WO2005092816A2 - Verwendung von in wasser redispergierbaren polymerpulver-zusammensetzungen in lehmbaustoffen - Google Patents

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WO2005092816A2
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vinyl
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Hermann Lutz
Alois Sommerauer
Klaus Bonin
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Wacker Polymer Systems Gmbh & Co. Kg
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    • C04B24/24—Macromolecular compounds
    • C04B24/26—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
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    • C04B2103/0045—Polymers chosen for their physico-chemical characteristics
    • C04B2103/0066—Film forming polymers

Definitions

  • the invention relates to the use of water-redispersible polymer powder compositions containing one or more film-forming polymers, one or more protective colloids and, where appropriate, antiblocking agents in clay building materials, in particular clay dry mortars.
  • Earth building materials have been used as building materials for many centuries, especially for building houses.
  • Loam is not a standardized building material and has a different composition depending on the place of discovery, which is generally a mixture of clay, silt (fine sand) and sand, which can also contain coarser components such as gravel, crushed stone or stones, and their proportion of clay is about 10 to 30% by weight.
  • the advantages of earth building materials are their easy availability, simple processing, their high moisture storage effect (pleasant indoor climate) and their ecological advantages (reusability).
  • Building materials based on clay are therefore increasingly used today in the form of wet mortars, but increasingly also in the form of dry mortars in interior construction, e.g. used for plastering the walls (basic and decorative plasters) but also in connection with wooden constructions as filler material, or as adobe and wall paints.
  • Other areas of application of earth building materials are soil sealing, for example in landfills, and in dam construction.
  • the object of the invention was to improve the mechanical strength and water resistance of earth building materials, in particular dry clay mortars. In addition, the processability of the earth building materials should remain guaranteed.
  • the invention relates to the use of water-redispersible, emulsifier-free polymer powder compositions containing one or more film-forming polymers, one or more protective colloids and, where appropriate, anti-blocking agents in clay building materials.
  • Suitable film-forming polymers are those based on one or more monomers from the group comprising vinyl esters, (meth) acrylic esters, vinyl aromatics, olefins, 1,3-dienes and vinyl halides and optionally other monomers copolymerizable therewith.
  • Suitable vinyl esters are those of carboxylic acids with 1 to 12 carbon atoms.
  • Vinyl acetate is particularly preferred.
  • Suitable monomers from the group of acrylic acid esters or methacrylic acid esters are esters of unbranched or branched alcohols having 1 to 15 carbon atoms.
  • Preferred methacrylic acid esters or acrylic acid esters are methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, propyl acrylate, pro- pyl methacrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl acrylate, t-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate.
  • Methyl acrylate, methyl methacrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate are particularly preferred.
  • Styrene, methylstyrene and vinyltoluene are preferred as vinyl aromatics.
  • the preferred vinyl halide is vinyl chloride.
  • the preferred olefins are ethylene, propylene and the preferred dienes are 1,3-butadiene and isoprene.
  • auxiliary monomers can also be copolymerized. 0.5 to 2.5% by weight of auxiliary monomers are preferably used.
  • auxiliary monomers are ethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids, preferably acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid and maleic acid; ethylenically unsaturated carboxamides and nitriles, preferably acrylamide and acrylonitrile; Mono- and diesters of fumaric acid and maleic acid such as the diethyl and diisopropyl esters and maleic anhydride, ethylenically unsaturated sulfonic acids or their salts, preferably vinylsulfonic acid, 2-acrylamido-2-methyl-propanesulfonic acid.
  • pre-crosslinking comonomers such as polyethylenically unsaturated comonomers, for example divinyl adipate, diallyl maleate, allyl methacrylate or triallyl cyanurate, or post-crosslinking comonomers, for example acrylamidoglycolic acid (AGA), methyl acrylamide methyl NMA (methylolamide), (MAGMEamide), Methylol methacrylamide, N-methyl olallyl carbamate, alkyl ethers such as the isobutoxy ether or ester of N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide and N-methylolallyl carbamate.
  • AGA acrylamidoglycolic acid
  • MAGMEamide methyl acrylamide methyl NMA
  • Methylol methacrylamide N-methyl olallyl carbamate
  • alkyl ethers such as the isobutoxy ether or ester of N-methylol
  • Epoxy-functional comonomers such as glycidyl methacrylate and glycidyl acrylate are also suitable.
  • silicon-ciumfunktionelle comonomers such as acryloxypropyltri (alkoxy) - and methacryloxypropyltri (alkoxy) silanes, vinyltrialkoxysilanes and vinylmethyldialkoxysilanes, with alkoxy groups at ⁇ example as ethoxy and ethoxypropylene glycol ether radicals can be contained.
  • Monomers with hydroxyl or CO groups for example methacrylic acid and acrylic acid, may also be mentioned.
  • rehydroxyalkyl esters such as hydroxyethyl, hydroxypropyl or hydroxybutyl acrylate or methacrylate, and compounds such as diacetone acrylamide and acetylacetoxyethyl acrylate or methacrylate.
