DE2006990C3

DE2006990C3 - Verwendung eines siliciumhaltigen Polykondensate als Grundiermittel zum Überziehen von Oberflächen

Info

Publication number: DE2006990C3
Application number: DE19702006990
Authority: DE
Inventors: Michel Bron Bourbon; Max Lyon Chomat
Original assignee: Societe des Usines Chimiques Rhone Poulenc SA
Current assignee: Rhone Poulenc SA
Priority date: 1969-02-17
Filing date: 1970-02-16
Publication date: 1980-01-03
Also published as: NL7001796A; GB1255138A; DE2006990B2; FR2032038A5; DE2006990A1; BE746050A; CH508034A

Description

Si R'

worin R und R' gleiche oder voneinander verschiedene organische Reste bedeuten, wobei R ein Alkylrest und R' ein Alkylrest, Arylrest oder Vinylrest sein kann, π für eine Zahl zwischen 1 und 30 steht und m einen Bruchteil von π bedeutet, der zwischen 0 und 0,5 liegen kann, gelöst in einem der Alkoxylfunktion des Polykondensate entsprechenden Alkohol und/oder in einem mit Wasser mischbaren polaren Lösungsmittel, als Grundiermittel zum Oberziehen von Oberflächen.

2. Verwendung nach Anspruch 1. wobei das Polykondensat in einer Menge zwischen 20 und 100 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Polykondensat und Alkohol und/oder polarem Lösungsmittel, enthalten ist

3. Verwendung nach den Ansprüchen I und 2 vor dem Verfugen mittels eines Silikonelastomeren in der Bauindustrie.

Cie Erfindung betrifft die Verwendung eines PoIykondensats der allgemeinen Formel

"R'	—	R'
I		I
-Si-O	If	-Si—Ο
I	Ι
-OR

R-O

worin R und R' gleiche oder voneinander verschiedene organische Reste bedeuten, wobei R ein Alkylrest und R' ein Alkylrest, ein Arylrest oder ein Vinylrest sein kann, η für eine ganze Zahl zwischen I ir.id 30, vorzugsweise zwischen 2 und 6, steht und m einen Bruchteil von π bedeutet, der zwischen 0 und 0,5 liegen kann,

gelöst in einem der Alkoxylfunktion des Polykondensats entsprechenden Alkohol und/oder in einem mit Wasser mischbaren polaren Lösungsmittel, als Grundiermittel zum Oberziehen von Oberflächen, insbesondere an Gebäuden, die mit Silikonelastomeren verfugt werden sollen.

Es ist bekannt, daß bei Verwendung von Silikonelastomeren zum Abdichten der Fugen an Gebäuden Probleme auftreten hinsichtlich eines dauerhaften Haftens dieser Silikonelastorneren an verschiedenen Materialien, wie sie in der Bauindustrie verwendet werden, beispielsweise an Stahl, Aluminium, Glos, Zement, Beton, Holz und dergleichen.

Zur Lösung dieser Probleme wurden verschiedene Grundiermittel vorgeschlagen, die aus Lösungen von verschiedenen Produkten bestehen und dazu bestimmt sind, die Haftung der Silikonelastomeren an den vorstehend genannten Materialien zu verbessern. Diese Grundiermittel haben die Eigenschaft, fest auf den Oberflächen der obengenannten Materialien, die zuvor präpariert worden sind, /u haften und sie weisen gleichzeitig eine ausgeprägte Affinität gegenüber Silikonelastomeren auf. Pie Vielzahl der dabei auftretenden Materialien, insbesondere beim Abdichten und Verfugen un Gebäuden, hat zur Folge, daß ein Grundiermittel, das in Verbindung mit einem bestimmten Unterlagenmaterial verwendet wird, in Verbindung mit einem anderen Unterlagenmaterial nur mäßige Ergebnisse liefert. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn ein für Aluminium geeignetes Grundiermittel auf

ίο Beton verwendet wird.

