DE19529946A1 - Hydrophobierungsmittel - Google Patents

Description

Zu den wichtigsten Forderungen im Bauwesen gehört es, die Bauwerke gegen Feuchtigkeit zu schützen. Durch ungenügende Abdichtung ent­ steht erheblicher Schaden, der bis zur Zerstörung der Bauwerke führen kann.

Die Baumaterialien können bei solchen Vorgängen Wasser nach ver­ schiedenen Mechanismen aufnehmen: Grundsätzlich ist zu unterschei­ den zwischen Wasseraufnahme in flüssiger Form und Wasseraufnahme als Dampf.

Die Wasseraufnahme in Dampfform, z. B. über Kapillarkondensation oder hygroskopische Feuchtigkeitsaufnahme spielt eine geringere Rolle. Wichtiger ist die Wasseraufnahme über die flüssige Phase; dazu gehören Regenwasser, Sickerwasser und aufsteigende Feuchtig­ keit.

In beiden Fällen kommt es aber zur Durchfeuchtung der Baumateria­ lien und in der Folge zur Verwitterung.

Die verschiedenen Schädigungen teilt man ein in mechanische Ver­ witterung, z. B. Frost- und Salzschäden, in chemische Verwitte­ rung, z. B. Bindemittelverlust und Bildung von Kondenswasser, sowie in biologische Verwitterung, z. B. Bewuchs und Salzausschei­ dung infolge mikrobieller Stoffwechselvorgänge.

Zur Verhinderung dieser Bauschäden muß dem Wasser das Eindringen in die Baumaterialien verwehrt, gleichzeitig soll aber der Wasser­ dampfaustausch nicht merklich herabgesetzt werden.

Diese Aufgaben lassen sich zur Zeit am besten mit hydrophobieren­ den Oberflächenbehandlungsmitteln erfüllen. Praktisch werden dazu die Oberflächen der Baumaterialien, wie Putze, Steine oder Holz, mit den Hydrophobierungsmitteln imprägniert. Da organische Löse­ mittel aus ökologischen Gründen unerwünscht sind, verwendet man wäßrige Emulsionen bzw. Dispersionen geeigneter Harze.

Als besonders gut geeignet haben sich lösemittelfreie, wäßrige Alkylalkoxysiloxanemulsionen erwiesen.

Dieses Hydrophobierungsmittel bildet nach Abtrocknen einen offen­ porigen, wasserabweisenden Film auf den Baumaterialien aus, durch den das Eindringen von Wasser in den Baustoff verhindert wird, ohne die Wasserdampfdurchlässigkeit merklich herabzusetzen. Weite­ re Anforderungen an ein wirksames Hydrophobierungsmittel sind gute Haftung und eine ausreichende Alkalistabilität.

Nachteile der wäßrigen Alkylalkoxysiloxane bei der vorbeugenden und sanierenden Baustoffhydrophobierung sind geringe Haftung sowie häufig unzureichende Flexibilität der entstehenden Filme. Speziell auf nichtsaugenden oder wenig saugenden Untergründen lassen sich mit wäßrigen Alkylalkoxysiloxanemulsionen nur unbefriedigende Ergebnisse erzielen. Speziell auf hartgebrannten Ziegeln, Klin­ kern, Keramikmaterial, Tropenholz, natürlichen Hartsteinen, z. B. Basalt oder Granit, zieht das Hydrophobierungsmittel nur gering ein. Eine Verankerung des Films in den Poren ist damit nicht mög­ lich. Bei der natürlichen Bewitterung schält sich der Film dann bald wieder ab und die Schutzwirkung geht verloren.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Hydrophobierungsmittel bei der Rißüberbrückung und Kapillardesaktivierung besteht darin, daß die sich ausbildenden Filme nicht genügend flexibel sind. Flexibilität und Rißbeständigkeit der Sperrschichten wären aber erforderlich, um eine dauerhafte Abdichtung bei Bodensenkungen oder Vibrationen, hervorgerufen durch Straßen- und Luftverkehr, zu gewährleisten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die an sich be­ kannten Alkylalkoxysiloxanemulsionen so zu verändern, daß die bei der Anwendung entstehenden Filme ihre mangelnde Haftfestigkeit sowie die nachteilige Rißempfindlichkeit und Sprödigkeit verlie­ ren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der wäß­ rigen Alkylalkoxysiloxanemulsion Polyacrylsäureesterdispersionen bzw. Acrylsäurestercopolymerisat-Dispersionen zugesetzt werden.

