DE3635260A1

DE3635260A1 - Verfahren zum wasserabweisendmachen von saugfaehigen anorganischen baustoffen

Info

Publication number: DE3635260A1
Application number: DE19863635260
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Chem Dr Roth; Herbert Glueck
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1986-10-16
Filing date: 1986-10-16
Publication date: 1988-04-28
Also published as: DE3635260C2; CA1274728A; JPS63103879A; US4835014A

Description

Verfahren zum Wasserabweisendmachen von saugfähigen anorganischen Baustoffen durch Auftragen von Lösungen Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindungen in organischem Lösungsmittel, wobei es sich um Kohlenwasserstoffe handeln kann, auf mindestens einen Teil der Oberfläche der wasserabweisend zu machenden Baustoffe sind bereits bekannt (vgl. z. B. US 43 42 796, ausgegeben 3. August 1982, R. N. Brown et al., Advanced Chemical Technologies Inc.). Bei den bisher bekannten Verfahren dieser Art waren im allgemeinen die zu behandelnden Oberflächen entweder im wesentlichen trocken (vgl. z. B. die vorstehend genannte Druckschrift) oder, wenn die zu behandelnden Oberflächen noch wasserfeucht waren, wurden als organische Lösungsmittel Alkanole mit verhältnismäßig niedriger Kettenlänge verwendet (vgl. z. B. US 38 19 400, ausgegeben 25. Juni 1974, L. H. Plankl et al., Dynamit Nobel AG).

Es bestand nun die Aufgabe, ein Verfahren zum Wasserabweisendmachen von saugfähigen anorganischen Baustoffen durch Auftragen von Lösungen Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindungen in mit Wasser nicht-mischbarem organischem Lösungsmittel auf mindestens einen Teil der Oberfläche der wasserabweisend zu machenden Baustoffe bereitzustellen, bei dem besonders wenig Organosiliciumverbindung benötigt und/oder eine besonders große Eindringtiefe von Organosiliciumverbindung in den Baustoff und/oder langsame Wasseraufnahme des Baustoffs erzielt wird. Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Wasserabweisendmachen von saugfähigen anorganischen Baustoffen durch Auftragen von Lösungen Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindungen in mit Wasser nicht-mischbarem organischem Lösungsmittel auf mindestens einen Teil der Oberfläche der wasserabweisend zu machenden Baustoffe, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Oberfläche des wasserabweisend zu machenden Baustoffs, auf den derartige Lösung aufgetragen wird, vor diesem Auftragen willentlich in Berührung mit zumindest teilweise flüssigem Wasser gebracht wird.

In dem Merkblatt "Wackersilicone, Silicone Masonry Water Repellents" SME 8-142.8011 wird zwar zunächst empfohlen, das in organischem Lösungsmittel befindliche Oranosiloxan mit aromatischen oder aliphatischen Kohlenwasserstoffen, also mit Wasser nicht-mischbarem Lösungsmittel, zu verdünnen und es wird in diesem Merkblatt etwas später angegeben: ". . . the effect on slightly wet areas is also good". Daraus war aber nicht zu entnehmen, daß durch die erfindungsgemäße Maßnahme bessere Ergebnisse als bei trockenen Oberflächen erzielt werden.

Die saugfähigen anorganischen Baustoffe, die durch das erfindungsgemäße Verfahren wasserabweisend gemacht werden, können die gleichen saugfähigen anorganischen Baustoffe sein, die auch nach den bisher bekannten Verfahren zum Wasserabweisendmachen von saugfähigen anorganischen Baustoffen durch Auftragen von Lösungen Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindungen in mit Wasser nicht-mischbarem organischem Lösungsmittel auf mindestens einen Teil der Oberfläche der wasserabweisend zu machenden Baustoffe wasserabweisend gemacht werden konnten. Es sind dies z. B. Kalksandsteine, Mauerüberzüge auf Grundlage von Sand und hydraulisch und/oder nicht-hydraulisch abbindenden anorganischen Stoffen, wie Kalk, Zement und/oder Gips, Wände und andere Gegenstände aus Beton, Asbestzement, Ziegelsteinen, Schlackensteinen oder Natursteinen, wie Marmor, Kalkplatten oder Sandsteinen, wie Buntsandstein.

Gegenstände aus Beton, einschließlich Betonstraßen, können Bewehrungselemente enthalten oder frei von derartigen Elementen sein.

Ebenso gut kann das erfindungsgemäße Verfahren z. B. bei den mit der Atmosphäre in Berührung stehenden Oberflächen des Mörtels aus Sand und Zement in Mörtelfugen von Mauerwerk aus Ziegel- und/oder Natur- und/oder Kunststeinen angewandt werden.

