专利名称：含有水硬性胶粘剂的砂浆体系的制作方法
技术领域：
本发明的主题在于一种含有水硬性砂浆体系的砂浆体系以及其特别优选作为面砖粘结剂，但也可作为修缮砂浆或油灰材料的用途。
背景技术：
水硬性粘结砂浆也即公知的所谓水泥面砖粘结剂，其含有作为主组分的、水泥形式的无机粘结剂以及基于含石英和/或含碳酸盐原料的填料。
另外，在常规的水硬性凝固粘结砂浆中还含有一些应能改善硬化后的粘结砂浆的使用性能和物理性能的添加剂。由此，例如通过添加特别是纤维素醚形式的保水剂就能以以下方式最优化加工性能，即提高增稠作用(稠度)和保水能力并明显改善干燥粘结力值。
通过使用，例如，可再分散的聚合物粉末形式或液态聚合物分散体形式的有机粘结剂，即能赋予所谓的“柔性砂浆”一定的柔韧性。由于这种柔韧化作用，就能在那些会机械/热变形的基底上铺设刚性的陶瓷板和天然石料板。
此外，还可向粘结砂浆中进一步添加入其他的助剂，如促进剂、延迟剂、成孔剂、加工助剂(以及任选的颜料)，以控制粘结性、可加工性以及硬化后的粘结砂浆的物理性能。
EP-A1281693中推荐了一种特别能够改善大型地板、特别是笨重的天然石料板的安装性的中间层(Mittelbett)砂浆。相应的砂浆中含有由具有特定粒径范围和特定量的致密石料以及轻质骨料构成的骨料，以及含有保水剂、成孔剂、延迟剂、促进剂以及基于磺化蜜胺树脂形式的增塑剂的添加剂。
相应于现有技术的、迄今为止的所有粘结砂浆都具有如下缺点，即它们在破裂性方面具有某些缺陷，特别是在精小陶质板层，即＜2重量％的低吸水率的高燃点面砖和板材的安装性方面。良好的破裂性，即在位于护板材料背面上的面砖掉落后，较高含量的粘结砂浆，对于本领域技术人员意味着，粘结砂浆的粘结性也是非常良好的。
另外，在不利条件(气候、建造、基底等)下，特别是当将陶瓷材料安装到阳台和露台上时，目前所已知的粘结砂浆均会导致所谓的喷霜现象。这种喷霜现象会由于盐从砂浆中洗脱而产生于接合表面上的接缝上，并导致不理想的污点生成。
发明内容
因此，本发明的任务在于提供一种特别用于粘结砂浆的砂浆体系，且该体系应不具有现有技术中的那些缺点，而且特别在破裂性方面具有良好的加工性能和物理性能。
根据本发明，该任务可通过如权利要求1定义的砂浆体系来解决。
现已惊人地发现，通过使用轻质填料即能明显改善本发明砂浆体系(特别是当其用作面砖粘结剂时)的粘结强度和粘附抗拉强度。
另外，本发明的砂浆体系也具有较小的喷霜趋势，而这同样是意想不到的。
相应于本发明的砂浆体系含有至少一种水硬性胶粘剂和轻质填料。
根据本发明内容，在一系列合适的水硬性胶粘剂中证明是非常合适的的是水泥，且特别是CEMI、II、III、IV和V(根据EN 196)型水泥，以及矾土水泥、石膏和石灰。特别合适的是具有至少10％且特别是5至70重量％的1μm以下最精细颗粒份数的CEMI 52.5R型硅酸盐水泥。
作为其他成分，本发明的砂浆体系中可含有0.1至10重量％的偏高岭土，以砂浆干物质(Mrteltrockenmasse)的总重计。
所谓偏高岭土指的是煅烧高岭土。高岭土是一种细小的白色粘土矿物，且其传统上用于制备瓷器。高岭土的主成分是粘土矿物高岭石，一种水合的铝二硅酸盐，Al2Si2O5(OH)4。为了得到偏高岭土，要在500至800℃的温度下经历一定的时间而使高岭土脱水。由于这种热活化而形成的偏高岭土具有一个二维结构和较高的火山灰活性。
对于偏高岭土成分，经证实特别优选使它们的含量不超过20重量％且与铝硅酸盐，微粒硅石，粉煤灰，高炉炉渣和/或天然火山灰，如凝灰岩、火山土(Traβ)、响岩和硅藻土并用。其中，偏高岭土成分的存在量，分别以砂浆干物质的总重计，应在0.2至8.0重量％之间且特别优选在0.5至5.0重量％之间。
