DE4033155A1 - Hydrophobier- bzw. isoliermittel auf siliconbasis - Google Patents
Hydrophobier- bzw. isoliermittel auf siliconbasisInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Hydrophobier- bzw. Isoliermittel auf
Siliconbasis für organische und anorganische Stoffe, wie z. B.
Holz, Betone, Gasbetone, Mörtel und Ziegelmauerwerk, zur Verhinderung
bzw. Verzögerung des Eindringens von Wasser und damit vorzeitiger
Zerstörung.
Es ist bekannt, Organosiliciumverbindungen in Form monomerer, oligomerer
oder polymerer Verbindungen als Hydrophobiermittel für
anorganische Stoffe einzusetzen. Für die Hydrophobierung von Baustoffen
empfohlen werden Alkalimethylsiliconate, Alkoxysilane oder
Siliconharzlösungen bzw. -emulsionen. Soweit sie als wäßrige Lösungen
oder Emulsionen vorliegen, ist ihre Eindringtiefe gering und
damit ihre Wirkung nicht sehr ausgeprägt. Besser geeignet sind Siliconharzlösungen.
Durch ihre vernetzte Polymerstruktur ist aber auch
deren Eindringtiefe und Wanderungsvermögen im Kappillarsystem z. B.
von Baustoffen eingeschränkt.
Der Vorschlag, durch Zusätze von RTV-Silicon-Kautschuk die Wasseraufnahme
weiter zu erniedrigen, führt zu einer beträchtlichen
Steigerung der Kosten. Die Verwendung weniger vernetzter Oligoalkoxysiloxane
verlangt Kondensationskatalysatoren, wie z. B. zinnorganische
Verbindungen (DE 33 12 911). Ein weiterer Nachteil ist
ihre geringe Alkalistabilität.
Zu deren Verbesserung wurde vorgeschlagen, die bisher üblichen
Methylreste am Silicium durch höhere, eventuell verzweigte Alkylreste,
wie z. B. iso-Propyl- oder Octylreste, zu ersetzen und die
Organosilane als monomere Alkoxysilanlösungen einzusetzen
(GB 13 02 529, Farbe und Lack 95, (1989), 478). Die Herstellung
solcher Verbindungen ist jedoch aufwendig, führt zu Kostenerhöhungen
und rechtfertigt den erzielten Erfolg nicht. Speziell für porösen
Gassilicatbeton wurde vorgeschlagen (DE 21 22 979) einem Butoxymethylpolysiloxan
Gemische von Dimethyltetrabutoxydisilan, -disiloxan und -disilmethylen
als monomere Verbindungen zuzusetzen. Abgesehen davon,
daß die Herstellung dieser monomeren Stoffe äußerst aufwendig
ist, sind sie z. B. auf dichtem Zementbeton ungeeignet.
Als Injektageflüssigkeiten, die kapillarsperrend wirken und vor
allem gegen aufsteigende Mauerwerksfeuchtigkeit in Altmauerwerk
mit fehlenden oder defekten Horizontalsperren eingesetzt werden,
ist es bekannt, unter Feuchtigkeitseinfluß härtende Kunstharze
auf Basis von Diisocyanat zu verwenden (DD 1 41 332, DD 1 47 561),
wobei die Einbringung in das Mauerwerk auf jede geeignete Weise,
insbesondere über Bohrlöcher erfolgen kann. Weiterhin werden Bitumenlösungen
oder spezielle Kunststoffmischungen empfohlen. Das
Wanderungsvermögen solcher Stoffe in durchfeuchteten Baustoffen
ist jedoch sehr begrenzt. Es ist auch bekannt, Wasserglaslösungen
und Lösungen von Alkalimethylsiliconaten einzeln oder als Gemisch,
ggf. mit Zusatz von Lösevermittlern, wie z. B. Ethanol oder
Isopropanol einzusetzen. Sie führen zur Abdichtung der Kapillaren
durch Gelbildung, haben jedoch den Nachteil der Bildung von Sekundärkapillaren,
welche die anfangs dichtende Wirkung aufheben.
Außerdem werden Salze in das Mauerwerk eingebracht, welche bekanntermaßen
eine nachteilige Wirkung für das Mauerwerk aufweisen.
Da Wasser als Lösemittel verwendet wird, ist das Eindringungs-
und Wanderungsvermögen dieser Stoffe beschränkt. Kurze Bohrlochabstände
und damit höherer Aufwand sowie größerer Verbrauch an
Isoliermittel sind die Folge. DD 2 13 010 beschreibt das Einbringen
monomerer Stoffe in das Mauerwerk. Vorgeschlagen wird eine Mischung
aus Fettsäure-(Stearinsäure)-estern, Alkyltrialkoxysilan,
monomeren oder oligomeren Kieselsäureestern und organischen Lösemitteln.