Nach Anspruch 3 der Erfindung werden besonders bevorzugt Acrylsäureester-Acrylnitril-Copolymerisate verwendet.

Der Gehalt der Hydrophobierungsmittel beträgt nach einem weiteren Merkmal der Erfindung bevorzugt 0,5 bis 30% Alkylalkoxysiloxan (gerechnet reiner Wirkstoff) und 0,2 bis 30% Acrylsäureester- Acrylnitril-Copolymerisat (gerechnet reiner Wirkstoff).

Unter Alkylalkoxysiloxanen sollen im Rahmen dieser Erfindung ver­ standen werden monomere Alkylalkoxysiloxane und alkylierte Oligo­ alkoxysiloxane. Die Alkylgruppen in diesen Verbindungen leiten sich von den niedrigen Alkanen ab, d. h. es sind z. B. Methyl- oder Ethylgruppen.

Wäßrige Emulsionen dieser Siloxane werden schon seit einer Reihe von Jahren für die Hydrophobierung von Baumaterialien eingesetzt. Wichtig für die Stabilität dieser Emulsionen ist der Zusatz spe­ zieller Emulgatoren. Emulsionen dieser Art entsprechen dem Stand der Technik und werden von mehreren Herstellern am Markt angebo­ ten. Sie brauchen deshalb hier nicht mehr näher beschrieben wer­ den.

Polyacrylsäureester und ihre Mischpolymerisate auf Basis Acrylsäu­ re gehören ebenfalls zum Stand der Technik. Als Alkoholkomponente in diesen Estern dienen die niedrigen geradkettigen und verzweig­ ten Alkohole. Acrylate der beschriebenen Art fallen aufgrund der angewandten Produktionsverfahren als wäßrige Dispersionen an.

Für die Herstellung der erfindungsgemäßen wäßrigen Hydrophobie­ rungsmittel eignen sich besonders Acrylsäureester-Acrylnitril- Copolymerisate. Andere, neben den reinen Acrylsäureestern geeigne­ te Mischpolymerisate, enthalten Styrol als Copolymerisationskompo­ nente. Im Handel werden die Acrylate und Acrylatmischpolymerisate überwiegend als 50%-ige wäßrige Dispersionen angeboten. In dieser Form können die Acrylate direkt für die Herstellung der erfin­ dungsgemäßen Hydrophobierungsmittel eingesetzt werden.

Die Gewinnung der beanspruchten Hydrophobierungsmittel erfolgt durch einfaches Vermischen der Alkylalkoxysiloxanemulsion mit den Acrylat- bzw. Acrylatcopolymerisatdispersionen im gewünschten Massen- bzw. Volumenverhältnis.

Zur Einstellung der Konsistenz der Hydrophobierungsmittel können anorganische oder organische Verdickungsmittel zugesetzt werden.

Als Beispiel für ein anorganisches Verdickungsmittel sei die pyro­ gene Kieselsäure angeführt.

Weichmacherzusätze können die Dehnbarkeit der nach Abtrocknen der Hydrophobierungsmittel entstehenden Filme verbessern. Geeignete Weichmacher sind z. B. Phthalsäureester.

Die erfindungsgemäßen wäßrigen Hydrophobierungsmittel sind gut verträglich mit polaren organischen Lösemitteln, wie Alkoholen und Ketonen; begrenzt verträglich mit Estern und Kohlenwasserstoffen.

Die Einfärbung der beanspruchten Hydrophobierungsmittel ist mit organischen Farbstoffen oder mit feinteiligen Pigmenten möglich.

