HPMC für Trockenmörtel

Eigenschaften von HPMC in Trockenmörtel

1. HPMC in den Eigenschaften von gewöhnlichem Mörtel

HPMC wird hauptsächlich als Verzögerer und Wasserrückhaltemittel im Zementgemisch eingesetzt. In Beton und Mörtel verbessert es die Viskosität und das Schwindverhalten, verstärkt die Haftfestigkeit, steuert die Abbindezeit des Zements und erhöht die Anfangsfestigkeit und die statische Biegefestigkeit. Durch seine wasserrückhaltende Wirkung reduziert es den Wasserverlust an der Oberfläche während der Koagulation, beugt Randrissen vor und verbessert die Haftung und die Bauausführung. Insbesondere im Bauwesen kann es die Abbindezeit verlängern und anpassen; mit steigender HPMC-Dosierung verlängert sich die Mörtelabbindezeit. Es verbessert die Verarbeitbarkeit und Pumpfähigkeit und eignet sich daher für den maschinellen Einsatz. Zudem steigert es die Baueffizienz und beugt der Verwitterung durch wasserlösliche Salze an der Gebäudeoberfläche vor.

2. HPMC in speziellen Mörteleigenschaften

HPMC ist ein effizientes Wasserrückhaltemittel für Trockenmörtel. Es reduziert das Ausbluten und die Schichtung des Mörtels und verbessert dessen Kohäsion. HPMC kann die Zug- und Haftfestigkeit des Mörtels deutlich erhöhen, obwohl die Biege- und Druckfestigkeit leicht abnimmt. Darüber hinaus hemmt HPMC effektiv die Bildung von plastischen Rissen im Mörtel und reduziert dessen Rissbildungsindex. Die Wasserrückhaltung des Mörtels steigt mit zunehmender Viskosität von HPMC. Ab einer Viskosität von 100.000 mPa·s erhöht sich die Wasserrückhaltung jedoch nicht mehr signifikant. Auch die Feinheit der HPMC-Partikel beeinflusst die Wasserrückhaltung: Je feiner die Partikel, desto besser. Üblicherweise wird für Zementmörtel HPMC mit einer Partikelgröße von unter 180 µm (80-Mesh-Sieb) verwendet. Der optimale HPMC-Gehalt in Trockenmörtel liegt zwischen 1 ‰ und 3 ‰.

2.1. HPMC im Mörtel wird nach dem Auflösen in Wasser verwendet, da die oberflächenaktive Wirkung eine gleichmäßige Verteilung des gelierten Materials im System gewährleistet und das HPMC als eine Art Schutzkolloid die Feststoffpartikel „verpackt“ und auf seiner Außenfläche einen Schmierfilm bildet, wodurch das Schlämmsystem stabiler wird und die Fließfähigkeit des Mörtels während des Mischvorgangs erhöht wird, was wiederum die Verarbeitung des Schlickers erleichtert.

2.2 HPMC-Lösung bewirkt aufgrund ihrer molekularen Struktur, dass das Wasser im Mörtel nicht so leicht verdunstet und über einen längeren Zeitraum allmählich freigesetzt wird. Dies sorgt für eine gute Wasserspeicherung und optimale Verarbeitbarkeit des Mörtels. Die Lösung verhindert außerdem, dass Wasser zu schnell vom Mörtel in den Untergrund diffundiert. Das zurückgehaltene Wasser verbleibt an der Oberfläche des frischen Materials, was die Hydratation des Zements fördert und die Endfestigkeit verbessert. Insbesondere wenn die Grenzfläche zwischen Zementmörtel, Putz und Bindemittel Wasser verliert, weist dieser Bereich keine Festigkeit und kaum Haftung auf. Im Allgemeinen wirken die Oberflächen, die mit diesen Materialien in Kontakt stehen, als Adsorptionskörper und nehmen mehr oder weniger Wasser auf. Dadurch ist die Hydratation in diesem Bereich unvollständig, was die Haftung zwischen Zementmörtel und Keramikfliesenuntergrund sowie zwischen Keramikfliesen bzw. Putz und Mörtel verringert.

Bei der Mörtelherstellung ist die Wasserrückhaltung des HPMC das wichtigste Leistungsmerkmal. Es ist nachgewiesen, dass die Wasserrückhaltung bis zu 95 % betragen kann. Eine Erhöhung des Molekulargewichts des HPMC und der Zementmenge verbessert die Wasserrückhaltung und die Haftfestigkeit des Mörtels.