  • transition temperature is in general a glass ⁇ Tg of ⁇ 40 ° C, preferably -10 ° C to + 25 ° C results.
  • the glass transition temperature Tg of the polymers can be determined in a known manner by means of differential scanning calorimetry (DSC).
  • DSC differential scanning calorimetry
  • Tgn the glass transition temperature ⁇ in Kelvin of the homopolymer of the monomer n. Tg values for homopolymers are listed in Polymer Handbook 2nd Edition, J. Wiley & Sons, New York (1975).
  • Homopolymers or copolymers which contain one or more monomers from the group consisting of vinyl acetate, vinyl esters of ⁇ -branched monocarboxylic acids having 9 to 11 carbon atoms, vinyl chloride, ethylene, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, propyl acrylate, propyl methacrylate, n -Butyl acrylate, n-butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, styrene included.
  • Copolymers with vinyl acetate and ethylene are particularly preferred; with vinyl acetate, ethylene and a vinyl ester of ⁇ -branched monocarboxylic acids with 9 to 11 carbon atoms; with n-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate and / or methyl methacrylate; with styrene and one or more monomers from the group of methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate; with vinyl acetate and one or more monomers from the group consisting of methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate and optionally ethylene; with 1,3-butadiene and styrene and / or methyl methacrylate and optionally further acrylic acid esters; where the mixtures mentioned may
  • polymers of the abovementioned compositions which still contain 0.1 to 5% by weight, based on the total weight of the polymer, of monomer units which are derived from one or more comonomers from the group comprising ethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids, such as Acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid and maleic acid; ethylenically unsaturated carboxamides and nitriles such as acrylamide and acrylonitrile; Monoesters of fumaric acid and maleic acid, as well as maleic anhydride, ethylenically unsaturated sulfonic acids or their salts, preferably vinylsulfonic acid, 2-acrylamido-2-methyl-propanesulfonic acid.
  • ethylenically unsaturated mono- and dicarboxylic acids such as Acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid and maleic acid
  • the film-forming polymers are prepared by the emulsion polymerization process or by the suspension polymerization process in the presence of protective colloids, preferably by the emulsion polymerization process, the polymerization temperature generally being 40 ° C. to 100 ° C., preferably 60 ° C. to 90 ° C., and at the copolymerization of gaseous comonomers such as ethylene can also be carried out under pressure, generally between 5 bar and 100 bar.
  • the polymerization is initiated using the water-soluble or monomer-soluble initiators or redox initiator combinations which are customary for emulsion polymerization or suspension polymerization. Examples of water-soluble initiators are sodium persulfate, hydrogen peroxide and azobisisobutyronitrile.
  • Examples of monomer-soluble initiators are dicetyl peroxydicarbonate, dicyclohexyl peroxydicarbonate, dibenzoyl peroxide.
  • the initiators mentioned are generally used in an amount of 0.01 to 0.5% by weight, based on the total weight of the monomers.
  • Combinations of the initiators mentioned in combination with reducing agents are used as redox initiators.
  • Suitable reducing agents are, for example, sodium sulfite, sodium hydroxymethanesulfinate and ascorbic acid.
  • the amount of reducing agent is preferably 0.01 to 0.5% by weight, based on the total weight of the monomers.
  • regulating substances can be used during the polymerization.
  • regulators are usually used in amounts of between 0.01 and 5.0% by weight, based on the monomers to be polymerized, and are metered in separately or premixed with reaction components.
  • examples of such substances are n-dodecyl mercaptan, tert. -Dodecyl mercaptan, mercaptopropionic acid, mercaptopropionic acid methyl ester, isopropanol and acetaldehyde. No regulating substances are preferably used.
  • Suitable protective colloids are partially saponified or fully saponified polyvinyl alcohols; polyvinylpyrrolidones; polyvinyl; Polysaccharides in water-soluble form such as starches (amylose and amylopectin), celluloses and their carboxymethyl, methyl, hydroxyethyl, hydroxypropyl derivatives; Proteins such as casein or caseinate, soy protein, gelatin; lignin; synthetic polymers such as poly (meth) acrylic acid, copolymers of (meth) acrylates with carboxyl-functional comonomer units, poly (meth) acrylamide, polyvinylsulfonic acids and their water-soluble copolymers; Melamine formaldehyde sulfonates, naphthalene formaldehyde sulfonates, styrene maleic acid and vinyl ether maleic acid copolymers.
  • Partially saponified or fully saponified polyvinyl alcohols are preferred.
  • Partially saponified polyvinyl alcohols with a degree of hydrolysis of 80 to 95 mol% and a Höppler viscosity in 4% aqueous solution of 1 to 30 mPas are particularly preferred (Höppler method at 20 ° C., DIN 53015).
  • postpolymerization can be carried out using known methods to remove residual monomers, for example by postpolymerization initiated with a redox catalyst. Volatile residual monomers can also be removed by distillation, preferably under reduced pressure, and, if appropriate, with the passage or passage of inert entraining gases such as air, nitrogen or water vapor.
