PL184432B1

PL184432B1 - Środek do powlekania i hydrofobowej impregnacji mineralnych materiałów budowlanych oraz sposób powlekania i hydrofobowej impregnacji mineralych materiałów budowlanych

Info

Publication number: PL184432B1
Application number: PL97318491A
Authority: PL
Inventors: Hans Mayer; Ingeborg Koenig-Lumer; Albert Hausberger
Original assignee: Wacker Chemie Gmbh
Priority date: 1996-02-15
Filing date: 1997-02-14
Publication date: 2002-10-31
Also published as: CZ292607B6; JPH09221374A; CA2195918A1; KR100234897B1; ATE210107T1; EP0791566A1; CA2195918C; DE19605674A1; KR970061828A; HU216909B; EP0791566B1; ES2167628T3; CZ358096A3; DE59705602D1; HUP9700445A3; PL318491A1; HU9700445D0; HUP9700445A2

Abstract

1. Sposób powlekania oraz hydrofobowej impregnacji mineralnych materialów budow- lanych, znamienny tym, ze na material budowlany nanosi sie srodek do powlekania mate- rialów budowlanych zawierajacych 1-30% wagowych C 1 -C20-alkilo-C1 -C6 -alkoksysilanu jako srodka impregnujacego. 6. Srodek do powlekania materialów budowlanych przeznaczonych do powlekania oraz hydrofobowej impregnacji mineralnych materialów budowlanych, znam ienny tym, ze jako srodek impregnujacy zawiera 1-30% wagowych C1 -C20-alkilo-C1 -C6 -alkoksysilanu i, ewen- tualnie, poliorganosiloksan (A) z grupami alkoksylowymi. PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu powlekania oraz hydrofobowej impregnacji mineralnych materiałów budowlanych polegającego na tym, że na materiał budowlany nanosi się środek do powlekania materiałów budowlanych zawierający alkiloalkoksysilan jako środek impregnujący, jak również dotyczy środka do powlekania materiałów budowlanych zawierającego jako środek impregnujący alkiloalkoksysilan i, ewentualnie, poliorganosiloksan z grupami alkoksylowymi.

Mineralne materiały budowlane chroni się zazwyczaj najlepiej przed wpływem czynników atmosferycznych w wyniku impregnacji hydrofobowej i naniesienia na nią pokrycia. Jako pierwszą impregnację hydrofobową nakłada się hydrofobową warstwę gruntującą. Warstwę gruntującą powleka się bezpośrednio podłoże mineralne. Dzięki powstaniu strefy hydrofobowej czyni ona to podłoże do pewnej głębokości hydrofobowym oraz powoduje długotrwałe lepsze związanie równomiernie zhydrofobizowanego podłoża z powłoką na materiale budowlanym. Najlepszymi substancjami czynnymi w hydrofobowych warstwach gruntujących sąorganosilany, oligomeryczne organosiloksany lub żywice silikonowe.

Stosuje się środki gruntujące zawierające rozpuszczalnik i wodne środki gruntujące. Środki gruntujące z rozpuszczalnikiem zawierają na ogół oprócz organosilanów, oligomerycznych

184 432 organosiloksanów lub żywic silikonowych również żywice sztuczne takie jak żywice styrenowoakrylanowe lub czysto akrylanowe, służące do wzmocnienia podłoża.

Zaletę wodnych środków gruntujących stanowi fakt, że zawartość w nich rozpuszczalników organicznych jest zerowa lub znikoma. Można ich używać wszędzie tam, gdzie podłoże jest jeszcze względnie nienaruszone. Stosuje się wówczas silnie zasadowe wodne roztwory silikonianu potasu bądź też mikroemulsje lub emulsje organosilanów, oligomerycznych organosiloksanów albo żywic silikonowych. W każdym przypadku hydrofobowe gruntowanie prowadzi do wyrównywania właściwości chłonnych podłoża i w związku z tym do polepszenia przyczepności powłoki naniesionej na materiał budowlany, jak również do sięgającego w głąb podłoża efektu hydrofobowego. Jako przykład może tu służyć przedstawiona w europejskim opisie patentowym nr 234 024 hydrofobowa impregnacja materiałów budowlanych emulsją alkiloalkoksysilanów. W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4 757 106 przedstawiono hydrofobizację materiałów budowlanych mikroemulsjami poliorganosiloksanów zawierających grupy alkoksylowe i soli olejów aminosilikonowych.

Na gruntującą warstwę hydrofobową nanosi się na materiały budowlane w jednej lub większej liczbie warstw powłokę nawierzchniową. Przykładami takich powłok na materiałach budowlanych są pokrycia malarskie i tynki. Szczególnie ważna jest uprzednia obróbka podłoża gruntującym środkiem hydrofobowym gdy środek do powlekania materiałów budowlanych zawiera emulgatory lub inne substancje ułatwiające zwilżanie.

Celem niniejszego wynalazku było opracowanie środka do powlekania materiałów budowlanych powodującego jednocześnie hydrofobową impregnację mineralnych materiałów budowlanych ze skutkiem eliminującym konieczność uprzedniego gruntowania.

Wynalazek dotyczy sposobu powlekania oraz hydrofobowej impregnacji mineralnych materiałów budowlanych polegającego na tym, że na materiał budowlany nanosi się środek do powlekania materiałów budowlanych zawierający 1-30% wagowych C₁-C2₍₎-alkilo-C₁-C₆-alkoksysilanu jako środka impregnującego.

W przypadku nanoszenia zawierających wodę impregnujących środków do powlekania materiałów budowlanych można zrezygnować z uprzedniego gruntowania, jeżeli gruntowanie ma na celu hydrofobizację podłoża do określonej głębokości. W razie stosowania zawierających wodę impregnujących środków do powlekania materiałów budowlanych środek impregnujący dobrze przenika w głąb zarówno zwartych, jak i porowatych materiałów budowlanych i do określonej głębokości nadaje materiałom budowlanym właściwości hydrofobowe.

