DE19706904A1 - Non-waterproofing impregnating material for concrete and stone etc. - Google Patents

Non-waterproofing impregnating material for concrete and stone etc.

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DE19706904A1
DE19706904A1 DE1997106904 DE19706904A DE19706904A1 DE 19706904 A1 DE19706904 A1 DE 19706904A1 DE 1997106904 DE1997106904 DE 1997106904 DE 19706904 A DE19706904 A DE 19706904A DE 19706904 A1 DE19706904 A1 DE 19706904A1
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Hermann Kober
Klaus Dr Littmann
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    • C08G18/48Polyethers

Abstract

Impregnating material (A), derived from (a) 100 pts. wt.NCO-prepolymer with an NCO content of 2-20 wt% and a monomeric di-isocyanate content (a1) of less than 1 wt% based on (a1) (cyclo)aliphatic di-isocyanates with mol. wts. of 168-300 and (a2) polyethers, polyesters, polylactones or polyamides of mol. wt. 300-5000 with at least two alcoholic hydroxyl groups, (b) 5-150 pts. wt. silicon-free paint polyisocyanate(s) with allophanate, biuret, isocyanurate, oxadiazine, uretedione and/or urethane groups, containing 10-25 wt% (cyclo)aliphatic isocyanate groups and with a monomeric di-isocyanate content of less than 0.5 wt%, (c) 100-1000 pts. wt. solvent component containing at least one solvent which is inert towards NCO groups, and optionally (d) other additives etc.

Description

Die Erfindung betrifft ein neues Imprägniermittel für mineralische Substrate auf Basis eines speziellen Gemischs von Isocyanatgruppen aufweisenden Verbindungen und seine Verwendung zur Imprägnierung von mineralischen Substraten.The invention relates to a new impregnating agent for mineral substrates based a special mixture of compounds containing isocyanate groups and its use for the impregnation of mineral substrates.

Die Verwendung von organischen Polyisocyanaten als wesentliche Bestandteile von Imprägniermitteln für mineralische Substrate ist bekannt. So beschreibt beispielsweise die EP-A-0 287026 ein Verfahren zum Schutz, zur Sanierung oder Restaurierung von steinernen Bauwerken durch Behandlung mit einer Lösung aliphatischer Isocyanate. Die EP-A-0 259 644 beschreibt Imprägniermittel für mineralische Substrate auf Basis von NCO-Prepolymeren bzw. -Semiprepolymeren aus (cyclo)aliphatischen Diisocya­ naten und alkoholische Hydroxylgruppen aufweisenden Polysiloxanen. So wurden bei der Herstellung der Prepolymeren auf eine Entfernung von nicht umgesetztem überschüssigem Diisocyanat verzichtet.The use of organic polyisocyanates as essential components of Impregnation agents for mineral substrates are known. For example, describes EP-A-0 287026 a method for protecting, restoring or restoring stone structures by treatment with a solution of aliphatic isocyanates. EP-A-0 259 644 describes impregnating agents for mineral substrates based on of NCO prepolymers or semiprepolymers from (cyclo) aliphatic diisocyanates naten and alcoholic hydroxyl-containing polysiloxanes. So were at the preparation of the prepolymers for removal of unreacted excess diisocyanate is dispensed with.

Die DE-A 19 503 284 beschreibt ein Imprägniermittel für mineralische Substrate, das im wesentlichen aus einer Abmischung der in EP-A-0259644 beschriebenen, jedoch von unumgesetztem Isocyanat befreiten Prepolymere mit Allophanat-, Biuret-, Isocya­ nurat-, Oxadiazin-, Uretdion- und/oder Urethangruppen aufweisenden Lackpolyiso­ cyanaten besteht. Diese Abmischungen besitzen ein verbessertes Eindringvermögen in mineralische Substrate.DE-A 19 503 284 describes an impregnating agent for mineral substrates, the essentially from a mixture of those described in EP-A-0259644, however prepolymers freed from unconverted isocyanate with allophanate, biuret, isocya lacquer polyiso containing nurate, oxadiazine, uretdione and / or urethane groups cyanates exist. These blends have improved penetration in mineral substrates.

Allen diesen Imprägniermitteln ist gemeinsam, daß sie das mineralische Substrat me­ chanisch festigen und eine Hydrophobierung des mineralischen Substrates bewirken.All these impregnating agents have in common that they me the mineral substrate consolidate mechanically and cause the mineral substrate to become hydrophobic.