  • the aqueous dispersions thus obtainable have a solids content of 30 to 75% by weight, preferably 50 to 60% by weight.
  • the dispersions are dried, if appropriate after the addition of protective colloids as a spraying aid, for example by means of fluidized-bed drying, freeze drying or spray drying. The dispersions are preferably spray dried.
  • Spray drying is carried out in conventional spray drying systems, and atomization can be carried out by means of single-, two- or multi-component nozzles or with a rotating disc.
  • the outlet temperature is generally selected in the range from 45 ° C. to 120 ° C., preferably 60 ° C. to 90 ° C., depending on the system, the Tg of the resin and the desired degree of drying.
  • the viscosity of the food to be consumed is adjusted via the solids content in such a way that a value of ⁇ 500 mPas (Brookfield viscosity at 20 revolutions and 23 ° C.), preferably ⁇ 250 mPas, is obtained.
  • the solids content of the dispersion to be evaporated is> 35%, preferably> 40%.
  • the spray aid is used in a total amount of 0.5 to 30% by weight, based on the polymeric constituents of the dispersion.
  • the total amount of protective colloid before the drying process should be at least 1 to 30% by weight, based on the polymer content; 5 to 20% by weight, based on the polymer content, are preferably used.
  • Suitable protective aids are, for example, the protective colloids already mentioned. No other protective colloids are preferably used as polyvinyl alcohols as a spray aid.
  • the powder obtained can be equipped with an antiblocking agent (antibacking agent), preferably 1 to 30% by weight, based on the total weight of polymeric constituents.
  • antiblocking agents are calcium carbonate or magnesium carbonate, talc, gypsum, silica, kaolins such as metakaolin, silicates with particle sizes preferably in the range from 10 nm to 10 ⁇ m.
  • hydrophobic finishing one or more hydrophobizing agents from the group comprising fatty acids and fatty acid derivatives and organosilicon compounds can be added to them before the dispersions are dried. Suitable compounds for this are listed, for example, in DE-A 10323205.
  • the clay building materials modified according to the invention are suitable for use as clay base plasters, clay decor plasters and clay paints, preferably for interior walls and ceilings, but also for exterior walls and damp rooms; as a clay mortar for laying clay bricks, for example to fill out timber frameworks, as a clay filler for floors / walls / ceilings; and as clay building adhesives.
  • the clay building materials modified according to the invention are also advantageous in the production of clay moldings in order to impart greater resistance and strength to them, for example for clay / clay figures, clay / clay bricks, extruded clay moldings.
  • dispersion powders coating the clay mortar with dispersion powders results in an extreme increase in the mechanical strength values (bending tensile strength, compressive strength, adhesion), which go far beyond what is known in other building material systems and mortars based on cement, gypsum or calhydrate.
  • dispersion powders with a hydrophobic effect it is surprisingly not only possible to massively reduce water absorption, but also to achieve very good water and moisture resistance, so that such products are also suitable for outdoor use.
  • the redispersion powders were tested in the following clay formulation:
  • the clay mortar was applied to clay bricks using a template (50 mm diameter, 10 mm thick). After the mortar had hardened, metal tie rods were glued to the clay mortar to be tested after 27 days with epoxy resin adhesive in order to carry out the adhesive tensile test.
  • the adhesive pull values were determined in accordance with DIN 18156 in each case after the abovementioned storage with a pull-off device from Herion with a load increase rate of 250 N / s.
  • the measured values in N / mm 2 represent mean values from 5 measurements.
  • the adhesive tensile strengths were determined after 2 storage conditions:

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von in Wasser redispergierbaren, emulgatorfreien Polymerpulver-Zusammensetzungen, enthaltend ein oder mehrere filmbildende Polymerisate, ein oder mehrere Schutzkolloide, sowie gegebenenfalls Antiblockmittel, in Lehmbaustoffen.

Description

Verwendung von in Wasser redispergierbaren Polymerpulver- Zusammensetzungen in Leh baustoffen
Die Erfindung betrifft die Verwendung von in Wasser redisper- gierbaren Polymerpulver-Zusammensetzungen, enthaltend ein oder mehrere filmbildende Polymerisate, ein oder mehrere Schutzkolloide, sowie gegebenenfalls Antiblockmittel, in Lehmbaustoffen, insbesondere Lehmtrockenmörteln.
Lehmbaustoffe werden seit vielen Jahrhunderten als Baumaterial, insbesondere für den Hausbau verwendet. Lehm ist kein genormter Baustoff und weist je nach Fundort unterschiedliche Zusammensetzung auf, wobei es sich generell um eine Mischung aus Ton, Schluff (Feinstsand) und Sand handelt, die auch grö- bere Bestandteile wie Kies, Schotter oder Steine enthalten kann, und deren Tonanteil etwa 10 bis 30 Gew.-% beträgt. Die Vorteile der Lehmbaustoffe sind deren leichte Verfügbarkeit, die einfache Verarbeitung, ihre hohe Feuchtespeicherwirkung (angenehmes Raumklima) und ihre ökologischen Vorteile (Wiederverwendbarkeit) .
