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Verfahren zum Hydrophobieren von Mauerwerk und Zementagglomeraten
Die Baumaterialien, die der atmosphärischen Feuchtigkeit ausgesetzt sind, verändern sich nach Ablauf einer gewissen Zeit. Man bemerkt vor allem die Bildung von Ausblühungen und die Entwicklung von Moosen. Bei der Suche nach einer Abhilfe von diesen Übelständen hat man gefunden, dass diese durch das Eindringen von Wasser verursacht wurden. Man hat daher versucht, die Baumaterialien wasserabstossend zu machen. Bisher ist es noch nicht gelungen, ein wasserabstossend machendes Mittel zu finden, das in allen Fällen anwendbar ist und das besonders auch bei Materialien, die freien Kalk enthalten, wie Mauerwerk und unter Verwendung von Portlandzement hergestellten Agglomeraten, verwendet werden kann.
Man weiss, dass im Augenblick des Abbindens die Aluminate und Silikate des Kalzium eine gewisse Menge Kalziumhydroxyd in Freiheit setzen, die sich in Berührung mit der Luft karbonisiert.
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werk noch bei Agglomeraten aus Zement von Nachteil. Es ist jedoch sehr schädlich, wenn es sich darum handelt, diese Materialien wasserabstossend zu machen.
Die Verwendung von organischen Siliziumverbindungen, wie der Silikone und Silikonate, zum wasserabstossend machen von porösen Stoffen wie Geweben, Leder, Holz, Papier usw. ist bekannt. Man hat bei Verwendung derartiger Verbindungen auch beim Wasserabstossendmachen von Bauten gute Ergebnisse erzielt, wenn diese Bauten mindestens mehrere Monate alt sind, weil in diesen Fällen der freie Kalk vollkommen karbonisiert ist. Im Gegensatz dazu geben die Silikone enttäuschende Ergebnisse, wenn man sie auf frischem Mauerwerk anbringt. Ebenso ist es bei Agglomeraten aus Zement, die in grossen Serien hergestellt werden, wie z. B. gewissen Fliesen, Töpferwaren und Platten aus Asbestzement. Die eigenen Fabrikationsbedingungen dieser Materialien verhindern ihre länger dauernde Berührung mit der Kohlensäure der Luft.
Darüberhinaus vollzieht sich die Umwandlung des freien Kalkes in Karbonat deshalb nicht, weil ihre geometrischen Formen ein leichtes Aufstapeln bis zu grosser Höhe gestatten. Daraus folgt, dass diese Materialien noch mehrere Monate nach ihrer Erzeugung praktisch den gesamten freien Kalk enthalten, der sich während des Abbinden des Zementes gebildet hat.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, nach dem Baumaterial wasserabstossend gemacht werden kann und das selbst dann anwendbar ist, wenn das Material freien Kalk enthält.
Bevor die gemäss der'Erfindung angewendeten Mittel dargelegt werden, ist es nötig, einige Erklärungen über die Ursache der Wasserabstossung zu geben und die Versuche zu erklären, die die Eignung eines Verfahrens zur Erzielung der gewünschten Ergebnisse zu bestimmen ermöglichen.
Wenn man ein Material mit Emulsionen oder organischen Lösungen von Silikonen oder Silikonaten behandelt, so stellt man, zumindestens in einzelnen Fällen, fest, dass das Wasser in Tropfen zusammenläuft, ohne das Material nass zu machen (zu benetzen). Diese Erscheinung, die man"perlage" (Tropfenbildung) nennt, beruht auf einer Veränderung der Oberflächenspannung des Wassers in Berührung mit dem Material. Man kann diese"perlage"durch Messen des Tropfenwinkels auf einer Oberfläche genau bestimmen. Diese Methode ist sehr empfindlich und man begnügt sich im allgemeinen mit einer qualitativen Bestimmung dieser Erscheinung.
