EP2247671A1 - Masse mit steuerbaren poren, enthaltend wasser und quellbare teilchen - Google Patents

Masse mit steuerbaren poren, enthaltend wasser und quellbare teilchen

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EP2247671A1
EP2247671A1 EP09719517A EP09719517A EP2247671A1 EP 2247671 A1 EP2247671 A1 EP 2247671A1 EP 09719517 A EP09719517 A EP 09719517A EP 09719517 A EP09719517 A EP 09719517A EP 2247671 A1 EP2247671 A1 EP 2247671A1
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EP
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acid
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water
copolymer
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EP09719517A
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Peter Grochal
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Sto SE and Co KGaA
Original Assignee
Sto SE and Co KGaA
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Publication date
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    • C08L33/24—Homopolymers or copolymers of amides or imides
    • C08L33/26—Homopolymers or copolymers of acrylamide or methacrylamide
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08L39/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a single or double bond to nitrogen or by a heterocyclic ring containing nitrogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L39/04—Homopolymers or copolymers of monomers containing heterocyclic rings having nitrogen as ring member

Definitions

  • the present invention relates to a novel composition for coating of
  • the present invention relates to a novel composition for molding of building structures and their use.
  • Coatings have in principle the disadvantage that they are difficult to process and maintain and have a lack of water resistance.
  • outside and / or inside surfaces of buildings above all on an insulated exterior and / or interior surface of buildings, may under certain weather conditions (moist air, clear sky) come to water condensation due to subcooling of the surface.
  • Possible consequences are the tendency to fast pollution as well as vegetation with algae and fungi.
  • coatings or structures are desirable, which can absorb humidity or condensed water under certain conditions and prevent all the associated disadvantages. In dry periods, these coatings or structures should be open to vapor diffusion and be able to release the absorbed water as vapor back to the atmosphere.
  • Mineral coatings or building materials based on binders cement, gypsum, lime, water glass
  • binders cement, gypsum, lime, water glass
  • the coatings for exterior and / or interior surfaces of buildings and the building should be able to absorb condensed water, but in continuous rain, these coatings or the building should be dense, that is, no water in the underground. In dry weather, the Coatings or the building in turn have a very high vapor permeability.
  • the finding of the present invention is that it is necessary to add swellable particles to the mass for the coating of exterior and / or interior surfaces of buildings or the mass for structural elements, which can absorb and also release moisture.
  • the present invention is directed to a composition (a) for the coating of exterior and / or interior surfaces of buildings
  • (Coating composition) and / or (b) for forming building structures comprising: organic binders (A) and / or mineral binders (B) and particles (C), wherein the particles (C)
  • V q is the maximum volume of the particles (C) in the swollen state, the swelling being generated by deionized water, and
  • V t is the volume of particles (C) in the dry state before swelling.
  • the term "in the dry state” is to be understood as meaning that V t is the volume of the particles (C) before swelling, these particles being not more than 10% by weight, more preferably 5% by weight, (deionized) Contain water.
  • coating or “coating exterior and / or interior surfaces of structures” of the present invention is meant all layers adhering firmly to exterior and / or interior surfaces of buildings.
  • structural body is to be understood as meaning, in particular, the inner and outer walls of houses, but also panels for walls and / or ceiling cladding and bridge components.
  • composition according to the invention for coating exterior and / or interior surfaces of buildings or for shaping building structures is characterized in particular by the fact that the swellable particles can form pores in the coating and / or the structure which are capable of If necessary, take up water or leave it.
  • organically bound facade coatings are generally characterized by low water absorption and low water vapor permeability.
  • internal structures can be achieved by the composition of the invention, which are characterized by sufficient porosity.
  • the applied mass on outer and / or inner surfaces of buildings in the dry state or a building of this mass in the dry state is permeable to water vapor.
  • the water-swellable particles (C) the moisture through the pores and give this under favorable conditions by drying again.
  • the particles (C) When there is a high supply of water, as by rain, the particles (C) swell so much that they close the pore structure and seal the outer and / or inner surface of buildings or the building. Thus, no water can penetrate into the underground or deep into the building.
  • the organic binder (A) is selected from the group consisting of synthetic resin dispersions, silicones, organo-silicates and mixtures thereof.
  • the water standing in the water is absorbed by the pores and water-swellable particles (C) and released again in dry conditions.
  • the water-swellable particles (C) completely swell and seal the exterior and / or interior surfaces of buildings or the structure.
  • the mineral binders (B) are preferably selected from the group consisting of cement, gypsum, lime, water glass or mixtures thereof or
  • the mass - if it contains mineral binder - is hydrophobic.
  • the hydrophobing is preferably carried out by silicone products, fatty acids and salts of fatty acids or mixtures thereof.
  • composition for coating exterior and / or interior surfaces of buildings (coating composition) is the hitherto unresolved problem of highly elastic coatings, which have virtually no measurable vapor diffusion.
  • slightly water-swellable particles (C) as defined in the present invention by forming the cavities, one can produce high-elasticity coatings with good vapor diffusion which obviate the need to strip old layers. Accordingly, the present composition can also be used in particular for renovations.
  • the particles (C) are such that they can release water upon drying, d. H. the particles (C) can reversibly each release water as received.
  • the particles (C) in the non-swollen state i. H. in the dry state, preferably with a maximum of 20 wt .-%, more preferably 10 wt .-% even more preferably with a maximum of 5 wt .-% water, have a size of not more than 500 microns. It is desirable that the particle size is not more than 300 ⁇ m, more preferably not more than 200 ⁇ m. Preferred particle size ranges for the particles (C) are 0.2-500 microns, such as 3-500 microns, more preferably 0.2-300 microns, such as 5-300 microns, such as. B. 0.2 - 200 microns or 5 - 200 microns.
