专利名称：工厂砂浆的制作方法
技术领域：
本发明涉及工厂砂浆、其制备及其用途。
背景技术：
所述工厂砂浆总体上是指由粘合剂、集料和添加剂组成的组合物，其在工厂中以精确剂量进行预混合。所用粘合剂包括矿物材料，如石灰、水泥、石膏、无水石膏等；和非矿物材料，如环氧树脂、分散粉末、甲基纤维素等，或矿物和非矿物粘合剂的组合物。
集料包括矿物集料和/或有机集料，例如天然沙(坑砂)；粉碎产沙(压碎砂)；或其它轻质集料，如浮石、聚苯乙烯、多孔玻璃、珍珠岩等；或这些集料的混合物。有机的和/或无机的添加剂用来调节产品性能。添加剂的实例包括调节保水能力用剂、凝结促进剂和缓凝剂、润湿剂或减少吸水性的疏水剂(hydrophbicizer)。
工厂砂浆的供应形式为a)干燥的工厂砂浆，其作为袋装的干燥预混合料到达建筑地点，或在建设项目较大的情况下，以料斗内的形式被供应。在建筑地点上，仅仅加入水即可使用；b)工厂砂浆前体，其以非水硬的或水硬的石灰砂浆的形式到达建筑地点，在建筑地点，该前体与水混合、和选择性地与其它粘合剂，例如与水泥进行混合，得到石灰水泥砂浆。
工厂砂浆的标准为DIN 18557。
标准的市售工厂砂浆，特别是干燥的工厂砂浆的本质缺点是它们以粉末形式获得。其结果是工厂砂浆在进行操作时伴有不容忽视的尘垢的产生。为了应用，工厂砂浆通过与水、和选择性地与其它粘合剂搅拌而制备。由于在搅拌制备期间需要精确地保持水与固体的比例，为了计算比例，需要适当的测量或称量设备。经验表明，特别是自制砂浆者(do-it-yourselfers)通常缺少适当的设备。粉末形式的另一个缺点是松粉堆积中包括相当大体积的空气，其在工厂砂浆的包装、运输和储存中表现为不经济的死体积。
发明内容
因此本发明的目的是提供无粉尘形式的工厂砂浆。本文的目的是保持工厂砂浆的积极性质，特别是在任何时候通过用水和常用辅助设备搅拌工厂砂浆形成现成的砂浆。常用辅助设备是指在建筑中通常使用的，用于通过搅拌制备砂浆的工具，如槽、提桶、铲斗、附有搅拌器的机械钻等。
本发明的另一个目的是提供一种工厂砂浆，其能改善储运的经济状况。
本发明的另一个目的是提供一种工厂砂浆，其能分批加工从而使得用户无需进行称量或测量。
本发明的创造性成就从权利要求书中可见是显而易见的。
事实上其基本上包括成形体形式的工厂砂浆。
本文的工厂砂浆具体选自干燥的工厂砂浆和工厂砂浆前体。
本发明的工厂砂浆含有10-80wt％，优选15-70wt％，更优选25-60wt％的一种或多种无机矿物粘合剂。
无机矿物粘合剂优选标准化水泥(例如卜波特兰水泥)、非标准化水泥(例如高铝水泥)、特种水泥、具有潜在水硬性质的物质、凝硬性物质、石灰、石膏及其它水硬凝结物质。
本发明的工厂砂浆进一步含有15-90wt％，优选25-80wt％，更优选30-60％的无机集料。所用的无机集料具体包括，例如，硅酸盐的或碳酸盐的砂和粉；天然的或合成的岩粉；天然的或合成的层矿；矿物渣和再循环矿物质，如玻璃珠或飞灰渣。
本发明的工厂砂浆另外含有0.1-20wt％，优选0.5-15％，更优选0.8-10wt％的一种或多种的用以调节由搅拌制备的砂浆的凝固和/或加工性质的有机或无机添加剂。这些添加剂是，例如，再分散粉末、天然的或合成的纤维素衍生物、有机酸或有机酸盐、淀粉醚、可膨胀的矿物和有机纤维或矿物纤维。
在一个具体实施方案中，本发明的工厂砂浆的包括一种或多种压制助剂作为成分(D)。用于本发明目的的压制助剂是这样的物质，该物质有利于粉末堆粒子彼此之间的滑动、减少成形刀和粉末之间的摩擦和/或提高成形体的稳定性。压制助剂的实例包括有机添加剂、天然的或合成的矿物或有机纤维、或残渣料和再循还材料。以工厂砂浆总量为基准，压制助剂的份数为0.001-10wt％，优选0.005-5wt％，更优选0.01-2wt％。