Zazwyczaj układy powlekające złożone z hydrofobowego środka gruntującego i środka wytwarzającego powłokę nawierzchniową nanosi się w dwu lub trzech etapach roboczych:

1. etap roboczy: naniesienie warstwy gruntu hydrofobowego, ewentualnie

2. etap roboczy: naniesienie rozcieńczonej niewielką ilością wody powłoki nawierzchniowej (powlekanie wstępne)

3. etap roboczy: naniesienie nie rozcieńczonej powłoki nawierzchniowej (powlekanie końcowe)

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, w razie stosowania powlekania wstępnego środek impregnujący wprowadza się w używanym do powlekania wstępnego środku do powlekania materiałów budowlanych. Zawierający środek impregnujący środek do powlekania wstępnego można też oczywiście zastosować do powlekania końcowego.

Najważniejsze powłoki nanoszone na materiały budowlane stanowią pokrycia malarskie i tynki. Odpowiednie do celów według wynalazku są środki do powlekania materiałów budowlanych bądź dostarczane jako suche, lecz nanoszone w postaci zawierającej wodę, takie jak farby proszkowe lub proszkowe suche tynki, bądź też dostarczanejako produkty wilgotne, takiejak pastowate zawierające wodę farby do pokryć malarskich, na przykład farby z żywicą silikonową, farby krzemianowe i farby dyspersyjne, albo takie jak pastowate zawierające wodę tynki, na przykład tynki z żywicami sztucznymi lub tynki z żywicami silikonowymi.

Odpowiednie do celów według wynalazku impregnacyjne środki do powlekania materiałów budowlanych można podzielić z użytkowego punktu widzenia na nanoszone, tak jak tynki,

184 432 w postaci grubej warstwy, w zakresie od milimetrów do centymetrów, albo, takjak nawierzchniowe pokrycia malarskie, nanoszone w postaci cienkiej warstwy, w zakresie od 100 pm do 1 milimetra.

Odpowiednie do celów według wynalazku impregnacyjne środki do powlekania materiałów budowlanych można stosować w budynkach zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz, korzystnie na zewnątrz. Korzystnymi przykładami są farby dyspersyjne, farby z żywicami silikonowymi, elewacyjne farby silikonowe, dyspersyjne farby krzemianowe, farby krzemianowe, farby wapienne, dyspersyjne farby wapienne, tynki krzemianowe, tynki suche, farby do malowania wnętrz, farby malarskie o dużej zawartości pigmentu, masy wzmacniające, szpachlówki, farby elewacyjne, tynki z żywicami sztucznymi, farby mineralne, tynki mineralne, tynki z żywicami silikonowymi i środki powłokowe oparte na żywicach sztucznych.

C₁-C2₀-Alkilo-C₁-C₆-alkoksysilany korzystnie zawierają jedną lub dwie jednakowe albo różne, ewentualnie podstawione przez chlorowiec, przyłączone poprzez wiązanie SiC jednowartościowe reszty Ci-C₂o-alkilowe, podczas gdy pozostałe reszty stanowiąjednakowe albo różne reszty C,-C6-alkoksylowe, zwłaszcza reszty C₂- lub C3-alkoksylowe. Szczególnie korzystne są alkilotrialkoksysilany, takie jak oktylotrietoksysilan i butylotrietoksysilan.

Przykładami reszt C,-C₆-alkoksylowych są reszty: metoksylowa, etoksylowa, n-propoksylowa, izopropoksylowa, n-butoksylowa, izo-butoksylowa, sec.-butoksylowa, tert.-butoksylowa; reszty pentyloksylowe, takie jak reszta n-pentyloksylowa, oraz reszty heksyloksylowe, takie jak reszta n-heksyloksylowa. Szczególnie korzystne są reszty etoksylowe.

W odniesieniu do wielu zastosowań szybkość hydrolizy metoksysilanów jest zbyt duża; charakteryzują się one ponadto mniejszą trwałością w trakcie magazynowania niż silany z dłuższymi resztami alkoksylowymi. Reszty C4-C6-alkoksylowe są w przypadku wielu zastosowań za mało reaktywne.

Przykładami reszt C,-C₂o-alkilowych są reszty: metylowa, etylowa, n-propylowa, izo-propylowa, n-butylowa, izo-butylowa, tert.-butylowa, n-pentylowa, izo-pentylowa, neopentylowa, tert.-pentylowa; reszty heksylowe, takie jak reszta n-heksylowa; reszty heptylowe, takie jak reszta n-heptylowa; reszty oktylowe, takie jak reszta n-oktylowa, reszta izo-oktylowa i reszta 2,2,4-trimetylopentylowa; reszty nonylowe, takie jak reszta n-nonylowa; reszty decylowe, takie jak reszta n-decylowa, oraz reszty dodecylowe, takie jak reszta n-dodecylowa; reszty cykloalkilowe, takie jak reszta cyklopentylowa, cykloheksylowa, 4-etylocykloheksylowa, cykloheptylowa, norbomylowa i metylocykloheksylowa.

Przykładami podstawionych przez chlorowiec reszt C,-C₂o-alkilowych są podstawione atomami fluoru, chloru, bromu i jodu reszty alkilowe, takie jak reszta 3,3,3-trifluoro-n-propylowa, reszta 2,2,2,2',2',2'-heksafluoroizopropylowa i reszta heptafluoroizopropylowa.

Zwłaszcza korzystne są nie podstawione reszty C4-C!2-alkilowe.

