WO2018033219A1

WO2018033219A1 - Poröser formkörper in gestalt einer dämmputzschicht oder einer dämmplatte

Info

Publication number: WO2018033219A1
Application number: PCT/EP2016/069716
Authority: WO
Inventors: Abdulmajid Hashemzadeh; Harald Zeh; Peter Asbeck
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2018-02-22
Anticipated expiration: 2019-02-19
Also published as: CN109562997A; KR20190030738A; US11059755B2; RU2721612C1; WO2018033219A8; US20190218149A1; EP3500537A1

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein poröser Formkörper in Gestalt einer Dämmputzschicht oder einer Dämmplatte umfassend geschlossenzellige oder offenzellige oder gemischtzellige Hohlkörper aus anorganischen Materialien und ein Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel Kompositpartikel enthalten sind, wobei die Kompositpartikel wenigstens ein organisches Polymer und wenigstens einen anorganischen Feststoff enthalten, wobei der Gewichtsanteil an anorganischem Feststoff 15 bis 50 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht an organischem Polymer und anorganischem Feststoff im Kompositpartikel.

Description

Poröser Formkörper in Gestalt einer DämmputzSchicht oder einer Dämmplatte

Die Erfindung betrifft poröse Formkörper in Gestalt einer Dämmputz- schicht oder einer Dämmplatte, Verfahren zur Herstellung dieser porösen Formkörper und Mörtelmischungen zur Herstellung der porösen Formkörper .

Bei der Herstellung von Dämmputzschichten und bei der Herstellung von Wärmedämmplatten werden häufig leicht entflammbare Materialien wie expandiertes Polystyrol (EPS) oder Polyurethanschaum verwendet. Nachteilig ist hierbei die leichte Entflammbarkeit dieser Materialien.

Zur Verbesserung des Brandschutzes sind aus der CH 710 162 A2 Wärme- dämmplatten aus expandiertem Polystyrol oder aus Polyurethan beschrieben, welche mit einer Brandschutzschicht ausgestattet sind, die Hohlkugeln aus expandierten und geschlossenzelligen Silikasanden enthalten, welche mit einem mineralischen Bindemittel untereinander und mit der Platte verbunden sind. Die WO 2015/056138 AI beschreibt Plat- ten zur Wärmedämmung und zum Brandschutz, welche erhalten werden indem geblähtes Perlit im Gemisch mit einem mineralischen Bindemittel wie Zement oder mit einem organischen Bindemittel in eine Form ge- presst oder gegossen wird und ausgehärtet wird. Die WO 2015/056139 A2 betrifft eine Mörtelmischung zur Wärmedämmung und zum Brandschutz, welche aus geschlossenzelligen Kugeln aus expandiertem Silikasand oder aus geblähtem Perlit und einem anorganischen oder organischen Bindemittel und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen besteht. Die EP 2 899 174 A2 beschreibt ein Verfahren zur Wärmeisolation von Bauwerken wobei geschlossene und mit Luft gefüllte Kugeln aus expandiertem Silikasand oder geblähtem Perlit in Kombination mit einem zementären Bindemittel in Hohlräume und Zwischenräume der Wände dieser Bauwerke gepumpt werden. Die WO 2012/031717 AI beschreibt ein rauchdichtes und wärmedämmendes Brandschutz-Formteil, welches mindestens einen Leichtfüllstoff, ein thermisch gehärtetes Hybridbindemittel mit anorgani- sehen und organischen Anteilen und ein wasserabspaltendes Material wie Aluminiumtrihydrat und Fasern oder Wollastonit enthält. Bei der Herstellung solcher Dämmmaterialien aus mineralischen Leichtfüllstoffen werden entweder anorganische Bindemittel wie Gips, Zement oder Wasserglas eingesetzt, oder organische Bindemittel wie wässerige Polymerdispersionen verwendet. Die mineralisch gebundenen Dämmmaterialien sind zwar nicht entflammbar, sind aber spröde und haben eine geringe Flexibilität. Die organisch gebundenen Dämmmaterialien dagegen sind flexibel, dafür aber leicht brennbar.

Es bestand daher die Aufgabe Dämmmaterialien auf der Basis von mineralischen Leichtfüllstoffen zur Verfügung zu stellen, welche flexibel sind und gleichzeitig verbesserten Brandschutz aufweisen.