Viele Aufgabenstellungen auf dem Gebiet des Bautenschutzes und der Steinkonservie­ rung erfordern eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Steins ohne ihn gleichzeitig zu hydrophobieren. So ist beispielsweise bei der Mauerwerkssanie­ rung, speziell bei Backsteinmauerwerk, eine Hydrophobierung eher unerwünscht, weil diese die Neuverfügung des sanierten Mauerwerks mit frischem Mörtel stark behindert, oft sogar unmöglich macht. In einem solchem Fall ergibt sich durch die Hydrophobie des Untergrundes keine richtige Ankopplung des frischen Fugenmateri­ ales mit der sanierten Bausubstanz.Many tasks in the field of building protection and stone preservation tion require an improvement in the mechanical properties of the stone without to make it hydrophobic at the same time. This is the case with the masonry sanie, for example tion, especially with brick masonry, hydrophobing is rather undesirable because this strongly resuspended the renovated masonry with fresh mortar disabled, often even impossible. In such a case, the  Hydrophobicity of the substrate does not properly couple the fresh grout ales with the renovated building fabric.

Ein weiteres Problem ist der Salzgehalt von Bauwerken, welcher durch aufsteigende Feuchte als Transportmedium für Salze aus dem Untergrund entsteht. Salzbelastungen sind häufig störend für Tränkungs- und Imprägnierversuche jeder Art.Another problem is the salinity of buildings, which is caused by rising Moisture arises as a transport medium for salts from the underground. Salt pollution are often disruptive for impregnation and impregnation attempts of any kind.

Es war daher die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, ein Imprägniermittel zur Verfügung zu stellen, das eine steinfestigende Wirkung besitzt, aber den Stein nicht hydrophob macht. Darüber hinaus sind hinsichtlich Eindringtiefe und Imprägnierver­ halten mit dem Imprägniermitteln des Standes der Technik mindestens gleichwertige Produkte zu liefern, welche auch gewerbehygienischen und ökologischen Anforde­ rungen voll entsprechen (von freiem Isocyanat befreite Produkte).It was therefore the object of the invention to provide an impregnating agent To provide that has a stone-strengthening effect, but not the stone makes hydrophobic. In addition, with regard to depth of penetration and impregnation hold with the impregnating agent of the prior art at least equivalent To deliver products that also meet industrial hygiene and ecological requirements fully correspond to (products free of isocyanate).

Weiterhin soll das Imprägniermittel auch auf salzhaltigem Stein anwendbar sein, und auch dort uneingeschränkt eine steinfestigende jedoch nicht hydrophobierende Wir­ kung entfalten.Furthermore, the impregnating agent should also be applicable to salty stone, and there also an unrestricted stone-strengthening but not hydrophobicizing we unfold.

Diese Aufgabe konnte mit der Bereitstellung der erfindungsgemäßen Imprägniermittel gelöst werden.This task was accomplished with the provision of the impregnating agents according to the invention be solved.

Gegenstand der Erfindung sind Imprägniermittel aus
The invention relates to impregnating agents

  • a) 100 Gew.-Teilen eines NCO-Prepolymeren mit einem NCO-Gehalt von 2 bis 20 Gew.-% und einem Gehalt an monomerem Diisocyanat a1) von weniger als 1 Gew.-% aus
    • a1) (cyclo)aliphatischen Diisocyanaten des Molekulargewichtsbereichs 168 bis 300 und
    • a2) mindestens zwei alkoholisch gebundene Hydroxylgruppen aufweisen­ den Polyethern, Polyestern, Polylactonen oder Polyamiden des Mole­ kulargewichtsbereichs 300 bis 5000,
    a) 100 parts by weight of an NCO prepolymer with an NCO content of 2 to 20% by weight and a content of monomeric diisocyanate a1) of less than 1% by weight
    • a1) (Cyclo) aliphatic diisocyanates in the molecular weight range 168 to 300 and
    • a2) at least two alcoholically bound hydroxyl groups have the polyethers, polyesters, polylactones or polyamides of the molecular weight range 300 to 5000,
  • b) 5 bis 150 Gew.-teilen mindestens eines Silicium-freien, Allophanat-, Biuret-, Isocyanurat-, Oxadiazin,-, Uretdion- und/oder Urethangruppen aufweisenden Lackpolyisocyanats mit einem Gehalt an (cyclo)aliphatisch gebundenen Iso­ cyanatgruppen von 10 bis 25 Gew.-% und einem Gehalt an monomerem Diisocyanat von unter 0,5 Gew.-%,b) 5 to 150 parts by weight of at least one silicon-free, allophanate, biuret, Isocyanurate, oxadiazine, -, uretdione and / or urethane groups Lacquer polyisocyanate containing (cyclo) aliphatically bound iso cyanate groups of 10 to 25 wt .-% and a content of monomeric Diisocyanate of less than 0.5% by weight,
  • c) 100 bis 1000 Gew.-Teilen einer Lösungsmittelkomponente, bestehend aus mindestens einem gegenüber Isocyanatgruppen inerten Lösungsmittel,
    sowie gegebenenfalls
    c) 100 to 1000 parts by weight of a solvent component consisting of at least one solvent which is inert to isocyanate groups,
    and if necessary
  • d) weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen.d) other auxiliaries and additives.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung dieser Imprägniermittel zur Im­ prägnierung von mineralischen Substraten, insbesondere von Beton oder Naturstein.The invention also relates to the use of these impregnating agents for im Impregnation of mineral substrates, especially concrete or natural stone.