Nachteilig ist, daß sich auf Grund frühzeitiger Hydrolyse
im feuchten Mauerwerk nichthydrophobierende Gele bilden, die pfropfartig
das weitere Eindringen von Hydrophobiermittel erschweren.
Außerdem kommt es durch Verunreinigungen zu längeranhaltender Geruchsbelästigung
z. B. durch Oxidation von Stearinsäure. Die Herstellung
des verwendeten Alkylalkoxysilans ist aufwendig und kostenintensiv.
Weiterhin ist bekannt, Organosiliciumverbindungen, welche zur
Hydrophobierung von anorganischen Stoffen einsetzbar sind, auch
für organische Stoffe, wie z. B. Holz, anzuwenden. Ihre Wirkung
ist jedoch weitaus geringer. So zeigen Methylsiliconate nahezu
keinen Hydrophobierungseffekt, außerdem sind sie, da in Wasser
gelöst, mit in organischen Lösemitteln gelösten fungiziden Holzschutzmitteln
nicht mischbar. Siliconharzlösungen wirken infolge
ihrer stark vernetzten Struktur wie Anstrichstoffe, indem sie die
Holzporen versiegeln. Der damit erzielte Effekt wird jedoch durch
Haarrißbildung und damit Zerstörung der abdeckenden Schicht infolge
des Quell- und Schrumpfvermögens des Holzes in mehr oder
weniger kurzer Zeit aufgehoben. Tränken und Sättigen des Holzes
mit Siliconölen verändert das Aussehen und verhindert nachträgliche
Oberflächenbehandlung mit anderen Stoffen wie Farben, Beizen u. ä.
Weiterhin wurde vorgeschlagen, das Holz mit Alkylalkoxyverbindungen
zu imprägnieren (JP 6 30 45 001), wobei als Alkylgruppen größervolumige
Reste wie z. B. iso-Propyl- oder Octylreste gewählt werden
(Farbe und Lack, 95, (1989), S. 480). Solche Imprägniermittel
zeigen zwar eine gegenüber Methylsilanen verbesserte Hydrophobierwirkung.
Jedoch steht der Effekt in keinem Verhältnis zu dem technischen
Aufwand und damit zu den Kosten, die zur Herstellung solcher
Verbindungen erforderlich sind.
Aus dem Dargestellten geht hervor, daß kein Hydrophobiermittel
bekannt ist, welches einen hochwirksamen und dauerhaften Schutz
gegen das Eindringen von Feuchtigkeit sowohl in organische als
auch in anorganische Stoffe, wobei die Hydrophobierung in
Form von Injektage eingeschlossen ist, bietet.
Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Hydrophobiermittels
auf Siliconbasis für organische und anorganische Stoffe, wie z. B.
Holz, Betone, Gasbetone, Mörtel und Ziegelmauerwerk, das sowohl
durch äußeren Auftrag als auch durch Injektage anwendbar ist und
bei geringen Kosten und niedrigem technischem Aufwand einen hohen
Grad an Konservier- bzw. Isolierwirkung aufweist.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Hydrophobier- bzw.
Isoliermittel auf Siliconbasis zu entwickeln, das unter Verwendung
aus disilanhaltigen Destillationsrückständen der Methylchlorsilansynthese
hergestellter Produkte
- - bei der Anwendung auf anorganischen Stoffen eine hochwirksame und dauerhafte Imprägnierwirkung darstellt,
- - bei der Injektageanwendung der Verhinderung aufsteigender Mauerwerksfeuchte dient sowie
- - bei der Anwendung auf organischen Stoffen, z. B. Holz, ohne Poren zu versiegeln, einen ausreichenden Schutz vor Nässeaufnahme bietet, mit üblichen, in organischen Lösemitteln gelösten fungiziden Holzschutzmitteln mischbar und verträglich ist und eine nachträgliche Oberflächenbehandlung nicht behindert.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Hydrophobier-
bzw. Isoliermittel enthält
- (A) (a) 5 bis 40 Masse-%, vorzugsweise 10 bis 20 Masse-% Methylalkoxypoly(disilyl)siloxan
mit vorzugsweise 1 bis 5 Masse-%
Alkoxygruppen, hergestellt durch einstufige Alkoxylierung
und Hydrolyse disilanhaltiger Destillationsrückstände der
Methylchlorsilansynthese und
(b) 95 bis 60 Masse-% organisches Lösemittel oder Lösemittelgemisch oder - (B) (a) 5 bis 40 Masse-%, vorzugsweise 10 bis 20 Masse-% Methylalkoxyoligo(disilyl)siloxan
mit vorzugsweise 6 bis 20 Masse-%
Alkoxygruppen und einer Molmasse von 400 bis 900, hergestellt
durch Alkoxylierung disilanhaltiger Destillationsrückstände
der Methylchlorsilansynthese und
(b) 95 bis 60 Masse-% organisches Lösemittel oder Lösemittelgemisch oder - (C) Mischungen aus (A) und (B) im Masseverhältnis 2 : 100 bis 100 : 2.