Kompositpartikel sind Stand der Technik und sind im Handel erhältlich und können in Form deren wässerigen Dispersionen oder als in Wasser dispergierbare Polymerpulver vorliegen. Die WO 03/000760 AI betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kompositpartikeldispersion aus anorganischen Feststoffteilchen und organischem Polymerisat mittels Polymerisation eines Monomergemisches, welches in geringen Anteilen siliciumfunktionelles Monomer enthält, in Gegenwart einer Dispersion von anorganischen Feststoffteilchen . Die damit erhaltenen Produkte werden als Bindemittel für Beschichtungen, Klebstoffe und Mörtelmassen empfohlen. Aus der WO 2004/035474 AI sind wässerige Kompositpartikeldispersionen bekannt, welche mittels Mischen von wässerigen Dispersionen von silanisierten Silikapartikeln mit wässerigen Polymerdispersionen erhalten werden. Die Produkte werden als Bindemittel für Beschichtungsmittel und zementäre Mörtelformulierungen empfohlen. Die WO 2009/112370 AI beschreibt ein Verfahren zur Herstellung einer Kom-positpartikeldispersion mittels Kondensation von einem oder mehreren Alkoxysilanen in einer basisch eingestellten wässerigen Polymerdispersion. Alternativ dazu kann das Silikasol separat mittels Kondensation von Alkoxysilan hergestellt werden und danach mit einer wässerigen Polymerdispersion abgemischt werden. Als Anwendungen werden die in Beschichtungsmitteln und Klebstoffen empfohlen. Die WO 2012/110618 AI betrifft ein Verfahren zur Herstellung von modifizierten Kompositpartikeln mittels Mischen einer wässerigen Polymerdispersion und einem wässerigen Silika-Sol und anschließender Polymerisati- on von Monomeren in diesem Gemisch. Als Anwendungen werden die bereits oben genannten beschrieben. In der WO 2012/022667 AI wird die Herstellung von Kompositpartikeldispersionen mittels Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren in Gegenwart von dispers in Wasser verteilten anorganischen Feststoffen beschrieben, wobei zur Verbesserung der Lagerstabilität der damit erhaltenen Dispersion Epo- xysilan während oder nach der Polymerisation zugegeben wird.

Kompositpartikel umfassen eine organische Polymerphase und darin verteilte, feinteilige, anorganische Feststoffpartikel, welche vorzugs- weise über physikalische Bindungen (beispielsweise über carboxylfunk- tionelle Monomereinheiten im Polymer) oder über chemische Bindungen (beispielsweise über siliciumfunktionelle Monomereinheiten im Polymer) mit den Polymerketten der organischen Polymerphase verknüpft sind.

Als feinteilige, anorganische Feststoffpartikel werden Metalloxide oder Halbmetalloxide bevorzugt. Vorzugsweise mit einer Teilchengröße der in Wasser dispergierten Feststoffpartikel von 4 bis 150 nm, besonders bevorzugt 5 bis 100 nm. Die Teilchengröße ist die gewichts- mittlere Teilchengröße dw, bestimmt mittels statistischer Lichtstreumessung, beispielsweise mit dem Nanosizer der Firma Coulter.

Geeignete Metalloxide sind beispielsweise die Oxide von Titan, Zirkonium, Aluminium, Barium, Magnesium oder Eisen. Solche Metalloxide sind im Handel erhältlich, beispielsweise Titandioxid, Zirkonium-

(IV)-oxid, Zinn- (II ) -oxid, Zinn- (IV) -oxid, Aluminiumoxid, Hydroxyalu- miniumoxid, Bariumoxid, Magnesiumoxid, Eisen- (II) -oxid, Eisen- (III)- oxid, Eisen- (II/III) -oxid. Als bevorzugtes Halbmetalloxid sei Siliziumdioxid genannt. Siliziumdioxid kann in amorpher Form und/oder in unterschiedlichen Kristallstrukturen vorliegen. Siliziumdioxid kann beispielsweise in Form von Wasserglas oder Silika-Solen vorliegen. Geeignetes Siliziumdioxid ist auch unter den Handelsnamen Aerosil^®, Nalco^®, Levasil^®, Ludox^®, Nyacol^®, Bindzil^® und Snowtex^® bekannt. Besonders bevorzugt werden Silika-Sole und mit Aluminat oder Epoxysilan modifizierte Silika-Sole. Zur Herstellung der modifizierten Silika- Sole wird entweder eine wässerige Aluminatlösung, beispielsweise NaAl (OH) ₄, oder ein Epoxysilan, beispielsweise 3-Glycidoxypropyl- trimethoxysilan, unter Rühren und gegebenenfalls unter Erhitzen zu einem herkömmlichen Silika-Sol gegeben.

