Dispergierbares Polymerpulver und andere anorganische Bindemittel (wie Zement, Kalklöscher, Gips, Ton usw.) sowie verschiedene Zuschlagstoffe, Füllstoffe und weitere Additive (wie Hydroxypropylmethylcellulose, Polysaccharide (Stärkeether), Fasern usw.) werden physikalisch zu einem Trockenmörtel vermischt. Beim Hinzufügen des Trockenmörtels zu Wasser und anschließendem Rühren dispergieren die Latexpartikel unter Einwirkung hydrophiler Schutzkolloide und mechanischer Scherkräfte schnell im Wasser, sodass ein vollständiger Film aus redispergierbarem Latexpulver entsteht. Die Zusammensetzung des Gummipulvers variiert und beeinflusst die Rheologie des Mörtels sowie verschiedene Baueigenschaften: die Affinität des Latexpulvers zu Wasser nach der Redispergierung, die Viskosität des dispergierten Latexpulvers, den Luftgehalt des Mörtels und die Blasenverteilung. Die Wechselwirkung zwischen Gummipulver und anderen Additiven führt dazu, dass verschiedene Latexpulver die Fließfähigkeit, die Thixotropie und die Viskosität erhöhen.
Es wird allgemein angenommen, dass der Mechanismus, durch den redispergierbares Latexpulver die Verarbeitbarkeit von Frischmörtel verbessert, darin besteht, dass das Latexpulver, insbesondere das Schutzkolloid, im dispergierten Zustand eine Affinität zu Wasser besitzt, was die Viskosität der Suspension erhöht und die Kohäsion des Baumörtels verbessert.
Nachdem der frische Mörtel mit der Latexpulverdispersion entstanden ist, nimmt der Wassergehalt durch die Wasseraufnahme an der Oberfläche, die Hydratationsreaktion und die Verdunstung an die Luft allmählich ab. Die Harzpartikel nähern sich einander an, die Grenzflächen verschwimmen und die Harzpartikel verschmelzen miteinander. Schließlich polymerisieren sie zu einem Film. Die Polymerfilmbildung lässt sich in drei Phasen unterteilen. In der ersten Phase bewegen sich die Polymerpartikel in der Ausgangsemulsion frei (Brownsche Molekularbewegung). Mit der Verdunstung des Wassers wird die Bewegung der Partikel zunehmend eingeschränkt, und die Grenzflächenspannung zwischen Wasser und Luft bewirkt deren allmähliche Ausrichtung. In der zweiten Phase, wenn die Partikel in Kontakt treten, verdunstet das Wasser im Netzwerk kapillar. Die hohe Kapillarspannung an der Partikeloberfläche führt zur Verformung der Latexpartikel und deren Verschmelzung. Das verbleibende Wasser füllt die Poren, und der Film bildet sich grob. Im dritten und letzten Schritt diffundieren die Polymermoleküle (manchmal auch Selbstadhäsion genannt) und bilden einen durchgehenden Film. Dabei verfestigen sich die isolierten, beweglichen Latexpartikel zu einer neuen, dünnen Filmphase mit hoher Zugspannung. Damit das dispergierbare Polymerpulver im ausgehärteten Mörtel einen Film bilden kann, muss die minimale Filmbildungstemperatur (MFT) unterhalb der Aushärtungstemperatur des Mörtels liegen.
Kolloide – Polyvinylalkohol muss vom Polymermembransystem getrennt werden. Dies ist in alkalischen Zementmörtelsystemen unproblematisch, da der Polyvinylalkohol durch die bei der Zementhydratation entstehenden Alkalien verseift wird und die Adsorption des Quarzmaterials den Polyvinylalkohol ohne hydrophile Schutzkolloide allmählich vom System trennt. Der durch Dispergieren des wasserunlöslichen, redispergierbaren Latexpulvers gebildete Film ist sowohl unter trockenen Bedingungen als auch bei längerem Eintauchen in Wasser einsetzbar. In nicht-alkalischen Systemen, wie beispielsweise Gips oder Systemen mit ausschließlich Füllstoffen, ist Polyvinylalkohol im fertigen Polymerfilm noch teilweise vorhanden und beeinträchtigt dessen Wasserbeständigkeit. Werden diese Systeme jedoch nicht dauerhaft in Wasser eingetaucht, behält das Polymer seine charakteristischen mechanischen Eigenschaften. In diesen Systemen kann dispergierbares Polymerpulver weiterhin verwendet werden.