  • hydrophilic polymers (D) are crosslinked.
  • the hydrophilic polymers (D) are preferably selected from the group consisting of homopolymer of acrylic acid, copolymer of acrylic acid, homopolymer of methacrylic acid, copolymer of methacrylic acid, copolymer of acrylonitrile, copolymer of acrylamide, homopolymer of itaconic acid, copolymer of itaconic acid, copolymer of maleic acid Copolymer of maleic anhydride, copolymer of fumaric acid, homopolymer of vinylsulfonic acid, copolymer of Vinylsulfonic acid, homopolymer of acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, copolymer of acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, homopolymer of styrenesulfonic acid, copolymer of
  • polymers of acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and vinylsulfonic acid are used.
  • the comonomers used are preferably amides, alkyl esters or hydroxyalkyl esters of the abovementioned acids.
  • hydrophilic polymers (D) which comprise acid groups, the acid groups to 1 - 100%, in particular from 90 to 99.9%, are neutralized by alkali or amino groups. If the hydrophilic polymer is crosslinked, organic and / or inorganic crosslinkers are preferably used. Particularly preferred for the preparation of the hydrophilic polymers (D) are polyfunctional monomers, such as acrylic or methacrylic esters of polyhydric alcohols, such as glycols, glycerol, pentaerythritol, or divinylbenzene.
  • hydrophilic polymers (D) are cationic polymers.
  • Particles (C) of such water-swellable polymers are very sensitive to humidity and can preferably be used to regulate the relative humidity in the interior.
  • Suitable monomers for such cationic polymers have been found to be monomers having polymerizable double bonds and tertiary and quaternary amino groups.
  • the monomers are selected from the A group consisting of (2-methacryloyloxyethyl) trimethylammonium chloride, 2- (methacryloyloxy) ethyltriammonium chloride,
  • Vinylpyrrolidone N-vinylacetamide, N-vinylformamide and N-vinylpiperidone.
  • Non-quaternized or protonated monomers can be subsequently quaternized or protonated in the resulting polymer.
  • a further advantage of the present invention is that the particles (C) are present as powder in the case of mineral masses and do not swell until they are mixed with water to their maximum size.
  • the coatings or mortars can be processed by hand or by machine and also structured or smoothed. After curing (setting of the binder (B) such as cement, lime, gypsum or
  • the inner pore structure forms by water release and simultaneous shrinkage of the particles (C).
  • a major advantage of this method over the prior art is that the pore structure forms only after processing and drying and is not destroyed or vented by smoothing or structuring.
  • this method can be produced by the variation of the particle size, the degree of crosslinking and the swellability of the particles (C) defined porous body or coatings.
  • the pore structure can be conveniently adapted to the requirements by the size, swellability and added amount of particles (C).
  • the pore structure should be chosen so that after drying the coating and / or the structure forms a compact layer.
  • the admixed particles (C) have already swelled independently in the entire mixture.
  • the coatings and / or the structures can be structured or smoothed. After evaporation of the free water, they solidify. Thereafter, the water bound in the swollen particles (C) is then released, which again produces a porosity.
  • the ratio between the base polymer of the particles C and the crosslinker should preferably be chosen so that the swelling in the water does not exceed 10 times the volume increase.
  • the preparation of the hydrophilic polymers (D) can be carried out free-radically or ionically in solution, emulsion or suspension or in bulk and be carried out batchwise or continuously.
  • a radical emulsion or suspension or in bulk and be carried out batchwise or continuously.
  • Emulsion polymerization as usual suitable emulsifiers (ionic or non-ionic) and initiators such as persulfates, peroxides or azo compounds are used. If required, redox initiators such as e.g. Use ascorbic acid or others.
  • Water in oil emulsion polymerization can be used.
  • ionic emulsifiers serve alkali salts of fatty acids, alkyl sulfates, alkyl sulfonates and their derivatives.
  • nonionic emulsifiers can be used as reaction products of ethylene oxide or propylene oxide with fatty alcohols or alkylphenols.
  • Another production method would be an aqueous secondary dispersion. The preparation of aqueous secondary dispersions is known in the art and z. As described in DE 3720860.
  • the finished polymers or copolymers are isolated depending on the production method, dried and ground as needed.
  • the present composition may further comprise conventional particles (E), e.g. Pigments, fillers, thickeners and other common auxiliaries.
  • E conventional particles
  • Pigments e.g. Pigments, fillers, thickeners and other common auxiliaries.
  • the present invention is directed to the preparation of limited swellable particles (C) in water and the use thereof for the production of various
  • the present invention also claims coatings and structures containing the composition of the invention.
  • the present invention is directed to coatings and structures containing at least 80 wt .-%, more preferably at least 9O.-wt .-%, in particular about 100 wt .-%, the composition of the invention.
  • the present invention is directed to the use of the particles (C) in coatings and / or building structures for the regulation of Water vapor permeability of the coatings and / or building, to regulate relative humidity indoors, to avoid water condensation on surfaces and to regulate reverberation and / or sound absorption.
  • the swelling and drying, ie the change in volume of the particles (C) is a reversible process and thereby regulatively intervenes and thus moisture on or to give or to muffle sound.
  • the reaction flask is purged with N 2 and 100 g of petroleum ether (Sp. 60 - 80 0 C) submitted. With vigorous stirring, a mixture of 30 g AMPS-NaSaIz 50% in H 2 O, 20 g H 2 O, 0.5 g Kaliumdisulf ⁇ d, 0.75 g sodium lauryl sulfate, 0.5 g sodium peroxodisulfate and for varying the degree of crosslinking optionally 0, 0, 0.2, 0.3, 0.5, 1, 2, 3, 5, 10 wt .-% Glyzerindimethacrylat added.