Die Alkoxygruppen in (a) sind vorzugsweise Ethoxy- oder Methoxygruppen.
Als Lösemittel geeignet sind beispielsweise Kohlenwasserstoffe,
z. B. Testbenzin, Chlorkohlenwasserstoffe, Alkohole,
z. B. Isopropanol, Ether, Ester, Ketone bzw. deren Gemische.
Die erfindungsgemäßen Hydrophobier- bzw. Isoliermittel werden
in üblicher Weise auf den zu hydrophobierenden anorganischen
Untergrund aufgetragen. Die Hydrophobierwirkung wird gegenüber
herkömmlichen Methylsiliconharzlösungen stark verbessert.
Infolge hoher Eindringtiefe steigt beispielsweise die Hydrophobierwirkung
auf Zement, Kalkzement und Beton um das Zwei-
bis Dreifache. Ebenso überraschend ist die etwa doppelt so
hohe Frost-Taumittel-Wechsel-Beständigkeit bei harter Frostbeanspruchung.
Sehr dichte und stark beanspruchte Betonstraßen
oder Flugbetriebsflächen werden hochwirksam hydrophobiert, wodurch
sich die Nutzungsfähigkeit der betreffenden Flächen erheblich
verlängert.
Das Einbringen des erfindungsgemäßen Isoliermittels durch
Injektage in das Mauerwerk erfolgt auf bekannte Weise über
Bohrlöcher. Das erfindungsgemäße Isoliermittel breitet sich auf
Grund seiner hervorragenden Wanderungsfähigkeit auch im nassen
und salzbelasteten Mauerwerk aus und erzeugt ohne zusätzliche
Druckanwendung eine wirksame und dauerhafte Kapillarwassersperre
gegen aufsteigende Nässe im Altmauerwerk.
Die Hydrophobierung von organischen Stoffen erfolgt in üblicher
Weise durch Tauchen, Bestreichen oder Besprühen. Dreimaliges
Tauchen mit zwischenzeitlichem Trocknen garantiert
ausreichende Imprägnierung. Das erfindungsgemäße Hydrophobiermittel
ist mit üblichen, in organischen Lösemitteln gelösten
Holzschutzmitteln, wie z. B. Pentachlorphenol, Permethrin,
Lindan, Thiram, Tributylzinnoxid, Braun- und Steinkohlenteer,
Dichlorfluanid, Bis-(N-Cyclohexyldiazeniumdioxy)kupfer, Aminen
mischbar und verträglich. Die Hydrophobierung wird gegenüber
herkömmlichen Mitteln stark verbessert, ohne daß Poren versiegelt
werden. Eine nachträgliche Oberflächenbehandlung ist
möglich.
Probekörper der Mörtelgruppe 2 (entsprechend einem Mischungsverhältnis
von 1 : 3 : 8-Zement zu Kalk zu Normsand) in den Abmessungen
100 mm×70 mm×20 mm wurden nach Herstellung zwei Wochen
bei Raumtemperatur getrocknet und anschließend durch Tauchen während
10 sec. in die erfindungsgemäße Hydrophobierlösung gem. (A),
die 7 Masse-% Methylalkoxypoly(disilyl)siloxan als Wirkstoff in
benzinischer Lösung enthielt, imprägniert. Nach der Behandlung
wurden die Probenkörper erneut zwei Wochen bei Raumtemperatur getrocknet,
anschließend zur Prüfung des Hydrophobiereffektes einer
Wasserlagerung (2 cm überdeckend) ausgesetzt und die prozentuale
Wasseraufnahme nach jeweils 2, 6, 24 sowie 48 Stunden bestimmt.
Zum Vergleich diente ein übliches Hydrophobiermittel auf Methylsiliconharzbasis
mit einem Harzanteil von 7 Masse-%.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 dargestellt.