压制助剂的含水率应低于5wt％，优选低于1wt％，更优选低于0.5wt％。
作为成分(D)，优选使用纸粉。纸粉包括从回收废纸加工得到的纤维。纤维长度为0.1-5mm，优选0.15-3mm，更优选0.2-2mm。
在另一个具体实施方案中，本发明的工厂砂浆包括至少一种崩解剂作为成分(E)。本发明的工厂砂浆组合物中崩解剂的份数为0.001-10wt％，优选0.005-5wt％，更优选0.01-2wt％。
崩解剂是指被并入到成形体、特别是高度压实的成形体中以利于这些成形体崩解的崩解助剂；和/或指减少崩解时间的崩解促进剂。根据Rmmp(第9版，第六卷，4440页)和Voigt(“Lehrbuch derpharmazeutischen Technologie”第六版，1987，182-184页)，崩解促进剂是指这样的助剂，该助剂可保证片剂在水中或胃液中迅速崩解和保证药物以可吸收的形式被释放。
这些物质的体积随水分的渗入而增加，这个现象一方面伴有固有体积的增加(膨胀)，另一方面，通过气体放出产生压力，导致成形体崩解为较小粒子。较好的崩解助剂的实例包括碳酸盐/柠檬酸体系，也可使用其它的有机酸。其它的气体发生剂是金属粉末或碱土金属碳化物。膨胀崩解助剂的实例是合成的聚合物，例如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)；或天然聚合物或经修饰的天然物质，例如纤维素和淀粉及其衍生物、海藻酸盐或酪蛋白衍生物。为了迅速起作用，如果崩解剂具有纤维性的内部和/或外部结构是有利的。术语“纤维”表示这样一种形式，在该形式中，一维尺寸至少是另外两个近似相等的两维尺寸的两倍。这些具有纤维性的内部和/或外部结构的崩解剂的特点包括高毛细管作用和有效的吸水性，以及它们使水迅速运输到成形体内部。本发明特别优选的崩解剂是纸粉。其纤维长度为0.1-5mm，优选0.15-3mm，更优选0.2-2mm。
组分(A)到(C)的混合物，与加入的适当组分(D)和/或(E)一起被称作粉末堆，其被压缩成为稳定的成形体。
稳定的成形体是指规则的或不规则的成形体，其在建筑材料的包装、码垛堆积和运输期间经历通常的载荷而仍保持其原型，仅表现为非实质上的磨损(如果有的话)。
对于由工厂砂浆制造的本发明的成形体而言，重要的是在压缩期间在单个粒子之间形成的缝隙和角落(腔)由较小粒子填充以在成形体内提供有效的内聚力。为了这个目的，工厂砂浆含有适于所述目的的筛分部分，其包括至少两种粒度级。粒度级为使较大尺寸粒子的平均粒度是较小尺寸粒子的平均粒度的1.5-50倍，优选1.7-40倍，更优选2-30倍。
从粉末堆生产成形体的加工是已知的。特别在制陶工业和建筑材料工业，使用压力和通过压实或压制助剂使矿物粉末堆至少被显著地压实成为稳定的成形体作为惯例已有很长时间了。这个成形步骤后，通常是进一步通过陶瓷烧制或通过热液处理的最终固结步骤。可想象压实后的成形体不再崩解，其通常也是不可能再崩解的。
这些常规方法不能被简单地转用到工厂砂浆生产上。陶瓷材料或建筑材料的压实仅在水和/或用于减少粒子彼此之间和粒子与冲压工具之间的摩擦的化学压制助剂例如聚乙烯醇的存在下才可能进行。
由于压制助剂本身可与无机粘结剂反应或对凝结过程有很大的影响，因此，不能使用大量的压制助剂由工厂砂浆生产成形体。另外，从工厂砂浆制造的成形体必须能在任何时候容易地再崩解。
涉及成形体的充分硬度和稳定性以及其在与水接触时具有足够迅速的崩解时间的问题是许多洗涤剂领域专利的研究主题。通常使用促进与水接触时崩解的特殊成分。
