DE1671116A1

DE1671116A1 - Fugenzement

Info

Publication number: DE1671116A1
Application number: DE19671671116
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Donald Leroy; Gogek Jack Lewis
Original assignee: Tate and Lyle Ingredients Americas LLC
Current assignee: Primary Products Ingredients Americas LLC
Priority date: 1966-08-01
Filing date: 1967-07-31
Publication date: 1971-08-26
Also published as: NL6710046A; US3411926A; GB1198097A; BE702162A

Description

Köln, den 28₀7o1967 Ke/Ax

A.E. Staley Manufacturing Company,

22nd & Eldorado Streets, Deoatur, Illinois (U.S.A.).

Fugenzement

Die Erfindung betrifft Stoffgemische, die vorteilhaft in Fugenzementen für Wandplatten verwendet werden, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Zemente.

Ein Zement zum Ausfugen von Wandplatten wird bei trockenen Wandkonstruktionen verwendet, um der Wand ein geschlossenes, glattes Aussehen zu verleihen. Bei den meisten trockenen . Wandkonstruktionen werden vorgeschnittene rechteckige Stücke der Wandplatten gegeneinanderstoßend an einem Rahmen befestigt, wobei eine praktisch flache Wand gebildet wird. Die Fugen oder Risse zwischen den gegeneinanderstoßenden Platten werden dann mit einem nassen Fugenzement ausgefüllt, den man trocknen läßt und schmirgelt, um ein glattes, gleichmäßiges Aussehen zu erzielen. Nach einer bevorzugten Arbeitsweise füllt man zuerst die Räume oder Fugen zwischen den Wandplatten mit einem Zement aus, der einige Zoll über die Fuge hinaus aufgestrichen wird. Ein perforierter Streifen wird dann über den Zement gelegt, worauf weiterer Zement aufgetragen wird. Der Zement wird geglättet, trocknen gelassen und dann geschmirgelt, um ein glattes, gleichmäflfees Aussehen zu erzielen,.

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Die am häufigsten verwendeten Fugenzemente sind als Trockenmischungen erhältlich, die einen größeren Anteil eines inerten Füllstoffe und einen geringeren Anteil eines Bindemittels enthalten»

Die Füllmasse des Zements ist im allgemeinen ein inertes Material, Z₀B. Asbest, Glimmer, Kalkstein, Ton oder Kieselerde ο Im allgemeinen werden von diesen Materialien zwei oder mehr verwendet, wobei ,Ton oder Kalkstein dei größeren Anteil der Füllmasse ausmachen. Der Bindemittelanteil des α Zements ist der wichtigere Teil von den beiden und enthält normalerweise ein Protein, z_oB_o Casein, Verschiedene tierische leime, Pflanzenharze und polymere Harze werden ebenfalls in einem gewissen Umfange verwendet»

Wie vorstehend erwähnt, ist der Fugenzement im allgemeinen als Tr-ockenmischung erhältlich. Zum Gebrauch wird der Zement mit Wasser angemischt, bis er die vorteilhafteste Verarbeitungskonsistenz oder -viskosität hat. Die jeweilige Konsistenz oder Viskosität des Zementes hängt von der persönlichen Vorliebe des r^rauchers und davon ab, ob der Zement von Hand oder maschinell aufgetragen wird.

Die zur'Zeit-in, Gebrauch befindlichen Fugenzemente haben u.a. ™ den Nachteil, daß sie während des Trocknens und Härtens oder kurz nach dem Trocknen und Härten zu reißen oder Haarrisse längs ihrer Oberfläche zu bilden pflegen« In gewissen Fällen treten diese Risse nach dem Anstrich bzw» nach der Abschlussbehandlung der Wand auf, so daß die Kosten und die Schwierigkeit der Reparatur erhöht werden_e Diese Oberflächenrisse werden einer unterschiedlichen Bewegung des Bandes, des Zements oder der Wandplatte während des Trocknens zugeschriebene Die Hauptursache der Rißbildung wird jedoch in der Schrumpfung gesehen, die während des Härte- oder Trockenprozesses auftritt.

Ein weiterer Nachteil der jetzt gebrauchten Fugenzemente, insbesondere der Produkte, die Casein als Bindemittel enthal-

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ten, besteht darin, daß nach der Benetzung des trockenen Zementpulvers mit Wasser eine Wartezeit von etwa 1 Stunde erforderlich ist, um vollständige. Dispergierung des Caseins im Wasser zu gewährleisten* Ferner können Klumpenbildung, schlechte Haftfestigkeit und Rißbildung im Zement auftreten, wenn das Gasein nicht gut im Zement dispergiert ist« Ein weiteres Problem ,bei den heutigen Zementen besteht darin, daß das Bindemittel im Zement die neigung hat, während des Trocken- und Härteprozesses zur Oberfläche des Zementes zu wandern« Dies verursacht Krustenbildung und übermäßige Härtung der Oberflächenschicht und erschwert sehr stark die Erzielung einer gleichmäßigen Schmirgelung der gespachtelten Fläche und der Wandplatte_o Ein weiteres Problem, das mit der Te!ionenwanderung verbunden ist, ist die Verfärbung der Oberfläche, Eine Verfärbung der mit Zement bedeckten Fläche tritt besonders an Stellen hoher Feuchtigkeit auf_β Es hat sich gezeigt, daß sie mehrere Monate bis zu mehreren Jahren nach der Aufbringung des Zementes eintritt«

Sie Teilchenwanderung kann jedoch weitgehend, wenn nicht ganz ausgeschaltet werden, wenn der trockene Fugenzement mit kleineren Wassermengen angemischt wird* Für alle praktischen Zwecke kann jedoch hinsichtlich der zugesetzten Wassermenge nicht zu weit von der als spachtelfähig geltenden Viskosität abgewichen werden, ohne die Leichtigkeit und Güte des Zementauftrages zu beeinträchtigen».