Środek impregnujący dodawany do środka do powlekania materiałów budowlanych może oprócz alkiloalkoksysilanów zawierać poliorganosiloksany (A) z grupami alkoksylowymi. Poliorganosiloksan (A) może dodatkowo zawierać grupy hydroksylowe, ułatwiające związanie z materiałem budowlanym.

Aby uzyskać dobre rozprowadzenie w porowatej powierzchni muru poliorganosiloksanu (A) z grupami alkoksylowymi jego lepkość korzystnie nie powinna przekraczać 2000 mm2/s.

Szczególnie odpowiednie są poliorganosiloksany (A) z grupami alkoksylowymi o jednostkach przedstawionych wzorem ogólnym 1

R_xSi/ORi/_y/OHAO 4 _ _x _ _y _ _z (wzór 1) w którym

R oznacza jednakowe lub różne jednowartościowe, ewentualnie podstawione przez chlorowiec, przyłączone poprzez wiązanie SiC reszty C_rC20-węglowodorowe;

R1 oznacza jednakowe lub różne jednowartościowe reszty ^^-alkilowe; x omacza 0 ,1,2 lub 3 , średnio 0,8-1,8;

184 432 y oznacza. 0,1,2 lub 3, średnóo 0,01-2,0 oraz z oznacza 0,1, 2 lub 3 , średnio 0,0-0,5, z ^ustrzeżeniem, że suma x+y+z v»ynosi najvyyżej 3,5.

Lepkość poliorganosiloksanu (A) w temperaturze 25°C wynosi korzystnie od 10 mm-/s do 50 000 mm2/s, zwłaszcza od 50 mm2s do 5000 mm2s.

Przykładami reszt C1-C—-węglowodorowych są wymienione uprzednio w odniesieniu do alkiloalkoksysilanów reszty C₁-C—-alkilowe i podstawione przez chlorowiec reszty C_rC—-alkilowe, reszty alkenylowe, takie jak reszta winylowa, allilowa, n-5-heksenylowa, 4-winylocykloheksylowa i 3-norbomenylowa; reszty arylowe, takie jak reszta fenylowa, bifenylilowa, naftylowa, antrylowa i fenantrylowa; reszty alkiloarylowe, takie jak reszta o-, m- orazp-tolilowa, ksylilowa i etylofenylowa; reszty aryloalkilowe, takie jak reszta benzylowa i α- oraz β-fenyloetylowa. Zwłaszcza korzystne są nie podstawione reszty C^C^-alkilowe i reszta fenylowa.

Część reszt R można zastąpić atomami wodoru bezpośrednio związanymi z atomem krzemu. Nie zostało to przedstawione w powyższym wzorze ogólnym 1 i nie jestjednak korzystne.

Przykładami reszt R1 są reszty: metylowa, etylowa, n-propylowa, izo-propylowa, n-butylowa, sec.-butylowa i tert.-butylowa; reszty pentylowe, takie jak reszta n-pentylowa, oraz reszty heksylowe, takie jak reszta n-heksylowa; zwłaszcza korzystna jest reszta etylowa.

Korzystna średnia wartość x wynosi od 0,9 do 1,1. Korzystna średnia wartość y wynosi od 0,4 do 1,2. Korzystna średnia wartość z wynosi od 0,0 do 0,2.

Przykładami poliorganosiloksanów (A) z grupami alkoksylowymi są te, które otrzymuje się w wyniku prowadzonej w wodzie reakcji metylotrichlorosilanu i, ewentualnie, innego C1 -C₈-alkilotrichlorosilanu, albo fenylotrichlorosilanu z etanolem, takiejak poliorganosiloksany o wzorze sumarycznym

CH3Si/OC-H5/o8Ol,l lub C 6H 5S1/OC 2^5/0,7201,14

Środek impregnujący dodawany do środka do powlekania materiałów budowlanych może oprócz alkiloalkoksysilanów zawierać również poliorganosiloksan (B), w którym obok innych jednostek organosiloksanowych występują dodatkowo jednostki siloksanowe z połączonymi poprzez wiązania SiC resztami zawierającymi zasadowe atomy azotu, z tym zastrzeżeniem, że liczba aminowa poliorganosiloksanu wynosi co najmniej 0,01.

Poliorganosiloksany (B) korzystnie stanowią te, które składają się z jednostek o wzorze ogólnym 2

R^b/OR^cSiO 4 a- _b_ _c (wzór 2) w którym

R2 oznacza jednakowe albo różne jednowartościowe, nie zawierające zasadowych atomów azotu, ewentualnie podstawione przez chlorowiec, przyłączone poprzez wiązanie SiC reszty C1-C—-węglowodorowe;

R3 oznacza jednakowe albo różne eednowartościowe, ewentualnie podstawione przez chlorowiec, przyłączone poprzez wiązanie SiC zawierające zasadowe atomy azotu reszty Cp^-węglowodorowe;

R⁴ mogą mieć jednakowe albo różne znaczenia i oznaczają atom wodoru lub resztę Ć-C^alkilową;

a oznacza 0, 1, 2 lub 3;

b oznacza 0, 1, 2 lub 3, średnio co najmniej 0,05 oraz c oznacza 0,1,2 lub 3, z zastrzeżeniem, że wartość sumy a+b+c jest nmiejsza lub równa 3 oraz, że wartość liczby aminowej poliorganosiloksanu (B) wynosi co najmniej 0,01.

Liczba aminowa oznacza liczbę mililitrów 1n HCl potrzebną do zobojętnienia 1 g poliorganosiloksanu (B). Liczba aminowa poliorganosiloksanu (B) korzystnie wynosi co najmniej 0,1, zwłaszcza co najmniej 0,2, oraz korzystnie nie więcej niż 8, zwłaszcza nie więcej niż 4.

