СМЕСЬ СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 2006 года по МПК C04B24/24 C04B28/00 C04B11/00 

Настоящее изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к смеси строительного материала.

Общеизвестны смеси строительных материалов, содержащие полисахариды, в частности целлюлозный эфир, предпочтительным образом, простой эфир смеси метилцеллюлозы. В случае цементной и гипсовой штукатурки целлюлозные эфиры регулируют количество воды и, тем самым, время обработки и производительность штукатурных работ. Посредством удерживания воды устанавливаются определенные свойства обработки, как, например, пластичность, консистентность, пластификация, способность прилипать к разглаживающему инструменту, а также устойчивость и прочность в отношении сползания, а также образование взвеси. Использование целлюлозных эфиров, к тому же, регулирует сцепляемость с основанием и обеспечивает надежное отверждение.

В случае экструзионных цементных смесей многое зависит, кроме всего прочего, от того, что они и при высоком давлении сохраняют стабильную форму и хорошо прессуются, а также обладают высокой степенью удерживания воды даже при высоких температурах приблизительно от 40 до 50°С. Чтобы достичь таких результатов, целлюлозный эфир добавляют к смесям строительных материалов.

При наклейке облицовочных плиток целлюлозные эфиры обеспечивают достаточно высокую степень загустевания (консистенцию). Кроме того, в результате существенно улучшаются способность прилипания к основанию, а также устойчивость. Клей для наклеивания плиток, составленный с использованием целлюлозного эфира, должен обладать достаточно высокой устойчивостью против скольжения, а также иметь очень хорошие значения прочности сцепления при различных условиях хранения облицовочных плиток, даже в критических условиях (например, при хранении в тепле при 70°С, при хранении в условиях переменного замораживания и оттаивания, хранении в воде).

При использовании в шпаклевке определяют качество сгущения и замешивания при обработке шпаклевкой. Посредством выбора простых эфиров целлюлозы и связанного с этим реологического профиля устанавливаются пригодные к применению технические свойства, как, например, легкость хода и постоянная прочность шпаклевки. Требуется также достаточно высокое удерживание воды, избежать образования трещин при обработке.

Для использования целлюлозных простых эфиров в водных системах нанесения раствора, как, например, в дисперсионных красках, силиконовых красках и силикатных красках, желание потребителя использовать целлюлозные простые эфиры объясняется тем, что их использование в краске связано с улучшением свойств краски и, соответственно, высушенного пленочного слоя (например, с незначительной способностью к разбрызгиванию, хорошим качеством поверхности, на которую нанесена краска, хорошим распределением пигментов, высокой устойчивостью при ее мойке и поверхностной чистке и так далее). Кроме того, целлюлозный простой эфир должен отличаться высокой способностью к загустеванию, хорошей стабильностью при хранении краски и простотой в употреблении, а также нанесением, не оказывающим вреда окружающей среде.

Известен способ получения производных полисахаридов, который состоит в том, что

а) производное полисахарида замачивают в достаточном количестве растворителя или смеси растворителей, предпочтительным образом от 35 до 99 вес.%, особенно предпочтительным является количество от 60 до 80 вес.% применительно к общему весу, или растворяют в нем, так что подчиненные структуры, как вытекает из исходных материалов полисахарида, в значительной степени устраняются, и затем

б) либо переводят в состояние твердого тела в размольно-сушильном пылеприготовляющем устройстве таким образом, что синергически, с одной стороны, посредством перегретого пара соответствующего или видоизмененного растворителя или смеси растворителей переводят растворитель или смесь растворителей, которая находится в набухшем или растворенном производном полисахарида, в фазу пара, а с другой стороны, растворенное или набухшее производное полисахарида посредством фазового перехода переводят в твердое тело, причем при этих процессах происходит изменение формы производного полисахарида при наложении внешних усилий (сушка горячим паром при одновременном размалывании) или посредством диспергирования в нерастворяемой внешней среде создают дискретные частицы и перерабатывают их на последующих этапах размельчения, фильтрации и сушки в пылеобразные частицы твердого вещества с желаемой величиной частиц и желаемыми свойствами, и тогда

в) при необходимости, высушивают на последующем этапе в агрегатах в соответствии с уровнем техники до получения желаемой влажности. (Сравни, международная заявка WO 98/31710, C 08 В 11/20, 23.07.1998.)

Данные о целях использования полученных по известному способу полисахаридов в описании международной заявки не приводятся.

Задача изобретения состоит в том, чтобы приготовить смесь строительных материалов известного состава с улучшенными физико-механическими свойствами.

Это задача достигается с помощью смеси по изобретению, содержащей материал из группы, в состав которой входит гипс, гидроксид кальция, цемент и их смеси, а также полисахарид или производное полисахарида и, при необходимоти, кварцевый песок или песок известняка, средство гидрофобизации, синтетический дисперсионный порошок, целлюлозные волокна и/или синтетические волокна, порообразующая добавка, крахмальный эфир и легкие дополнительные материалы посредством того, что она содержит полисахарид или производное полисахарида, которое получают путем

а) растворения или набухания полисахарида или производного полисахарида в 35-99 вес.% воды относительно общего веса,

б) перевода воды из набухшего или растворенного полисахарида или производного полисахарида в фазу пара и одновременного перевода растворенного или набухшего полисахарида или производного полисахарида в состояние твердого тела посредством ввода потока газа в перемалывающее устройство, причем потоком газа вода извлекается из полисахарида или из производного полисахарида,

в) отделения твердых частиц полисахарида или производного полисахарида с помощью потока газа и, при необходимости, путем сушки полисахарида или производного полисахарида,

причем компоненты берут в следующем весовом соотношении (вес.%):

материал из группы, содержащей гипс, гидроксид кальция, цемент и их смеси1-99,99полисахарид или производное полисахарида0,001-5кварцевый песок или песок известнякадо 90дисперсионный синтетический порошокдо 10легкие дополнительные материалыдо 10средство гидрофобизациидо 1крахмальный эфирдо 0,5порообразующая добавкадо 0,1целлюлозные волокна и/или синтетические волокнадо 15

В смеси строительного материала предпочтительным образом содержится полисахарид или производное полисахарида, которое получают путем

а) растворения или процесса набухания полисахарида или производного полисахарида в 50-80 вес.% воды относительно общего веса,

б) перевода воды из набухшего или растворенного полисахарида или производного полисахарида в паровую фазу и путем одновременного перевода растворенного или набухшего полисахарида или производного полисахарида в состояние твердого вещества путем внесения растворенного или набухшего полисахарида или производного полисахарида в ударно-отражательную мельницу с высоким числом оборотов, работающую на газовом потоке, причем посредством потока газа перегретой смеси водяного пара и воздуха, в которой фракция водяного пара составляет от 40 до 90 вес.% по отношению к смеси из водяного пара и инертного газа или смеси из водяного пара и воздуха, вода извлекается.