Auf Lehm basierende Baustoffe werden deshalb heute wieder verstärkt in Form von Nassmörteln, aber vermehrt auch in Form von Trockenmörteln im Innenausbau, z.B. zum Verputzen der Wände (Grund- und Dekorputze) aber auch in Verbindung mit Holzkonstruktionen als Füllmaterial, oder als Lehmziegel und Wandfarben eingesetzt. Weitere Einsatzgebiete von Lehmbaustoffen sind die Bodenversiegelung, beispielsweise in Deponien, sowie im Dammbau .
Nachteilig bei den Lehmbaustoffen sind allerdings deren geringe mechanische Belastbarkeit (geringe Festigkeit, das heißt innere Kohäsion) , ihre Empfindlichkeit gegenüber Wasser und Feuchtigkeit (unbeständig gegenüber Wasser) , sowie deren schlechte Haftung an verschiedenartigen Bauuntergründen (schlechte Adhäsion) . Aus der DE-A 19800784 ist bekannt, die Abriebfestigkeit von Lehmputz durch Zugabe von Cellulosebindemitteln zu verbessern. Die DE-U 20008006 beschreibt die Verbesserung der Abriebfes- tigkeit von Putzmörteln auf Lehmbasis mittels Proteinen als zusätzliches Bindemittel. In der WO-A 00/68162 wird der Zusatz von polysulfidfreien, emulgatorhaltigen Polymerzubereitungen zu Baumaterialien auf Basis von Lehm oder Ton beschrieben.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die mechanische Fes- tigkeit und Wasserbeständigkeit von Lehmbaustoffen, insbesondere Lehmtrockenmörteln, zu verbessern. Darüberhinaus sollte die Verarbeitbarkeit der Lehmbaustoffe gewährleistet bleiben.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung von in Wasser re- dispergierbaren, emulgatorfreien Polymerpulver-Zusammensetzungen, enthaltend ein oder mehrere filmbildende Polymerisate, ein oder mehrere Schutzkolloide, sowie gegebenenfalls Anti- blockmittel, in Lehmbaustoffen.
Geeignete filmbildende Polymerisate sind solche auf der Basis von einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe umfassend Vinylester, (Meth) acrylsäureester, Vinylaromaten, Olefine, 1,3- Diene und Vinylhalogenide und gegebenenfalls weiteren damit copolymerisierbaren Monomeren.
Geeignete Vinylester sind solche von Carbonsäuren mit 1 bis 12 C-Atomen. Bevorzugt werden Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinyl- butyrat, Vinyl-2-ethylhexanoat, Vinyllaurat, 1-Methylvinyl- acetat, Vinylpivalat und Vinylester von α-verzweigten Monocar- bonsäuren mit 9 bis 11 C-Atomen, beispielsweise VeoVa9R oder VeoVal0R (Handelsnamen der Firma Shell) . Besonders bevorzugt ist Vinylacetat.
Geeignete Monomeren aus der Gruppe Acrylsäureester oder Me- thacrylsäureester sind Ester von unverzweigten oder verzweigten Alkoholen mit 1 bis 15 C-Atomen. Bevorzugte Methacrylsäu- reester oder Acrylsäureester sind Methylacrylat , Methylmeth- acrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Propylacrylat, Pro- pylmethacrylat, n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat, t-Butyl- acrylat, t-Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat . Besonders bevorzugt sind Methylacrylat, Methylmethacrylat , n-Butyl- acrylat, t-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat .
Als Vinylaromaten bevorzugt sind Styrol, Methylstyrol und Vi- nyltoluol. Bevorzugtes Vinylhalogenid ist Vinylchlorid. Die bevorzugten Olefine sind Ethylen, Propylen und die bevorzugten Diene sind 1,3-Butadien und Isopren.
