DE19605701C2 - Fließ-, streich- oder, spachtelfähige Kalkmassen sowie Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft fließ-, streich- und spachtelfä­ higen Kalkmassen für die Injektion in Hohlräume sowie für die Beschichtung von Bauwerken und Skulpturen sowie Verfahren zur Herstellung dieser Kalkmassen, bei dem man eine Suspension von gelöschtem Kalk einer mechani­ schen Dispergierung unterwirft.

Es gibt verschiedene Methoden des Löschens von Kalk:
Seit Jahrhunderten übergießt man in Gruben gelagerten gebrannten Kalk, meist in Form von Brocken, mit Wasser und läßt ihn wochen- und monatelang mit Wasserüberschuß reifen, bis sich ein klumpenfreier wäßriger Brei gebil­ det hat, bevor man ihn mit Zuschlagstoffen vermischt. Eine andere Methode besteht in der "trockenen" Löschung von fein gemahlenem gebrannten Kalk mit Dampf oder we­ nig Wasser, was weniger aufwendig an Zeit und Lagerraum ist, jedoch die Gefahr der unvollständigen Löschung in sich birgt.

Eine Suspension von gelöschtem Kalk einer mechanischen Dispergierung zu unterwerfen ist aus der AT 214 340 (Svatos) bekannt geworden. Dieses Verfahren wird heute in der gesamten Mörtelindustrie zur Herstellung von feuchten Mauer- und Putzmörteln angewandt. Dieses Ver­ fahren vermeidet das zuvor notwendige Ablagern des Kalkhydrats zum Reifen in Sumpfgruben und ermöglicht und erfordert die sofortige Mischung des aktivierten wässrigen Kalkhydratbreies mit dem Zuschlagstoff Sand sowie die sofortige Verarbeitung des in dieser Weise hergestellten Mörtels zum Mauern und Putzen. Der lang­ dauernde Sumpfvorgang des Kalkhydrates konnte in dieser Weise ebenso wie die Verarbeitung von trockenem Kalkhy­ dratpulver umgangen werden. Die bei diesem Verfahren in die Kalkmasse eingetragene Scherenergie führte zu einem Zerreiben der Kalkknollen, nicht zu einer wesentlichen Vergrößerung der spezifischen Oberfläche des Kalk­ schlamms. Fließmittel kamen hier nicht zum Einsatz, sie hätten den Vorgang des Zerreibens der Kalkknollen auch nur behindert.

Fließ-, streich- und spachtelfähige Kalkmassen finden seit Jahrhunderten im Hausbau ebenso wie bei der Her­ stellung und Beschichtung von Skulpturen Verwendung. Durch Zusätze von Zuschlagstoffen ebenso wie von Här­ tungsmitteln hat man die Kalkmassen dem Verwendungs­ zweck angepaßt. Als Zuschlagstoffe verwendet man seit je und ehedem Sand und ähnliche Stoffe, Härtungsmittel reichen von Quark bis zu modernen Kunststoffen. Aller­ dings hat die Verwendung von Kalkmassen mit zunehmender Verwendung von Zement nach dessen Entdeckung immer mehr in der Bauwirtschaft abgenommen. Eine ähnliche Entwick­ lung war auch bei der Restaurierung alter Bauwerke und Skulpturen zu verzeichnen. Die uralte Verwendung von Kalkmassen in der Anstrichtechnik ist zuerst durch An­ strichmittel auf der Basis von pflanzlichen und mineralischen Ölen, später durch die Entwicklung von Kunst­ stoffen als Grundstoffen für Anstrichmittel nahezu völ­ lig verdrängt worden. Auch ist die Verwendung von Kalk­ massen als Füllmassen durch modernere Massen auf Ze­ ment- und/oder Kunststoffbasis ersetzt worden. Dadurch konnte insbesondere der in Schwindungserscheinungen und Rißbildungen bestehende Nachteil der Kalkmassen elimi­ niert werden, aber auch die sehr langen Abbindezeiten des Kalkes, in denen Feuchtigkeit aus dem mit Kalk er­ stellten Werk austritt. Dabei haben Kalkmassen durch­ aus auch ihre nicht ohne weiteres ersetzbaren Vorteile, die in der Geschmeidigkeit, Weichheit und einer gewis­ sen Plastizität dieses anorganischen Stoffes liegen.

