DE19644421A1

DE19644421A1 - Klebstoff

Info

Publication number: DE19644421A1
Application number: DE19644421A
Authority: DE
Original assignee: KALKSANDSTEIN WERK WEMDING GMB
Current assignee: KALKSANDSTEIN WERK WEMDING GMB
Priority date: 1996-10-25
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-04-30

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Klebstoff, insbesondere einen zementfreien, mineralischen Klebstoff sowie dessen Verwendung zum Verkleben von Formkörpern, insbesondere Kalksandstein-Rohlingen.

Gehärtete Kalksandsteine werden üblicherweise mit Fertigmörtel zu größeren Einheiten verklebt. Fer tigmörtel der bekannten Art enthalten Sande, Kalk, gegebenenfalls Methylcellulose und Zement. Der Ze ment ist notwendig, um bei Umgebungstemperatur ein Erhärten der Verbindung zu gewährleisten. Die Ab bindezeit beansprucht mindestens mehrere Tage, kann jedoch durchaus auch vier Wochen betragen. Die ver bundenen gehärteten Kalksandsteine können daher nicht unmittelbar nach dem Verkleben transportiert werden, sondern müssen vielmehr zwischengelagert werden. Rohlinge aus Kalksandstein wurden bisher nicht verklebt.

Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende technische Problem liegt also darin, einen minera lischen Klebstoff zum Verkleben von Formkörpern, insbesondere von Kalksandstein-Rohlingen, bereitzu stellen, der möglichst schnell nach dem Auftrag und dem Verbinden der Rohlinge aushärtet und einen Transport der so hergestellten größeren Einheiten ermöglicht. Die Erfindung löst das technische Pro blem durch die Bereitstellung eines Klebstoffes ge mäß Hauptanspruch.

Die Erfindung betrifft demgemäß einen zementfreien, mineralischen Klebstoff, insbesondere zum Verkleben von Formkörpern, wie Kalksandstein-Rohlingen, um fassend eine Siliciumdioxid (SiO₂)-haltige Kompo nente von großer Feinheit, eine Calciumhydroxid (Ca(OH)₂)-haltige Komponente, beispielsweise Weiß kalkhydrat, eine flüssige Komponente und eine Kom ponente zur Steuerung der Rheologie und des Wasser rückhaltevermögens, insbesondere Methylcellulose oder deren Derivate wie Methylhydroxypropylcellu lose oder Methylhydroxyethylcellulose.

Der erfindungsgemäße, mineralische Klebstoff weist keinen Zement auf und härtet unter einer Hydrother mal-Behandlung in vorteilhafter Weise unverzüglich, spätestens jedoch innerhalb von 5 Stunden nach dem Beginn der Hydrothermal-Behandlung aus. Die Festig keit der mit dem erfindungsgemäßen Klebstoff er zielten Verbindung ist hoch.

Der erfindungsgemäße zementfreie, mineralische Klebstoff wird auf die Oberfläche der zu verkleben den Formkörper, also insbesondere Kalksandstein-Roh linge, aufgetragen, die Formkörper werden an schließend zusammengefügt und sodann einer Hydro thermal-Behandlung im Autoklaven bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur unterzogen. Die Hydrother mal-Behandlung ist so lange und unter solchen Druck- und Temperaturbedingungen durchzuführen, bis sowohl die zu verklebenden Rohlinge selbst als auch der Klebstoff gehärtet sind. In bevorzugter Weise beträgt der Druck während der Hydrothermal-Behand lung 8-21 bar, vorzugsweise 16 bar. Erfin dungsgemäß ist vorgesehen, die Temperatur entspre chend der Sattdampftemperatur einzustellen, das heißt, eine Wasserdampfsättigung im Autoklaven vor zusehen. Erfindungsgemäß vorgesehen sind insbeson dere Temperaturen von 169°C bis 213°C, vorzugs weise 200°C.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem Formkörper jede mittels des erfindungs gemäßen Klebstoffes zu einem Verbund zusammengefüg bare Einheit verstanden. Dazu gehören Formkörper aus Stoffen, die bei der vorgenannten Hydrothermal-Be handlung stabil sind und keine die Stabilität der Verklebung beeinträchtigende Wechselbeziehungen mit dem erfindungsgemäßen Klebstoff zeigen. Insbeson dere sind die Formkörper Silicium- und Calcium-hal tige Einheiten, z. B. Kalksandstein-Rohlinge, die als Vollsteine oder Lochsteine ausgeführt sein kön nen. Weiterhin kommen Glas- oder Metall-haltige Substanzen in Betracht.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die Siliciumdioxid-haltige Komponente in be sonders großer Feinheit, beispielsweise als Quarz mehl oder Flugasche, vor, wobei die Oberfläche be vorzugt größer als 3 m²/g, besonders bevorzugt größer als 5 m²/g, insbesondere größer oder gleich 13 m²/g ist. Die Erfindung sieht also in einer Aus führungsform vor, als Siliciumdioxid-haltige Kompo nente feines Quarzmehl beispielsweise in gemahlener oder natürlicher Form einzusetzen. Durch den Ein satz von Quarzmehl ist es möglich, dünne Klebstoff schichten zu erhalten. Zudem ist die Lösungsge schwindigkeit von Siliciumdioxid aufgrund seiner großen Oberfläche sehr gut. Der erfindungsgemäße Klebstoff führt daher zu gut ausgebildeten CSH-Pha sen (Calcium-Silikat-Hydrat, überwiegend Tobermo rit).