Gegebenenfalls können noch 0.1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Monomergemisches, Hilfsmonomere copolymeri- siert werden. Bevorzugt werden 0.5 bis 2.5 Gew.-% Hilfsmonomere eingesetzt. Beispiele für Hilfsmonomere sind ethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren, vorzugsweise Acrylsäu- re, Methacrylsäure, Fumarsäure und Maleinsäure; ethylenisch ungesättigte Carbonsäureamide und -nitrile, vorzugsweise Acry- lamid und Acrylnitril; Mono- und Diester der Fumarsäure und Maleinsäure wie die Diethyl-, und Diisopropylester sowie Ma- leinsäureanhydrid, ethylenisch ungesättigte Sulfonsäuren bzw. deren Salze, vorzugsweise Vinylsulfonsäure, 2-Acrylamido-2- methyl-propansulfonsäure . Weitere Beispiele sind vorvernetzende Comonomere wie mehrfach ethylenisch ungesättigte Comonome- re, beispielsweise Divinyladipat, Diallylmaleat, Allylmethac- rylat oder Triallylcyanurat, oder nachvernetzende Comonomere, beispielsweise Acrylamidoglykolsäure (AGA) , Methylacrylami- doglykolsäuremethylester (MAGME) , N-Methylolacrylamid (NMA) , N-Methylolmethacrylamid, N-Methylolallylcarbamat, Alkylether wie der Isobutoxyether oder Ester des N-Methylolacrylamids, des N-Methylolmethacrylamids und des N-Methylolallylcarbamats . Geeignet sind auch epoxidfunktionelle Comonomere wie Glycidyl- methacrylat und Glycidylacrylat . Weitere Beispiele sind sili- ciumfunktionelle Comonomere, wie Acryloxypropyltri (alkoxy) - und Methacryloxypropyltri (alkoxy) -Silane, Vinyltrialkoxysilane und Vinylmethyldialkoxysilane, wobei als Alkoxygruppen bei¬ spielsweise Ethoxy- und Ethoxypropylenglykolether-Reste enthalten sein können. Genannt seien auch Monomere mit Hydroxy- oder CO-Gruppen, beispielsweise Methacrylsäure- und Acrylsäu- rehydroxyalkylester wie Hydroxyethyl-, Hydroxypropyl- oder Hydroxybutylacrylat oder -methacrylat sowie Verbindungen wie Diacetonacrylamid und Acetylacetoxyethylacrylat oder -methacrylat .
Die Monomerauswahl bzw. die Auswahl der Gewichtsanteile der Comonomere erfolgt dabei so, daß im allgemeinen eine Glasüber¬ gangstemperatur Tg von < 40°C, vorzugsweise -10°C bis +25°C resultiert. Die Glasübergangstemperatur Tg der Polymerisate kann in bekannter Weise mittels Differential Scanning Calori- metry (DSC) ermittelt werden. Die Tg kann auch mittels der Fox-Gleichung näherungsweise vorausberechnet werden. Nach Fox T. G., Bull. Am. Physics Soc. 1, 3, page 123 (1956) gilt: 1/Tg = xl/Tgl + x2/Tg2 + ... + xn/Tgn, wobei xn für den Massebruch (Gew.-%/100) des Monomeren n steht, und Tgn die Glasübergangs¬ temperatur in Kelvin des Homopolymeren des Monomeren n ist. Tg-Werte für Homopolymerisate sind in Polymer Handbook 2nd E- dition, J. Wiley & Sons, New York (1975) aufgeführt.
Bevorzugt werden Homo- oder Mischpolymerisate, welche ein oder mehrere Monomere aus der Gruppe Vinylacetat, Vinylester von α- verzweigten Monocarbonsäuren mit 9 bis 11 C-Atomen, Vinylchlo- rid, Ethylen, Methylacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Propylacrylat, Propylmethacrylat, n-Butyl- acrylat, n-Butylmethacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, Styrol enthalten. Besonders bevorzugt werden Mischpolymerisate mit Vinylacetat und Ethylen; mit Vinylacetat, Ethylen und einem Vinylester von α-verzweigten Monocarbonsäuren mit 9 bis 11 C- Atomen; mit n-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat und/oder Methylmethacrylat; mit Styrol und einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat ; mit Vinylacetat und einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat und gegebenenfalls Ethylen; mit 1,3-Butadien und Styrol und/oder Methylmethacrylat sowie gegebenenfalls weiteren Acrylsäurees- tern; wobei die genannten Gemische gegebenenfalls noch ein o- der mehrere der obengenannten Hilfsmonomere enthalten können. Am meisten bevorzugt werden Polymerisate der obengenannten Zusammensetzungen, welche noch 0.1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymerisats, Monomereinheiten enthalten, welche sich ableiten von einem oder mehreren Comonomeren aus der Gruppe umfassend ethylenisch ungesättigte Mono- und Dicar- bonsäuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure und Maleinsäure; ethylenisch ungesättigte Carbonsäureamide und -nitrile wie Acrylamid und Acrylnitril; Monoester der Fumarsäure und Maleinsäure, sowie Maleinsäureanhydrid, ethylenisch ungesättigte Sulfonsäuren bzw. deren Salze, vorzugsweise Vinylsul- fonsäure, 2-Acrylamido-2-methyl-propansulfonsäure .