Als Baustoffe wasserabweisend machende Organosiliciumverbindungen können ebenfalls auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die gleichen wasserabweisend machenden Organosiliciumverbindungen eingesetzt werden, die bei den bisher bekannten Verfahren zum Wasserabweisendmachen von saugfähigen anorganischen Baustoffen durch Auftragen von Lösungen Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindungen in mit Wasser nicht-mischbarem Lösungsmittel auf mindestens einen Teil der Oberfläche der wasserabweisend zu machenden Baustoffe eingesetzt werden konnten. Beispiele für derartige Organosiliciumverbindungen sind Organosilane der Formel

R_nSi(OR¹)₄_-n

wobei R gleiche oder verschiedene, von aliphatischen Mehrfachbindungen freie, einwertige Kohlenwasserstoffreste mit 1 bis 18 Kohlenstoffatom(en) je Rest, R¹ gleiche oder verschiedene, gegebenenfalls durch Ethansauerstoff substituierte, einwertige Alkylreste mit 1 bis 5 Kohlenstoffatom(en) je Rest bedeutet und n 0, 1, 2 oder 3, durchschnittlich 0,9 bis 1,8 ist, und die höchstens 10 Si-Atome je Molekül aufweisenden Teilhydrolysate dieser Silane; Organosilane der Formel

(R¹O)₃SiR²Si(OR¹)₃

wobei R¹ die oben dafür angegebene Bedeutung hat und R² einen zweiwertigen Alkylrest mit 1 bis 18 Kohlenstoffatom(en) je Rest bedeutet und die höchstens 20 Si-Atome je Molekül aufweisenden Teilhydrolysate dieser Silane; Umsetzungsprodukte aus Silanen der Formel

R_nSiCl₄_-n oder Cl₃SiR²SiCl₃

wobei R, R² und n jeweils die oben dafür angegebene Bedeutung haben, und Ethylenglykol und/oder Diethylenglykol; sowie mehr als 10 Si-Atome je Molekül aufweisende Organopolysiloxane aus Einheiten der Formel

gegebenenfalls neben Einheiten der Formel

worin R, R¹ und R² jeweils die oben dafür angegebene Bedeutung haben, x, y und z jeweils 0, 1, 2 oder 3, die Summe x+y+z höchstens 3, der Durchschnittswert von x 0,9 bis 1,8, vorzugsweise 0,9 bis 1,3, und der Durchschnittswert von y und z jeweils 0,00 bis 0,20 ist, mit der Maßgabe, daß mindestens einer der Werte von y und z mindestens 0,01 beträgt.

Beispiele für Kohlenwasserstoffreste R sind Alkylreste, wie der Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl- und sec.-Butylrest sowie Pentyl-, Octyl- und Ocotadecylreste; Arylreste, wie der Phenylrest; Alkarylreste, wie Tolylreste; und Aralkylreste, wie der Benzylrest. Wegen der leichteren Zugänglichkeit sind bei Organopolysiloxanen mit mehr als 10 Si-Atomen je Molekül vorzugsweise mindestens 50% der Anzahl der SiC- gebundenen, einwertigen Kohlenwasserstoffreste und damit auch der Reste R Methylreste.

Die Beispiele für 1 bis 5 Kohlenstoffatome aufweisende Alkylreste R gelten im vollen Umfang auch für die Alkylreste R¹. Ein Beispiel für einen durch Ethersauerstoff substituierten Alkylrest R¹ ist der Methoxyethylenrest.

Das wichtigste Beispiel für einen zweiwertigen Alkylrest R² ist der Ethylenrest.

Es kann eine Art von Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann aber auch ein Gemisch aus mindestens zwei verschiedenen Arten derartiger Organosiliciumverbindungen verwendet werden.

Als mit Wasser nicht-mischbare organische Lösungsmittel können ebenfalls auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die gleichen mit Wasser nicht-mischbaren organischen Lösungsmittel eingesetzt werden, die bei den bisher bekannten Verfahren zum Wasserabweisendmachen von saugfähigen anorganischen Baustoffen durch Auftragen von Lösungen Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindungen in mit Wasser nicht-mischbarem Lösungsmittel auf mindestens einen Teil der Oberfläche der wasserabstoßend zu machenden Baustoffe eingesetzt werden konnten.

Bevorzugt sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe. Beispiele für derartige mit Wasser nicht-mischbare organische Lösungsmittel sind cyclische und lineare oder verzweigte Alkane mit Siedepunkten im Bereich von 120° bis 200°C bei 1020 hPa (abs.), aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Toluol, Xylolisomerengemische, Trimethylbenzole, Tetramethylbenzole, Tetrahydronaphthalin und Decahydronaphthalin sowie Gemische aus mindestens zwei derartiger Kohlenwasserstoffe, wie ein im Handel erhältliches Gemisch aus 83 Gewichtsprozent Alkanen und 17 Gewichtsprozent Aromaten, wobei dieses Gemisch einen Siedebereich von 145° bis 190°C bei 1020 hPa (abs.) hat ("Kristallöl 30"). Weitere Beispiele für mit Wasser nicht-mischbare organische Lösungsmittel sind Chlorkohlenwasserstoffe, wie Trichlorethylen, Ester, wie Ethylacetat, und Ether, wie Di-n-butylether.

