Bindemittel

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Dieser Artikel beschreibt Bindemittel in ihrer chemischen und praktischen Tragweite. Für die speziellen Bindemittel der Gefahrenabwehr zur Aufnahme von Ölen und anderen Chemikalien siehe Bindemittel (Gefahrenabwehr).

Bindemittel sind Stoffe, die zugesetzte Feststoffe mit einem feinen Zerteilungsgrad (z. B. Pulver) miteinander bzw. auf einer Unterlage verkleben. Bindemittel werden meist in flüssiger Form den zu verbindenden Füllstoffen zugesetzt. Beide Stoffe werden intensiv vermischt, damit sie sich gleichmäßig verteilen und alle Partikel des Füllstoffs gleichmäßig mit dem Bindemittel benetzt werden. Durch die Art des Bindemittels können dem Füllstoff neue Verarbeitungs- und Materialeigenschaften verliehen werden.

Einen hohen Bindemittelanteil eines Baustoff­gemischs, einer Keramik oder eines Farbmittels nennt man fett, einen gegenüber den Zuschlagstoffen geringen Anteil mager.

Bindemittel, die dazu verwendet werden, feste Stoffe nicht vollständig zu umhüllen, sondern nur an ausgewählten Grenzflächen miteinander zu verbinden, nennt man Klebstoffe.

In manchen Zusammenhängen werden Bindemittel auch Filmbildner (Pharmazie), Verdickungsmittel (Lebensmitteltechnik und Chemische Industrie) oder Malmittel (Kunstmalerei) genannt.

Natur- und Kunstharze sind die in Handwerk und Haushalt gebräuchlichsten Bindemittel. Es gibt jedoch noch eine Vielzahl anderer.

Verfestigung und Filmbildung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bindemittel liegen meist in flüssiger Form vor und verfestigen nach der Anwendung aufgrund unterschiedlicher physikalischer und chemischer Vorgänge. Bei Anstrichmitteln wird dieser Vorgang Filmbildung genannt.

Kunstharzdispersionsfarben können sowohl physikalisch durch die Wechselwirkung zwischen den enthaltenen Polymeren (Verschlaufung der Polymerketten), als auch chemisch durch Neubildung von Polymeren aushärten.

Physikalisch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In Emulsionen und Dispersionen ist das Bindemittel in einem Löse- oder Verdünnungsmittel suspendiert.

Die physikalischen Verfestigung tritt durch Verdunstung bzw. Trocknung des Lösemittels ein. Dabei nähern sich die aktiven Komponenten des Bindemittels einander an und entwickeln eine noch stärkere gegenseitige Kohäsion.[1]

Beispiele für physikalisch verfestigende Bindemittel sind Polymerisat- und Acrylharze.

Einige physikalisch verfestigte Bindemittel lassen sich durch die erneute Zugabe von Lösemittel wieder auflösen, so z.B. Nitrozellulose (Cellulosenitrat), Chlorkautschuk und Leim bzw. Kleister.[2]

Chemisch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Dieser Bindungsart liegt eine chemische Reaktion der Komponenten, d. h. in der Regel die Bildung von Polymerketten zugrunde, die auch Vernetzung, Verharzung oder Polymerisation genannt wird.

Falls ein Lösungsmittel enthalten ist, so behindert die schwache Bindung der Moleküle des Lösungsmittels an die Moleküle des Bindemittels zunächst die Vernetzung des Bindemittels. Erst wenn sich das Lösungsmittel verflüchtigt hat, verfestigt sich das Bindemittel.

In manchen Fällen verfestigt sich das Bindemittel, ohne dass eine bedeutende Reduktion des Volumens oder des Gewichts stattfindet, z. B. bei Zweikomponenten-Harzen.

Die chemische Verfestigung kann auf verschiedene Weisen erfolgen:[2]

Bei manchen Stoffen kommt die Vernetzung erst durch Zugabe eines Härters (z.B. bei Epoxid- und Polyesterharz), eines Vernetzungsmittels (Schwefel, Peroxide oder Metalloxide bei der Vulkanisation von Kautschuk), eines Katalysators (z. B. Säure oder Sikkativen) oder durch Zufuhr von Wärme oder UV-Strahlung zustande.

Die chemische Trocknung ist irreversibel.

Anwendungsgebiete[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Farben[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hauptartikel: Anstrichmittel

Bei der Farbherstellung werden Farbpigmente und Bindemittel miteinander vermischt. Das Bindemittel sollte dabei farbneutral sein und die Farbwirkung des Pigments nicht beeinträchtigen. Die Art des Bindemittels wird durch die Maltechnik, den Malgrund und die gewünschten Eigenschaften der Farbe (Trocknung, Glanz, Deckkraft) bestimmt.

Als Farbbindemittel sind gebräuchlich:

Baustoffe[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bindemittel in Baustoffen sind mineralische Stoffe, die durch Kristallisation eine hohe Festigkeit erreichen, oder organische Stoffe (z. B. Kunstharzdispersionen oder 2-Komponenten-Reaktionsharze), die durch Polymerisation erhärten. Auch Bindemittel auf der Basis nachwachsender Rohstoffe wie Stärke und Zucker werden beispielsweise im Gipskarton, in Mineralfaserplatten oder als Tapetenkleister eingesetzt.

In der Bauindustrie unterscheidet man zwischen hydraulischen Bindemitteln, die sowohl an der Luft als auch unter Wasser härten (z. B. Zement, Mischbinder, hydraulischer Kalk (Trass), Putz- und Mauerbinder auf Zement-/Acryl-Basis), und nichthydraulischen Bindemitteln (auch Luftbindemittel), die nur an der Luft härten (z. B. Luftkalke, Gips, Magnesiabinder, Lehm). Nichthydraulische Bindemittel sind im erhärteten Zustand nicht wasserbeständig.