Die Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, einen Zement zu schaffen, der verbesserte Ausfugungseigenschaftön hat, die Nachteile der bisher verwendeten Bindemittel vermeidet, verbesserte Spachteleigen^chaften, verbesserte Haftfestigkeit an Wandplatten, verbesserte Schleifbarkeit aufweist und ein,Bindemittel enthält, das mit dem Füllstoffanteil des Zementes verträglich ist und diesen ergänzt, wirtschaftlich, und im Handel leicht erhältlich ist*

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Eine besondere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Zementes zum Ausfugen von Wandplatten,, der die folgende Kombination von Eigenschaften aufweist:

1) Gute Haftfestigkeit an Wandplatten' und perforierten Bändern»

2) Beständigkeit gegen Durchschlagen von Farbe«,

3) Verbesserte Schleifbarkeit„

4) Gute Beständigkeit gegen Rißbildung.

5) Geringen Wasserbedarf für die Erzielung einer spachtelfähigen Viskosität.

6) Lange Verarbeitungsfähigkeit.

7) Vernachlässigbare Schrumpfung des getrockneten und gehärteten Zements_β

Diese und andere Aufgaben der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Besehreibung·

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß I\ugenzemente mit den vorstehend genannten Eigenschaften erhalten werden, wenn ein Stärkematerial eines bestimmten Typs als Bindemittel im Fugenzement verwendet wird. Das als Bindemittel im erfindungsgemäßen Produkt verwendete Stärkematerial kann als verkleisterte oxydierte Stärke in feinteiliger Form bezeichnet werden.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Fugenzement, der als größeren Anteil eine.Zementfüllmasse und als geringeren Anteil ein Zementbindemittel enthält, das ein verkleistertes oxydiertes Stärkematerial enthält.

Oxydierte Stärken können nach einer Anzahl von Oxydationsverfahren hergestellt werden, bei denen eine Stärke mit einem Oxydationsmittel unter Oxydationsbedingungen zusammengeführt wird. Beispielsweise kann die Oxydation von Stärke u„a. mit Wasserstoffperoxyd, Hypohalogeniden, Perjodsäure, a,a'-Bis(azöbutyronitril) und Kaliumpersulfat vorgenommen werden« Eine vollständigere Beschreibung der Oxydation von

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Stärken findet sich in "Chemistry and Industry of Starch" von Kerr, 2.Auflage 1950, Seite 325-343« ■

Die Verfahren zur Oxydation von Stärke sind zwar allgemein "bekannt, jedoch ist praktisch nichts über die chemischen ■ Veränderungen "bekannt, die im Stärkemolekül' oder insbesondere im .Stärkekorn während der Oxydation stattfinden,. Die polyfunktionelle Natur des Stärkemoleküls und die komplexe Einlagerung dieser Moleküle in das weitgehend geordnete Stärkekorn erschwert das Verständnis der StärkeOxydation außerordentlich.

Es wurde gefunden, daß Stärkekörner, die unter Verwendung verschiedener Hypohalogenide, insbesondere unter Verwendung von Natriumhypochlorit oxydiert worden sind, ein Bindemittel ergeben, das sich bestens für die Verwendung in einem Zement zum Ausfugen von Wandplatten eignet» Natürlich können auch andere Oxydationsmittel verwendet werden, um einen guten ■pugenzement herzustellen. Ein Hypochlorit-Bleichmittel, insbesondere ein Natriumhypochlorit-Bleichmittel, das hergestellt wird durch Zusatz von flüssigem Chlor zurNatriumhydroxyd von 18° Be (etwa 4-n.)» bis eine O,9n-Lösung (bezogen auf ungebrauchtes Alkali) erhalten wird, ist ein besonders wirksames Oxydationsmittel für Stärke, Da dieses Bleichmittel 3fo aktives Chlorid enthält, wird es im englischen Sprachgebrauch im allgemeinen als "9 titre bleach" bezeichnete Eine ausführlichere Beschreibung von Bleichmitteln auf Basis von Hypochlorit und der Bedingungen zur Herstellung einer oxydierten Stärke finden sich in "Starch Chemistry and !Technology" Band 1, Seite 474-478 (Whistler und Paschall).

Die für die Zwecke der Erfindung verwendeten oxydierten Stärken können weiter gekennzeichnet werden als Stärken, die eine bestimmte Konzentration von Carboxylgruppen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Stärkekörner, enthaltene Natürlich Jcann das StärkemolekUl außh teiloxydierte Gruppen, z.B. eine Aldehyd- oder Ketongruppe, zusätzlich zu den Carboxyl-,

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gruppen enthalten. Unabhängig von der Anwesenheit von Aldehydoder Ketongruppen oder auch anderer nicht störender G-ruppen hat das Stärkematerial einen Carboxylgehalt von mehr als 0,1$, bezogen auf das Gewicht des Stärkematerials,' Im allgemeinen hat das Stärkematerial einen Carboxylgehalt von 0,2 bis 1,3$. .In Fällen, in denen der Fugenzement andere Zusatzstoffe, Z₀B₀ Verdickungsmittel enthält, kann der Carboxylgehalt des Stärkematerials über 1,3$ und in gewissen Fällen bis zu 4,3$, bezogen auf das Trockengewicht der Stärke, betragen.