Die erfindungsgemäßen Imprägniermittel bestehen vorzugsweise aus 100 Gew.-Teilen der Komponente a), 6 bis 100 Gew.-Teilen, insbesondere 6 bis 25 Gew.-Teilen der Komponente b), 200 bis 900 Gew.-Teilen der Komponente c) und enthalten gegebe­ nenfalls an sich bekannte Hilfs- und Zusatzstoffe d).The impregnating agents according to the invention preferably consist of 100 parts by weight of component a), 6 to 100 parts by weight, in particular 6 to 25 parts by weight of Component b), 200 to 900 parts by weight of component c) and contain given if necessary, auxiliaries and additives known per se d).

Bei der Komponente a) handelt es sich um NCO-Prepolymere auf Basis der Aus­ gangskomponente a1) und a2). Die Komponente a) weist einen NCO-Gehalt von 2 bis 20, vorzugsweise 2,5 bis 18 Gew.-% und einen Gehalt an monomerem Diisocyanat a1) von vorzugsweise unter 0,5 Gew.-% auf. Die Herstellung der Komponente a) erfolgt durch an sich bekannte Umsetzung von Diisocyanaten a1) mit unterschüssigen Mengen an Polyhydroxylverbindungen a2) unter anschließender destillativer Entfer­ nung von überschüssigem Ausgangsdiisocyanat a1) bis zu dem genannten Restgehalt an monomerem Diisocyanat. Die Umsetzung erfolgt im allgemeinen im Temperatur­ bereich von 20 bis 100, vorzugsweise 70 bis 90°C unter Einhaltung eines NCO/OH- Äquivalentverhältnisses von 1,5 : 1 bis 20 : 1, vorzugsweise 1,8 : bis 15 : 1. Component a) is an NCO prepolymer based on the Aus gear components a1) and a2). Component a) has an NCO content of 2 to 20, preferably 2.5 to 18 wt .-% and a content of monomeric diisocyanate a1) of preferably less than 0.5% by weight. The production of component a) is carried out by known reaction of diisocyanates a1) with deficit Amounts of polyhydroxy compounds a2) followed by removal by distillation tion of excess starting diisocyanate a1) up to the stated residual content of monomeric diisocyanate. The reaction is generally carried out in temperature range from 20 to 100, preferably 70 to 90 ° C while maintaining an NCO / OH Equivalent ratio of 1.5: 1 to 20: 1, preferably 1.8: to 15: 1.  

Bei der Komponente a1) handelt es sich um beliebige organische Diisocyanate mit (cyclo)aliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen des Molekulargewichtsbereichs 168 bis 300. Hier, vor- und nachstehend bedeutet "(cyclo)aliphatisch" "aliphatisch und/oder cycloaliphatisch".Component a1) is any organic diisocyanate (Cyclo) aliphatically bound isocyanate groups in the molecular weight range 168 to 300. Here, above and below, "(cyclo) aliphatic" means aliphatic and / or cycloaliphatic ".

Beispiele geeigneter Diisocyanate a1) sind Hexamethylendiisocyanat (HDI), 1-Isocya­ nato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan (IPDI), 4,4'-Diisocyanatodicyc­ lohexylmethan (HMDI), dessen technische Gemische mit 2,4'-Diisocyanatodicyclo­ hexylmethan oder beliebige Gemische derartiger Diisocyanate.Examples of suitable diisocyanates a1) are hexamethylene diisocyanate (HDI), 1-isocya nato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexane (IPDI), 4,4'-diisocyanatodicyc lohexylmethane (HMDI), whose technical mixtures with 2,4'-diisocyanatodicyclo hexylmethane or any mixture of such diisocyanates.

Bei der Komponente a2) handelt es sich um beliebige mindestens zwei alkoholische Hydroxylgruppen aufweisende Polyether, Polyester, Polylactone sowie Polyamide des Molekulargewichtsbereiches 300 bis 5000, vorzugsweise 400 bis 2500, wie sie für die Herstellung sowohl zelliger als auch nichtzelliger Polyurethane an sich bekannt sind.Component a2) is any at least two alcoholic ones Polyethers, polyesters, polylactones and polyamides of hydroxyl groups Molecular weight range 300 to 5000, preferably 400 to 2500, as for the Production of both cellular and non-cellular polyurethanes are known per se.

Auch Gemische verschiedener derartiger Verbindungen kommen erfindungsgemäß in Frage.Mixtures of various such compounds are also suitable according to the invention Question.