因此，例如EP 0 522 766公开了由压缩粒子的洗涤剂组合物制造的片剂，所述片剂或其分隔区域基本上由粒子的基质组成，其中不超过5wt％的粒子小于200微米。活性洗涤剂化合物粒子和洗涤剂增效助剂的粒子，和适当地，碱性洗涤剂粉末成分的粒子分别用粘合材料包衣，其在片剂浸入水后使片剂结构裂开。
DE4010533描述了一种生产部分压实形式的洗涤剂的方法，第一操作步骤包括通过挤出和切碎挤出的线而生产粒子；把水溶性粒子、水可乳化和/或水可分散的增塑剂和/或润滑剂加入到上述粒子中，然后压缩形成部分压缩体。
EP0711828描述了生产片剂的方法，其中将含有熔点温度为35℃到90℃的粘合剂的片剂组合物在低于组合物熔点的温度下压缩。
引用的所有文献涉及了成形体与水接触时都有相对缓慢的崩解时间。
相比之下，DE 199 08 025公开了生产快速崩解的洗涤剂片剂的方法。该发明的生产基本上在低于20℃的温度下通过压缩进行生产。
WO99/03945公开了附聚物以及生产这些附聚物的方法，所述附聚物由制备水性粘合剂体系用物质，特别是墙壁覆盖用糊剂组成。使用可产生膨胀压力的亲水性的、水不溶性崩解剂，使附聚物分解。其中这些崩解剂的加入量优选为5-15wt％。
引用的文件中没有一个方法可被容易地转用到由工厂砂浆制造成形体的生产上。
一方面，本文所述量的崩解助剂对于工厂砂浆的进一步加工性质和技术性能有相当大的副作用。另一方面，洗涤剂片剂与数倍于洗涤剂片剂质量的水一起使用。
本发明的工厂砂浆的生产首先是通过组分的干燥混合和随后的成形，具体为压缩，形成本发明的成形体，为此借助于使用连续或非连续操作的非塑性材料用压实仪的常规方法。
连续压实可使用例如压出机；非连续压实可使用例如冲压机。
技术人员不难从市售的多种压实设备中选择适当的设备。优选滚压机和液压机。
为了在用水搅拌制备时有助于并促进水润湿成形体和水透入成形体内部，本发明的成形体具有高的比表面积。为获得高的比表面积，将连续压实设备生产的扁平的或线状的成形体制粒。
如果滚压压实是连续进行的，则本发明的成形体具有光滑的或带纹理的扁平条形，其称为薄片。在这种情况下，为提高比表面积，优选通过下游压碎操作或在重力作用下使该薄片单一化形成规定尺寸的粒子。
图1a)为光滑薄片的示意图，和图1b)为由光滑薄片形成的分级粒子。
图2a)表示带纹理的薄片，其被单一化变成椭圆球形粒子(附图2b)。
如果用冲压机进行压实，成形体具有规则的几何形状。该规则的几何形状优选为圆锥体或角锥体，更优选为圆柱体或立方体。
附图3a)为圆柱体形的成形体示意图，附图4a)为立方体形的成形体。
在成形体的一个优选实施方案中，为增加比表面积，成形体包括凹陷、隆起或穿孔。
为明确说明，附图3b)和4b)表示可能的凹陷和隆起，附图3c)、d)和4c)、d)为可能的穿孔。这些结构在成形期间直接进行适当的压缩。凹陷还有分割凹槽的功能它们将单位量的成形体(以重量或覆盖范围为基准)进一步以规定的形式(根据巧克力块原则)进行细分。
在更优选的实施方案中，隆起不伸出成形体的总的边界，以不损害其稳定性。本发明的凹陷适当地为这样的形式该形式指向加压方向，其尺寸为成形体在加压方向尺寸的至少1/3，优选至少一半。穿孔形式应不危害成形体的稳定性并保持充分高的压实度。凹陷、隆起和穿孔的体积份数很重要，体积份数是指凹陷、隆起和穿孔的体积除以成形体的总体积。凹陷、隆起和穿孔的体积份数优选为1-50％体积，优选5-40％体积，更优选10-30％体积。
可以理解，为获得稳定成形体所需的压力在很大程度上取决于所选方法、成形体的尺寸和压制助剂的使用。