Beispiel: Da der Fliesenbinder eine hohe Haftfestigkeit zwischen Untergrund und Fliese gewährleisten muss, wird er von zwei Aspekten der Wasseraufnahme beeinflusst: der Untergrundoberfläche (Wand) und den Fliesen selbst. Bei speziellen Keramikfliesen gibt es große Qualitätsunterschiede, einige weisen sehr große Poren auf und haben eine hohe Wasseraufnahmerate, was die Haftung beeinträchtigt. Daher ist ein Wasserrückhaltemittel besonders wichtig, und die Zugabe von HPMC kann diese Anforderung erfüllen.

2.3 HPMC ist gegenüber Säuren und Basen stabil, und seine wässrige Lösung ist im pH-Bereich von 2 bis 12 sehr stabil. Ätznatron und Kalkwasser haben keinen großen Einfluss auf seine Eigenschaften, aber Alkali kann seine Auflösungsgeschwindigkeit beschleunigen und die Viskosität leicht verbessern.

2.4 wurde die Leistungsfähigkeit des HPMC-Mörtels deutlich verbessert. Der Mörtel wirkt „ölig“, füllt die Wandfugen vollständig aus und sorgt für eine glatte Oberfläche, sodass Fliesen oder Ziegel fest mit dem Untergrund verbunden werden. Dadurch verlängert sich die Verarbeitungszeit, und er eignet sich für große Bauflächen.

2.5 HPMC ist ein nichtionischer und nichtpolymerer Elektrolyt. Er ist in wässriger Lösung mit Metallsalzen und organischen Elektrolyten sehr stabil und kann Baustoffen über lange Zeit beigemischt werden, um deren Haltbarkeit zu verbessern.

Die HPMC-Herstellung erfolgt hauptsächlich aus Baumwollfasern (aus heimischer Produktion), die alkalisiert, verethert und zu Polysaccharidethern verarbeitet werden. HPMC ist selbst ungeladen, reagiert nicht mit geladenen Ionen im Gel und weist stabile Eigenschaften auf. Da es preisgünstiger als andere Celluloseether ist, findet es breite Anwendung in Trockenmörteln.

Hydroxypropylmethylcellulose HPMCFunktion in trockenem Mischmörtel:

HPMCDie neue Mörtelmischung kann so angedickt werden, dass sie eine bestimmte Nassviskosität aufweist und Entmischung verhindert. Die Wasserretention (Eindickung) ist ebenfalls eine wichtige Eigenschaft, da sie dazu beiträgt, den Anteil an freiem Wasser im Mörtel zu erhalten und dem zementären Material nach dem Auftragen des Mörtels mehr Zeit zum Hydratisieren gibt. Durch die Wasserretention kann Luft in den Mörtel eingebracht werden, wodurch gleichmäßige, kleine Bläschen entstehen und die Verarbeitung des Mörtels verbessert wird.

Eine höhere Viskosität von Hydroxypropylmethylcelluloseether (HPMC) bedeutet eine bessere Wasserrückhalteleistung. Die Viskosität ist ein wichtiger Parameter für die HPMC-Eigenschaften. Derzeit verwenden verschiedene HPMC-Hersteller unterschiedliche Methoden und Instrumente zur Viskositätsbestimmung. Zu den gängigsten Methoden zählen die von Haake-Rotovisko, Hoppler, Ubbelohde und Brookfield.

Bei ein und demselben Produkt können die mit verschiedenen Methoden gemessenen Viskositätswerte stark voneinander abweichen, teilweise sogar um ein Vielfaches. Daher müssen Viskositätsmessungen stets mit derselben Testmethode durchgeführt werden, einschließlich der Parameter Temperatur, Rotor usw.

Je feiner die Partikelgröße, desto besser die Wasserretention. Große Celluloseetherpartikel lösen sich bei Kontakt mit Wasser sofort an der Oberfläche auf und bilden ein Gel, das das Material umschließt und das Eindringen weiterer Wassermoleküle verhindert. Selbst langes Rühren führt mitunter nicht zu einer gleichmäßigen Dispergierung und zur Bildung einer trüben, flockigen Lösung oder von Agglomeraten. Die Löslichkeit von Celluloseether ist ein wichtiger Auswahlfaktor. Auch die Feinheit ist ein entscheidender Leistungsindikator für Methylcelluloseether. Für Trockenmörtel wird pulverförmiger MC mit geringem Wassergehalt und einer Partikelgröße von 20–60 % unter 63 µm benötigt. Die Feinheit beeinflusst die Löslichkeit von Hydroxypropylmethylcelluloseether. Grober MC ist in der Regel körnig und löst sich zwar leicht in Wasser auf, ohne zu agglomerieren, löst sich aber sehr langsam und ist daher für Trockenmörtel ungeeignet. In Trockenmörtel ist Methylcellulose (MC) zwischen Zuschlagstoffen, Feinfüllstoffen und Bindemitteln wie Zement dispergiert. Nur ausreichend feines Pulver verhindert das Verklumpen von Methylcelluloseether beim Anmischen mit Wasser. Beim Auflösen von Agglomeraten durch Wasserzugabe ist MC nur schwer zu dispergieren und aufzulösen. Grobkörniges MC führt nicht nur zu Materialverschwendung, sondern verringert auch die lokale Festigkeit des Mörtels. Bei großflächigen Anwendungen mit solchem ​​Trockenmörtel verlangsamt sich die Aushärtung einzelner Bereiche erheblich, was zu Rissen durch unterschiedliche Aushärtungszeiten führt. Bei maschinell gespritztem Mörtel ist die Feinheit aufgrund der kürzeren Mischzeit höher.