Gebräuchliche Bindemittel in Baustoffen sind:

Klebstoffe[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Hauptartikel: Klebstoff

Bei Zweikomponentenklebern, im weiteren Sinne bei allen zweiphasigen Polymeren, ist der Binder die Substanz, die als Katalysator für die Polymerisation dienen.

Hartmetalle[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In Hartmetallen, die gesintert werden, werden Cobalt oder das weniger toxische Nickel als Bindemittel genutzt.

Keramikwerkstoffe[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei Werkstoffen für oder aus Keramiken dient der eigentliche keramische Anteil, der sich durch thermisches Sintern („Backen“ bei hoher Temperatur), oder andere chemische Prozesse (etwa Pyrolyse von Polymeren) verfestigt, als Bindemittel. Durch den abnorm hohen Schwund beim Brennen ist ein zu fettes Ausgangsstoffgemisch äußerst ungünstig. Traditionelle Töpfer- oder Hafner­keramiken werden mit Sanden oder Schamotten gemagert (Magerung).

Holzwerkstoffe[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bindemittel dienen bei der Herstellung von Holzwerkstoffen, wie beispielsweise Spanplatten oder MDF-Platten, der Verklebung der Holzpartikel (eben Holzspänen oder Holzfasern). Mengenmäßig sind dabei die Aminoplaste und das PMDI am bedeutendsten. Bindemittel aus nachwachsenden Rohstoffen sind zwar in der Entwicklung, spielen in der Holzwerkstoffindustrie praktisch jedoch noch keine Rolle.[3]

Papier[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bindemittel machen das Papier beschreibbar, weil es weniger saugfähig und weniger hygroskopisch wird. Die Hydrophobierung der Faser bezeichnet man in der Papiermacherei als Leimung. Leimstoffe sind oft chemisch modifizierte (verseifte) Baumharze in Kombination mit Kalialaun bzw. Aluminiumsulfat oder Polymere auf Basis von Acrylaten oder Polyurethanen. Stärken und Zucker werden in der Papierindustrie zur Erhöhung der Reißfestigkeit und besseren Bedruckbarkeit von Papier und Pappe eingesetzt, Proteine aus Leguminosen zur Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit und besseren Haftung wasserlöslicher Druckfarben.[4]

Bei Druckfarben für Massendrucksachen ist eine sofortige Trocknung (z.B. durch sogenanntes Wegschlagen auf saugfähigem Papier) von entscheidender Bedeutung, damit sich die Farbe nicht auf Förderwalzen oder nebenliegende Papierschichten überträgt oder diese gar miteinander verkleben (Blockfreiheit).

Lebensmittel[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bindemittel in Lebensmitteln haben die Aufgabe, Speisen die gewünschte Konsistenz zu geben. Hier kommen Eiweiße und Kohlenhydrate zur Anwendung. Sie müssen geschmacklich neutral oder geschmacklich der zu bindenden Speise angepasst sein.

Die in der Küche üblichen Bindemittel sind:

In der Lebensmittelindustrie verwendete Bindemittel (auch Verdickungsmittel, Dickungsmittel)[5]

E-Nummer Stoff Gruppe
E 400 Alginsäure
E 401 Natriumalginat
E 402 Kaliumalginat
E 406 Agar-Agar
E 407 Carrageen
E 410 Johannisbrotkernmehl
E 412 Guarkernmehl
E 413 Traganth
E 414 Gummi arabicum
E 415 Xanthan
E 416 Karaya
E 417 Tarakernmehl
E 418 Gellan
E 440 Pektin
E 460 Zellulose
E 461 Methylcellulose Zelluloseether
E 462 Ethylcellulose Zelluloseether
E 463 Hydroxypropylcellulose Zelluloseether
E 464 Hydroxypropylmethylcellulose Zelluloseether
E 465 Methylethylcellulose Zelluloseether
E 466 Natriumcarboxymethylcellulose Zelluloseether
E 1404 Oxidierte Stärke modifizierte Stärke
E 1410 Monostärkephosphat modifizierte Stärke
E 1412 Distärkephosphat modifizierte Stärke
E 1413 Phosphatiertes Distärkephosphat modifizierte Stärke
E 1414 Acetyliertes Distärkephosphat modifizierte Stärke
E 1420 Acetylierte Stärke modifizierte Stärke
E 1422 Acetyliertes Distärkeadipat modifizierte Stärke
E 1440 Hydroxypropylstärke modifizierte Stärke
E 1442 Hydroxypropyldistärkephosphat modifizierte Stärke
E 1450 Stärkenatriumoctenylsuccinat modifizierte Stärke
E 1451 Acetylierte oxidierte Stärke modifizierte Stärke

Bindemittel (Gefahrenabwehr)[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im Bereich der Gefahrenabwehr kommen verschiedene Bindemittel zum Einsatz. Im Wesentlichen lassen sich Öl- und Chemikalienbindemittel unterscheiden.

Belege[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Synthetische Bindemittel – eine Einführung, S. 23ff, Vincentz Network GmbH & Co. KG, Hannover; auf FarbeUndLack.de
  2. a b Helmuth Heid, Wolfgang Imhof, Emil Jakubowski, Jürgen Reith: Malerfachkunde, S.161, Springer Verlag
  3. Verband der deutschen Holzwerkstoffindustrie (VHI): Bindemittel in Holzwerkstoffen.
  4. Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe: Pflanzen für die Industrie (PDF; 1,6 MB), 2005.
  5. Lebensmittellexikon.de: Geliermittel, Bindemittel, Verdickungsmittel.