DE69415503T2 - Beschichtungszusammensetzung und verfahren zu deren herstellung - Google Patents
Beschichtungszusammensetzung und verfahren zu deren herstellungInfo
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Description
- Ziel der Erfindung ist eine Beschichtungsmischung, die Cellulosefasern und ein Bindemittel in einem Gemisch mit Wasser enthält. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung und Verwendung der Beschichtungsmischung.
- In der Bauindustrie ist eine große Vielzahl sprühbarer Wandbeschichtungsmischungen bekannt. Die Verwendung von Zement als Bindemittel ist diesen Lösungen gemeinsam. Der Zement läßt die fertige Schicht wie Mörtel erscheinen, was u. a. die Verwendung der Beschichtungsmischung wegen ihres Aussehens erheblich einschränkt. Die Oberfläche ist ferner hart und unelastisch und zerkrümelt leicht, und sie haftet nicht an allen Baumaterialien.
- Es sind auch Beschichtungsmischungen bekannt, z. B. aus der US-Patentschrift 4 994 509, die als Füllstoff Cellulosefasern zusammen mit einer zweiten, beispielsweise farbigen, Füllstoffkomponente, z. B. Quarzpulver, enthalten. Die Verwendung zusätzlicher Füllstoffe, insbesondere in großen Mengen, macht das wäßrige Beschichtungsgemisch jedoch hart und schwierig zu handhaben, und es kann nicht problemlos durch Sprühen aufgebracht werden.
- Die EP-A-0 165 880 beschreibt Faserzusammensetzungen zur Anwendung als Innendekoration, die als faserige Bindemittelkomponente den bei der Papierherstellung anfallenden Rest enthalten. Dieser Rest enthält Cellulosefasern in einer Menge von 5 bis 100% der Trockenmasse. Einer solchen Bindemittelzusammensetzung können weitere Fasern, pflanzliche, synthetische/polymere oder mineralische Fasern oder Füllstoffe, z. B. Calciumcarbonat, Talkum, in erheblichen Mengen, sowie Schaumbildner zugesetzt werden.
- Aufgabe der Erfindung ist es, eine sprühbare Masse anzugeben, die natürliche Fasern und Bindemittel enthält und als poröse Innenwand- und Deckenbeschichtung anstelle beispielsweise einer aufgesprühten Putzschicht, herkömmliches Wandpapier, verwendet werden kann. Das Ziel ist mithin, eine sprühbare Beschichtungsmischung für solche Anwendungsfälle, bei denen auch eine Schallabsorptionsschicht erwünscht ist, anzugeben. Um dieses Ziel zu erreichen, besteht die Füllstoffkomponente der erfindungsgemäßen Beschichtungsmischung aus fein verteilten Cellulosefasern ohne Minearal- und andere zusätzliche Füllstoffe. Die erfindungsgemäße Beschichtungsmischung zeichnet sich mithin dadurch aus, daß sie aus
- - feinverteilter Cellulosefaser als Füllstoff,
- - einem wasserlöslichen Bindemittel auf der Basis von Cellulose und/oder Stärke,
- - Wasser,
- - einem Schaumbildner, und
- - gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen besteht, wobei die Menge des Bindemittels 3 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf die Cellulosefasern, beträgt, der Trockengehalt des Cellulosefüllstoffs und des Bindemittels in der Mischung insgesamt 12 bis 25 Gewichtsprozent beträgt, und die Menge des Schaumbildners 0,001 bis 1 Gewichtsprozent beträgt.
- Durch die Verwendung von Cellulosefasern, insbesondere Baumwollfasern, als einzigen Füllstoff in der Beschich tungsmischung ergibt sich eine poröse und leicht fertigzustellende Schicht, die außerdem exzellente Schalldämpfungs- oder -dämmungseigenschaften hat.
- In der erfindungsgemäßen Beschichtungsmischung beträgt die Bindemittelmenge, bezogen auf den Cellulosefüllstoff, 3 bis 15 Gewichtsprozent, insbesondere 3 bis 11 Gewichtsprozent. Der Trockengehalt des Füllstoffs und des Bindemittels in dem Gemisch ist vorzugsweise höher als 15, z. B. 15 bis 25, insbesondere 15 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Mischung.
