DE102012213377A1 - Nicht-filmbildende Formulierungen auf Basis von Organosiliciumverbindungen - Google Patents
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Abstract
Beschrieben werden neue Nicht-filmbildende Formulierungen auf Basis von Organosiliciumverbindungen enthaltend (A) Silane der Formel RaR1 bSi(OR2)4-a-b (I)worin R gleich oder verschieden sein kann und einwertige, SiC-gebundene Kohlenwasserstoffreste mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, R1 gleich oder verschieden sein kann und einwertige, SiC-gebundene Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeutet, R2 gleich oder verschieden sein kann und ein Wasserstoffatom oder einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet, a 1, 2 oder 3, vorzugsweise 1, ist und b 0, 1 oder 2, vorzugsweise 0 oder 1, ist, mit der Maßgabe, dass die Summe aus a und b 1, 2 oder 3 ist, und/oder deren Teilhydrolysate und (B) Glycole oder Glycolether der Formel R3O(CH2CHR4O)nR3 (II),wobei R3 gleich oder verschieden ist und ein Wasserstoffatom oder einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet, R4 gleich oder verschieden ist und ein Wasserstoffatom oder einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen bedeutet und n eine ganze Zahl von 1 bis 4 ist, mit der Maßgabe, dass Komponente (B) in Mengen von 0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf Komponente (A), eingesetzt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft nicht-filmbildende Formulierungen auf der Basis von Organosiliciumverbindungen, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung, insbesondere zur hydrophobierenden Imprägnierung und Massehydrophobierung von mineralischen und organischen Baustoffen.
- Silane und Siloxane werden seit langem für den Bautenschutz eingesetzt, z. B. Lösungen von Silanen in organischen Lösungsmitteln, wie sie z. B. in
DE-A 1069057 beschrieben sind. - Wässrige Formulierungen auf der Basis von Alkylalkoxysilanen und -siloxanen sind ebenfalls bekannt.
EP-A 234 024 - In
DE 10 2007 047 907 A1 sind wässrige Dispersionen beschrieben, die Alkylalkoxysilane, ggf. Siloxane, sowie nichtionische und kationische Emulgatoren enthalten. - Bei der Hydrophobierung von Baustoffen sind mehrere wichtige Eigenschaften erforderlich. Das Hydrophobiermittel muss die Wasseraufnahme des Baustoffes um das gewünschte Maß mindestens auf 20% im Vergleich zum nichtbehandelten Baustoff reduzieren. Das Hydrophobiermittel darf keinen Film an der Oberfläche bilden, um die Wasserdampfdurchlässigkeit nicht zu stark zu beeinflussen oder sogar auszuschalten. Die Eindringtiefe in den Baustoff sollte mehr als einen mm betragen, damit die Hydrophobierung nicht bereits nach kurzer Zeit aufgrund von natürlicher Verwitterung unwirksam ist. Und nicht zuletzt darf das Bautenschutzmittel das optische Erscheinungsbild des Baustoffes nicht verändern, also z. B. keine Verdunkelung oder Vergilbung bewirken.
- Diese Balance der verschiedenen Eigenschaften ist bei den für den Bautenschutz verwendeten Formulierungen nur unzureichend ausgeprägt.
- Es bestand daher die Aufgabe Formulierungen bereitzustellen, die als Bautenschutzmittel einsetzbar sind, eine starke Reduzierung der Wasseraufnahme bewirken, tief in den Baustoff eindringen und dabei weder einen Film auf der Oberfläche bilden noch zu Vergilbungen oder sonstigen optische Veränderungen der Oberfläche des behandelten Baustoffes führen. Die Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.
- Gegenstand der Erfindung sind nicht-filmbildende Formulierungen auf Basis von Organosiliciumverbindungen enthaltend
- (A) Silane der Formel
RaR1 bSi(OR2)4-a-b (I) - (B) Glycole oder Glycolether der Formel
R3O(CH2CHR4O)nR3 (II), - Überraschenderweise wurde gefunden, dass die Eigenschaftsbalance der Bautenschutzformulierungen wesentlich verbessert wird, wenn als Wirkstoff in den Bautenschutzformulierungen ein Alkylalkoxysilan in Kombination mit bis zu 20 Gew.-% an Glycolen und/oder Glycolethern, bezogen auf das Gesamtgewicht der eingesetzten Alkylalkoxysilane, eingesetzt wird. Die Wirksamkeit wird durch den Zusatz der hydrophilen Additive nicht, wie man erwarten müsste, beeinträchtigt, sondern die Eindringtiefe wird signifikant verbessert, ohne dass eine Filmbildung oder eine Vergilbung stören.
- Vorzugsweise sind die erfindungsgemäßen Formulierungen im Wesentlichen wasserfrei und enthalten höchstens 5 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formulierungen.
- Bevorzugt bestehen die erfindungsgemäßen Formulierungen aus
- (A) Silanen der Formel (I) und/oder deren Teilhydrolysaten und
- (B) Glycolen oder Glycolethern der Formel (II) und höchstens 5 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formulierungen. Bevorzugt sind sie wasserfrei.
- Vorzugsweise ist R ein Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt ein Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen. Bevorzugt ist Rest R ein n-Alkyl-, iso-Alkyl-, Aryl- oder Aralkylreste mit mindestens 4 Kohlenstoffatomen, bevorzugt mit 6 bis 18 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt mit 8 bis 14 Kohlenstoffatomen.
- Beispiele für den Rest R sind der n-Hexylrest, n-Octylrest und iso-Octylrest, wie der 2,2,4-Trimethylpentylrest, n-Decylrest, n-Dodecylrest, n-Tetradecylrest, n-Hexadecylrest und der Octadecylrest.
- Vorzugsweise ist der Rest R1 ein gegebenenfalls substituierter Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, bevorzugt ein Methyl-, Ethyl-, n-Butyl- oder Isopropylrest, insbesondere ein Methylrest. Beispiele für substituierte Alkylreste sind mit einem Sauerstoffatom substituierte Alkylreste, wie der 2-Methoxyethylrest.
- Vorzugsweise ist der Rest R2 ein Wasserstoffatom oder ein gegebenenfalls mit Organyloxygruppen substituierter Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, bevorzugt ein Wasserstoffatom, ein Methyl-, Ethyl-, n-Butyl- oder i-Propylrest, insbesondere ein Wasserstoffatom, ein Methyl- oder Ethylrest. Beispiele für mit Organyloxygruppen substituierte Alkylreste sind der 2-Methoxyethylrest.
- Silane der Formel (I) oder deren Teilhydrolysate sind kommerziell verfügbar bzw. nach allgemein bekannten chemischen Methoden darstellbar.