Probekörper der Mörtelgruppe 3 (entsprechend einem Mischungsverhältnis
1 : 3-Zement zu Normsand, w/z : 0,5) in den Abmessungen
100 mm×70 mm×20 mm wurden nach Herstellung 6 Wochen bei Raumtemperatur
gelagert und anschließend für 15 Stunden im Trockenschrank
belassen. Nach Abkühlung auf Raumtemperatur erfolgt die
Hydrophobierung durch Tauchen während einer Minute in die erfindungsgemäße
Hydrophobierlösung gem. (B), die 10 Masse-% Methylalkoxyoligo(disilyl)siloxan
als Wirkstoff in benzinischer Lösung
enthielt. Nach einer Trockenzeit von zwei Wochen bei Raumtemperatur
erfolgte eine Prüfung auf Alkalistabilität des Hydrophobiermittels
durch Tauchen der Probekörper in eine 10%ige KOH-Lösung
(2 cm überdeckend) und Bestimmung der Massezunahme über einen Zeitraum
von 14 Tagen. Zum Vergleich diente ein übliches Hydrophobiermittel
auf Methylsiliconharzbasis mit einem Harzanteil von 10 Masse-%.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
Zur Ermittlung des Frost-Taumittel-Widerstandes wurde Modellbeton
folgender Charakteristik verwendet: Zement PZ 45, WZ 0,51, Zuschlagstoffsieblinie
B, Betonkonsistenz V3, Verdichtung 30%, nach
einer Normallagerung bis 28 Tagen am 29. und 30. Tag hydrophobiert.
Dazu wurden würfelförmige Probekörper mit 100 mm Kantenlänge sowohl
in erfindungsgemäße als auch in übliche Hydrophobiermittel getaucht.
Mit der Befrostung wurde nach einer Lagerung von 78 Tagen begonnen,
wobei die letzten vier Tage die Lagerung in Wasser erfolgte. Druckfestigkeit
Rd 28=39 N · mm-2.
Die Ermittlung des Frost-Taumittel-Widerstandes erfolgte nach der
Oberflächen-Eintauch-Methode. Eintauchmedium: 3%ige Harnstofflösung;
alle 10 Wechsel: Kontrollwägung und visuelle Einschätzung.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.
Alle Hydrophobiermittel wurden in Testbenzinlösung eingesetzt.
Zur Ermittlung der Wasseraufnahme wurden gemäß Beispiel 3 hydrophobierte
Probekörper nach 58 Tagen verwendet. Die Eintauchtiefe
betrug 10 mm, die Eintauchfläche 140 cm².
Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.
In mehrere Abbruchziegel aus dem Grundmauerwerk von Altbauten
mit einem Feuchtegehalt von durchschnittlich 10 Masse-% und enthaltenen
Schadsalzen, insbesondere Sulfat, Chlorid und Spuren an
Nitrat, wurde über Bohrungen erfindungsgemäßes Isoliermittel,
bestehend aus 9 Masse-% Methylalkoxypoly(disilyl)siloxan, 6 Masse-%
Methylalkoxyoligo(disilyl)siloxan, 5 Masse-% Isopropanol
und einer Mischung aus 40 Masse-% n-Heptan und 60 Masse-% n-Octan,
eingebracht. Nach einer Fixierungszeit von 14 Tagen wurden die
Ziegel im Schneidverfahren in etwa gleich große Scheiben der Dicke
2,5 cm geteilt und von jeder Scheibe die kapillare Wasseraufnahme
im Vergleich zu unbehandelten Proben der gleichen Ziegel ermittelt.
Die Tabelle 5 zeigt die kapillare Wasseraufnahme der Ziegelscheiben
nach 14 Tagen ständiger Wasserlagerung in Abhängigkeit vom Abstand
zur Injektagebohrung.
Es ist ersichtlich, daß das Kapillarsystem des erfindungsgemäß
behandelten Ziegels, noch im halben Abstand der Injektagebohrlöcher
voneinander, weit weniger Wasser als der unbehandelte Ziegel aufnimmt,
was eine wirksame Mauerwerkabdichtung beweist.
Ein erfindungsgemäßes Isoliermittel, bestehend aus 12 Masse-%
Methylalkoxypoly(disilyl)siloxan, 85 Masse-% n-Hexan und 3 Masse-%
Isoamylalkohol, wurde bei einer Trockenlegungsmaßnahme ohne zusätzliche
Isoliermaßnahme drucklos über Bohrungen in das feuchtebelastete
Sandsteinmauerwerk eingebracht. Nach 6 Monaten durchgeführte
Feuchtemessungen ergaben, daß selbst noch in 30 cm Tiefe des
Mauerwerksquerschnittes ein um 3,5 Vol-% niedrigerer Feuchtewert
als vor der Injektage gemessen werden konnte. Die Wandbausteine
oberhalb der Injektageebene waren deutlich ausgetrocknet und
lösliche Schadsalze auf Grund des Wasserverlustes oberflächenseitig
ausgeblüht, was ein Wirken der Kapillarwassersperre im
gesamten Wandquerschnitt beweist.