  • the degree of crosslinking optionally 0, 0, 0.2, 0.3, 0.5, 1, 2, 3, 5, 10 wt .-% Glyzerindimethacrylat added.
  • the reaction flask is purged with N 2 and 150 g of petroleum ether (pp pp 60 - 80 0 C) submitted. With vigorous stirring, a mixture of 30 g MTAC (75% in H 2 O), 45 g H 2 O, 0.75 potassium disulfide, 1.125 g sodium lauryl sulfate, 0.75 sodium peroxodisulfate and for varying the degree of crosslinking optionally 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 1, 2, 3, 5, 10 wt .-% Glyzerindimethacrylat added. The temperature is raised to 60 0 C. After 4 hours, the polymerization is stopped and the petroleum ether is removed on a rotary evaporator. The polymer is diluted with water and precipitated in acetone. Subsequently, the polymer is filtered off, dried and ground.
  • Gypsum specimens were provided with particles (C) and broken after hardening.
  • the particles (C) were placed in the mixing water.
  • Defoamer 1% Agitan 280 or 1% Byk 031 was mixed in order to exclude pore formation by ev. Foaming.
  • Figures 1 to 5 show the different porosity of the fracture surfaces of pure gypsum as standard and the mixtures with particles (C).
  • the vapor diffusion is increased fourfold in the Acronal S 290 by the addition of 1 wt .-% AMPS Na-SaIz polymer with 3 wt .-% crosslinker, in the Mowilith LDM 1871 two times.
  • Sample thickness plaster without additional 15 mm, plaster with additional 15 mm
  • Measuring conditions air cavity 60 mm 125 - 5000 Hz

Abstract

Beschichtungsmasse für Außen- und/oder Innenflächen von Bauten oder Masse zur Formung von Bauhörrpern umfassend organische Bindemittel (A) und/oder Mineralien (B), sowie Teilchen (C), wobei die Teilchen (C) die Eigenschaft besitzen in Gegenwart von Wasser zu quellen und die Teilchen (C) das Verhältnis Vq/Vt = 20 erfüllen, wobei Vq das maximale Volumen der Teilchen (C) im gequellten Zustand ist, wobei die Quellung durch deionisiertes Wasser erzeugt wurde und Vtdas Volumen der Teilchen (C) im Trockenen Zustand vor der Quellung ist.

Description

MASSE MIT STEUERBAREN POREN ENTHALTEND QUELLFÄHIGE TEILCHEN
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Masse zur Beschichtung von
Außen- und/oder Innenflächen von Bauten sowie deren Verwendung. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine neuartige Masse zur Formung von Baukörpern sowie deren Verwendung.
Es ist bekannt, dass in Innenräumen die Luftfeuchtigkeit extrem schwanken kann (Nassräume, Schlafzimmer usw.). Die daraus folgende Wasserkondensation an den kältesten Stellen (Raumecken mit Möbeln zugestellte Wände usw.) kann nach kurzer Zeit Schimmel und Pilzbewuchs initiieren. Gegenmaßnahmen sind eine ordentliche Dämmung der Wände sowie entsprechendes Lüften der Räume. Jedoch unterbleibt eine ausreichende Lüftung oftmals. Des Weiteren sind die durchgeführten Dämmungen der Wände oft unzureichend.
Eine Abhilfe gegen den Schimmel und Pilzbewuchs würden Beschichtungen oder Baukörper schaffen, die fähig sind, Luftfeuchtigkeit aufzunehmen sowie wieder abzugeben. Die in diesem Zusammenhang empfohlenen Lehmprodukte für
Beschichtungen haben prinzipiell den Nachteil, dass sie schwer zu verarbeiten und zu pflegen sind und eine fehlende Wasserfestigkeit aufweisen. Ebenso kann es auf Außen- und/oder Innenflächen von Bauten, vor allem auf einer gedämmten Außen- und/oder Innenfläche von Bauten, unter bestimmten Wetterbedingungen (feuchte Luft, klarer Himmel) durch Unterkühlung der Oberfläche zu Wasserkondensation kommen. Mögliche Folgen sind die Neigung zur schnellen Verschmutzung sowie Bewuchs mit Algen und Pilzen.
Folglich sind Beschichtungen oder Baukörper wünschenswert, die unter bestimmten Bedingungen Luftfeuchtigkeit bzw. kondensiertes Wasser aufnehmen können und alle damit verbundenen Nachteile verhindern. In trockenen Perioden sollten diese Beschichtungen oder Baukörper dampfdiffusionsoffen sein und das aufgenommene Wasser als Dampf wieder an die Atmosphäre abgeben können.
Gängige Beschichtungen auf organischer Bindemittelbasis nehmen praktisch kein flüssiges Wasser auf und sind auch nicht übermäßig dampfdiffusionsoffen.
Mineralische Beschichtungen oder Baukörper basierend auf Bindemitteln (Zement, Gips, Kalk, Wasserglas) haben eine höhere Dampfdiffusionsfähigkeit, nehmen aber auch sehr große Mengen an flüssigem Wasser in sich auf. Dadurch werden beregnete Oberflächen sehr nass, was der Bausubstanz und der Wärmedämmung der Wände nicht zuträglich ist.