Die Herstellung der feinteiligen anorganischen Feststoffe ist dem Fachmann bekannt und erfolgt beispielsweise durch Fällungsreaktionen oder chemische Reaktionen in der Gasphase (vgl. hierzu E. Matijevic, Chem. Mater. 1993, 5, Seiten 412 bis 426; Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A 23, Seiten 583 bis 660, Verlag Chemie, Weinheim, 1992.

Für die Herstellung der wässrigen Dispersion des organischen Polymers geeignete ethylenisch ungesättigte Monomere sind Vinylester von unverzweigten oder verzweigten Alkylcarbonsäuren mit 1 bis 15 C-Atomen, Methacrylsäureester und Acrylsäureester von Alkoholen mit 1 bis 15 C- Atomen, Vinylaromaten, Olefine, Diene oder Vinylhalogenide . Bevorzugte Vinylester sind Vinylacetat, Vinylpropionat , Vinylbutyrat , Vinyl- 2-ethylhexanoat, Vinyllaurat, 1-Methyl-vinylacetat, Vinylpivalat und Vinylester von alpha-verzweigten Monocarbonsäuren mit 9 bis 13 C- Atomen, beispielsweise VeoVa9® oder VeoValO® (Handelsnamen der Firma Momentive) . Besonders bevorzugt ist Vinylacetat. Bevorzugte Methacrylsäureester oder Acrylsäureester sind Methylacrylat , Methylmethac- rylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Propylacrylat, Propylmethac- rylat, n-Butylacrylat, n-Butylmethacrylat , 2-Ethylhexylacrylat , Nor- bornylacrylat . Besonders bevorzugt sind Methylacrylat, Methylmethac- rylat, n-Butylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat. Beispiele für Olefine und Diene sind Ethylen, Propylen und 1 , 3-Butadien . Geeignete Vi- nylaromaten sind Styrol und Vinyltoluol . Ein bevorzugtes Vinylhalo- genid ist Vinylchlorid .

Vorzugsweise werden noch 0,05 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere, ein oder mehrere funktionelle Comonomere copolymerisiert . Beispiele für funktionelle Comonomere sind ethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbon- säuren, vorzugsweise Acrylsäure, Methacrylsäure, Fumarsäure und Maleinsäure sowie Maleinsäureanhydrid; ethylenisch ungesättigte Carbon- säureamide und -nitrile, vorzugsweise Acrylamid und Acrylnitril ;

ethylenisch ungesättigte Sulfonsäuren bzw. deren Salze, vorzugsweise Vinylsulfonsäure, 2-Acrylamido-2-methyl-propansulfonsäure . Beispiele für funktionelle Comonomere sind auch epoxidfunktionelle Comonomere wie Glycidylmethacrylat und Glycidylacrylat . Weitere Beispiele für funktionelle Comonomere sind siliciumfunktionelle Comonomere, wie Ac- ryloxypropyltri (alkoxy) - und Methacryloxypropyltri (alkoxy) -Silane, wobei als Alkoxygruppen beispielsweise Methoxy-, Ethoxy- und Ethoxy- propylenglykolether-Reste enthalten sein können, wie Methacryloxypro- pyltrimethoxysilan, Vinyltrialkoxysilane und Vinylmethyldialkoxysila- ne wie Vinyltrimethoxysilan oder Vinyltriethoxysilan oder Vinylme- thyldimethoxysilan . Als Beispiele für funktionelle Comonomere genannt seien auch Monomere mit Hydroxy-Gruppen, beispielsweise Methacrylsäu- rehydroxyalkylester und Acrylsäurehydroxyalkylester wie Hydroxyethyl- oder Hydroxypropyl- oder Hydroxybutylacrylat oder -methacrylat . Bevorzugt werden ethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren und siliciumfunktionelle Comonomere.

Bevorzugt werden als organische Polymere die Polymerisate von Vi- nylestern, insbesondere Vinylacetat, mit 3 bis 12 Gew.-% von ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, wie Acrylsäure oder Methacrylsäure, und gegebenenfalls 0,1 bis 3 Gew.-% von ethylenisch ungesättigten Silanen, wie Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinylmethyl- dimethoxysilan oder Vinylmethyldiethoxysilan;

die Polymerisate von Vinylestern, insbesondere Vinylacetat, mit 0,1 bis 3 Gew.-% von ethylenisch ungesättigten Silanen, wie Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinylmethyldimethoxysilan oder Vinylmethyldiethoxysilan; wobei die Polymerisate jeweils noch 5 bis 45 Gew.-% ein oder mehrere Monomereinheiten enthalten können, aus der Gruppe umfassend zu den copolymerisierten Vinylestern verschiedene Vinylester von unverzweigten oder verzweigten Alkylcarbonsäuren mit 3 bis 15 C-Atomen, Methac- rylsäureester und Acrylsäureester von Alkoholen mit 1 bis 15 C- Atomen, Styrol, Ethylen, Butadien und Vinylchlorid, und wobei sich die Angaben in Gew.-% auf jeweils 100 Gew.-% aufaddieren.