当使用滚压机时，比压制力为50-130kN/cm，优选为70-120kN/cm。比压制力是压力除以工作辊宽度。当使用冲压机时，需要的比压制力为30-200N/mm2，更优选为50-150N/mm2。
优选使用的冲压机具有以下性质-可变的装填高度，最高为120mm，-交替选择通风/真空进行控制/管理，-用于可变空腔的几何结构和/或分割结构的直接压实的模具设计，-配有振荡器和/或振动设备以用于把自由流动性差的材料均匀充填到压模内的模具填充系统，-通过加压路径/压力联合以补偿被压缩组合物中不同体积密度的压缩参数自动调节，和-用于置换体的独立前行以形成凹腔结构(心轴等)的独立辅助冲压机。
如果不用组分(D)和(E)而生产本发明的工厂砂浆成形体时，在压实阶段使用更高的压力。
优选多次中断压实操作以使压实的粉末堆进行通风。根据本发明，在加压过程中使用2到20次通风，优选3到15次通风，更优选4-10次通风。
在一个方法的具体实施方案中，在预先产生的真空计压力下生产本发明的工厂砂浆成形体。压实操作开始之前在加压室中的剩余气压或气压的真空计压力小于0.5bar，优选小于0.3bar，更优选小于0.1bar。
工厂砂浆进行压实的形式是使压实后的稳定成形体的堆积密度为粉末堆的堆积密度的至少1.2倍，优选至少1.5倍，更优选至少1.7倍。成形体的孔隙体积为至少5％体积，优选为至少20％体积。例如，压实体密度刚好是2.0g/cm3时，孔隙体积高于25％。
与标准的市售工厂砂浆比较，本发明的工厂砂浆有以下好处，其可以无灰尘地使用。因为既然通常的死体积不存在了，则本发明的工厂砂浆的储运效率更高并且更节约成本。
本发明的另一个优点是成形体能使用户精确地分批使用工厂砂浆而无需使用称量或测量设备。因此，在另一个优选实施方案中，成形体的量度为其质量为1kg或100g基本单位的整倍数或整除数。优选的实施方案为2kg、1kg、500g、250g、200g、100g、150g和25g的成形体。
同样地，本发明的另一个优选实施方案是一种成形体，其中通过搅拌而由成形体制备的砂浆的覆盖范围为1m2应用面积的整倍数或整除数。特别优选的实施方案是成形体的覆盖范围为2m2、1m2、0.5m2、0.25m2和0.1m2。
通过与水混合，适当地与另外的粘合剂混合，本发明的工厂砂浆可生产现成的砂浆。水与工厂砂浆的混合比为0.1-0.5，优选0.2-0.4。
由本发明的工厂砂浆生产的成形体具有高的比表面积和优异的毛细管吸水能力，从而在水中迅速崩解。
本发明的工厂砂浆适于生产瓷砖胶粘剂、接缝砂浆、填料、平整化复合物、瓷砖填料、修复砂浆、找平砂浆和地板砂浆、矿物灰泥、密封剂、水泥浆、勾缝砂浆或面层砂浆。
具体实施例方式
下面通过多个实施例说明本发明。
实施例1-在滚压机上压实由下列成分组成的干燥的工厂砂浆与1.5wt％的纸粉混合，以干燥的工厂砂浆和纸粉的总重量为基准。将组合物充分混合，然后在滚压机上用90到100kN/cm的比压制力被压成薄片，这些薄片随后被破碎为40-50mm的粒度，-33wt％卜波特兰水泥CEMI-45wt％细石英砂(平均粒度大约0.1mm)-15wt％粗石英砂(平均粒度大约0.3mm)-5wt％分散粉-1.5wt％纤维素衍生物和/或淀粉醚-0.5wt％凝固调节剂实施例2-使用压制助剂在冲压机上压实实施例1的干燥的工厂砂浆与0.5wt％的纸粉混合，以干燥的工厂砂浆和纸粉总重量为基准。将组合物充分混合，然后在5次通风下在冲压机上用70N/mm2的压缩压力压实为立方体形的成形体。
实施例3-无压制助剂在冲压机上压实把实施例1和2的干燥的工厂砂浆直接加入到压模中。设定加压室的压力为0.3bar。在100N/mm2的压力下将混合物压实为立方体形的成形体。
