DE2328337C3 - Verfahren zum herstellen von formkoerpern und ueberzuegen aus baustoffen auf grundlage von anorganischen bindemitteln - Google Patents

Verfahren zum herstellen von formkoerpern und ueberzuegen aus baustoffen auf grundlage von anorganischen bindemitteln

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DE2328337C3 DE19732328337 DE2328337A DE2328337C3 DE 2328337 C3 DE2328337 C3 DE 2328337C3 DE 19732328337 DE19732328337 DE 19732328337 DE 2328337 A DE2328337 A DE 2328337A DE 2328337 C3 DE2328337 C3 DE 2328337C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formkörpern und Überzügen aus Baustoffen auf Grundlage von anorganischen Bindemitteln gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, vor der Formgebung von Baustoffen auf Grundlage von anorganischen Bindemitteln, wie Beton oder Gips, die in Berührung mit formgebenden Oberflächen wie Verschalungsmitteln, z. B. Platten aus Holz, Kunststoff oder Stahl, abbinden und dann entformt werden, die formgebenden Oberflächen mit Überzügen aus meist gehärteten Organopolysiloxanen zu versehen (vgl. z. B. DT-PS 9 24 678, OE-PS 2 10 041 und GB-PS 11 90 273). Bei diesen oekannten Verfahren wird im allgemeinen eine einwandfreie Entformung der Formkörper bzw. Überzüge erzielt. Die bei diesen bekannten Verfahren erzeugten Formkörper und Überzüge aus den Baustoffen sind jedoch noch nicht wasserabweisend.
Es ist weiterhin bekannt, daß es Organosiliciumverbindungen gibt, die sich zum Wasserabweisendmachen von Baustoffen auf Grundlage von anorganischen Bindemitteln eignen. Bisher wurden diese wasserabweisendmachenden, meist härtbaren Organosiliciumverbindungen in die Baustoffe vor deren Formgebung eingemischt oder unmittelbar auf die Oberfläche der fertigen Formkörper bzw. Überzüge aus den Baustoffen aufgetragen (vgl. z. B. DT-AS 12 23 287).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die hergestellten Formkörper und Überzüge sowohl einwandfrei entformbar sind als auch eine wasserabweisende Oberfläche aufweisen.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß auf die formgebenden Oberflächen ein Gemisch, bestehend aus härtbaren, wasserabweisendmachenden Organosiliciumverbindungen und feinteiligen, festen anorganischen Stoffen, aufgebracht wird und die Baustoffe mit den formgebenden Oberflächen vor
ίο der Aushärtung der so erhaltenen Überzüge in Berührung gebracht werden.
Die Tatsache, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine einwandfreie Entformung, also Entfernung der formgebenden Oberflächen von den fertigen Formkörpern bzw. Überzügen aus Baustoffen auf Grundlage von anorganischen Bindemitteln, wobei es sich meist um eine sogenannte Entschalung handelt, erreicht wird, ist ebenso überraschend wie die Tatsache, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zugleich die
Formkörper und Überzüge aus Baustoffen auf Grundlage von anorganischen Bindemitteln wasserabweisend gemacht werden, so daß der Aufwand, der bisher für das nachträgliche Wasserabweisendmachen von Formkörpern und Überzügen aus anorganischen Bindemitteln nach der Entformung erforderlich war, entfällt. Es entfällt nämlich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die sonst bei Formtrennmitteln auf Grundlage von härtbaren Organosiliciumverbindungen übliche und bisher offensichtlich als Voraussetzung für die Trennwirkung angesehene, weil die Ausbildung einer glatten Oberfläche fördernde, Aushärtung der Organosiliciumverbindungen, bevor sie mit dem Baustoff in Berührung gebracht werden. Schließlich wäre zu erwarten gewesen, daß die Organosiliciumverbindungen bei der Härtung analog den Alkaliorganosilikonatfarben gemäß DT-AS 12 85 652 so fest auf der formgebenden Oberfläche verankert werden, daß sie die Formkörper bzw. Überzüge aus den anorganischen Bindemitteln nicht mehr wasserabweisend machen können.
Als härtbare, wasserabweisendmachende Organosiliciumverbindungen können im Rahmen der Erfindung beliebige Organosiliciumverbindungen verwendet werden, die härtbar sind, also kondensationsfähige Atome, wie Si-gebundene Wasserstoffatome, und/oder kondensaüonsfähige bzw. hydrolysierbare Gruppen, wie Si-gebundene Hydroxyl-, Alkoxy- oder Alkalimetalloxygruppen enthalten, und als Si-gebundene organische Reste zumindest zum überwiegenden Teil Kohlenwasserstoffreste, die halogeniert sein können, enthalten.
Derartige Verbindungen sind allgemein bekannt.