Bevorzugt werden als organische Polymere auch die Polymerisate von (Meth) acrylsäureestern von Alkoholen mit 1 bis 15 C-Atomen, wie Methyl (meth) acrylat und/oder n-Butyl (meth) acrylat, mit 3 bis 12 Gew.-% von ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren, wie Acrylsäure oder Me- thacrylsäure, und gegebenenfalls 0,1 bis 3 Gew.-% von ethylenisch ungesättigten Silanen, wie Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinylmethyldimethoxysilan oder Vinylmethyldiethoxysilan, und gegebenenfalls 0,1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% Styrol;

die Polymerisate von (Meth) acrylsäureestern von Alkoholen mit 1 bis 15 C-Atomen, wie Methyl (meth) acrylat und/oder n-Butyl (meth) acrylat, mit 0,1 bis 3 Gew.-% von ethylenisch ungesättigten Silanen, wie Vinyltrimethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinylmethyldimethoxysilan oder Vinylmethyldiethoxysilan, und gegebenenfalls 0,1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% Styrol;

wobei sich die Angaben in Gew.-% auf jeweils 100 Gew.-% aufaddieren.

Die organischen Polymere können mittels dem Fachmann bekannten Polymerisationsverfahren hergestellt werden: Dem Suspensions- oder Miniemulsion- oder vorzugsweise dem Emulsionspolymerisationsverfahren, wie beispielsweise in der Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 8, Seiten 659 bis 677, John Wiley and Sons, Inc., 1987 oder in der DE 10 2006 050 336 AI beschrieben. Dabei werden die ethylenisch ungesättigten Monomere im wässerigen Medium in Gegenwart von Emulgator und/oder Schutzkolloid mittels radikalisch initiierter Polymerisation polymerisiert .

Die Monomerauswahl bzw. die Auswahl der Gewichtsanteile der Comonome- re erfolgt dabei so, dass im Allgemeinen eine Glasübergangstemperatur Tg von -50°C bis +50°C resultiert. Die Glasübergangstemperatur Tg der Polymerisate kann in bekannter Weise mittels DSC (Dynamische Diffe- renz-Thermoanalyse, DIN EN ISO 11357-1/2), beispielsweise mit dem dynamischen Differenzkalorimeter DSC1 der Firma Mettler-Toledo im offenen Tiegel bei einer Heizrate von 10 K/min bestimmt werden. Als Glas- Übergangstemperatur wird im Wärmeflussdiagramm die Temperatur am Mittelpunkt der Stufe (Mittelpunkt = halbe Stufenhöhe der Stufe des Wärmeflusses) der zweiten Aufheizkurve ausgewertet. 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 Glasübergangstemperatur in Kelvin des Homopolymeren des Monomeren n ist. Tg-Werte für Homopoly- merisate sind in Polymer Handbook 2nd Edition, J. Wiley & Sons, New York (1975) aufgeführt.

Die Herstellung der Kompositpartikel enthaltend ein organisches Polymer und feinteilige, anorganische Feststoffpartikel kann mittels der oben als Stand der Technik genannten Verfahren erfolgen. Dabei werden die feinteiligen, anorganischen Feststoffpartikel vorzugsweise in Form einer stabilen, wässerigen Feststoffdispersion eingesetzt.

Vorzugsweise wird eine feinteilige, anorganische Feststoffe enthaltende, wässerige Dispersion während der Polymerisation bei der Herstellung des organischen Polymers zugegeben oder zur fertigen Polymerdispersion zugegeben.

Bevorzugt wird auch ein Verfahren bei dem eine wässerige Dispersion der feinteiligen, anorganischen Feststoffe mit einer Polymerdispersion von Polymerisaten, welche funktionelle Gruppen, beispielsweise Silangruppen und/oder Carboxylgruppen, enthalten, gemischt wird, so dass eine chemische oder physikalische Bindung zwischen den anorgani- sehen und den organischen Teilchen stattfinden kann.