Aus der französischen Patentschrift 14 72 047 ist eine Masse bekannt, die durch Auflösen des Polykondensats der eingangs genannten allgemeinen Formel in einem Alkohol und/oder einem polaren Lösungsmittel herge stellt worden ist

Es wurde nun gefunden, daß sich diesi bekannte Masse besonders gut eignet als Grundiermittel zum Oberziehen von Oberflächen, insbesondere von solchen aus Materialien, wie sie üblicherweise in der Bauindu strie verwendet werden, wie speziell Beton, der wegen seiner variierenden Zusammensetzung, seiner variierenden Porösität und seines variierende)? Feuchtigkeitsgrades ein extrem schwieriges Unterlagenmaterial ist Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Polykondensats der eingangs genannten allgemeinen Formel, gelöst in einem der Alkoxylfunktion des Polykondensats entsprechenden Alkohol und/oder in einem mit Wasser mischbaren polaren Lösungsmittel, als Grundiermittel zum Oberziehen von Oberflächen,

in insbesondere Betonoberflächen.

Die Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten Polykondensate kann nach bekannten Verfahren erfolgen, beispielsweise nach dem in der französischen Patentschrift 14 72 047 beschriebenen Verfahren. Die

κ dabei erhaltenen Polykondensate sind in dem Alkohol löslich, der der Alkoxylfunktion des Polykondensats entspricht, und außerdem sind sie in polaren Lösungsmitteln und/oder in Mischungen davon löslich. Die dabei erhaltene Lösung ist mit Wasser mischbar, wenn der Alkohol und/oder die polare Lösungsmittel in Wasser löslich sind. ,

Das erfiftdungsgemäß verwendete Grundiermittel wird daher zweckmäßig hergestellt durch Auflösen des eingangs genannten Polykondensats in einem Alkohol, welcher der Alkoxylfunktion dieses Polykondensats entspricht, und/oder in einem polaren Lösungsmittel, das mit Wasser mischbar ist Die Auflösung erfolgt schnell, wobei die Schnelligkeit der Auflösung noch gesteigert werden kann, wenn das Grundiermittel mit

W einer starken Säure, z. B. Chlorwasserstoffsäure, angesäuert wird. Der pH-Wert kann dabei bis auf I fallen.

Die Konzentration der dabei erhaltenen Lösung an Polykondensat liegt im allgemeinen zwischen 20 und 100%, vorzugsweise zwischen 40 und 60%, ausgedrückt als Gewichtsteile Polykondensat pro Gewichtsteile Alkohol und/oder polares Lösungsmittel. In der Praxis wird die Konzentration der Lösung an Polykondensat auf den jeweils günstigsten Wert eingestellt, wobei die Pölykondematmenge zu berücksichtigen ist, die auf die

M) zu überziehende Oberfläche aufgebracht werden soll. Außerdem hängt die Konzentration an Polykondensat

von der Art des verwendeten Unterlagenmaterials sowie der gewählten Auftragsmelhode ab.

Wenn das erfindungsgemäß verwendete Grundier-

mittel mit Wasser in Kontakt gebracht wird, dann tritt eine Hydrolyse der Alkoxylfunktionen des Polykondensats auf, wobei eine Polymerisation und/oder Venetzung erfolgt. Es ist zweckmäßig, vor dem Aufbringen des

erfindungsgemäß verwendeten Grundiermittels die zu überziehende Oberfläche tier jeweiligen Unterlage zu präparieren, und zwar entweder durch Entfetten mit einem polychlorierten Lösungsmittel, wie z. B, Perehloräthylen, falls es sich bei der Unterlage um eine solche % aus Aluminium, Stahl oder Glas handelt, oder durch einfaches Bürsten, falls es sich bei der Unterlage um eine solche aus Beton handelt. Bei Verwendung einer Unterlage aus Holz genügt auch ein Schleifen der Oberfläche.

