DE19710382A1

DE19710382A1 - Radispergierbare Dispersionspulver auf Basis von Polyacrylaten

Info

Publication number: DE19710382A1
Application number: DE19710382A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Rothenhaeuser; Volker Dr Kiesel; Hartmut Kuehn; Dominik Dr Elsaesser
Original assignee: Buna Sow Leuna Olefinverbund GmbH
Current assignee: Dow Olefinverbund GmbH
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 1998-09-17

Description

Die Erfindung betrifft gut redispergierbare Pulver auf Basis von Polyacrylaten, die sich für den Einsatz in Mörtelmischungen eignen und diesen thixotrope Eigenschaf ten sowie ein schnelles Abbindeverhalten verleihen.

Hydraulisch abbindende Systeme zur Fliesenklebung können mit redispergierbaren Polymerpulvern vergütet werden. Dies erhöht einerseits die Klebekraft und verbes sert andererseits auch die Handhabung. Weiterhin wird hierdurch eine gleichmäßi gere Qualität des Endproduktes erreicht.

Dabei handelt es sich um Kleber auf Basis von Sand und Zement, die durch den Zu satz von Polymeren modifiziert werden.

Zur Herstellung solcher hydraulisch abbindender Systeme für thixotrope Kleber, die sich gut verarbeiten lassen, schnell härtende und im abgebundenen Zustand bis zu einem gewissen Grade flexible Massen bilden, werden häufig Dispersionspulver auf Basis von Polyacrylaten eingesetzt.

Dies ist vor allem dann wichtig, wenn es sich um sogenannte "kritische" Untergründe handelt. Darunter versteht man Untergründe, die bei Feuchtigkeitsbelastung zu Formveränderungen neigen, wie beispielsweise Holz, Spanplatten oder Gipskarton. Weiterhin zählen zu den "kritischen" Untergründen Wände im Sportstättenbauten, im Schiffsbau und anderen federnden Wand- oder Bodenkonstruktionen sowie "arbeitende" Untergründe, wie in Naßzellen.

Gleichzeitig werden an solche Massen die Forderung nach einer entsprechenden Thixotropie gestellt, die gewährleistet, daß sich die Klebemasse gut aufkämmen läßt, d. h., die Klebemasse muß sich leicht mit einem Zahnspachtel aufstreichen las sen. Weiterhin muß die aufgestrichene Klebemasse eine ausreichende Offenzeit aufweisen und anschließend schnell aushärten.

Um diese Forderungen erfüllen zu können, müssen die für die Modifizierung not wendigen Dispersionspulver entsprechende Eigenschaften aufweisen. Grundsätzlich gehört hierzu eine Mindestfilmbildungstemperatur der Polymergrund lage von < 0°C.

Da die Redispergierbarkeit des Pulvers im entscheidenden Maße die Wirksamkeit des Vergütungsmittels bestimmt, muß die Redispersion in ihren Eigenschaften de nen der Ausgangsdispersion weitgehendst gleichen. Hierbei kommt es nicht nur auf die Redispergierbarkeit bis zur Ausgangsteilchengröße, sondern auch auf Eigen schaften wie Zugfestigkeit und Dehnung des aus der Redispersion gezogenen Fil mes an. Nur wenn die Redispersion in ihren Eigenschaften denen der Ausgangsdis persion weitgehendst gleicht, ist gewährleistet, daß die volle Wirksamkeit des Pul vers erreicht wird.

Allgemein eignen sich zur Herstellung solcher Pulver Dispersionen auf Basis von Copolymeren aus Styren und Acrylsäureestern. Diese können auch mit anderen Monomeren wie ungesättigten Carbonsäuren oder Amiden modifiziert werden. Wei terhin werden auch die unterschiedlichsten Comonomeren aufgeführt.

Dadurch lassen sich diese Polymeren leicht durch die Wahl der jeweiligen Copoly merenzusammensetzung dem gewünschten Eigenschaftsbild anpassen und zeich nen sich durch eine gute Verseifungsbeständigkeit aus.

Die EP 0601518 A1 beschreibt dazu ein Copolymer auf Basis von Acrylaten, das als Comonomer eine ungesättigte Carbonsäuren enthält Gleichzeitig wird die Verwendung von Acrylamid als weiteres mögliches Comonomer erwähnt. Der Anteil an ungesättigten Carbonsäuren ist die Voraussetzung für den Einsatz von Polyvinylalkohol. Der Nachteil dieser Verfahrensweise ist aber die Wasseranfälligkeit des polymeren Systems in alkalischen Systemen, wie sie die Mörtel darstellen.

In der DE 39 23 229 A1 werden Copolymere auf Basis Styren, Butylacrylat und Acrylamid aufgeführt, die mit Phenolsäure-Formaldehyd-Kondensaten versprüht werden. Es zeigt sich, daß der Einbau von Acrylamid das Abbindeverhalten beein flußt und schon Mengen von 2 Gew.-% die Erstarrungszeit nach Vicat um das Dop pelte ansteigen lassen.