Demnach ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue Beschichtungen für Außen- und/oder Innenflächen von Bauten zu entwickeln oder neue Baukörper bereitzustellen, die prinzipiell wasserfest sind, aber erhöhte Luftfeuchtigkeit sowie flüssiges Wasser aufnehmen und bei günstigen Bedingungen wieder abgeben können. Vorzugsweise sollten die Beschichtungen für Außen- und/oder Innenflächen von Bauten sowie die Baukörper kondensiertes Wasser aufnehmen können, aber bei Dauerregen sollten diese Beschichtungen bzw. die Baukörper dicht sein, das heißt kein Wasser in den Untergrund durchlassen. Bei trockener Witterung sollen die Beschichtungen bzw. die Baukörper wiederum eine sehr hohe Dampfdurchlässigkeit besitzen.
Diese Anforderungen sollten sowohl bei Beschichtungen oder Baukörpern mit organischen Bindemitteln (Kunstharzdispersionen, Silikonen, Organo-Silikaten) als auch mit mineralischen (zementhaltigen, gipshaltigen, kalkhaltigen, wasserglashaltigen) Bindemitteln und Silikaten erfüllt werden.
Die Erkenntnis der vorliegenden Erfindung ist, dass man der Masse für die Beschichtung von Außen- und/oder Innenflächen von Bauten bzw. der Masse für Baukörper quellbare Teilchen zufügen muss, die Feuchtigkeit aufnehmen und auch abgeben können.
Demnach richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine Masse (a) für die Beschichtung von Außen- und/oder Innenflächen von Bauten
(Beschichtungsmasse) und/oder (b) zur Formung von Baukörpern, umfassend: organische Bindemittel (A) und/oder mineralische Bindemittel (B) sowie Teilchen (C), worin die Teilchen (C)
(i) die Eigenschaft besitzen in Gegenwart von Wasser zu quellen, und (ii) die Teilchen (C) das Verhältnis Vq/Vt < 20, bevorzugt Vq/Vt < 10 erfüllen, wobei
Vq das maximale Volumen der Teilchen (C) im gequellten Zustand ist, wobei die Quellung durch deionisiertes Wasser erzeugt wurde, und
Vt das Volumen der Teilchen (C) im trockenen Zustand vor der Quellung ist. Vorzugsweise ist der Ausdruck „im trockenen Zustand" so zu verstehen, dass Vt das Volumen der Teilchen (C) vor der Quellung ist, wobei diese Teilchen maximal 10 Gew.-%, noch mehr bevorzugt 5 Gew.-%, (deionisiertes) Wasser enthalten.
Unter „Beschichtung" oder „Beschichtung von Außen- und/oder Innenflächen von Bauten" der vorliegenden Erfindung sind alle Schichten zu verstehen, die fest auf Außen- und/oder Innenflächen von Bauten haften. Unter der Bezeichnung „Baukörper" sind insbesondere Innen- und Außenwände von Häusern, aber auch Paneele für Wand und/oder Deckenverkleidung sowie Brückenteile zu verstehen. Insbesondere können auch Baukörper Leichtbauwände oder Deckenteile für den Innenausbau von Bauten darstellen.
Durch diese erfindungsgemäß Masse lassen sich die oben beschriebenen Probleme ausgezeichnet lösen.
Die erfindungsgemäße Masse zur Beschichtung von Außen- und/oder Innenflächen von Bauten bzw. zur Formung von Baukörpern zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass durch die quellbaren Teilchen Poren in der Beschichtung und/oder den Baukörper gebildet werden können, die in der Lage sind, Wasser bei Bedarf aufzunehmen oder aber auch abzugeben.
So ist bekannt, dass organisch gebundene Fassadenbeschichtungen sich in der Regel durch niedrige Wasseraufnahme und niedrige Wasserdampfdurchlässigkeit auszeichnen. Dagegen kann durch die erfindungsgemäße Masse innere Strukturen erzielt werden, die sich durch ausreichende Porosität auszeichnen. Dabei ist die aufgetragene Masse auf Außen- und/oder Innenflächen von Bauten im trockenen Zustand oder ein Baukörper aus dieser Masse im trockenen Zustand wasserdampfdurchlässig. Bei einer Betauung nehmen die wasserquellbaren Teilchen (C) die Feuchtigkeit durch die Poren auf und geben dieses bei günstigen Bedingungen durch Trocknung wieder ab.
Bei hohem Wasserangebot wie durch Regen, quellen die Teilchen (C) so stark auf, dass sie die Porenstruktur schließen und die Außen- und/oder die Innenfläche von Bauten bzw. den Baukörper abdichten. Somit kann kein Wasser in den Untergrund oder Tief in den Baukörper eindringen.
Vorzugsweise wird das organische Bindemittel (A) ausgewählt, aus der Gruppe bestehend aus Kunstharzdispersionen, Silikonen, Organo-Silikaten und deren Mischungen.
Auch bei mineralischen Massen nach vorliegender Erfindung wird bei Betauung das stehende Wasser durch die Poren und wasserquellbaren Teilchen (C) aufgenommen und bei trockenen Bedingungen wieder abgegeben. Bei Regen quellen die wasserquellbaren Teilchen (C) ganz auf und dichten die Außen- und/oder Innenflächen von Bauten bzw. den Baukörper ab.
Die mineralischen Bindemittel (B) sind vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zement, Gips, Kalk, Wasserglas oder deren Mischungen bzw.
Mischungen mit organischen Bindemitteln. Dabei ist es bevorzugt, dass die Masse - falls diese mineralische Bindemittel enthält - hydrophobiert ist. Die Hydrophobierung erfolgt vorzugsweise durch Silikonprodukte, Fettsäuren und Salze der Fettsäuren oder deren Mischungen.