Ebenfalls bevorzugt wird ein Verfahren bei dem man eine feinteilige, anorganische Feststoffe enthaltende, wässerige Dispersion mit einer wässerigen Polymerdispersion, deren Polymer gegebenenfalls funktionelle Gruppen wir Silangruppen und/oder Carboxylgruppen enthalten kann, und mit einer Epoxysilanverbindung, beispielsweise 3-Glycidoxy- propyltrimethoxysilan oder 3-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, vermischt . Die genannten Mischungsvorgänge werden vorzugsweise bei einer Temperatur von 20 bis 70 °C über einen Zeitraum von vorzugsweise 1 bis 12 Stunden durchgeführt. Die Kompositpartikel haben zumindest teilweise eine Kern-Schale- Struktur. Darin bilden die anorganischen Partikel einen Kern und die polymeren Ketten eine Schale. Der Gewichtsanteil an anorganischem Feststoff in den Kompositpartikeln beträgt vorzugsweise 15 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 40 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht an organischem Polymer und anorganischem Feststoff im Kompositpartikel .

Die so erhältlichen Kompositpartikel liegen im Allgemeinen in Form einer wässerigen Dispersion vor, vorzugsweise mit einem Feststoffge- halt von 40 bis 70 %, besonders bevorzugt von 45 bis 65 % und am meisten bevorzugt von 50 bis 60 %. Die Dispersionen der Kompositpartikel haben vorzugsweise eine Viskosität von 65 bis 3.000 mPas und besonders bevorzugt von 75 bis 2000 mPas, insbesondere zwischen 80 und 900 mPas (Brookfield-Viskosität bei 25°C als 50 %-ige Dispersion in Wasser und 20 Upm) . Die Teilchengröße der Kompositpartikel liegt zwischen 5 und 5000 nm. Die bevorzugte Teilchengröße liegt zwischen 50 und 500 nm. Die Teilchengröße ist jeweils die gewichtsmittlere Teilchengröße dw, bestimmt mittels statistischer Lichtstreumessung, beispielsweise mit dem Nanosizer der Firma Coulter.

Zur Herstellung der Kompositpartikel in Form von Pulvern können die Dispersionen der modifizierten Kompositpartikel sprühgetrocknet werden, gegebenenfalls unter Zusatz von Schutzkolloiden als Trocknungshilfe. Vorzugsweise werden Polyvinylalkohole als Trocknungshilfsmit- tel eingesetzt. Die Sprühtrocknung erfolgt dabei in üblichen Sprühtrocknungsanlagen, wobei die Zerstäubung mittels Ein-, Zwei- oder Mehrstoffdüsen oder mit einer rotierenden Scheibe erfolgen kann. Die Austrittstemperatur wird im Allgemeinen im Bereich von 45 °C bis 120°C, bevorzugt zwischen 60°C bis 90°C gewählt. Zur Verbesserung der Verblockungsstabilität kann das damit erhaltene Pulver mit einem An- tiblockmittel (Antibackmittel ) ausgerüstet werden. Beispiele für An- tiblockmittel sind Calciumcarbonat, Talk, Kieselsäuren, Kaoline. Die so erhaltenen Kompositpartikel in Form von Pulvern können durch anschließendes Mahlen und/oder Redispergieren in Wasser, organischen Lösungsmitteln oder Reaktivverdünner in die gewünschte Form gebracht werden.

Geeignete geschlossenzellige oder offenzellige oder gemischtzellige Hohlkörper aus anorganischen Materialien sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich, beispielsweise Aerogele aus Silikat, expan- dierter Silikasand oder geblähter Perlit oder Glashohlkugeln.

Die Rezepturen für die Herstellung von Dämmputzschichten sind bekannt. Im Allgemeinen enthalten die Mörtelzusammensetzungen für die Dämmputzschicht 10 bis 50 Gew.-% geschlossenzellige oder offenzellige oder gemischtzellige Hohlkörpern aus anorganischen Materialien, 5 bis 20 Gew.-% Kompositpartikeln, 40 bis 80 Gew.-%, Füllstoffe, 0 bis 20 Gew.-% mineralische Bindemittel und/oder polymere Bindemittel, und gegebenenfalls 0,1 bis 10 Gew.-% weitere Zusatzstoffe, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Trockenzusammensetzung ohne Wasser, und wobei sich die Angaben in Gew.-% jeweils auf 100 Gew.-% aufaddieren.