Um die Rißüberbrückungseigenschaften des beanspruchten Hydropho­ bierungsmitttels weiter zu verbessern, werden nach den Ansprüchen 5, 6 und 7 faserförmige Stoffe zugesetzt.

Als faserförmige Stoffe kann man Glasfasern, natürliche und syn­ thetische Polymerfasern und Carbonfasern verwenden.

Glasfasern sind schon lange bekannt. Ihre Herstellung und Eigen­ schaften gehören zum Stand der Technik. Bevorzugt werden dünne (1-100 µm) und kurze (1-0,1 mm) Glasfasern zugesetzt. Die Glasfa­ sern verteilen sich bei der Beschichtung und bilden nach Abtrock­ nen Glasfaser-verstärkte Sperrschichten, die sich gegen Erschütte­ rungen als besonders stabil erweisen.

Ein Nachteil der Glasfasern besteht darin, daß sie von manchen Harzen nicht gleichmäßig benetzt werden und sich daher ungleich­ mäßig im Film verteilen. Carbonfasern (Kohlenstoff-Fasern) weisen solche Nachteile nicht auf und werden deshalb bevorzugt verwendet.

Carbonfasern sind bis zu Temperaturen von 2000°C bruchfest, vier­ mal leichter als Stahl, korrosionsstabil und elastisch.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Hydrophobierungsmittel wer­ den den wäßrigen Mischungen Carbonfasern in Massenanteilen von 0,01 bis 10% zugesetzt. Die Länge der verwendeten Fasern kann in weiten Grenzen schwanken. Damit die Carbonfasern in den Hydropho­ bierungsmitteln jedoch in Haarrisse und Poren der Baumaterialien einsickern können, sollten die Carbonfasern 1 bis 3 mm Länge nicht überschreiten. Besonders haben sich Längen zwischen 0,1 und 1 mm bewährt.

Die bei der Behandlung mit den erfindungsgemäßen Hydrophobierungs­ mitteln entstehenden Filme weisen hohe Haftung auf, auch bei wenig bis nicht saugenden Untergründen. Deshalb eignen sich die bean­ spruchten, wäßrigen Mischungen auch sehr gut zur Abdichtung von hochgebrannten Ziegeln, Tonklinkern, Tropenholz, Platten und Flie­ sen. Ebensogut lassen sich aber auch saugende Baustoffe, wie z. B. Putze, Gasbeton, Waschbeton oder Estriche, hydrophobieren.

Die entstehenden Filme weisen die nachteiligen Eigenschaften rei­ ner Alkylalkoxysiloxan-Beschichtungen, wie mangelnde Haftung, ungenügende Rißbeständigkeit und geringe Dehnbarkeit, nicht mehr auf. Sie eignen sich deshalb in besonders vorteilhafter Weise zur Hydrophobierung von geschädigten Baumaterialien.

Claims (7)

1. Hydrophobierungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer wäßrigen Mischung von Alkylalkoxysiloxanemulsion und Polyacrylsäureesterdispersion besteht.

2. Hydrophobierungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß es aus einer wäßrigen Mischung von Alkylalkoxysilo­ xanemulsion und Acrylsäureestercopolymerisat-Dispersion be­ steht.

3. Hydrophobierungsmittel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es aus einer wäßrigen Mischung von Alkylalkoxy­ siloxanemulsion und Acrylsäureester-Acrylnitril-Copoly­ merisat-Dispersion besteht.

4. Hydrophobierungsmittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es aus einer wäßrigen Mischung von 0,5 bis 30% Alkylalkoxysiloxan und 0,2 bis 30% Acrylsäureester- Acrylnitril-Copolymerisat besteht.

5. Hydrophobierungsmittel nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die wäßrigen Mischungen faserförmige Stoffe enthalten.

6. Hyrophobierungsmittel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die wäßrigen Mischungen Carbonfasern enthalten.

7. Hydrophobierungsmittel nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die wäßrigen Mischungen Carbonfasern in Massen­ anteilen von 0,01 bis 10% enthalten.