Eine weitere Anwendung der erfindungsgemäßen Masse zur Beschichtung von Außen- und/oder Innenflächen von Bauten (Beschichtungsmasse) ist die bisher ungelöste Problematik der hochelastischen Beschichtungen, die praktisch kaum eine messbare Dampfdiffusion aufweisen. Bei Renovierung müssen sie mühsam und umweltunfreundlich abgebeizt werden, damit keine dampfundurchlässigen Schichten auf den Außen- und/oder Innenflächen von Bauten entstehen. Durch die Verwendung von leicht wasserquellbaren Teilchen (C), wie in der vorliegenden Erfindung definiert, kann man durch Ausbildung der Hohlräume hochelastische Beschichtungen mit guter Dampfdiffusion herstellen, die dass abbeizen von alten Schichten überflüssig machen. Demnach kann die vorliegende Masse auch insbesondere für Renovierungen eingesetzt werden.
Vorzugsweise sind die Teilchen (C) so beschaffen, dass sie bei Trocknung Wasser wieder abgeben können, d. h. die Teilchen (C) können reversibel jeweils Wasser abgeben wie aufnehmen.
Des Weiteren ist bevorzugt, dass die Teilchen (C) im nichtgequellten Zustand, d. h. im trockenen Zustand, bevorzugt mit maximal 20 Gew.-%, insbesondere bevorzugt 10 Gew.-% noch mehr bevorzugt mit maximal 5 Gew.-% Wasser, eine Größe von nicht mehr als 500 μm aufweisen. Wünschenswert ist, dass die Partikelgröße nicht mehr als 300 μm beträgt, noch bevorzugter nicht mehr als 200 μm. Bevorzugte Bereiche der Partikelgröße für die Teilchen (C) sind 0,2 - 500 μm, wie 3 - 500 μm, noch mehr bevorzugt 0,2 - 300 μm, wie 5 - 300 μm, wie z. B. 0,2 - 200 μm oder 5 - 200 μm.
Als besonders geeignete Materialien für die Teilchen (C) haben sich hydrophile Polymere (D) herausgestellt. Vorzugsweise sind diese hydrophilen Polymer (D) vernetzt. Dabei werden die hydrophilen Polymere (D) vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homopolymer der Acrylsäure, Copolymer der Acrylsäure, Homopolymer der Methacrylsäure, Copolymer der Methacrylsäure, Copolymer des Acrylnitril, Copolymer des Acrylamid, Homopolymer der Itakonsäure, Copolymer der Itakonsäure, Copolymer der Maleinsäure, Copolymer des Maleinsäureanhydrids, Copolymer der Fumarsäure, Homopolymer der Vinylsulfonsäure, Copolymer der Vinylsulfonsäure, Homopolymer der Acrylamido-2-Methylpropansulfonsäure, Copolymer der Acrylamido-2-Methylpropansulfonsäure, Homopolymer der Styrolsulfonsäure, Copolymer der Styrolsulfonsäure, Copolymere des Vinylacetats, Vinylester der Carbonsäuren, Homopolymer des Vinylpyrrolidons, Copolymer des Vinylpyrrolidons, und Copolymere des Styrols.
Insbesondere werden Polymere der Acrylamido-2-Methylpropansulfonsäure und der Vinylsulfonsäure verwendet.
Als Comonomere werden vorzugsweise Amide, Alkylester oder Hydroxyalkylester der im Absatz zuvor genannten Säuren verwendet.
Als besonders geeignet hat sich herausgestellt, dass die hydrophilen Polymere (D), welche Säuregruppen umfassen, die Säuregruppen zu 1 - 100 %, insbesondere von 90 bis 99.9 %, durch Alkali- oder Aminogruppen neutralisiert sind. Ist das hydrophile Polymer vernetzt, so werden vorzugsweise organische und/oder anorganische Vernetzer eingesetzt. Besonders bevorzugt sind für die Herstellung der hydrophilen Polymere (D) mehrfunktionelle Monomere, wie Acryl- bzw. Methacrylester von mehrwertigen Alkoholen, wie Glykolen, Glycerin, Pentaerythrit, oder Divinylbenzol.
Eine andere Gruppe der hydrophilen Polymere (D) sind kationischen Polymere. Teilchen (C) aus solchen wasserquellbaren Polymeren sind sehr luftfeuchtigkeitsempfindlich und können vorzugsweise zur Regulierung der relativen Feuchte in Innenräumen dienen.
Als geeignete Monomere für solche kationischen Polymere haben sich Monomere mit polymerisierbaren Doppelbindungen und tertiären sowie quarternären Aminogruppen erwiesen. Vorzugsweise werden die Monomere ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (2-Methacryloyloxyethyl)trimethylammoniumchlorid, 2- (Methacryloyloxy)ethyltriammoniumchlorid,
Acrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid, Acrylamid-dicyanodiamid, N- Vinylimidazol-Derivate, Diallylamine, N,N-Dialkylamminoalkylacrylat, N ,N- Dialkylaminoalkylacrylamid, N,N-Diallylaminoalkylmethacrylamid, N-
Vinylpyrrolidon, N-Vinylacetamid, N-Vinylformamid und N-Vinylpiperidon.
Nicht-quarternisierte bzw. protonierte Monomere können im erhaltenen Polymerisat nachträglich quarternisiert bzw. protonisiert werden.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Teilchen (C) bei mineralischen Massen als Pulver vorliegen und erst beim Anmischen mit Wasser auf ihre Maximalgröße quellen. Die Beschichtungen oder Mörtel lassen sich von Hand oder maschinell verarbeiten und auch strukturieren oder glätten. Nach der Aushärtung (Abbinden des Bindemittels (B) wie Zements, Kalks, Gipses oder
Wasserglases) und Trocknung der Schicht bildet sich die innere Porenstruktur durch Wasserabgabe und gleichzeitige Schrumpfung der Teilchen (C).
