DK153322B - Fremgangsmaade til hydrofobering af byggematerialer, isaer poroese materialer. - Google Patents

Description

i

DK 153322 B

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til hydrofobering af byggematerialer, især porøse materialer.

Det er kendt at hydrofobere bygningsoverflader, dvs. gøre 5 dem vandafvisende. Hensigten med denne behandling er at hindre først og fremmest regnvand i at trænge ind i bygningens overflader og disses pore- og kapillarsystem og medbringe i regnvandet opløste aggressive stoffer.

Til dette formål er det kendt at blande forskellige 10 overfladeaktive stoffer - eksempelvis stearater eller silikoner, altså stoffer med en vis grænsevinkel i forhold til vand . - i byggematerialets bestanddele under fabrikationen eller at behandle færdige konstruktioner med sådanne præparater eller opløsninger og emulsioner deraf.

15 Fra SE-patentskrift nr. 367.616 og nr. 381.453 er det kendt at benytte silaner af en særlig type. På basis af silanop-løsninger i organiske opløsningsmidler kan der naturligvis fremstilles emulsioner, men indtrængningen af disse emulsioner i materialet er begrænset. Fra SE-patentskrift 20 nr. 372.930 er det endvidere kendt at anvende de i SE-patentskrift nr. 367.616 benyttede silaner, dog ikke i form af emulsioner, på en specielt renset overflade.

Emulsioner dannet direkte med hydrolyserende silaner i vand eller vand/alkohol som emulgeringsvæske har ikke denne 25 ulempe.

Fremstilling af et imprægneret byggemateriale ved hjælp af sådanne emulsioner er kendt fra beskrivelsen til DK-patent-ansøgning nr. 434/75. Det fremgår heraf, at man kan fremstille hydrofoberingsmidler for byggematerialer direkte 30 af visse silaner eller silanopløsninger i alkohol og vand ved mekanisk dispergering. Imidlertid udviser sådanne emulsioner forøget tendens til separering ved tiltagende vandindhold. Den mekaniske behandling af emulsionen skal i

DK 153322B

2 visse tilfælde gentages under imprægneringsprocessen.

I byggeindustrien er der behov for i visse tilfælde at beskytte porøse (mineralske) byggematerialer midlertidigt 5 mod fugtindtrængning, fortrinsvis nedbør, dels ved lagring umiddelbart efter fremstillingen, under transport og dels under montagen. Endvidere er der naturligvis behov for beskyttelse af den færdige bygnings overflader. Dette gælder eksempelvis produkter af beton, gasbeton, natursten, asbest, 10 tegl af forskellig art og kalksandsten samt produkter af eksempelvis pap, træ eller cellulose.

Påføring af beskyttelsesmidler kan ske allerede på fabrikationsstedet i mere eller mindre lukkede lokaler. Det er da nødvendigt at tage størst muligt hensyn til arbejdshygiejne 15 ved sammensætning af hydrofoberingsmidlet og ved tilrettelæggelse af påføringsarbejdet.

På grund af den store mængde af behandlede overflader skal midlet og fremgangsmåden, hvorved det påføres byggematerialerne, være billig. Behandlingen skal kunne forstærkes, 20 gentages og kompletteres, og den må ikke forhindre efterfølgende behandlinger af overfladelaget.

Det er kendt, at kravet til en acceptabel økonomi opfyldes ved anvendelse af vandopløsninger af silikonater og først og fremmest methylsilikonater. Til disse vandige opløsninger må 25 der af reaktionstekniske årsager tilsættes forholdsvis store mængder natriumhydroxid- eller kaliumhydroxidopløs- ning. Sådanne opløsninger med en pH-værdi over 13 udgør en arbej dsmedicinsk risiko.