Mit Wasser mischbare Lösungsmittel, wie Alkanole oder Diace tonalkohol, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise in Mengen von 0 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der organischen Lösungsmittel, eingesetzt. Vorzugsweise enthalten die Lösungen Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindungen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren 0,2 bis 95 Gewichtsprozent, insbesondere 2 bis 50 Gewichtsprozent, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht von Lösungsmittel und Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindung, an Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindung.

Zusätzlich zu Lösungsmittel und Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindung können die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Lösungen gegebenenfalls weitere Stoffe enthalten. Beispiele für derartige Stoffe sind Füllstoffe mit einer spezifischen Oberfläche von mindestens 50 m²/g (bestimmt durch Stickstoffadsorption gemäß ASTM Special Technical Publication No. 51, Seite 95 ff., also der sogenannten "BET-Methode"), insbesondere pyrogen erzeugtes Siliciumdioxid, das auf seiner Oberfläche Organosilylgruppen aufweisen kann, andere Baustoffe wasserabweisend machende Mittel als Organosiliciumverbindungen, wie Polyacrylsäureester und Polymethacrylsäureester, in mit Wasser nicht-mischbaren Lösungsmitteln lösliche Mischpolymerisate des Vinylchlorids, Epoxyharze, ungesättigte, aliphatische Polyesterharze, hochchlorierte Polyolefine und Chlorkautschuk, ferner gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von mindestens 360°C bei 1020 hPa (abs.). Weitere Beispiele für in den Lösungen gegebenenfalls vorliegende zusätzliche Stoffe sind Kondensations- bzw. Hydrolysekatalysatoren, wie Dibutyl zinndilaurat und Titanalkoholate.

Die Lösungen der Baustoffe wasserabweisend machenden Organosiliciumverbindungen können auf die damit zu behandelnden Oberflächen in beliebiger für das Auftragen von Lösungen oder Dispersionen auf Oberflächen von normalerweise festen Stoffen geeigneter und vielfach beschriebener Weise, z. B. durch Aufsprühen, Gießen, Streichen, Walzen, Bürsten oder Tauchen, aufgetragen werden.

Das zumindest teilweise flüssige Wasser, mit dem mindestens ein Teil der Oberfläche des wasserabweisend zu machenden Baustoffes willentlich in Berührung gebracht wird, bevor Lösung von Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindung in mit Wasser nicht-mischbarem Lösungsmittel auf diese Oberfläche aufgetragen wird, kann eine Temperatur von 0° bis über 150°C haben. Es kann durch thermohydraulische oder hydromechanische Verfahren, wie Dampfstrahlbehandlung, wobei es auf der so behandelten Oberfläche kondensiert, oder ebenfalls durch Aufsprühen, Gießen, Streichen, Walzen, Bürsten oder Tauchen mit der damit zu behandelnden Oberfläche in Berührung gebracht werden.

Vorzugsweise beträgt die Dauer des willentlichen in Berührung- Bringens von mindestens einem Teil der Oberfläche des wasserabweisend zu machenden Baustoffs mit zumindest teilweise flüssigem Wasser vor dem Auftragen der Lösung von Organosiliciumverbindung(en) 1 bis 35 Minute(n), bevorzugter 1 bis 15 Minute(n) und insbesondere 2 bis 6 Minuten.

Damit das Wasser möglichst gleichmäßig tief in den Baustoff eindringen kann, bevor auf den Baustoff Organosiliciumverbindung aufgetragen wird, wird vorzugsweise zumindest die mit dem Wasser behandelte Oberfläche z. B. durch Abdecken mit einer Kunststoff-Folie 1 bis 30 Tag(e) bedeckt, um vorzeitiges Ver dunsten des Wassers vor diesem Eindringen zu verhindern.

In den folgenden Teilen der Beschreibung der Erfindung beziehen sich alle Angaben von Teilen und Prozentsätzen auf das Gewicht, soweit nicht anderes angegeben ist.