184 432

Przykładami oraz korzystnymi przykładami reszt R² są wymienione uprzednio przykłady dotyczące reszty R. Zwłaszcza korzystna jest reszta metylowa i izooktylowa.

Korzystne jest, aby do każdego atomu krzemu związanego z atomem wodoru była też przyłączona reszta węglowodorowa, zwłaszcza reszta metylowa.

Korzystną resztą R³ jest reszta o wzorze ogólnym 3

R⁵2NR⁶- (wzór str. 3) gdzie R⁵ mogą mieć jednakowe albo różne znaczenia i oznaczają atom wodoru albo jednowartościową, ewentualnie podstawioną resztę C1”C10 -węglowodorową albo resztę CrCio -aminowęglowodorową oraz R⁶ oznacza dwuwartościową resztę Ci-C₁₅-węglowodorową.

Przykładami reszt R5 są wymienione uprzednio dotyczące reszt R przykłady reszt węglowodorowych jak również reszty węglowodorowe podstawione przez grupy aminowe, takie jak reszty aminoalkilowe, przy czym szczególnie korzystna jest reszta aminoetylowa.

Jest korzystne, aby każdy atom azotu w resztach o wzorze ogólnym 3 był związany z co najmniej jednym atomem wodoru.

Korzystnymi resztami R6 są dwuwartościowe reszty węglowodorowe o 0-00 atomach węgla, zwłaszcza korzystnie o 0-4 atomach węgla; szczególnie korzystnajest reszta n-propylenowa. Przykłady reszt R6 stanowią reszty: metylenowa, etylenowa, propylenowa, butylenowa, cykloheksylenowa, oktadecylenowa, fenylenowa i butenylenowa.

Korzystne przykłady reszt R3 to:

H2N/CH2/3-,

H2N/CH2/2NH/CH2/2-,

H2N/CH2/2NH/CH2/3-,

H2N/CH2/2-,

H3CNH/CH2/3-,

C₂H₅NH/CH2/3-,

H3CNH/CH22-,

C2H₅NH/CH2/2-, h₂n/ch₂/₄-,

H2N/CH2/5-,

H/NHCH2CH2/3-,

C4H9NH/CH2/2NH/CH2/2-, cyklo^HuNH/CH^-, cyklo^H-NH/CN^-, /CH3/2N/CH2/3-, /CH3/2N/CH2/2-, /C2H5/2N/CH2/3- oraz /C2H5/2N/CH2/2-.

Przykłady reszt alkilowych R- obowiązują w pełnym zakresie również w odniesieniu do reszt R6.

Przykładami oraz korzystnymi przykładami reszt R4 są wymienione uprzednio przykłady dotyczące reszt R-. Zwłaszcza korzystna jest reszta metylowa i etylowa.

Korzystna średnia wartość a wynosi od 0 do 2, zwłaszcza od 0 do 0,8. Korzystna średnia wartość b wynosi od 0,0 do 0,6, zwłaszcza od 0,05 do 0,30. Korzystna średnia wartość c wynosi 0 do 0,8, zwłaszcza od 0,00 do 0,6.

Lepkość poliorganosiloksanów (B) w temperaturze 25°C wynosi korzystnie od 5 do 5000 mm2/s, zwłaszcza od 000 do 3000 mm2/s.

Poliorganosiloksany (B) można wytworzyć w znany sposób, na przykład w wyniku równoważenia lub kondensacji silanów o funkcyjnych grupach aminowych z poliorganosiloksanami o grupach alkoksylowych i/lub hydroksylowych i nie zawierających zasadowych atomów azotu.

W zawierających wodę impregnujących środkach do powlekania materiałów budowlanych korzystna zawartość środka impregnującego wynosi 3-25% wagowych, zwłaszcza 8-20%

184 432 wagowych. Łączny udział ewentualnie wprowadzonego poliorganosiloksanu (A) i poliorganosiloksanu (B) korzystnie wynosi nie więcej niż 60% wagowych w przeliczeniu na środek impregnujący.

Wprowadzenie środka impregnującego może nastąpić bezpośrednio przed naniesieniem powłoki albo już uprzednio u wytwórcy środka do powlekania materiałów budowlanych. Środek impregnujący dodaje się do środka do powlekania materiałów budowlanych bądź jako emulsję wodnąbądź też w postaci czystej. Tak więc na przykład środek impregnujący wrabia się w trakcie wytwarzania środka do powlekania materiałów budowlanych, aby otrzymać w ten sposób zawierający wodę środek impregnujący do powlekania materiałów budowlanych.

Gdy do środka do powlekania materiałów budowlanych dodaje się środek impregnujący jako emulsję wodną albo w postaci czystej, tojako emulgatory anionowe nadająsię zwłaszcza:

1. Alkilosiarczany, zwłaszcza o 8-18 atomach C w łańcuchu alkilowym, oksyalkilenowane alkilosiarczany i oksyalkilenowane alkiloarylosiarczany o 8-18 atomach C w reszcie hydrofobowej i o 1-40 jednostkach tlenku etylenu /EO/ lub tlenku propylenu /PO/.

2. Sulfoniany, zwłaszcza alkilosulfoniany o 8-18 atomach C, alkiloarylosulfoniany o 8-18 atomach C, pochodne tauryny, estry i półestry kwasu sulfobursztynowego z jednowodorotlenowymi alkoholami lub alkilofenolami o 4-15 atomach C; ewentualnie, te alkohole lub alkilofenole mogą też być oksyetylenowane i zawierać 1-40 jednostek EO.

3. Sole z metalami alkalicznymi i sole amonowe kwasów karboksylowych o 8-20 atomach C w reszcie alkilowej, arylowej, alkiloarylowej lub aryloalkilowej.