Bevorzugt als Komponente a2) verwendet werden Polyether der folgenden Struktur:
Polyethers of the following structure are preferably used as component a2):

in welcher
R1, R2 für H oder CH3 mit der Maßgabe steht, daß immer einer der Reste R1 oder R2 Wasserstoff sein muß,
M ein geradkettiger oder verzweigter Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 12 Kohlen­ stoffatomen, der gegebenenfalls Heteroatomen wie N, S, O enthalten kann, ist
X für eine Zahl von 3 bis 110 und
n für eine Zahl von 2 bis 4 steht.
in which
R 1 , R 2 represents H or CH 3 with the proviso that one of the radicals R 1 or R 2 must always be hydrogen,
M is a straight-chain or branched hydrocarbon radical with 2 to 12 carbon atoms, which may optionally contain heteroatoms such as N, S, O.
X for a number from 3 to 110 and
n stands for a number from 2 to 4.

Bei der Komponente b) handelt es sich um an sich bekannte Lackpolyisocyanate mit (cyclo)aliphatisch gebundenen Isocyanatgruppen und einem Gehalt an monomerem, destillierbarem Diisocyanat von unter 0,5 Gew.-%. Der NCO-Gehalt dieser Polyiso­ cyanate liegt im allgemeinen bei 10 bis 25, vorzugsweise 13 bis 25 Gew.-%. Geeignet sind Allophanat-, Biuret-, Isocyanurat-, Oxadiazin-, Uretdion- und/oder Urethangrup­ pen aufweisende Lackpolyisocyanate, wie sie in an sich bekannter Weise durch ent­ sprechende Modifizierung von einfachen Diisocyanaten der bereits oben beispielhaft genannten Art, insbesondere durch geeignete Modifizierung von HDI, IPDI oder Gemischen aus HDI und IPDI zugänglich sind. Besonders bevorzugt besteht die Komponente b) aus einem durch Oligomerisierung von HDI erhaltenen Uretdion- und Isocyanuratgruppen aufweisenden Polyisocyanatgemisch mit einem NCO-Gehalt von 20 bis 25 Gew.-%, einer Viskosität (25°C) von 100 bis 400 mPas und einem Gehalt an monomerem HDI von unter 0,5 Gew.-%.Component b) is a known coating polyisocyanate with (Cyclo) aliphatically bound isocyanate groups and a content of monomeric, distillable diisocyanate of less than 0.5% by weight. The NCO content of this polyiso cyanate is generally 10 to 25, preferably 13 to 25 wt .-%. Suitable are allophanate, biuret, isocyanurate, oxadiazine, uretdione and / or urethane groups pen-containing lacquer polyisocyanates, as ent in a manner known per se Descriptive modification of simple diisocyanates already exemplary above mentioned type, in particular by suitable modification of HDI, IPDI or Mixtures of HDI and IPDI are accessible. This is particularly preferred Component b) from a uretdione and obtained by oligomerization of HDI Polyisocyanate mixture containing isocyanurate groups and having an NCO content of 20 to 25 wt .-%, a viscosity (25 ° C) of 100 to 400 mPas and a content of monomeric HDI of less than 0.5% by weight.

Als Lösungsmittel c) kommen beliebige, gegenüber Isocyanatgruppen inerte Lösungs­ mittel der an sich bekannten Art in Betracht. Beispielhaft genannt seinen Toluol, Xylol, Ethylacetat, Butylacetat, Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon, Ethylenglykol-monomethylether-acetat, Cyclohexan, n-Hexan oder beliebige Gemi­ sche derartiger Lösungsmittel. Besonders vorteilhaft ist die zumindest teilweise Mit­ verwendung von mit Wasser mischbaren Lösungsmitteln wie beispielsweise Aceton.Any solvent which is inert towards isocyanate groups can be used as solvent c) means of the type known per se. Called his toluene as an example, Xylene, ethyl acetate, butyl acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, Ethylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexane, n-hexane or any mixture such solvents. The at least partially Mit is particularly advantageous use of water-miscible solvents such as acetone.

Gemäß einer besonderen Variante kann die Komponente c) zumindest teilweise auch aus ortho-Kieselsäurealkylestern bestehen. Geeignete ortho-Kieselsäureester sind bei­ spielsweise Kieselsäuretetramethylester oder Kieselsäuretetraethylester. Diese spe­ ziellen Lösungsmittel weisen die Doppelfunktion eines Lösungsmittels und eines reaktiven Verdünners auf. Die Kieselsäureester reagieren selbstverständlich bei der Einwirkung von Luftfeuchtigkeit oder bei der Einwirkung von in dem zu impräg­ nierenden Substrat vorliegender Feuchtigkeit unter Bildung von polymerer Kiesel­ säure, so daß bei Mitverwendung dieser speziellen Lösungsmittel der Härtungsmecha­ nismus auf diese Reaktion und gleichzeitig auf der zwischen NCO-Gruppen und Wasser (Feuchtigkeit) ablaufenden Vernetzungsreaktion beruht.According to a special variant, component c) can at least partially consist of ortho-silicic acid alkyl esters. Suitable orthosilica esters are available at for example, silica tetramethyl ester or silica tetraethyl ester. This spe Ziell solvents have the dual function of a solvent and one reactive thinner. Of course, the silicic acid esters react with the Exposure to atmospheric moisture or to the impact the substrate present moisture to form polymeric pebbles acid so that when these special solvents are used, the hardening mecha  on this reaction and at the same time on that between NCO groups and Water (moisture) occurring crosslinking reaction is based.