Mit der abschließenden Ausbildung des Polymerfilms entsteht im ausgehärteten Mörtel ein System aus anorganischen und organischen Bindemitteln. Dieses besteht aus einem spröden und harten Gerüst aus hydraulischen Materialien, in dessen Zwischenräumen und an der Oberfläche ein flexibles Netzwerk aus redispergierbarem Polymerpulver gebildet wird. Die Zugfestigkeit und Kohäsion des durch das Latexpulver gebildeten Polymerharzfilms werden erhöht. Aufgrund der Flexibilität des Polymers ist dessen Verformungskapazität deutlich höher als die der starren Zementstruktur. Dadurch verbessert sich das Verformungsverhalten des Mörtels, die Spannungsverteilung wird erheblich optimiert und somit die Rissbeständigkeit des Mörtels erhöht.
Mit zunehmendem Anteil an dispergierbarem Polymerpulver entwickelt sich das gesamte System in Richtung Kunststoff. Bei hohem Latexanteil übersteigt die Polymerphase im ausgehärteten Mörtel allmählich die anorganische Hydratationsproduktphase. Der Mörtel erfährt dadurch qualitative Veränderungen und wird zu einem Elastomer, während das Hydratationsprodukt des Zements als Füllstoff wirkt. Die Zugfestigkeit, Elastizität, Flexibilität und Dichtungseigenschaften des mit dispergierbarem Polymerpulver modifizierten Mörtels wurden verbessert. Durch die Zugabe von dispergierbarem Polymerpulver bildet sich ein Polymerfilm (Latexfilm), der einen Teil der Porenwände bildet und so die hochporöse Struktur des Mörtels abdichtet. Die Latexmembran verfügt über einen Selbstdehnungsmechanismus, der Zugkräfte auf ihre Verankerung im Mörtel ausübt. Diese inneren Kräfte halten den Mörtel als Ganzes zusammen und erhöhen so seine Kohäsionsfestigkeit. Das Vorhandensein hochflexibler und hochelastischer Polymere verbessert die Flexibilität und Elastizität des Mörtels. Der Mechanismus für die Erhöhung der Streckgrenze und der Bruchfestigkeit ist folgender: Bei Krafteinwirkung werden Mikrorisse aufgrund der verbesserten Flexibilität und Elastizität verzögert und bilden sich erst bei höheren Spannungen. Darüber hinaus verwebt sich das Polymer mit anderen Polymeren. Domänen verhindern zudem das Zusammenwachsen von Mikrorissen zu durchgehenden Rissen. Daher erhöht das dispergierbare Polymerpulver die Bruchspannung und die Bruchdehnung des Materials.
Der Polymerfilm im polymermodifizierten Mörtel hat einen entscheidenden Einfluss auf dessen Aushärtung. Das redispergierbare Polymerpulver, das sich an der Grenzfläche verteilt, spielt nach der Dispergierung und Filmbildung eine weitere wichtige Rolle: Es erhöht die Haftung der Kontaktmaterialien. In der Mikrostruktur der Grenzfläche zwischen dem pulverpolymermodifizierten Keramikfliesenkleber und der Keramikfliese bildet der Polymerfilm eine Brücke zwischen der glasierten Keramikfliese mit extrem geringer Wasseraufnahme und der Zementmörtelmatrix. Die Kontaktfläche zwischen zwei unterschiedlichen Materialien ist besonders kritisch, da hier Schwindrisse entstehen und zum Haftungsverlust führen können. Daher ist die Fähigkeit von Latexfilmen, Schwindrisse zu reparieren, für Fliesenkleber von großer Bedeutung.
Gleichzeitig weist das redispergierbare Polymerpulver mit Ethylen eine deutlich bessere Haftung an organischen Substraten auf, insbesondere an ähnlichen Materialien wie Polyvinylchlorid und Polystyrol. Ein gutes Beispiel dafür ist
Veröffentlichungsdatum: 31. Oktober 2022