Kunststoffdispersionen

Kunststoffdispersionen enthalten in wassrigen, seltener nichtwassrigen Dispersionsmitteln fein verteilte thermoplastische Kunststoffe. Aufgrund der GroBe der dispergierten Teilchen (ca. 10"7… 3*10“6m) liegen die Kunststoffdispersionen im Grenzbereich zwischen kolloid – und grobdispersen Systemen (Кар. 6.3.2). Die im Bauwesen verwendeten milchig-weiBen Dispersionen sind durch TeilchengroBen iiber 10“6m charakterisiert. Ein blauliches bis braunliches Aussehen weist auf PartikelgroBen zwischen 10"7…10"6m hin. Kunststoffdis­persionen mit TeilchengroBen < 10"7 m erscheinen meist transparent. Der Polymeranteil wassriger Kunststoffdispersionen kann bis zu 55% betragen.

Polymerdispersionen werden in Primar – und Sekundardispersionen eingeteilt. Bei Primar – dispersionen erfolgt die Polymerisation der monomeren Bausteine in der wassrigen Phase. Die Makromolekule entstehen erst bei der Herstellung der Dispersion (Emulsions – oder Suspensionspolymerisation). Bei Sekundardispersionen werden fertig „auspolymerisierte“

Kunststoffpartikeln in einem anschliefienden Verfahrensschritt im Losungsmittel disper – giert. Damit eine Emulsionspolymerisation ablaufen kann, mussen die Monomere zunachst mit Hilfe von Dispergiermitteln (Emulgatoren) in wassriger Losung verteilt werden. In den entstandenen Tropfchen erfolgt anschlieBend die Polymerisation zu langkettigen Ma- kromolektilen. Die adsorbierten Dispergiermittelmolekule richten sich an der Oberflache der Kunststoffpartikeln entsprechend ihrer tensidischen Struktur so aus, dass sich die dispergierten Partikeln in Wasser abstofien und nicht zusammenballen. Eine zweite Mog – lichkeit der Stabilisierung von Kunststoffdispersionen besteht im Zusatz von Schutzkolloi – den (Кар. 6.3.2), z. B. von Polyvinylalkohol oder Cellulosederivaten.

Bei den in Kunststoffdispersionen verwendeten Bindemitteln handelt es sich vor allem um Polyvinylacetate, Polyvinylpropionate, Polyacrylate und Acrylharze.

Die aus der groBen spezifischen Oberflache der kolloiden Teilchen resultierende hohe Oberflachenenergie ist die Ursache fur die gute Bindemittelwirkung der Kunststoffdisper­sionen. Die Verschmelzung der Polymerkugeln zu einem Film hangt vor allem von der Temperatur ab. Die Temperatur, bei der die Filmbildung einsetzt, bezeichnet man als Min – destfllmtemperatur. Sie liegt beispielsweise fur PVAC (und Copolymere) zwischen 10 und 30°C und fur Polyvinylpropionat (und Copolymere) zwischen 20 und 30°C. Eintrock – nen einer Dispersion unterhalb der Mindestfilmtemperatur bewirkt einen weiBen, opaken Film sehr geringer Festigkeit. Trocknet die Dispersion deutlich unterhalb der Mindestfilm­temperatur aus, fallt ein weiBes Pulver an, ohne dass sich ein Film ausbilden kann.

Ursache der Filmbildung und damit der Bindemittelwirkung ist das Wirksamwerden inter – molekularer Wechselwirkungskrafte zwischen den sich bei der Verdunstung des Losungs- mittels annahemden Makromolekulen. Der Kunststofffilm ist umso fester, je langkettiger die dispergierten Makromolekule sind. Durch zugesetzte Vemetzer werden zusatzliche kovalente Bindungen geknupft. Man geht von drei Phasen der Filmbildung aus [OC 6]: a) Verdunstung und/oder Entzug des Wassers durch den kapillaren Untergrund flihrt zu allmahlicher Einengung der Bewegungsfreiheit der Polymerteilchen; b) Teilchen nahem sich an, durch sich ausbildende Kapillarkrafte erfolgt Aneinanderpressen der Makromole­kule; c) Vollstandige Verdunstung bzw. Entzug des Wassers durch kapillares Saugen des Untergrunds fuhrt zur Ausbildung eines geschlossenen Kunststofffilms.

Redispersionpulver (Redispergierbare Pulver; in der Praxis meist kurz „Dispersionspul- ver“). Redispersionspulver konnen aus speziellen Dispersionsformulierungen durch Spruh – trocknung erzeugt werden. Die Pulver besitzen alle in der Ausgangsdispersion enthaltenen Bestandteile. Ruhrt man sie mit Wasser an, bildet sich wieder eine stabile wassrige Disper­sion. Um zu vermeiden, dass bei der Herstellung der Dispersionspulver zu friih eine Film­bildung einschlieBlich irreversibler,,Verklebung“ einsetzt, umhullt man die entstehenden feinen Pulverpartikeln mit einem wasserloslichen Schutzkolloid, z. B. mit Celluloseetherde- rivaten. Man,,bettet“ die Makromolekule sozusagen in eine wasserlosliche Phase ein, die bei Kontakt mit Wasser (Einriihren!) aufgelost wird.

Auf dem Bausektor werden Kunststoffdispersionen fur Oberflachenschutzsysteme, Kunst – stoffdispersionsfarben, Dispersionskleber, kunststoffmodifizierte Zementmortel, Reakti – onsharzbetone bzw. – mortel sowie fur Spachtel – und Fugenmassen verwendet (dispersi- onsgebundene Baustoffe).

Kunststoffdispersionen gehoren wie Bitumenemulsionen, Silane und Siliconharze zu den Beschichtungssystemen. Darunter versteht man allgemein flUssige bis pastose oder pulv – rige Stoffgemische, die aus folgenden Komponenten bestehen:

• Bindemittel (niedrig – bis hochmolekulare Polymere; Silane, oligomere Polyorganosilo – xane und Siliconharze; Bitumen)

• Pigmente bzw. Farbstoffe (Кар. 10.4.3.4),

• Losungs – und Verdunnungsmittel (Кар. 10.2);

• Hilfsstoffe (Dispergiermittel, Biozide, katalytisch aktive Substanzen)

• Fiillstoffe (Кар. 10.4.3.4) sollen unter anderem die Verarbeitbarkeit (Viskositat), die Diffusionsdichtigkeit und die Elastizitat der Beschichtung beeinflussen. Von praktischer Bedeutung sind vor allem Quarz-, Schiefer – oder Dolomitmehle sowie Talkumpuder.

Erfolgt die Hartung der Beschichtungsstoffe durch Verdunsten oder anderweitigen Entzug des enthaltenen Losungs – bzw. Dispersionsmittels, liegen physikalisch trocknende Bin­demittel vor. Erfolgt die Hartung durch chemische Vemetzung der Makromolekule, spricht man von chemisch vernetzenden Bindemitteln. Olige Bindemittel, z. B. in Olfarben oder Olkitten, enthalten mehrfach ungesattigte Fettsauren (z. B. Leinol, Кар. 10.1.7). Unter dem Einfluss von Luftsauerstoff erfolgt eine oxidative Vemetzung iiber die Zwischenstufe von Hyperoxiden zu festen polymeren Produkten (Linoxyn; auch: Linoxid). Diese trocknenden Ole gehoren zur Gruppe der oxidativ trocknenden Bindemittel.