Ein großer Vorteil dieser Methode gegenüber dem Stand der Technik (Zugabe von Porenbildner bzw. porösen Füllstoffen) besteht darin, dass sich die Porenstruktur erst nach der Verarbeitung und Trocknung bildet und nicht durch Glätten oder Strukturierung zerstört bzw. entlüftet wird. Durch dieses Verfahren lassen sich durch die Variation der Teilchengröße, des Vernetzungsgrades und der Quellfähigkeit der Teilchen (C) definiert poröse Körper bzw. Beschichtungen herstellen.
Die Porenstruktur kann durch die Größe, Quellbarkeit und die zugegebene Menge der Teilchen (C) an die Anforderungen bequem angepasst werden. Die Porenstruktur soll so gewählt werden, dass nach Trocknung die Beschichtung und/oder der Baukörper eine kompakte Schicht bildet.
Bei den wässrigen organischen Massen für Beschichtungen (z. B. Farbe oder Putz) und/oder der Baukörper sind die zugemischten Teilchen (C) in dem gesamten Gemisch bereits selbständig gequollen.
Nach dem Auftragen sei es von Hand oder maschinell, können die Beschichtungen und/oder die Baukörper strukturiert oder geglättet werden. Nach dem Verdampfen des freien Wassers verfestigen sie sich. Danach wird dann auch das in den gequollenen Teilchen (C) gebundene Wasser abgegeben, wodurch wieder eine Porosität erzeugt wird.
Das Verhältnis zwischen dem Basispolymer der Teilchen C und dem Vernetzer soll vorzugsweise so gewählt werden, dass die Quellung im Wasser die 10 fache Volumenvergrößerung nicht übersteigt.
Die Herstellung der hydrophilen Polymere (D) kann radikalisch oder ionisch in Lösung, Emulsion oder Suspension oder in Masse erfolgen und diskontinuierlich oder kontinuierlich geführt werden. Im Falle einer radikalischen
Emulsionspolymerisation werden wie üblich geeignete Emulgatoren (ionische oder nicht-ionische) und Initiatoren wie Persulfate, Peroxide oder Azoverbindungen verwendet. Nach Bedarf kann man auch Redox-Initiatoren wie z.B. Ascorbinsäure oder Andere mitverwenden.
Als geeignete Herstellungsmethode kann auch eine sog. Wasser in Öl- Emulsionspolymersation verwendet werden. AIs ionische Emulgatoren dienen Alkalisalze von Fettsäuren, Alkylsulfate, Alkylsulfonate und deren Derivate. Des Weiteren können nicht-ionische Emulgatoren als Umsetzungsprodukte aus Ethylen- bzw. Propylenoxid mit Fettalkoholen oder Alkylphenolen verwendet werden. Eine weitere Herstellungsmethode wäre eine wässrige Sekundärdispersion. Die Herstellung von wässrigen Sekundärdispersionen ist dem Fachmann bekannt und z. B. in DE 3720860 beschrieben.
Die fertigen PoIy- bzw. Copolymere werden je nach Herstellungsmethode isoliert, getrocknet und nach Bedarf gemahlen.
Falls eine offenporige Struktur durch Zugabe der wasserquellbaren Teilchen (C) erzeugt wird, lassen sich auch glatte Schichten mit guten akkustischen Eigenschaften herstellen.
Die vorliegende Masse kann des Weiteren übliche Teilchen (E) umfassen, wie z.B. Pigmente, Füllstoffe Verdicker und andere übliche Hilfsmittel.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf die Herstellung von limitiert quellbaren Teilchen (C) in Wasser und der Anwendung solcher zur Herstellung von diversen
Beschichtungen von Außen- und/oder Innenflächen von Bauten bzw. von Baukörper mit definierter Porenstruktur. Demnach beansprucht die vorliegende Erfindung auch Beschichtungen und Baukörper die die erfindungsgemäße Masse enthalten. Insbesondere richtet sich die vorliegende Erfindung auf Beschichtungen und Baukörper die zumindest 80 Gew.-%, noch mehr bevorzugt mindestens 9O.-Gew.-%, insbesondere um die 100 Gew.-%, erfindungsgemäße Masse enthalten.
Ferner richtet sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung der Teilchen (C) in Beschichtungen und/oder Baukörper zur Regulierung der Wasserdampfdurchlässigkeit der Beschichtungen und/oder Baukörper, zur Regulierung von relativer Feuchte in Innenräumen, zur Vermeidung von Wasserkondensat an Oberflächen und zur Regulierung von Nachhall und/oder der Schallabsorption. Die Quellung und Trocknung d. h. die Volumenänderung der Teilchen (C ) ist ein reversibler Vorgang und ermöglicht dadurch regulativ Einzugreifen und somit Feuchtigkeit auf oder abzugeben bzw. Schall zu dämmen. Im Folgenden wird die Erfindung durch die Beispiele genauer erläutert:
B E I S P I E L E
Beispiel der Herstellung und Eigenschaften der erfmdungsgemäßen Teilchen (C ).
Beispiel 1 :
Herstellung der anionischen Teilchen (C).
Herstellung der Homo- und Copolymere der 2-Acrylamido-2- Methylpropansulfonsäure (AMPS).