- Beispiele für erfindungsgemäß eingesetzte Silane (A) sind Isobutyltriethoxysilan, Hexyltriethoxysilan, Hexylmethyldiethoxysilan, n-Octyltrimethoxysilan, n-Octyltriethoxysilan, n-Octyltributoxysilan, Isooctyltriethoxysilan, n-Decyltriethoxysilan, Dodecylmethyldimethoxysilan, Hexadecyltrimethoxysilan, Octadecylmethyldimethoxysilan, Octadecylmethyldiethoxysilan und Octadecyltriethoxysilan.
- Bevorzugt handelt es sich bei Komponente (A) um n-Hexyltriethoxysilan, n-Octyltriethoxysilan und Isooctyltriethoxysilan sowie deren Teilhydrolysate, wobei n-Octyltriethoxysilan und Isooctyltriethoxysilan sowie deren Teilhydrolysate besonders bevorzugt sind.
- Falls es sich bei Komponente (A) um Teilhydrolysate handelt, sind solche mit 2 bis 10 Si-Atomen bevorzugt. Teilhydrolysate entstehen meist dadurch, dass ein Teil der Reste OR2 in den Silanen der Formel (I) durch Reaktion mit Wasser oder Wasserdampf abgespalten wurden und an Silizium gebundene OH-Gruppen entstehen. Diese können wiederum unter Abspaltung von Wasser zu Siloxanbindungen kondensieren, wodurch Oligomere entstehen, die neben Gruppen OR2 auch OH-Gruppen enthalten können. Teilhydrolysate von Silanen der Formel (I) können auch als Verunreinigung im Silan der Formel (I) enthalten sein.
- Vorzugsweise ist Rest R3 ein gegebenenfalls substituierter Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, bevorzugt ist R3 ein Methyl-, Ethyl-, n-Butyl-, n-Hexylrest oder Isopropylrest.
- Vorzugsweise ist Rest R4 ein Wasserstoffatom oder ein Alkylrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, bevorzugt ein Wasserstoffatom oder ein Methyl-, Ethyl-, n-Butyl- oder i-Propylrest, besonders bevorzugt ein Wasserstoffatom, ein Methyl- oder Ethylrest.
- In Formel (II) ist n vorzugsweise 1, 2, 3 oder 4, bevorzugt 1 oder 2.
- Beispiele für Glycole und Glycolether (B) sind Ethan-1,2-diol, Propan-1,2-diol, Butan-1,2-diol, Hexan-1,2-diol, Ethylenglycolmonobutylether, Ethylenglcoldibutylether, Propylenglycolmonohexylether, Diethylenglycol und Diethylenglycolmonobutylether. Diethylenglycolmonobutylether ist besonders bevorzugt.
- Die nicht-filmbildenden Formulierungen können auch wässrige Dispersionen sein und neben den Komponenten (A) und (B)
- (C) gegebenenfalls Emulgatoren und
- (D) Wasser in Mengen von 10 bis 95 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der wässrigen Dispersion,
- Als Emulgatoren (C) können alle Emulgatoren eingesetzt werden, die auch bisher für die Herstellung von Siloxandispersionen verwendet wurden. Als Emulgatoren (C) können anionische, nichtionische, kationische und amphotere Tenside oder deren Mischungen eingesetzt werden. Alternativ können auch polymere Verbindungen, die emulgierende Eigenschaften haben, wie Polyvinylalkohole, insbesondere Polyvinylalkohole mit einem Verseifungsgrad von 75–95% eingesetzt werden.
- Bei den Emulgatoren (C) handelt es sich bevorzugt um nichtionische Emulgatoren oder um Mischungen aus nichtionischen Emulgatoren und ionischen Emulgatoren.
- Beispiele für die erfindungsgemäß eingesetzten nichtionischen Emulgatoren (C) sind Sorbitanfettsäureester, ethoxylierte Sorbitanfettsäureester, ethoxylierte Fettsäuren, ethoxylierte lineare oder verzweigte Alkohole mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen, ethoxylierte Alkylphenole, Pentaerythritfettsäurester, Glycerinester und Alkylpolyglycoside.
- Bevorzugt handelt es sich bei den nichtionischen Emulgatoren (C) um Sorbitanfettsäureester, ethoxylierte Sorbitanfettsäureester, ethoxylierte Fettsäuren, ethoxylierte lineare oder verzweigte Alkohole mit 10 bis 20 Kohlenstoffatomen und ethoxylierte Triglyceride.
- Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Formulierungen keine ethoxylierten Alkylphenole, da diese bekannterweise nicht umweltverträglich sind.
- Wenn nichtionische Emulgatoren als Komponente (C) eingesetzt werden, kann es sich nur um eine Art eines nichtionischen Emulgators handeln oder um ein Gemisch von mehreren nichtionischen Emulgatoren. Vorzugsweise hat mindestens ein nichtionischer Emulgator (C) einen HLB-Wert von größer oder gleich 12, insbesondere größer oder gleich 14, und wird gegebenenfalls im Gemisch mit nichtionischen Emulgatoren mit einem HLB-Wert kleiner 12 eingesetzt.
- Vorzugsweise werden als Emulgatoren (C) Mischungen von nichtionogenen Emulgatoren eingesetzt, von denen mindestens ein Emulgator einen HLB-Wert größer oder gleich 12 hat. Dabei beträgt der Anteil an Emulgatoren (C) mit einem HLB-Wert größer oder gleich 12 im Emulgatorgemisch (C) bevorzugt mindestens 30 Gew.-%.
- Der HLB-Wert ist Ausdruck des Gleichgewichts zwischen hydrophilen und hydrophoben Gruppen eines Emulgators. Die Definition des HLB-Werts sowie Verfahren zu deren Ermittlung sind allgemein bekannt und z. B. in Journal of Colloid and Interface Science 298 (2006) 441–450 sowie der dort zitierten Literatur beschrieben.
- Als anionische Emulgatoren (C) können z. B. Alklysulfonate, Alkylsulfate und Alkylphosphate eingesetzt werden.
- Beispiele für kationische Emulgatoren (C) sind alle bekannten quartären Ammoniumverbindungen, die mindestens einen substituierten oder unsubstituierten Kohlenwasserstoffrest mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen tragen, wie Dodecyldimethylammoniumchlorid, Tetradecyltrimethylammoniumbromid, Stearyltrimethylammoniumchlorid, Distearyldimethylammoniumchlorid, Cetyltrimethylammoniumchlorid, Behenyltrimethylammoniumbromid, Dedecylbenzyldimethylammoniumchlorid und Benzyltrimethylammoniumchlorid.
