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Hintergrund
der Erfindung
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Bereich der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Additiv-Träger zum
Mischen mit Zubereitungen wie beispielsweise Mörtel, Zementpasten, Stuckgipsen und
anderen Materialien und betrifft insbesondere einen viskosen, entmischbaren
Gel-Additiv-Träger
zum Mischen mit Ionen enthaltenden Materialien, der in seiner Gel-Form
ein Abtrennen und Absetzen der Additive vor dem Mischen verhindert
und leicht abmessbar ist und bei Mischen mit den Ionen enthaltenden Materialien
flüssig
wird und vollständig
und gleichmäßig mischbar
wird, wodurch ein leichtes und präzises Mischen unter Herstellung
einheitlicher, homogener Mörtel,
Zementpasten, Stuckgipse und anderer Zusammensetzungen ermöglicht wird.
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Kurze Beschreibung
des Standes der Technik
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Mörtel, Zementpasten,
Stuckgipse und ähnliche
Materialien sind seit langer Zeit bekannt. In Mittelamerika verwendeten
die Mayas pigmentierten Stuckgips zum Verzieren ihrer Tempel und
Pyramiden, und das bereits vor Jahrhunderten. Am meisten verbreitet
wird ein Trockenpulver, das aus Zementen des Portland-Typs, feinteiligem
Siliciumoxid, Pigmenten und Härtungsmitteln
besteht, die mit Wasser gemischt sind, zur Herstellung dieser Materialien
verwendet. Obwohl die Trocken-Additive sich nicht von den trockenen
Basis-Materialien absetzen, ist eine präzise und gleichmäßige Verteilung
in dem fertigen Produkt schwierig zu erreichen. Verfahren des Standes
der Technik zum Mischen von „Trocken-Additiv-"Materialien vor Ort
führen
zum Verlust von viel Zeit, Arbeitskraft und Material aufgrund der
Schwierigkeit, eine gleichmäßige Verteilung
der Zusatzstoffe und/oder eine Pigmentierung über das gesamte zu verwendende
Material zu erhalten. Auf kleinen Baustellen ist es üblich, die
Mehrzahl der Trocken-Komponenten
zu verwerfen, da sich die verbleibenden Inhaltsstoffe eines angebroche nen
Sacks hydratisieren und Klumpen bilden und dadurch unbrauchbar werden,
wenn sie in Behältern
aufbewahrt werden, die geöffnet
oder aufgebrochen wurden.
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In
jüngst
zurückliegender
Zeit wurden Verfahren entwickelt, die Gebrauch von ein Suspendieren
fördernden
Mitteln unter Tragen von Additiven und Pigmenten in Wasser machen,
und dann wird eine wässrige
Zusammensetzung der pulverförmigen trocknen
Basis-Zusammensetzung zugesetzt. Selbst bei diesen Verfahrensweisen
ist oft ein Misslingen verbreitet, da die Additive aus den flüssigen Trägern in
den Lager-Behältern
ausgefallen sind. Häufig schütteln, rühren oder
in geeigneter Weise mischen vor der Verwendung die Arbeiter an der
Arbeitsstelle die Additive auch nicht genügend auf, die sich aus der
flüssigen
Suspension abgesetzt haben. Das resultierende Material kann Farbton-Differenzen
aufgrund ungleichmäßigen Mischens
von Pigmenten zeigen, da die erste Teilmenge des wässrigen
Trägers,
die vom oberen Teil des Inhalts des Behälters abgenommen wurde, wenig
Pigment enthalten kann und sich die Pigment-Konzentrationen erhöhen, wenn man dem Boden des
Vorratsbehälters
näher kommt.
Ein weiteres Problem, das bei ungleichmäßigem Mischen der Zusatzstoffe
bzw. Additive auftreten kann, ist dasjenige, dass dies unterschiedliche Festigkeiten
von Materialien hervorrufen kann. Dieses Problem kann nicht unmittelbar
erkannt werden, kann jedoch bald zu einem physikalischen Zusammenbruch
des fertigen Produkts führen.
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Andere
haben Verfahrensweisen und Zusammensetzungen zur Verwendung mit
Mörtel,
Zementpasten, Stuckgipsen, Gipsen, Klebern oder anderen Produkten
patentiert, und um solche Probleme zu überwinden wie Haftung, Verbau-Eigenschaften, Einfrier-Auftau-Beständigkeit,
Sinken des Gewichts, akustische Eigenschaften, Strukturbildung,
mehrere Farben usw.. Jedoch beruhen die meisten Ansprüche gegen
Handwerker in der Industrie auf einer ungleichmäßigen Färbung eines aufgebrachten zementartigen
Mörtels
oder eines anderen Finish-Putzes, die üblicherweise hervorgerufen
wird durch eine ungleichmäßige Verteilung
und Verfügbarkeit
der Pigmente vor der Aufbringung. Weiter sind Ansprüche gegen
Handwerker auch verbreitet aufgrund des Problems fehlender Mörtel-Festigkeit
aufgrund einer ungleichmäßigen Mischung
und Verteilung anderer Additive.
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Das
gleichmäßige Verfügbar-Machen
von Additiven beim Hydratisieren Ionen enthaltender Materialien
wie beispielsweise von Zementen des Portland-Typs und anderer kalkhaltiger
Produkte ist ein seit langer Zeit existierendes Problem. Es ist
wohlbekannt, dass Trockenmischer statische Ladungen aufbauen, die
bewirken können,
dass sich manche polaren Additive bzw. Zusatzstoffe agglomerieren
und dadurch ihr Vermögen
verlieren, eine einheitliche Verteilung zu erhalten. Einige Mineral-Pigmente
sind besonders ladungsempfindlich, was zu einer Streifenbildung
der Farben und einer scharfen Abschattierung führt und dadurch Ausführungsfehler
hervorruft. Der entmischbare Gel-Additiv-Träger in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung überwindet
die Ladungs-Empfindlichkeit.
