NO154701B

NO154701B - Middel for hydrofobering av byggematerialer.

Info

Publication number: NO154701B
Application number: NO774088A
Authority: NO
Inventors: Josef Puehringer
Original assignee: Dynamit Nobel Ag
Priority date: 1976-12-02
Filing date: 1977-11-30
Publication date: 1986-08-25
Also published as: GB1592569A; NO774088L; NO154701C; FI64564B; FI773505A; SE404358C; DK153322C; SE7613507L; AT371791B; DE2751714C2; ATA852777A; SE404358B; DE2751714A1; FI64564C; DK511177A; DK153322B

Description

Oppfinnelsen angår et middel for hydrofobering av byggematerialer, spesielt porøse byggematerialer, og fortrinnsvis alkaliske, mineralske byggematerialer, under hensyntagen til økonomisk-yrkesmedisinske og tekniske og funksjonelle krav.

Det er kjent å gjøre overflater av bygninger hydrofobe, dvs. å gjøre disse vannavvisende. Formålet med denne behandling er fremfor alt å hindre nedbørsvann fra å trenge inn i overflateskiktet av bygningskonstruksjoner og i dets pore- og kapillær-system og å transportere inn i overflateskiktet aagressive stoffer som er o<pp>løst i nedbørsvann.

Dette avstedkommes på forskjellige måter ved å blande visse overflateaktive materialer (stearater eller siliconer etc, dvs. materialer med en viss grensevinkel mot vann) med materialets bestanddeler allerede under tilvirkningstrinnet eller ved å behandle ferdige konstruksjoner med slike reparater eller opp-løsninger og emulsjoner derav.

En måte å anvende seg av silaner av spesiell tyne på er beskrevet i svenske patentskrifter nr. 367616 og nr. 381453 som angår impregneringsmidler for murverk.

Selvfølgelig kan emulsjoner fremstilles fra opløsninger av silaner i organiske oppløsningsmidler. Inntrengningen av disse émuTsjoner "i~materiarer—er imidlertid begrenset.

Emulsjoner som er blitt dannet direkte fra hydrolyserende silaner i vann eller vann/alkohol som emulgerinasvæske, er ikke beheftet med denne ulempe.

Midlet og fremgangsmåten for fremstilling av et impregnert bygningsmateriale ved hjelp av slike emulsjoner fremgår av svensk patentsøknad nr. 75-01223-6. Det fremgår av denne patent-søknad at hydrofoberingsmidler for bygningsmaterialer kan fremstilles direkte fra visse silaner eller silanoppløsninger i alkohol og vann ved mekanisk dispergering. Slike emulsjoner opp-viser imidlertid en øket tilbøyelighet til separering med økende vanninnhold. Den mekaniske behandling av emulsjonen må i visse tilfeller gjentas under impregneringstrinnet.

Det finnes innen bygningsindustrien behov for i enkelte tilfeller å beskytte porøse (mineralske) bygningsmaterialer forbi-gående mot inntrengning av fuktighet, fortrinnsvis mot inntrengning av nedbør, dels ved lagring umiddelbart efter til-virkningen, under transport oa dels under montasje og selvfølgelig når bygningen er tatt i bruk. Dette gjelder f.eks. produkter av betong, gassbetong, natursten, asbest, teglvarer av forskjellig type fremstilt av brent leire, kalksandsten og lignende materialer, og produkter av papir, tre, cellulose og lignende materialer.

Det er en fordel ved disse behandlinger at de forbedrer ved-heftningen mellom mineralske underlag og organiske belegnings-midler, som f.eks. malinger av varierende typer basert på opp-løsningsmidler eller dispergeringsmalinger og asfalt som be-skyttelsesbehandling for fuktighet eller som bindesjikt mellom underlag og pappbelegg.

Påføringen av beskyttelsesmidlet kan utføres allerede i fabrikker i mer eller mindre lukkede lokaler under størst mulig hensyntagen til yrkeshygieniske krav ved sammensetningen av hydrofoberingsmidlet og også ved nåføringsmetoden (kontakt mellom midlet, dersom det inneholder risikable bestanddeler, og personer skal unngås). På grunn av den store mengde av behandlede overflater skal midlet og fremgangsmåten for å påføre dette på bygningsmaterialer være økonomiske. Behandlingen skal kunne forsterkes, gjentas og suppleres. Behandlingen skal ikke hindre påfølgende behandlinger av overflatesjiktet.