Der Reaktionskolben wird mit N2 durchgespült und 100 g Petrolether (Sp. 60 - 80 0C) vorgelegt. Unter starkem Rühren wird eine Mischung aus 30 g AMPS-NaSaIz 50 % in H2O, 20 g H2O, 0,5 g Kaliumdisulfϊd, 0,75 g Natriumlaurylsulfat, 0,5 g Natriumperoxodisulfat sowie zur Variation des Vernetzungsgrades wahlweise 0,0, 0,2, 0,3, 0,5, 1, 2, 3, 5, 10 Gew.-% Glyzerindimethacrylat zugegeben. Die
Temperatur wird auf 60 0C erhöht. Nach 4 Stunden wird die Polymerisation beendet und der Petrolether am Rotationsverdampfer entfernt. Das Polymer wird mit Wasser verdünnt und im Aceton gefällt. Anschließend wird das Polymer filtriert, getrocknet und gemahlen.
Beispiel2
Herstellung der kationischen Teilchen (C).
Wasser in Öl Emulsionspolymerisation von [2-(Methacryloyloxy) ethyl] tri Ammonium Chlorid [MTAC] in Petrolether.
Der Reaktionskolben wird mit N2 durchgespült und 150 g Petrolether (S. p. 60 - 80 0C) vorgelegt. Unter starkem Rühren wird eine Mischung aus 30 g MTAC (75%ig in H2O), 45 g H2O, 0,75 Kaliumdisulfϊd, 1,125 g Natriumlaurylsulfat, 0,75 Natriumperoxodisulfat sowie zur Variation des Vernetzungsgrades wahlweise 0,1, 0,2, 0,3, 0,5, 1, 2, 3, 5, 10 Gew.-% Glyzerindimethacrylat zugegeben. Die Temperatur wird auf 60 0C erhöht. Nach 4 Stunden wird die Polymerisation beendet und der Petrolether am Rotationsverdampfer entfernt. Das Polymer wird mit Wasser verdünnt und im Aceton gefällt. Anschließend wird das Polymer abfiltriert, getrocknet und gemahlen.
Eigenschaften:
Die prozentuale Gewichtszunahme der Teilchen (C ).
Beispiel 3 :
Nachweis der Porenerzeugung:
Probekörper aus Gips wurden mit Teilchen (C ) versehen und nach der Härtung gebrochen. Die Teilchen (C ) wurden in das Anmachwasser vorgelegt. Um Porenbildung durch ev. Schaumbildung auszuschließen wurden Entschäumer (1 % Agitan 280 bzw. 1 % Byk 031) zugemischt. Die Figuren 1 bis 5 zeigen die unterschiedliche Porosität der Bruchflächen von reinem Gips als Standard und der Mischungen mit Teilchen (C).
Beispiel 4:
Prüfung der Wasserdampfdiffusion: Es wurden Polymerfϊlme ohne und mit Zugabe der Teilchen (C) hergestellt und die Dampfdiffusion nach DIN EN ISO 7783-2 als Sd-Wert gemessen
Die Dampfdiffusion wird beim Acronal S 290 durch Zugabe von 1 Gew.-% AMPS- Na-SaIz Polymer mit 3 Gew.-% Vernetzer um das Vierfache, beim Mowilith LDM 1871 um das Zweifache erhöht.
Beispiel 5:
Wasserdampfdiffusionsmessungen an einer unterkritischen Außenfarbe (PVK 50) nach DIN EN ISO 7783-2.
Beispiel 6:
Wasseraufnahme an einer unterkritischen Außenfarbe (PVK 50) nach DIN EN 1062 Teil 3
Beispiel 7:
Quellung in einem wasserdampfgesättigten Raum
Beispiel 8:
Nachweis der akustischen Eigenschaften nach ISO DIS 10534-2
Messgeräte: Kundtsches Rohr Typ 4002
Probendicke: Putz ohne Zusatz 15 mm, Putz mit Zusatz 15 mm Messbedingungen: Lufthohlraum 60 mm 125 - 5000 Hz
NRC 0,15 0,52
Messfrequenzen 125 - 1600 Hz, grosses Rohr: 4% Messfrequenzen 1600 - 5000 Hz, kleines Rohr: 6%

Claims

A N S P R Ü C H E
1. Masse
(a) für die Beschichtung von Außen- und/oder Innenflächen von Bauten (Beschichtungsmasse) und/oder
(b) zur Formung von Baukörpern, umfassend
• organische Bindemittel (A) und/oder mineralische Bindemittel (B), und • Teilchen (C) dadurch gekennzeichnet, dass die Teilchen (C)
(i) die Eigenschaft besitzen in Gegenwart von Wasser zu quellen und
(ii) die Teilchen (C) das Verhältnis Vq/Vt < 20 erfüllen, wobei
Vq das maximale Volumen der Teilchen (C) im gequellten Zustand ist, wobei die Quellung durch deionisiertes Wasser erzeugt wurde und
Vt das Volumen der Teilchen (C) im trockenen Zustand vor der
Quellung ist.
2. Masse nach Anspruch 1, wobei die Teilchen (C) die Eigenschaft besitzen Wasser bei Trocknung abzugeben.
3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, wobei Vt das Volumen der Teilchen (C) vor der Quellung ist, wobei diese Teilchen maximal 10 Gew.-%, bevorzugt maximal 5 Gew.-% (deionisiertes) Wasser enthalten.
4. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mineralischen Bindemittel (B) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Zement, Gips, Kalk, Wasserglas oder deren Mischungen untereinander oder Mischungen mit organischen Bindemitteln.
5. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Masse und/oder die mineralischen Bindemittel (B) hydrophobiert sind.