Oxydierte körnige Stärke kann nach zahlreichen bekannten Verfahren verkleistert werden. Das beste bekannte und wahrscheinlich einfachste aller Verkleisterungsverfahren besteht darin, daß man eine Aufschwemmung der Stärke in Wasser (häufig unter leicht alkalischen Bedingungen) auf die Verkleisterungstemperatur der Stärke erhitzte Die Verkleisterung des Stärkematerials wird dadurch angezeigt, dass das Stärkekorn zu quellen beginnt, und die Stärke gilt als verkleistert, wenn sie ihre charakteristische Doppelbrechung verloren hat. Die Stärkeaufschwemmung wird außerdem weniger undurchsichtig, und die Löslichkeit der Stärke in Wasser wird höher_o Mach der Verkleisterung kann das Stärkematerial nach üblichen Methoden, z.B. durch Sprühtrocknung oder Walzentrocknung, getrocknet werden.

Ein besonders Verfahren zur Herstellung einer verkleisterten Stärke für die Zwecke der Erfindung ist in der U,S.A.-Patentschrift 3 137 592 beschriebene Dieses Verfahren besteht darin, daß ein Gemisch eines Stärkerohmaterials mit einem geringen Anteil eines Weichmachers bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck mechanisch bearbeitet oder einer Scherbeanspruchung unterworfen wird. Das Stärkeprodukt wird in einem Raum stranggepresst, in dem ein niedrigerer Druck, vorzugsweise Normaldruck, und eine unter der Arbeitstemperatur liegende Temperatur herrschen. Hierdurch wird eine schlagartige Verdampfung des Weichmachers und anderer .flüchtiger

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aus dem Stärkeextrudat bewirkt« Das Strangpressen wird im allgemeinen bei einer temperatur von 150-16O⁰C und einem

2 "

Druck von 35-850 kg/cm oder mehr durchgeführte Während des Strangpress-:Vorganges innerhalb des Verfahrens des vorstehend genannten Patents findet ein adiabatischer Temperaturanstieg von wenigstens 5O⁰C .statte In gewissen Fällen kann der I'emperaturanstieg höher als erwünscht sein, so daß künstliche Kühlung notwendig ist.

In der vorstehend genannten Patentschrift wird festgestellt, daß Wasser das bevorzugte Quellmittel oder der bevorzugte Weichmacher für die Rohstärke ist, jedoch können auch andere geeignete Weichmacher, Z₀B. Formamid, Äthylendiamin, Dimethylsulfoxyd, Pyrrolidin, Harnstoff, Piperazin, Glycerin, Äthylenglykol, Sorbit, Propylenglykol, Chloralhydrat und Dimethylformamid, verwendet werden. Ebenso können Gemische von mehreren dieser Weichmacher gebraucht werden<>-Vorzugsweise hat der Weichmacher einen bei 100⁰C oder etwas darüber liegenden Siedepunkt. Im allgemeinen werden für die Stärke Weichmacher bevorzugt, die inert sind, d_oh. unter den Strangpressbedingungen die Rohstärke nicht hydrolysieren, oxydieren, derivatisieren oder in anderer Weise chemisch mit ihr reagieren_e Wenn Wasser als Weichmacher oder Quellmittel für die Stärke verwendet wird, ist es im allgemeinen in einer Menge von 22-67 Gew_o-$ der tar-ockenen Rohstärke vorhanden. Unter anderen Bedingungen erwies es sich jedoch als möglich, die Weichmachermenge auf 10$ zu erniedrigen oder bis auf 75 Gew.-$ der rohen Trockenstärke zu erhöhen,.

Die Rohstärke wird im allgemeinen bei Temperaturen unter 300⁰C, vorzugsweise im Bereich von 100-250⁰C, stranggepresst (bearbeitet). Der Strangpressvorgang findet im allgemeinen bei Drücken unter 14-00 kg/cm , vorzugsweise von 35-350 kg/cm² statt. Zum Strangpressen können beliebige übliche Strangpressen für Kunststoffe verwendet werden₀

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Es wurde gefunden, daß ein oxydiertes Stärkeextrudat, d.h. ein oxydiertes Stärkematerial, das durch einen Strangpressprozess der vorstehend beschriebenen Art verkleistert worden ist, ein Produkt mit Gesamteigenschaften darstellt, das sich für die Verwendung als Bindemittel in den erfindungsgemäßen Fugenzementen am besten eignet.

Die Verwendung einer Strangpresse stellt ferner ein einfaches Mittel dar, Stärke in einem einzigen Arbeitsgang zu oxydieren und zu verkleistern. Ein solcher Arbeitsgang ist in Beispiel 19 der U.S.A.-Patentschrift 3 137 592 beschrieben. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann das bevorzugte Bindemittel als ein mit Hypohalogenit oxydiertes Stärkeextrudat bezeichnet werden, das eine Kaltwasserlöslichkeit von mehr als 50$ bei 25⁰C und eine Viskosität von weniger als 50 cP hat, wenn 10 Gew.-Teile des Stärkeextrudats mit 90 Gew_o~Teilen Wasser zusammengegeben werden«.