Det er kjent at kravet til en aksepterbar økonomi for disse behandlingsmidler er blitt løst ved å anvende vandige opp-løsninger av siliconater, spesielt methylsiliconater. Av reak-sjonshensyn må forholdsvis store mengder natron- eller kalilut tilsettes til disse vandige oppløsninger, og dette bidrar til en pH over 13.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe et middel for økonomisk og i en viss grad stabil og yrkesmedisinsk risikofri, effektiv og påføringsmessig enkel hydrofobering av porøse bygningsmaterialer. Det økonomiske ved. oppfinnelsen til-veiebringes ved at det anvendes silaner med vann eller vann/ alkoholblandinger som emulgeringsmiddel, idet vannet utgjør den i det vesentlige dominerende eller utelukkende del av væsken.

De yrkesmedisinske hensyn ved oppfinnelsen tas vare på dels ved at det ikke anvendes helsefarlige eller giftige opp-løsningsmidler og dels ved at det anvendes en spesiell type av silaner, nemlig alkyltrialkoxysilaner eller hydrolysater derav som det er blitt påvist virker lett irriterende på hud og øyer bare i sterk konsentrasjon.

De arbeidstekniske fordeler ved opfinnelsen gjør det mulig at behandlingsrutinene eller bearbeidingen av midlets bestanddeler ikke krever større kunnskaper eller innsats av be-skyttelsesutstyr eller -apparatur. Blandingen skal kunne finne sted umiddelbart før behandlingen eventuelt i et spesielt laget blandemunnstykke eller den skal kunne utføres til en egnet tid i forveien, idet blandingen skal oppvise en egnet stabilitet.

Det tas derfor ved oppfinnelsen også sikte på å unngå en høyeffektiv mekanisk emulgering av bestanddeler i emulsjonen,

og blandingen skal avstedkommes ved hjelp av teknisk mindre krevende forholdsregler, f.eks. en enkel omrøring eller direkte blanding i ledninger i eller utenfor spesialmunnstykker. Emulsjonen skal selvfølgelig kunne påføres og eventuelt også blandes ved anvendelse av alle vanlige og ikke-vanlige åføringsmetoder, f.eks. maling med pensel eller rull, åsorøyting eller behandling i srøytekasser eller lignende a<pp>arater eller i linjer eller apparater som forøvrig er tilpasset til produksjonsprosessen.

Det er kjent at emulsjoner med silaner og hydrolyseprodukter derav kan fremstilles direkte i vann eller i vann/alkoholblandinger ved hjelp av høyeffektiv mekanisk emulgering. Det har vist seg at store fordeler sammenlignet med denne metode, bl.a. stabilitet for emulsjonen og en minskning av partikkelstørrelsen, kan oppnås ved å tilsette overflateaktive materialer (tensider) til emulsjons-midlet, i dette tilfelle vann og vann/alkoholblandinger. Det har imidlertid også dessverre vist seg at hydrofoberingsvirkningen av disse emulsjoner minsker eller forsvinner fullstendig ved en generell tilsetning av slike overflateaktive midler. Det har imidlertid ifølge' oppfinnelsen overraskende vist seg at fordeler kan oppnås ved hjelp av disse tilsetninger uten tilsvarende ulemper dersom det anvendes nedbrytbare tensider som spaltes i kontakt med murverk.

Oppfinnelsen angår således et middel for hydrofobering av byggematerialer, spesielt porøse byggematerialer, hvor midlet er basert på en emulsjon av alkyltrialkoxysilan og/eller hydrolysater derav som dispergert fase og vann eller vann/alkoholblandinger som kontinuerlig fase, og midlet er særpreget ved at det som dispergeringsmiddel inneholder et nedbrytbart tensid som spaltes i kontakt med murverk, og idet silaninnholdet i emulsjonen er mellom 1 og 50% av emulsjonens volum og tensidinnholdet 0,01-1% av emulsjonens volum.

Det foreliggende middel kan fremstilles ved at en oppløs-ning av alkyltrialkoxysilan og/eller hydrolysater derav blandes i et dispergeringsmiddel som består av vann eller vann/alkoholblandinger, under tilsetning av et nedbrytbart tensid som spaltes i kontakt med murverk.