в) отделения частиц твердого материала полисахарида или производного полисахарида посредством потока газа и, при необходимости, сушки полисахарида или производного полисахарида.

Смесь строительного материала по изобретению может присутствовать в форме штукатурки, которую наносят вручную или машинным способом, в форме клея, с помощью которого приклеивают облицовочную плитку, строительной массы, используемой для выравнивания пола, в форме наполнителя для стыковых швов, строительного раствора, шприцбетона, в форме экструдата цемента или силикатного кирпича или в форме клеевой, силикатной, минеральной и дисперсионной краски.

Смесь строительного материала по изобретению содержит полисахарид или производное полисахарида с величиной частиц меньше 15 мкм в количестве максимально 2 вес.%, с величиной частиц меньше 10 мкм в количестве максимально 2 вес.% и с величиной частиц меньше 5 мкм в количестве максимально 1 вес.%. Используемые по изобретению полисахариды или производные полисахаридов, предпочтительным образом целлюлозные простые эфиры, особенно предпочтительным образом метилгидроксиэтилцеллюлозные простые эфиры, обнаруживают, например, при применении в штукатурке способность задерживать воду, улучшенную по сравнению с традиционно изготавливаемыми метилгидроксиэтилцеллюлозными эфирами, в частности, в особенно критических условиях (например, при 40°С). В клеях, используемых для наклейки облицовочной плитки, при использовании продуктов по изобретению получают улучшенную прочность прилипания и/или более быстрое начало процесса отверждения клея. При использовании продуктов по изобретению в цементных экструзиях отчетливо обнаруживается лучшая пластификация и стабильность формы, а также очень незначительное образование трещин в экструдированном теле. Во всех случаях с продуктами, применяемыми по изобретению, связаны технические или экономические преимущества для пользователя.

Особенно предпочтительным образом смесь строительного материала по изобретению содержит полисахарид или производное полисахарида, в частности производное целлюлозы, преимущественно целлюлозный простой эфир, которое (который) помещают для набухания или растворения в количество воды, равное 65-78 вес.%, по отношению к общему весу, причем затем воду из набухшего или растворенного полисахарида или производного полисахарида в ударно-отражательной мельнице с высоким числом оборотов, работающей на газовом потоке, с помощью потока газа перегретой смеси, состоящей из водяного пара и инертного газа, или смеси, состоящей из водяного пара и воздуха, где фракция воды составляет от 40 до 99 вес.% относительно смеси водяного пара и инертного газа или смеси водяного пара и воздуха, переводили в паровую фазу, а растворенный полисахарид или набухшее производное полисахарида - в состояние твердого тела в форме мелких частиц твердого вещества, после чего полученные частицы твердого вещества отделяли от потока газа, а затем, при необходимости, высушивали.

Обработка полисахарида или производного полисахарида с помощью газа-теплоносителя из перегретой смеси водяного пара и инертного газа или смеси водяного пара и воздуха является весьма экономичной, так как затраченная на помол энергия опять превращается в тепловую энергию и, находясь, тем самым, в газе-теплоносителе, может снова быть использована.

Указанное выше количество производного полисахарида, в частности целлюлозного эфира, добавляемое к смеси стройматериала, зависит от соответствующей специальной цели применения. В случае штукатурки на основе гипса количество добавляемого целлюлозного простого эфира, как правило, составляет от 0,05 до 0,5 вес.%, в случае цементной штукатурки количество составляет от 0,02 до 0,3 вес.% (соответственно, применительно к общей сухой массе). Прибавляемые количества в случаях шпатлевок, клеев, используемых для наклейки облицовочной плитки и в области цементной экструзии, располагаются в более высоком диапазоне; например, используемое количество шпаклевочных масс на основе гипса составляет около 0,1 до 2 вес.% и соответственно от 0,1 до 1 вес.% для шпатлевок на цементной основе (соответственно применительно к общей сухой массе).

В соответствии с изобретением могут использоваться как ионные, так и неионные полисахариды или производные полисахаридов, в частности простой эфир полисахарида и сложный эфир полисахарида, в частности целлюлозный простой эфир, с термической точкой коагулирования, так и без термической точки коагулирования в смеси по изобретению, используемой для стройматериала. В качестве особенно предпочтительных простых и сложных эфиров целлюлозы находят применение такие, которые имеют, по меньшей мере, один или несколько (так называемый двойных или тройных смешанных простых эфиров) указанных ниже заместителей. В качестве таковых следует назвать: гидроксиэтильные, гидроксипропильные, гидроксибутильные, метальные, этильные, пропильные, бензильные, фосфонометильные, фосфоноэтильные, дигидроксипропильные, карбоксиметильные, сульфометильные, сульфоэтильные, гидрофобные с длинной цепью разветвленные и неразветвленные алкильные остатки, гидрофобные с длинной цепью разветвленные и неразветвленные алкиларильные остатки или арилалкильные остатки, N,N-диэтиламиноалкильные и катионные или катионизированные остатки, а также ацетатные, пропионатные, бутиратные, лактатные, нитратные, сульфатные группы.