Doch haben die modernen Massen ebenfalls ihre Nachtei­ le: Auf Zementbasis hergestellte Massen eignen sich als Anstrichmittel nicht oder nur in sehr beschränktem Maße. Durch ihre sehr große Härte eignen sich Zement­ massen für eine Reihe von Anwendungsfällen nicht oder sind Kalkmassen unterlegen. Auch bei Zementmassen kön­ nen Schwindungsrisse entstehen, die sich im Außenbe­ reich mit Wasser füllen und dann bei Frosteinwirkung die Oberfläche des Werkes sprengen. Zementmassen können auch weitgehend wasserundurchlässig sein und dort, wo Wasseraustritt bei einem Werk notwendig ist, diesen verhindern und damit Schaden am Werk anrichten.

Die sehr große Vielfalt von Kunststoffmassen, von denen jede besondere Eigenschaften hat, macht die Auswahl der geigneten Kunststoffmasse schwierig. Eine für den Anwendungszweck erforderliche kapillare Wassertransport- oder Wasserdampfdurchlässigkeit läßt sich bei Kunst­ stoffmassen oft nicht erreichen. Die Verwendung von Kunststoffmassen ist darüber hinaus auch mit Umweltge­ fährdungen verbunden.

In der Technik der Restaurierung alter Bauwerke, insbe­ sondere aber alter Skulpturen und auch alter Bildwerke, ist die Verwendung von Massen auf Zement- und Kunst­ stoffbasis besonders problematisch, denn das sind Werk­ stoffe, die beim zu restaurierenden Werk nicht verwandt wurden, weil sie bei der Schaffung des Werkes noch nicht erfunden waren. Hier sind Kalkmassen gefragt, die bei der Schaffung des Werkes auch verwandt worden wa­ ren.

Durch die DE 33 00 848 ist es bekannt geworden, Kalk­ massen zur Herstellung von pastenförmigen Mitteln zum Binden von Staub im Kohlebergbau einzusetzen. Dabei werden flüssige saure Natriumsalze von mehrbasischen Phosphonocarbonsäuren in geringen Mengen in die Masse eingerührt.

Bei der Herstellung von für die Industrie- und Kraft­ fahrzeuglakierung geeigneten Spachtelmassen, die aller­ dings keine Kalkmassen darstellen, ist es aus der DE 42 04 610 bekannt geworden, den Hauptanteil der benötigten Bindemittel, Pigmente und/oder Füllstoffe in schnell­ laufende Rührwerksmühlen zu geben und danach in einer zweiten Stufe die dispergierte Masse mit den restlichen Anteilen versetzt in einem Dissolver auf die er­ forderliche Feinheit zu dispergieren.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile des Standes der Technik. Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit einfa­ chen Mitteln eine Kalkmasse zu schaffen, die sich durch hohe Druckfestigkeit, Freiheit von Schwindungsrissen, leichte Herstellungsmöglichkeit und leichte Verarbeit­ barkeit auszeichnet.

Dabei geht die Erfindung von Kalkmassen aus, wie sie sich nach der AT 214 340 (Svatos) beispielsweise her­ stellen lassen.

Die Erfindung besteht in einem Verfahren zur Herstel­ lung von fließ-, streich- oder spachtelfähigen Kalkmas­ sen, bei dem man eine Mischung von gelöschtem Kalk, insbesondere Sumpfkalk, mit Wasser und Zuschlagstoffen her­ stellt, der Mischung ein natriumionenhaltiges Mittel in Form von verdünntem Natriumhydroxid oder eines Fließ­ mittels, das in der Beton- oder Keramikindustrie Ver­ wendung findet, zusetzt, und dann diese Mischung mechanisch im Hochleistungsdissolver, unter Benutzung von Dissolverscheiben, bei Scherleistungen von 5-15 m/s und einem Wassergehalt der Gesamtmasse von 10 bis 45% so dispergiert, daß der Doughnut-Effekt erreicht und länger als 3 min eingehalten wird.