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Einige
Additive bzw. Zusatzstoffe wie beispielsweise Hydroxymethylcellulose
und Hydroxyethylcellulose, um nur zwei zu nennen, absorbieren Wasser,
das für
eine Hydratation erforderlich ist und setzen es langsam frei. Dies
ermöglicht,
dass Materialien, die damit compoundiert werden, gleichmäßig härten, wenn
sie in Verbindung mit einem Substrat mit hoher Absorptionskapazität verwendet
werden, da sonst das Wasser schnell extrahieren würde. Wenn
nicht in dem Formulierungs-Prozess extrem aufgepasst wird, kann
eine Zement-Matrix eine übermäßige Verlangsamung
der „Härtung" aufgrund ihres Unvermögens erleiden,
das Wasser zu extrahieren, das für
eine Hydratation von Cellulose benötigt wird. Es ist daher ausschlaggebend,
die richtige Type, die richtige Viskosität und die richtige Menge an
Cellulose-Material zu wählen.
Eine Fehlfunktion kann immer noch auftreten, so lange es nicht gleichmäßig in dem Endprodukt
verteilt ist. Der entmischbare Gel-Additiv-Träger in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung
sorgt für
eine homogene Verteilung.
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Mittel,
wie sie zum Suspendieren von Zusatzstoffen bzw. Additiven verwendet
werden, dienen keinem weiteren Zweck als zu verhindern, dass sich die
gewünschten
Additive aus der wässrigen
Phase vor einem Mischen mit Ionen enthaltenden Materialien wie beispielsweise
zementartigen Pulvern abscheiden. Wegen der Ineffektivität der meisten
derartigen Suspendierungsmittel müssen sie in signifikanten Mengen
verwendet wer den. Jedes von Wasser verschiedene Material beeinträchtigt dann,
wenn es zu trockenen Zementartigen Materialien zugesetzt wird, die
Festigkeit des produzierten Endprodukts. Eine Beschränkung der
Menge an Additiven ist daher zwingend erforderlich, so lange die
Additive nicht einem nützlichen
Zweck dienen. Pigmente, Cellulose-Derivate, Latex und ähnliche
Materialien haben spezielle Zwecke. Tone, Stärken, Gummen, Proteine, tierische
Leime und andere Materialien haben keinen anderen Zweck als den
als Suspendierungsmittel und sollten daher vermieden werden, wenn
dies möglich
ist. Der entmischbare Gel-Additiv-Träger in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung verhindert, dass sich die Additive vor einem Mischen mit
Ionen enthaltende Materialien abscheiden.
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Die
Wasser-Verfügbarkeit
für hydratisierende
Zemente des Portland-Typs ist kritisch, da sie in starkem Umfang
die letztlich erhaltene Festigkeit der „gehärteten" Zement-Matrix bestimmt. Zemente des Portland-Typs
brauchen normalerweise bis zu 30% ihres eigenen Trockenpulver-Gewichts
in dem Hydratisierungsprozess. Änderungen
der Wasser-Verfügbarkeit
durch Additive, deren einzige Funktion ist, die Stabilität der wässrigen
Zusammensetzung vor einer Zugabe zu dem Zementartigen Basis-Material
zu erhöhen,
beeinträchtigen
die Färbung
und Festigkeit von Zusammensetzungen auf Zement-Basis. Ohne Konkurrenz
von unnötigen,
eine Suspension verstärkenden
Mitteln werden Cellulose-Derivate effizienter hydratisiert und assimiliert
und senken dadurch im starken Maße die erforderlichen Mengen.
Derzeit gängige
Verfahren erfordern 0,5% bis 10% an ein Suspendieren fördernden
Mitteln, während
der entmischbare Gel-Additiv-Träger in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung eine fehlerlose Additiv-Trage-Kapazität mit weniger
als 0,02% an die Suspendierung verstärkenden Mitteln liefert.
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Die
Zugabe eines Färbemittels
(Pigments) zu Zementen des Portland-Typs, die von wässrigen Trägern Gebrauch
machen, bietet auch spezielle Probleme. Das Verhältnis Zement zu Wasser ist wichtig
für eine
brauchbare Hydratation und um eine Abschattierung von Charge zu
Charge zu verhindern. Es ist üblich
und normalerweise nötig,
dass vom Endverbraucher mehr als eine Charge gemischt werden muss,
um große
Flächen fertig
zu stellen. Wenn bei der zweiten (und nachfolgenden) Charge(n) die
Menge an zugemischtem Wasser selbst um geringe Prozent-Mengen erhöht oder
erniedrigt wird, könnte
die gesamte Arbeit zurückgewiesen
werden. Der entmischbare Gel-Additiv-Träger
in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung erfordert ohne ein Maskieren durch unnötige, das
Suspendieren verstärkende
Mittel weniger Pigment und führt
trotzdem zu einer helleren und mehr gesättigten Färbung der Zusammensetzung.
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Die
meisten chemischen Additive, insbesondere Pigmente, scheiden sich
ab und sinken zum Boden des Behälters,
selbst wenn ein Suspendieren verstärkende Mittel verwendet werden.