Следует подчеркнуть в части содержащихся в смеси стройматериала по изобретению производных полисахарида, в частности простых и сложных эфиров полисахарида, следующие продукты:

А) производные целлюлозы, в частности простой целлюлозный эфир, как например, гидроксиалкилцеллюлозы (гидроксиэтилцеллюлоза, гидроксипропилцеллюлоза, гидроксипропилгидроксиэтилцеллюлоза), карбоксиалкилцеллюлозы (карбоксиметилцеллюлоза), карбоксиалкилгидроксиалкилцеллюзы(карбоксиметилгидроксиэтилцеллюлоза, карбоксиметилгидроксипропилцеллюлоза), сульфоналкилцеллюлозы (сульфоэтилцеллюлоза, сульфонпропилцеллюлоза), карбоксиалкилсульфоналкилцеллюлозы (карбоксиметилсульфонэтилцеллюлоза, карбоксиметилсульфонпропилцеллюлоза), гидроксиалкилсульфоналкилцеллюлозы (гидроксиэтилсульфонэтилцеллюлоза, гидроксипропилсульфоэтилцеллюлоза, гидроксиэтилгидроксипропилсульфоэтилцеллюлоза), алкилгидроксиалкилсульфоалкилцеллюлозы (метилгидроксиэтилсульфоэтилцеллюлоза, метилгидроксипропилсульфоэтилцеллюлоза, метилгидроксиэтилгидроксипропилсульфоэтилцеллюлоза), алкилцеллюлозы (метилцеллюлоза, этилцеллюлоза), алкилгидроксиалкилцеллюлоза (метилгидроксиэтилцеллюлоза, этилгидроксиэтилцеллюлоза, метилгидроксипропилцеллюлоза, этилгидроксипропилцеллюлоза), алкенилцеллюлозы и ионные и неионные смешанные простые эфиры алкенилцеллюлозы (например, аллилцеллюлоза, аллилметилцеллюлоза, аллилэтилцеллюлоза, карбоксиметилаллилцеллюлоза), диалкиламиноалкилцеллюлозы (например, N,N-диметиламиноэтилцеллюлоза, N,N-диэтиламиноэтилцеллюлоза), диалкиламиноалкилгидроксиалкилцеллюлозы(например, N,N-диметиламиноэтилгидроксиэтилцеллюлоза, N,N-диметиламинэтилогидроксипропилцеллюлоза), арил- и арилалкил- и арилгидроксиалкилцеллюлозы (например, бензилцеллюлоза, метилбензилцеллюлоза, бензилгидроксиэтилцеллюлоза), а также продукты реакции обмена названных выше простых эфиров целлюлозы с гидрофобно-модифицированными глицидиловыми простыми эфирами, которые имеют алкильные остатки с С₂ до C₁₈ атомами углерода или арилалкильные остатки с атомами углерода С₇-C₁₅.

Б) Крахмал и производные крахмала, в частности простой эфир крахмала, особенно предпочтительные растворимые в холодной и горячей воде простые эфиры крахмала, как, например, окисленные, гидроксиалкилированные, карбоксиалкилированные, алкилированные, содержащие азот катионизированные или катионные простые эфиры крахмала.

В) Галактоманнаны, как, например, мука зерен цареградского стручка, гуар и производные гуара, в частности простые эфиры гуара, как, например, гидроксиэтиловый гуар, гидроксипропиловый гуар, метиловый гуар, этиловый гуар, метилгидроксиэтиловый гуар, метилгидроксипропиловый гуар и карбоксиметиловый гуар.

Г) Алгинаты и их производные.

Д) Физические смеси простых целлюлозных эфиров, как, например, метилгидроксиэтилцеллюлозы с карбоксиметилцеллюлозой. Смеси простых эфиров крахмала, как, например, гидроксиэтилового крахмала с катионным крахмалом и/или карбоксиметилированным крахмалом. Смеси простых эфиров гуара, как, например, гидроксиэтиловый гуар с метиловым гуаром. А также смеси простых эфиров целлюлозы с простыми эфирами крахмала и/или простыми эфирами гуара, как, например, метилгидроксиэтилцеллюлоза с гидроксипропиловым крахмалом и гидроксипропиловым гуаром.

Е) Сложные эфиры целлюлозы и крахмала, как, например, нитрат, ацетат, бутират целлюлозы.

Особенно предпочтительными полисахаридами и, соответственно, производными полисахаридов являются производные целлюлозы, в частности растворимые в воде и/или органорастворимые простые эфиры целлюлозы, как, например, простой эфир метилцеллюлозы, простой эфир этилцеллюлозы, простой эфир карбоксиметилцеллюлозы (предпочтительным образом, их соли, как, например, простой карбоксиметилцеллюлозный эфир натрия), метилгидроксиэтилцеллюлоза, метилгидроксипропилцеллюлоза, этилгидроксиэтилцеллюлоза, этилгидроксипропилцеллюлоза, метилгидроксиэтилгидроксипропилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза и гидроксипропилцеллюлоза, а также продукты реакции обмена вышеназванных простых эфиров целлюлозы с реактивами, которые содержат имеющие длинные цепочки линейные или разветвленные алкильные группы с атомами углерода С₂-C₁₈ или арилалкильные группы с атомами углерода С₇-C₁₅.

Смесь стройматериала по изобретению может содержать, кроме вышеупомянутых дополнительных материалов и модификаторов, еще и другие обычные конечными дополнительные добавки, которые служат для улучшения определенных эффектов при обработке. Такими дополнительными конечными добавками являются, например, гидроколлоиды, противопенные средства, агенты набухания, полиакрилаты, полиакриламиды, синтетические сгустители, вспомогательные диспергирующие средства, конденсирующие средства, замедлители, и соответственно, смеси замедлителей, ускорители и/или стабилизаторы.

Перед обработкой к смеси стройматериала по изобретению, как правило, добавляют такое количество воды, пока не получат желаемую консистенцию.

Нижеследующие примеры поясняют изобретение и его преимущества.

В этих примерах проводится сравнение между содержащимся в смеси стройматериала по изобретению простого эфира целлюлозы (простой эфир метилгидроксиэтилцеллюлозы) соответственно с имеющейся в продаже метилгидроксиэтилцеллюлозой.