Die Herstellung der filmbildenden Polymerisate erfolgt nach dem Emulsionspolymerisationsverfahren oder nach dem Suspensi- onspolymerisationsverfahren in Gegenwart von Schutzkolloiden, vorzugsweise nach dem Emulsionspolymerisationsverfahren, wobei die Polymerisationstemperatur im allgemeinen 40°C bis 100°C, vorzugsweise 60°C bis 90°C beträgt, und bei der Copolymerisa- tion von gasförmigen Comonomeren wie Ethylen auch unter Druck, im allgemeinen zwischen 5 bar und 100 bar, gearbeitet werden kann. Die Initiierung der Polymerisation erfolgt mit den für die Emulsionspolymerisation bzw. Suspensionspolymerisation gebräuchlichen wasserlöslichen bzw. monomerlöslichen Initiatoren oder Redox-Initiator-Kombinationen . Beispiele für wasserlösliche Initiatoren sind Natriumpersulfat, Wasserstoffperoxid, A- zobisisobutyronitril . Beispiele für monomerlösliche Initiatoren sind Dicetylperoxydicarbonat, Dicyclohexylperoxydicarbo- nat, Dibenzoylperoxid. Die genannten Initiatoren werden im allgemeinen in einer Menge von 0.01 bis 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere, eingesetzt. Als Redox- Initiatoren verwendet man Kombinationen aus den genannten Initiatoren in Kombination mit Reduktionsmitteln. Geeignete Reduktionsmittel sind beispielsweise Natriumsulfit, Natrium- hydroxymethansulfinat und Ascorbinsäure . Die Reduktionsmittel- menge beträgt vorzugsweise 0.01 bis 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere. Zur Steuerung des Molekulargewichts können während der Polymerisation regelnde Substanzen eingesetzt werden. Falls Regler eingesetzt werden, werden diese üblicherweise in Mengen zwischen 0.01 bis 5.0 Gew.-%, bezogen auf die zu polymerisieren- den Monomeren, eingesetzt und separat oder auch vorgemischt mit Reaktionskomponenten dosiert. Beispiele solcher Substanzen sind n-Dodecylmercaptan, tert . -Dodecylmercaptan, Mercaptopro- pionsäure, Mercaptopropionsäuremethylester, Isopropanol und Acetaldehyd. Vorzugsweise werden keine regelnden Substanzen verwendet.
Geeignete Schutzkolloide sind teilverseifte oder vollverseifte Polyvinylalkohole; Polyvinylpyrrolidone; Polyvinylacetale; Polysaccharide in wasserlöslicher Form wie Stärken (Amylose und Amylopectin) , Cellulosen und deren Carboxymethyl-, Methyl- , Hydroxyethyl-, Hydroxypropyl-Derivate; Proteine wie Casein oder Caseinat, Sojaprotein, Gelatine; Ligninsulfonate; synthetische Polymere wie Poly (meth) acrylsäure, Copolymerisate von (Meth) acrylaten mit carboxylfunktionellen Comonomereinheiten, Poly (meth) acrylamid, Polyvinylsulfonsäuren und deren wasserlöslichen Copolymere; Melaminformaldehydsulfonate, Naphthalin- formaldehydsulfonate, Styrolmaleinsäure- und Vinylethermal- einsäure-Copolymere . Bevorzugt werden teilverseifte oder vollverseifte Polyvinylalkohole. Besonders bevorzugt sind teilver- seifte Polyvinylalkohole mit einem Hydrolysegrad von 80 bis 95 Mol% und einer Höpplerviskosität in 4 %-iger wässriger Lösung von 1 bis 30 mPas (Methode nach Höppler bei 20°C, DIN 53015) .
Nach Abschluß der Polymerisation kann zur Restmonomerentfer- nung in Anwendung bekannter Methoden nachpolymerisiert werden, beispielsweise durch mit Redoxkatalysator initiierter Nachpolymerisation. Flüchtige Restmonomere können auch mittels Destillation, vorzugsweise unter reduziertem Druck, und gegebenenfalls unter Durchleiten oder Überleiten von inerten Schleppgasen wie Luft, Stickstoff oder Wasserdampf entfernt werden. Die damit erhältlichen wässrigen Dispersionen haben einen Feststoffgehalt von 30 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise von 50 bis 60 Gew.-%. Zur Herstellung der in Wasser redispergierbaren Polymerpulver- Zusammensetzungen werden die Dispersionen, gegebenenfalls nach Zusatz von Schutzkolloiden als Verdusungshilfe, getrocknet, beispielsweise mittels Wirbelschichttrocknung, Gefriertrocknung oder Sprühtrocknung. Vorzugsweise werden die Dispersionen sprühgetrocknet. Die Sprühtrocknung erfolgt dabei in üblichen Spruhtrocknungsanlagen, wobei die Zerstäubung mittels Ein-, Zwei- oder Mehrstoffdusen oder mit einer rotierenden Scheibe erfolgen kann. Die Austrittstemperatur wird im allgemeinen im Bereich von 45°C bis 120°C, bevorzugt 60°C bis 90°C, je nach Anlage, Tg des Harzes und gewünschtem Trocknungsgrad, gewählt. Die Viskosität der zu verdusenden Speise wird über den Feststoffgehalt so eingestellt, dass ein Wert von < 500 mPas (Brookfield-Viskositat bei 20 Umdrehungen und 23°C), bevorzugt < 250 mPas, erhalten wird. Der Feststoffgehalt der zu verdusenden Dispersion betragt > 35 %, bevorzugt > 40 %.