Dies macht es schwierig oder gar unmöglich, diese wieder gleichmäßig und
homogen zu dispergieren und sie insbesondere in großen Behältern zu
verwenden. Der entmischbare Gel-Additiv-Träger in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung überwindet
diese und andere Probleme durch sein Vermögen, die Additive in der passenden
Menge Wasser, wie es normalerweise in dem Hydratationsprozess verwendet
wird, zu „vorbefeuchten" oder „vorzumischen".
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Es
gibt einige im Handel erhältliche
Produkte und Patente, die auf verschiedene Zusammensetzungen zum
Mischen mit Ionen enthaltende Materialien wie beispielsweise zementartige
Materialien auf Trockenpulver-Basis, Mörteln, Zementpasten, Stuckgipsen
usw. gerichtet sind.
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Die
Firma Dryvit Systems, Inc., aus West Warwick, RI, eine Abteilung
der Firma RPM, Inc., aus Medina, OH, einer der weltgrößten Hersteller
von Zement-Produkten für
Innen- und Außen-Verwendung, hat
Pigmente und andere Zusatzstoffe bzw. Additive zum wässrigen
Teil der Produkte seit den 1960er Jahren zugesetzt, und als Teil
ihrer Bemühungen,
die Probleme zu lösen,
die beim ungleichmäßigen Mischen
von Additiven auftraten. Ihre größten Probleme
sind weitere eine Streifenbildung und ein Abschattieren der aufgebrachten
fertigen Produkte. Dies steht in direkter Beziehung zu der Schwierigkeit, eine
gleichmäßige Mischung
selbst bei Berücksichtigung
der Tatsache zu erhalten, dass sie Pigmente und Additive im wässrigen
Teil ihrer Mischung für
viele Jahre zugesetzt haben. Dryvit lässt es bei ihren Endverbrauchern
nicht zu, vor Ort Addi tive/Pigmente einzumischen, da sie keine Verfahrensweise
gefunden haben, um diese in ihren Produkten homogen suspendiert
zu halten, wenn diese in der Fabrik gemischt werden.
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Das
US-Patent Nr. 4,204,876 (Bowden) offenbart ein Verfahren zum Verwenden
thixotroper Zusammensetzungen, um Additive im flüssigen Teil zementartiger Produkte
zum Tragen zu bringen, als Verfahren, das erhalten von Homogenität des Endprodukts
zu versuchen.
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Das
US-Patent Nr. 5,558,708 (Johansen et al.) offenbart ein „Zwei-Komponenten"-System sowie ein Verfahren zum Dispergieren
von Pigment in einer Zusammensetzung auf Zement-Basis unter Verwendung
einer vorbestimmten und vorher abgepackten Menge einer wässrigen
flüssigen
Pigment-Träger-Komponente,
die mit einer vorbestimmten und vorher abgepackten Menge einer pulverförmigen Zement-Komponente
gemischt wird, um standardisierte Farben zu erhalten. Obwohl dieses
System Verdienste hat, löst
es nicht das Problem variabler Mengen von Farbe und Additiv in Chargen,
da die Pigmente und Additive üblicherweise – und normalerweise
sehr schnell – aus
der Flüssigkeit
ausfallen, wobei sie eine im wesentlichen klare Flüssigkeit
am oberen Ende und eine Konzentration von Additiven und Pigmenten am
Boden des Behälters
zurücklassen.
Intensives Rühren,
Schütteln
oder Mischen der Pigment-Träger-Komponente
auf andere Weise nach der Lagerung und vor einem Zusammengeben mit
den pulverförmigen
Materialien ist erforderlich. Relativ große Mengen an Suspendieren verbessernden
Mitteln sind erforderlich, die keinem anderen Zweck dienen. Diese
Mittel maskieren, verdünnen, ändern oder
beeinträchtigen
in anderer Weise die am Ende erhaltene Zusammensetzung. Zusätzlich müssen Produkte mit
großen
Mengen von Suspendierungsmitteln in kleinen Behältern verkauft werden, um ein
Schütteln durch
den Endverbraucher zu erleichtern.
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Das
US-Patent Nr. 5,846,315 (Johansen et al.) offenbart ein Verfahren
zur Herstellung einer Wasser, ein Pigment, ein Suspendieren verbesserndes
Mittel und Latex-Polymer-Feststoffe
umfassenden, ein Pigment dispergierbaren Pigment-Zement-Zusammen setzung.
Zwei oder mehr vorher abgepackte Zusammensetzungen einer wässrigen
flüssigen
Pigment-Komponente werden mit einer vorher abgepackten Menge einer
Trockenpulver-Zement-Komponente unter Erhalt einer Zement-Zusammensetzung
mit einer einheitlichen und standardisierten Farbe gemischt. Die
das Suspendieren steuernden Mittel, die Viskosität steuernden Mittel usw., von
denen zwei oder mehr erforderlich sind, werden sorgfältig zusammengemischt,
bevor man diese mit dem vorher abgepackten trockenen pulverförmigen Zement
zusammengibt. Mittel, die nur die Viskosität der wässrigen Komponente ausreichend erhöhen, um
die gewünschten
Additive tragen zu können,
schließen
ihre Verwendung, als Quelle von Wasser in kalkhaltigen Materialien
zu wirken, aus.
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Das
US-Patent Nr. 5,855,665 (Johansen et al.) offenbart ein System und
ein Verfahren zur Herstellung pigmentierter Zement-Zusammensetzungen,
das Gebrauch von signifikanten Prozent-Mengen nur marginal wirksamer
Mittel zur Verbesserung der Suspendierung macht. Ein intensives
Schütteln, Rühren oder
anderweitiges Mischen ist nach wie vor erforderlich, was auch eine
Behältergröße auf diejenige
beschränkt,
die bequemerweise von einem Arbeiter bewerkstelligt werden kann.