Normalerweise ist das Bindemittel im Fugenzement in einer Menge von wenigstens 20 Gew,~$, bezogen auf das Gesamtgewicht des Zements, vorhanden. Vorzugsweise beträgt jedoch die im Zement vorhandene Bindemittelmenge 0,2 bis 15 Gew.-^. Wenn das Bindemittel des Zements ein mit einer Halogenverbindung oxydiertes Stärkeextrudat ist, ist die Stärke normalerweise in einer Menge von 1—10 Gew.-$, bezogen auf die Gesamtmenge des Zements, vorhanden. Bevorzugt werden jedoch im allgemeinen Mengen von 3-7 Gew.-$, Unter besonderen Umständen, insbesondere bei Anwesenheit anderer Materialien im Bindemittel des Pugenzements, können auch größere Mengen und möglicherweise sogar geringere Mengen der verkleisterten oxydierten Stärke verwendet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat sich gezeigt, daß ein Bindemittel, das eine teilweise verkleisterte Stärke enthält, d.h. ein Bindemittel, das einen größeren Anteil einer verkleisterten oxydierten Stärke und einen kleineren Anteil einer nicht verkleisterten oxydierten Stärke

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enthält, außergewöhnlich gute Bindeeigenschaften aufweist, wenn es mit einer Zementfüllmasse kombiniert wird. Mit einem Bindemittel, das zu 51-75 Gew.-$ aus verkleisterter oxydierter Stärke und zu 25-49 G-ew_o-$ (bezogen auf das Gesamtgewicht

aus.
des Bindemittels)/einer nicht verkleisterten Stärke, besteht, wurden gute Ergebnisse erhaltene Bevorzugt wird jedoch ein Bindemittel, in dem die verkleisterte oxydierte Stärke und die nicht verkleisterte Stärke im Gewichtsverhältnis von etwa 2:1 vorhanden sind. Eine teilweise verkleisterte Stärke kann in einfacher Weise erhalten werden, indem der Grad der Ver — kleisterung der' Stärke geregelt wird.

Wenn 5-10 Gew_e-$ eines Bindemittels, das verkleisterte oxydierte Stärke und eine nicht verkleisterte oxydierte Stärke im Verhältnis von 2:1 enthält, mit 90-95 Gew_o-$ einer Füllmasse zu einem trockenen Fugenzement kombiniert und mit 50-100 GeWo-Teilen Wasser pro 100 Gew«,-Teile des trockenen Zements benetzt werden, wird ein Fugenzement erhalten, der nach dem Auftrag auf eine Wandplatte und nach der Trocknung die folgenden Eigenschaften hat:

1) Gute Haftfestigkeit

2) Gute Beständigkeit gegen Durchschlag von Farbe 5) Gute Beständigkeit gegen Rißbildung

4) Gute S_chleifbarkeit

5) Gute Viskosität zum Spachteln

6) Lange Verarbeitungsdauer

7) Niedriger Wasserbedarf

8) Vernachlässigbare S_chrumpting

Dieses Produkt hat im allgemeinen Eigenschaften, die aus Gründen, die nicht erklärt werden können, etwas besser sind als die Eigenschaften eines Zements, der nur die verkleisterte oxydierte Stärke enthält, und .wesentlich besser sind als die Eigenschaften eines Zements, der nur Casein enthält»

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- ίο -

Die Wassermenge, die dem erfindungsgemäßen Zement zugesetzt wird, kann innerhalb eines weiten Bereichs liegen und hängt in erster Linie davon, ob der Zement von Hand oder maschinell aufgebracht wird, sowie von der persönlichen Vorliebe des Gebrauchers ab. Normalerweise werden jedoch 40 bis 200 Gewichtsteile Wasser pro 100 Gewichtsteile Trockenzement zugesetzt. Vorzugsweise beträgt die Wassermenge, die bei Aufbringung von Hand zugesetzt wird, 55 bis 90 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Zement und für maschinelle Aufbringung 85 bis 150 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Zement.

Wenn der erfindungsgemäße Zement zum Strukturieren der Oberfläche von Y/änden verwendet wird, kann die zugesetzte Wassermenge bis auf 300 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Trockenzement oder gegebenenfalls noch weiter erhöht werden.

Die Füllmassenkomponente des Fugenzements ist im allgemeinen ein inertes Material, z.B. Asbest, Glimmer, Kalkstein, Ton oder Kieselerde. Im allgemeinen werden Gemische dieser Materialien verwendet, wobei Ton oder Kalkstein den größeren Anteil der !Füllmasse ausmachen. Die verwendeten Füllmassen können für alle praktischen Zwecke als Standardgemische angesehen werden, da im wesentlichen alle Hersteller Füllmassen verwenden, die im wesentlichen die gleichen Hauptbestandteile enthalten. Beispielsweise enthält eine typische Füllmasse die folgenden Grundbestandteile: , .

Gemahlener Kalkstein 30 - 100$

Glimmer 0 - 60^

Gemahlener Asbest 0-10$ . ..