Beispiele für derartige Verbindungen sind Organowasserstoffpolysiloxane, insbesondere Methylwasserstoffpolysiloxane, und mehr als IO Si-Atome je Molekül aufweisende Organopolysiloxane aus Einheiten der allgemeinen Formel
R^Si(OR '
In dieser Formel bedeutet R einen Alkyl- oder Arylrest mit 1 bis 14 Kohlenstoffatomen, der halogeniert sein kann, R' einen Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen; x, y und ζ ist jeweils 0, I, 2 oder 3; die Summe von x+y+z ist höchstens 3; der Durchschnittswert von χ ist 0,9 bis 1,7, vorzugsweise 0,9 (^ bis 1,3; der Durchschnittswert von y ist 0,01 bis 0,20 und der Durchschnittswert von ζ ist 0,00 bis 0,20. Zweckmäßig enthalten die Organopolysiloxane der vorstehend angegebenen allgemeinen Formel nicht
mehr als 30 Mol% an Einheiten, worin χ 2 oder 3 ist, und vorzugsweise beträgt ihre Viskosität in 50gew.-%iger Toluollösung höchstens 1000 cSt bei 25° C.
Bevorzugter, weil besonders leichte Entformung ermöglichend und ein besonders hohes Ausmaß der Wasserabweisung ergebend, sind jedoch Organoalkoxysilane der allgemeinen Formel FLt -nSi-(OR')n, wobei R und R' jeweils die oben dafür angegebene Bedeutung haben und π 1, 2 oder 3 ist, und die höchstens 10 Si-Atome je Molekül aufweisenden Teilhydrolysate dieser Silane sowie Alkalikohlenwasserstoffsilikonate, die als Kohlenwasserstoffreste Alkylreste mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen oder Phenylreste aufweisen.
Beispiele für Alkylreste R in den oben angegebenen Formeln sind der Methyl-, Äthyl-, n-Propylrest und der Isopropylrest sowie Tetradecylreste. Ein Beispiel für einen halogenisierten Alkylrest R in den oben angegebenen Formeln ist der 3,3,3-Trifluorpropylrcst. Das wichtigste Beispiel für einen Arylrest R ist der Phenylrest Als Beispiel für einen halogenierten Arylrest R sei der p-Chlorphenylrest genannt.
Beispiele für Alkylreste R' sind der Methyl-, Äthyl-, Isopropyl- und n-Butylrest.
Die im größten Umfang verwendeten Baustoffe auf Grundlage von anorganischen Bindemitteln, die in Berührung mit formgegebenen Oberflächen härten gelassen und nach der Härtung entformt werden, enthalten freien Kalk, solange sie noch nicht völlig durchgehärtet sind. Gegenüber der Einwirkung von freiem Kalk sind Propylsiliciumverbindungen besonders beständig. Somit sind als härtbare, wasserabweisendmachende Organosiliciumverbindungen solche der Formel
(n-C,H7)4
wobei R' und η jeweils die oben dafür angegebene Bedeutung haben, und die höchstens 10 Si-Atome je Molekül aufweisenden Teilhydrolysate dieser Silane oder Alkalipropylsilikonate, also monomere Verbindungen der Formel H-C1H7Si(OH)2OMe
und/oder polymere Verbindungen aus Einheiten der Formel
n-C,H7Si0(0Me)
45
wobei Me jeweils ein Alkalimetallatom, insbesondere Natrium oder Kalium, bedeutet, am meisten bevorzugt.
Die erfindungsgemäß im Gemisch mit den härtbaren, wasserabweisendmachenden Organosiliciumverbindungen eingesetzten feinteiligen, festen anorganischen Stoffe sind zweckmäßig farblos, um eine Verfärbung der erfindungsgemäß hergestellten Formkörper bzw. Überzüge zu vermeiden. Vorzugsweise haben die feinteiligen festen anorganischen Stoffe eine Oberfläche von mindestens 10m2/g, insbesondere mindestens 50 m2/g und höchstens 400 m2/g.
Bevorzugt als feinteilige, feste anorganische Stoffe sind feinteilige Siliciumdioxyde synthetischer oder natürlicher Herkunft, wie pyrogen erzeugtes Siliciumdioxyd, Siliciumdioxyd-Aerogele, also unter Erhaltung der Struktur entwässerte Kieselsäurehydrogele, gefälltes Siliciumdioxyd, einschließlich gefälltem Siliciumdioxyd mit einer Oberfläche von mindestens 50 m2/g Quarzmehl, Diatomeenerde und sogenannte Kieselkreide. Weitere Beispiele für feinteilige, feste anorganische Stoffe sind eine Oberfläche von mindestens 10 m2/g aufweisende Pulver aus Talkum, Calziumsilikat, Calziumcarbonat. Glimmer oder Zirkoniumsilikat sowie Asbestmehl.