Bei den gegebenenfalls in den erfindungsgemäßen Imprägniermitteln vorliegenden Hilfs- und Zusatzmittel d) handelt es sich beispielsweise um cyclische Säureanhydride wie Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid oder Tetrahydrophthalsäureanhydrid, die den Imprägniermitteln oftmals dann einverleibt werden, wenn diese Kieselsäure­ ester der zuletzt genannten Art enthalten. Diese Säureanhydride bewirken eine Be­ schleunigung der Reaktion der Kieselsäureester unter Bildung von polymerer Kiesel­ säure.In those that may be present in the impregnating agents according to the invention Auxiliaries and additives d) are, for example, cyclic acid anhydrides such as maleic anhydride, phthalic anhydride or tetrahydrophthalic anhydride, which are often incorporated into the impregnating agents when they contain silica contain esters of the latter type. These acid anhydrides cause a loading acceleration of the reaction of the silica esters with the formation of polymeric silica acid.

Weitere, gegebenenfalls mitzuverwendende Hilfs- und Zusatzmittel d) sind beispiels­ weise Katalysatoren, welche die Isocyanat-Wasser-Reaktion beschleunigen. Diese Ka­ talysatoren werden den Imprägniermitteln, falls überhaupt, in Mengen von bis zu 8, vorzugsweise bis zu 5 Gew.-% zugesetzt.Further auxiliaries and additives d) which may be used are examples wise catalysts that accelerate the isocyanate-water reaction. This Ka if at all, the impregnating agents are used in quantities of up to 8, preferably up to 5 wt .-% added.

Weitere, gegebenenfalls mitzuverwendende Hilfs- und Zusatzmittel d) sind beispiels­ weise Stabilisatoren wie Benzoylchlorid, oberflächenaktive Substanzen oder Verlauf­ hilfsmittel der aus der Lacktechnologie an sich bekannten Art. Auch Pigmente und Füllstoffe können mitverwendet werden, jedoch ist dies weniger bevorzugt.Further auxiliaries and additives d) which may be used are examples wise stabilizers such as benzoyl chloride, surface-active substances or flow tools of the kind known per se from paint technology. Also pigments and Fillers can be used, but this is less preferred.

Die Verwendung der erfindungsgemaßen Imprägniermittel zur Imprägnierung von mi­ neralischen Substanzen, insbesondere von Beton oder Naturstein aber auch von Mauerwerk, hier besonders Ziegelmauerwerk, kann nach den üblichen Verfahren erfolgen. Beispielhaft genannt seinen hier die Techniken des Spritzens, Rollens, Tau­ chens oder Streichens.The use of the impregnating agent according to the invention for impregnating mi mineral substances, especially of concrete or natural stone but also of Masonry, especially brick masonry, can be done using the usual methods respectively. The techniques of splashing, rolling, dewing are mentioned here as examples chens or deletions.

BeispieleExamples

In den Beispielen beziehen sich, wenn nichts anderes angegeben, alle Prozentangaben auf Gewichtsprozente und alle Angaben in "Teilen" auf Gewichtsteile.Unless stated otherwise, all percentages in the examples relate to one another to percentages by weight and all information in "parts" to parts by weight.

1. Herstellung eines Isocyanatprepolymerem als Imprägniermittel1. Preparation of an isocyanate prepolymer as an impregnating agent

168 g Hexamethylendisocyanat (nNCO = 2,0 mol) werden bei 60°C vorgelegt und 100 g eines auf Glycerin gestarteten, reine Propylenoxidketten enthaltenen Polyethers mit einer OH-Zahl von 250 mg KOH/g (nOH 0,446 mol) werden noch zugeben. Das Reaktionsgemisch wird so lange gerührt, bis der Isocyanatgehalt 24% erreicht. Danach wird das Semiprepolymer durch Desti­ lation am Dünnschichtverdampfer vom überschüssigem Hexamethylendiiso­ cyanat befreit (Destillationsbedingungen: 160°C Manteltemperatur bei 0,4 mbar); das Prepolymer fällt als viskose Flüssigkeit an (140 g, NCO = 10,3%, Viskosität bei 25°C = 10951)168 g of hexamethylene diisocyanate (nNCO = 2.0 mol) are placed at 60 ° C and 100 g of a pure propylene oxide chain started on glycerin Polyether with an OH number of 250 mg KOH / g (nOH 0.446 mol) still admit. The reaction mixture is stirred until the Isocyanate content reached 24%. Then the semi-prepolymer is desti lation on the thin film evaporator from the excess hexamethylene diiso cyanate freed (distillation conditions: 160 ° C jacket temperature at 0.4 mbar); the prepolymer is obtained as a viscous liquid (140 g, NCO = 10.3%, Viscosity at 25 ° C = 10951)