- Wenn als Komponente (C) kationische Emulgatoren eingesetzt werden, so sind das bevorzugt Aryl- oder Alkyltrimethylammoniumsalze wie Stearyltrimethylammoniumchlorid und Cetyltrimethylammoniumchlorid, besonders bevorzugt Benzyltrialkylammoniumsalze, insbesondere Trimethylbenzylammoniumchlorid und Trimethylbenzylammoniummethosulfat.
- Weitere Beispiele sind alle bekannten quartären Imidazoliniumverbindungen, die mindestens einen substituierten oder unsubstituierten Kohlenwasserstoffrest mit mindestens 10 Kohlenstoffatomen tragen, wie 1-Methyl-2-stearyl-3-stearylamidoethyl-imidazolinium-methosulfat, 1-Methyl-2-norstearyl-3-stearyl-amidoethylimidazolinium-methosulfat, 1-Methyl-2-oleyl-3-oleylamidoethylimidazolinum-methosulfat, 1-Methyl-2-stearyl-3-methylimidazolinum-methosulfat, 1-Methyl-2-behenyl-3-methylimidazolinum-methosulfat und 1-Methyl-2-dodecyl-3-methylimidazolinum-methosulfat.
- Wenn die erfindungsgemäßen Formulierungen Komponenten (C) enthalten dann in Mengen von bevorzugt 0,1 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 bis 8 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Formulierung.
- Bei dem in den Dispersionen eingesetzten Wasser (D) kann es sich um beliebige Arten von Wasser, wie etwa natürliche Wässer, wie z. B. Regenwasser, Grundwasser, Quellwasser, Flusswasser und Meerwasser, chemische Wässer, wie z. B. vollentsalztes Wasser, destilliertes oder (mehrfach) redestilliertes Wasser, Wässer für medizinische oder pharmazeutische Zwecke, wie z. B. gereinigtes Wasser (Aqua purificata; Pharm. Eur. 3), Aqua deionisata, Aqua destillata, Aqua bidestillata, Aqua ad injectionam oder Aqua conservata, Trinkwasser nach deutscher Trinkwasserverordnung und Mineralwässer handeln.
- Bevorzugt handelt es sich bei dem eingesetzten Wasser (D) um Wasser mit einer Leitfähigkeit von weniger als 10 μS/cm, insbesondere um weniger als 2 μS/cm.
- Wenn die erfindungsgemäßen Formulierungen wässrige Dispersionen sind dann enthalten sie Wasser (D) in Mengen von vorzugsweise 10 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 60 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge an Dispersion.
- In einer Variante der vorliegenden Erfindung ist Wasser (D) zu weniger als 30% enthalten, so dass standfeste cremige Produkte erhalten werden, die insbesondere dort vorteilhaft sind, wo eine hydrophobierende Imprägnierung an senkrechten oder waagerechten Flächen über Kopf zu verarbeiten sind. Es ist ein Kennzeichen dieser erfindungsgemäßen Cremes, dass sie eine Fließgrenze, bestimmt mit oszillierender Viskositätsmessung nach DIN 54458, von mindestens 5 Pa, insbesondere mindestens 10 Pa, aufweisen.
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen, vorzugsweise wenn sie wässrige Dispersionen sind, können
- (E) Silane, die von Komponente (A) verschieden sind, oder deren Teilhydrolysate, in Mengen von höchsten 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Komponente (A),
- Bei den erfindungsgemäß gegebenenfalls eingesetzten Silanen (E) kann es sich um beliebige, bisher bekannte Silane handeln die nicht der Formel (I) entsprechen, wie z. B. Alkoxysilane, wie Tetraethoxysilan, Alkylalkoxysilane, die einen Alkylrest mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen enthalten, wie z. B. Methyltrimethoxysilan oder Propylmethyldiethoxysilan, oder die substituierte Kohlenwasserstoffreste enthalten, wie z. B. Glycidoxypropyltrimethoxysilan, Aminopropyltriethoxysilan, Aminoethylaminopropylmethyldimethoxysilan.
- Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Formulierungen höchstens 1 Gew.-% an Silanen (E), die nicht der Formel (I) entsprechen, bezogen auf die Menge an Silan (A) der Formel (I).
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen, vorzugsweise wenn sie wässrige Dispersionen sind, können (F) lineare, cyclische oder verzweigte Polyorganosiloxane enthalten.
- Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sollen von dem Begriff Polyorganosiloxane sowohl polymere, oligomere wie auch dimere Organosiloxane mitumfasst werden.
- Bei den erfindungsgemäß gegebenenfalls eingesetzten Polyorganosiloxanen (F) kann es sich um beliebige, bisher bekannte lineare, cyclische und verzweigte Polyorganosiloxane handeln.
- Bevorzugt handelt es sich bei den Polyorganosiloxanen (F) um solche, die aus Einheiten der Formel
R5 c(R6O)dSiO(4-c-d)/2 (III)
R6 gleich oder verschieden sein kann und ein Wasserstoffatom oder einen einwertigen, gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, insbesondere Wasserstoff, Methyl- oder Ethylrest, bedeutet,
c 0, 1, 2 oder 3, vorzugsweise 1, 2 oder 3, ist,
d 0, 1, 2 oder 3, vorzugsweise 0 oder 1, ist und
die Summe c + d kleiner gleich 3 ist. - Die Komponente (F) bestehend aus Einheiten der Formel (III) ist vorzugsweise eine Flüssigkeit mit einer Viskosität bei 25°C von 5 bis 10000000 mPas, bevorzugt 50 bis 100000 mPas, oder ein Feststoff.
- Beispiele für gegebenenfalls eingesetzte Polyorganosiloxane (F) sind mit Triorganosiloxygruppen terminierte Polydimethylsiloxane, die Hydroxylgruppen und/oder Aminoalkylgruppen enthalten können, und Siliconharze, die überwiegend aus trifunktionellen Siloxaneinheiten bestehen.
- Insbesondere können als lineare Polyorganosiloxane (F) mit Hydroxylgruppen terminierte Polydimethylsiloxane mit einer Viskosität von 20 bis 200 mPas (25°C) oder Aminoethylaminopropylgruppen tragende Polydimethylsiloxane mit einer Viskosität von 100 bis 5000 mPas (25°C) eingesetzt werden.
- Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Formulierungen keine Polyorganosiloxane (F) mit mehr als 0,5 Gew.-% basischem Stickstoff, bevorzugt keine Polyorganosiloxane mit mehr als 0,3 Gew.-% basischem Stickstoff, besonders bevorzugt keine Polyorganosiloxane mit basischem Stickstoff, um Vergilbungen bei der Anwendung auszuschließen.