Die Menge der feinteiligen, festen anorganischen Stoffe beträgt vorzugsweise 5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des jeweils eingesetzten Gemisches aus härtbarer, wasserabweisendmachenden Organosiliciumverbindung, feinteiligem, festem anorganischen Stoff und gegebenenfalls mitverwendetsm Lösungsmittel. Je größer die Oberfläche der feinteiligen, festen anorganischen Stoffe ist, desto weniger wird von diesen Stoffen benötigt.
Würden keine feinteiligen festen Stoffe mitverwendet werden, so würde die Entformung erschwert und keine von Flecken freie, wasserabweisende Oberfläche der Formkörper oder Überzüge aus Baustoffen auf Grundlage von anorganischen Bindemitteln erzielt werden.
Um eine gleichmäßige Verteilung auf den formgebenden Oberflächen zu erleichtern, bestehen die erfindungsgemäß auf die formgebenden Oberflächen aufzufragenden Gemische vorzugsweise nicht nur aus härtbarer, wasserabweisendmachender Organosiliciumverbindung und feinteiligem, festem anorganischen Stoff, sondern auch zusätzlich aus Lösungsmittel, so daß diese Gemische in Form von Pasten oder Flüssigkeiten vorliegen. Sind die härtbaren, wasserabweisendmachenden Organosiliciumverbindungen wasserlöslich, wie die Alkaliorganosilikate, so kann als Lösungsmittel selbstverständlich Wasser verwendet werden. Beispiele für organische Lösungsmittel, die bei Verwendung anderer härtbarer, wasserabweisendmachender Organosiliciumverbindungen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, sind Kohlenwasserstoffe, wie Toluol, Xylole und Trimethylbenzole; Chlorkohlenwasserstoffe, wie Trichloräthylen, Äther, wie Di-n-butyläther. Alkohole, wie Äthanol und Isopropanol, sowie Ketone, wie Methyiäthylketon. Vorzugsweise enthalten diese Lösungen, bezogen auf das Gesamtgewicht aller ihrer Bestandteile, einschließlich der suspendierten feinteiligen, festen anorganischen Stoffe, 5 bis 50 Gew.-% an härtbarer, wasserabweisendmachender Organosiliciumverbindung.
Das Auftragen der Gemische, bestehend aus härtbaren, wasserabweisendmachenden Organosiliciumverbindungen, feinteiligen, festen anorganischen Stoffen sowie gegebenenfalls Lösungsmittel, auf die formgebenden Oberflächen kann z. B. durch Streichen, Sprühen oder Spachteln erfolgen.
Vorzugsweise werden die Gemische, bestehend aus härtbaren, wasserabweisendmachenden Organosiliciumverbindungen, feinteiligen, festen anorganischen Stoffen sowie gegebenenfalls Lösungsmittel, in Mengen von 0,2 bis 1 kg je m2 formgebender Oberfläche angewendet.
Die durch das Auftragen der Gemische, bestehend aus härtbaren, wasserabweisendmachenden Organisiliciumverbindungen, feinteiligen, festen anorganischen Stoffen sowie gegebenenfalls Lösungsmittel, auf die formgebenden Oberflächen erhaltenen Überzüge dürfen nicht ausgehärtet sein, bevor die zu härtenden Baustoffe mit ihnen in Berührung gebracht werden, weil sonst keine wasserabweisenden Formkörper bzw. Überzüge aus den Baustoffen auf Grundlage von anorganischen Bindemitteln erhalten werden. Um eine vorzeitige Aushärtung der härtbaren, wasserabweisend machenden Organosiliciumverbindungen zu vermeiden, bestehen die auf die formgebenden Oberflächen aufzutragenden Gemische auch nur aus härtbaren.
wasserabweisendmachenden Organosiliciumverbindungen, feinteiligen, festen Stoffen sowie gegebenenfalls Lösungsmittel und enthalten keine Härtungskaltalysatoren. Ebenfalls um eine vorzeitige Aushärtung der härtbaren, wasserabweisendmachenden Organosiliciumverbindungen zu vermeiden, werden die zu härtenden Baustoffe möglichst bald, spätestens nach 10 Tagen, vorzugsweise innerhalb von 24 Stunden, insbesondere innerhalb von 10 Stunden, mit den durch das Auftragen der Gemische, bestehend aus härtbaren, wasserabweisendmachenden Organosiliciumverbindungen, feinteiligen, festen anorganischen Stoffen sowie gegebenenfalls Lösungsmittel, auf die formgebenden Oberflächen erhaltenen Überzügen in Berührung gebracht und diese Überzüge bei die Umgebungstemperatur nicht übersteigenden Temperaturen belassen, bevor damit die Baustoffe in Berührung gebracht werden.