Som hydrofoberingsmiddel anvendes fortrinnsvis i vann uopp-løselige alkyltrialkoxysilaner ifølge svensk patentskrift nr. 367616 og derav erholdte hydrolysater. Som eksempler på tensider kan nevnes bl.a. estere av varierende sammensetning,

f.eks. fosforsyreestere eller kiselsyreestere, og f.eks. også fettsyreestere, fettsyrepolyglykolestere og forskjellige alkohol-alkylenoxydaddukter og et meget stort antall andre tensider som er egnede for midlet ifølge oppfinnelsen ved at de spaltes i kontakt med murverk.

Blandingen kan utføres på forskjellige måter i forskjellige trinn. Således kan f.eks. alkyltrialkoxysilaner og samtidig eventuelt tensider oppløses i alkohol og oppløsningen emulgeres i vann, idet blandingen med vann resulterer i dannelse av hydrolysater i vann eller vann/alkoholblandinger. Alkyltrialkoxysilaner og hydrolysater derav eller eventuelt oppløsninger derav i organiske oppløsningsmidler kan også emulgeres i vann under tilsetning av de ovennevnte tensider.

Det har overraskende vist seg at emulsjonene som er blitt fremstilt fra alkyltrialkoxysilan og hydrolysater derav i vann eller vann/alkoholblandinger, kan fremstilles både med meget høye og meget lave innhold av silaner i emulsjonen. Det har overraskende vist seg at inntrengningsdybden for.emulsjoner som er blitt fremstilt på denne måte, er av samme størrelsesorden som inntrengningsdybden for oppløsninger.

Ved fremstilling av emulsjoner ifølge oppfinnelsen kan forskjellige konsentrasjoner av alkyltrialkoxysilaner eller hydrolysater derav anvendes i emulsjonene innen området fra 1%

og opp til 50% beroende på typen av alkyltrialkoxysilan. Til-setningen av tensidet skal ikke overskride 1% og ikke være under 0,01% av emulsjonens volum, fortrinnsvis mellom 0,01 og 0,1%.

Av alkyltrialkoxysilaner anvendes fortrinnsvis alkyltrialkoxysilaner som beskrevet i svensk patentskrift nr. 307616. Som nedbrytbart tensid anvendes fortrinnsvis estere og alkohol-alkylenoxydaddukter. Vanninnholdet i alkohol/vannblandinger i emulgeringsvæsken kan variere mellom 100 og 50%, fortrinnsvis mellom 95 og 75%. Anvendelsesområdet for midlet er bl.a. fabrikkmessig hydrofobering av f.eks. lettbetong, betong, kalksandsten eller taksten av betong, idet disse produkter kan behandles for å tilveiebringe en tilfeldig vannavvisende overflate under lagring, transport og montasje eller en per-manent behandling med virkning i løpet av en lengre periode. Behandlingen kan også utføres på stedet på f.eks. puss og kalk-stenteglvarer.

Nedbrytningen av tensider finner i de fleste tilfeller sted ved påvirkning av disse bygningsmaterialers alkalinitet, reaksjon med metalloxyder eller lignende i eller umiddelbart efter fremstillings- eller monteringstrinnet.

Det har overraskende vist seg at emulsjonene ifølge oppfinnelsen har en betraktelig lengre stabilitetstid enn emulsjoner som er blitt fremstilt fra silaner ifølge svensk patent-søknad nr. 75-01228-6.

En <y>tterligere fordel ved denne type av hydrofobering er at midlet kan oåføres på allerede hydrofobe overflater til tross for at emulgeringsvæsken inneholder betydelige mengder med vann.

Innholdet av tensider fjerner forbly<*>ende overflatesjiktets hydrofobe egenskap inntil virkningen av tensidet har forsvunnet, som antydet ovenfor.

Ved disse fremgangsmåter ved anvendelse av midlet ifølge oppfinnelsen kan murverk eller murverkslignende bygningsmaterialer som består av eller inneholder bestanddeler som kan reagere <f>med silaner, gjøres hydrofobe. Disse bestanddeler kan være hydroxylholdige grupper eller metalloxyd eller de kan reagere med silaner på annen måte slik at en siloxanfilm kan dannes på deres overflater. Blant de bygningsmaterialer som tilfredsstiller disse krav, er betong, lettklinker- og lettballastbetong, lettbetong og mur- eller pussmørtel.

For å belyse fordelene ved den foreliggende opfinnelse og hvorledes den virker sammenlignet med kjent teknikk, er nedenfor en del forsøk beskrevet.

