DE3920025C2 - Additivgemische auf Basis von Alkyl-, Alkyl-hydroxyalkyl- und/oder Hydroxyalkylzellulosen für Mörtel, Spachtelmassen und/oder Putzmassen auf Gipsbasis und ihre Anwendung in diesen Bauhilfsmitteln - Google Patents

Description

Die heute üblichen modernen Arbeitstechniken auf dem Gebiet des Aufbringens von Mörteln, Putzmassen und/oder Spachtelmassen auf Gipsbasis und insbesondere der Einsatz von sogenannten Maschinen­ putzen sowie das Streben nach Kosteneinschränkung, stellen heute beträchtliche Anforderungen an die Wirkung, den Einfluß auf die Verarbeitbarkeit der damit hergestellten Baustoffe sowie die Si­ cherheit dieser Bauhilfsmittel bei ihrem Einsatz.

Um Putze leichter verarbeitbar zu machen, sind in der Vergangenheit verschiedene Wege eingeschlagen worden. Die meisten zielten darauf ab, das spezifische Gewicht der Mörtel zu vermindern. Hierzu werden beispielsweise - durch Mitverwendung tensidischer Komponenten - Luftporen in den Mörtel eingeführt. Als Nachteil sind damit bisher das sogenannte Ribbeln und Rollen des Putzes beim Auftrag sowie ein Abfall der Festigkeitswerte festzustellen.

Es ist versucht worden, durch Mitverwendung eines porigen körnigen Materials, beispielsweise von Perlite oder anderen Leichtzuschlag­ stoffen, zum Ziel zu kommen. Diese Variante ist jedoch für die Praxis im allgemeinen zu kostspielig.

Weiterhin ist vorgeschlagen worden, durch Einsatz von modifizierten Additiven, z. B. durch Einsatz von mit Polyacrylamid modifizierten Methylzellulosen, die Wasseraufnahme des Putzes zu erhöhen. Aller­ dings führt der Einsatz auch solcher modifizierten Methylzellulo­ sen, speziell bei der Herstellung von Maschinenputz, nur zu gering­ fügig höherer Wasseraufnahme im Vergleich zum Einsatz unmodifi­ zierter MC-Typen. Höher modifizierte Typen sind darüberhinaus scherempfindlich und wegen erhöhter Klebrigkeit schlecht verarbeit­ bar.

EP-A-2 0295 628 beschreibt ein auf Zellulosederivaten basierendes Additivgemisch zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit und/oder Pastenstruktur von Mörteln, Spachtelmassen und/oder Putzmassen auf Gipsbasis, das wasserlösliche Zellulosederivate und Polyacrylamide und/oder Stärkeether enthält.

Aus DE 31 05 576 A1 ist eine Baustoffmischung für den Grubenausbau, Mörtel oder Beton, bestehend aus Zement, Zuschlägen und Wasser be­ kannt, wobei diese Mischung gleichzeitig Zuschläge wie Zellulose­ ether zusammen mit Polyacrylamiden enthalten kann. Zum Erzielen bestimmter Eigenschaften können der hier beschriebenen Baustoff­ mischung für den Grubenausbau weiterhin Luftporenbildner, Beton­ verflüssiger, Betondichtungsmittel, Betonverzögerer, Erhärtungsbe­ schleuniger, Erstarrungsbeschleuniger, Flugasche, Betonite, Ton- Kieselgur und ähnliches zugesetzt werden.

Aus DE 33 02 988 A1 sind Gipsmischungen mit nichtionischen Zellu­ loseethern und weiteren üblichen Hilfsstoffen bzw. Füllstoffen be­ kannt.