Сокращения "DS" (средняя степень замещения) и "MS" (молярная степень замещения), использованные для характеристики нашедших свое применение в соответствии с изобретением простых эфиров целлюлозы, которые упоминаются ниже в качестве примеров, имеют следующее значение. "DS" обозначает среднее число замещенных в целлюлозе гидроксильных групп на единицу ангидроглюкозы. "MS" характеризует среднее число молей соединенных с целлюлозой реагентов на единицу ангидроглюкозы.

Определение значений вязкости 2-х вес.%-ных водных растворов проводится с помощью дистиллированной воды с использованием ротационного вискозиметра типа Haake, тип RV 100, системы М500, измерительное устройство MV, в соответствии с нормой DIN 53 019, при градиенте сдвига, равном D=2,5 s^-1, при температуре 20°С.

Простые эфиры метилгидроксиэтилцеллюлозы по изобретению соответствуют в части своего вида получения (подщелачивание, этерификации, очистки) и в части замещения (DS-метил и MS-гидроксиэтил) точно эталонному образцу. В отличие от состояния техники используемые по изобретению простые метилгидроксиэтильные эфиры целлюлозы в указанном выше способе подвергаются набуханию или растворению в 65-78 вес.% воды на общий вес. В ударно-отражательной мельнице с высоким числом оборотов, работающей на газовом потоке, с помощью потока газа перегретой смеси из водяного пара и инертного газа или смеси из водяного пара и воздуха, где фракция водяного пара равна 40-99 вес.% по отношению к смеси из водяного пара и инертного газа или смеси из водяного пара и воздуха, воду из набухшего или растворенного целлюлозного эфира переводят в фазу пара, а растворенный или набухший эфир целлюлозы переводят в состояние твердого тела в форме мелкодисперсных частиц твердого вещества. Полученные таким образом частицы твердого вещества отделяют от потока газа и сушат.

Процентные данные означают весовой процент. Наименования "min" и "s" относятся к минутам и соответственно к секундам; наименование "UpM" означает "обороты за минуту". С помощью "DS-Me" и "MS-HE" обозначается уровень замещения метальными и гидроксиэтильными группами. Знаки сокращения "РР" и "PF" обозначают степень размалывания использованного продукта и представляют мелкодисперсный порошок ("РР") и мелкораздробленный порошок "PF". Кривые гранулометрического состава упоминаются соответственно в качестве примера.

Обозначения "WRV" и "Differenz WRV" указывают на уровень способности удерживать воду и соответственно на падение этой способности удерживать воду при повышении температуры с 20°С до 40°С в процентах.

Фактор вода-твердое вещество (W/F) определен, как указано ниже: W/F = пропускная способность воды/[производительность сырого строительного раствора - пропускная способность воды] (смотри, названную выше производственную брошюру фирмы Wolff Walsrode AG).

Для определения кривых гранулометрического анализа простые эфиры целлюлозы отсевают с помощью просеивающей машины в соответствии со стандартом DIN 4188. Используют сито с размером ячеек 0,25 мм, 0,20 мм; 0,16 мм, 0,125 мм, 0,100 мм и 0,063 мм.

Состав указанных в примерах смесей стройматериала следует из Таблицы 1. Указанные там данные представляют собой весовые частицы.

Таблица 1.
Состав указанных в примерах смесей стройматериалаВид компонентовИзвестково-цементная штукатуркаКлей, используемый для наклейки облицовочной плиткиЦементная экструзияПортландцемент10004002000Гидроокись кальция900--Кварцевый песок7005852000Простые эфиры целлюлозы94018Средства гидрофобирования20--Порообразующая добавка2,0--Целлюлозные волокна--200Синтетические дисперсионные порошки-15-

Известково-цементная штукатурка

Для проведения опытов в известково-цементной штукатурке используется портландцемент с обозначением СЕМ 1 32,5R, Werk Höver, фирмы Alsen-Breitenburg, в качестве песка кварцевый песок с дисперсностью F34, фирмы Quarzwerke Frechen, и в качестве гидроксида кальция гидроксид кальция фирмы Dyckerhoff. В качестве порообразующей добавки используется продукт LP-W-1®, произведенный фирмой Wolff Walsrode AG; стеарат цинка, фирма Greven Fettchemie, представляет собой средство гидрофобизации. Продукты смешиваются с названными в Таблице 1, описанными ниже, простыми эфирами целлюлозы. В соответствии с нормой DIN 18555, часть 2, консистенция определяется путем установления степени расширения. В качестве простого эфира целлюлозы используется продукт Walocel® MKX 60000 PF01, фирмы Wolff Walsrode AG, в качестве сравнительного стандарта. Определение способности удерживать происходит в соответствии с нормой DIN 18555, часть 7. Фактор вода-твердое вещество устанавливается в размере 0,21, и штукатурка исследуется с использованием приведенных ниже контрольных методик.

Клей, используемый для наклеивания облицовочной плитки, в соответствии с изобретением

Для проведения опытов в клеях, используемых для наклеивания облицовочной плитки, в качестве синтетического дисперсионного порошка используется Elotex WS 45®, фирмы Elotex AG. Для проведения тестирования в клеях, используемых для наклейки кафельной плитки, применяется портландцемент, имеющий наименование СЕМ 1 42,5R, Werk Laegerdorf/ фирмы Alsen-Breitenburg. В качестве песка используется кварцевый песок, имеющий дисперсность F34, фирмы Quarzwerke Frechen. В качестве простого эфира целлюлозы используется продукт Walocel® MKX 40000 РР01, фирмы Wolff Walsrode AG, в качестве сравнительного стандарта. Обозначенные в Таблице 1 количества сухой субстанции взвешиваются в полиэтиленовом пакете и в течение приблизительно 5 минут равномерно перемешиваются вручную посредством неоднократного встряхивания, причем возможные комки цемента заранее раздавливают. С помощью указанного в Таблице 1 количества путем добавления воды устанавливается фактор вода-твердое вещество, равный 0,23, и таким образом, с использованием приведенных ниже методик исследуется полученный таким образом клей для наклеивания облицовочной плитки.