Blandinger av hydrofoberende materialer, overflateaktivt (fuktende) tilsetningsmiddel, alkohol og vann ble fremstilt. Med disse blandinger ble den trådskårne ytre overflate av en lett-betongblokk med en volumvekt av 0,5 behandlet. Lettbetongen hadde en pH av ca. 3.

1. Prøvestykker og imregneringsmetode

Som røvestykker ble lettbetongplater med en diameter av

80 mm og en tykkelse av 10 mm anvendt som i hovedsaken var blitt fremstilt i overensstemmelse med den svenske ER-nemnds anbefalinger for diffusjonstesting av puss.

Impregneringen ble utført ved at røvestykket ble neddyppet

i væskens overflate, hvorved imregneringsvæske ble sugd inn på grunn av "kapillær selvsuging".

Impregneringsvirkningen ble fastslått efter at hydrofobering hadde inntrått, ved å måle ikke fuktbart tverrsnitt efter at istykkerbrutte prøvestykker var blitt bløtet.

2. Behandlingsvæsker

3. Anvendte preparater

Som silanpreparat ble et alkyltrialkoxysilan som selges under handelsnavnet "Transilan", anvendt.

Som eth<y>lalkohol ble industrialkohol anvendt.

Som fuktemiddel 1 ble et fuktemiddel som selges under

(R)

varemerket Berol 08 , opnløst i alkohol, anvendt. Fuktemidlet er et ikke-ionisk tensid basert på normal primær alkohol, og det er meget sterkt hydrofilt og betegnes som et alkoholalkylenoxydaddukt.

Tensidet er ikke motstandsdyktig overfor alkalier og syrer, oxydasjonsmidler og reduksjonsmidler.

Som tensid 2 ble et fuktemiddel som selges under varemerket Berol-452^ anvendt. Fuktemidlet er flytende og er et anionisk tensid av typen alkylethersulfat. Dette tensid er motstandsdyktig overfor alkalier med en pH av opp til ca. 13,0.

4. Fremstillingsalternativer

Fremstillingen ble i prinsippet gjort i overensstemmelse med forskjellige alternativer, idet imidlertid ingen forskjeller hva gjelder egenskaper og virkningsmåte for det anvendte middel og for behandlingsresultatet kunne påvises.

Alternativene kan i prinsippet velges i avhengighet av f.eks. produktenes anvendelsesområde eller lagringstekniske hensyn.

Alternativer

a) Vann og oppløsningsmiddel (alkohol) blandes. Derefter tilsettes tensider. Silan tilsettes derefter (eventuelt

blandet med oppløsningsmiddel alkohol).

b) Blanding av silan og alkohol tilsettes til vann og tensid (og eventuelt alkohol). c) Blanding av silan, alkohol og tensid tilsettes til vann (og eventuelt alkohol). d) Silan og tensid blandes, hvorefter blandingen tilsettes til vann og alkohol. e) Forsøkene ble utført også efter varierende lagringstider for blandingene, hvorved de under 5. beskrevne reaksjoner

helt eller delvis fant sted.

Forskjellige forsøk ble utført med forskjellige blandinger hva gjelder volumfordeling av bestanddelene i blandingene, dvs. silan, alkohol, vann og tensider, i forhold som fremgår av den foreliggende beskrivelse. Ingen avvikelser fra det nedenfor beskrevne forhold kunne derved fastslås.

5. Reaksjoner i blandingen

Efter kontakt med vann hydrolyserer silaner til silanoler som danner vannavvisende siloxaner efter kondensasjon. Reaksjoner kan forekomme mellom siloxanene og mellom disse og det behandlede underlag.

Disse reaksjoner er tidsbundne og kan inntreffe efter blandingen av væsken, under lagring eller ved umiddelbar behandling av et materiale.

Claims

1. Middel for hydrofobering av byggematerialer, spesielt porøse byggematerialer, hvor midlet er basert på en emulsjon av alkyltrialkoxysilan og/eller hydrolysater derav som dispergert fase og vann eller vann/alkoholblandinger som kontinuerlig fase, karakterisert ved at det som dispergeringsmiddel inneholder et nedbrytbart tensid som spaltes i kontakt med murverk, og idet silaninnholdet i emulsjonen er mellom 1 og 50% av emulsjonens volum og tensidinnholdet 0,01-1% av emulsjonens volum.

2. Middel ifølge krav 1, karakterisert ved at tensidet utgjøres av et alkoholalkylenoxydaddukt.

3. Middel ifølge krav 1, karakterisert ved at tensidet utgjøres av en ester.