In der Regel wird die Verdusungshilfe in einer Gesamtmenge von 0.5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die polymeren Bestandteile der Dispersion, eingesetzt. Das heißt die Gesamtmenge an Schutzkolloid vor dem Trocknungsvorgang soll mindestens 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf den Polymeranteil betragen; bevorzugt werden 5 bis 20 Gew.-% bezogen auf den Polymeranteil eingesetzt.
Geeignete Verdusungshilfen sind beispielsweise die bereits genannten Schutzkolloide. Bevorzugt werden keine weiteren Schutzkolloide als Polyvinylalkohole als Verdusungshilfe eingesetzt .
Bei der Verdusung hat sich vielfach ein Gehalt von bis zu 1.5 Gew.-% Antischaummittel, bezogen auf das Basispolymerisat, als gunstig erwiesen. Zur Erhöhung der Lagerfahigkeit durch Verbesserung der Verblockungsstabilitat, insbesondere bei Pulvern mit niedriger Glasubergangstemperatur, kann das erhaltene Pulver mit einem Antiblockmittel (Antibackmittel) , vorzugsweise 1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht polymerer Bestandteile, ausgerüstet werden. Beispiele für Antiblockmittel sind Ca- bzw. Mg-Carbonat, Talk, Gips, Kieselsäure, Kaoline wie Metakaolin, Silicate mit Teilchengrößen vorzugsweise im Bereich von 10 nm bis 10 μm.
Zur hydrophoben Ausrüstung können vor der Trocknung der Dispersionen diesen noch ein oder mehrere Hydrophobierungsmittel aus der Gruppe umfassend Fettsäuren und Fettsäurederivate sowie Organosiliciumverbindungen zugegeben werden. Dazu geeignete Verbindungen sind beispielsweise in der DE-A 10323205 aufgezählt.
Die erfindungsgemäß modifizierten Lehmbaustoffe eignen sich zur Verwendung als Lehmgrundputze, Lehmdekorputze und Lehmfarben bevorzugt für Innenwände und Decken, aber auch für Außen- wände und Feuchträume; als Lehmmörtel zur Verlegung von Lehmbausteinen beispielsweise zur Ausfachung von Holzfachwerk, als Lehmspachtelmasse für Böden/Wand/Decken; und als Lehm-Bauklebstoffe. Vorteilhaft sind die erfindungsgemäß modifizierten Lehmbaustoffe auch bei der Herstellung von Lehmformkörpern, um denen eine höhere Beständigkeit und Festigkeit zu verleihen, beispielsweise für Lehm/Tonfiguren, Lehm/Ton-Ziegel, extru- dierte Lehmformteile.
Überraschenderweise wird durch Vergütung der Lehmmörtel mit Dispersionspulvern eine extreme Steigerung der mechanischen Festigkeitswerte (Biegezugfestigkeit, Druckfestigkeit, Haftung) erzielt wird, welche weit über das in anderen Baustoffsystemen und Mörteln auf Basis von Zement, Gips oder Kalhydrat bekannte Maß hinausgehen. Bei Einsatz von hydrophobierend wir- kenden Dispersionspulvern kann ausserdem überraschenderweise nicht nur die Wasseraufnahme massiv gesenkt werden, sondern sogar eine sehr gute Wasser- und Feuchtebeständigkeit erzielt werden, sodass derartige Produkte auch für den Außeneinsatz geeignet sind.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung: Es wurden folgende Redispersionspulverzusammensetzungen eingesetzt:
Redispersionspulver 1 : Vinylacetat-Ethylen Copolymer mit Tg = 18 °C 12 Gew.-% Polyvinylalkohol 15 Gew.-% Antiblockmittel
Redispersionspulver 2 : Vinylacetat, Ethylen-VeoValO-Terpolymer mit Tg = 5°C 12 Gew.-% Polyvinylalkohol 15 Gew.-% Antiblockmittel
Die Redispersionspulver wurden in folgender Lehm-Rezeptur ge- testet:
350.0 Gew. -Teile Lehmtrockenpulver 70.0 Gew. -Teile Quarzsand HR (0.1 - 1.2 mm) 250.0 Gew. -Teile Quarzsand HR (0.2 - 0.7 mm ) 300.0 Gew. -Teile Quarzsand 81T (0.1 - 0.4 mm) 0.5 Gew. -Teile modifizierter Bentonit (Optibent CP) 0.3 Gew. -Teile Celluloseether (Walocel MKX 6000 PF50L) 1.5 Gew. -Teile Flachsfaser F 513/6 X Gew. -Teile Redispersionspulver
Prüfung der Haftzugfestigkeit:
Zur Prüfung der Haftung am Untergrund wurden die Lehmmörtel mit einer Schablone (50 mm Durchmesser, 10 mm Dicke) auf Tonziegelsteine aufgetragen. Nach der Erhärtung des Mörtels wurden nach 27 Tagen mit Epoxidharzklebstoff Metallzuganker auf die zu prüfenden Lehmmörtel aufgeklebt um die Haftzugprüfung durchzuführen .