4. Niepełne estry kwasu fosforowego oraz ich sole z metalami alkalicznymi i sole amonowe, zwłaszcza fosforany alkilowe i fosforany alkiloarylowe o 8-20 atomach C w reszcie organicznej, oksyetylenowane fosforany alkilowe lub alkiloarylowe o 8-20 atomach C w reszcie alkilowej lub alkiloarylowej i zawierające 1-40 jednostek EO.

Jako emulgatory niejonowe nadająsię zwłaszcza:

5. Poli/alkohol winylowy/o stopniu polimeryzacji 500-3000, zawierający jeszcze 5-50%, korzystnie 8-20% jednostek octanu winylu.

6. Etery alkilowe glikolu polioksyetylenowego, korzystnie te, które zawie^iai^.8-40 jednostek EO oraz reszty alkilowe o 8-20 atomach C.

7. Etery alkilowoarylowe glikolu polioksyetylenowego, korzystnie te, które zawierają 8-40 jednostek EO i o 8-20 atomach C w reszcie alkilowej i arylowej.

8. Kopolimery blokowe tlenek etylenu/tlenek propylenu /EO/PO/, korzystnie te, które zawierają 8-40 jednostek EO lub PO.

9. Produkty addycji tlenku etylenu lub tlenku propylenu i alkiloamin o 8-22 atomach C w reszcie alkilowej.

10. Kwasy tłuszczowe o 6-24 atomach C.

11. Poli/glikozydy alkilowe/ o wzorze ogólnym R*-O-Z_o, gdzie R* oznacza nierozgałęzioną lub rozgałęziona, nasyconą lub nienasyconą resztę alkilową zawierającą średnio 8-24 atomy C oraz Zo oznacza resztę oligoglikozydowązawierającąśrednio 1-10 jednostek heksozy lubpentozy albo ich mieszaniny /o = 1-10/.

12. Substancje pochodzenia naturalnego i ich pochodne, takie jak lecytyna, lanolina, saponiny, celuloza; alkilowe etery celulozy i karboksyalkilocelulozy o grupach alkilowych zawierających w obu tych przypadkach do 4 atomów węgla.

13. Liniowe poliorganosiloksany z grupami polarnymi, zwłaszcza zawierające grupy alkoksylowe liczące do 24 atomów C i/lub zawierające do 40 jednostek EO i/lub PO.

Jako emulgatory kationowe nadają się zwłaszcza:

14. Sole pierwszorzędowych, drugorzędowych i trzeciorzędowych amin tłuszczowych o 8-24 atomach C z kwasem octowym, kwasem siarkowym, kwasem solnym i kwasem fosforowym.

15. Czwartorzędowane sole alkiloamoniowe i alkilobenzenoamoniowe, zwłaszcza te z grupą alkilową o 6-24 atomach C, szczególnie halogenki, siarczany, fosforany i octany.

184 432

16. Sole alkilopirydyniowe, alkiloimidazoliniowe i alkilooksazoliniowe, zwłaszcza te z grupą alkilową zawierającą do 18 atomów C, szczególnie halogenki, siarczany, fosforany i octany.

Jako emulgatory amfolityczne nadająsię zwłaszcza:

17. Podstawione aminokwasy o długim łańcuchu, takie jak N-alkilo-di-/aminoetylo/-glicyna lub sole kwasu N-alkilo-2-aminopropionowego.

18. Betainy, takie jak sole N-/3-acyloamidopropylo/-N,N-dimetyloamoniowe z jedną resztą C₈-C₁₈-acylową oraz betainy alkiloimidazoliniowe.

Korzystnymi emulgatorami są emulgatory niejonowe, zwłaszcza wymienione w punkcie 9, produkty addycji tlenku etylenu lub tlenku propylenu i alkiloamin, wymienione w punkcie 11. poli/glikozydy alkilowe/ oraz wymieniony w punkcie 5. poli/alkohol winylowy/. Szczególnie korzystny jest poli/alkohol winylowy/o stopniu polimeryzacji 500-3000, zwłaszcza 1200-2000, zawierający jeszcze 5-20%, zwłaszcza 10-15% jednostek octanu winylu.

Udział emulgatora wynosi korzystnie 1-30% wagowych, zwłaszcza 2-10% wagowych w przeliczeniu na całkowitą ilość środka impregnującego.

Zawierający wodę impregnujący środek do powlekania materiałów budowlanych może też jeszcze zawierać substancję buforowąutrzymującąwartość pH w zakresie 5-8, dzięki czemu środek impregnujący jest bardzo odporny na hydrolizę. Odpowiednie do tego celu są wszystkie organiczne i nieorganiczne kwasy oraz zasady, obojętne chemicznie w stosunku do pozostałych składników środka do powlekania materiałów budowlanych, zwłaszcza zaś sole kwasów karboksylowych, kwasu fosforowego, węglowego i siarkowego z metalami alkalicznymi, metalami ziem alkalicznych oraz ich sole amonowe. Szczególnie korzystne są: węglan sodowy, wodorowęglan sodowy, wodorofosforan sodowy oraz mieszanina kwasu octowego z wodnym roztworem amoniaku. Ilość substancji buforowej korzystnie wynosi nie więcej niż 3% wagowe, zwłaszcza 1% wagowy w przeliczeniu na całkowitą ilość zawierającego wodę impregnującego środka do powlekania materiałów budowlanych.

Zawierające wodę impregnujące środki do powlekania materiałów budowlanych oprócz uprzednio opisanych składników mogąponadto zawierać takie substancje dodatkowe, jak środki grzybobójcze, środki bakteriobójcze, środki glonobójcze, środki mikrobobójcze, środki zapachowe, inhibitory korozji i środki przeciwdziałające pienieniu. Korzystna ilość substancji dodatkowych wynosi nie więcej niż 2% wagowe, zwłaszcza 0,5% wagowego w przeliczeniu na całkowitą ilość zawierającego wodę impregnującego środka do powlekania materiałów budowlanych.