6. Masse nach Anspruch 5, wobei die Hydrophobierung durch Silikonprodukte, Fettsäuren, Salzen der Fettsäuren oder deren Mischungen erreicht wird.
7. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die organischen Bindemittel (A) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Kunstharzdispersionen, Silikone, Organo-Silikate und deren Mischungen.
8. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilchen (C) hydrophile Polymere (D) sind.
9. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Teilchen im nicht gequellten Zustand, d.h. mit maximal 10 Gew.-%, bevorzugt mit maximal 5 Gew.-%, Wasser, eine Größe von nicht mehr als 500 μm aufweisen.
10. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die hydrophilen Polymere (D) vernetzt sind.
11. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die hydrophilen Polymere (D) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Homopolymer der Acrylsäure, Copolymer der Acrylsäure, Homopolymer der Methacrylsäure, Copolymer der Methacrylsäure, Copolymer des Acrylnitril, Copolymer des Acrylamid, Homopolymer der Itakonsäure, Copolymer der Itakonsäure, Copolymer der Maleinsäure, Copolymer des
Maleinsäureanhydrids, Copolymer der Fumarsäure, Homopolymer der Vinylsulfonsäure, Copolymer der Vinylsulfonsäure, Homopolymer der Acrylamido-2-Methylpropansulfonsäure, Copolymer der Acrylamido-2- Methylpropansulfonsäure, Homopolymer der Styrolsulfonsäure, Copolymer der Styrolsulfonsäure, Copolymere des Vinylacetats, Vinylester der Carbonsäuren, Homopolymer des Vinylpyrrolidons, Copolymer des Vinylpyrrolidons, und Copolymere des Styrols.
12. Masse nach Anspruch 11, wobei die Acrylsäure, Methacrylsäure, Itakonsäure, Maleinsäure und Fumarsäure Hydroxyalkylester sind.
13. Masse nach Anspruch 11, wobei die Acrylsäure, Methacrylsäure, Itakonsäure, Maleinsäure und Fumarsäure Alkylester sind.
14. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die hydrophilen Polymere (D) die Säuregruppen umfassen, zu 1 bis 100 % durch Alkali oder Amoniumgruppen neutralisiert sind.
15. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die hydrophilen Polymere (D) organische und/oder anorganische Vernetzer umfassen.
16. Masse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die hydrophilen Polymere (D) kationische Polymere sind, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (2-Methacryloyloxyethyl)trimethylammoniumchlorid, 2-
(Methacryloyloxy)ethyltriammoniumchlorid,
Acrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid, Acrylamid-Dicyanodiamid, N- Vinylimidazo 1-Derivate, Diallylamine, N,N-Dialkylamminoalkylacrylat, N,N-Dialkylaminoalkylacrylamid, N,N-Diallylaminoalkylmethacrylamid, N- Vinylpyrrolidon, N-Vinylacetamid, N-Vinylformamid und N-Vinylpiperidon.
17. Verwendung der Teilchen (C) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16
(a) in Beschichtungen von Außen- und/oder Innenflächen von Bauten oder
(b) in Baukörpern zur Schallabsorption und/oder Wasserregulierung.
18. Verwendung der Teilchen (C) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16 als Porenbildner
(a) in Beschichtungen von Außen- und/oder Innenflächen von Bauten oder
(b) in Baukörpern.
19. Verwendung der Teilchen (C) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16
(a) in Beschichtungen von Außen- und/oder Innenflächen von Bauten oder (b) in Baukörpern zur Regulierung der Luftfeuchtigkeit in Innenräumen.
20. Verwendung der Teilchen (C) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 16 (a) in Beschichtungen von Außen- und/oder Innenflächen von Bauten oder
(b) in Baukörpern zur Verminderung oder Bildung von Kondenswassers an der Oberfläche der Beschichtungen bzw. des Baukörpers im Innen- oder Außenbereich.
21. Beschichtung von Außen- und/oder Innenflächen von Bauten umfassend eine Masse nach einen der Ansprüche 1 bis 16.
22. Baukörper umfassend eine Masse nach einen der Ansprüche 1 bis 16.
23. Hydrophiles Polymer (D), wobei besagtes Polymer (D) (a) in Gegenwart von Wasser quellt und (b) das Verhältnis Vq/Vt < 10 erfüllt, wobei
Vq das maximale Volumen der Teilchen (C) im gequellten
Zustand ist, wobei die Quellung durch deionisiertes Wasser erzeugt wurde und
Vt das Volumen der Teilchen (C) im trockenen Zustand vor der Quellung ist, und das Polymer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus (i) (2-Methacryloyloxyethyl) Trimethylammoniumchlorid, 2- (Methacryloyloxy)ethyltriammoniumchlorid, Acrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid, Acrylamid- Dicyanodiamid, N-Vinylimidazol-Derivate, Diallylamine, N ,N-
Dialkylamminoalkylacrylat, N,N-Dialkylaminoalkylacrylamid, N5N- Diallylaminoalkylmethacrylamid, N-Vinylpyrrolidon, N- Vinylacetamid, N-Vinylformamid und N-Vinylpiperidon, oder (ii) (2-Methacryloyloxyethyl)trimethyl-ammoniumchlorid, 2- Methacryloyloxy)ethyltriammoniumchlorid,
Acrylamidopropyltrimethyl-ammoniumchlorid, Acrylamid- Dicyanodiamid, N-Vinylimidazol-Derivate, Diallylamine, N5N- Dialkylamminoalkylacrylat, N,N-Dialkylaminoalkylacrylamid, N5N- Diallylaminoalkylmethacrylamid, N-Vinylpyrrolidon, N- Vinylacetamid, N-Vinylformamid und N-Vinylpiperidon.
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