- Als Cellulosefaser können beispielsweise fein verteilte Baumwollcellulosefasern verwendet werden, die im Handel in nahezu 100% reiner Form und gebleicht erhältlich sind. Andere geeignete Cellulosefaserprodukte umfassen Holzcellulosefasern, Flachscellulosefasern sowie andere mögliche Cellulosefaserprodukte pflanzlichen Ursprungs, ebenso wie Faserprodukte aus regenerierter Cellulose, z. B. Viskose. Die Fasermenge beträgt in einer Ausführungsform 10 bis 20, vorzugsweise 12 bis 18, insbesondere 16 Gewichtsprozent.
- Als Bindemittel sind sowohl wasserlösliche, auf Cellulose basierende Bindemittel, z. B.. Celluloseether, z. B. Methylcellulose, Hydroxypropyl- und Hydroxyethylcellulose, insbesondere Carboxymethylcellulose, CMC, geeignet. Diese Cellulosederivate sind im Handel erhältlich. Eine zweite Bindemittelklasse wird durch in kaltem Wasser lösliche Stärke und Stärkederivate gebildet.
- Die in der erfindungsgemäßen Mischung zu verwendende Bindemittelmenge hängt von der Viskosität des Bindemittels und dem gewünschten Haftvermögen ab, doch ist der erwähnte Bereich generell geeignet. CMC ist im Handel erhältlich, eine geeignete Sorte ist beispielsweise Finnfix 300, Hersteller Metsä-Serla, bei dem das CMC in der Form von Na-Salz des CMC vorliegt.
- Gemäß einer Ausführungsform beträgt die Bindemittelmenge 0,5 bis 2,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1,0 bis 1,5, insbesondere 1,5 Gewichtsprozent Carboxymethylcellulose.
- Die Art des in der Mischung zu verwendenden Schaumbildners ist nicht kritisch, doch können an sich bekannte aktive Schaumbildner in der Mischung verwendet werden, z. B. anionenaktive, kationenaktive und nicht-ionische oberflächenaktive Mittel, z. B. Tenside. Anionenaktive Tenside sind u. a. Alkylbenzolsulfonate, Alkansulfonate, Fettalkoholsulfate und Fettalkoholethersulfate, vorzugsweise langkettige Alkylsulfatsalze, z. B. Natriumlaurylsulfat, und Seifen. Nicht-ionische Tenside sind u. a. ethoxylierte Fettalkohole, Fettamme, Fettsäuren und Fettsäureester sowie Aminoxide. Die Menge des Schaumbildners ist so gewählt, daß sich ein hinreichender Schaumbildungseffekt ergibt. Die erforderliche Menge ist gewöhnlich klein, und typische gute Ergebnisse werden bei Verwendung von Mengen erzielt, die im Bereich von 0,001 bis 1 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,001 bis 0,2, z. B. im Bereich von 0,005 bis 0,2, insbesondere 0,01 bis 0,1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgemisch, liegen.
- Ohne die Verwendung eines Schaumbildners ist die Anwesenheit von Überschußwasser in der Masse sowie die Erzielung einer homogenen Masse ein Problem. Ohne Schaumbildner sind für ein Kilogramm Trockenmasse etwa 9 bis 11 Liter Wasser erforderlich, während bei Verwendung von Schaumbildner etwa die halbe Wassermenge genügt. Bei Verwendung eines Schaumbildners wird mithin das Trocknen der versprühten Masse beschleunigt, die Beschichtung porös, das Beschichtungsvermögen verbessert und die getrocknete Beschichtung ansehnlicher. Das schaumbildende oberflächenaktive Mittel macht die Masse luftig, so daß es möglich ist, mehr Fasern aufzunehmen und eine homogene versprühbare Masse zu bilden.