Die Haftzugswerte wurden jeweils nach folgenden Lagerungsbedingungen gemäß DIN CEN 1897 überprüft: Normklimalagerung (NK) : 28 Tage bei 23°C und 50 % Luftfeuchte. Wärmelagerung (WL) :
14 Tage Normklimalagerung und anschließend 14 Tage Lagerung bei 70°C. Die Bestimmung der Haftzugswerte erfolgte gemäß DIN 18156 jeweils nach der obengenannten Lagerung mit einem Abzugsgerat der Firma Herion mit einer Laststeigerungsrate von 250 N/s. Die Meßwerte in N/mm2 stellen Mittelwerte aus 5 Messungen dar. Die Haftzugfestigkeiten wurden nach 2 Lagerbedingungen bestimmt :
Prüfung der Wasseraufnahme: Zur Prüfung der Wasseraufnahme wurde in Anlehnung an DIN 52617 eine 4 mm dicke Lehmmortelschicht auf Porenbetonplatten aufgespachtelt. Nach Trocknung der Lehmmortel wurden die Probekor- per an den Seitenrandern abgedichtet und mit der Mortelschicht nach unten ins Wasser eingetaucht. Aus der Gewichtszunahme pro Flache und Zeiteinheit wurde dann die Wasseraufnahme in kg/m2h0'5 ermittelt (Tabelle 1) .
Prüfung der Witterungsbestandigkeit : Verschiedene Lehmmortel wurden in einer 10 mm dicken Schicht auf grundierte Betonplatten aufgetragen und nach 28 tagiger Trockung im Freiland 15 Monate lang der Bewitterung ausgesetzt. Der Witterungseinfluß auf die Lehmmortelschicht wurde in monatlichen Abstanden visuell beurteilt. In der Tabelle 1 ist angegeben, wann die Mortelschicht abgefallen war .
Tabelle 1:
Figure imgf000011_0001
* = Probe nach 30 Minuten zerfallen - kein Test möglich ** = Mortelschicht war nach 15 Monaten noch vollständig intakt

Claims

Patentansprüche :
1. Verwendung von in Wasser redispergierbaren, emulgatorfreien Polymerpulver-Zusammensetzungen, enthaltend ein oder mehrere filmbildende Polymerisate, ein oder mehrere Schutzkolloide, sowie gegebenenfalls Antiblockmittel, in Lehmbaustoffen .
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein filmbildendes Polymerisat enthalten ist, auf der Basis von einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe umfassend Vinylester, (Meth) acrylsäureester, Vinylaromaten, Olefine, 1,3-Diene und Vinylhalogenide und gegebenenfalls weiteren damit copolymerisierbaren Monomeren.
3. Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein filmbildendes Polymerisat enthalten ist, aus der Gruppe umfassend Vinylacetat-Homopolymerisat, Mischpolymerisa¬ te mit Vinylacetat und Ethylen, Mischpolymerisate mit Vi- nylacetat, Ethylen und einem Vinylester von α-verzweigten Monocarbonsäuren mit 9 bis 11 C-Atomen, Mischpolymerisate mit n-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat und/oder Methylmethacrylat, Mischpolymerisate mit Styrol und einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe Methylacrylat, E- thylacrylat, Propylacrylat, n-Butylacrylat, 2-Ethylhexyl- acrylat, Mischpolymerisate mit Vinylacetat und einem oder mehreren Monomeren aus der Gruppe Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, n-Butylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat und gegebenenfalls Ethylen, Mischpolymerisate mit 1,3- Butadien und Styrol und/oder Methylmethacrylat sowie gegebenenfalls weiteren Acrylsäureestern .
4. Verwendung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass 0.1 bis 30 Gew.-% Schutzkolloid enthalten ist, aus der Gruppe umfassend teilverseifte oder vollverseifte Polyvinylalkohole, Polyvinylpyrrolidone, Polyvinylacetale, Stärken, Cellulosen und deren Derivate, Proteine, Lignin- sulfonate, Poly (meth) acrylsäure, Copolymerisate von (Meth)- acrylaten mit carboxylfunktionellen Comonomereinheiten, Poly (meth) acrylamid, Polyvinylsulfonsäuren und deren wasserlöslichen Copolymere, Melaminformaldehydsulfonate, Naphthalinformaldehydsulfonate, Styrolmaleinsäure- und Vi- nylethermaleinsäure-Copolymere .
5. Verwendung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass 1 bis 30 Gew.-% Antiblockmittel enthalten ist.
6. Verwendung nach Anspruch 1 bis 5 in Lehmgrundputzen, Lehm- dekorputzen und Lehmdekorfarben.
7. Verwendung nach Anspruch 1 bis 5 in Lehmmörteln und in Lehmspachtelmassen .
8. Verwendung nach Anspruch 1 bis 5 in Lehm-Bauklebstoffen.
9. Verwendung nach Anspruch 1 bis 5 in Lehmformkörpern.
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