Weiter können
die signifikanten Konzentrationen an ein Suspendieren verbessernden
Mitteln und Dispergiermittel, die in der wässrigen färbenden Zusammensetzung erforderlich
sind, schädlich
für das
Aussehen und die Festigkeit des Endprodukts sein. Weiter sind die
erforderlichen Härtungs-Hilfsmittel
essentiell, da die Produkte auch Chemikalien enthalten, die das
Härten beeinträchtigen.
Diese Materialien können
auch nachteilig für
die letztlich erhaltene Festigkeit der End-Mischung sein. Dieses
System erfordert auch das Einmischen zusätzlichen Wassers in vorher
abgepackte pigmentierte Zement-Zusammensetzungen.
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Die
vorliegende Erfindung unterscheidet sich gegenüber dem Stand der Technik allgemein
und die genannten Patente insbesondere durch einen viskosen, entmischbaren
Gel-Additiv-Träger zum
Mischen mit Ionen enthaltenden Materialien, die Materialien auf
Trockenpulver-Basis und kalkhaltige Materialien einschließen, der
in einer einheitlichen homogenen Gel-Form vorliegt, ein Abtrennen
und Absetzen der Additive vor dem Mischen verhindert und leicht
zumessbar ist und sich beim Mischen mit den Ionen enthal tenden Materialien
verflüssigt
und vollständig und
gleichmäßig mischbar
wird, um so ein leichtes und präzises
Mischen unter Herstellung einheitlicher homogener Mörtel, Zementpasten,
Stuckgipse und andere Zusammensetzungen zu ermöglichen. Das Gel schließt eine
vorbestimmte Menge ausgewählter Additive
ein, die sorgfältig
mit einem vernetzten Polyacrylsäure-Gelierungsmittel,
einem organischen chelatisierenden Mittel und einem alkalischen
Elektrolyten gemischt werden und vor dem Mischen mit Ionen enthaltenden
Materialien die Konsistenz eines Puddings oder eines Gelees hat.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Additiv-Träger in Form
eines entmischbaren Gels zum Mischen mit Ionen enthaltenden Materialien
einschließlich
Materialien auf Trockenpulver-Basis und kalkhaltiger Materialien
bereitzustellen, der in seiner Gel-Form ein Abtrennen und Absetzen
von Pigmenten oder anderen, nicht-löslichen
Additiven vor einem Mischen verhindert und leicht zumessbar und
sich bei Mischen mit den Ionen enthaltenden Materialien verflüssigt und
vollständig und
gleichmäßig mischbar
wird, um ein leichtes und präzises
Mischen unter Herstellung einheitlicher homogener Mörtel, Zementpasten,
Stuckgipse und anderer Zusammensetzungen zu erlauben.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Additiv-Träger in Form
eines homogenen, entmischbaren Gels zum Mischen mit Ionen enthaltenden
Materialien wie beispielsweise Materialien auf Trockenpulver-Basis
und kalkhaltigen Materialien bereitzustellen, der sich beim Mischen
mit den Materialien verflüssigt
und so als Quelle aller benötigten
Flüssigkeiten
dient, zusammen mit gewünschten Additiven,
bei der Herstellung von Mörteln,
Zementpasten, Stuckgipsen und anderen Zusammensetzungen auf Zement-Basis,
die zu Industrie-Standards gemischt werden.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Additiv-Träger in Form
eines entmischbaren Gels zum Mischen mit Ionen enthaltenden Materialien
bereitzustel len, der leicht abgemessen wird und leicht mit einer
Vielzahl von lokal gelieferten pulverförmigen Basis-Materialien gemischt wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Additiv-Träger in Form
eines entmischbaren Gels bereitzustellen, der Händlern und Endverbrauchern
einen größeren Bereich
an Additiven bzw. Zusatzstoffen und Farben gibt, als sie bisher
verfügbar
waren, und zwar aufgrund des früheren Unvermögens, gleichmäßig diese
Materialien in Pulvern und Flüssigkeiten
zu verteilen und zu stabilisieren.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Additiv-Träger in Form
eines entmischbaren Gels bereitzustellen, der gleichmäßig verteilte
und stabilisierte Pigmente und andere nicht-lösliche chemische Additive enthält, die
eine einheitliche Färbung
in fertigen Produkten auf Trockenpulver-Basis und flüssigen Produkten
produziert und worin die resultierende Farbe beständig reproduzierbar
ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Additiv-Träger in Form
eines entmischbaren Gels bereitzustellen, der die Verwendung von
Pigmenten und Additiven erlaubt, die nicht notwendigerweise fein
gemahlen sein müssen,
da das entmischbare Gel ihr Absetzen verhindert.
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Eine
andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Additiv-Träger in Form
eines entmischbaren Gels bereitzustellen, der nicht übermäßige Mengen
an das Suspendieren verstärkenden
Mitteln enthält,
die die Wirkungen von Pigmenten maskieren oder beeinträchtigen,
und der daher die Verwendung kleinerer Mengen von Pigmenten und
anderen nützlichen
Additiven ermöglicht.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Additiv-Träger in Form
eines entmischbaren Gels bereitzustellen, der in großvolumigen
Behältern
gelagert und versandt werden kann, da er weder ein Schütteln, Rühren oder
Bewegen erfordert, noch die Inhaltsstoffe in anderer Weise vor der
Verwendung zugemischt aufweist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Additiv-Träger in Form
eines entmischbaren Gels bereitzustellen, der einen weiteren Zusatz
irgendwelcher Flüssigkeiten
nicht erfordert, wenn man ihn mit Trockenpulver-Materialien mischt.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Additiv-Träger in Form
eines entmischbaren Gels bereitzustellen, der sich bei Mischen mit
Ionen enthaltenden Materialien verflüssigt und keine Tone oder andere
Additive in Form eines Mittels zur Verstärkung der Suspendierung enthält und dadurch
die Wasserverfügbarkeit
für das
Härten von
zementhaltigen Materialien erhöht.