Die dabei erhaltene Kalkmasse zeichnet sich dadurch aus, daß ein natriumionenhaltiges Mittel in der Mischung in Form von verdünntem Natriumhydroxid oder Fließmittel, die in der Beton- oder Keramikindustrie als Fließmittel Verwendung finden, enthalten ist, daß der Wassergehalt 10-45% der Gesamtmasse beträgt, und eine Feinzerteilung des Kalkes erreicht ist, die durch eine Dispergierung dieser Mischung in Hochleistungsdis­ solvern bei Scherleistungen von 5-15 m/sec erhalten ist, bei der der Doughnut-Effekt erreicht und länger als 3 Minuten eingehalten ist.

Der Doughnuteffekt ist ein aus der Lackindustrie be­ kannter Begriff, der im Katalog 97-98 "DISPERMAT" der VMA Getzmann GmbH S. 9 beschrieben ist:

Nach dem Mischen der flüssigen und pulverförmigen Komponenten wird das Mahlgut durch Erhöhung der Drehzahl in eine rollende turbulenzfreie Bewegung versetzt, bis keine stehenden Zonen an der Behälterwand mehr vorhanden sind. Es bildet sich eine Trombe, wobei ein Teil der Dissolverscheibe sichtbar wird.

Dieses Fließbild wird auch als "Doughnut-Effekt" bezeichnet. Das Entstehen der Trombe zeigt dem Anwender des Dissolvers an, daß er einerseits den größtmöglichen mechanischen Leis­ tungseintrag in das Rührgefäß verwirklicht hat, andererseits aber auch, daß das Mahlgut vollständig durchmischt wird, so daß alle Agglomerate in den Bereich der rotierenden Dissol­ verscheibe gelangen.

Der Doughnut-Effekt bildet sich bei laminarer Strömung des Dispergieransatzes dann aus, wenn das Mahlgut von der rotie­ renden Zahnscheibe tangential nach außen hin beschleunigt wird, wobei sich der Mahlgutstrom an der Wandung des Disper­ giergefäßes teilt. Der untere Teil des Mahlgutes läuft am Bo­ den des Dispergiergefäßes zurück zur Mitte unterhalb der Wel­ le und steigt dann wieder auf, wobei er erneut die Zahnschei­ be trifft. Der zweite Teilstrom bildet die von oben sichtbare Trombe aus.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Kalkmassen sind sehr lange lagerbeständig und stets gut verarbeitbar, weil sie eine langzeitig stabile Suspension darstellen. Die streich- und spachtelfähigen Massen sind thixotrop. Vor der Verarbeitung ist ein Umrühren empfehlenswert, um die thixotrope Masse zu verflüssigen. Eine Entmischung findet auch bei sehr langen Lagerzeiten nicht statt, insbesondere wenn der Wassergehalt niedrig ist.

Dabei zeichnen sich die Anstrichmittel durch ihre be­ sondere Art der im beschränkten Umfang möglichen Was­ serdurchlässigkeit in besonderer Weise aus: Aus dem Inneren des durch den Anstrich geschützten Werkes aus­ tretende Salze werden durch den Anstrich infolge von Kappilarwirkungen transportiert und können im Inneren des Werkes oder an dessen durch den Anstrich geschütz­ ten Oberfläche keinen Schaden anrichten. Sie mögen da­ bei den Anstrich schädigen, dieser kann durch einen neuen Anstrich ersetzt werden. Wesentlich ist, daß das Werk und dessen Oberfläche nicht geschädigt werden. Auch von außen einwirkende Schadstoffe mögen den An­ strich angreifen, wenn sie in dessen Kappilaren hängen­ bleiben und durch den Kalk neutralisiert werden. Ihre Neutralisierung im Anstrich schützt das Werk und dessen Oberfläche.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht man zweckmäßigerweise so vor, daß man mit Hoch­ leistungsdissolvern unter Benutzung von Dissolverschei­ ben bei Scherleistungen von 5-15 m/sec, vorzugsweise 10 m/sec so dispergiert, daß der Doughnut-Effekt erreicht und länger als 3 Minuten, vorzugsweise 5-10 Mi­ nuten eingehalten wird.