Die Deutsche Patentanmeldung W 5713 IVc/80b, bekanntgemacht am 21. Juni 1956, betrifft Mörtelmischungen zur Verfestigung poröser Baumassen aus Erde, Gestein, Mauerwerk, Beton und dergleichen. Diese können Zelluloseether in Form von trockenen Pulvern ent­ halten. Weiterhin wird beschrieben, daß diesen Mitteln Zement­ dispersionsmittel wie Kondensationsprodukte der Naphthalin­ sulfonsäure mit Formaldehyd, Sulfitablauge, Salze der Lignin­ sulfonsäuren, ligninsulfonsaures Calcium und dergleichen zugesetzt werden können.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein auf Zellulosederivaten basierendes Additivgemisch zur Verfügung zu stellen, das insgesamt zu einer Verbesserung der Verarbeitbarkeit und/oder der Pasten­ struktur von Mörteln, Spachtelmassen und/oder Putzmassen auf Gips­ basis führt. Die Erfindung will insbesondere die Verarbeitung solcher Massen mit erhöhter Scherstabilität ermöglichen, so daß sich schließlich neben einer lockeren, cremigen Struktur auch ge­ rade bei der Verarbeitung in der Maschine höhere Wasser-/Gips-Ver­ hältnisse und die damit letztlich erhältlichen Verarbeitungsvor­ teile erzielen lassen.

Der Begriff der Zellulosederivate erfaßt dabei in der folgenden Erfindungsbeschreibung Produkte aus der Gruppe der Alkylzellulosen, der Alkyl-hydroxyalkylzellulosen bzw. der Hydroxyalkylzellulosen. Der DS-Wert der Alkylzellulosen liegt dabei zwischen 1,5 bis 1,8 - bezogen auf Alkylsubstitution. Bei den Alkyl-hydroxyalkylzellulosen liegt der DS-Wert (bezogen auf Alkylsubstitution) zwischen 1,3 und 1,9 bei einem Hydroxyalkyl-MS-Wert zwischen 0,05 und 0,8, während bei den Hydroxyalkylzellulosen der entsprechende MS-Wert ( bezogen auf die Hydroxyalkylsubstitution) im Bereich von 1,5 bis 3,5 liegt.

Der DP der Zellulosederivate liegt bevorzugt zwischen 1500 und 4000. Die 2%-igen wäßrigen Lösungen zeigen insbesondere Viskosi­ tätswerte zwischen etwa 2000 und 40 000 mPas (2%ig nach Brookfield bei 20 UpM und 20°C).

Die technische Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe geht von der überraschenden Erkenntnis aus, daß der gemeinsame Einsatz der im folgenden angegebenen Komponenten - unter Mitverwendung von Zellu­ losederivaten der genannten Art als Additiv-Hauptkomponente - zur angestrebten Verbesserung führt. Bei diesen paarig eingesetzten Hilfskomponenten handelt es sich einerseits um an sich bekannte Verdicker für gipsgebundene Massen der beschriebenen Art und ande­ rerseits um Verflüssiger solcher mit Wasser erhärtenden Gipsmassen. Ihr gemeinsamer Einsatz und ihre Kombination mit den Zellulosede­ rivaten führen zu Gips-basierten Werkstoffen, die im Naßzustand eine cremig-sahnige Beschaffenheit aufweisen und sich überraschend stabil gegenüber Scherwirkung bei der maschinellen Herstellung und Verarbeitung erweisen.

Gegenstand der Erfindung sind dementsprechend in einer ersten Aus­ führungsform Alkylzellulose, Alkyl-hydroxyalkylzellulose und/oder Hydroxyalkylzellulose (im folgenden als "Zellulosederivate be­ zeichnet) enthaltende Additivgemische für die Verbesserung der Be­ schaffenheit der Pastenstruktur und/oder der Verarbeitbarkeit von Mörteln, Spachtelmassen und/oder Putzmassen auf Gipsbasis mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft in einer weiteren Ausführungsform die Ver­ wendung solcher Additivgemische in Mörteln, Putzmassen und/oder Spachtelmassen auf Gipsbasis in solchen Mengen, daß deren Verar­ beitbarkeit verbessert und insbesondere die Zerstörung der von den Additivgemischen zunächst aufgebauten Pastenstruktur der Mörtel in der Putzmaschine deutlich vermindert wird.