Wynalazek dotyczy również środka do powlekania materiałów budowlanych, przeznaczonego do mineralnych materiałów budowlanych, zawierającego jako środek impregnujący 1 -30% wagowych C1-C20-alkilo-C_rC₆-alkoksysilanu i, ewentualnie, poliorganosiloksanu (A) z grupami alkoksylowymi.

W poniższych przykładach wszystkie dane dotyczące udziałów w częściach i procentach zostały podane jako wagowe, o ile nie jest to inaczej zaznaczone. Również o ile nie jest to inaczej zaznaczone, we wszystkich przedstawionych poniżej przykładach stosowano ciśnienie atmosferyczne, czyli około 0,1 MPa. Przykłady te realizowano w temperaturze pokojowej, czyli w temperaturze około 20°C, bądź też w temperaturze, jaka ustalała się po zmieszaniu składników w temperaturze pokojowej, bez dodatkowego ogrzewania lub chłodzenia. Wszystkie podane w przykładach dane dotyczące lepkości odnoszą się do temperatury 25°C. Zawartość substancji stałych w emulsjach dotyczy sumy wszystkich składników z wyjątkiem wody.

Przykłady

Przykład 1

Farba z żywicą silikonową (przykład porównawczy)

W typowym dostępnym w handlu szybkobieżnym mieszalniku przeznaczonym do wytwarzania wodnych środków powłokowych stosowanych w budownictwie miesza się składniki, dodając je w następującej kolejności:

336 części wagowych wody część wagowa środka ułatwiającego rozprowadzenie pigmentu

184 432 części wagowe środka grzybobójczego części wagowych środka zagęszczającego na podstawie eteru celulozy 120 części wagowych dwutlenku tytanu 275 części wagowych kredy części wagowych talku części wagowych około 54-procentowej (wagowo) wodnej emulsji żywicy silikonowej złożonej z 90% molowych jednostek C^SiO^,

20% molowych jednostek /C^ĄS^^ i 10% molowych jednostek C2H5OSiO₃/2 części wagowych 55-procentowej (wagowo) wodnej emulsji produktu kondensacji α,ω-dihydroksypolimetylosiloksanu o łańcuchu obustronnie zakończonym grupą hydroksylową związaną z atomem krzemu z N-/2-aminoetylo/-3-aminopropylotrimetoksysilanem, prowadzonej w obecności KOH, który to produkt charakteryzuje się liczbą aminową około 0,3, lepkością około 1500 mm2/s w temperaturze 25°C i końcową zawartością grup metoksylowych mniejszą niż 5% molowych w przeliczeniu na początkową zawartość grup metoksylowych w N-/2-aminoetylo/-3 -aminopropylotrimetoksysilanie część wagową roztworu amoniaku części wagowych około 50-procentowej (wagowo) dyspersji polimerowej na podstawie styren/akrylan (Acronal® 290 D firmy BASF AG. Niemcy) łącznie:

1000 części wagowych farby z żywicą silikonową

Zapomocąpędzla pokrywa się farbąz żywicąsilikonowąpiaskowiec wapnisty (200 g/m2). Po 14 dobach magazynowania powleczonego materiału w temperaturze pokojowej w normalnych warunkach atmosferycznych określa się przyczepność (odporność na oddzieranie) według DIN ISO 4624 oraz grubość strefy hydrofobowej (głębokość wnikania) pod powłoką. Tę ostatnią cechę ocenia się przełamując próbkę materiału i zwilżając przełom wodą. Uzyskuje się następujące wartości:

głębokość wnikania: 0 mm przyczepność: 1,50 N/mm2.

Przykład 2

Do wytworzonej zgodnie z przykładem 1 farby z żywicą silikonową(SHF) dodaje się, mieszając, emulsję silanową EM 8 w ilościach podanych w tabeli 1.

Wytwarzanie emulsji silanowej EM 8:

Sporządza się emulsję złożoną z:

części wagowych izo-oktylotrietoksysilanu części wagowych produktu kondensacji α,ω-dihydroksypolimetylosiloksanu o łańcuchu obustronnie zakończonym grupą hydroksylową związaną z atomem krzemu z N-/2-aminoetylo/-3-aminopropylotrimetoksysilanem, prowadzonej w obecności KOH, który to produkt charakteryzuje się liczbą aminową około 0,3, lepkością około 1500 mm2/s w temperaturze 25°C i końcową zawartością grup metoksylowych mniejszą niż 5% molowych w przeliczeniu na początkową zawartość grup metoksylowych w N-/2-aminoetylo/-3-aminopropylotrimetoksysilanie,

0,5 części wagowych produktu reakcji stearyloaminy i tlenku etylenu (Genamin® 200 firmy Hoechst AG, Frankfurt),

2,7 części wagowych wodnego roztworu glikozydu alkoholu tłuszczowego C₈-C1₀ (Glukopon® 225 firmy Henkel KGaA, Dusseldorf) oraz

36,8 części wagowych wody.

Wodną emulsję wytwarza się w taki sposób, że najpierw część wody miesza się z emulgatorem i następnie emulguje się kolejno polisiloksan zawierający aminowe grupy funkcyjne oraz silan. Zarówno mieszanie początkowe, jak i następne emulgowanie prowadzi się w szybkobieżnym urządzeniu mieszającym typu stator-rotor według profesora P. Willemsa.

184 432

Tak uzyskana samogruntująca farba z żywicą silikonową - po naniesieniu na piaskowiec wapnisty, magazynowaniu powleczonego materiału i oznaczeniu głębokości wnikania oraz przyczepności zgodnie z opisem z przykładu 1 - ma właściwości przedstawione w tabeli 1.