Es ist bewiesen, dass die Tropfenbildung zur Prüfung der Wirksamkeit der Wasserabstossung nicht genügt. So hat man festgestellt, dass Materialien trotz Tropfenbildung auf die Dauer bedeutende Wassermengen absorbierten. Man muss feststellen, dass man wieder mit andern Silikonen nicht die Erscheinung
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der Tropfenbildung, wohl aber eine nur sehr schwache Wasserabsorption feststellt.
Die Versuche zur Bestimmung der wasserabstossenden Eigenschaft werden so durchgeführt, dass man während 10 Minuten Wasser auf eine unter 45 Grad geneigte Platte fliessen lässt, deren Ränder vorher paraffiniert worden sind. Die Wasserabsorption wird quantitativ durch den Gewichtsunterschied vor und nach dem Versuch bestimmt.
Die Wirkung des freien Kalkes kann untersucht werden, indem man möglichst unter Abschluss der Luft arbeitet. Man muss mit Materialien arbeiten, die aus der jüngsten Erzeugung stammen oder die in Stapeln von grosser Höhe gelagert waren. In diesem Fall dauern die Arbeitsvorgänge zum Wasserabsto- ssendmachen nur einige Minuten, wodurch die Einwirkung der umgebenden Luft auf ein Minimum reduziert wird. Sogleich nach beendeter Behandlung werden die Materialien in luftdichten Säcken aus Kunst-
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Polythène ,Sorge tragen, dass die eingepackten Materialien noch aufgestapelt werden, um die Einwirkung der Atmosphäre noch weiter zu verringern.
Darüberhinaus muss man der Dauer Rechnung tragen, während der das wasserabstossendmachende Mittel mit dem freien Kalk in Berührung ist ; diese beträgt im allgemeinen mehrere Monate und kann sogar ein Jahr übersteigen. Es wäre nun unpraktisch. Versuche von einer derart langen Dauer zu machen.
Daher hat man eine raschere Arbeitsmethode angewendet. Diese besteht darin, dass man die Materialien während zwei Stunden mit Wasserdampf von ungefähr 110 Grad behandelt. Im folgenden wird unter"Al- terung" die Behandlung mit Dampf bei 110 Grad im Autoklaven während zwei Stunden bezeichnet.
Gemäss der vorliegenden Erfindung besteht das Verfahren zur Hydrophobierung von Mauerwerk darin, dass zunächst eine Schutzflüssigkeit, welche die zerstörende Wirkung des freien Kalkes durch Bildung einer an der Oberfläche inerten, isolierenden Schicht aufhebt und sodann eine hydrophobierende Mischung mit organischen Siliziumverbindungen als aktiven Komponenten aufgetragen wird, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzflüssigkeit Vinylharze oder chlorierten Kautschuk enthält und die hydro phobierende Mischung in Form einer wässerigen Emulsion angewendet wird.
Das eine organische Siliziumverbindung enthaltende wasserabstossend machende Gemisch ist eine wässerige Emulsion eines Silikons. Die an das Silizium gebundenen organischen Radikale sind : Alkyl mit 1-6 Kohlenstoffatomen, Phenyl oder eine Mischung, wie Methyl-Phenyl, Äthyl-Phenyl, Propyl-Phenyl usw.
Das Aufbringen der zur Behandlung verwendeten Flüssigkeiten kann mit allen tauglichen Mitteln erfolgen : Tränkung, Zerstäubung, Aufbringen mit Bürsten, Walzen usw. Die benötigten Mengen Reagens wechseln mit der Natur des Materials und vor allem mit der Porosität desselben. Im allgemeinen beträgt die benötigte Menge Emulsion 10-50 Gramm pro Quadratmeter. Man benötigt 1-5 Gramm organische Siliziumverbindung, um die gleiche Oberfläche zu behandeln.
Bevor man das die organische Siliziumverbindung enthaltende wasserabstossend machende Gemenge einwirken lässt, muss das Material trocken sein oder es muss zumindestens die Absorption der Schutzlösung beendet sein. In den folgenden, mit Platten aus Asbestzement durchgeführten Beispielen wurden die beiden Behandlungen in Abständen von wenigen Minuten durchgeführt, um eine Karbonisierung des eventuell noch vorhandenen freien Kalkes zu vermeiden. In der Praxis hängt das Intervall zwischen den beiden Behandlungen von den örtlichen Fabrikationsbedingungen ab.