Die Erfindung betrifft schließlich Gips-basierte Bauhilfsmittel der genannten Art, die durch einen Gehalt der Additivgemische aus übergeordneten Mengen an Zellulosederivaten und untergeordneten Mengen der Kombination von Verdickern und Verflüssigern für mit Wasser erhärtende Gipsmassen gekennzeichnet sind.

Dem hier betroffenen Fachmann sind die Fachbegriffe der Verdicker und der Verflüssiger für Mörtel, Spachtelmassen und/oder Putzmassen auf Gipsbasis vertraut. Sogenannte Verdicker sind insbesondere wasserlösliche synthetische Polymerverbindungen mit Verdickungs­ wirkung, wobei hier der Stoffklasse der Polyacrylamide besondere Bedeutung zukommt. In der Praxis eingesetzte Verdicker auf dieser Basis umfassen nichtionische Polyacrylamide ebenso wie anionisch und/oder kationisch modifizierte Polyacrylamidverbindungen. Die kationisch modifizierten Polyacrylamidverbindungen zeichnen sich durch besondere Wirksamkeit aus, aber auch die nichtionischen Polyacrylamide sind häufig bevorzugte Vertreter dieser Stoffklas­ sen. Bekannte weitere Verdicker für Gips-basierte Systeme der be­ schriebenen Art sind Stärkeether und hier insbesondere Hydroxyal­ kylstärken sowie Carboxymethylzellulosen. Ein besonders wirkungs­ voller Vertreter dieser Art ist die Hydroxypropylstärke, wobei hier mittlere Substitutionsgrade von 0,5 bis 1,5 bevorzugt sind. Die verschiedenen Verdickertypen der hier beschriebenen Art können einzeln oder auch in Kombination miteinander eingesetzt werden. Auf dem Gebiet der Polyacrylamid-Verbindungen haben sich Polymere mit mittleren Molekulargewichten im Bereich von 1 bis einige Millionen als besonders geeignet erwiesen. Nicht-ionogene Polyacrylamid-Ver­ bindungen besitzen bevorzugt mittlere Molekulargewichte im Bereich von 1 bis 3 Mio., kationisch modifizierte Polyacrylamidverbindungen liegen in der bevorzugten Ausführungsform mit ihren mittleren Molekulargewichten im Bereich von 3 bis 5 Mio., auch die anionisch modifizierten Polyacrylamidverbindungen liegen bevorzugt in einem mittleren Molekulargewichtsbereich von einigen Millionen.

Auch der Begriff des Verflüssigers für hydraulisch erhärtende Gips-basierte Wirkstoffe der beschriebenen Art ist dem Fachmann vertraut. Es handelt sich hierbei in aller Regel um Sulfonsäure- bzw. Sulfonatgruppen enthaltende Kondensationsprodukte natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs. Das bekannteste Beispiel für solche Verflüssiger auf Naturstoffbasis sind die erfindungsgemäß einzusetzenden Ligninsulfonate. Weitere charakteristische Beispiele für synthetische Verflüssiger, im Sinne der vorliegenden Erfindung, dieser Art sind die unter Melment® bekannt gewordenen sulfonierten Melamin/Formaldehydharz-Kondensationsprodukte. Ein weiteres bekanntes Beispiel für Verflüssiger sind Kondensate auf Basis von Naphtha­ linsulfonsäuren und Formaldehyd. Auch in dieser Klasse der Ver­ flüssiger können einzelne bestimmt ausgewählte Vertreter oder Stoffmischungen mehrerer dieser Vertreter erfindungsgemäß zum Einsatz kommen.