Hierdurch wird eine so hohe Feinzerteilung der Kalkglo­ merate in der Kalkmasse erreicht, daß diese feinst zer­ teilten, amorphen Kalkagglomerate sich viel enger in das Korngerüst der Füllstoffe einbauen. Es wird dabei weniger Kalk für die Erzielung gleicher Festigkeitswer­ te benötigt, dadurch werden auch die Schwindungseigen­ schaffen wesentlich herabgesetzt.

Bei diesem Verfahren geht man so vor, daß man den Wassergehalt bei 10-45%, vorzugsweise bei 20-35% der Gesamtmasse hält.

Das führt zu hohen Werten der Haftung, zu niedriger Schrumpfung sowie zu einer hohen Frühfestigkeit bei extrem niedrigem Bindemittelbedarf.

Wichtig ist es für das erfindungsgemäße Verfahren, daß der Kalk und die Füllstoffe vorzugsweise hochrein sind und keine hydraulisch wirksamen Bestandteile aufweisen, aber hydrophil sind. Insbesondere für fließfähige Mas­ sen müssen hochreine Materialien verwendet werden. Für Streich- und spachtelfähige Massen können auch hydrau­ lische Kalke und/oder Zuschlagstoffe verwendet werden. Zuschlagstoffe sind vorzugsweise Quarzsande und Quarzmehle, Perlitte, Bims.

Das Verfahren der Erfindung läßt sich sehr einfach ausführen, wenn man als natriumionenhaltiges Mittel Fließ­ mittel benutzt, die in der Beton- oder Keramikindustrie als Fließmittel Verwendung finden.

Besonders gute Eigenschaften erhalten die nach dem Ver­ fahren der Erfindung hergestellten Kalkmassenprodukte, wenn man als Zusatzstoffe Verbindungen mit hohem Was­ serrückhaltevermögen zusetzt, die zwar auch, aber nicht in erster Linie Bindemittelfunktionen übernehmen, kön­ nen, wie langkettige Zelluloseäther oder Derivate der Acryl- oder Methacrylsäure.

Eine Dispergierung von Zement und Kalk wurde im Stand der Technik mit chemischen Dispergiermitteln in Form von Fließmitteln vorgenommen. Die damit erreichbare Zerteilung ist für die Herstellung stabiler füllstoff­ reicher Suspensionen nicht ausreichend, der Kalkbedarf zur Erzielung bestimmter Haftfestigkeitswerte kann hiermit nicht herabgesetzt werden. Wo versucht wurde, ausschließlich mechanisch zu dispergieren, waren die Erfolge nicht anders. Geht man jedoch in erfindungsge­ mäßer Weise vor und nimmt die mechanische Dispergierung bei hohen Scherleistungen von 5-15 m/sec, vorzugswei­ se 10 m/sec, so vor, daß der Doughnut-Effekt erreicht und länger als 3 Minuten, vorzugsweise 5-10 Minuten eingehalten wird, erhält man überraschenderweise über Jahre lagerstabile Massen mit stark erhöhter Haftzug­ festigkeit und den anderen oben genannten Vorzügen.

Der Kostenaufwand dieser mechanischen Dispergierung ist zwar hoch, aber durch die besonderen Eigenschaften des erhaltenen Produktes mehr als gerechtfertigt.