经证实，特别合适的砂浆体系应含有粒径在0.01μm(10nm)至50μm之间的偏高岭土成分。
为在本发明的砂浆体系中获得有益的性质，通常可以使用所有的偏高岭土。但特别合适的是粒径分布为d50值≤3μm的偏高岭土。对于本发明的砂浆体系来说极具意义的是其最精细颗粒部分的粒径在低于1μm的范围内——即所谓的纳米范围内，并且这种颗粒的比例份数为至少10％的偏高岭土。
本发明的关键点在于，本发明的砂浆体系含有其量以砂浆干物质总重计为0.1至90重量％的轻质填料。
特别优选在砂浆体系中含有粒径在0.1至0.5mm之间以及堆积密度为0.05至1g/cm3的轻质填料，并且特别优选其中偏高岭土成分与轻质填料以1∶5至50的重量比存在。
合适的轻质填料的种类并无限制，但是从产品性能最优化观点来看，应该使用基于合成基体的中空微球，例如由聚合物、玻璃和铝硅酸盐构成的那些，和基于天然基体的多孔填料，如火山渣。
本发明还包括除了水硬性成分、轻质填料和任选的偏高岭土成分外还含有至少一种选自如下系列的成分的砂浆体系，即选自潜在水硬性成分、促进剂、延迟剂、增稠剂、聚合物流动剂以及甲酸钙、再分散粉剂、聚丙烯酰胺、淀粉醚、纤维素醚、纤维素纤维、层状硅酸盐和填料。其中自然可根据各种使用情况和其各自的作用而任意结合使用所述的添加成分。
在一系列所述的其他可能的成分中，特别优选作为潜在水硬性成分而含有的是矿渣砂粉(Hüttensandmehl)和/或火山灰粉(Trassmehl)，且其含量分别以砂浆干物质的总重计，特别优选为0.2至50重量％。
还特别优选在砂浆体系中含有作为其他成分的0.1至5.0重量％的促进剂如碱(土)金属盐，0.01至1.0重量％的延迟剂如有机酸，0.1至3.0重量％的纤维素醚如甲基纤维素和0.01至5重量％的增稠剂如层状硅酸盐，并且其中各重量百分比也是以砂浆干物质的总重计的。
特别优选本发明的砂浆体系中还含有以砂浆干物质总重计0.01至5重量％的、且基于不饱和单羧酸衍生物和/或二羧酸衍生物和氧化烯醇-链烯基醚和/或-酯的聚合物流动剂。根据一个优选的实施方式，相应的聚合物流动剂由以下构成，a)10至90摩尔％的马来酸或其衍生物，b)1至89摩尔％的氧化亚烷基二醇(Oxyalkylenglykol)-链烯基醚以及c)0.1至10摩尔％的烯属聚亚烷基二醇化合物、聚硅氧烷化合物或酯化合物。
这种共聚物或三元共聚物是已知的并且记载在例如EP 0736553B1以及DE19513126A1中。
另外，优选使用的聚合物流动剂，其衍生自a)51至95摩尔％的选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和衣康酸衍生物的单体，b)1至48.9摩尔％的氧化亚烷基二醇-链烯基醚，c)0.1至5摩尔％的乙烯基聚亚烷基二醇化合物、聚硅氧烷化合物或酯化合物以及d)0至47.9摩尔％的马来酸和/或马来酸酐。
这种共聚物或三元共聚物记载在，例如EP 1189955B1或DE 19926611A1中。
最后，在本发明范畴内也可使用由以下成分构成的聚合物流动剂a)5至90摩尔％的马来酸(Ia)和/或马来酸酐(Ib)和/或(甲基)丙烯酸(Ic)，b)10至95摩尔％的氧化亚烷基二醇-链烯基醚(IIa)和/或氧化亚烷基二醇-链烯基酯(IIb)，c)0至80摩尔％的N-乙烯基吡咯烷酮(IIIa)和/或马来酸半酰胺(IIIb)和/或苯乙烯(IIIc)。