Generell gilt: Je höher die Viskosität, desto besser die Wasserrückhaltung. Allerdings steigt mit zunehmender Viskosität auch das Molekulargewicht der Methylcellulose (MC), wodurch die Löslichkeit entsprechend abnimmt. Dies wirkt sich negativ auf die Festigkeit und die Verarbeitungseigenschaften des Mörtels aus. Zwar verstärkt eine höhere Viskosität die Verdickung des Mörtels, jedoch ist dieser Effekt nicht proportional. Mit steigender Viskosität wird der Nassmörtel klebriger, was sich positiv auf die Verarbeitung, die Haftung des Spachtels und die Haftung auf dem Untergrund auswirkt. Die strukturelle Festigkeit des Nassmörtels wird dadurch jedoch nicht erhöht. Anders ausgedrückt: Die Stabilität des Mörtels während der Verarbeitung ist nicht ausreichend. Im Gegensatz dazu zeigen einige niedrigviskose, aber modifizierte Methylcelluloseether eine ausgezeichnete Wirkung bei der Verbesserung der strukturellen Festigkeit von Nassmörtel.

Die Wasserretention von HPMC hängt auch von der Anwendungstemperatur ab, wobei die Wasserretention von Methylcelluloseether mit steigender Temperatur abnimmt. In der Praxis ist Trockenmörtel jedoch häufig hohen Temperaturen (über 40 °C) ausgesetzt, beispielsweise bei der Verarbeitung auf heißem Untergrund, wie etwa bei der sommerlichen Sonneneinstrahlung beim Verputzen von Außenwänden. Dies beschleunigt oft die Aushärtung des Zements und des Trockenmörtels. Die sinkende Wasserretention beeinträchtigt spürbar die Verarbeitbarkeit und Rissbeständigkeit. Daher ist die Minimierung des Temperatureinflusses besonders wichtig. In diesem Zusammenhang gilt der Zusatzstoff Methylhydroxyethylcelluloseether als technologisch führend. Selbst mit erhöhter Dosierung (Sommerrezeptur) genügen die Anforderungen an Verarbeitung und Rissbeständigkeit noch nicht. Durch spezielle Behandlungsmethoden, wie beispielsweise die Erhöhung des Veretherungsgrades, lässt sich die Wasserretention von MC auch bei hohen Temperaturen verbessern, sodass unter anspruchsvollen Bedingungen eine bessere Leistung erzielt wird.

HPMC hat im Allgemeinen eine Geliertemperatur und lässt sich grob in Typen mit 60, 65 und 75 °C einteilen. Für die Herstellung von Fertigmörtel mit Flusssand empfiehlt sich HPMC mit einer hohen Geliertemperatur von 75 °C. Die HPMC-Dosierung sollte nicht zu hoch sein, da eine zu hohe Dosierung den Wasserbedarf des Mörtels erhöht, zu Verklebungen mit dem Putz und einer zu langen Kondensationszeit führt und somit die Bauausführung beeinträchtigt. Unterschiedliche Mörtelprodukte erfordern HPMC mit unterschiedlicher Viskosität; daher sollte nicht wahllos HPMC mit hoher Viskosität verwendet werden. Obwohl Hydroxypropylmethylcellulose-Produkte grundsätzlich gut sind, liegt die Auswahl des richtigen HPMC in erster Linie in der Verantwortung des Laborpersonals. Derzeit sind viele illegale Händler mit HPMC-haltigen Verbindungen im Umlauf, deren Qualität oft mangelhaft ist. Labore sollten daher bei der Auswahl von HPMC-Produkten sorgfältige Tests durchführen, um die Stabilität der Mörtelprodukte zu gewährleisten und nicht von billigen Produkten abhängig zu sein, da dies unnötige Verluste verursachen kann.