Das erfindungsgemäße Additivgemisch enthält - jeweils als Trock­ enstoff bestimmt - die ausgewählten Zellulosederivate als Haupt­ bestandteil in einer Menge von 80 bis 95 Gew.-%, die mit unterge­ ordneten Mengen einerseits der verdickend wirkenden Komponenten und andererseits der verflüssigend wirkenden Zusatzstoffe vermischt ist. Bevorzugt sind erfindungsgemäß insbesondere Additivgemische dieser Art, die 85 bis 90 Gew.-% Zellulosederivate zusammen mit den Verdickern und den Verflüssigern enthalten. Diese beiden zuletzt genannten Zusatzstoffe können in einer wichtigen Ausführungsform in etwa gleichen Gewichtsanteilen im Gemisch vorliegen und machen da­ bei insbesondere 9 bis 13 Gew.-% des Additiv-Trockengemisches aus. Alle Gewichtsprozent-Angaben beziehen sich hierbei auf das jewei­ lige Trockengewicht der Einzelkomponenten bzw. des Additivgemisches.

Besonders wichtige Vertreter für die im Rahmen der Erfindung ein­ gesetzten Zellulosederivate sind Zellulosemischether, die überwie­ gende Mengen an Alkylsubstituenten neben untergeordneten Mengen an Hydroxyalkylsubstituenten enthalten. Besonders wichtig sind dabei entsprechende Mischether, die den Methylrest als Alkylsubstituenten und den Hydroxyethylrest als Hydroxyalkylsubstituenten aufweisen. Zu den bevorzugten Substitutionsgraden - DS bzw. MS - gelten die zuvor angegebenen Zahlenwerte.

Im praktischen Einsatz hat sich gezeigt, daß bereits sehr geringe Zusatzmengen dieser Additivgemische bei den Gips-basierten Mörteln, Putzmassen und/oder Spachtelmassen zu substantiellen Verbesserungen in ihrer Verarbeitbarkeit und in ihrer Gesamtbeschaffenheit führen. So kann als breiter Bereich eine Zusatzmenge des Additivgemisches von 0,1 bis 1,2 Gew.-% (Trockengewicht bezogen auf Trockengewicht der Gips-basierten Masse) angegeben werden. Im einzelnen gilt dabei zusätzlich das Folgende:
Gipsmörtel, die beispielsweise für eine Auftragsstärke im Bereich von 10 bis 20 mm vorgesehen sind, können bereits durch den Zusatz von 0,1 bis 0,3 Gew.-% (wiederum jeweils als Trockenmasse be­ rechnet) im angestrebten Ausmaß verbessert werden. Die in dünnerer Schichtstärke aufgetragenen Spachtelmassen oder Glättputze be­ nötigen ein erhöhtes Wasserrückhaltevermögen und damit einen hö­ heren Gehalt an Zellulosederivaten. Hier ist es zweckmäßig, das beschriebene Additivgemisch in Mengen von etwa 0,6 bis 0,8 Gew.-% - auch hier wieder jeweils auf Trockengewicht bezogen - zuzusetzen.

Die Additivgemische sind als eigenständige Komponente handelsfähig und können beim Ansetzen des Gips-basierten Werkstoffes der Ge­ samtmasse zugesetzt und darin eingearbeitet werden. Die Erfindung umfaßt aber auch Gipsmörtel, Gipsspachtelmassen und/oder Gipsputz­ massen, die insbesondere in Trockenform vorliegen, beim Einsatz zur Abmischung mit der benötigten Wassermenge vorgesehen sind und sich durch einen geringen Gehalt bevorzugt 0,1 bis 1,2 Gew.-% (be­ rechnet jeweils auf Trockenmasse) des erfindungsgemäßen Additiv­ gemisches auszeichnen.