Die zu überziehende Oberfläche wird bei Verwendung des erfindungsgemäßen Grundiermittels vorzugsweise mit wenigstens einer Schicht des Grundiermittel überzogen, worauf diese Schicht einer Polymerisation und/oder Vernetzung durch Inkontaktbringen mit Wasser unterzogen wird, woran sich die Verfugung unter Verwendung eines üblichen Silikonelastomeren anschließt

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Grundiermittel erfindungsgemäß in einer Menge von 5 bis 50, vorzugsweise von 20 bis 40 Gewichtsteilen Wasser, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Grundiermittels, verdünnt, worauf die dabei erhaltene Masse auf die zu überziehende Oberfläche aufgetragen wird unter Verwendung einer bekannten Vorrichtung, beispielsweise eines Pinsels oder einer Spritzpistole. Es wird wenigstens eine Schicht aus der auf diese Weise verdünnten Masse aufgetragen. Nach einer bestimmten Zeitspanne, die für die gewünschte Polymerisation unu/oder Vernetzung ausreicht und ω mindestens in der Größenordnung von einigen 10 Minuten liegt und bis zu einigen Stunden betragen kann, wobei diese Zeitspanne vorzugsweise in der Größenordnung von 30 bis 60 Minuten liegt, wird eine Verfugung unter Verwendung eines Silikonelastomeren ji durchgeführt.

Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Grundiermittel in bekannter Weise, beispielsweise mittels eines Pinsels oder einer Spritzpistole, auf die zu überziehende Oberfläche in Form wenigstens einer Schicht aufgebracht, dann wird Wasser auf die überzogene Oberfläche aufgebracht und nach einer für die Polymerisation und/oder Vernetzung ausreichenden Zeitspanne, die in der oben angegebenen Größenordnung liegt, wird eine Verfugung unter 4-, Verwendung von Silikonelastomeren durchgeführt.

Gemäß einer dritten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die mit dem Grundiermittel zu überziehende Oberfläche zuerst auf bekannte Weise, beispielsweise mittels eines Pinsels oder einer Sprilzpi- -,o stole, mit Wasser befeuchtet, dann wird wenigstens eine Schicht aus dem erfindungsgemäß verwendeten Grundiermittel aufgetragen und nach einer für die Polymerisation und/oder Vernetzung ausreichenden Zeitspanne, die in der obengenannten Größenordnung liegt, wird r, eine Verfugung unter Verwendung von Silikonelastomeren durchgeführt.

Je nach Material, aus dem die zu überziehende Oberfläche besteht; kann man unter Anwendung der einen oder anderen der vorgenannten Varianten wi günstige Ergebnisse erzielen. Die beiden zuerst genannten Varianten werden zweckmäßig zum Überziehen von porenfreien Materialien, wie z. B. solchen aus Aluminium, Stahl oder dergleichen, angewendet, während die zuletzt genannte Variante sich hervorra- _Μ gend eignet für die Überziehung von porösen Unterlagen, z. B. solchen aus Beton. Poröse Unterlagen, z. B. solche uus Beton, kann man in einfacher Weise anfeuchten. Beton enthält auf Baustellen häufig auch noch eine natürliche Feuchtigkeit, wie ζ,Β, frisch gegossener Beton oder Beton, der durch Regen oder Schnee feucht geworden ist.

Die vorstehend genannten drei Beschiehtungsvarianten eignen sich auch für das Oberziehen von Holzoberflächen. Die Menge des aufzubringenden Grundiermittels hängt von der Art der verwendeten Unterlage und von der gewünschten Beschichtungsdikke ab, wobei sie mit der Porosität des Unterlagenmaterials ansteigt Im Falle von relativ porösen Unterlagenmaterialien können zwei Schichten aus dem Grundiermittel erforderlich sein.

bei einer mehr als 30- bis 60minütigen Polymerisation und/oder Vernetzung des Grundiermittels nach dem Aufbringen auf die zu beschichtende Oberfläche kann die Verfugung mit einem Silikonelastomeren nachträglich durchgeführt werden ohne jede Bedenken hinsichtlich der Qualität des dabei erhaltenen Gefüges.

Die folgenden Beispiele erläutern die Aufbringung dererfindungsgemäß verwendeten Polykondensate.