Die vorstehenden Prozentsätze sind Gewichtsanteile,λ bezogen."auf das Gesamtgewicht der vorhandenen JHillmasse«-

Der Füllmasse können gegebenenfalls andere Materialien zugesetzt werden, um optimale gegenseitige Abstimmung

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von Eigenschaften, wie leichtes Anmischen, Trockengeschwindigkeit und Schrumpfung, zu erzielen·

Das in den folgenden Beispielen genannte oxydierte Stärkematerial wurde wie folgt hergestellt: 550 Gew.-üüeile einer unmodifizierten Maisstärke mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 12 Gew.-^ wurden in einen Hobart-Kischer gegeben und mit 40 Gew.-Teilen einer 9$ aktives Chlorid enthaltenden Eatriumhypochloritlösung versetzt, die mi-t soviel Wasser verdünnt war, daß der !Feuchtigkeitsgehalt der Stärke auf 25 Gew.-^ gebracht wurde. Die Reaktionstemperatur wurde bei 54⁰C gehalten, bis eine Dünnflüssigkeit von 74 bis 77 cc erhalten wurde. An dieser Stelle wurde Schwefelsäure zugesetzt, bis die Stärkeaufschwämmung einen ρττ-V/ert von 5,0 bis 5>2 hatte. Die Stärkeauf schwemmung wurde dann gewaschen, filtriert und 24 Stunden bei 49⁰C- getrocknet.

Die oxydierte Stärke wurde mit einer üblichen Schneckenpresse für Kunststoffe stranggepreßt, die mit einem langen Zylinder von gleichmäßiger Bohrung und einer eng anliegenden drehbaren Schnecke versehen war. Der Zylinder war so konstruiert, daß er einem Innendruck bis zu 1400 kg/cm widerstand. Die Schnecke wurde durch einen Motor über ein geeignetes Reduziergetriebe gedreht. Sie hatte eine Länge von 157»5 cm, einen Durchmesser von 63,5 ^m und eine Teilung von 63,5 mm. Die Schnecke wurde mit 100 UpM gedreht. Der Zylinder der Strangpresse war mit vier elektrischen Heizmänteln versehen, die durch einen Rheostaten geregelt wurden. Die Düse der Strangpressewar ein zylindrisches Rohr von 6,35 mm Durchmesser und 15,9 cm Länge. .

Eine oxydierte Stärke, die auf die oben beschriebene V/eise hergestellt worden war und etwa 12 Gew,-# Wasser enthielt, wurde mit genügend Wasser in die Strangpresse gegeben, um den Feuchtigkeitsgehalt bei 25$ zu halten. Die Stärke wurde als kontinuierlicher Strang ausgepreßt,

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wobei in der Presse die Temperatur bei 155⁰C und der Druck bei 239 kg/cm gehalten wurde. Die Verweilzeit der Stärke in der Strangpresse betrug 0,75 Minuten. Der endlose Strang wurde mit einem laufenden Band durch eine Kühler-Trockner-Kombination geführt, wo. er auf Umgebungstemperatur und einen Ehdfeuchtigkeitsgehalt von 12$ gekühlt und getrocknet wurde. Die Stränge der oxydierten Stärke wurden so zerkleinert, daß sie ein Sieb einer Maschenweite von 0,25 mm passierten. Feinteile, die ein Sieb einer Maschenweite von weniger als 44yu passierten, wurden verworfen.

Beispiel 1

Ein Fugenzement wurde wie folgt hergestellt: 5g einer verkleisterten oxydierten Stärke mit einem Carboxylgehalt von 0,54 Gew.-% wurden mit 95 g einer Grundmischung der folgenden Zusammensetzung gemischt: .

10,0 Gew.-Teile Asbestfaser Hr. 400

• 5,0 Gew.-Teile China Clay (Kaolin)

74,6 Gew.-Teile Gemahlener Kalkstein "Surfex^u

10,0 Gew.-Teile Glimmer 3X

0,3 Gew.-Teile natriumcarbonat (Soda-Asche)

Das Gemisch der vorstehenden Zusammensetzung wurde in einem Blendette-Miseher 10 Minuten gemischt. Das Gemisch wurde in einen 400 ml-Becher umgefüllt und mit 66 ml destilliertem Wasser versetzt. Das Gemisch wurde gerührt, bis der Fugenzement gut benetzt war, und 30 Minuten stehengelassen. Der nasse Zement hatte eine spachtelfähige Viskosität von 160.000 bis 170.000 cP, gemessen mit einem RVF-Brookfield-Viskosimeter, das an einem Helipath-Gesteil montiert war, bei. 2 UpM unter Verwendung einer stabförmigen Helipath-Spindel E.

Die Bewertung des in der beschriebenen Weise hergestellten Fugenzements sowie die hierzu angewendeten Prüfmethoden werden nachstehend beschrieben: * .

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1. Verarbeitungsdauer; Der nasse Zement wurde 24 Std. in einem geschlossenen Gefäß gehalten· Hiernach wurde die Viskosität erneut gemessen.

Ergebnis: Keine meßbare Änderung der Viskosität wurde festgestellt. ' -

2. Beständigkeit gegen Rißbildung: Der nasse Zement wurde in einer Schichtstärke -von 3,2 mm auf eine Wandplatte von 102x152 mm aufgetragen. Der Zement wurde getrocknet, indem IiUft mit einer Geschwindigkeit von 91 bis 120 m/Min. 24 Std. bei einer relativen feuchtigkeit von 0 bis 10?£ über die Probe geleitet wurde.