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Noch
eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Additiv-Träger in Form
eines entmischbaren Gels bereitzustellen, der die Glätte und Verarbeitbarkeit
von zementhaltigen Produkten in ausreichender Weise erhöht, um zu
ermöglichen, dass
eine Kachel von einer Linie in Höhe
des oberen Bereichs aufgelegt wird, ohne dass die Kachel verrutscht.
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Andere
Aufgaben der Erfindung werden von Zeit zu Zeit aus der gesamten
Beschreibung und den Ansprüchen,
wie sie hier verbunden sind, offenbar.
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Die
oben angegebenen Aufgaben und andere Aufgaben der Erfindung werden
erreicht durch einen Additiv-Träger
in Form eines viskosen, entmischbaren Gels zum Mischen mit Ionen
enthaltenden Materialien, einschließlich Materialien auf Trockenpulver-Basis
und kalkhaltiger Materialien, der in einheitlicher homogener Gel-Form
vorliegt, ein Abtrennen und Absetzen der Additive vor dem Mischen
verhindert und leicht abmessbar ist und der bei Mischen mit den
Ionen enthaltenden Materialien flüssig wird und vollständig und
gleichmäßig mischbar
wird, um ein leichtes und präzises
Mischen unter Herstellung einheitlicher, homogener Mörtel, Zementpasten,
Stuckgipse und anderer Zusammensetzungen zu ermöglichen. Das Gel schließt eine
vorbestimmte Menge von ausgewählten
Additiven ein, die sorgfältig
mit einem vernetzten Polyacryl-Geliermittel, einem organischen Gelatisierungsmittel
und einem alkalischen Elektrolyten gemischt werden, und weist vor
einem Mischen mit Ionen enthaltenden Materialien die Konsistenz
eines Puddings oder Gelees auf.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
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Die
vorliegende Erfindung überwindet
die Probleme eines gleichmäßigen Mischens
von Pigmenten oder anderen, nicht-löslichen chemischen Additiven
mit Ionen enthaltenden Materialien einschließlich Materialien auf Trockenpulver-Basis
und kalkhaltiger Materialien, durch Verwenden eines entmischbaren
Gel-Additiv-Trägers,
der – in
seiner Gel-Form – eine Abtrennung
und ein Absetzen der Additive vor einem Mischen verhindert und sich
bei Mischen mit den Ionen enthaltenden Materialien verflüssigt und
vollständig
und gleichmäßig mischbar wird
und so ein leichtes und präzises
Mischen unter Herstellung einheitlicher homogener Mörtel, Zementpasten,
Stuckgipse und anderer Zusammensetzungen zu ermöglichen.
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Die
Additiv-Träger
in Form eines entmischbaren Gels werden so compoundiert, dass sie
die gewünschten,
eine Eigenschaft verbessernden Additive und/oder Pigmente für eine bestimmte
Anwendung enthalten, wie dies in den Beispielen unten beschrieben
ist. Zuerst werden die Additive und/oder Pigmente mit Wasser gemischt
und vollständig
darin dispergiert, und eine Geliermittel-Basis wie beispielsweise eine
vernetzte Polyacrylsäure
wird eingemischt (sie kann liegen im Bereich von etwa 0,000034%
bis etwa 0,009%, bezogen auf das Gewicht, oder im Bereich von etwa
0,00004% bis etwa 0,02%, bezogen auf das Gewicht). Die vernetzte
Polyacrylsäure
senkt dann, wenn sie mit dem Wasser gemischt wird, signifikant den
pH-Wert des Wassers ab. Danach wird ein organisches Chelatisierungsmittel
wie beispielsweise Ethylendiamintetraessigsäure dieser Mischung zugesetzt
(die Menge kann liegen im Bereich von etwa 0,0001 Gew.-% bis etwa
0,001 Gew.-%). Wenn das Chelatisierungsmittel zugesetzt wird, bindet
es überschüssige Ionen,
die in dem Wasser oder in den anderen Additiven zugegen sein können. Die
Mischung liegt an diesem Punkt in einem freifließenden flüssigen Zustand mit Wasser-Konsistenz
vor und erlaubt ein vollständiges
und gleichmäßiges Mischen
und ein Dispergieren der Additive und/oder Pigmente. Nachdem die
Additive sorgfältig
ge mischt wurden, wird ein alkalischer Elektrolyt wie beispielsweise
Ethanolamin oder ein Triethanolamin zugesetzt (die Menge kann liegen
im Bereich von etwa 0,001 Gew.-% bis etwa 0,009 Gew.-%), um den
pH-Wert anzuheben und ein glattes, einheitliches, homogenes Gel
zu produzieren, das die Konsistenz eines Puddings oder eines Gelees
hat. Der Viskositäts-Wert
des fertigen Gels kann liegen im Bereich von etwa 4.000 bis etwa 200.000
centipoise (typischerweise im Bereich von etwa 12.500 bis etwa 200.000
centipoise).
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Wenn
der Additiv-Träger
in Form eines entmischbaren Gels anschließend mit irgendeinem Ionen
enthaltenden Material wie beispielsweise mit Materialien auf Basis
eines Zementpulvers des Portland-Typs und Materialien, die mehrwertige
Kationen aufweisen, gemischt wird, kehrt er nahezu augenblicklich
in den Zustand einer Flüssigkeit
bei Kontakt während
des Misch-Prozesses zurück.