在这些共聚物种类中，特别有利的是以下这些化合物1)含有5至55摩尔％单体(Ia)和/或(Ib)、15至65摩尔％单体(IIa)和30至80摩尔％单体(IIb)的共聚物。
2)含有50至85摩尔％的单体(Ia)和/或(Ic)以及15至50摩尔％的单体(IIa)和或(IIb)的共聚物。
3v含有10至35摩尔％的单体(Ia)和/或(Ib)、15至40摩尔％的单体(IIa)以及50至75摩尔％的单体(IIIc)的共聚物。
4)含有20至77摩尔％的单体(Ia)和/或(Ib)、10至67摩尔％的单体(IIIc)以及3至60摩尔％的单体(IIIa)和/或(IIIb)的共聚物。
这些聚合物公开在，例如WO 97/39037、EP 894811A1、DE 19926611A1以及EP 753488中，并且它们具有优选为5000至100000g/mol的平均分子量Mn。
作为特别合适的再分散粉末，根据本发明可使用基于醋酸乙烯酯、乙烯、丙烯酸酯、叔碳酸酯(Versatat)、丁二烯或苯乙烯的共聚物或三元共聚物。这些再分散粉末在砂浆体系中的存在量，根据本发明，优选为0.1至8.0重量％，以砂浆干物质的总重计。
膨润土、锂皂石、蒙脱石、海泡石和它们的混合物是特别合适的层状硅酸盐并且它们在本发明的砂浆体系中的含量优选为0.05至1.0重量％，也是以砂浆干物质的总重计。
根据一个优选的实施方式，本发明的砂浆体系含有作为填料的其含量为2.0至50重量％的碱土金属碳酸盐和/或其含量为5-70重量％的石英砂，以砂浆干物质的总重计。
本发明还包括将这种要求保护的砂浆体系用作面砖粘结剂、修缮砂浆和油灰材料的特殊用途。
总之，若将本发明的砂浆体系用作面砖粘结剂，则就能获得相对于现有技术中已知的那些面砖粘结剂明显更高的粘附值，由此也就明显满足了DIN EN12004的要求。另外，通过使用轻质填料即能获得显著改善形变效果，同时还不必为此提高有机粘结剂的含量。
作为修缮砂浆或油灰材料，可以以较大的涂层厚度涂覆本发明的砂浆体系，同时还能特别有利地显著降低出现裂缝的危险。
具体实施例方式
以下实施例将阐述本发明砂浆体系的积极有益的性能。
实施例实施例1为现有技术(比较例)。而实施例2则是根据本发明的。
实施例1 2干燥配方[重量％]水泥(OPZ CEMI 52.5R) 25.0 62.0石英砂 50.0 -石灰石粉6.0 8.0矿渣砂粉13.0 3.0
分散粉末(50E100)4.03.5纤维素醚0.50.5纤维素纤维 1.01.0甲酸钙 0.51.0轻质填料(Poraver 0.1-0.3mm) - 20.0偏高岭土(Metamax EF)- 1.0以干物质计的含水量要求，23 65重量％效果实施例1 2潮湿粘附拉力值[N/mm2] 1.012(根据DIN EN 12004)弯曲抗拉强度[N/mm2] 1.82.6形变[mm]2.53.1(根据DIN EN 12002)实施例3石英砂0至0.5mm 53.02重量％轻质填料(Poraver 0.1-0.3mm) 5.00重量％硅酸盐水泥Milke CEMI 52.5R 35.00重量％偏高岭土3.00重量％分散粉末3.50重量％(基于醋酸乙烯酯/乙烯的共聚物)合成的保水剂1)0.35重量％纤维素醚Culminal MHPC 20.000p (MHPC)0.05重量％聚合物流动剂Melflux 1641F2)0.08重量％水250g/kg粉末实施例4石英砂0至0.5mm 42.02重量％轻质填料(Poraver 0.1-0.3mm) 11.00重量％