In vorteilhafter Weise weist der erfindungsgemäße Klebstoff eine Calciumhydroxyd-haltige Komponente, wie Weißkalkhydrat, insbesondere in einem Mengen verhältnis von 1 : 1 (Gewichtsprozent) zu der Silici umdioxid-haltigen Komponente, auf.

Der erfindungsgemäße Klebstoff umfaßt eine flüssige Komponente, vorzugsweise eine wäßrige Komponente, beispielsweise wäßrige Glycol- oder Glycerinlösun gen sowie reines Wasser, um dem Klebstoff die zum Auftragen und Benetzen notwendige Konsistenz zu ge ben. Der erfindungsgemäß vorgesehene relativ hohe Wasseranteil ist notwendig, um eine fast flüssige Klebstoffschicht zu erhalten, da in vielen Fällen der Flächendruck der zu verklebenden Kalksandstein-Roh linge nur etwa 20 bis 45 g/cm² beträgt. Der er findungsgemäße Klebstoff liegt demgemäß in gel ähnlicher Konsistenz vor, die sich gut verarbeiten läßt und ausreichend lange stabil bleibt.

In vorteilhafter Weise enthält der erfindungsgemäße Klebstoff eine Komponente, die die Rheologie und das Wasserrückhaltevermögen des Klebstoffs steuert, insbesondere Methylcellulose oder deren Derivate. Durch das besonders gut ausgeprägte Wasserrückhal tevermögen dieser Verbindungen kann dem hohen ka pillaren Saugvermögen der zu verklebenden Formkör per, insbesondere Kalksandstein-Rohlinge, entgegen gewirkt werden. Das hohe Saugvermögen würde nämlich dazu führen, daß dem Klebstoff schon nach wenigen Sekunden das Wasser entzogen wird, so daß der Kleb stoff nicht mehr die notwendige, weiche Konsistenz aufweist.

Die Erfindung betrifft auch eine Ausführungsform, gemäß der dem erfindungsgemäßen Klebstoff Feinsand, z. B. Kalksteinpulver, zugefügt wird. Die Körnung des Feinsands ist vorteilhafterweise kleiner als die Hälfte der Dicke der Klebstofffläche zwischen den Oberflächen der verklebten Formkörper zu wäh len.

Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbei spiele näher erläutert.

Beispiel 1

Rezeptur I (Angaben in Gewichtsprozent):

17,76 Gew.-% Quarzmehl Sillun^® 40/200, Oberfläche 3,5 m²/g)
17,76 Gew.-% Weißkalkhydrat
63,94 Gew.-% Wasser
0,54 Gew.-% Methylcellulose Walocel^® MKX 40 000 PF 50

Die Komponenten werden gemäß der oben angegebenen Rezeptur miteinander bei Raumtemperatur vermengt.

Herstellung eines Verbunds aus zwei Formkörpern (Kalksandstein-Zwei-Stein-Körper)

Der vorstehend hergestellte Klebstoff wird auf die Oberfläche von zwei zu verklebenden Kalksandstein-Roh lingen aufgetragen. Von den zu verklebenden Rohlingen kann entweder nur eine Oberfläche eines Rohlings mit dem Klebstoff beschichtet werden, oder die aufeinander zuliegenkommenden Oberflächen bei der Rohlinge. Nach dem Auftragen des Klebstoffes auf den oder die Rohlinge werden die Rohlinge mit den behandelten Oberflächen zueinander in Kontakt gebracht und einer Hydrothermal-Behandlung im Auto klav bei ca. 16 bar Sattdampf (200°C) für eine Zeitdauer von 5 Stunden unterzogen.

Die beiden miteinander verklebten Rohlinge weisen bereits nach 5 Stunden Hydrothermal-Behandlung eine hohe Verbindungsfestigkeit auf und können einer weiteren Verwendung zugeführt werden.