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Wenn
das Ionen-enthaltende Material wie beispielsweise Pulver auf Zement-Basis
des Portland-Typs und Materialien, die mehrwertige bzw. polyvalente
Kationen aufweisen, mit dem Additiv-Träger in Form eines entmischbaren
Gels gemischt wird/werden, der die gewünschten Additive und Pigmente
enthält,
brechen die Elektrolyte die langen, vernetzten Polyacrylsäure-Triethanolamin-Ketten,
da die Polyacrylsäure
mehr Affinität
zu einfachen Ionen als zu Triethanolamin aufweist. So werden die
langen organischen Ketten, die den Träger bei Bildung des Gels ausmachen,
gebrochen, was zu dessen Flüssig-Werden
führt.
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Das
gebrochene bzw. entmischte Gel hat die Konsistenz von Wasser, wobei
die gewünschten
Zusatzstoffe bzw. Additive und/oder Pigmente gleichmäßig darin
verteilt sind. Die Additive und Pigmente können aus dem Träger in seinen
Gel-Zustand nicht ausfallen bzw. sich nicht daraus absetzen, jedoch
ist nach dem Zeitpunkt, an dem das Gel im Anschluss an die Zugabe
des Ionen enthaltenden Materials bricht, ein einheitliches Mischen
dieser Eigenschaften verbessernden Komponente mit den Basis-Pulver-Materialien oder
Ionen enthaltenden Materialien leicht, und ein homogenes, standardisiertes
Endprodukt wird sichergestellt.
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Die
folgenden Beispiele beschreiben verschiedene Formulierungen von
entmischbaren bzw. brechbaren Gelen, die so compoundiert sind, dass sie
Additive für
spezielle Verwendungszwecke enthalten. Diese Beispiele werden nur
für veranschaulichende
Zwecke angegeben, und sie sollten nicht als den Umfang der Erfindung
beschränkend
aufgefasst werden. Viele Variationen und Anwendungen, die nicht
von dem Umfang und Geist der vorliegenden Erfindung abweichen, werden
Fachleuten in diesem technischen Bereich offensichtlich. Alle derartigen Modifikationen
sind innerhalb des beabsichtigten Umfangs der vorliegenden Erfindung.
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Zementpasten-Gel-Zubereitung
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Beispiel 1 eines pigmentierten
Zementpasten-Gels
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Um
ein pigmentiertes Zementpasten-Gel mit der Bezeichnung „Dusty
Rose" herzustellen,
wurden zu 3.000 g Wasser unter kontinuierlichem Rühren 30 g
eines pulverförmigen
Vinyl-Acrylsäure-Latex
zugesetzt, wie beispielsweise das von der Firma Air Products Corp.
stammende Produkt Airflex RP-245, und dann wurden 103,6 g eines
roten Pigments (wie beispielsweise das Pigment Pfizer R-3098-Rot-Pigment)
und 204,7 g eines blauen Pigments (wie beispielsweise des blauen
Pigments WC&D
50250) zugesetzt. Das Mischen wurde fortgesetzt, bis alle Pigmente
sorgfältig
dispergiert waren, und dann wurden unter Fortsetzen des Rührens 10
g einer vernetzten Polyacrylsäure
zugesetzt. Dieser Mischung wurden 1,5 g Ethylendiamintetraessigsäure unter
fortgesetztem Rühren
zugesetzt. Wenn das Wasser sehr hart ist, dieses z. B. große Mengen
an Calcium enthält, kann
weitere Ethylendiamintetraessigsäure
erforderlich sein, um ein ordentliches Gelieren zu erreichen. Nachdem
die Mischung vollständig
homogen war, wurden unter fortgesetztem Mischen 18 g Triethanolamin
oder eine ausreichende Menge zugesetzt, um den pH-Wert genügend stark
anzuheben, um ein glattes Gel mit der Konsistenz eines Puddings
oder Gelees herzustellen. Die Verfahrensweise erzeugt ein entmischbares
Gel, das dann, wenn es mit einer im Handel erhältlichen Mischung aus 40% weißen Zement
und 60% Sand gemischt wird, zu einer im Farbton „Dusty Rose" gefärbten Zementpaste
führt.
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Beispiel 2 eines pigmentierten
Zementpasten-Gels
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Zur
Herstellung eines Zementpasten-Gels, das mit Pigmenten der Farbe „Canvas" pigmentiert war,
wurden zu 3.000 g Wasser unter fortgesetztem Mischen 30 g eines
pulverförmigen
Vinylacrylsäure-Latex
wie beispielsweise das Produkt Airflex RP-245 der Firma Air Products
Corp. und anschließend
46,8 g eines gelben Pigments (wie beispielsweise das gelbe Pigment
YO8087 der Firma Pfizer), 4,7 g eines schwarzen Pigments (wie beispielsweise das
schwarze Pigment mit der Bezeichnung BK5099 der Firma Pfizer), 1,8
g eines braunen Pigments (wie beispielsweise das braune Pigment
mit der Bezeichnung B6997 der Firma Pfizer) und 0,6 g eines Verbrannt-Umbra-Farbenpigments (wie
beispielsweise das verbrannte umbra-farbene Pigment mit der Bezeichnung
BU5250 der Firma Pfizer) zugesetzt. Das Mischen wurde fortgesetzt,
bis alle Pigmente sorgfältig
dispergiert waren, und danach wurde unter fortgesetztem Mischen
10 g einer vernetzten Polyacrylsäure
zugesetzt. Dieser Mischung wurden 1,5 g Ethylendiamintetraessigsäure unter
fortgesetztem Rühren zugesetzt.