- Falls Polyorganosiloxane (F) mit basischem Stickstoff in den Formulierungen enthalten sind, dann beträgt deren Anteil vorzugsweise weniger als 10 Gew.-%, bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A).
- Beispiele für gegebenenfalls eingesetzte cyclische Polyorganosiloxane (F) sind Octamethylcyclotetrasiloxan, Decamethylcyclopentasiloxan und Dodecamethylcyclohexasiloxan. Vorzugsweise enthalten die erfindungsgemäßen Formulierungen weniger als 0,1 Gew.-% an cyclischen Siloxanen.
- Beispiele für gegebenenfalls eingesetzte verzweigte Polyorganosiloxane (F) sind Alkoxygruppen enthaltende Organopolysiloxane, die z. B. durch Umsetzung von Methyltrichlorsilan und gegebenenfalls anderen Alkyltrichlorsilanen oder Phenyltrichlorsilan mit Ethanol in Wasser herstellbar sind und Summenformeln wie CH3Si(OCH2CH3)0,8O1,1 oder C6HSSi(OCH2CH3)0,7O1,2 entsprechen, oligomere Siloxane, die durch Hydrolyse/Kondensation aus Methyltriethoxysilan und Isooctyltriethoxysilan erhältlich sind und z. B. der Formel ([MeSiO3/2]0,3–0,5[IOSiO3/2]0,02–0,2[EtO1/2]0,3–0,6)x entsprechen, wobei Me für Methyl-, IO für Isooctyl- und Et für Ethylrest sowie x für den Kondensationsgrad steht, und Siliconharze aus Einheiten der Formel (III), bei denen in mindestens 70% der Einheiten der Formel (III) c = 1 ist und in den anderen Einheiten der Formel (I) c = 2 ist, vorzugsweise Siliconharze, bei denen in mindestens 80% der Einheiten der Formel (III), insbesondere 90% der Einheiten der Formel (III), c = 1 ist, mit einem Gehalt an Alkoxygruppen von 1 bis 6 Gew.-% und an Hydroxygruppen von 0,2 bis 1 Gew.-%.
- Die gegebenenfalls eingesetzten verzweigten Polyorganosiloxane (F) sind entweder bei 25°C und 1000 hPa Feststoffe oder haben bei 25°C eine Viskosität von vorzugsweise 10 bis 1000000 mPas, bevorzugt 100 bis 100000 mPas, besonders bevorzugt 1000 bis 50000 mPas, bzw. eine gewichtsmittlere Molmasse Mw von vorzugsweise 1000 bis 100000 g/mol, bevorzugt 2000 bis 10000 g/mol.
- Die erfindungsgemäß gegebenenfalls eingesetzten Siliconharze (F) können bei 23°C und 1000 hPa sowohl fest als auch flüssig sein, wobei bevorzugt flüssige Siliconharze (F) eingesetzt werden. Bevorzugt handelt es sich bei den gegebenenfalls eingesetzten Polyorganosiloxanen (F) um Siliconharze, wobei Mischungen aus hochviskosen Siliconharzen mit niedrigviskosen Siliconharzen oder Siliconölen besonders bevorzugt sind. Diese Mischungen haben bei 25°C eine Viskosität von vorzugsweise 100 bis 100000 mPas, insbesondere 1000 bis 10000 mPas.
- Falls die erfindungsgemäßen Formulierungen Polyorganosiloxane (F) enthalten, handelt es sich um Mengen von bevorzugt 5 bis 1000 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt 50 bis 200 Gewichtsteilen, jeweils bezogen auf 100 Gewichtsteile Komponente (A).
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen, vorzugsweise wenn sie wässrige Dispersionen sind, können
- (G) weitere Stoffe ausgewählt aus der Gruppe der Verdicker, Katalysatoren, Substanzen zum Einstellen des PH-Wertes, Duftstoffe, Farbstoffe, Konservierungsmittel und mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel
- Beispiele für gegebenenfalls eingesetzte Verdicker (G) sind Polyacrylsäure, Polyacrylate, Celluloseether, wie Carboxymethylcellulose und Hydroxyethylcellulose, natürliche Gume, wie Xanthan Gum, und Polyurethane.
- Beispiele für gegebenenfalls eingesetzte Katalysatoren (G) sind Amine und metallorganische Verbindungen, wie Dibutylzinndilaurat.
- Beispiele für gegebenenfalls eingesetzte Substanzen zum Einstellen des pH-Wertes (G) sind neben Aminosilanen auch Amine, wie Monoethanolamin oder Alkalihydroxide. Wenn es erforderlich ist, um die Konstanz des pH-Wertes über eine längeren Zeitraum zu gewährleisten, können auch Puffersysteme, wie Salze der Essigsäure, Salze der Phosphorsäure, Salze der Zitronensäure, jeweils in Kombination mit der freien Säure je nach gewünschtem pH-Wert verwendet werden.
- Bevorzugt handelt es sich bei den gegebenenfalls eingesetzten Substanzen zum Einstellen des pH-Wertes (G) um Amine und Aminosilane, besonders bevorzugt um Triethanolamin.
- Falls zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formulierungen Komponente (G) eingesetzt wird, handelt es sich um Mengen von bevorzugt 0,01 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 0,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Formulierung. Die erfindungsgemäßen Dispersionen enthalten bevorzugt Komponente (G).
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen sind aus ökologischen Gründen vorzugsweise frei von fluorierten organischen Verbindungen und fluorhaltigen Polymeren.
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen sind vorzugsweise frei von mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln, die nicht der Formel (II) entsprechen oder enthalten diese mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel in Mengen von höchstens 1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Dispersion.
- Unter „mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmitteln” im Sinne der vorliegenden Erfindung sind alle Lösungsmittel zu verstehen, die bei 20°C und einem Druck von 101,325 kPa mit Wasser in Mengen von maximal 1 g/l löslich sind.
- Insbesondere haben diese mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel bei 20°C einen Dampfdruck von 0,1 kPa oder höher.
- Beispiele für solche mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel sind Benzol, Toluol, Xylol, Hexan, Cyclohexan und paraffinische Kohlenwasserstoffgemische.
- Bevorzugt enthalten die erfindungsgemäßen Dispersionen keine über die Komponenten (A) bis (G) hinausgehenden Komponenten.
- Bei den erfindungsgemäß eingesetzten Komponenten kann es sich jeweils um eine Art einer solchen Komponente wie auch um ein Gemisch aus mindestens zwei Arten einer jeweiligen Komponente handeln.
- Die erfindungsgemäßen nicht-filmbildenden Formulierungen werden hergestellt indem die Komponenten (A) und (B) und ggf. (C) und ggf. (D) und ggf. (E) und ggf. (F) und ggf. (G) miteinander vermischt werden.