Tabela 1

Przykład 2	Ilość emulsji EM 8 dodanej do 100 g SHF	Naniesiona ilość SHF	Głębokość wnikania	Przyczepność
a)	2 g	204 g/m²	0,1 mm	1,90 N/mm2
b)	10 g	220 g/m2	0,5 mm	* 2,86 N/mm2
c)	20 g	240 g/m2	1,5 mm	* 2,94 N/mm2
d)	30 g	260 g/m2	2,0 mm	* 2,90 N/mm2
e)	50 g	300 g/m2	2,5 mm	* 2,82 N/mm2
f)	** 20 g	240 g/m2	1,5 mm	* 2,90 N/mm2

*) Stwierdza się pękanie kamienia; przyczepność przekracza wytrzymałość własną piaskowca wapnistego.

* *) Do 100 g farby z żywicą silikonową dodaje się 20 g emulsji EM 8 i przed naniesieniem na piaskowiec wapnisty mieszaninę magazynuje się w ciągu 4 miesięcy w temperaturze pokojowej.

Przykład 3 (porównawczy)

Jako środek do gruntowania stosuje się samą silanowąemulsję EM 8. W tym celu rozcieńcza się jąwodąw stosunku 1:9 i tak rozcieńczonąemulsjąEM 8 powleka się piaskowiec wapnisty zgodnie z przykładem 1, magazynuje i określa głębokość wnikania. Uzyskane wyniki zawiera tabela 2.

Tabela 2

Przykład 3	Naniesiona ilość	Głębokość wnikania
a)	40 g/m²	0,2 mm
b)	200 g/m2	1,0 mm
c)	400 g/m2	2,0 mm
d)	600 g/m²	2,5 mm
e)	1000 g/m2	3,0 mm

Przykład 4

W celu otrzymania samogruntującej farby z żywicą silikonową, podczas wytwarzania farby z żywicą silikonową dodaje się i-oktylotrietoksysilan.

W typowym szybkobieżnym mieszalniku przeznaczonym do wytwarzania wodnych środków powłokowych stosowanych w budownictwie miesza się składniki, dodając je w następującej kolejności:

części wagowe około 55-procentowej (wagowo) wodnej emulsji produktu kondensacji opisanego w przykładzie 2, w części dotyczącej wytwarzania emulsji silanowej EM 8 części wagowych wodnego roztworu glikozydu alkoholu tłuszczowego C₈-C₁₀(Glukopon® 225 firmy Henkel KGaA, Dusseldorf)

106 części wagowych i-oktylotrietoksysilanu

379 części wagowych wody część wagowa środka ułatwiającego rozprowadzenie pigmentu części wagowe środka grzybobójczego części wagowych środka zagęszczającego na podstawie eteru celulozy

120 części wagowych dwutlenku tytanu

275 części wagowych kredy

184 432 części wagowych talku części wagowych około 54-procentowej (wagowo) wodnej emulsji żywicy silikonowej złożonej z jednostek CHjSiOj^, z około 20% molowych jednostek /CHĄSiO^ i około 10% molowych jednostek C2H5OSO3/2 części wagowej roztworu amoniaku części wagowych około 50-procentowej (wagowo) dyspersji polimerowej na podstawie styren/akrylan (Acronal® 290 D firmy BASF AG, Niemcy) łącznie 1200 części wagowych farby z żywicą silikonową.

Za pomocą pędzla pokrywa się tą samogruntującą farbą z żywicą silikonową piaskowiec wapnisty (240 g/m2) oraz w sposób opisany w przykładzie 1 magazynuje się i określa głębokość wnikania oraz przyczepność. Uzyskuje się następujące wartości:

głębokość wnikania: 1,5 mm przyczepność: 2,75 N/mm².

Przykład 5 (porównawczy)

Miesza się 20 g i-oktylotrietoksysilanu z 180 g rozpuszczalnika alifatycznego (benzyny lakowej). Mieszaninątąpowleka się za pomocąpędzla piaskowiec wapnisty (200 g/m2) oraz zgodnie z przykładem 1 magazynuje się i określa się głębokość wnikania. Uzyskuje się wartość głębokości wnikania wynoszącą 1,5 mm.

Przykład 6

Wytworzonązgodnie z przykładem 1 farbę z żywicą silikonową bądź też dostępnąw handlu dyspersyjnąfarbę elewacyjnąna podstawie polimeru akrylanowego (Maxicryl® firmy Sto AG, Stiihlingen, Niemcy) miesza się w każdym przypadku z 20% wagowymi jednej z opisanych dalej emulsji silanowych od nr 1do nr 4 lub wody. Tak otrzymane samogruntujące środki do powlekania materiałów budowlanych nanosi się na piaskowiec wapnisty, magazynuj e i ocenia pod względem głębokości wnikania.

Emulsje silanowe od nr 1 do nr 4

Nr 1: Mieszaninę złożonąze 100 g polisiloksanodiolu o ciężarze cząsteczkowym 6803 g/mol oraz 32,5 g γ-aminopropylotrietoksysilanu, mieszając, ogrzewa się w strumieniu azotu do temperatury 180°C i utrzymuje w tej temperaturze w ciągu około 4 godzin, aż do odpędzenia 8,8 g etanolu. Uzyskany produkt chłodzi się i 125 g tego produktu miesza się ze 125 g izobutylotrimetoksysilanu. Do układu tego dodaje się 20 g środka emulgującego złożonego z metylopolioksyetylenu (15) i chlorku soli amoniowej kwasu z oleju kokosowego w stosunku wagowym 1:1, następnie wprowadza się 335 g wody i całość emulguje za pomocą urządzenia działającego na zasadzie rotor/stator. Zawartość izobutylotrimetoksysilanu w emulsji wynosi 40% wagowych.