Für die Herstellung von Dämmplatten eignen sich Zusammensetzungen mit 10 bis 80 Gew.-% geschlossenzelligen oder offenzellige oder gemischt- zelligen Hohlkörpern aus anorganischen Materialien, 5 bis 20 Gew.-% Kompositpartikeln, 10 bis 40 Gew.-%, Füllstoffe, 0 bis 20 Gew.-% mineralische Bindemittel und/oder polymere Bindemittel, und gegebenenfalls 0,1 bis 10 Gew.-% weitere Zusatzstoffe, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Trockenzusammensetzung ohne Wasser, und wobei sich die Angaben in Gew.-% jeweils auf 100 Gew.-% aufaddieren.

Beispiele für geeignete Füllstoffe sind Quarzsand, Calciumcarbonat, Dolomit, Aluminiumsilicate, Ton, Kreide, Weißkalkhydrat, Talkum oder Glimmer. Es können auch beliebige Gemische der genannten Füllstoffe eingesetzt werden. Bevorzugt werden Quarzsand, Quarzmehl, Calciumcar- bonat, Kreide oder Weißkalkhydrat. Geeignete mineralische Bindemittel sind beispielsweise Zemente, insbesondere Portlandzement, Aluminatzement , Magnesiazement, Hüttenzement sowie Mischzemente, Puzzolane, Kalk und Gips.

Geeignete polymere Bindemittel sind Vinylester-Polymerisate wie Vi- nylacetat-Ethylen-Polymerisate oder (Meth) acrylsäureester-Polymeri- sate, Styrol-Acrylsäureester-Polymerisate oder Styrol-Butadien-Poly- merisate, welche in Form deren wässrigen Polymerdispersionen oder in Form deren in Wasser dispergierbaren Polymerpulver zur Herstellung der Mörtelzusammensetzung eingesetzt werden.

Weitere übliche Zusatzstoffe für die (Mörtel) Zusammensetzungen sind Verdickungsmittel, beispielsweise Polysaccharide wie Celluloseether und modifizierte Celluloseether, Stärkeether, Schichtsilikate, Poly- carbonsäuren wie Polyacrylsäure und deren Teilester, sowie Polyvi- nylalkohole welche gegebenenfalls acetalisiert oder hydrophob modifiziert sein können, Casein und assoziativ wirkende Verdicker. Übliche Zusatzstoffe insbesondere zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit von Dämmplatten sind organische oder mineralische Fasermaterialien. Darüber hinaus sind noch zu nennen: Hydrophobierungsmittel, Konservierungsmittel, Filmbildehilfsmittel, Dispergiermittel, Schaumstabilisatoren, Entschäumer und Flammschutzmittel. Die Zusatzstoffe werden in den dafür üblichen, von der Art des Zusatzstoffes abhängigen, Mengen eingesetzt. Vorzugsweise werden wasserabspaltende Mineralien wie Aluminiumtrihydrat nicht eingesetzt.

Die Mörtelzusammensetzungen werden in bekannter Weise mit Wasser abgemischt und als Dämmputzschicht verarbeitet, das heißt auf ein Trägermaterial aufgetragen, beispielsweise mittels einer Verputzmaschine auf ein Mauerwerk aufgespritzt und anschließend glatt gezogen.

Zur Herstellung von Dämmplatten werden die Zusammensetzungen in be- kannter Weise mit Wasser abgemischt und in eine Form gepresst oder gegossen und anschließend mit oder ohne Wärmeeintrag ausgehärtet . Die nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der findung :

Herstellung der (Vergleichs ) Dispersionen :

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Vergleichsdispersion ohne Silica (Vergleichsdispersion 1) :

In einem Reaktor mit 3 Liter Volumen wurden 1.0 g deionisiertes Wasser, 4,6 g Natriumlaurylsulfat, 1,4 g Kaliumperoxodisulfat in einer ]_Q Stickstoffatmosphäre vorgelegt und unter Rühren auf 40°C erwärmt. Bei dieser Temperatur wurde eine Mischung folgender Zusammensetzung in den Reaktor gegeben:

Vinyltriethoxysilan 0,8 g

Methacrylsäure 8,5 g

15 Butylacrylat 100,8 g

Dodecylmercaptan 0,3 g

Methylmethacrylat 40,7 g

Styrol 18,7 g

Anschließend wurde die Temperatur auf 80 °C erhöht und. Nach Erreichen 20 dieser Temperatur wurde die Initiatorlösung (1,4 g Kaliumperoxo- disulfat in 86,8 g Wasser) innerhalb von 3 Stunden zudosiert, gleichzeitig wurde separat während 2,5 Stunden eine Lösung mit folgender

Zusammensetzung in den Reaktor gegeben:

Vinyltriethoxysilan: 3,7 g

25 Methacrylsäure: 37,1 g

Butylacrylat: 440,8 g

Dodecylmercaptan: 1,48 g

Methylmethacrylat: 177,8 g

Styrol 81,5 g

3_Q Nach Ende der Dosierungen wurde 2 Stunden bei 80°C und 1 Stunde bei

85°C gerührt.