- Sind die erfindungsgemäßen Formulierungen wässrige Dispersionen, erfolgt die Herstellung dieser wässrigen Dispersionen nach an sich bekannten Verfahren. Üblicherweise erfolgt die Herstellung durch einfaches Verrühren aller Bestandteile bei Temperaturen von vorzugsweise 1 bis 50°C und gegebenenfalls anschließendes Homogenisieren, z. B. mit Strahldispergatoren, Rotor-Stator-Homogenisatoren bei Umfangsgeschwindigkeiten von vorzugsweise 5 bis 40 m/s, Kolloidmühlen oder Hochdruckhomogenisatoren bei Homogenisierdrücken von bevorzugt 50 bis 2000 bar.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Komponenten (A), (B), ggf. (E) und ggf. (F) homogen vermischt. Diese Mischung wird dann zu einer Mischung aus Komponenten (C) und (D) gegeben, wobei die Mischreihenfolge variiert werden kann. Die eingesetzten Komponenten werden vorzugsweise mit einem schnelllaufenden Rührer, z. B. einer Dissolverscheibe oder einem Rotor-Stator-Homogenisator vermischt. Vorzugsweise schließt sich daran ein Homogenisieren mit einem Hochdruckhomogenisator an. Die optionale Komponente (G) kann dabei zu einem beliebigen Zeitpunkt des Verfahrens zugegeben werden.
- In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Komponenten (C) und ein Teil der Komponente (D) vorgelegt, nacheinander oder gemeinsam Komponenten (A), (B), ggf. (E) und ggf. (F) zugegeben und homogen vermischt und anschließend die restlichen Mengen an Komponenten (D) zugegeben, vermischt und homogenisiert. Die optionale Komponente (G) kann dabei zu einem beliebigen Zeitpunkt des Verfahrens zugegeben werden.
- Homogenisiertechniken einschließlich Hochdruckhomogenisatoren sind allgemein bekannt. Hierzu sei z. B. auf Chemie Ingenieur Technik, 74(7), 901–909 2002 verwiesen.
- Die erfindungsgemäßen Dispersionen sind vorzugsweise milchige, weiße bis beige Flüssigkeiten.
- Die erfindungsgemäßen Dispersionen haben einen pH-Wert von vorzugsweise 5 bis 9, insbesondere von 6 bis 8.
- Die erfindungsgemäßen Dispersionen haben einen Anteil an nicht flüchtigen Verbindungen (z. B. bestimmt nach ASTM D 5095) von vorzugsweise 10 bis 90 Gew.-%, besonders bevorzugt von 20 bis 70 Gew.-%.
- Die erfindungsgemäßen Dispersionen haben eine volumenmittlere Teilchengröße von bevorzugt 0,1 bis 10 μm, insbesondere von 0,3 bis 1,5 μm.
- Die Dispersität der erfindungsgemäßen Dispersionen ist im Bereich von bevorzugt 0,5 bis 5, besonders bevorzugt 1,5 bis 3. Dieser Wert wird berechnet aus (D90–D10)/D50, wobei Dx für die Teilchengröße steht, bei der x% des Volumens der inneren Phase sich in Teilchen kleiner oder gleich dieser Teilchengröße befinden gemessen nach dem Prinzip der Fraunhoferbeugung (entsprechend ISO 13320).
- Die erfindungsgemäßen Dispersionen haben eine Viskosität von vorzugsweise weniger als 10000 mPas, insbesondere weniger als 1000 mPas, jeweils gemessen bei 25°C nach DIN 53019-1.
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen haben den Vorteil, dass sie eine sehr hohe Lagerstabilität haben und keine Verfärbungen verursachen.
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen haben den Vorteil, dass sie keine Filme bilden und die Wasserdampfdurchlässigkeit des Baustoffes erhalten.
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen haben den Vorteil, dass sie kostengünstig herstellbar sind.
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen haben den Vorteil, dass sie einfach in der Handhabung sind.
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen haben den Vorteil, dass sie leicht verdünnbar sind und auch in verdünnter Form eine sehr hohe Lagerstabilität haben.
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen haben den Vorteil, dass sie eine sehr gute und beständige Imprägnierwirkung und ein sehr gutes Eindringverhalten auf unterschiedlichen Untergründen ausprägen.
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen können für alle Zwecke eingesetzt werden, für die auch bisher Formulierungen auf der Basis von Organosiliciumverbindungen eingesetzt worden sind. Sie sind z. B. hervorragend als Bautenschutzmittel geeignet, insbesondere zum Hydrophobieren verschiedener mineralischer oder organischer Untergründe. Die Art und Weise der Anwendung derartiger Dispersionen ist dem Fachmann bekannt.
- Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung von Substraten, bei dem die Substrate mit den erfindungsgemäßen nicht-filmbildenden Formulierungen in Kontakt gebracht werden.
- Beispiele für Substrate, die mit den erfindungsgemäßen Formulierungen behandelt werden können, sind mineralische Stoffe, wie Mauerwerk, Mörtel, Ziegel, Kalkstein, Marmor, Kalksandstein, Sandstein, Granit, Porphyr, Beton und Porenbeton, und organische Stoffe, wie Holz, Papier, Pappe, Textilien, Kunst- und Naturfasern.
- Im Allgemeinen dringen die Dispersionen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in die Kapillaren des Substrates ein und trocknen dort.
- Bevorzugt werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mineralische Stoffe und Holzwerkstoffe eingesetzt.
- Bei der erfindungsgemäßen Behandlung handelt es sich bevorzugt um eine hydrophobierende Imprägnierung, Beschichtung, Grundierung oder Injektage, besonders bevorzugt um eine hydrophobierende Imprägnierung, wobei insbesondere das Substrat mit der Dispersion in Kontakt gebracht wird und die Dispersion partiell oder vollständig in das Substrat eindringt.
- Die erfindungsgemäße hydrophobierende Imprägnierung kann als Imprägnierung der Oberfläche von mineralischen Stoffen und Holzwerkstoffen oder als Imprägnierung von mineralischen Stoffen und Holzwerkstoffen über Injektion oder als Massehydrophobierung von mineralischen Stoffen und Holzwerkstoffen, z. B. von Beton oder von Dachziegeln einschließlich engobierter Dachziegel, erfolgen.
- Durch die erfindungsgemäße Hydrophobierung wird die Wasseraufnahme des Substrats drastisch reduziert, was die Wärmeleitfähigkeit absenkt, aber auch die Zerstörung der Baustoffe durch den Einfluss von Frost- und Tau-Zyklen oder Salz oder aber bei Holzwerkstoffen durch Fäulnis oder Pilzbefall verhindert. Damit wird nicht nur die Werthaltigkeit des so behandelten Werkstoffs gesichert, sondern z. B. auch ein niedriger Energieverbrauch beim Heizen oder Klimatisieren erzielt.