Die in den folgenden Beispielen verwendeten Lösungen Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindungen wurden hergestellt wie folgt:

Imprägniermittel A

a) In das obere Ende einer Reaktionskolonne wird ein Gemisch aus 92 Teilen Methyltrichlorsilan und 51 Teilen 2-Ethylhexyltrichlorsilan eingeleitet. Diesem Silangemisch wird etwa von der Mitte der Kolonne her ein Gemisch aus 47 Teilen Methanol und 5 Teilen Wasser entgegengeleitet. Aus dem oberen Ende der Kolonne wird Chlorwasserstoff, aus dem unteren Ende der Kolonne ein Gemisch von Organosiliciumverbindungen mit einer Viskosität von 3,5 bis 3,8 mm² · s^-1 bei 23°C der Kolonne entnommen.

b) 100 Teile des Gemisches von Organosiliciumverbindungen, dessen Herstellung vorstehend unter a) beschrieben wurde, werden mit 1 Teil Di-n-butylzinn dilaurat vermischt. 80 Teile des so erhaltenen Gemisches werden mit 20 Teilen einer Suspension aus 2 Teilen von durch Umsetzung mit Hexamethyldisilazan hydrophobiertem, pyrogen erzeugtem Siliciumdioxid mit einer BET-Oberfläche von 140±30 m²/g in 9 Teilen Aromaten mit einer durchschnittlichen Dichte d von 0,873 und einem Siedebereich von 160 bis 178,5°C bei 1020 hPa (abs.), also Solvent Naphtha, und 9 Teilen Diacetonalkohol vermischt.

c) 1 Teil der Mischung, deren Herstellung vorstehend unter b) beschrieben wurde, wird mit 11 Gewichtsteilen eines im Handel erhältlichen Gemisches aus 83% Alkanen und 17% Aromaten, wobei dieses Gemisch einen Siedebereich von 145°C bis 190°C bei 1020 hPa (abs.) hat, vermischt.

Imprägniermittel B

99 Teile des Gemisches von Organosiliciumverbindungen, dessen Herstellung oben unter a) bei der Beschreibung der Herstellung von Imprägniermittel A beschrieben wurde, werden zunächst mit 1 Teil Di-n-butylzinndilaurat und dann mit 100 Teilen 2-Ethyl hexyltrimethoxysilan vermischt. 1 Teil der so erhaltenen Mischung wird in 4 Teilen eines im Handel erhältlichen Gemisches aus 83% Alkanen und 17% Aromaten, wobei dieses Gemisch einen Siedebereich von 145° bis 190°C bei 1020 hPa (abs.) hat, gelöst.

Beispiel 1

Jeweils 7 halbierte Kalksandsteine werden für die Dauer der in der folgenden Tabelle 1 angegebenen Zeiten in Leitungswasser getaucht, dann in eine Kunststoff-Folie verpackt und 7 Tage so verpackt liegen gelassen. Nach dieser Lagerung werden die Kalksandsteine der Verpackung entnommen, zweimal je 1 Minute im Imprägniermittel A getaucht, und schließlich 14 Tage an der Luft gelagert. Dann wird die Eindringtiefe von Organosiliciumverbindung und die Wasseraufnahme der imprägnierten Kalksandsteine bestimmt.

Die Wasseraufnahme wird dadurch bestimmt, daß die nach der Lagerung trockenen Steine gewogen und dann unter Wasser von 20°C gelegt werden, wobei die Wasseroberfläche 5 cm über den Steinen liegt. Nach verschiedenen, in Tabelle 2 angegebenen Zeiten werden die Steine aus dem Wasser herausgenommen und nach dem Abtropfenlassen von nicht aufgesaugtem Wasser erneut gewogen. Dabei stellt der mit "S-Wert" bezeichnete Wert die Summe der Wasseraufnahme-Werte in kg/m² in jeder Reihe der Tabelle dar. Je niedriger der S-Wert ist, desto langsamer erfolgt die Wasseraufnahme. Die in beiden Tabellen angegebenen Werte sind Durchschnittswerte.

Tabelle 1

Tabelle 2

Beispiel 2

Die in Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt mit der Abänderung, daß Imprägniermittel B anstelle des Imprägnier mittels A verwendet wird. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.

Tabelle 3

Claims

1. Verfahren zum Wasserabweisendmachen von saugfähigen anorganischen Baustoffen durch Auftragen von Lösungen Baustoffe wasserabweisend machender Organosiliciumverbindungen in mit Wasser nicht-mischbarem organischen Lösungsmittel auf mindestens einen Teil der Oberfläche der wasserabweisend zu machenden Baustoffe, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil der Oberfläche des wasserabweisend zu machenden Baustoffs, auf den derartige Lösungen aufgetragen wird, vor diesem Auftragen willentlich in Berührung mit zumindest teilweise flüssigem Wasser gebracht wird.

2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der willentlichen Behandlung mit Wasser 2 bis 6 Minuten beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Wasser behandelte Oberfläche 1 bis 30 Tage bedeckt wird, bevor auf den Baustoff Organosiliciumverbindung aufgetragen wird.