Beispiel 1

Als Grundiermittel wird eine 50%ige Methanollösung von Methylmethoxysijqxan verwendet, die durch Zugabe von Chlorwasserstoffsäure auf einen pH-Wert von 3 gebracht worden ist. In dem Methylmethoxysiloxan liegt der Wert von η zwischen 4 und 5. Dieses Meihylmethoxysiloxari wird nach dem in der französischen Patentschrift 14 72 047 beschriebenen Verfahren hergestellt, und zwar durch Hydroalkylierung von Methyltrichlorsilan mit einem Überschuß an Methanol. Der Wert von n, der zwischen 4 und 5 liegt, wird so gewählt, daß eine Lösung erhalten wird, deren Viskosität noch so gering ist, daß die Lösung in einfacher Weise auf den Träger aufgebracht werden kann, und zwar nach bekannten Methoden, beispielsweise mittels eines Pinsels oder einer Spritzpistole.

Die Dichte der Lösung beträgt 0380, während ihre kinematische Viskosität 6,6 Centistokes(cSt) beträgt.

Es werden Betonproben einer Größe von 25 mm χ 25 mm χ IO mm hergestellt, und zwar aus einem Betonansatz mit folgender Zusammensetzung (in Gewichtsteilen):

50 Teile eines synthetischen Portlandzements, 50 Teile Sand, etwa 30 Teile Wasser.

Dieser Beton wird während einer Zeitspanne von I Monat bei Umgebungstemperatur aushärten gelassen. Desgleichen werden Proben mit den gleichen Abmessungen aus Paserzement, Aluminium, rostfreiem Stahl und Glas hergestellt.

Die Oberfläche der Proben wird durch Entfetten mit Perchloräthyfen (Proben aus Aluminium, Stahl und Glas) oder durch Bürsten (Proben aus Beton und Faserzement) präpariert.

Unter Anwendung der geeignetsten Methode, und zwar je nach der Art der Probe, werden auf die Proben zwei Schichten des Grundiermittels in einer Menge von etwa 28 bzw. 15 g pro m² im Falle der nichtporösen Proben (Aluminium, Stahl und Glas) bzw. 48 g pro m² im Falle der porösen Proben (Beton und Faserzement) aufgebracht.

Nach einer Polymerisations- und/oder Vernetzungszeit von 30 Minuten werden Probekörper durch Verkleben einer jeden Probe mit zwei Aluminiumplatten mit einer Abmessung von 25 mm χ 25 mm χ 6 mm

hergestellt, wobei die Platten zuvor mit Perenlorätbylen entfettet worden sind, und zwar mit Hilfe eines Stranges aus einem Silikonelastomeren mit einer Abmessung von 6 mm χ 6 mm χ 25 mm, dessen Kettenenden mit einer bydrolysierbaren Amingruppe blockiert sind. Außerdem enthält dieses Elastomere Füllstoffe.

Während einer Zeitspanne von 7 Tagen wird das Silikonelastomere der Verfugung polymerisieren und/oder vernetzen gelassen, worauf jeder Probenkörper einem Zugversuch in einem Dynamometer bis zum Bruch unterzogen wird. Es werden folgende zwei Bruchtypen festgestellt:

Kohäsionsbruch: Dies ist ein Bruch in der Elastomerenmasse. Das Haftvet mögen zwischen dem Silikonelastomeren und dem Versuchsmaterial ist daher größer als die Bruchkraft

Adhäsionsbruch: Dies ist ein Bruch an der Grenzfläche zwischen dem Elastomeren und dem VersuchsmateriaL Die Bruchkraft entspricht dem Haftvermögen zwischen dem Elastomeren und dem Material.

In der folgenden Tabelle I ist die gemessene Bruchkraft angegeben. Außerdem sind darin die beobachteten Bruchlypen bei Verwendung der verschiedenen Versuchsmaterialien angegeben.

Tabelle I

Versuchsmaterial	Bruchkran	Bruchtyp
	in kg
Beton	17,7	Kohäsionsbruch
Faserzement	14	Kohäsionsbruch
Aluminium	12,5	Kohäsionsbruch
Rostfreier Stahl	17,7	Kohäsionsbruch
Glas	1OJ	Adhäsionsbruch

Alle in der Tabelle angegebenen Bruchkraftwerte stellen Mittelwerte von Ergebnissen dar, die unter Verwendung von 5 Probestücken pro Typ des Versuchsmaterials erhalten worden sind.