Eigenschaften des Verbunds

Haftscherfestigkeitsuntersuchungen an Kalksand stein-Zwei-Stein-Körpern nach DIN 18 555, Teil 5, wurden durchgeführt und zeigten bei einem Prüfkör per der Länge 240,0 mm und der Breite 112,7 mm bei einer Prüflast von 90 kN eine Haftscherfestigkeit βHS (DIN 18 555, Teil 5) von 1,66 N/mm². Die maßge bende Haftscherfestigkeit βHS 1,2 (DIN 1053, Teil 1) betrug 2,00 N/mm². Das Bruchbild zeigt, daß ein Bruch nur im Klebstoff stattfand.

Weitere Haftscherfestigkeitsuntersuchungen nach DIN 18 555, Teil 5, wurden mit Steinen des Formats DF (Länge 239,4 mm, Breite 113,2 mm) bei einer Prüflast von 70,0 kN durchgeführt. Sie zeigten eine Haftscherfestigkeit βHS (DIN 18 555, Teil 5) von 1,29 N/mm². Die maßgebende Haftscherfestigkeit βHS 1,2 (DIN 1053, Teil 1) betrug 1,55 N/mm². Das Bruchbild zeigt, daß Bruchflächen zu 90% im Kleb stoff und zu 10% im Stein liegen.

Haftzugfestigkeitsuntersuchungen ergaben eine Haft zugfestigkeit von 4,20 kp/cm².

Beispiel 2

Rezeptur II:

14,66 Gew.-% Sillitin^® N, Oberfläche 13 m²/g
14,66 Gew.-% Weißkalkhydrat
70,38 Gew.-% Wasser
0,30 Gew.-% Methylcellulose Walocel^® MKX 40 000 PF 50

Haftzugfestigkeitsuntersuchungen ergaben eine Haft zugfestigkeit von 9,50 kp/cm².

Claims

1. Zementfreier, mineralischer Klebstoff, insbeson dere zum Verkleben von Kalksandstein-Rohlingen, um fassend eine Siliciumdioxid(SiO₂)-haltige Kompo nente, eine Calciumhydroxid(Ca(OH)₂)-haltige Kompo nente, eine flüssige Komponente und eine Komponente zur Steuerung der Rheologie und des Wasserrückhaltevermögens.

2. Klebstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Komponente zur Steuerung der Rheologie und des Wasserrückhaltevermögens Methylcellulose oder ein Derivat davon ist.

3. Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Derivat Me thylhydroxypropylcellulose oder Methylhydroxyethyl cellulose ist.

4. Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Klebstoff zu sätzlich als stützende Komponente Feinsand enthält.

5. Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Siliciumdi oxid-haltige Komponente und/oder die Calcium hydroxid-haltige Komponente in gemahlener oder na türlicher Form vorliegt.

6. Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Silicium dioxid-haltige Komponente Quarzmehl ist.

7. Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Quarzmehl eine Oberfläche von mindestens 3 m²/g, vorzugsweise von mind. 13 m²/g, aufweist.

8. Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Silicium dioxid- und die Calciumhydroxid-haltige Komponente in einem Mengenverhältnis von 1 : 1 (Gewichtsprozent) vorliegt.

9. Klebstoff nach einem der vorhergehenden Ansprü che, umfassend 9 bis 33 Gewichtsprozent einer Sili ciumdioxid-haltigen Komponente, 9 bis 33 Gewichts prozent einer Calciumhydroxid-haltigen Komponente, 33 bis 80 Gewichtsprozent einer flüssigen Kompo nente und 0,1 bis 2 Gewichtsprozent einer Kompo nente zur Steuerung der Rheologie und des Wasser rückhaltevermögens.

10. Verfahren zum Verkleben von Formkörpern, insbe sondere Kalksandstein-Rohlingen, wobei die zu ver klebenden Oberflächen der Formkörper, insbesondere der Kalksandstein-Rohlinge, mit einem Klebstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 9 beschichtet werden und die so behandelten und miteinander in Kontakt gebrachten Formkörper, insbesondere Kalksandstein-Roh linge, in einem Autoklaven bei erhöhter Tempera tur und erhöhtem Druck erhitzt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die Autoklav-Behandlung in einer ge sättigten Wasserdampfatmosphäre bei einem Druck von 8 bis 21 bar durchgeführt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Autoklav-Behandlung so lange durchgeführt wird, bis die Kalksandstein-Roh linge gehärtet sind, insbesondere über einen Zeitraum von 5 Stunden.

13. Verbund aus verklebten Formkörpern, insbeson dere Kalksandstein-Rohlingen, hergestellt nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12.