Nr 2: Za pomocąmieszadła magnetycznego energicznie miesza się 10 g n-oktylotrietoksysilanu i 1,5 g monooktadekanianu sorbitu i w ciągu 5 minut dodaje 38,5 g wody. Tak otrzymana emulsja zawiera 20% wagowych n-oktylotrietoksysilanu.

Nr 3: Mieszaj ąc, łączy się 58,4 g wody, 1,25 g związku powierzchniowo czynnego o wzorze

H₃C-/CH2/j-CH=CH-/CH2/j-/OCH2-CH2/5-O-Si/OC2H₅/2-/CH2/j-CH3, gdzie u = 6-10, i 0,35 g oktylosulfonianu sodowego. Do tego układu dodaje się, mieszając, 40 g n-oktylotrietoksysilanu i następnie za pomocą wodorowęglanu sodowego nastawia się wartość pH na 7,5. Zawartość n-oktylotrietoksysilanu w emulsji wynosi 40% wagowych.

Nr 4: Na podstawie 61,81 g mieszaniny złożonej z 0,97 części wagowych n-oktylotrietoksysilanu i 1 części wagowej żywicy o średnim składzie odpowiadającym wzorowi /CH3/0_;8/C_E,H25/0_>2S^Oy'₁/OCH3/₁ oraz 1 g mieszaniny złożonej z adduktu tlenku etylenu z alkoholem tłuszczowym i układu poli/tlenek etylenu/ - laurynian sorbitanu o wartości HLB (równowaga hydrofobowo-lipofilowa) wynoszącej 15, z dodatkiem 0,1 g etanoloaminy i 37,1 g wody, sporządza się emulsję w wyniku dwukrotnego zdyspergowania układu pod ciśnieniem 20 MPa w dyspergatorze strumieniowym z dwiema dyszami rozmieszczonymi jedna za drugą. Średni wymiar cząstek emulsji wynosi 0,834 pm. Emulsja zawiera 60% wagowych środka impregnującego. Tabela 3 podaje wyniki oceny.

184 432

Tabela 3

Przykład 6*	Użyta emulsja silanowa	Głębokość wnikania
farba dyspersyjna	SHF z przykładu 0
a)	nr 1	- **	0 mm
b)	nr 2	- **	0,5 mm
c)	nr 3	0,5 mm	0,5 mm
d)	nr 4	0,5 mm	0,5 mm
e) porównanie	woda	0 mm	0 mm

*)Naniesiona na piaskowiec wapnisty ilość samogruntującej powłoki wynosi 240 g/m². Ilość emulsji silanowej od nr 1 do nr 4 lub wody dodawanej do 100 g środka do powlekania materiałów budowlanych wynosi 20 g.

**) Nie określano.

Przykład 7

Do 000 g dyspersyjnej farby elewacyjnej na podstawie polimeru akrylanowego z przykładu 6 dodaje się, mieszając, 30 g emulsji EM 8 z przykładu 2. Po nałożeniu na piaskowiec wapnisty tak otrzymanej samogruntującej farby dyspersyjnej oraz zmagazynowaniu powleczonego materiału i ocenie według przykładu 0 uzyskuje się następujące wyniki:

głębokość wnikania: 0,5 mm przyczepność: 2,66N/mm²

Bez dodatku emulsji EM 8 powłoka ma następujące właściwości: głębokość wnikania: 0 mm przyczepność: 2,05 N/mm².

Przykład 8

Postępuje się jak w przykładzie 7 z tąjednak różnicą, że 30 g emulsji EM 8 dodaje się, mieszając, do 000 g dyspersyjnej farby krzemianowej (ISPO® - farba krzemianowa firmy Ispo GmbH, Kriftel). Głębokość wnikania samogruntującej dyspersyjnej farby krzemianowej wynosi 0,5 mm. Bez dodatku emulsji EM 8 głębokość wnikania wynosi 0 mm.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób powlekania oraz hydrofobowej impregnacji mineralnych materiałów budowlanych, znamienny tym, że na materiał budowlany nanosi się środek do powlekania materiałów budowlanych zawierających 1-30% wagowych C₁-C20-alkilo-C₁-C₆-alkoksysilanu jako środka impregnującego.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na materiał budowlany nanosi się środki do powlekania materiałów budowlanych stanowiące pokrycia malarskie i tynki.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że na materiał budowlany nanosi się środek do powlekania materiałów budowlanych zawierający C1-C20-alkilo-C_rC₆-alkoksysilan, który zawiera jedną lub dwie jednakowe albo różne, ewentualnie podstawione przez chlorowiec, przyłączone poprzez wiązanie SiC jednowartościowe reszty C_rC20-alkilowe i pozostałe reszty stanowiąjednakowe albo różne reszty C^-alkoksylowe.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że na materiał budowlany nanosi się środek impregnujący zawierający dodatkowo poliorganosiloksan (A) z grupami alkoksylowymi.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że na materiał budowlany nanosi się środek impregnujący zawierający dodatkowo poliorganosiloksan (B), w którym obok innychjednostekorganosiloksanowychwystępujądodatkowo, jednostki siloksanowe z połączonymi poprzez wiązania SiC resztami zawierającymi zasadowe atomy azotu, z tym zastrzeżeniem, że liczba aminowa poliorganosiloksanu (B) wynosi co najmniej 0,01.
6. Środek do powlekania materiałów budowlanych przeznaczonych do powlekania oraz hydrofobowej impregnacji mineralnych materiałów budowlanych, znamienny tym, że jako środek impregnujący zawiera 1-30%o wagowych Cj^o-alkilo-C^-alkoksysilanu i, ewentualnie, poliorganosiloksan (A) z grupami alkoksylowy mi.