Beispiel 2

Als Versuchsmaterial wird ein Beton mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 verwendet. Es wird der Einfluß der Polymerisations- und/oder Vernetzungszeit des Grundiermittels auf die Bruchkraft und den Bruchtyp der Probekörper untersucht. Alle anderen Versuchsbedingungen sind die gleichen wie in Beispiel 1.

In der folgenden Tabelle 11 sind die Werte der Bruchkraft in Abhängigkeit von der Polymerisationsund/od'er Vernetzungszeit des Grundiermittels angegeben. Außerdem ist darin der Bruchtyp angegeben.

Tabelle Il

Polymerisations- und-/ Bruchkraft Bruchtyp

oder Vernetzungszeit des in kg
Grundiermittels

Man sieht, daß, falls das Silikonelastomere unmittelbar nach dem Aufbringen des Grundierungsmiltels aufgebracht wird, der Bruch zwischen dem Elastomeren und dem Beton erfolgt. Läßt man das Grundiermittel während einer Zeitspanne von wenigstens 30 Minuten polymerisieren und/oder vernetzen, dann tritt ein Kohäsionsbruch auf, wobei die Bruchkraft bei längeren Polymerisations- und/oder Vernetzungszeiten praktisch nicht variiert,
in

Beispiel 3

Als Versüchsmaterial wird ein Beton der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 1 verwendet. Alle

π anderen Versuchsbedingungen entsprechen den Bedingungen des Beispiels 1. Es wird der Einfluß des Feuchligkeitszustandes auf die Kraft und den Typ des Bruchs der Probestücke untersucht. Dabei werden die folgenden 5 Feuchtigkeitszustände untersucht:

Ein trockener Beton, der trocken bleibt (der Beton wird im Moment der Aufbringung vis Grundiermittels angefeuchtet).

Trockener Beton, der verschiedenen Feuchtigkeitsgraden ausgesetzt wird. Die letzleren werden in der Weise einwirken gelassen, daß die Betonprobe während einer Zeitspanne von 1 Monat in einen Klimaschrank gestellt wird, wobei folgender Zyklus einwirken gelassen wird:

jo 1 Woche bei 25° C und einer relativen Luftfeuchtigkeit

von 50% sowie

1 Woche bei 25°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 90%.

J5 Trockener, erneut befeuchteter Beton. Die erneute Befeuchtung erfolgt mittels einer geeigneten Vorrichtung. Dabei erfolgt während einer Zeitspanne von 1 Stunde eine starke Besprühung oder während einer Zeitspanne von 18 Stunden eine feine Besprühun,g.

Feuchter Beton, der wieder getrocknet wird. Die Trocknung erfolgt durch Einstellen in einen Ofen mit einer Temperatur von 40⁰C, und zwar so lange, bis ein konstantes Gewicht festgestellt wird.

Feuchter Beton, der feucht bleibt Die Probestücke werden 15 Tage lang in Wasser von Umgebungstemperatur eingetaucht.

In der nachfolgenden Tabelle III sind die gemessene Bruchkraft und der ermittelte Bruchtyp zusammengestellt, und zwar bei Verwendung der 5 Betonproben.

9,8

30 Minuten	17,7
2 Stunden	17,6
12 Stunden	15
24 Stunden	15

Tabelle IU

Adhäsionsbruch

an der Seite des

Betons

Kohäsionsbruch

Feuchtigkeitszustand des Bel.-.ris

Bruchkrafl in kg

Bruchtyp

Trockener Beton, der 17 Kohäsions-

trocken bleibt bruch

Trockener Beton, der ver- 17,6 Kohäsions*

schiedenen Feuthtigkeits- bruch

graden ausgesetzt wird

Trockener Beton, der erneut 15,5 Kohäsions-

befeuchtcl wird bruch

Feuchter Beton, der erneut 17,5 Kohäsions-

getrocknet wird bruch

Feuchter Beton, der feucht 14,5 Kohäsions-

bleibt bruch

Diese Ergebnisse zeigen, daß ein Kohäsionsbruch auftritt, und zwar unabhängig von dem anfänglichen Feuchtigkeitszustand des Betons sowie den Veränderungen, deren Einwirkungen der Beton ausgesetzt wird.