Цементно-экструзионная смесь по изобретению

Для испытания цементной экструзии используется портландцемент, имеющий наименование СЕМ 1 32,5R, Werk Höver, фирмы Alsen-Breitenburg, а в качестве песка - кварцевый песок с дисперсностью W12, продукт фирмы Quarzwerke Frechen. В качестве целлюлозных волокон используют Arbocel® BWW 40, фирмы Rettenmaier&Soehne. В качестве целлюлозного эфира используется продукт Walocel® VP-M-20678, фирмы Wolff Walsrode AG, в качестве сравнительного стандарта. Опыты по экструзии производят с использованием мешалки Lödige-Mischer, типа М20 МК, фирмы Lödige, и технического экструдера типа PZ VM8D, фирмы Haendle. При изготовлении экструдатов процесс ведут таким образом, что указанное в рецептуре количество сухой субстанции помещается в смесительное устройство типа Lödige-Mischer. После гомогенного перемешивания сухой смеси (4 минуты, 250 UpM) через сопло вводится необходимое количество теплой воды (Т=35°С) под давлением 4,0 бар для достижения фактора вода-твердое вещество, равного 0,31, после чего смесь продолжают перемешивать в течение 2×2,5 мин/250 UpM. Полученная таким образом смесь переводится тогда сразу же в экструдер. Установленные на экструдере параметры фиксируются на основе экструзионных опытов, проведенных на опытном образце, для всех остальных опытов (10 мм - диаметр используемого отверстия; число оборотов устройства предварительного прессования: 12 UpM, число оборотов шнекового пресса 15 UpM, предварительный нагрев и прессующая головка 40°С, устройство предварительного прессования: шнек с противорежущим устройством снаружи наверху: 20 мм и соответственно снаружи внизу: 20 мм; положение шнека с выдувной головкой: нормальное; никакого уменьшения прессующей головки; вакуум: 0,8 бар). Экструдаты исследуются по контрольным критериям, обозначенным ниже.

Из Таблицы 2 берут производственные параметрические данные простого эфира целлюлозы, который используется как эталонный образец в указанных ниже примерах.

Таблица 2
Параметрические данные продукта, приведенные относительно использованного целлюлозного эфира, для целей сравненияНазвание продукта ¹⁾DS-MeMS-HEВязкость [mPa·s]Walocel® MKX60000 PF011.570,2757.740Walocel® MKX40000 РР011,590,2938.600Walocel® VP-M-206781,470,2892.330^1/ Продукты фирмы Wolff Walsrode AG, имеющиеся в продаже

Результаты исследований в известково-цементной штукатурке

С помощью использованных по изобретению простых эфиров целлюлозы были проведены опыты в области штукатурки в сравнении с эталонным образцом Walocel® MKX 60000 PF01 (= продукт, имеющийся в продаже, фирмы Wolff Walsrode AG). Значения вязкости использованных в изобретении простых метилгидроксиэтилцеллюлозных эфиров следует брать в сравнении с Таблицей 3, и все они находятся на аналогично высоком уровне.

Таблица 3
Параметрические данные продукта - использованного простого эфира метилгидроксиэтилцеллюлозы№ОбразецВязкость [mPa·s]1Walocel® MKX 60000 PF 01 ¹⁾57.7402Образец 1 по изобретению59.2153Образец 2 по изобретению62.1614Образец 3 по изобретению59.804^1/ Эталонный образец (= уровень техники)

Результаты ситового анализа следует взять из Таблицы 4.

Таблица 4
Ситовой анализ в сравнении№ОБРАЗЕЦПросеянные фракции [%]²⁾<0,25 мм<0,2 мм0,16 мм<0,125 мм<0,100 мм0,063 мм1Walocel® MKX 60000 PF 01 ¹⁾99,9099,9594,7985,0374,7547,232Образец 1 по изобретению99,8499,6298,7993,2083,8350,153Образец 2 по изобретению98,5995,2088,1876,2561,7729,294Образец 3 по изобретению99,2494,8587,5174,5458,4623,23^1/ Эталонный образец (= уровень техники)
^2/ Кривая гранулометрического анализа после просеивания через сито с размером отверстий ячеек 0,25 мм; 0,20 мм; 0.16 мм; 0,125 мм; 0,100 мм; 0,063 мм

Результаты тестов приведены ниже. Образец с текущим номером 2 соответствует в гранулометрии эталонному продукту. Все следующие образцы имеют в настоящее время отчетливо выраженную незначительную фракцию мелкодисперсного порошка.

Таблица 5 передает результаты по проведению исследований в известково-цементном растворе.

Таблица 5
Результаты в части использования в известково-цементной штукатурке№ОБРАЗЕЦКритерий расширения²⁾ [мм] при Т=Способность к удержанию воды³⁾ [%] при Т=Разница WRV [%]⁴⁾20°С40°С20°С40°С1Walocel® MKX 60000 PF01D16616097,4696,490,972Образец 1 по изобретению16916397,6597,170,483Образец 2 по изобретению16916397,6497,040,604Образец 3 по изобретению16216297,4196,720,69^1/ Эталонный образец (= уровень техники)
^2/ Критерий расширения установлен на 160 мм ± 5 мм
^3/ Определение положения после 5 минут; отклонение всюду около ±0,1%
^4/ Разница в способности удерживать воду для Т=20°С и Т=40°С

Результаты указывают для образца, который применяется в соответствии с изобретением под текущим номером 2-4, по сравнению с уровнем техники, в частности при особенно критических температурах 40°С, на отчетливо более высокие значения для способности удерживать воду. Так как известно, что размер фракции мелкодисперсного порошка может регулировать уровень способности удерживать воду в штукатурке, ожидалось, что образцы, обозначенные под текущим номером 3-4, будут иметь отчетливо более плохие значения в части способности удерживать воду, в частности, при температурах 40°C. На основе частично отчетливо незначительной мелкодисперсной фракции порошка образцов 3-4 результат является ошеломляющим и не соответствует ожиданию.

Результаты исследований в клеях, используемых для наклейки облицовочных плиток.

С помощью простых эфиров целлюлозы по изобретению были проведены опыты в области клея, используемого для наклейки облицовочных плиток, по сравнению со сравнительным образцом Walocel ® MKX 40000.

РР 01 (= торговый продукт фирмы Wolff Walsrode AG). Результаты будут обсуждаться ниже.