Weiterhin werden in der DE-OS 20 49 114 solche Polymere mit sulfonathaltigen Kondensationsprodukten aus Melamin und Formaldehyd und in der DE-OS 31 43 070 mit Naphthalinsulfonsäure-Formaldehyd Kondensaten versprüht.

Solche Verbindungen sind, wie auch Ligninsulfonate, dafür bekannt, daß sie eine verflüssigende Wirkung auf Zement besitzen. Auch steigern sie die Wasseranfällig keit des Systems erheblich.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind gut redispergierbare Pulver auf Acry latbasis, die Mörtelmischungen ein thixotropes Verhalten bei entsprechender Offen zeit und einem schnellen Abbindeverhalten verleihen.

Dies wird dadurch erreicht, daß styrenhaltige Polyacrylatdispersionen mit einem Ge halt an carbonsäurehaltigen Monomeren von 0,5 bis 4 Gew.-%, denen als Sprüh hilfsmittel 1 bis 20 Gew.-% Polyvinylalkohol zugesetzt wurde, unter Zusatz von 0,5 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 8 Gew.-% eines Di- oder Tetra-Natrium-, bzw. Kalium-Salzes eines Additionsproduktes aus N-alkyl-sulfosuccinamaten mit Malein säure versprüht werden (Gew.-%-Angaben jeweils bezogen auf Polymer).

Erfindungsgemäße Polymere sind dabei Copolymere bestehend aus Styren und mo noolefinisch ungesättigten Carbonsäureestern, insbesondere Acryl- und Methacryl säureester, wie beispielsweise Butylacrylat, Ethylacrylat, Ethylhexylacrylat, Methyl methacrylat, Ethylmethacrylat, n-Hexylmethacrylat und Butylmethacrylat. Diese werden mit 0,5 bis 4 Gew.-% eines carbonsäurehaltigen Monomeren, wie bei spielsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Fumarsäure und Maleinsäure allein oder in Mischungen so modifiziert, daß der Hauptanteil dieser Monomeren in die Oberfläche eingebaut werden.

Die Herstellung der redispergierbaren Pulver erfolgt dann in den üblichen Sprüh trocknern.

Bei diesem Vorgang können noch zusätzlich 2 bis 30 Gew.-% Antiblockmittel, wie beispielsweise Kreide, Talkum, Diatomerde, Kaolin, Silikate, Kieselsäure, Zemente, Calciumcarbonat und ähnliche Stoffe eingeblasen werden.

Im Bedarfsfall setzt man auch Hilfsmittel, wie Viskositätsregler oder Entschäumer ein.

Die Trocknungstemperaturen für solche Systeme liegen üblicherweise zwischen 150°C und 60°C.

Die nachfolgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung und verdeutlichen die Vorzüge der erfindungsgemäßen Verfahrensweise anhand der erreichten Eigenschaftswerte. Die Beispiele 1 bis 3 stellen Vergleichsbeispiele dar, erläutern damit den Stand der Technik und sind nicht erfindungsgemäß.

In einem Sprühtrockner werden die in Tabelle 1 aufgeführten Dispersionen mit den in Tabelle 2 zusammengestellten Sprührezepturen bei einer Kopftemperatur von 130°C und einer Ausgangstemperatur von 60°C unter Zugabe von 12 Gew.-% fein verteiltem Aluminiumsilikat versprüht. In allen Fällen wurde ein rieselfähiges Pulver erhalten.

Von den entstandenen Pulvern wurde das Blockverhalten auf folgendem Weg be stimmt:
50 cm³ Pulver werden in einen Metallzylinder mit einem Innendurchmesser von 60 mm und einer Höhe von 150 mm gefüllt. Dann wird ein Stempel mit einem Ge wicht von 3000 g eingesetzt und die Probe bei 20°C 24 h gelagert.

Danach wird die Pulvertablette langsam aus den Zylinder gedrückt und unter Zuhil fenahme folgender Skala beurteilt:

Note

1 keine Pulvertablette
2 Pulvertablette ist mit den Fingern nicht aufzunehmen
3 Pulvertablette ist mit den Fingern aufzunehmen
4 Pulvertablette zerfällt bei leichtem Fingerdruck
5 Pulvertablette zerfällt bröcklig
6 Pulvertablette bleibt fest geformt.

Zusammenstellung der in den Beispielen verwendeten Copolymerdispersionen

Sprührezepturen der einzelnen Beispiele

Die Redispergierbarkeit des Pulvers wird durch eine Sedimentationsanalyse ermit telt. Dazu werden 50 ml einer 5%igen Redispersion in eine Sedimentationsbürette mit einer 0,1 ml Graduierung gefüllt und die Höhe des Bodensediments nach 24 h abgelesen. Eine als sehr gut einzuschätzende Redispersion darf nach dieser Me thode lediglich Werte zwischen 4 und 10 aufweisen.