Beispiel 4

Als Versuchsmaterial wird ein Beton mit der gleichen Zusammensetzung wie in Beispiel 3 verwendet. Der Feuchtigkeitszustand ist derjenige des »feuchten Betons, der feucht bleibt«.

Dies ist der ungünstigste Fall, der jedcch häufig in der Bauindustrie auftritt, und zwar handelt es sich dabei um einen frisch gegossenen Beton oder um einen Beton, der besonders regnerischen Witterungsbedingungen ausgesetzt ist. Alle anderen Versuchsbedingungen sind die gleichen wie in Beispiel 3. Es wird der Einfluß der Polymerisations- und/oder Vernetzungszeit des Grundiermittels auf die Kraft und den Typ des Bruchs der Probestücke bestimmt.

In der folgenden Tabelle IV ist die Bruchkraft angegeben, und zwar in Abhängigkeit von der Polymerisations- und/oder der Vernetzungszeit des Grundiermittels. Außerdem ist der Bruchtyp angegeben.

Tabelle IV

Polymerisations- Vernetzungszeit Grundiermittels	und/oder Bruchkraft des in kg	Bruchtyp
0	4	Adhäsionsbruch an der Seite des Betons
30 Minuten	14,5	Kohäsionsbruch
2 Stunden	15	Kohäsionsbruch
12 Stunden	14,8	Kohäsionsbruch
24 Stunden	14	Kohäsionsbruch
	Beispiel 5
C- l,_

diermittel eine 50%ige methanolische Lösung von Methylmethoxysiloxan verwendet wird. Diese Lösung wird durch Zugabe von Chlorwasserstoffsäure auf einen pH-Wert von 3 eingestellt. Bei dem Methylmethoxysiloxan handelt es sich um ein Siloxan mit einem Wert von η zwischen 9 und 10. Dieses Siloxan trägt ferner Dimethyleinheiten, und zwar in der Weise, daß m gleich 2 oder 3 ist. Dieses Methylmethoxysiloxan wird nach dem in der französischen Patentschrift 14 72 042 beschriebenen Verfahren hergestellt, und zwar durch Hydroalkylierungder Mischung,die Methyltrichlorsilan und Dimethyldichlorsilan entspricht, wobei ein Überschuß an Methanol verwendet wird.

Die Dichte der Lösung beträgt 0,980. Ihre kinematische Viskosität liegt in der Größenordnung von 20 cSt.

Man erhält Ergebnisse, die den Ergebnissen entsprechen, die in den vorstehenden Beispielen erhalten worden sind.

Beispiel 6

Es werden die gleichen Versuche wie in Beispiel 5 durchgeführt, wobei als Grundiermittel eine 50%ige

2% Äthanollösung eines Methyläthoxysiloxans verwendet wird. Die Lösun? wird durch Zugabe von Chlorwasserstoffsäure auf einen pH-Wert von 3 eingestellt. Es handelt sich dabei um ein Methyläthoxysiloxan, in welchem der Wert von η zwischen 5 und 6 liegt. Dieses

jo Siloxan trägt ferner Diphenyleinheiten, und zwar derart, daß /η etwa I ist. Dieses Methyläthoxysiloxan wird nach dem in der französischen Patentschrift 14 72 047 beschriebenen Verfahren hergestellt, und zwar durch Hydroalkylierungder Mischung,die Meihyltrichlorsilan

r> und Diphenyldichlorsilan entspricht, wobei ein Überschuß an Äthanol verwendet wird.

Die Dichte der Lösung beträgt 0,980. während ihre kinematische Viskosität etwa 20 cSt beträgt.
Man erhält Ergebnisse, die den Ergebnissen entspre-

o chen. die in den vorstehenden Beispielen erhalten

vorstehenden Beispielen durchgeführt, wobei als Grün-

Claims

Patentansprüche;

I. Verwendung eine? Polykondensate der allgemeinen Formel

R-

R'

O—Si—O-C)R

R'