- Die Anwendung der erfindungsgemäßen Formulierungen zur Imprägnierung von Baustoffen kann auch vor, nach oder simultan zur Anwendung von Steinverfestigern dienen; z. B. kann man einen aus Lehm bestehenden Baustoff erst mit Wasserglas verfestigen und dann mit den erfindungsgemäßen Formulierungen hydrophobieren.
- Für die erfindungsgemäßen Imprägnieranwendungen werden die erfindungsgemäßen Formulierungen durch gängige und bisher bekannte Methoden der Verteilung auf die Oberfläche des Substrates gegeben, wie z. B. durch Streichen, Spritzen, Rakeln, Rollen, Gießen, Spachteln, Tauchen und Walzen. Für die Mauerwerksbehandlung ist es erforderlich, dass die Zubereitungen weit in das Mauerwerk eindringen. Daher sind für die Mauerwerksbehandlung niedrigviskose Formulierungen bevorzugt. Die Eigenschaft in das Mauerwerk einzudringen kann eine Materialeigenschaft sein oder das Eindringen wird künstlich gefördert, indem die erfindungsgemäßen Formulierungen mit erhöhtem Druck in das Mauerwerk befördert werden.
- Die erfindungsgemäßen Formulierungen, insbesondere als wässrige Dispersionen, können auch zur Formulierung von Anstrichstoffen in Kombinationen mit organischen Dispersionen und Pigmenten verwendet werden, um diesen Anstrichstoffen hydrophobe Eigenschaften zu geben. Diese Anwendung kann auch in Kombination mit fluororganischen Polymerdispersionen erfolgen, z. B. wenn neben einer Wasser abweisenden Wirkung auch ein Öl und Schmutz abweisende Wirkung gewünscht ist, z. B. um eine Beschädigung des Bauwerkes durch Graffiti zu verhindern.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann je nach Substrat und der beabsichtigten Wirkung die Anwendung der erfindungsgemäßen Formulierung konzentriert oder in verdünnter Form erfolgen. Wenn als erfindungsgemäße Formulierungen wässrige Dispersionen eingesetzt werden, können sie konzentriert oder aber mit Wasser verdünnt eingesetzt werden. Wenn die erfindungsgemäße Anwendung in verdünnter Form erfolgen soll, dann beträgt der Gehalt an Komponente (A) in der angewendeten Dispersion bevorzugt 2 bis 35 Gew.-%, insbesondere 5 bis 20 Gew.-%.
- Das Verfahren zur Behandlung von Substraten hat den Vorteil, dass es effizient und kostengünstig ist und dass die Substrate langfristig vor dem Einfluss von Wasser geschützt sind.
- In den nachfolgenden Beispielen beziehen sich alle Angaben von Teilen und Prozentsätzen, soweit nicht anders angegeben, auf das Gewicht. Sofern nicht anders angegeben, werden die folgenden Beispiele bei einem Druck der umgebenden Atmosphäre, also bei etwa 1000 hPa, und bei Raumtemperatur, also etwa 20°C bzw. einer Temperatur, die sich beim Zusammengeben der Recktanten bei Raumtemperatur ohne zusätzliche Heizung oder Kühlung einstellt, durchgeführt.
- Zur Prüfung der Qualität und Stabilität wurden folgende Prüfungen der Emulsion durchgeführt:
Teilchengrößenmessung (D[4, 3] = volumenmittlere Teilchengröße) wurde mit einem Malvern Mastersizer X (Malvern Instruments GmbH D-Herrenberg; Messprinzip: Frauenhofer Beugung entsprechend ISO 13320) durchgeführt. - Beispiel 1–3 und Vergleichsversuch V1
- Anwendung von nichtwässrigen Formulierungen
- Isooctyltriethoxysilan (erhältlich unter dem Namen SILRES® BS 1701 bei der Wacker Chemie AG) wird mit 1 Gew.-% Ethylenglycol (Beispiel 1), mit 1 Gew.-% Diethylenglycolmonobutylether (Beispiel 2) bzw. 1% Butylglycol (Beispiel 3) vermischt. Diese Mischungen und das reine Silan (Vergleichsversuch V1) werden mit einem Pinsel auf seitlich abgedichtete Mörtelscheiben aufgetragen, so dass die applizierte Menge 200 g/m2 beträgt. Nach 6 Wochen Lagerung bei Raumtemperatur wird die Wasseraufnahme bestimmt, anschließend werden die Mörtelscheiben zerbrochen und durch Anfärben die Eindringtiefe der erfindungsgemäßen Formulierung bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
- Vergleichsversuch V2
- 40 Teile Isooctyltriethoxysilan (erhältlich unter dem Namen SILRES® BS 1701 bei der Wacker Chemie AG, D-München) werden mit 1 Teil ethoxyliertem Sorbitanlaurat (HLB = 16,7) und 1 Teil Sorbitanlaurat (HLB = 8,6) mit einem Ultra-Turrax® (IKA®-Werke GmbH&Co.KG, D-Staufen) vermischt. Anschließend werden 57,3 Teile vollentsalztes Wasser (Leitfähigkeit < 5 μS/cm) langsam zugegeben; es wird eine milchige Öl-in-Wasser-Emulsion erhalten. Zu dieser Emulsion werden noch 0,5 Teile Hexadecyltrimethylammoniumchlorid (erhältlich unter der Bezeichnung Genamin® CTAC bei der Clariant GmbH, D-Frankfurt) und 0,2 Teile Konservierungsmittel Acticide® BX(N) (erhältlich bei der Thor Chemie GmbH, D-Speyer) zugegeben. Die so erhaltene Emulsion wird mit einem Hochdruckhomogenisator (APV 2000, Invensys APV Unna) bei 500 bar homogenisiert. Es wird eine dünnflüssige Emulsion erhalten, die eine volumenmittlere Teilchengröße von 0,54 μm aufweist.
- Beispiel 4
- Vergleichsversuch V2 wird wiederholt, aber es wird eine Mischung aus 39 Teilen Isooctyltriethoxysilan und einem Teil Diethylenglycolmonobutylether eingesetzt. Die Teilchengröße der Emulsion betrug 0,50 μm.
- Beispiel 5
- Vergleichsversuch V2 wird wiederholt, aber es wird eine Mischung aus 39 Teilen Isooctyltriethoxysilan und einem Teil Ethylenglycolmonobutylether eingesetzt. Die Teilchengröße der Emulsion betrug 0,57 μm.