Из Таблицы 6 нужно брать значения вязкости образцов.

Таблица 6
Значения вязкости продуктов, использованных для тестирования в области клея, применяемого для наклейки облицовочных плитокОБРАЗЕЦВязкость[mPa·s]Walocel® MKX 40000 РР 01 ¹⁾38.000Образец 4 по изобретению38.003Образец 537.414¹⁾ Эталонная проба (= уровень техники)

Образцы можно очень хорошо сравнивать друг с другом относительно их вязкости. Значимые различия не принимаются. Также и кривые гранулометрического состава продуктов практически показывают идентичные значения (Таблица 7).

Таблица 7
Кривые ситового анализа простых целлюлозных эфиров, использованные в клеях для облицовочной плитки, в сравненииОБРАЗЕЦСИТОВЫЙ АНАЛИЗ<0,250 мм<0,200 мм<0,160 мм<0,125 мм<0,100 мм0,063 ммWalocel MKX 40.000 PP01¹⁾10099,999,597,391,961,8Образец 4 по изобретению99,799,095,789,180,254,5Образец 5 по изобретению10099,999,495,589,668,4¹⁾ Эталонная проба (= уровень техники)
²⁾ Кривая ситового анализа после просеивания через сито с размером ячеек 0,25 мм; 0,20 мм; 0,16 мм; 0,125 мм; 0,100 мм; 0,063 мм

Последующие исследования сосредоточены на следующих пунктах:

- Постоянная прочность, стабильность при сдвиге и характеристики при замешивании Для этого клей, используемый для наклейки облицовочной плитки, помещают в емкость и добавляют соответствующее количество воды. После включения секундомера в течение 30 секунд перемешивают деревянной палочкой. Затем производится визуальная оценка постоянной прочности клея, используемого для облицовочной плитки, на палочке, которая была использована для этих целей. Полная прочность, при которой клей, используемый для наклейки облицовочной плитки, является абсолютно не подвижным в районе палочки для перемешивания, соответствует оценке в 100% постоянной прочности; значение, равное <80%, означает, например, что клей имеет слишком тонкую консистенцию и что его невозможно более разумно наносить на деревянную палочку. Спустя 5 минут после начала перемешивания пробу еще раз перемешивают в течение 1 минуты, и во второй раз производится оценка ее постоянной прочности (= стабильность при сдвиге).

Оценка стабильности при сдвиге и характеристики замешивания

Оценка параметров замешивания материалов, собранных в Таблице 6, вместе с простыми эфирами целлюлозы является идентичной всюду (=97,5% постоянной прочности). Образцы можно нормальным образом замешивать и они показывают непрерывно возрастающее загустевание. Параметры постоянной прочности и соответственно стабильности при сдвиге спустя 30 сек., а также оценка параметров замешивания после 5-ой и 6-ой минут идентичны повсюду. Стабильность при сдвиге спустя 6 минут - повсюду на одинаковом уровне. Различия не просматриваются.

Следующие параметры, которые подлежат проверке:

- Вскрытие покрытия (разломы, трещины)

Проверяется при этом прочность клеевых перемычек при их прессовании в зависимости от используемого количества воды, используемой для получения раствора. При этом на нанесенный слой клея, используемого для наклейки облицовочной плитки, накладывается стеклянная пластина размером 10×10 см. После нагрузки весом определяется запрессованность клеевых перемычек, а именно посредством увлажнения стеклянной пластины. Для этого клей указанным способом замешивается, а спустя 30 секунд определяется постоянная прочность, а спустя 5 минут определяется также стабильность при сдвиге. Спустя 7 минут клей наносится на пластину из плексиглаза размером 10×10 см и равномерно распределяется с помощью специального шпателя (6×6 мм; положение под углом 60°). Секундомер ставится затем на "нуль". Спустя 10 минут после нанесения стеклянная пластина накладывается на клей так, чтобы обе наружные кромки соединились в середине перемычки. На это место в середине его сразу же дается нагрузка весом 2,21 кг в течение 30 сек. Увлажнение наложенной стеклянной пластины указывается посредством линейки или решетчатой фольги в процентах.

- Прочность скольжения

При определении прочности скольжения клея, применяемого для наклейки облицовочной плитки, этот клей наносится на скользящую пластину (высота: 220 мм; 200×250 мм, материал: поливинилхлорид(PVC)) (клеевой шпатель 4×4 мм). С помощью взвешенной облицовочной плитки и дополнительных грузиков (вес по 50 г) определяют максимальный вес одной облицовочной плитки (каменно-керамическая плитка 10×10 см; 200 г), которая еще может удерживаться. Указывается скольжение плиток спустя 30 секунд без дополнительной нагрузки в мм и соответственно максимальный вес облицовочной плитки в граммах на см² (г/см²).

- Продолжительность открытого состояния

При определении продолжительности открытого состояния устанавливается промежуток времени, в течение которого имеется возможность уложить облицовочную плитку в смазанное клеем пространство. В смазанное клеем пространство облицовочные плитки укладываются с определенным интервалом времени (5/10/15/20/25/30 минут), затем снова снимаются. После чего делается оценка состояния смачиваемости обратных сторон облицовочных плиток. Для проведения испытания берут 100 г клея для наклейки облицовочной плитки в банке емкостью 200 мл. Добавляют определенное количество воды. Включают секундомер и производят перемешивание в течение 1 минуты, после чего оставляют на 3 минуты и снова перемешивают в течение 1 минуты. Затем клей намазывают на этернитную пластину (40×20 см) и равномерно распределяют специальным шпателем (4×4 мм). Секундомер устанавливают на "нуль". Спустя следующие 5 минут укладывается первая облицовочная плитка, после чего дается нагрузка весом в 3 кг и в течение 30 секунд. С интервалом в 5 минут укладываются последующие облицовочные плитки, которые также подвергаются нагрузке весом в 3 кг. Спустя 40 минут все облицовочные плитки снимаются и переворачиваются. Увлажнение обратной стороны определяется с помощью решетчатой фольги в процентах (с округлением до 5%). В качестве открытого состояния указывается время в минутах, в течение которого на обратной стороне облицовочной плитки определяют значения, равные >50% клея.