硅酸盐水泥Milke CEMI 52.5R 35.00重量％偏高岭土3.00重量％分散粉末3.50重量％(基于醋酸乙烯酯/乙烯的共聚物)合成的保水剂1)0.35重量％纤维素醚Culminal MHPC 20.000p (MHPC)0.15重量％聚合物流动剂Melflux 1641F2) 0.13重量％水250g/kg粉末1)根据WO02/10229的实施例6得到2)Degussa Construction Chemicals GmbH的市售产品实施例3 实施例4根据DIN EN-Norm 28d Trockenlagenmg1.8N/mm22.0N/mm2测得的粘附抗拉强度根据DIN EN-Norm Offene Zeit 30Min 1.4N/mm21.6N/mm2测得的粘附抗拉强度。
权利要求
1.含有水硬性胶粘剂的砂浆体系，其特征在于，其含有0.1至90重量％的轻质填料，以砂浆干物质的总重计。
2.如权利要求1所述的砂浆体系，其特征在于，其含有作为水硬性胶粘剂的水泥且特别是CEM I、II、III、IV和V(根据EN 196)型水泥，以及矾土水泥、石膏和石灰。
3.如权利要求1或2所述的砂浆体系，其特征在于作为水硬性胶粘剂存在的是，以面砖粘结剂干物质的总重量计，具有至少10％且优选是5至70重量％的1μm以下最精细颗粒份数的CEM I 52.5R型硅酸盐水泥。
4.如权利要求1至3之一所述的砂浆体系，其特征在于，以砂浆干物质的总重计，含有0.1至10重量％的偏高岭土成分。
5.如权利要求1至4之一所述的砂浆体系，其特征在于，偏高岭土成分含有不超过20重量％的铝硅酸盐，微粒硅石，粉煤灰，高炉炉渣和/或天然火山灰，如凝灰岩、火山土、响岩和硅藻土。
6.如权利要求1至5之一所述的砂浆体系，其特征在于，偏高岭土成分的存在量均以砂浆干物质的总重计，在0.2至8.0重量％之间且特别优选在0.5至5.0重量％之间。
7.如权利要求1至6之一所述的砂浆体系，其特征在于，偏高岭土成分具有0.01μm至50μm之间的粒径。
8.如权利要求7所述的砂浆体系，其特征在于，＜1μm的颗粒的含量≥10％。
9.如权利要求1至8之一所述的砂浆体系，其特征在于，其含有粒径在0.1和0.5mm之间的轻质填料。
10.如权利要求1至9之一所述的砂浆体系，其特征在于，轻质填料具有0.05至1.0g/cm3的堆积密度。
11.如权利要求1至10之一所述的砂浆体系，其特征在于，偏高岭土成分与轻质填料的重量比为1∶5至50。
12.如权利要求1至11之一所述的砂浆体系，其特征在于，所含的轻质填料选自基于聚合物、玻璃和铝硅酸盐的合成材料或选自基于天然基体如火山渣的多孔填料。
13.如权利要求1至12之一所述的砂浆体系，其特征在于，除了水硬性成分和轻质填料外，还含有至少一种选自如下系列的成分，即选自潜在水硬性成分、促进剂、延迟剂、增稠剂、聚合物流动剂以及甲酸钙、再分散粉末、聚丙烯酰胺、淀粉醚、纤维素醚、纤维素纤维、层状硅酸盐和填料。
14.如权利要求13所述的砂浆体系，其特征在于，潜在水硬性成分以矿渣砂粉和/或火山灰粉形式存在，且其含量以砂浆干物质的总重计，优选为0.2至50重量％。
15.如权利要求13或14所述的砂浆体系，其特征在于，其含有0.1至5.0重量％的促进剂如碱(土)金属盐，0.01至1.0重量％的延迟剂如有机酸，0.1至3.0重量％的保水剂如纤维素醚和0.01至5重量％的增稠剂如层状硅酸盐，且分别以砂浆干物质的总重计。