- Die Emulsionen von Vergleichsversuch V2 sowie Beispiel 4 und 5 werden jeweils mit einem Pinsel auf seitlich abgedichtete Mörtelscheiben aufgetragen, so dass die applizierte Menge 200 g/m2 beträgt. Nach 6 Wochen Lagerung bei Raumtemperatur wird die Wasseraufnahme bestimmt, anschließend werden die Mörtelscheiben zerbrochen und durch Anfärben die Eindringtiefe der erfindungsgemäßen Formulierung bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt. Tabelle 1: Prüfergebnisse der nichtwässrigen und wässrigen Formulierungen an Mörtelscheiben
Beispiel/Vergleichsversuch Wasseraufnahme nach 24 h in Gew.-% Eindringtiefe in mm Ohne Imprägnierung 5,59 – Vergleichsversuch V1 (nichtwässrig) 0,47 4 Beispiel 1 (nichtwässrig) 0,52 8 Beispiel 2 (nichtwässrig) 0,53 9 Beispiel 3 (nichtwässrig) 0,59 8 Vergleichsversuch V2 (wässrig) 0,55 5 Beispiel 4 (wässrig) 0,89 6 Beispiel 5 (wässrig) 0,93 6 - Die erfindungsgemäßen wasserfreien Formulierungen gemäß den Beispielen 1–3 dringen bei praktisch gleicher Hydrophobierwirkung ca. doppelt so tief in das Material ein wie die Formulierung gemäß Vergleichsversuch V1, was die Dauerhaftigkeit der Imprägnierung wesentlich verbessert. Bei den wässrigen Formulierungen gemäß den Beispielen 4 und 5 ist bei der Prüfung auf der Mörtelscheibe nur eine geringe Verbesserung der Eindringtiefe zu beobachten jedoch eine etwas schlechtere Hydrophobierwirkung gegenüber der Formulierung gemäß Vergleichsversuch V2.
- Beispiel 6
- Herstellung von wässrigen Formulierungen mit Silan und Siloxan
- Es wurden 0,75 Teile eines ethoxylierten Isotridecylalkohols mit 5 Ethylenglycolgruppen (HLB = 11,2 erhältlich unter dem Namen Lutensol TO 5 bei der BASF SE D-Ludwigshafen) und 1,875 Teile einer 40%igen wässrigen Lösung eines ethoxyliertes Rizinusöls mit 200 Ethylenglycolgruppen (HLB = 18,1, erhältlich unter dem Namen Atlas G1300 bei der Croda GmbH D-Nettetal) vermischt. Zu dieser Mischung wurden innerhalb von 3 min 32 Teile Isooctyltriethoxysilan 5 Teile Diethylenglycolmonobutylether sowie 0,2 Teile Aminopropyltriethoxysilan zugegeben und weitere 3 min mit einem Ultra-Turrax® T 50(IKA®-Werke GmbH&Co.KG, D-Staufen) bei 4000/min vermischt. Innerhalb von 2 min wurden 15 Teile einer Mischung aus 200 Teile Polydimethylsiloxan mit Dimethylvinylendgruppen mit einer Viskosität von 1000 mPas und 95 Teile einer mit Hexadimethyldisilazan behandelten Kieselsäure mit einer BET-Oberfläche von 130 g/m2, einem Kohlenstoffgehalt von 2,1 hinzugefügt und weitere zwei Minuten homogenisiert. Die Emulsion wurde mit 45 Teilen gereinigtem Wasser verdünnt, es wurden 0,63 Teile Cetyltrimethylammoniumchlorid (erhältlich unter dem Namen Genamin CTAC bei der Clariant GmbH) und mit 0,2 Teilen Acticide BX (N) (Konservierungsmittel von der Thor Chemie GmbH Speyer) konserviert. Dieser Emulsion werden noch 4 Teile einer 50%igen wässrigen Emulsion eines Aminogruppen enthaltenden Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität von 500 mPas und einer Aminzahl von 0,15 meq/g (erhältlich unter der Bezeichnung SILRES® BS 1306 bei der Wacker Chemie AG, München) zugesetzt. Die Teilchengröße (Mittelwert der Volumenverteilung) dieser mit Wasser verdünnbaren Öl-in-Wasser-Emulsion betrug 7,0 μm. Die Emulsion wird mit einem Hochdruckhomogenisator (APV 2000, Invensys APV Unna) bei 500 bar homogenisiert. Es wird eine dünnflüssige Emulsion erhalten, die eine volumenmittlere Teilchengröße von 0,70 μm aufweist.
- Vergleichsversuch V3
- Beispiel 6 wird wiederholt, aber es wird kein Diethylenglycolmonobutylether verwendet. Die Teilchengröße betrug 1,09 μm.
- Beispiel 7
- Beispiel 6 wird wiederholt, aber es wird anstelle 5 Teile Diethylenglycolmonobutylether 1 Teil Ethylenglycolmonobutylether verwendet. Die Teilchengröße betrug 0,90 μm
- Die Prüfung erfolgte analog Vergleichsversuch V2 und Beispielen 4 und 5, wobei anstelle Mörtelscheiben Ziegelsteine verwendet wurden, und die Prüfergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Tabelle 2: Prüfergebnisse der wässrigen Formulierungen mit Silanen und Siloxanen an Ziegelsteinen
Beispiel/Vergleichsversuch Wasseraufnahme nach 24 h in Gew.-% Eindringtiefe in mm unbehandelt 6,83 – Vergleichsversuch V3 0,41 1,9 Beispiel 6 0,47 4,0 Beispiel 7 0,60 5,0 - Die erfindungsgemäßen Formulierungen gemäße den Beispielen 6 und 7 dringen bei der Prüfung auf Ziegelstein auch bei der Anwendung als wässrige Dispersion bei praktisch gleicher Hydrophobierwirkung ca. doppelt so tief in das Material ein wie die Formulierung gemäße Vergleichsversuch V3, was die Dauerhaftigkeit der hydrophobierenden Imprägnierung wesentlich verbessert.