- Прочность сцепления для хранения в нормальных, теплых и влажных (в воде) условиях, а также в условиях переменного замораживания и оттаивания в соответствии с нормой EN 1348

- Время схватывания

Проверяется сам процесс протекания схватывания, начиная с вымешивания клея, применяемого для наклеивания облицовочной плитки, с момента начала процесса схватывания и до его окончания. Принцип этой проверки заключается в том, что время схватывания определяется посредством проникновения иглы (автоматический пенетрометр по Vicat). Для проведения опытов сначала устанавливается фактор вода-твердое вещество и соответственно закладывается. По меньшей мере, 400 г проверяемого клея для облицовочной плитки вручную примешиваются к определенному количеству воды в течение 1 минуты, желательно отсутствие пузырьков воздуха, при легком встряхивании сразу же помещается в заранее смазанный конусообразный сосуд из твердой резины (высота: 40 мм). Затем поверхность выравнивается без давления пилообразными движениями с помощью широкого шпателя. Прежде чем поверхность образца покрывается белым маслом (Weiβöl) (тип Р 420), внешний край намазывается примерно толщиной в 0,5 см клеем для облицовочных плиток, чтобы тем самым предотвратить стекание масла. Масло предотвращает образование пленки и прилипание материала клея для облицовочных плиток к контрольной игле. Конусообразный сосуд устанавливают горлышком вниз на предварительно смазанную стеклянную пластину (диаметром: 120 мм). Стеклянная пластина с конусом ставится на штатив сосуда типа Vicat. Замер производится до тех пор, пока клей для облицовочных плиток полностью не затвердеет, а игла не проникнет вовнутрь максимально на 1-2 мм. Расстояния между точками замера выбираются в зависимости от длительности времени схватывания, непрерывно между 5, 10 и 15 минутами. Глубина проникновения иглы как функция времени показывает начало схватывания, если она больше не может пройти через массу клея высотой 40 мм. Конец схватывания определяют тогда, когда игла проникает вовнутрь массы клея максимально на 1-2 мм. Как результат, указывается время схватывания - его начало и его конец - в часах и минутах.

Результаты исследований вытекают из Таблицы 8.

Таблица 8
Результаты исследований в клее, применяемом для наклеивания облицовочной плиткиОБРАЗЕЦРазмер№1№2№3МКХ 40000 РР 01 (эталонный образец)%100--Образец 4 по изобретению%-100-Образец 5 по изобретению%--100Фактор вода-твердое вещество-0,230,230,23Вскрытие слоя    Увлажнение%969696     Тест на соскальзываниемм1,41,01,0после 30 секунд    Полный весг505050Максимально весг/см²<2,0<2,0<2,0облицовочной плитки    Продолжительность открытого состояния спустя:    5 минут% 909010 минут% 605515 минут% 404020 минут% 203525 минут% 10 30 минут% следы15Прочность сцепления в соответствии с EN    1348Н/мм² 1,741,81Нормальное хранениеН/мм² 0,630,73Хранение в теплых условияхН/мм² 1,231,41Хранение в условиях Н/мм² 0,640,97переменного замораживания    и оттаивания    Время схватывания    После начала по Vicatчас:мин12:1510:3010:45После окончания почас:мин15:1513:3014:00Продолжительностьчас:мин03:0003:0003:15

При одинаковом факторе вода-твердое вещество и аналогичной продолжительности открытого состояния использованные по изобретению простые целлюлозные эфиры в клеях, используемых для наклейки облицовочных плиток, обнаруживают преимущества в части соскальзывании облицовочных плиток и улучшенную адгезионную прочность, причем принимаются, в частности, более высокие параметры прочности, если речь идет о считающихся особенно критическими условиях хранения в тепле (условия хранения облицовочных плиток при 70°С).

К тому же, при использовании простых эфиров целлюлозы по изобретению начало схватывания клея, используемого для наклейки облицовочной плитки, ускоряется. Предлагаемые клеи для наклейки облицовочных плиток схватываются по сравнению с эталонным образцом приблизительно на 1-2 часа быстрее, вследствие чего облицовочные плитки обрабатываются быстрее и, соответственно, по ним быстрее можно ходить. Продолжительность процесса схватывания от начала до конца составляет около 3 часов повсюду на сравниваемом уровне.

Результаты исследований к цементной экструзии

С помощью использованных простых эфиров по изобретению были проведены испытания по цементной экструзии. В качестве эталонного образца использовали Walocel ® VP-M-20678 (= торговый продукт фирмы Wolff Walsrode AG).

Данные по вязкости использованных по изобретению метилгидроксиэтилцеллюлозных эфиров следует взять в сравнении со стандартом из Таблицы 9, и они все находятся на сравнимом уровне.

Таблица 9
Параметры вязкости использованных простых метилгидроксиэтиловых эфиров целлюлозы№ОБРАЗЕЦВязкость[mPa·s]1Walocel® VP-M-20678¹⁾92.3302Образец 6 по изобретению96.3303Образец 7 по изобретению93.0904Образец 8 по изобретению93.980¹⁾ Эталонный образец (= уровень техники)

Результат ситового анализа следует взять из Таблицы 10.

Таблица 10
Ситовые анализы в сравнении№ОБРАЗЕЦСитовые фракции[%]²⁾<0,25 мм<0,2 мм<0,16 мм<0,125 мм<0,100 мм<0,063 мм1Walocel® VP-M-20678¹⁾99,9899,9295,3887,0875,2449,642Образец 6 по изобретению99,7499,3298,3294,8379,0455,483Образец 7 по изобретению99,4698,6996,6391,4473,9350,324Образец 8 по изобретению99,3698,2395,3988,0076,6852,69¹⁾ Эталонный образец (= уровень техники)
²⁾ Кривая ситового анализа после просеивания через сито с размером ячеек 0,25 мм; 0,20 мм; 0,16 мм; 0,125 мм; 0,100 мм; 0,063 мм

Обозначенные в Таблице 10 под номером 2-4, использованные по изобретению простые целлюлозные эфиры отличаются по своей гранулометрии лишь несущественно от использованного эталонного образца и, таким образом, очень хорошо сравнимы со стандартом.

