile einer 50%igen wäßrigen Kunststoffdispersion (Acronal 295 D, BASF),
300 Gew.-Teile Vollglas-Kugeln der Körnung 50 bis 105 µm,
480 Gew.-Teile Quarzsand coloriert der Körnung ca. 60 bis 160 µm,
50 Gew.-Teile Barythmehl (1 bis 50 µm),
20 Gew.-Teile Verdicker, Netzmittel, Filmkonsolidierungsmittel und andere Hilfsstoffe.

Beispiel 2

ca. 180 Gew.-Teile einer 50%igen wäßrigen Kunststoffdispersion (Vinnapas EP 16, Wacker),
530 Gew.-Teile Vollglas-Kugeln der Körnung ca. 50 bis 150 µm,
240 Gew.-Teile Quarzsand coloriert der Körnung ca. 60 bis 160 µm,
20 Gew.-Teile Barythmehl (1 bis 50 µm),
20 Gew.-Teile Verdicker, Netzmittel und andere Hilfsstoffe.

Beispiel 3

ca. 125 Gew.-Teile einer 60%igen wäßrigen Kunststoffdispersion (Alberdingk V2-U 230 W),
50 Gew.-Teile Wasser,
300 Gew.-Teile Vollglas-Kugeln der Körnung ca. 50 bis 105 µm,
20 Gew.-Teile Barythmehl (1 bis 50 µm),
475 Gew.-Teile Quarzsand coloriert der Körnung ca. 60 bis 160 µm,
30 Gew.-Teile Verdicker, Netzmittel und andere Hilfsstoffe.

Claims (12)

1. Nach der Trocknung verformungsfähige, schwundarme Füll- und Fugenmasse aus Kunstharzdispersionen, Füllstoffen sowie üblichen Hilfsmaterialien auf wäßriger Basis zur Verfugung von Fliesen- und Natursteinplatten, dadurch gekennzeich­ net, daß

• a) der Kunstharzanteil 5 bis 15 Gew.% beträgt,
• b) die feinen Füllstoffe in einem Teilchengrößen­ bereich von 1 µm bis 250 µm vorliegen,
• c) die feinen Füllstoffe in einer Mischung einer unstetigen Sieblinie folgen, die eine Anreiche­ rung der Kornfraktionen zwischen 50 µm und 125 µm aufweist,
• d) die Füll- bzw. Fugenmasse einkomponentig in gebrauchsfertiger Formulierung formuliert ist.

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß alle Füllstoffe annähernd Kugelform aufweisen.

3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß 10 bis 55 Gew.% der Masse aus Vollkugeln bestehen, deren Oberfläche mit einem Haftvermittler versehen sein kann.

4. Masse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Füllstoffe die jeweils farbgebende Komponente darstellt.

5. Masse nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der jeweils farbgebende Füllstoff auf seiner Oberfläche mit einem farbigen Reaktionsharz beschichtet ist.

6. Masse nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der farbbeschichtete Füll­ stoff quarzitischen Sand darstellt.

7. Masse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunstharzanteil unter 10 Gew.% liegt.

8. Masse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Korns im Bereich von 50 bis 125 µm 60 bis 85 Gew.%, vorzugsweise 70 bis 80 Gew.%, des Gesamtanteils der Füllstoffe ausmacht.

9. Masse nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kornanteil Spitzen zwischen 60 und 100 µm aufweist.

10. Masse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den folgenden Kornaufbau der Füllstoffe: 1 bis 50 µm in einem Anteil von 1 bis 10 Gew.%,
50 bis 125 µm in einem Anteil von 60 bis 85 Gew.%,
125 bis 250 µm in einem Anteil von 0 bis 20 Gew.%,
250 µm weniger als 25 Gew.%.

11. Masse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus 5 bis 15 Gew.% Kunstharz,
45 bis 75 Gew.% silikatischem Farbsand,
10 bis 55 Gew.% Vollkugeln,
1 bis 5 Gew.% Feinmehl, vorzugsweise Barythmehl,
2 bis 4 Gew.% Hilfsmaterialien, wie Netzmittel,
Verdicker, Konservierungsmittel, wasserabweisender Zusatz,
7 bis 15 Gew.% Wassergebildet ist.

12. Anwendung der Füll- und Fugenmasse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, zum Verfugen keramischer Fliesen bzw. Naturstein, wobei die Masse über die Fliesen und die dazwischenliegenden Hohl­ räume (Fugen) gestrichen und hiernach die auf den Fliesen selbst vorhandene Masse entfernt wird.