Die Baustoffe können mit den durch das Auftragen der Gemische auf die formgebendsn Oberflächen erhaltenen Überzügen in beliebiger Weise, in der auch bisher Baustoffe mit Verschalungsmitteln in Berührung gebracht werden konnten, z. B. durch Gießen, in Berührung gebracht werden. Ebenso kann das Entformen der fertigen Formkörper bzw. Überzüge aus den Baustoffen auf Grundlage von anorganischen Bindemitteln in beliebiger bekannter Weise erfolgen.
In den folgenden Beispielen und Vergleichsversuchen beziehen sich alle Angaben von Teilen und Prozentsätzen auf das Gewicht, soweit nichts anderes angegeben ist. Die Ergebnisse dieser Beispiele und Versuche sind in der weiter unten folgenden Tabelle angegeben.
durch Streichen die Mischung (A), bestehend aus 10 Teilen n-Propyltriäthoxysilan, 10 Teilen pyrogen erzeugtem Siliciumdioxyd mit einer Oberfläche von etwa 300 m2/g und 100 Teilen Isopropanol, in einer Menge
entsprechend etwa 0,3 kg/m2 aufgetragen. Unmittelbar anschließend wird nach DIN 1164, Ausgabe Juni 1970, eine Mischung, bereitet aus 1 Beutel Normsand, 450 g Weißzement PZ 450 F und 225 g Wjisser, in diese Form gegeben und darin verdichtet. Nach 4 Tagen wird der so
ίο erhaltene prismatische Betonformkörper der Form entnommen.
Beispiel 2
Die in Beispiel 1 beschriebenen Maßnahmen werden
wiederholt mit der Abänderung, daß anstelle der
Mischung (A) die Mischung (B), bereitet durch
Vermischen von 10 Teilen einer wäßrigen Lösung von
Kaliumpropylsilikonat mit einer Silikonatkonzentration,
berechnet als n-C3H7 SiOj/2, von 20% mit 15 Teilen
pyrogen erzeugtem Siliciumdioxyd mit einer Oberfläche
von etwa 300 m2/g und 30 Teilen Wasser, verwendet
wird. Vergleichsversuch a)
Die in Beispiel 1 beschriebenen Maßnahmen werden wiederholt mit der Abänderung, daß die Form vor dem Einfüllen der Betonmischung unbehandelt bleibt.
Vergleichsbeispiel b)
Beispiel 1
Auf die Innenwandungen einer Form aus Stahl mit den Innenabmessungen von 4 cm
Tabelle
Die in Beispiel 1 beschriebenen Maßnahmen werden wiederholt mit der Abänderung, daß anstelle der Mischung (A) ein handelsübliches Entschalungsmittel, nämlich eine 10%ige Lösung von Tallöl in zum überwiegenden Teil aus Dodecylbenzol bestehenden cm · 16 cm wird 35 Alkylbenzolen, eingesetzt wird.
Entformbarkeit Aussehen der entformten Formkörper Wasserabweisungsvermögen
Beispiel 1 sehr gut
Beispiel 2 sehr gut
Vergleichsversuch
a)		 haftet an der
Form
Vergleichsversuch
b)		 gut
allseitig fleckenfrei und hell, auffallend
wenig Luftporen und Krater
allseitig hell und glatt
Teil der Oberfläche durch Haftenbleiben
an der Form beschädigt
teilweise dunkel, teilweise hell
wird durch aufgespritztes
Wasser nicht benetzt
wird durch aufgespritztes
Wasser nur oberflächlich benetzt, jedoch nicht dunkel,
Wasser wird nicht aufgesaugt
nimmt aufgespritzes Wasser
ungleichmäßig auf
aufgespritztes Wasser wird auch von der gesamten Oberfläche
aufgenommen, jedoch ungleichmäßig, dadurch Fleckenbildung

Claims (5)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern und Überzügen aus Baustoffen auf Grundlage von anorganischen Bindemiueln, bei dem die Baustoffe in Berührung mit formgebenden Oberflächen, die Oberzüge aus härtbaren Organosiliciumverbindungen aufweisen, abbinden und dann entformt werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf die formgebenden Oberflächen ein Gemisch, bestehend aus härtbaren, wasserabweisendmachenden Orgar.osiliciumverbindungen und fein teiligen, festen anorganischen Stoffen, aufgebracht wird und die Baustoffe mit den formgebenden Oberflächen vor der Aushärtung der so erhaltenen Überzüge in Berührung gebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem auf die formgebenden Oberflächen aufzubringenden Gemisch Lösungsmittel zugegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Organosiliciumverbindungen Alkalipropylsilikonate verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Organosiliciumverbindungen solche der Formel
(n-CjH7)4-„Si(OR')„
wobei R' ein Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und η 1,2 oder 3 ist, verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als feinteilige, feste anorganische Stoffe feinteilige Siliciumdioxyde verwendet werden.
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