16.如权利要求13至15之一所述的砂浆体系，其特征在于，聚合物流动剂由以下成分构成a)10至90摩尔％的马来酸或其衍生物，b)1至89摩尔％的氧化亚烷基二醇-链烯基醚以及c)0.1至10摩尔％的烯属聚亚烷基二醇化合物、聚硅氧烷化合物或酯化合物。
17.如权利要求13至16之一所述的砂浆体系，其特征在于，聚合物流动剂衍生自a)51至95摩尔％的选自丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和衣康酸衍生物的单体，b)1至48.9摩尔％的氧化亚烷基二醇-链烯基醚，c)0.1至5摩尔％的烯属聚亚烷基二醇化合物、聚硅氧烷化合物或酯化合物以及d)0至47.9摩尔％的马来酸和/或马来酸酐。
18.如权利要求13至17之一所述的砂浆体系，其特征在于，聚合物流动剂由以下组成a)5至90摩尔％的马来酸(Ia)和/或马来酸酐(Ib)和/或(甲基)丙烯酸(Ic)，b)10至95摩尔％的氧化亚烷基二醇-链烯基醚(IIa)和/或氧化亚烷基二醇-链烯基酯(IIb)，c)0至80摩尔％的N-乙烯基吡咯烷酮(IIIa)和/或马来酸半酰胺(IIIb)和/或苯乙烯(IIIc)。
19.如权利要求18所述的砂浆体系，其特征在于，聚合物流动剂由5至55摩尔％的单体(Ia)和/或(Ib)、15至65摩尔％的单体(IIa)和30至80摩尔％的单体(IIb)构成。
20.如权利要求18所述的砂浆体系，其特征在于，聚合物流动剂由50至85摩尔％的单体(Ia)和/或(Ic)以及15至50摩尔％的单体(IIa)和/或(IIb)构成。
21.如权利要求18所述的砂浆体系，其特征在于，聚合物流动剂由10至35摩尔％的单体(Ia)和/或(Ib)、15至40摩尔％的单体(IIa)和50至75摩尔％的单体(IIIc)构成。
22.如权利要求18所述的砂浆体系，其特征在于，聚合物流动剂由20至77摩尔％的单体(Ia)和/或(Ib)、10至67摩尔％的单体(IIIc)以及3至60摩尔％的单体(IIIa)和/或(IIIb)构成。
23.如权利要求13至22之一所述的砂浆体系，其特征在于，作为再分散粉末含有基于醋酸乙烯酯、乙烯、丙烯酸酯、叔碳酸酯、丁二烯或苯乙烯的共聚物或三元共聚物，且其优选的含量为0.1至8.0重量％，以砂浆干物质的总重计。
24.如权利要求13至23之一所述的砂浆体系，其特征在于，作为层状硅酸盐含有膨润土、锂皂石、蒙脱石、海泡石、Atapulgit和它们的混合物且其含量优选为0.05至1.0重量％，以砂浆干物质的总重计。
25.如权利要求13至24之一所述的砂浆体系，其特征在于，作为填料含有含量为2.0至50重量％的碱土金属碳酸盐，以面砖粘结剂干物质的总重计。
26.如权利要求1 3至25之一所述的砂浆体系，其特征在于，作为填料含有含量为5.0至70重量％的石英砂，以面砖粘结剂干物质的总重计。
27.如权利要求1至26之一所述的砂浆体系用作面砖粘结剂、修缮砂浆或油灰材料的用途。
全文摘要
本发明记载了一种砂浆体系，其含有水硬性胶粘剂和以砂浆干物质的总重计的0.1至90重量％的轻质填料，以及记载了其用作面砖粘结剂、修缮砂浆或油灰材料的用途。通过使用轻质填料即能明显改善本发明的砂浆体系(特别是当其用作面砖粘结剂时)的粘结强度和粘附抗拉强度。另外，本发明的砂浆体系也具有较小的喷霜趋势，而这同样是不可预料到的。
文档编号C04B14/02GK1982255SQ200510048389
公开日2007年6月20日 申请日期2005年12月15日 优先权日2005年12月15日
发明者M·斯特雷彻尔, A·埃勒, S·瓦彻, W·斯托尔, K·克拉茨尔 申请人:Pci奥格斯堡有限责任公司