Wenn das Wasser sehr hart ist, dieses beispielsweise große Mengen
an Calcium enthält, kann
weitere Ethylendiamintetraessigsäure
erforderlich sein, um ein brauchbares Gelieren zu erhalten. Nachdem
die Mischung vollständig
homogen war, wurden unter fortgesetztem Rühren 18 g Triethanolamin oder
eine ausreichende Menge zugesetzt, um den pH-Wert genügend anzuheben,
um ein glattes Gel mit der Konsistenz eines Puddings oder Gelees zu
produzieren. Die Verfahrensweise erzeugt ein entmischbares Gel,
aus dem bei Mischen mit einer im Handel erhältlichen Mischung aus 40% weißen Zement/60%
Sand eine Zementpaste mit der Farbe „Canvas" resultiert.
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Herstellung eines Klebe-Gels
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Beispiel eines Klebe-Gels
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Zur
Herstellung einer Klebe-Gel-Zubereitung wurden zu 3.000 g Wasser
8 g eines pulverförmigen Vinyl-Acrylsäure-Latex
wie beispielsweise der Latex mit der Bezeichnung Airflex RP-245
der Firma Air Products Corp., zugesetzt, und unter kontinuierlichem Mischen
wurden 15 g eines Klebers zugesetzt, vorzugsweise eines Cellulose-Derivats
(Hydroxymethylcellulose oder Hydroxyethylcellulose), wie beispielsweise
das Produkt Bermocol 351, unter Erhalt einer homogenen Mischung.
Danach wurden 1,5 g Ethylendiamintetraessigsäure zugesetzt und sorgfältig eingemischt.
Wenn das Wasser sehr hart ist, d. h. dieses signifikante Mengen
an Calcium enthält,
kann die Zugabe von weiterer Ethylendiamintetraessigsäure erforderlich
sein, um später
ein brauchbares Gelieren zu erreichen. Dieser Mischung wurden 3
g eines Biozids wie z. B. das Produkt Proxel GLX und anschließend 18
g Triethanolamin oder eine ausreichende zusätzliche Menge zugesetzt, um
den pH-Wert genügend
anzuheben, um ein glattes Gel mit der Konsistenz eines Puddings
oder Gelees zu erzeugen. Dieses führt zu einem entmischbaren
Kleber-Gel, das – bei Mischen
mit einer im Handel erhältlichen,
nicht gesandeten Mischung aus 40% Zement und 60% Sand mit einer
Korngröße von 60
bis 100 Mesh (U.S. oder Tyler-Sieb-Korngröße) zu einem bearbeitbaren
Kachel-Klebstoff führt.
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Pigmentierte
Zementpasten-Zubereitung
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Die
pigmentierten Zementpasten-Gele sollen entweder mit einem weißen oder
einem grauen Zement oder einer entsprechenden Zement-Sand-Mischung
gemischt werden, um die Farbe zu produzieren, die in einer Farbkarte
gezeigt ist. Allgemein erfordern die dunkleren Farben grauen Zement
oder Zement/Sand, während
hellere Farben weißen
Zement oder Zement/Sand erfordern. Jede graue Farbe auf der Farbkarte
ist in Kombination mit dem Buchstaben „W" oder „G" nummeriert, um anzugeben, ob weißer oder
grauer Zement oder Zement/Sand zur Herstellung der gewünschten
Farbe zu verwenden ist.
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Beispiel 1: Unter Verwendung
von pigmentiertem Gel
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Zur
Herstellung einer sandhaltigen Zementpaste mit „Dusty Rose"-Pigment wird eine
gewünschte
Menge des Gels mit dem „Dusty
Rose"-Pigment in einen
Misch-Behälter
gegeben. Eine kleine Menge einer im Handel erhältlichen Zement-Sand-Mischung wird
zugesetzt, und der Mischvorgang wird begonnen, der unmittelbar zum
Bruch des Gels in eine freifließende
pigmentierte Flüssigkeit
führt.
Eine ausreichende zusätzliche
Menge an Zement/Sand wird zugegeben und so eine bearbeitbare Zementpaste
hergestellt. Man lässt
die Zementpaste in dem Mischbehälter
15 min löschen
und verwendet sie dann.
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Beispiel 2: Unter Verwendung
von pigmentiertem Gel
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Zur
Herstellung einer sandfreien Zementpaste mit „Dusty Rose"-Pigment gibt man
eine gewünschte
Menge des mit „Dusty
Rose"-Pigments pigmentierten
Gel in einen Mischbehälter.
Eine keine Menge einer im Handel erhältlichen Mischung aus 50% Portland-Zement und 50% Calciumcarbonat oder
Mauerwerk-Zement wird zugesetzt, und der Schritt des Mischens wird
begonnen, der unmittelbar das Gel in eine freifließende pigmentierte
Flüssigkeit bricht.
Eine ausreichende Menge an Zement wird zugesetzt und so eine bearbeitbare
Mischung produziert. Man lässt
die Zementpaste in dem Mischbehälter
15 min löschen
und verwendet sie dann.
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Beispiel 3: Unter Verwendung
von pigmentiertem Gel
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Zur
Herstellung einer sandhaltigen Zementpaste mit „Canvas"-Pigment wird eine gewünschte Menge
des Gels mit dem „Canvas"-Pigment in einen Misch-Behälter gegeben.
Eine kleine Menge einer im Handel erhältlichen Zement-Sand-Mischung
wird zugesetzt, und der Mischvorgang wird begonnen, der unmittelbar
zum Bruch des Gels in eine freifließende pigmentierte Flüssigkeit
führt.