Der jeweilige Aufbau der Gips-basierten Werkstoffe entspricht im übrigen dem allgemeinen Wissen des Standes der Technik. Verwiesen wird in diesem Zusammenhang insbesondere auf die Literaturstelle Ullmann, Encyklopädie der technischen Chemie, 4. Auflage, Band 12, 289 ff, insbesondere Unterkapitel 5.3, Seite 308. Bedingt durch eine erhöhte Scherstabilität der erfindungsgemäß aufgebauten Stoffkombination in der Putzmaschine lassen sich höhere Wasser-/- Gipswerte erzielen. Zusammen mit einer synergistisch auftretenden Unterdrückung der durch die mitverwendeten Zellulosederivate und Verdicker erzeugten Klebrigkeit lassen sich die Mörtel vor allem beim ersten Aufziehen deutlich besser und leichter verarbeiten als herkömmliche Rezepturen.

Beispiele

In den nachfolgenden Beispielen werden die drei Grundrezepturen 1 bzw. 1a, 2 und 3 - die jeweils praxisbezogenen Stoffmischungen entsprechen - einmal mit einem herkömmlichen Additivgemisch (CE- Additiv herkömmlich) und zum Vergleich mit einem erfindungsgemäßen Additivgemisch (CE-Additiv erfindungsgemäß) versetzt und verarbei­ tet. In diesen drei paarig angesetzten Vergleichsversuchen werden jeweils die Stoff- und Verarbeitungseigenschaften im Rahmen einer praxisüblichen Beurteilung bestimmt und miteinander verglichen.

Im einzelnen gilt dabei das Folgende:
Als erfindungsgemäßes CE-Additiv wird das folgende Stoffgemisch eingesetzt:

• - 89 Gew.-% eines Methyl-hydroxyethylzellulosemischethers mit einem Methyl-DS von 1,53 und einem Hydroxyethyl-MS von 0,3, Viskosität der 2 gew.-%-igen wäßrigen Lösung 20 000 mPas (Brookfield), 20°C, 20 UpM.
• - 5 Gew.-% Calciumligninsulfonat (zuckerfrei) als Verflüssiger.
• - 6 Gew.-% eines kationisch modifizierten Polyacrylamids (Visko­ sität der 1 gew.-%-igen Lösung in 10 Gew.-% wäßriger NaCl- Lösung: 220 mPas (Brookfield), 20°C, 20 UpM) als Verdickungs­ mittel.

Herkömmliches CE-Additivgemisch:

• - 98 Gew.-% des Methyl-hydroxyethylzellulosemischethers wie oben angegeben.
• - 2 Gew.-% eines nicht-ionogenen Polyacrylamids (Verseifungsgrad 0 bis 5%) mit einer Viskosität - unter den oben angegebenen Bedingungen - von 700 mPas als Verdickungsmittel.

Im ersten vergleichenden Versuchspaar (Rezepturen 1 und 1a) be­ schreibt die Rezeptur 1 ein handelsübliches Stoffgemisch nach dem Stand der Technik, dem zur Verarbeitungsverbesserung Perlite in der angegebenen Menge zugesetzt worden ist. Die entsprechenden Stoff­ mischungen im Sinne der Erfindung enthalten diesen Perlite-Zusatz nicht, sind aber sonst - bis auf den Austausch des CE-Additivs - mit der Rezeptur 1 identisch.

In den nachfolgenden Vergleichspaaren, zunächst zur Rezeptur 2 und den nachfolgenden Vergleichspaaren, zunächst zur Rezeptur 2 und dann zur Rezeptur 3 werden jeweils identische Stoffgemische nur unter Austausch des CE-Additivs zusammengestellt und ausgetestet.

Die untersuchten Stoffgemische sind die folgenden:

Versuchsergebnisse mit den Rezepturen 1 (Stand der Technik) und 1a (Erfindung) unter Zusatz der CE-Additive

Die erfindungsgemäße Rezeptur zeichnet sich trotz Weglassen des Perlite-Anteils (der zur Verarbeitungsverbesserung mitverwendet wurde) durch leichtere und bessere Verarbeitbarkeit aus. Der durch Weglassen der Perlite normalerweise absinkende Wasserfaktor und damit die Ergiebigkeit wurde voll kompensiert.