Det er en fordel ved hydrofoberingsbehandlingen, hvis den 30 forbedrer vedhæftningen mellem det mineralske underlag og organiske belægninger, farver af varierende type baseret på opløsningsmidler, eller dispergeringsfarver eller asfalt, der benyttes som fugtbeskyttende afdækning eller som 3

DK 153322B

bindelag mellem underlaget og en papbelægning.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at anvise en hydrofoberingsfremgangsmåde, som er økonomisk og risikofri 5 og giver en effektiv og enkel beskyttelse af byggematerialer.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at man bringer materialet i kontakt med et middel i form af en emulsion fremstillet af vand eller vand/alkoholbiåndinger som 10 kontinuerlig fase og alkyltrialkoxysilaner eller kondensationsprodukter deraf som dispers fase, hvorhos midlet som dispergeringsmiddel indeholder et nedbrydeligt tensid, idet emulsionen fremstilles ved, at en blanding af silaner og det nedbrydelige tensid og eventuelt alkohol sættes til vand 15 eller en vand/alkoholblanding, og idet silanindholdet i emulsionen udgør 1-50% af emulsionens rumfang, og tensidindholdet udgør højst ca. 1% af emulsionens rumfang.

Det har overraskende vist sig, at fordelene ved tilsætning af tensider kan opnås uden modsvarende ulemper, hvis man 20 benytter tensider, som mister de overfladeaktive egenskaber ved passende foranstaltninger ved fremstillingen af midlet eller ved påføringen. Dette kan ske ved, at man i blandingen af silaner, hydrolyseprodukter og/eller kondensationsprodukter deraf, vand og alkohol, tilsætter 25 tensider, som kan nedbrydes, og som mister de overfladeaktive egenskaber enten ved materialeegenskaber eller ved reaktioner med andre i fremstillingsprocessen for et hydrofoberet overfladelag deltagende materialer, eller ved reaktioner, som imitieres efter fremstillingen af 30 materialet eller efter behandling med imprægneringsmidlet.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anvendes ingen helbredsskadelige eller giftige opløsningsmidler. Anvendelsen af alkyltrialkoxysilanerne er risikofrit, da de kun i stor koncentration er lettere hud- og øjenirriterende.

DK 153322B

4

Bearbejdning af midlets bestanddele kræver ikke større fagkundskaber eller indsats af beskyttelsesudstyr og apparatur. Blandingen kan ske umiddelbart inden 5 behandlingen, eventuelt i et særligt blandemundstykke, eller en passende tid forud for behandlingen, hvorved blandingen skal opvise en passende stabilitet.

Det er kendt, at emulsioner med silaner og deres hydrolyseprodukter direkte i vand eller en vand/alkoholblanding kan 10 frembringes ved højeffektiv mekanisk emulgering. Det har vist sig, at store fordele med hensyn til blandt andet stabilitet af emulsionen og en mindskning af partikelstørrelsen kan opnås ved tilsætning til emulsionsmidlet. Det har imidlertid også beklageligvis vist sig, at 15 hydrofoberingseffekten af sådanne emulsioner mindskes eller helt går tabt ved generel tilsætning af sådanne overfladeaktive stoffer.

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen kræves ingen højeffektiv mekanisk emulgering. Der foretages eksempelvis 20 simpel omrøring eller direkte blanding i ledninger i eller udenfor et særligt mundstykke. Emulsionen kan påføres og eventuelt også blandes ved alle sædvanlige påføringsmetoder, eksempelvis med pensel eller malerulle eller ved sprøjtning.

25 De anvendte alkyltrialkoxysilaner er kendt fra SE-patentskrift nr. 367.616. Som anvendelige tensider kan nævnes bl.a. estere af forskellig sammensætning, eksempelvis phosphorsyreestere eller siliciumsyreestere og fremfor alt fedtsyreestere samt forskellige alkoholalkylenoxidaddukter.

30 Blandingen kan ske på forskellige måder og i forskellige trin. Eksempelvis kan man opløse silaner i alkohol og emulgere i vand, hvorved blandingen med vand resulterer i hydrolyse- og kondensationsprodukter i vand eller vand/alkoholblanding. Man kan også emulgere silaner og deres hydro- 5

DK 153322B

lyse- og kondensationsprodukter eller eventuelt opløsninger deraf i organiske opløsningsmidler i vand med tilsætning af ovennævnte tensider. Nedbrydningen af tensider til 5 ikke-overfladeaktivt stof sker siden, enten i forbindelse og i reaktion med i det behandlede materiale indgående bestanddele eller efter imprægneringspåføringen med en nedbrydende komponent i et efterfølgende behandlingstrin.