2. Herstellung des Imprägniermittels2. Production of the impregnating agent

Für die Versuche in den nachstehenden Beispielen wird als Komponente b) ein Technisches Lackpolyisocyanat mit einem NCO-Gehalt von 22,5, einem Gehalt an monomerem HDI von 0,1% und einer Viskosität (25°C) von 200 mPas eingesetzt. Es handelt sich bei diesem Lackpolyisocyanat um ein Uret­ diongruppen und Isocyanuratgruppen aufweisendendes Modifizierungsprodukt von HDI. das Gewichtsverhältnis von Uretdiondiisocyanaten zu Isocyanurat­ gruppen aufweisenden Polyisocyanaten liegt bei ca. 2 : 1.For the experiments in the examples below, component b) is used Technical lacquer polyisocyanate with an NCO content of 22.5, one Monomeric HDI content of 0.1% and a viscosity (25 ° C) of 200 mPas used. This lacquer polyisocyanate is a uret Modification product having dione groups and isocyanurate groups from HDI. the weight ratio of uretdione diisocyanates to isocyanurate group-containing polyisocyanates is approximately 2: 1.

23 Teile des NCO-Prepolymeren gemäß 1. werden zusammen mit 2 Teilen des obengenannten Lackpolyisocyanats b) in 75 Teilen n-Butylacetat zu einem gebrauchsfertigen Imprägniermittel gelöst. 23 parts of the NCO prepolymer according to 1. together with 2 parts the above-mentioned lacquer polyisocyanate b) in 75 parts of n-butyl acetate Ready-to-use impregnating agent dissolved.  

3. Imprägnierversuche an Natursteinproben3. Impregnation tests on natural stone samples

Steinprismen aus Naturstein (Maße 5 × 5 10 cm), welche an den Mantelflächen mit einem dichten Epoxidharz angestrichen sind, werden jeweils mit einer unversiegelten Seite bei normalem Atmosphärendruck in eines der genannten Imprägniermittel eingebracht und 4 Std. dort belassen.Stone prisms made of natural stone (dimensions 5 × 5 10 cm), which on the outer surfaces are coated with a dense epoxy resin, each with a unsealed side at normal atmospheric pressure in one of the named Impregnating agent introduced and left there for 4 hours.

3.1 Messung der Eindringtiefe3.1 Measuring the depth of penetration

Zur Ermittlung der Eindringtiefe wird das Steinprisma nach mindestens 28 Tagen in 4 mm dicke Scheiben gesägt und dann werden Proben dieser Scheiben durch Elementaranalyse auf ihren Kohlenstoffgehalt geprüft. Die ermittelten Kohlenstoffwerte sind eine Indikatorgröße, für die Menge der durch Tränkung eingetragenen polymeren organischen Substanz. Folgende Tabelle gibt eine Übersicht über die gefundenen Werte. Der Wert bei 88 mm Tiefe dient zum Vergleich, da hier ein ungetränkter Stein vorliegt.To determine the penetration depth, the stone prism is at least after Sawed into 4 mm thick slices for 28 days and then samples of these disks by elemental analysis for their carbon content checked. The carbon values determined are an indicator variable for the amount of polymeric organic introduced by impregnation Substance. The following table provides an overview of the found Values. The value at 88 mm depth is for comparison, since here a unimpregnated stone is present.

Tabelle 1Table 1

Die Werte zeigen, daß beim Ebenheider Sandstein bei 50 mm und bei Sander Schilfsandstein bei ca. 40 mm das Niveau des unbehandelten Steines an Kohlenstoffgehalt erreicht wird.The values show that at Ebenheider sandstone at 50 mm and at Sander reed sandstone at approx. 40 mm the level of the untreated Steins in carbon content is reached.

3.2. Ermittlung der Festigkeit und des E- Moduls in Abhängigkeit von der Eindringtiefe (Entfernung von der Oberfläche)3.2. Determination of the strength and the modulus of elasticity depending on the Depth of penetration (distance from surface)

Aus dem oben beschriebenen Prismen werden Bohrkerne mit 45 mm Durchmesser ausgebohrt.The prisms described above become 45 mm cores Drilled out diameter.