- Obwohl die Zusammensetzung gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung im wesentlichen aus einem Cellu losefüllstoff der erwähnten Art, einem Bindemittel, Wasser und einem Schaumbildner in den erwähnten Mengen besteht, ist es erfindungsgemäß möglich, in der Zusammensetzung weitere Adjuvantien zu verwenden, bei denen es sich typischerweise um Pigmente, Farbpasten und Farbflocken, Mittel zur Verbesserung der Feuchtigkeitsfestigkeit und feuerfeste Mittel handelt. Die Gesamtmenge dieser zusätzlichen Substanzen ist, auf das Gesamtgemisch bezogen, verhältnismäßig gering, gewöhnlich weniger als etwa 5 Gewichtsprozent, häufig sogar weniger als 3 Gewichtsprozent, bezogen auf das gesamte Gemisch.
- Eine aus der erfindungsgemäßen Beschichtungsmischung aufgebrachte Schicht dämpft Schallreflexionen und kann daher zur Verbesserung der akustischen Eigenschaften eines Raums verwendet werden. Ferner ist sie wärmeisolierend. Die Schicht ist nicht toxisch, geruchlos und atmungsaktiv. Sie bildet keinen luftundurchlässigen Film auf der Oberfläche der Struktur. Durch das Beschichten von Oberflächen, die bereits Schalldämpfungseigenschaften besitzen, z. B. Mineralwolleplatten oder eine unverputzte Wand aus leichten oder hellen Aggregatziegelsteinen, nehmen ihre Schalldämpfungseigenschaften nur zu. Bei Beschichtung von Mineralwolleplatten ergibt sich eine kontinuierliche nahtlose Oberfläche. Wenn eine harte Oberfläche damit besprüht wird, dann entspricht die aufgebrachte Schicht hinsichtlich ihrer Schalldämpfungseigenschaften einem dicken Textilteppich.
- Eine Schicht aus der erfindungsgemäßen Beschichtungsmischung wirkt nicht nur schalldämpfend oder -dämmend, sondern nimmt auch Kondenswasser auf. In diesem Falle sollte die zu versprühende Masse auch Mittel enthalten, die die Bildung von Bakterien und Schimmelpilzen verhindern.
- Das Beschichtungsmischung kann durch Verwendung von feuerfesten Mitteln in der Formulierung feuerfest gemacht werden. Daher wird ein feuerfestes Mittel in Form eines Salzes oder einer Salzlösung, z. B. einer auf Stickstoff-Phosphor basierenden Lösung (z. B. Amgard TR), dem Gemisch zugesetzt. Die Beschichtungsmischung kann vollständig feuerfest gemacht werden, so daß es in die Entzündlichkeitsgruppe 1 und die Flammenausbreitungsgruppe 1 einzuordnen ist.
- Die Feuchtigkeitsfestigkeit der Beschichtungsmischung kann noch dadurch verbessert werden, daß ein Harz zugesetzt oder ein Teil des Bindemittels durch ein geeignetes Harz ersetzt wird, z. B. Acrylat- oder Polyurethandispersionen. Die Farbe der naturweißen Beschichtungsmischung kann durch Zusetzen von Pigmenten oder wasserlöslichen Farbpasten oder verschiedenen Farbflocken geändert werden. Das natürliche Vergilben einer weißen Schicht kann durch Zusetzen von Titandioxidpigmenten in der Zubereitungsstufe verhindert werden.
- Die Masse wird durch einfaches Vermischen mit Wasser zubereitet. Danach werden der Schaumbildner und die Fasern, während weiterhin gerührt wird, z. B. mit einer Drehzahl von 100 Umdrehungen pro Minute, und gegebenenfalls Adjuvantien zugesetzt.
- Die Beschichtungsmischung ist rasch und leicht zu verarbeiten. Sie wird mittels einer Pumpen-Spritzgerät-Kombination versprüht, die eine dicke und luftige Masse versprühen kann. Die Oberflächenstruktur kann durch Einstellung des Sprühgerät-Drucks und der Größe der Düse geändert werden. Wenn eine besonders glatte Oberfläche gewünscht wird, wird die Oberfläche zweimal besprüht. Beim zweiten Mal wird die getrocknete besprühte Oberfläche besprüht und die zweite Schicht mit einem Spatel geglättet. Das Beschichten kann auch unmittelbar mittels eines Spatels erfolgen, oder es kann ein Spatel zum Ausfüllen von Unregelmäßigkeiten im Trägermaterial (z. B. beim Reparieren akustischer Mineralwolleplatten) verwendet werden. Das Beschichten erfordert keine komplizierte Vorbereitungsarbeit. Durch die erfindungsgemäße Beschichtungsmischung können auch gekrümmte Träger, z. B. Säulen oder gewölbte Decken, beschichtet werden.
- Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen und Untersuchungsergebnissen, die keine Einschränkung der Erfindung darstellen, ausführlicher beschrieben.
- Eine sprühbare Masse wurde nach folgendem Rezept zubereitet.
- A)
- 20 l Wasser
- 350 g CMC
- 3,2 kg gebleichte feingemahlene Baumwollcellulose
- 12 g Natriumlaurylsulfat
- Die CMC wurde mit Wasser vermischt, und der Schaumbildner wurde zugesetzt. Die zermahlene Baumwollcellulose wurde zugesetzt, während ständig gerührt wurde.
- Das gleiche Verfahren wurde wiederholt, indem anstelle der erwähnten Mengen an Cellulose und CMC B) 150 g CMC und 3,8 kg Cellulosefasern und entsprechend C) 360 g CMC und 4,2 kg Cellulosefasern verwendet wurden.
- Die Mischung gemäß Beispiel A) wurde mit einem Faserbeschichtungs-Sprühgeräts und einem hinreichenden Sprühdruck auf einen Träger gesprüht. Die Fasermasse wurde auf verschiedene Träger gemäß Tabelle 1 gesprüht. Bei der Probe 1 bestand der Träger aus Beton, bei der Probe 1 war es eine Spanplatte, bei der Probe 3 eine Gipsplatte und bei der Probe 4 eine Akustikwolle-Platte. Die Bruchfestigkeit wurde unter Verwendung einer Gipsplattenprobe (Probe 5, Tabelle 2) untersucht, in der ein künstlicher Bruch ausgebildet wurde, indem zwei Gipsplatten mit ihren Rändern vor der Beschichtung aneinander angeordnet wurden. Den Prüflingen wurde eine Konditionierung unter Normbedingungen (23ºC, 50% RH) gewährt. Danach wurde die Haftung der Schicht am Träger gemessen, indem an der Oberfläche (mit einem Durchmesser von 28 mm) angeklebte Prüfkörper vertikal nach oben gezogen wurden. Die Untersuchungs- bzw. Testergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1
- *) Im Gegensatz zu den anderen Proben war der Testkörper ein Quadrat mit einer Seitenlänge von 1 = 44 mm.
- Die Bruchfestigkeit wurde mit der Probe 5 geprüft. Von der Probe wurden zwei Prüfkörper mit einer Breite von etwa 50 mm abgeschnitten. Die Prüfkörper wurden bis zum Bruch mit einer Geschwindigkeit von 0,5 mm/min gezogen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2 Ergebnisse von Zugprüfungen
- Aus der Tabelle 1 ist ersichtlich, daß die Schicht bzw. Beschichtungsmischung an den meisten Trägern gut haftet. Die beste Haftung von 0,3 MPa ergab sich bei Spanplatten. Aus der Tabelle 2 ist ersichtlich, daß die Schicht eine gute Bruchfestigkeit hat.
- Die Absorptionsverhältnisse einer Platte, die mit einer erfindungsgemäßen Baumwollfaserbeschichtungsmischung beschichtet wurde, sind nach der ISO-Norm 354-1985 ermittelt worden. Die Dicke der Schicht betrug 4 bis 6 mm, und die beschichtete Platte war entweder eine Metallplatte mit einem Profil von 0,7 mm oder eine 13 mm dicke Gipsplatte, oder die Dicke der Schicht betrug 3 bis 4 mm auf einer 50 mm dicken Akustikplatte. Es ergaben sich gute Absorptionsmeßergebnisse, z. B. entsprachen die Schalldämpfungseigenschaften einer mit dem Beschichtungsgemisch besprühten Gipsplatte denen eines dicken Textilteppichs. Beim Besprühen einer akustischen Wolle wurden die Schallabsorptionseigenschaften der akustischen Wolle nicht geschwächt, sondern verbessert.