Es versteht sich von selbst, dass das Verfahren auf alle Baumaterialien angewendet werden kann. Die angeführten Beispiele haben die Aufgabe, die Erfindung zu erklären, nicht aber sie zu beschränken.
In den folgenden Beispielen verwendet man eine Emulsion A mit der folgenden Zusammensetzung, wobei alle Teile in Gewichten angegeben sind.
Emulsion A.
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<tb>
<tb>
Methyl <SEP> - <SEP> Phenyl <SEP> - <SEP> Silikon <SEP>
<tb> Me <SEP> : <SEP> Ph=60 <SEP> : <SEP> 40 <SEP> ; <SEP> (Me+Ph) <SEP> : <SEP> Si=1, <SEP> 6 <SEP> 15 <SEP> 0/0
<tb> Toluol <SEP> 7. <SEP> 51o <SEP>
<tb> Xylol <SEP> 7, <SEP> 5% <SEP>
<tb> Stearinsäure <SEP> 2. <SEP> 50/0 <SEP>
<tb> Morpholin <SEP> 1, <SEP> 1% <SEP>
<tb> Carboxymethylcellulose <SEP> 0, <SEP> 03% <SEP>
<tb> N <SEP> atriumdioctylsulfosuccinat <SEP> 0, <SEP> 7'10 <SEP>
<tb> Wasser <SEP> 65, <SEP> 67%
<tb>
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Beispiel l : Schwarze Platten aus Asbestzement. Mittels eines. Pinsels bringt man pro ma ungefähr 50 Gramm'einer Toluollösung mit 1% Chlorkautschuk auf. NachTiocknung an der Luft in Dauer von 4 Minuten bringt man ebenfalls mit dem Pinsel die Emulsion A von Methyl - Phenyl - Silikon auf.
Es werden 2 g Silikon pro m aufgebracht.
Die Platten werden sofort in Säcke aus"Polymene"eingepackt.
Nach 15 Tagen werden Benetzungsversuche durchgeführt. die gute Ergebnisse zeigen (ausser beim Muster). Man unterwirft die Platten dann der Alterung. Die quantitative Untersuchung der wasserabstossenden Eigenschaft wird nach 24-stündiger Trocknung an der Luft durchgeführt. Die Gewichtszunahmen sind angegeben in Gramm für eine Oberfläche von 400 (20 x 20) cm2.
Die Ergebnisse waren :
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<tb>
<tb> Tropfenbildung <SEP> Absorption
<tb> auf <SEP> 400 <SEP> cm2
<tb> Muster <SEP> keine <SEP> 23, <SEP> 3 <SEP> g <SEP>
<tb> Toluollösung <SEP> mit <SEP> lja <SEP> Chlorkautschuk <SEP> und <SEP> Emulsion <SEP> A <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> 3, <SEP> 6 <SEP> g <SEP>
<tb>
Beispiel 2 : Graue Platten aus Asbestzement. Die Schutzflüssigkeit gegen den Kalk ist eine Emulsion eines Acrylharzes, Die Behandlungen waren die gleichen wie in Beispiel 1.
Folgende Resultate wurden festgestellt :
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<tb>
<tb> Tropfenbildung <SEP> Absorption <SEP>
<tb> auf <SEP> 400 <SEP> cm2
<tb> Muster <SEP> keine <SEP> 25, <SEP> 6 <SEP> g <SEP>
<tb> Emulsion <SEP> A <SEP> allein <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> 11, <SEP> 2 <SEP> g <SEP>
<tb> Emulsion <SEP> von <SEP> Acrylharzlack
<tb> und <SEP> Emulsion <SEP> A <SEP> sehr <SEP> gut <SEP> 6, <SEP> 4 <SEP> g
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