Die Bohrkerne werden in dünne Scheiben (4 mm) geschnitten und deren Elastizitätsmodul ermittelt. Hierzu werden die 4 mm starken, planparallel geschnittenen Scheiben in einer eigens hierzu konstruierten Apparatur auf einem Auflagering mit einem inneren Durchmesser von 40 mm gelagert und mittels eines dazu konzentrischen Belastungs­ ringes mit einem äußeren Durchmesser von 26,7 mm mit einer Kraft F beaufschlagt. Während dieses Vorganges wird durch einen Meßfühler die Auslenkung des sich unter der Krafteinwirkung wölbenden Steines aus der Ruhelage in Abhängigkeit von der Kraft gemessen. Trägt man die Spannung (Kraft bezogen auf die Kreisfläche des Belastungs­ stempels) gegen die Dehnung (Auslenkung aus der Ruhelage) auf, so kann durch graphische Auswertung der Elastizitätsmodul als Steigung der Spannungs-Dehnungs-Linie ermittelt werden. Nachstehend werden einige, auf diese Weise ermittelte Elastitätsmodule bei verschiedenen Eindringtiefen mitgeteilt:The drill cores are cut into thin slices (4 mm) and whose modulus of elasticity is determined. The 4 mm thick, plane-parallel cut discs in a specially designed disc Apparatus on a support ring with an inner diameter of 40 mm stored and by means of a concentric load ring with an outer diameter of 26.7 mm with a force F acted upon. During this process, a sensor is used the deflection of the stone bulging under the force measured from the rest position depending on the force. You wear it the tension (force related to the circular area of the load stamp) against the stretch (deflection from the rest position), see above can graphically evaluate the modulus of elasticity as a slope the stress-strain line can be determined. Be below some elastic modulus determined in this way for various Penetration depths communicated:

  • a) bei Sander Schilfsandstein

    Tabelle 2

    a) at Sander Schilfsandstein

    Table 2

  • b) bei Ebenheider Sandstein

    Tabelle 3

    b) at Ebenheider sandstone

    Table 3

Die Werte zeigen, daß beim Ebenheider Sandstein die festigende Wir­ kung der Polymertränkung bei ca. 40 mm Tränktiefe noch nicht voll auf das Niveau des ungetränkten Steines abgesunken ist.The values show that in the Ebenheid sandstone the strengthening we Polymer impregnation is not yet full at approx. 40 mm impregnation depth has dropped to the level of the impregnated stone.

Dies ist hingegen bei Sander Schilfsandstein der Fall.However, this is the case with Sander Schilfsandstein.

3.3 Versuche mit salzhaltigen Natursteinen3.3 Experiments with saline natural stones

Für die Versuche mit salzhaltigen Natursteinen wurden, wie im Ab­ schnitt 3.2 beschrieben, aus Bohrkernen von 45 mm Durchmesser gewonnene Steinscheiben aus Cottaer Sandstein mit 4 mm Dicke durch komplettes Durchtränken mit einer Salzlösung hergestellt. Diese Lösung enthielt 10,4 g Magnesiumnitrathexahydrat, 5,1 g wasserfreies Kaliumnitrat, 2,6 g wasserfreies Natriumnitrat und 1,8 g wasserfreies Natriumchlorid in einem Liter entionisierten Wassers. Die Steinschei­ ben wurden anschließend getrocknet und, wie in Abschnitt 3.1. beschrieben, mit dem Imprägniermittel getränkt. Die Aushärtezeit betrug 28 Tage. Zum Vergleich wurden noch zusätzlich nicht imprägnierte Steinscheiben geprüft und darüber hinaus solche, die einem Feucht-Trocken-Wechselklima sowie einer Wasseraufnahme­ prüfung unterzogen worden waren. Es wurden jeweils 5 Steinscheiben wie in Abschnitt 3.2. beschrieben auf Biegezugfestigkeit geprüft und die Werte in der nachfolgenden Tabelle zusammengefaßt. For the experiments with salty natural stones, as in Ab Section 3.2 described, from drill cores with a diameter of 45 mm stone slabs obtained from Cotta sandstone with a thickness of 4 mm complete soaking with a saline solution. This Solution contained 10.4 g magnesium nitrate hexahydrate, 5.1 g anhydrous Potassium nitrate, 2.6 g anhydrous sodium nitrate and 1.8 g anhydrous Sodium chloride in one liter of deionized water. The stone shit ben were then dried and, as in section 3.1. described, impregnated with the impregnating agent. The curing time was 28 days. For comparison purposes have not been added impregnated stone discs tested and also those that a wet-dry alternating climate and water absorption had undergone testing. There were 5 stone slices each as in section 3.2. described for bending tensile strength and the values are summarized in the table below.  