- Die Erfindung ist nicht auf die erwähnte Ausführungsform beschränkt, sondern kann im Rahmen der beiliegenden Ansprüche abgewandelt werden.
Claims (18)
1. Beschichtungsmischung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus
- feinverteilter Cellulosefaser als Füllstoff,
- einem wasserlöslichen Bindemittel auf der Basis von Zellulose und/oder
Stärke,
- Wasser,
- einem Schaumbildner, und
- gegebenenfalls weiteren Hilfsstoffen besteht, wobei die Menge des
Bindemittels 3 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die Cellulosefasern, beträgt, der
Trockengehalt des Cellulosefüllstoffs und des Bindemittels in der Mischung
insgesamt 12 bis 25 Gew.-% beträgt, und die Menge des Schaumbildners
0,001 bis 1 Gew.-% beträgt.
2. Beschichtungsmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Menge des Bindemittels 3 bis 11 Gew.-%, bezogen auf den
Cellulosefüllstoff, und der Trockengehalt der Mischung höher als 15 Gew.-% ist.
3. Beschichtungsmischung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der Trockengehalt der Mischung 15 bis 20 Gew.-% beträgt.
4. Beschichtungsmischung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, dass die Cellulosefaser eine Baumwollfaser ist.
5. Beschichtungsmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein Celluloseether ist.
6. Beschichtungsmischung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass das Bindemittel Carboxymethylcellulose ist.
7. Beschichtungsmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass sie als Schaumbildner ein langkettiges Alkylsulfatsalz
enthält.
8. Beschichtungsmischung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass sie Natriumlaurylsulfat enthält.
9. Beschichtungsmischung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Menge des Schaumbildners 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf
die gesamte Mischung, beträgt.
10. Beschichtungsmischung nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Formulierung feuerbeständige Mittel,
Pigmente, Farbmassen und -flocken oder feuchtigkeitsbeständige Mittel enthält,
wobei die Gesamtmenge solcher Mittel höchstens 5 Gew.-%, bezogen auf
die gesamte Mischung, beträgt.
11. Beschichtungsmischung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
dass die Gesamtmenge besagter Mittel höchstens 3 Gew.-%, bezogen auf
die gesamte Mischung, beträgt.
12. Beschichtungsmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass sie
- 10 bis 20 Gew.-% Cellulosefasern,
- 0,5 bis 2,5 Gew.-% eines Bindemittels,
- 0,005 bis 0,2 Gew.-% eines Schaumbildners,
- 0 bis 5 Gew.-% weitere Hilfsstoffe enthält, wobei der Rest der Mischung
aus Wasser besteht.
13. Beschichtungsmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass sie aus den folgenden Bestandteilen besteht:
- 12 bis 18 Gew.-% Cellulosefasern,
- 1,0 bis 1,5 Gew.-% Carboxymethylcellulose und
- 0,01 bis 0,1 Gew.-% einem Schaumbildner, und
- 0 bis 3 Gew.-% weiteren Hilfsstoffen, wobei der Rest der Mischung aus
Wasser besteht.
14. Beschichtungsmischung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
dass sie 16 Gew.-% Baumwollcellulosefasern und 1,5 Gew.-%
Carboxymethylcellulose enthält.
15. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungsmischung nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass feinverteilte Cellulosefasern mit einem
Bindemittel auf der Basis von Cellulose oder Stärke in Gegenwart des
Schaumbildners in Wasser vermischt werden, und die eventuellen Hilfsstoffe
zugesetzt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst das
Bindemittel zu dem Wasser unter starkem Rühren beigegeben wird,
daraufhin der Schaumbildner, die Cellulosefaser und die eventuellen Hilfsstoffe
unter starkem Rühren zugesetzt werden, um eine luftige homogene Masse
zu erhalten.
17. Verwendung einer Beschichtungsmischung nach einem der
vorangegangenen Ansprüche 1 bis 14 zur Beschichtung von Innenwänden, dadurch
gekennzeichnet, dass die Beschichtung unter Verwendung der luftigen
Beschichtungsmischung durch Sprühen erfolgt.
18. Verwendung nach Anspruch 17 zur Herstellung von schalldämpfenden
beschichteten Innenwänden.
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