Weiterhin wird aus dem Pulver eine 50%ige Redispersion hergestellt. Von dieser wird die entstandene Teilchengröße mit einem Ultrafine Particle Analyser bestimmt. Das Film/Dehnungs-Niveau der aus der Ausgangsdispersion bzw. Redispersion ge zogenen Filme im ungeheizten und bei 145°C, 10 min geheizten Zustand wird nach der DIN 53 504 ermittelt.

Mit diesen Pulvern wurde nach der Rezeptur in Tab. 3 ein Fliesenkleber hergestellt.

Tab. 3 Fliesenkleberrezeptur

Bestandteil
Menge (g)
Sand (0,1-0,3)	600
Zement 42,5	365
Weißkalkhydrat	30
Methylcellulose (Methocel 327)	5
Feststoff aus der Dispersion	60
Wasser	297

Dieser Fliesenkleber wird nach der DIN 18 156 geprüft. Es werden die Haftzugfe stigkeit und die Hautbildung bestimmt.

Weiterhin wird das Ausbreitmaß nach DIN 18 555 bestimmt.

Die Eigenschaften der verwendeten Dispersion und der aus den Pulvern hergestell ten Redispersion sind in Tab. 4 und die Eigenschaften der in den Beispielen herge stellten Pulver in Tab. 5 aufgeführt.

Beispiel 1

Der Latex Nr. 1, gemäß EP 0601518, aus Tab. 1 mit einem Styrengehalt von 35 Gew.-% wird, wie in Tab. 2 zusammenfassend dargestellt, mit 10 Gew.-% Po lyvinylalkohol 4-88 versetzt und versprüht. Die in der Typenbezeichnung 4-88 ge nannte 1. Zahl zeigt die Viskosität einer 4%igen Lösung des Polyvinylalkohols ge messen in mPa.s an während die 2. Zahl den Hydrolysegrad des Polyvinylalkohols angibt.

Das entstandene Pulver war rieselfähig und wies eine gute Note im Blocktest auf. Es konnte jedoch keine vollständige Redispersion hergestellt werden, da ca. 15 Gew.-% des Pulvers nicht redispergierbar waren. Die aus der Redispersion gezogenen Filme waren rissig und von geringer Festigkeit.

Die weiteren Ergebnisse sind in Tab. 4 zu finden.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wurde eine Acrylatdispersion eingesetzt, deren Polymer ohne modifizierende Zusätze von ungesättigter Carbonsäure oder Acrylamid gemäß Bei spiel 1 versprüht wird. Das entstandene Pulver war noch schlechter redispergierbar (ca. 20 Gew.-% unlösliche Bestandteile) und ergab damit verringerte Werte für die Biegezugfestigkeit. Außerdem muß bemerkt werden, daß dieses Pulver keine gute Blockfestigkeit aufwies.

Beispiel 3

Es wurde die Dispersion 3 aus Tab. 1 unter Zusatz von 10 Gew.-% Polyvinylalkohol 4-88 gemäß Beispiel 1 und Tab. 2 versprüht. Die Redispersionswerte verbesserten sich, erreichten aber nicht das erfindungsgemäße Niveau.

Beispiele 4-10

Es wurde erfindungsgemäß, wie in den Tabellen 1 und 2 zusammengefaßt, gear beitet. Die entstandenen Pulver waren gut redispergierbar und wiesen gute Blockfe stigkeiten auf.

Entsprechend der guten Redispergierbarkeit ergaben sich auch sehr gute Werte für die Haftzugfestigkeit der Fliesen nach 7 und nach 28 Tagen. Es zeigte sich ein schneller Aufbau der Haftzugfestigkeit. In der Regel wurden schon nach 7 Tagen 90% des Endniveaus erreicht.

Bei allen Beispielen wurde das erforderliche Niveau des Ausbreitmaßes und der Hautbildungszeit erreicht.

Eigenschaften der in den Beispielen hergestellten Pulver

Claims

1. Redispergierbare Dispersionspulver auf Basis von Polyacrylaten unter Zuhil fenahme üblicher Sprühhilfsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß styrenhaltige Polyacrylate mit einem Gehalt an carbonsäuregruppenhaltigen Monomeren von 0,5 bis 4 Gew.-% mit 0,5 bis 20 Gew.-% eines Di- oder Tetra-Natrium- bzw. Ka lium-Salzes eines Additionsproduktes aus N-alkyl-sulfosuccinamaten mit Ma leinsäure versprüht werden.

2. Redispergierbare Dispersionspulver nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als carbonsäuregruppenhaltige Monomere Acrylsäure, Methacrylsäure, Ita consäure, Fumarsäure, und Maleinsäure allein bzw. Mischungen hiervon ein gesetzt werden.

3. Redispergierbare Dispersionspulver nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Additionsprodukt aus Sulfosuccinamaten und Malein säure Tetra-Natrium-N-(1,2-dicarboxylethyl)-N-oleylsulfosuccinamat eingesetzt wird.

4. Redispergierbare Dispersionspulver nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß 0,5 bis 8 Gew.-% des Di- oder Tetra-Natrium- bzw. Kalium- Salzes des Additionsproduktes aus N-alkyl-sulfosuccinamaten mit Maleinsäure eingesetzt werden.