Anschließend wurde die Polymerdispersion mit Wasser verdünnt und mit einer wässrigen Ammoniaklösung (12,5 %-ig) der pH-Wert auf 9 eingestellt. Es wurde eine Polymerlösung mit einem Festgehalt (DIN EN ISO 35 3251) von 43,0 Gew.-% erhalten. Die Mindestfilmbildungstemperatur (DIN ISO 2115) lag bei 5°C. Kompositdispersion mit 10 Ge .-% Silika (Vergleichdispersion 2) :

In einem Doppelmantelreaktor wurden bei 50°C unter Rühren 1000 g der 43 %-igen, wässrigen Vergleichsdispersion 1 vorgelegt und 120 g eines wässerigen Silikasols (Festgehalt 40 %, Bindzil 2040 von Akzo Nobel) zugegeben .

Die so erhaltene Lösung hatte einen Feststoffgehalt von 42,7 % und einen Silikagehalt von 10 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt .

Kompositdispersion mit 30 Gew.-% Silika (Kompositdispersion 3) :

In einem Doppelmantelreaktor wurden bei 50°C unter Rühren 1000 g der 43 %-igen, wässerigen Vergleichsdispersion 1 vorgelegt und 460 g Si- likasol (Festgehalt 40 %, Bindzil 2040 von Akzo Nobel) zugegeben.

Die so erhaltene Lösung hatte einen Feststoffgehalt von 42,1 % und einen Silikagehalt von 30 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt . Kompositdispersion mit 45 Gew.-% Silika (Kompositdispersion 4) :

In einem Doppelmantelreaktor wurden bei 50°C unter Rühren 1000 g der 43 %-igen, wässrigen Vergleichsdispersion 1 vorgelegt und 880 g Sili- kasol (Festgehalt 40 %, Bindzil 2040 von Akzo Nobel) zugegeben.

Die so erhaltene Lösung hatte einen Feststoffgehalt von 41,6 % und einen Silikagehalt von 45 Gew.-%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt .

Herstellung der Dämmplatten:

Zur Herstellung der Dämmplatten wurden die Rezepturen aus Tabelle 1 eingesetzt. Die Rohstoffe wurden zusammengerührt und in eine Form gegossen (1,5 cm dick, 2 cm breit und 12 cm lang) . Nach einer Woche Trocknungszeit wurden die Dämmplatten (Probekörper) aus der Form ge- nommen. Tabelle 1:

Brandtest : Zum Brandtest wurden die Probekörper horizontal aufgestellt und mit einer Tirill-Brennerflamme (h = 20mm) für die Dauer von mindestens 60 s beflammt. Es wurde ermittelt, ob Zündung und Abbrand eintreten. Weiterhin wurde die Stabilität bzw. die Veränderung der Platten nach der Beflammung beurteilt. Die Ergebnisse des Brandtests sind in Ta- belle 2 zusammengefasst . Verformungstest (Bruchweg)

Die Bestimmung der Verformung wurde nach DIN EN 12002 durchgeführt. Dabei wurde der Bruchweg mit dem 3-Punkt-Biegeversuch nach DIN EN 12002 ermittelt.

Zur Herstellung der Dämmplatten wurden die Rezepturen aus Tabelle 1 eingesetzt. Die Rohstoffe wurden zusammengerührt und in eine Form gegossen (1,5 cm dick, 4,5 cm breit und 28 cm lang) . Nach einer Woche Trocknungszeit wurden die Dämmplatten (Probekörper) aus der Form ge- nommen.

Vor dem Verformungstest wurden die Proben noch 3 Tage bei Normklima (DIN 50014, 23°C und 50 % rel . Luftfeuchte) und 2 Tage bei 50°C gelagert . Die Ergebnisse des Verformungstests sind in Tabelle 2 zusammenge- fasst :

*Lagerung: 3 Tage bei 90% Luftfeuchtigkeit und 2 Tage bei Normklima. **Lagerung:3 Tage bei Normklima und 2 Tage bei 50 °C. Die Ergebnisse zeigen, dass die mit den erfindungsgemäßen Kompositdispersionen gebundenen Platten (Beispiele 3 und 4) im Vergleich zu den anorganisch (Vergleichsbeispiel 1) und organisch gebundenen Platten (Vergleichsbeispiel 2) einen guten Brandschutz und ausreichende Verformbarkeit besitzen.