Jeweils 5 Hölzer aus Splintholz der Gemeinen Kiefer (Pinus silvestris
L.) von 100 mm Länge parallel zur Faser, 25 mm Breite
quer zu den Jahresringen und 5 mm Dicke wurden bei 20°C und 65%
Luftfeuchte konditioniert, 3mal je 10 sec. in die Hydrophobierlösung
getaucht und zwischenzeitlich luftgetrocknet. Nach Einstellen
der Gewichtskonstanz wurden die Hölzer in Wasser eingehängt.
In der Tabelle 6 sind die durchschnittlichen Wasseraufnahmen in
Masse-%, bezogen auf das Trockengewicht a und bezogen auf den
Blindwert b und den angegebenen Zeiten wiedergegeben und mit Literaturwerten
(Farbe und Lack 95, (1989), 480) verglichen.
In Tabelle 7 ist die Restfeuchte als durchschnittliche Differenz
der Massen der Prüfkörper nach 24 h Wasserlagerung und nach der
angegebenen Trockenzeit in g und in Masse-% pro m² angegeben.
Um die Verträglichkeit der erfindungsgemäßen Hydrophobierlösung
mit Holzschutzmitteln nachzuweisen wurden wiederum je drei der
in Beispiel 1 beschriebenen Hölzer wie dort hydrophobiert. Die
Hydrophobierlösung bestand aus reinem "Kombinal" (Handelsware)
und aus Mischungen dieses Produktes mit dem erfindungsgemäßen
Hydrophobiermittel A. Die bei anschließender Wasserlagerung gemessenen
Wasseraufnahmen sind in Tabelle 8 zusammengestellt und
mit unbehandelten Prüfkörpern verglichen.
Claims (9)
1. Hydrophobier- bzw. Isoliermittel auf Siliconbasis für organische
und anorganische Stoffe, wie z. B. Holz, Betone, Gasbetone, Mörtel
und Ziegelmauerwerk, dadurch gekennzeichnet, daß es enthält
- (A) (a) 5 bis 40 Masse-% Methylalkoxypoly(disilyl)siloxan,
hergestellt durch einstufige Alkoxylierung und Hydrolyse
disilanhaltiger Destillationsrückstände der Methylchlorsilansynthese
und
(b) 95 bis 60 Masse-% organisches Lösemittel oder Lösemittelgemisch oder - (B) (a) 5 bis 40 Masse-% Methylalkoxyoligo(disilyl)siloxan,
hergestellt durch Alkoxylierung disilanhaltiger Destillationsrückstände
der Methylchlorsilansynthese und
(b) 95 bis 60 Masse-% organisches Lösemittel oder Lösemittelgemisch oder - (C) Mischungen aus (A) und (B) im Masseverhältnis 2 : 100 bis 100 : 2.
2. Hydrophobier- bzw. Isoliermittel gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß (a) in (A) oder (B) zu 10 bis 20 Masse-%
enthalten ist.
3. Hydrophobier- bzw. Isoliermittel gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Methylalkoxypoly(disilyl)siloxan 1 bis
5 Masse-% Alkoxygruppen enthält.
4. Hydrophobier- bzw. Isoliermittel gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Methylalkoxypoly(disilyl)siloxan
6 bis 50 Masse-% Alkoxygruppen enthält.
5. Hydrophobier- bzw. Isoliermittel gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Alkoxygruppen Methoxy- oder Ethoxygruppen
sind.
6. Hydrophobier- bzw. Isoliermittel gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Methylalkoxypoly(disilyl)siloxan eine
Molmasse von 400 bis 900 aufweist.
7. Hydrophobier- bzw. Isoliermittel gemäß Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß als Lösemittel Kohlenwasserstoffe, Chlorkohlenwasserstoffe,
Alkohol, Ether, Ester und/oder Ketone
enthalten sind.
8. Hydrophobier- bzw. Isoliermittel gemäß Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß als Kohlenwasserstoff Testbenzin enthalten
ist.
9. Hydrophobier- bzw. Isoliermittel gemäß Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß als Alkohol Isopropanol enthalten ist.
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| DE19904033155 DE4033155A1 (de) | 1990-10-12 | 1990-10-12 | Hydrophobier- bzw. isoliermittel auf siliconbasis |
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| Publication Number | Publication Date |
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| DE4033155C2 DE4033155C2 (de) | 1992-12-10 |
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