Emulsionerne af silan og hydrolyse- og kondensationspro-10 dukter deraf i vand eller en vand/alkoholbiånding kan fremstilles med såvel yderst stort som yderst lille silan-indhold, dvs. fra 1 til 50% af emulsionens rumfang. Tensidindholdet udgør som anført ovenfor højst ca. 1% af emulsionens rumfang, fortrinsvis 0,01-1,0%. Indtrængnings-15 dybden for det anvendte middel er betydeligt større end for de kendte midler af denne art.

Nedbrydningen af tensidet sker i de fleste tilfælde ved påvirkning af byggematerialets basicitet, reaktion med eksempelvis metaloxider i eller umiddelbart efter 20 fabrikations- eller monteringsprocessen, men den kan også ske på grund af samtidig eller efterfølgende imprægnerings-behandling med væsker, først og fremmest vand eller vand/alkoholblandinger indeholdende basiske eller sure stoffer eller indeholdende oxidations- eller reduktionsmidler 25 eller gasser bestående af eller indeholdende og blandede med sådanne stoffer.

Emulsionerne anvendt ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen har en væsentligt større stabilitet end emulsioner fremstillet med silaner i henhold til beskrivelsen til 30 DK-patentansøgning nr. 434/75.

En yderligere fordel ved midlet anvendt ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse er, at det kan påføres allerede hydrofobe overflader, selv om det indeholder væsentlige mængder af vand. Indholdet af tensider elimine 6

DK 153322 B

rer midlertidigt det tidligere overfladelags vandafvisende egenskab, indtil tensidet er nedbrudt.

Med det anvendte imprægneringsmiddel kan byggematerialer 5 eller andre materialer, som består af eller indeholder bestanddele, som kan reagere med silaner, hydrofoberes. Disse bestanddele kan være hydroxylholdige grupper, eksempelvis kalk eller metaloxider, eller stoffer, der reagerer med silaner på anden måde, således at en 10 siloxanfilm kan dannes på overfladen.

Til nærmere belysning af opfindelsens egenskaber og virkningsmåde i forhold til den kendte teknik gennemføres nogle sammenligningsforsøg.

Blandinger af hydrofoberende stoffer, tensider, alkohol og 15 vand fremstilles. Den trådskurede ydre overflade af en letbetonblok med en rumvægt på 0,5 behandles med disse blandinger. Letbetonen har en pH-værdi på ca. 8.

1. Prøvelegemer og imprægneringsmetode

Som prøvelegemer anvendes letbetonplader med en diameter på 20 80 mm og en tykkelse på 10 mm, som i princippet er frem stillet ifølge det svenske ER-nævns anbefalinger med hensyn til difussionstest af puds.

Imprægneringen gennemføres ved at dyppe prøvelegemet i væskeoverfladen, hvorved opsugningen af imprægnerings-25 væsken sker gennem såkaldt "kapillar selvsugning".

Imprægneringsvirkningen konstateres efter indtrådt hydrofo-bering gennem mætning af et ikke-fugtbart tværsnit efter befugtning af brudte prøvelegemer.

7

DK 153322 B

2. Behandlingsvæsker

Blandingsbetegnelse ifølge opfindelsen

ABC

5 Vand ml 1.000 1.000 1.000

Ethylalkohol ml 50 50 50

Blanding af alkyltrialkoxy- silaner ml 50 50 50

Tensid 1, ml 0,25 0 0 10 Tensid 2, ml 0 0,25 0

Blandingsmetode I omrøring

Blandingsmetode II Blanding i højeffektiv blandeapparatur 80.000 o/m.

15 3. Anvendt præparat

Som silanpræparat anvendes en alkyltrialkoxysilan, som forhandles under varemærket "Transilan" af firmaet BINAB, Gøteborg.

Som ethylalkohol anvendes en industrialkohol.

20 Som tensid 1 anvendes et tensid, der forhandles under varemærket "Berol 08" af Berol Kemi, Stennungsund, Sverige, opløst i ethylalkohol. Tensid 1 er et ikke-ionisk tensid baseret på normal primær alkohol, er meget kraftigt hydrofilt og betegnes som et alkoholalkylenoxidaddukt.

25 Tensidet er ikke bestandigt mod baser og syrer, oxidationsmidler og reduktionsmidler.

Som tensid 2 anvendes et tensid, som forhandles under varemærket "Berol 452" af Berol Kemi, Stennungsund, Sverige. Tensidet er flydende og er et anionisk tensid af alkyl- 8

DK 153322B

ethersulfattypen. Dette tensid er bestandigt mod baser med en pH-værdi op til ca. 13,0.