Eine ausreichende zusätzliche
Menge an Zement/Sand wird zugegeben und so eine bearbeitbare Zementpaste
hergestellt. Man lässt
die Zementpaste in dem Mischbehälter
15 min löschen
und verwendet sie dann.
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Beispiel 4: Unter Verwendung
von pigmentiertem Gel
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Zur
Herstellung einer sandfreien Zementpaste mit „Canvas"-Pigment gibt man eine gewünschte Menge
des mit „Canvas"-Pigments pigmentierten
Gel in einen Mischbehälter.
Eine keine Menge einer im Handel erhältlichen Mischung aus 50% Portland-Zement und
50% Calciumcarbonat oder Mauerwerk-Zement wird zugesetzt, und der
Schritt des Mischens wird begonnen, der unmittelbar das Gel in eine
freifließende
pigmentierte Flüssigkeit
bricht. Eine ausreichende Menge an Zement wird zugesetzt und so
eine bearbeitbare Mischung produziert. Man lässt die Zementpaste in dem
Mischbehälter
15 min löschen
und verwendet sie dann.
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Die
pigmentierten Gele werden vorzugsweise in eine Gallone fassende
Behälter
gepackt und sind zu verwenden mit 4 OLB-Säcken eines im Handel erhältlichen
Zements/Sands unter Herstellung bearbeitbarer, homogener pigmentierter
Zementpasten für
glasierte und semiglasierte Kacheln. Für Wandkacheln mit porösem Körper wie
diejenigen, wie sie in Bädern
verwendet werden, wird eine Gallone Klebe-Gel pro 25 LBS eines zementhaltigen
Pulvers ohne Sand wie beispielsweise eines weißen oder grauen zementhaltigen
Pulvers verwendet.
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Klebe-Zubereitung
unter Verwendung von Klebe-Gel
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Zur
Herstellung eines Mastix-Klebstoffs wird eine gewünschte Menge
des Klebe-Gels in einen Mischbehälter
gegeben. Eine kleine Menge einer im Handel erhältlichen Mischung aus 40% Zement
und 60% Sand oder reiner Portland-Zement werden zugesetzt und der
Vorgang des Mischens wird begonnen, der unmittelbar das Gel in ein
freifließende
Flüssigkeit
bricht. Eine ausreichende Menge Zement zur Herstellung einer bearbeitbaren
Mastix-Mischung wird zugesetzt. Man lässt die Mastix-Mischung in dem
Mischbehälter
15 min löschen
und verwendet sie dann.
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Die
Klebe-Gels werden vorzugsweise in eine Gallone umfassende Behälter verpackt
und sind zu verwenden mit 4 OLB-Säcken eines im Handel erhältlichen
Zements/Sands zur Herstellung eines bearbeitbaren homogenen Klebers
für alle
Arten von Kacheln.
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Der
Additiv-Träger
in Form eines entmischbaren Gels bleibt homogen und einheitlich
in seiner Konsistenz und widersteht Änderungen und mikrobiellen
Angriffen. So kann der Additiv-Träger in Form eines entmischbaren
Gels in großvolumige
Behälter ver packt
und in diesen gelagert werden, bis er fertig für eine Verwendung ist, da es
keine Abtrennung oder kein Absetzen der Komponenten gibt, das ein Schütteln des
Behälters
oder ein Mischen der Inhaltsstoffe erfordern würde, wie es für wasserhaltige wässrige Additiv-Träger des
Standes der Technik erforderlich wäre.
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Auch
enthält – im Unterschied
zu wässrigen Additiv-Trägern mit
Wassergehalt des Standes der Technik – das vorliegende entmischbare
Gel keine Mittel zum Verbessern des Suspendierens oder Absetz-Hilfsmittel
wie beispielsweise Tone usw., da sie eine Gel-Bildung und Stabilität inhibieren
können. Wie
oben diskutiert, können
signifikante Konzentrationsmengen an Mitteln zum Verbessern des
Suspendierens und Absetz-Hilfsmittel
nachteilig für
das Aussehen und die Festigkeit der End-Mischung und des resultierenden
End-Produkts sein.
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Der
Additiv-Träger
in Form eines entmischbaren Gels kann mit irgendwelchen beliebigen
bestehenden Zement-Trocken-Basis-Pulvern des Portland-Typs gemischt
werden, und die Teilchengröße der Bestandteile
in den trockenen Komponenten hängt
von der gewünschten
End-Verwendung ab. Ein Bereitstellen der schweren Basis-Pulver vor
Ort ermöglicht
signifikante Einsparungen bei den Transportkosten. Darüber hinaus
freuen sich Händler
und Endverbraucher über
signifikante Einsparungen bei den Anlagen, da nur zwei Basis-Farben
der Pulver (grau und weiß)
gelagert werden müssen
und für
alle Aufgaben verwendet werden können,
ohne Beachtung der gewünschten
Farbe.
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Zwar
wurde die vorliegende Erfindung vollständig und ganz mit spezieller
Betonung auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben; es
versteht sich jedoch, dass innerhalb des Umfangs der beigefügten Patentansprüche die
Erfindung auch anders praktiziert werden kann, als sie speziell
hier beschrieben ist.
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Beispielsweise
kann der vorliegende Additiv-Träger
in Form eines entmischbaren Gels mit anderen Ionen enthaltenden
Materialien wie beispielsweise Materialien aug Trockenpulver-Basis,
kalkhaltigen Materialien, Mörteln,
Zementpasten, Stuckgipsen, ze mentartigen Materialien, Zementen des
Portland-Typs, hydrophilen Materialien und Ionen enthaltenden flüssigen Materialien
gemischt werden.