Ergebnis: Hisse, Haarrisse oder loslösung des Zements von der Wandplatte wurden nicht festgestellt.

3. Haftfestigkeit an der Wandplatte: Der nasse Zement wurde in einer Schichtstärke.von.3,2 mm auf die Oberfläche einer Wandplatte von 102x152 mm aufgetragen. Der Zement wurde in einem luftstrom, der eine Geschwindigkeit von 90 bis 120 m/Min* hatte, 24 Std. bei einer relativen feuchtigkeit von 0 bis 10$ getrocknet. Fach dem Trocknen wurde ein Messer mit flacher Klinge zwischen die Schicht aus gehärtetem·Zement und der Wandplatte eingeführt und der Zement von der Platte gelöst. Die Menge der Hartfaserplatte, die am Zement haften blieb, und der Grad der Aufspaltung der Oberfläche der Platte wurden bestimmt,

Ergebnis: Wesentliche Mengen der Wandplatte hafteten am Zement, Die Haftfestigkeit an der Platte wurde als ausgezeichnet bewertet.

4. Haftfestigkeit an Wandplattenband: Der Zement wurde in einer Dicke von 3,2 mm auf eine-Wandplatte von 102 χ 152 mm aufgetragen. Ein Stück perforiertes Pu^enband wurde dann in den nassen Zement eingebettet» Eine zweite sehr dünne Zementschicht wurde über das Band gelegt und geglättet. Der Zement wurde 24 Stunden bei 24⁰O und einer relativen Feuchtigkeit von 50$ getrocknet, flach vollstein-

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BAD ORlGlNAt-

-uv ;.

diger Härtung des Zements wurden, die Ecken des Sandes freigelegt und mit einem Messer, das eine dünne flache Klinge hatte, abgehoben. Der Grad der Aufspaltung entweder des Bandes oder der Plattenoberfläche war ein Maßstab für die Haftfestigkeit am Band»

Ergebnis: Die Haftfestigkeit am Band war ausgezeichnet.

5. Durchschlag von garbe: Bine kreisrunde Holle des nassen Zements, die eine Dicke von etwa 3,2 bis 4,8 mm und ein Gewicht von 25 g hatte, -wurde auf ein Stück FiI-terpapier Wahtman ITr. 1 gelegt und bei 24°G und 50?& relativer Feuchtigkeit getrocknet. Kaehdem die Zementrolle vollständig getrocknet war, wurde sie zerbrochen und die Farbe im inneren Teil der Rolle mit der Farbe an der Oberfläche verglichen· Eine änderung der Farbe an der Oberfläche oder eine Verfärbung des Filterpapiers würde anzeigen, daß Färbdurchschlag stattgäonden hat.

Ergebnis: Keine starke Oberflächenverfärbung wurde festgestellt, und nur eine geringfügige Farbdifferenz wurde auf dem Filterpapier gefunden. Der Farbdurchsciilag wurde als vernachlässigbar bewertet*

6. Schleifbarkeit (Abriebfestigkeit): Eine 1,14 am dicke Schicht des Zements wurde auf ein V/andjjlat tens tuek einer Größe von 102 χ 152 mm und einer Dicke von 9,5 mm aufgebracht und 24 Stunden bei 43°O und einer relativen Feuchtigkeit von 3O'/& getrocknet. Sin Streifen Sand papier S-3 3 wurde an der Scheibe einer Schleifmaschine "!Daber Abraser luodel 174" (Hersteller Taber Instrument Corporation) befestigt, und die Zemeiitprobe wurde mit 25 Zyklen der Schleifmaschine behandelt. Ein Gewichtsverlust von 0,25 g je 25 Zyklen läßt gute ochleifbarkeit erkennen.

Ergebnis: Ein durchschnittlicher Gewichtsverlust von 0,23 g wurde erhalten.

Beispiele 2-8
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch '.vurde wiederholt

!09835/1224 fi_rt0

mit dem Unterschied, daß der Stärkegehalt .von 15& bis 107« variiert wurde, Die Eigenschaften wurden nach den in Beispiel 1 beschriebenen Methoden für jedes Beispiel ermittelt. Die Ergebnisse dieser Prüfungen sind in Tabelle I genannt·

Beispiele

gabeile I

2 .■"$,

Anteil der stranggepreßten oxydierten Stärke in Zement,{Jew.

Zugesetzte Wassermenge, Gew»-feile/ 100 Gew.!Teile Zement

Bewertung

1,0 2,5 5,0 5,0 7,5 10,0 xx 66 66 66 66 66

66

Gebrauehsdaiaer	9	9	9	9	9	9	9
Beständigkeit gegen Hißbildung	9	9	8	8	6	2	8
Haftfestigkeit an Wandplatten	1	2	5	8	8		8
Haftfestigkeit an Band	1	2	VJl	8	8	9	8
Beständigkeit gegen 3?arbdurehsehlag	- · 9	9	8	8	4	2	7
Schleifbarkeit	2	5	6	9	5	2	8

χ Wie in Beispiel 1

& Kasein wurde anstelle von Stärke verwendet.

Bewertungsziffern

10-8 ausgezeichnet bis sehr gut

8-6 sehr gut bis gut

6-4 gut bis ziemlich gut

4-2 ziemlich gut bis schlecht 2-0 schlecht bis sehr schlecht

Den vorstehenden Bewertungen lagen die Anforderungen zugrunde, die die meisten Wandplattenhersteller, Terabeiter, Stuckateure usw. an den Zement stellen.