- Vergleichsversuch V4
- Herstellung von wässrigen Formulierungen mit Silan und Siloxan
- 43 Teile des in Beispiel 1 verwendeten Isooctyltriethoxysilans werden mit 5 Teilen eines oligomeren Alkoxysiloxans der Summenformel CH3Si(OCH2CH3)0,8O1,1 und mit 7 Teilen eines Methylsiliconharzes das aus 90 mol% Trifunktionellen Siloxaneinheiten CH3SiO3/2 10% Difunktionellen Siloxaneinheiten der Formel (CH3)2SiO2/2 mit einer gewichtsmittleren Molmasse von 6700 g/mol und einem Gehalt an Ethoxygruppen von 3,1 Gew.-% und an Hydroxygruppen von 0,57 Gew.-%, und 0,25 Teilen Aminoethylaminopropyltriethoxysilan vermischt. Die so erhaltene Mischung wird mit 0,9 Teilen eines ethoxylierten Isotridecylalkohols mit 5 Ethylenglycolgruppen (HLB = 11,2), 0,9 Teilen eines ethoxyliertes Rizinusöls mit 200 Ethylenglycolgruppen (HLB = 18,1), 0,5 Teilen Cetyltrimethylammoniumchlorid und 40 Teilen Wasser mit einem Ultra-Turrax zu einer Emulsion verarbeitet. Dieser Emulsion werden noch 4 Teile einer 50%igen wässrigen Emulsion eines Aminogruppen enthaltenden Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität von 500 mPas und einer Aminzahl von 0,15 meq/g (erhältlich unter der Bezeichnung SILRES® BS 1306 bei der Wacker Chemie AG, D-München) zugesetzt. Die Emulsion wird mit einem Hochdruckhomogenisator (APV 2000, Invensys APV Unna) bei 200 bar homogenisiert. Die volumenmittlere Teilchengröße betrug 0,44 μm.
- Beispiel 8
- Vergleichsversuch V4 wird wiederholt, aber es wird 1 Teile Diethylenglycolmonobutylether zum Isooctyltriethoxysilan zugegeben. Die volumenmittlere Teilchengröße betrug 0,38 μm.
- Beispiel 9
- Vergleichsversuch V4 wird wiederholt, aber es wird 1 Teil Ethylenglycolmonobutylether zum Isooctyltriethoxysilan zugegeben. Die volumenmittlere Teilchengröße betrug 0,39 μm.
- Die Emulsionen gemäß Vergleichsversuch V4 und gemäß den Beispielen 8 und 9 wurden auf 7,5% Festgehalt verdünnt und Ziegelsteine wurden durch fünfminütiges Tauchen in diesen Emulsionen imprägniert. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengestellt. Tabelle 3: Prüfergebnisse der wässrigen Formulierungen mit Silanen und Siloxanen an Ziegelsteinen
Beispiel/Vergleichsversuch Wasseraufnahme nach 24 h in Gew.-% Eindringtiefe in mm unbehandelt 6,83 – Vergleichsversuch V4 0,40 3,5 Beispiel 8 0,67 8,3 Beispiel 9 0,98 11 - Die erfindungsgemäßen Formulierungen gemäß den Beispielen 8 und 9 dringen bei der Prüfung auf Ziegelstein auch bei der Anwendung als wässrige Dispersion doppelt so tief in das Material ein wie die Formulierung gemäß Vergleichsversuch V4, was die Dauerhaftigkeit der hydrophobierenden Imprägnierung wesentlich verbessert. Alle Imprägnierungen erfüllen die Forderung, dass die Wasseraufnahme auf unter 20% bezogen auf die Wasseraufnahme der unbehandelten Substrate abgesenkt wird.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- ASTM D 5095 [0079]
- ISO 13320 [0081]
- DIN 53019-1. [0082]
- ISO 13320 [0103]
- BS 1701 [0105]
- BS 1306 [0110]
- BS 1306 [0115]
Claims (15)
- Nicht-filmbildende Formulierungen auf Basis von Organosiliciumverbindungen enthaltend (A) Silane der Formel
RaR1 bSi(OR2)4-a-b (I) R3O(CH2CHR4O)nR3 (II), - Nicht-filmbildende Formulierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formulierungen im Wesentlichen wasserfrei sind und höchstens 5 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formulierungen, enthalten.
- Nicht-filmbildende Formulierungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formulierungen wässrige Dispersionen sind und (C) gegebenenfalls Emulgatoren und (D) Wasser in Mengen von 10 bis 95 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der wässrigen Dispersion, enthalten.
- Nicht-filmbildende Formulierungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrigen Dispersionen als Emulgatoren (C) nichtionische Emulgatoren gegebenenfalls im Gemisch mit ionischen Emulgatoren enthalten.
- Nicht-filmbildende Formulierungen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrigen Dispersionen als Emulgatoren (C) mindestens einen nichtionische Emulgator mit einem HLB-Wert größer oder gleich 12 gegebenenfalls im Gemisch mit nichtionischen Emulgatoren mit einem HLB-Wert kleiner 12 enthalten.
- Nicht-filmbildende Formulierungen nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrigen Dispersionen als Emulgatoren (C) kationischen Emulgatoren, vorzugsweise quartäre Ammoniumverbindungen oder quartäre Imidazoliniumverbindungen, enthalten.
- Nicht-filmbildende Formulierungen einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie (E) Silane, die von Komponente (A) verschieden sind, oder deren Teilhydrolysate, in Mengen von höchsten 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Komponente (A), enthalten.
- Nicht-filmbildende Formulierungen einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie (F) lineare, cyclische oder verzweigte Polyorganosiloxane enthalten.
- Nicht-filmbildende Formulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie (G) weitere Stoffe ausgewählt aus der Gruppe der Verdicker, Katalysatoren, Substanzen zum Einstellen des PH-Wertes, Duftstoffe, Farbstoffe, Konservierungsmittel und mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittel enthalten.
- Verfahren zur Herstellung der nicht-filmbildenden Formulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (A) und (B) und ggf. (C) und ggf. (D) und ggf. (E) und ggf. (F) und ggf. (G) miteinander vermischt werden.
- Verfahren zur Behandlung von Substraten, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate mit den nicht-filmbildenden Formulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in Kontakt gebracht werden.
- Verfahren zur Behandlung von Substraten nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den zu behandelnden Substraten um mineralische Stoffe und Holzwerkstoffe handelt.
- Verfahren zur Behandlung von Substraten nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Behandlung um eine hydrophobierende Imprägnierung, Beschichtung, Grundierung oder Injektage handelt, wobei das Substrat mit der nicht-filmbildenden Formulierungen nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in Kontakt gebracht wird und partiell oder vollständig in das Substrat eindringt.
- Verfahren zur Behandlung von Substraten nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der hydrophobierenden Imprägnierung um die Imprägnierung der Oberfläche von mineralischen Stoffen oder Holzwerkstoffen, um die Imprägnierung von mineralischen Stoffen oder Holzwerkstoffen über Injektion oder um die Massehydrophobierung von mineralischen Stoffen oder Holzwerkstoffen handelt.
- Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den mineralischen Stoffen um Ziegel, Kalksandstein und Beton handelt.
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