Claims

Patentansprüche :

Poröser Formkörper m Gestalt einer Dämmputzschicht oder einer Dämmplatte umfassend geschlossenzellige oder offenzellige oder gemischtzellige Hohlkörper aus anorganischen Materialien und ein Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel Kompositpartikel enthalten sind, wobei die Kompositpartikel wenigstens ein organisches Polymer und wenigstens einen anorganischen Feststoff enthalten, wobei der Gewichtsanteil an anorganischem Feststoff 15 bis 50 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht an organischem Polymer und anorganischem Feststoff im Kompositpartikel .

Poröser Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als anorganischer Feststoff ein oder mehrere Oxide von Titan, Zirkonium, Aluminium, Barium, Magnesium oder Eisen oder Siliziumdioxid enthalten sind.

Poröser Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als organisches Polymer ein oder mehrere Polymerisate von ethylenisch ungesättigten Monomeren aus der Gruppe umfassend Vinylester von unverzweigten oder verzweigten Alkylcarbonsäuren mit 1 bis 15 C-Atomen, Methacrylsäureester und Acrylsäureester von Alkoholen mit 1 bis 15 C-Atomen, Vinylaromaten, Olefine, Diene oder Vinylhalogenide und gegebenenfalls 0,05 bis 20 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Monomere, ein oder mehrere funktionelle Comonomere aus der Gruppe umfassend ethylenisch ungesättigte Mono- und Dicarbonsäuren und siliciumfunktionelle Comonomere enthalten sind.

Poröser Formkörper nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rezeptur zur Herstellung des Formkörpers 5 bis 20 Gew.-% Kompositpartikel, bezogen auf das Gesamtgewicht der Trockenzusammensetzung ohne Wasser, enthält.

Poröser Formkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als geschlossenzellige oder offenzellige oder ge- mischtzellige Hohlkörper aus anorganischen Materialien ein oder mehrere aus der Gruppe umfassend Aerogele aus Silikat, expandierter Silikasand oder geblähter Perlit oder Glashohlkugeln enthalten sind.

Verfahren zur Herstellung von porösen Formkörpern nach Anspruch 1 bis 5 in Gestalt einer Dämmputzschicht, dadurch gekennzeichnet, dass 10 bis 50 Gew.-% geschlossenzellige oder offenzellige oder gemischtzellige Hohlkörpern aus anorganischen Materialien, 5 bis 20 Gew.-% Kompositpartikeln, 40 bis 80 Gew.-%, Füllstoffe,

0 bis 20 Gew.-% mineralische Bindemittel und/oder polymere Bindemittel, und gegebenenfalls 0,1 bis 10 Gew.-% weitere Zusatzstoffe, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Trockenzusammensetzung ohne Wasser, und wobei sich die Angaben in Gew.-% jeweils auf 100 Gew.-% aufaddieren, mit Wasser abgemischt werden und auf ein Trägermaterial aufgetragen werden.

Verfahren zur Herstellung von porösen Formkörpern nach Anspruch

1 bis 5 in Gestalt einer Dämmplatte, dadurch gekennzeichnet, dass 10 bis 80 Gew.-% geschlossenzellige oder offenzellige oder gemischtzellige Hohlkörper aus anorganischen Materialien, 5 bis 20 Gew.-% Kompositpartikel, 10 bis 40 Gew.-% Füllstoffe, 0 bis 20 Gew.-% mineralische Bindemittel und/oder polymere Bindemittel, und gegebenenfalls 0,1 bis 10 Gew.-% weitere Zusatzstoffe, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Trockenzusammensetzung ohne Wasser, und wobei sich die Angaben in Gew.-% jeweils auf 100 Gew.-% aufaddieren, mit Wasser abgemischt werden und in eine Form gepresst oder gegossen werden und anschließend mit oder ohne Wärmeeintrag ausgehärtet werden.

Verwendung von Kompositpartikeln zur Herstellung von porösen Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompositpartikel wenigstens ein organisches Polymer und wenigstens einen anorganischen Feststoff enthalten, wobei der Gewichtsanteil an anorganischem Feststoff 15 bis 50 Gew.-% beträgt, bezogen auf das Gesamtgewicht an organischem Polymer und anorganischem Feststoff im Kompositpartikel. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompositpartikel zur Herstellung einer Dämmputzschicht verwendet werden .

Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompositpartikel zur Herstellung einer Dämmplatte verwendet werden .