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Beispiele 9 - 12

Diese Beispiele zeigen, daß ein Pugenzement, der eine wesentlich niedrigere Viskosität hat, durch Verwendung einer oxydierten stranggepreßten Stärke als Bindemittel erhalten werden kann. " .

Ein trockener IHagenzement wurde hergestellt, indem 7,5 Gew.-Teile einer verkleisterten oxydierten Stärke mit einem Carboxylgehalt von 1,2 Gew.-^ mit 92,5. Gew.-Teilen einer Grundmischung der folgenden Zusammensetzung gemischt wurdei ■

10,0 Gew.-Teile Asbestfaser JJr. 400

5,0 Gew.-Teile China Clay (Kaolin)

74,8 Gew.-Teile Gemahlener Kalkstein (Surfex)

10,0 Gew.-Teile Glimmer 3X

0,3 Gew.-Teile natriumcarbonat (Soda-Asche)

Ein zweiter Zement wurde hergestellt, indem 7,5 g Kasein mit der vorstehend beschriebenen Grundmischung gemischt wurden.

Zu je 100 g der vorstehend beschriebenen Trockenzemente wurden 66 ml destilliertes Wasser gegeben und das Ganze gut gemischt.

Der vorstehend beschriebene Versuch wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß 86 ml destilliertes ¥/asser zugesetzt wurden. Die Viskositäten der Zemente wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle II genannt»

	7,5 Gew.- mittel	Tabelle II	Wasserzusatz, Gew.-Teile/ 100 Gew.-Teile Trockenzement	EVF-Brookfield- helipath-Visko s i- tät in cP bei 25 C, 4 UpM, Stab spindel E oder 1
Beispiel	oxydierte gepreßte Kasein oxydierte gepreßte	fi Binde	66 , 66 86	250.000 1.675.000 37.000
9 10 11	strang- Stärke strang- Stärke

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12 Easein 86 675.000

Die vorstellenden Beispiele zeigen, daß eine wesentlich niedrigere Viskosität des Zementes erhalten werden kann, wenn eine oxydierte stranggepreßte Stärke als Bindemittel für den Zement verwendet wird. Diese Erscheinung ist sehr vorteilhaft bei der Verarbeitung, da weniger Wasser erforderlich ist, tun einen Zement von niedriger Viskosität zu erhalten. Es wurde gefunden, daß durch Verwendung einer geringeren Wassermenge die Rißbildung und/oder der Farbdurchschlag beim getrockneten Zement weitgehend ausgeschaltet werden*

Beispiel 13

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß eine nicht verkleisterte oxydierte Stärke anstelle einer stranggepreßten oxydierten Stärke im Zement verwendet wurde. Eine Prüfung des IFugenzements ergab, daß starker lⁿarbdurchschlag und starke Rißbildung beim Trocknen stattfanden.

Beispiel 14

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß eine stranggepreßte, säuremodifizierte (hydrolysierte) Stärke anstelle der stranggepreßten oxydierten Stärke als Bindemittel im Zement verwendet wurde. Eine Untersuchung des Fugenzements ergab, daß der nasse Zement eine hohe Viskosität hatte und eine übermäßig große Wassermenge erforderte. Ferner trat bei Verwendung der stranggepreßten säuremodifizierten Stärken eine starke Farbwanderung und Rißbildung beim Trocknen ein.

Beispiel 15

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß eine stranggepreßte nioht modifizierte Maisstärke (Perlstärke) anstelle einer strang-

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gepreßten oxydierten Stärke als Bindemittel im Zement verwendet vwrde. Eine Bewertung des ]?ugenzements ergab, daß der nasse Zement einen hohen Wasserbedarf hatte und starke Farbwanderung und Rißbildüng beim trocknen aufwies.

Beispiel 16

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß ein stranggepreßter Hydroxypropyläther von Stärke anstelle der stranggepreßten oxydierten Stärke als Bindemittel im Zement verwendet wurde. Eine Bewertung des lugenzements ergab, daß der nasse Zement einen übermäßigen Wasserbedarf hatte und starke Farbwanderung und starke Rißbildung beim Trocknen aufweist.

dieser Versuch mit anderen Stärkederivaten, nämlich dem Hydroxyäthyläther, 0arboxyäthylather, Ciyanäthyläther und dem kationischen (Amino- oder Ammoniumallcyl)-äther von Stärke wiederholt wurde, wurden ähnliche Ergebnisse erhalten.

Beispiele 17 bis 23

Vergleichsversuche wurden mit verschiedenen stranggepreßten oxydierten Stärken durchgeführt» Die Stärken unterschieden sich voneinander in ihrem Carboxylierungsgrad. Der Carboxylgehalt jeder Stärke ist in Gew.-?o angegeben. Die Ergebnisse dieser Vergleichsversuche sind in labeile III genannt.

tabelle III . '

Beispiel Carboxylgehalt der Bewertung oxydierten stranggepreßten Stärke,
i

17 0,08 Leichter Farbdurchschlag, hoher

Wasserbedarf, starke Hißbildung beim 'frocknen.

18 0,34 Leichter Farbdurchschlag, leich

te Rißbildung beim Srocknen, geringer V/asserbedarf·

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19 O_#36 : !seichter Farbdurohschlag,

leichte Rißbildung beim Trocknen, geringer Wasserbedarf.