Порядок выполнения операций при получении смеси и экструдатов описан выше. Во время испытаний, которые продолжаются соответственно 2-13 минуты, различные параметры машины вычисляются с помощью ЭВМ и принимаются: (усилие прессования, скорость выхода экструдата, затраты электрического тока при проведении предварительного прессования и при прессовании, выполняемом шнековым прессом, температура пресс-головки и цилиндров, вакуум). Различия по сравнению с эталонной пробой здесь нигде не просматриваются.

Оценки по экструдату концентрируются на визуальных свойствах формованных тел и на сырой влажной плотности экструдированного материала. Результаты этих оценок даны в Таблице 11.

Таблица 11
Результаты технического применения экструзионных опытов№ОБРАЗЕЦМасса мокрая [г]Сырая плотность [г/мл]Оценка экструзииВремя до образования первой трещины1Walocel® VP-M-20678 ¹⁾5121,86Структура с облачным просветом, набольшие трещины появляются, начинаясь с 13 минут 30 секунд11 минут 40 секунд2Образец 6 по изобретению5481,88Сначала несколько хуже, чем номер 1, затем, однако, такой же, как у №1; меньше плохих мест, чем у №1; в общей сложности несколько лучше, чем номер 1, более гладкий12 минут 30 секунд3Образец 7 по изобретению5011,87В начале, как №1; гладкая поверхность; более малые трещины, начиная с 12 минут 55 секунд; несколько хуже, чем №2, но лучше, чем №111 минут 50 секунд4Образец 8 по изобретению4621,90В начале хуже, чем №3 (нечистая поверхность), тогда становится все лучше, почти нет отверстий; в общей сложности самый лучший образец13 минут¹⁾ Эталонный образец (= уровень техники)

В общей сложности, формованные тела, полученные экструзией, которые были изготовлены с помощью простых целлюлозных эфиров, использованных по изобретению, по сравнению с уровнем техники оценивались существенно лучше. С помощью простых эфиров, использованных по изобретению, можно получать лучшие пластификации, а также меньшее образование трещин. Для пользователя это означает повышенную надежность при обработке, так как промежуток времени до появления первого образования трещины при применении продуктов по изобретению существенно увеличивается.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к смеси строительного материала. Смесь строительного материала содержит материал из группы, в состав которой входит гипс, гидроксид кальция, цемент и их смеси, а также полисахарид или производное полисахарида с размером частиц меньше 15 мкм в количестве максимально 2 вес.%, с размером частиц величиной меньше 10 мкм в количестве максимально 2 вес.% и с величиной частиц меньше 5 мкм в количестве максимально 1 вес.% и, при необходимости, смесь содержит кварцевый песок или песок известняка, средство гидрофобизации, синтетический дисперсионный порошок, целлюлозные волокна и/или синтетические волокна, порообразующая добавка и легкие заполнители при следующем содержании компонентов, вес.%: материал из группы, содержащей гипс, гидроксид кальция, цемент и их смеси 1-99,99; полисахарид или производное полисахарида 0,001-5; кварцевый песок или песок известняка до 90; синтетический дисперсионный порошок до 10; легкие заполнители до 10; средство гидрофобизации до 1; порообразующая добавка до 0,1; целлюлозные волокна и/или синтетические волокна до 15, причем содержание компонентов, которые смесь содержит при необходимости, одновременно не равны 0, а полисахарид или производное полисахарида получают по заданной технологии. Достигается улучшение физико-механических свойств строительной смеси. 5 з.п. ф-лы, 11 табл.

1. Смесь строительного материала, содержащая материал из группы, в состав которой входят гипс, гидроксид кальция, цемент и их смеси, а также полисахарид или производное полисахарида с размером частиц меньше 15 мкм в количестве максимально 2 вес.%, с размером частиц величиной меньше 10 мкм в количестве максимально 2 вес.% и с величиной частиц меньше 5 мкм в количестве максимально 1 вес.% и при необходимости смесь содержит кварцевый песок или песок известняка, средство гидрофобизации, синтетический дисперсионный порошок, целлюлозные волокна и/или синтетические волокна, порообразующую добавку и легкие заполнители при следующем содержании компонентов, вес.%:

Материал из группы, содержащей гипс, гидроксид кальция, цемент и их смеси1-99,99Полисахарид или производное полисахарида0,001-5Кварцевый песок или песок известнякаДо 90Синтетический дисперсионный порошокДо 10Легкие заполнителиДо 10Средство гидрофобизацииДо 1Порообразующая добавкаДо 0,1Целлюлозные волокна и/или синтетические волокнаДо 15

причем содержание компонентов, которые смесь содержит при необходимости, одновременно не равны 0, а полисахарид или производное полисахарида получают путем

а) растворения или набухания полисахарида или производного полисахарида в 35-99% воды относительно общего веса,

б) перевода воды из набухшего или растворенного полисахарида или производного полисахарида в фазу пара и одновременного перевода растворенного или набухшего полисахарида или производного полисахарида в состояние твердого тела посредством ввода потока газа в перемалывающее устройство и извлечения этим потоком воды из полисахарида или из производного полисахарида,

в) отделения твердых частиц полисахарида или производного полисахарида от потока газа и, при необходимости, путем сушки полисахарида или производного полисахарида.

а) растворения или процесса набухания полисахарида или производного полисахарида в 50-80% воды относительно общего веса,

б) перевода воды из набухшего или растворенного полисахарида или производного полисахарида в паровую фазу и одновременного перевода растворенного или набухшего полисахарида или производного полисахарида в состояние твердого вещества посредством внесения растворенного или набухшего полисахарида или производного полисахарида в высокооборотную газоструйно-ударную мельницу, причем посредством потока газа перегретой смеси водяного пара и воздуха или водяного пара и инертного газа, в которой фракция водяного пара составляет от 40 до 90% по отношению к смеси из водяного пара и инертного газа или смеси из водяного пара и воздуха, вода извлекается,

в) отделения твердых частиц полисахарида или производного полисахарида от потока газа и, при необходимости, сушки полисахарида или производного полисахарида.