Der Grund der Anwendung natriumionenhaltiger Fließmit­ tel in der Betonindustrie ist eine Zerkleinerung der Zementaggregate, der Dispergiereffekt.

Bei der Erfindung ist Fließmittel lediglich ein Hilfs­ mittel, um bei der mechanischen Dispergierung die Sta­ bilisierung der Feinverteilung über Jahre zu erhalten.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung von fließ-, streich- oder spachtelfähigen Kalkmassen, bei dem man eine Mischung von gelöschtem Kalk oder Sumpfkalk mit Wasser und Füllstoffen herstellt, der Mischung ein natriumionenhaltiges Mittel in Form von verdünntem Natriumhydroxid oder eines Fließmit­ tels, das in der Beton- oder Keramikindustrie Ver­ wendung findet, zusetzt, und dann diese Mischung mechanisch im Hochleistungsdissolver, unter Benut­ zung von Dissolverscheiben, bei Scherleistungen von 5-15 m/s und einem Wassergehalt der Gesamtmasse von 10 bis 45% so dispergiert, daß der Doughnut-Effekt erreicht und länger als 3 min eingehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man im Hochleistungsdissolver unter Benutzung von Dissolverscheiben bei Scherleistungen von 10 m/s dispergiert und den Doughnut-Effekt 5-10 Mi­ nuten einhält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Wassergehalt bei 20-35% der Gesamt­ masse hält.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man solche Zuschlagstoffe zusetzt, die keine hy­ draulisch wirksamen Bestandteile aufweisen, aber hydrophil sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zuschlagstoffe, Quarzsande, Quarzmehle, Per­ litte und/oder Bims, Kalksteinmehl und/oder synthe­ tisches Kalziumkarbonat verwendet.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Zusatzstoffe Verbindungen mit hohem Wasserrückhaltevermögen zusetzt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man als Verbindungen mit hohem Wasserrückhalte­ vermögen langkettige Zelluloseäther oder Derivate der Acryl- oder Methacrylsäure benutzt.

8. Fließ-, streich- oder spachtelfähige Kalkmasse auf der Basis einer Mischung von gelöschtem Kalk oder Sumpfkalk, Wasser und Zusatz- und Zuschlagstoffen gekennzeichnet durch
ein natriumionenhaltiges Mittel in der Mischung in Form von verdünntem Natriumhydroxid oder Fließmit­ teln, die in der Beton- oder Keramikindustrie als Fließmittel Verwendung finden,
durch einen Wassergehalt von 10-45% der Gesamt­ masse,
und eine Feinzerteilung des Kalkes, die durch eine Dispergierung dieser Mischung in Hochleistungsdis­ solvern bei Scherleistungen von 5-15 m/sec er­ halten ist, bei der der Doughnut-Effekt erreicht und länger als 3 Minuten eingehalten ist.

9. Fließ-, streich- und spachtelfähige Kalkmasse nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch durch hydrophile Bestandteile in der Mischung.

10. Fließ-, streich- und spachtelfähige Kalkmasse nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Zusatzstoffe in Form von Verbindungen mit hohem Wasserrückhaltevermögen.

11. Fließ-, streich- und spachtelfähige Kalkmasse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzstoffe langkettige Zelluloseäther oder Derivate der Acryl- oder Methacrylsäure sind.

12. Fließ-, streich- und spachtelfähige Kalkmasse nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Quarzsande, Quarzmehle, Perlitte, Kalksteinmehl, Marmormehl, synthetischem CaCO₃ und/oder Bims als Zuschlagstoffe in der Mischung.

13. Fließ-, streich- und spachtelfähige Kalkmasse nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch hochreinen Kalk und hochreine Zuschlagstoffe ohne hydraulisch wirksame Bestandteile in der Mischung.

14. Verwendung einer fließ-, streich- oder spachtelfähigen Kalkmasse nach einem der Ansprüche 8 bis 13 für die Restaurierung von Bauwerken, Skulpturen und Gemälden.