20 0,54 Kein 3?arMurclisonlag_t geringer

Wasserbedarf, gute Haftfestigkeit beim Trocknen ntir hei extremen Trockenbedingungen.

21 0,80 "Deicliter larbdTirciisclilag,

leichte Rißbildung beim Trocknen, geringer Wasserbedarf.

22 0,90 Leichter Parbdurchscülag,

geringer Wasserbedarf, leichte Rißbildung beim Trocknen.

23 1,40 Sehr starker larbdurchschiag,

s'tarke Rißbildung beim Trocknen, geringer Wasserbedarf·

Der Garboxylgehalt wurde nach einer Modifikation der Testmethode bestimmt, die von Eyler und Iiitarbeitern in Anal .Chenu JJ₁. 24 (1947), beschrieben mrd. !»lese Methode basiert auf der Umwandlung der Hatriumsalze der Stärke in die Säureform durch Waschen mit einer SaIp et er säur e-Kethanol-Iiösung, Entfernung der überschüssigen Säure durch \7asehen mit Methanol-Wasser und Trocknen der Probe. Bekannte Gewichtsmengen der getrockneten Probe werden mit liatriumhydroxydlösung behandelt. Der Überschuß v;ird durch Rücktitrieren mit Salzsäure unter Verwendung von Phenolphthalein als Indikator gemessen. '

Beispiel 24

Der IFugenzement wurde hergestellt durch Mischen einer teilweisen verkleisterten oxydierten Stärke, die eine Ea^jtwasserlöslichkeit von 67'f° hatte, mit 92,5 g einer Grundmischung der folgenden Zusammensetzung?

60 Gew.-Teile Gemahlener Kalkstein

15 Gew.-Teile Glimmer

15 Gew.-Teile Asbestfaser

10 Gew.-Teile Kaolin

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167ItTS

Nachdem diese Bestandteile 10 Minuten ineinem Blendette-Mischer gemischt worden waren, wurde das Gemisch in einen 400 mi-Becher umgefüllt und mit 66 ml destilliertem Wasser versetzt. Der nasse Zement hatte eine spachtelfähige Brookfield-Viskosität von 500.000 bei 25⁰C und 4 UpM,

Eine Bewertung dieses Zements ergab, "daß praktisch keine Rißbildung beim Trocknen eintrat« Die Haftfestigkeit an Wandplatten und Y/andplattenband war ausgezeichnet. Die Gebrauchs dauer war sehr gut. Die Farbe schlug nicht durch, und beim Schleiftest ergaben sich 0,28 g Abrieb für die ersten 25 Zyklen einer Schleifmaschine "Taber Abrader" bei 25⁰C und einer relativen Feuchtigkeit von 50#*

Sehr überraschend war die Feststellung, daß das Abbindevermögen einer oxydierten stranggepreßten Stärke durch Verwendung einer teilweise verkleisterten oxydierten stranggepreßten Stärke noch weiter verbessert werden konnte. Es war anzunehmen, daß der nicht verkleisterte Stärkeanteil des Bindemittels die Kohäsionskraft und Klebkraft des Bindemittels verschlechtern würde.

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Claims

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1. Fugenzement j enthaltend einen größeren Anteil einer Zementfüllmasse und einen kleineren Anteil eines Ze-* raentbindeinittels,dadurchgekennzeichnet, daß er zusätzlich eine verkleisteirte oxydierte Stärke enthält.

2. Fugenzement nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet, daß er ein Stärkeextrudat enthält«

3. Fugenzement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gelkennzeichnet, daß er eine durch Halogenverbindungen oxydierte Stärke enthälfe. : -

4* Fugenzement nach Anspruch 1 bis >, dadurch gekennzeichnet* daß er eine oxydierte Stärke mit einem Carboxylgehalt von 0,1 bis 4>"J %, insbesondere 0,2 bis 1,3 %, bezogen auf das Stärketrockengewicht, enthält»

5. Fügenzeirient nach Anspruch 1 bis #, dadurch gekennzeichnet, daß er eine oxydierte Stärke mit einer Kaltwasserlöslichkeit von mehr als 50 % bei 25°fe un/i einer !Viskosität von weniger als 50 Qf bei einem Gemisch von 10 Gewicht s te ilen Stärke mit 90 Gewichtsteilen Wasser enthält. - -■ ■' . ■_..:■,■ - "/;■■. . ■; .':■'.■-.■:■■-'- _

6. Pugenz0ment nach Anspruch 1 bis 5 # dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des stärkehaltigen Bindemittels weniger als 20 Gew»^ des Zementes beträgt,

7. Fugenzement nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daJ er neben eine?? verkleisterten oxydierten Stärke eine nichtverkleisterte oxydierte Stärke enthält.

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8* Fugenzement nach Anspruch 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß er 25 bis 49 Gew.^, bezogen auf das trockene Bindemittel, einer nicht-verkleisterfcen oxydierten Stärke enthält.

9. Fugenzement nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß er ein nichtverkleistertes; oxydiertes Stärkeextrudat enthält.

10. Fugenzement nach Anspruch 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß beide Stärkearten durch Hypolialogenide oxydiert sind.

11. Fugenzement nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet f daß er die verkleisterte oxydierte Stärke und die nichtverkleisterte oxydierte Stärke im Gewichtsverhältnis von im wesentlichen 2 s lenfcfiält.

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