Übersicht über die PrüfkörperOverview of the test specimens

Tabelle 4Table 4

Die Tabelle 4 zeigt, daß die Feuchtebehandlung bei den Steinscheiben E und F nur geringfügige Einbußen bei E-Modul und Biegezugfestig­ keit gegenüber D (ebenfalls salzhaltig und imprägniert) ergibt. Generell scheint der Festigkeitsverlust durch Salzeinwirkung im Vergleich C (ohne) zu D (salzbehandelt) ebenfalls relativ gering.Table 4 shows that the moisture treatment for the stone slices E and F have only minor losses with modulus of elasticity and flexural strength to D (also saline and impregnated). As a general rule the loss of strength through exposure to salt appears in comparison C (without) to D (salt-treated) also relatively low.

Für Cottaer Sandstein und die oben beschriebene Salzmischung ist somit die Verbesserungswirkung des Imprägniermittels im Bezug auf die beabsichtigte Verfestigung nahezu uneingeschränkt.For Cotta sandstone and the salt mixture described above thus the improvement effect of the impregnating agent in relation to the intended consolidation is almost unlimited.

Claims (3)

1. Imprägniermittel aus
  • a) 100 Gew-.-Teilen eines NCO-Prepolymeren mit einem NCO-Gehalt von 2 bis 20 Gew.-% und einem Gehalt an monomerem Diisocyanat a1) von weniger als 1 Gew.-% aus
    • a1) (cyclo)aliphatischen Diisocyanaten des Molekulargewichtsbe­ reichs 168 bis 300 und
    • a2) mindestens zwei alkoholisch gebundene Hydroxylgruppen auf­ weisenden Polyethern, Polyestern, Polylactonen oder Polyami­ den des Molekulargewichtsbereichs 300 bis 5000,
  • b) 5 bis 150 Gew.-Teilen mindestens eines Silicium-freien, Allophanat-, Biuret-, Isocyanurat-, Oxadiazin-, Uretdion- und/oder Urethangruppen aufweisenden Lackpolyisocyanats mit einem Gehalt an (cyclo)alipha­ tisch gebundenen Isocyanatgruppen von 10 bis 25 Gew.-% und einem Gehalt an monomerem Diisocyanat von unter 0,5 Gew.-%,
  • c) 100 bis 1000 Gew.-Teilen einer Lösungsmittelkomponente, bestehend aus mindestens einem gegenüber Isocyanatgruppen inerten Lösungs­ mittel,
    sowie gegebenenfalls
  • d) weiteren Hilfs- und Zusatzstoffen.
1. Impregnation agent
  • a) 100 parts by weight of an NCO prepolymer with an NCO content of 2 to 20% by weight and a content of monomeric diisocyanate a1) of less than 1% by weight
    • a1) (Cyclo) aliphatic diisocyanates of the molecular weight range 168 to 300 and
    • a2) at least two alcoholically bound hydroxyl groups on pointing polyethers, polyesters, polylactones or polyamides of the molecular weight range 300 to 5000,
  • b) 5 to 150 parts by weight of at least one silicon-free, allophanate, biuret, isocyanurate, oxadiazine, uretdione and / or urethane groups containing lacquer polyisocyanate with a content of (cyclo) aliphatically bound isocyanate groups of 10 to 25 % By weight and a monomeric diisocyanate content of less than 0.5% by weight,
  • c) 100 to 1000 parts by weight of a solvent component consisting of at least one solvent which is inert toward isocyanate groups,
    and if necessary
  • d) other auxiliaries and additives.
2. Imprägniermittel gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Komponente a 2) um einen Polyether der Formel (I)
in welcher
R1, R2 für H oder CH3 mit der Maßgabe steht, daß immer einer der Reste R1 oder R2 Wasserstoff sein muß,
M ein geradkettiger oder verzweigter Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls Heteroatomen wie N, S, O enthalten kann, ist
X für eine Zahl von 3 bis 110 und
n für eine Zahl von 2 bis 4 steht.
2. Impregnating agent according to claim 1, characterized in that component a 2) is a polyether of the formula (I)
in which
R 1 , R 2 represents H or CH 3 with the proviso that one of the radicals R 1 or R 2 must always be hydrogen,
M is a straight-chain or branched hydrocarbon radical with 2 to 12 carbon atoms, which may optionally contain heteroatoms such as N, S, O.
X for a number from 3 to 110 and
n stands for a number from 2 to 4.
3. Verwendung der Imprägniermittel gemäß Anspruch 1 zur Imprägnierung von mineralischen Substraten insbesondere von Beton oder Naturstein und/oder Mauerwerk.3. Use of the impregnating agent according to claim 1 for impregnating mineral substrates, in particular of concrete or natural stone and / or Masonry.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2010094412A1 (en) * 2009-02-21 2010-08-26 Bayer Materialscience Ag Primer for mineral building materials

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