图中符号1薄片2单一化的颗粒3成形体4隆起5凹陷6穿孔7加压方向
权利要求
1.一种工厂砂浆，其特征在于其为成形体形式。
2.权利要求1的工厂砂浆，其特征在于其选自干燥的工厂砂浆和工厂砂浆前体并优选包括以下组分A)10-80wt％的至少一种无机粘结剂，B)15-90wt％的至少一种无机集料，C)5-20wt％的至少一种无机的和/或有机的添加剂。
3.权利要求1或2的工厂砂浆，其特征在于其包括0.001到10wt％的压制助剂，特别是含水率小于5wt％的压制助剂作为成分(D)。
4.权利要求3的工厂砂浆，其特征在于其包括作为压制助剂的纸粉，特别是纤维长度为0.1到0.5mm的纸粉。
5.权利要求1到4中至少一项的工厂砂浆，其特征在于其包括0.001到10wt％的崩解剂作为成分(E)，所述崩解剂具体包括纤维素，特别是纸粉。
6.权利要求1到5中至少一项的工厂砂浆，其特征在于其包括至少两个粒度级，较大粒度级的平均粒径是较小粒度级的平均粒径的1.5-50倍。
7.权利要求1到6中至少一项的工厂砂浆，其特征在于成形体的孔体积为至少5％体积。
8.权利要求1到7中至少一项的工厂砂浆，其特征在于成形体的凹陷、隆起或穿孔的体积份数优选是1-50％体积。
9.权利要求1到8中至少一项的工厂砂浆，其特征在于成形体的质量为1kg或100g基本单位的整倍数或整除数。
10.权利要求1到9中至少一项的工厂砂浆，其特征在于由成形体通过搅拌制备的砂浆的覆盖范围为1m2基本单位的整倍数或整除数。
11.一种生产权利要求1到10中至少一项的工厂砂浆的方法，其特征在于成形体在连续操作或非连续操作的非塑性材料用压实设备内生产。
12.权利要求11的方法，其特征在于将连续压实设备生产的扁平的或线状的成形体制粒。
13.权利要求11的方法，其特征在于连续操作的压实设备包括滚压机，滚压机优选使用50到130KN/cm的比压制力。
14.权利要求11的方法，其特征在于非连续操作的压实设备包括冲压机，冲压机优选使用30到200N/mm2的比压制力。
15.权利要求11到14的至少一项的方法，其特征在于在加压过程中使用2到20次通风。
16.权利要求11的方法，其特征在于在压缩前，在加压室内产生一真空计压力，具体为小于0.5bar的压力。
17.权利要求1到10中至少一项的工厂砂浆的应用，其用作瓷砖胶粘剂、接缝砂浆、填料、平整化复合物、瓷砖填料、修复砂浆、找平砂浆和地板砂浆、矿物灰泥、密封剂、水泥浆、勾缝砂浆或面层砂浆。
18.权利要求17的应用，其特征在于使工厂砂浆与水混合，如果需要与另外的粘合剂混合，生产现成的砂浆，水与工厂砂浆的混合比优选为0.1到0.5。
全文摘要
本发明涉及成形体形式的工厂砂浆，所述成形体在非塑性材料用的连续和非连续操作压缩设备中制造。本发明的工厂砂浆通过使其与水和选择性地与其它粘合剂混合而被制成现成的形式。由本发明的工厂砂浆形成的成形体具有高的比表面积和优异的毛细管吸水能力，使得成形体在水中可迅速崩解。本发明的工厂砂浆特别用作瓷砖胶粘剂、接缝砂浆或填料。
文档编号C04B14/02GK1549799SQ02816929
公开日2004年11月24日 申请日期2002年7月24日 优先权日2001年7月31日
发明者托马斯·范德尔, 约尔格·沙德, 霍斯特·里门施奈德, 汉斯-彼得·扎特勒, 伯恩哈德·斯科特默, 福尔克尔·伦格, 阿尔弗雷德·凯泽, 罗伯特·克雷默, 克劳斯·穆勒, 克雷默, 沙德, 穆勒, 里门施奈德, 尔 伦格, 德 斯科特默, 托马斯 范德尔, 说谩ぴ 乩, 雷德 凯泽 申请人:汉高两合股份公司, 莱伊斯布赫尔有限公司