Versuchsergebnisse mit Rezeptur 2

Der mit erfindungsgemäßem CE-Additiv hergestellte Putz war cre­ miger, buttriger und deutlich leichter verarbeitbar. Parallel konnte eine höhere Ergiebigkeit festgestellt werden.

Versuchsergebnisse mit Rezeptur 3

Claims (8)

1. Alkylzellulose, Alkyl-hydroxyalkylzellulose und/oder Hydroxy­ alkylzellulose ("Zellulosederivate") enthaltende Additivgemische für die Verbesserung der Beschaffenheit und/oder der Verarbeit­ barkeit von Mörteln, Spachtelmassen und/oder Putzmassen auf Gips­ basis, dadurch gekennzeichnet, daß sie 80 bis 95 Gew.-% Zellulose­ derivate (Gew.-% als Trockengewicht und bezogen auf Additiv- Trockengemisch) zusammen mit untergeordneten Mengen einer Kombi­ nation von Verdickern ausgewählt aus nichtionischen, anionisch und/oder insbesondere kationisch modifizierten Polyacrylamiden und/oder Stärkeethern und Verflüssigern, ausgewählt aus Sulfon­ säure- bzw. Sulfonatgruppen enthaltenden Kondensationsprodukten natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs, Ligninsulfonaten, Melamin/Formaldehydharz-Sulfonaten und/oder Naphthalinsulfonsäure/ Formaldehyd-Kondensaten für bei Wasserzusatz erhärtende Gipsmassen enthalten.

2. Additivgemische nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 85 bis 90 Gew.-%, Zellulosederivate, zusammen mit den Ver­ dickern und den Verflüssigern enthalten, die bevorzugt in etwa gleichen Gewichtsanteilen im Gemisch vorliegen und dabei insbe­ sondere 9 bis 13 Gew.-% des Additiv-Trockengemisches ausmachen.

3. Additivgemische nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stärkeether ausgewählt sind aus Hydroxyalkylstärken.

4. Additivgemische nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Polyacrylamidverbindungen mittlere Molekulargewichte im Bereich von 1 bis 5 Mio. aufweisen und beim Einsatz von Stärke­ ethern Hydroxypropylstärke, insbesondere mit einem mittleren mo­ laren Substitutionsgrad (MS) von 0,5 bis 1,5, bevorzugt ist.

5. Additivgemische nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß sie Zellulosederivate der nachfolgenden Definition ent­ halten:

• - Alkylzellulosen mit einem DS-Wert von 1,5 bis 1,8,
• - Alkyl-hydroxyalkylzellulosen mit einem DS-Wert (Alkylsubstitution) von 1,3 bis 1,9 und einem MS-Wert (Hydroxyalkylsubstitution) zwischen 0,05 und 0,8 und/oder
• - Hydroxyalkylzellulosen mit einem MS-Wert zwischen 1,5 und 3,5

wobei der bevorzugte DP der Zellulosederivate im Bereich von 1500 bis 4000 liegt.

6. Gipsmörtel, Gipsspachtelmassen und/oder Gipsputzmassen, ge­ kennzeichnet durch einen geringen Gehalt des Zellulosederivate ent­ haltenden Additivgemisches nach Ansprüchen 1 bis 5, wobei bevorzugt der Additivgehalt im Bereich von 0,1 bis 1,2 Gew.-% (Trockengewicht bezogen auf Trockenmasse) liegt.

7. Ausführungsform nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Additivgemische Gipsmörteln in Mengen von 0,1 bis 0,3 Gew.-% (Trockengewicht auf Trockenmasse) und Spachtelmassen und/oder Putzmassen in Mengen von 0,3 bis 1,2 Gew.-% (Trockengewicht auf Trockenmasse) zugesetzt sind.