4. Fremstillingsalternativ 5 Fremstillingen sker i princippet efter forskellige alternativer, idet der dog ikke kan påvises forskelle med hensyn til egenskaber eller virkningsmåde af det anvendte middel og behandlingsresultatet.

Alternativerne kan i princippet vælges under hensyntagen til 10 f.eks. produkternes anvendelsesområde eller til opbevaringstekniske synspunkter.

Alternativ a Blanding af vand og opløsningsmiddel (alkohol), hvorpå der tilsættes tensider. Derefter tilsættes silan (even-15 tuelt blandet med opløsningsmiddelalkohol).

b Blanding af silan og alkohol, tilsæt til vand og tensid (og eventuel alkohol).

c Blanding af silan, alkohol og tensid, tilsæt til vand (og eventuelt alkohol).

20 d Blanding af silan og tensid, som derpå sættes til vand og alkohol.

e Forsøg udføres selv efter varierende opbevaringstider med hensyn til blandingerne, hvorved de nedenfor under 5. beskrevne reaktioner helt eller delvis udvikles.

25 Der gennemføres forskellige forsøg med forskellige blandinger med hensyn til rumfangsfordeling af de i blandingen indgående bestanddele, nemlig silan, alkohol, vand og tensider i de forhold, som fremgår af beskrivelsen.

Der kunne ikke konstateres nogen afvigelser fra de neden-30 for beskrevne forhold.

DK 153322B

9 5. Reaktioner i blandingen

Silaner hydrolyserer efter kontakt med vand til silanoler, som efter kondensation danner vandafvisende siloxaner.

5 Reaktioner kan forekomme mellem siloxanerne samt mellem disse og det behandlede underlag.

Disse reaktioner er tidsbestemte og kan indtræde efter blanding af væsken, under opbevaring eller ved umiddelbar behandling af et materiale.

10 6. Sammenligning mellem behandling og mellem fremgangs måden ifølge opfindelsen og kendte teknikker

Behandlingstype AB C

Blandbarhed ved omrøring let let svær 15 Stabilitet af blanding, separering efter nogle nogle omgående dage timer ifølge opfindelsen

Blandbarhed ved blanding 20 med hurtigblander let let let

Stabilitet af blanding, separering efter efter 1 år måneder nogle kan der timer ikke konsta- 25 teres sepa- tion

Indtrængningsdybde af behandling efter kontakttid på 300 sek. 6 mm 5 mm 2 mm 30 Hydrofoberingseffekt dråbetest med dråbe på 0,05 ml dråben forsvinder

DK 153322B

ίο efter antal sek. mere end 3600 sek. 0 3.600 sek.

Indtrængningsdybde ved 5 behandling af overflade, som allerede er hydrofob t = 1 mm efter kontakttid 300 sek. 3 mm 3 mm 0 mm

Claims (5)

1. Fremgangsmåde til hydrofobering af byggematerialer, især porøse materialer, kendetegnet ved, at man bringer 5 materialet i kontakt med et middel i form af en emulsion fremstillet af vand eller vand/alkoholblandinger som kontinuerlig fase og alkyltrialkoxysilaner eller kondensationsprodukter deraf som dispers fase, hvorhos midlet som dispergeringsmiddel indeholder et nedbrydeligt tensid, idet 10 emulsionen fremstilles ved at en blanding af silaner og det nedbrydelige tensid og eventuelt alkohol sættes til vand eller en vand/alkoholblanding, og idet silanindholdet i emulsionen udgør 1-50% af emulsionens rumfang, og tensidindholdet udgør højst ca. 1% af emulsionens rumfang.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at alkylgrupperne i alkyltrialkoxysilanerne indeholder 1-6 carbonatomer.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 og 2, kendetegnet ved, at alkoxygruppen i alkyltrialkoxysilanerne er en methoxy- 20 eller ethoxygruppe.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, 2 eller 3, kendetegnet ved, at det nedbrydelige tensid kan nedbrydes af basiske eller sure stoffer eller oxidations- eller reduktionsmidler.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 4, kendetegnet ved, at tensidet kan nedbrydes af byggematerialets basicitet.