WO2016112896A1 - Zusammensetzung zur hydrophobierung von baustoffen und deren verwendung - Google Patents
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- C04B41/46—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with organic materials
- C04B41/49—Compounds having one or more carbon-to-metal or carbon-to-silicon linkages ; Organo-clay compounds; Organo-silicates, i.e. ortho- or polysilicic acid esters ; Organo-phosphorus compounds; Organo-inorganic complexes
- C04B41/4905—Compounds having one or more carbon-to-metal or carbon-to-silicon linkages ; Organo-clay compounds; Organo-silicates, i.e. ortho- or polysilicic acid esters ; Organo-phosphorus compounds; Organo-inorganic complexes containing silicon
- C04B41/4922—Compounds having one or more carbon-to-metal or carbon-to-silicon linkages ; Organo-clay compounds; Organo-silicates, i.e. ortho- or polysilicic acid esters ; Organo-phosphorus compounds; Organo-inorganic complexes containing silicon applied to the substrate as monomers, i.e. as organosilanes RnSiX4-n, e.g. alkyltrialkoxysilane, dialkyldialkoxysilane
Definitions
- composition for the hydrophobization of building materials and their use
- the present invention relates to a composition for the hydrophobization of building materials and their use.
- Water-in-oil emulsions are widely used, for example, in the field of cosmetics. With this emulsion type, it is possible to provide solids-free, creamy or pasty preparations in which the active ingredients are distributed inter alia in the continuous oil phase.
- the oil phase is characterized in comparison to the aqueous phase by a comparatively low surface tension, which facilitates a penetration or distribution of the active ingredients.
- water-in-oil emulsions are also in use as water repellents.
- the purpose of a hydrophobing impregnation is to reduce the water absorption or the penetration of other unwanted substances dissolved in water into a porous building material, such as concrete, cement, natural stone, wood, etc.
- Evaluation criteria for a hydrophobing composition are efficacy and durability.
- the reduction of water absorption below a limit of 0.1 kg / (m 2 h l / 2 ) is decisive (ENI 504-2).
- the durability of a hydrophobing measure is assessed by the penetration depth of the hydrophobing agent into the building material. Impregnations with a penetration depth ⁇ 10 mm and> 10 mm are distinguished (ENI 504-2). The latter show a longer life.
- the contact angle that forms after the hydrophobization between the building material and an attached drop of water is not a quality criterion.
- Combinations of monomeric and polymeric organosilicon compounds which usually have further constituents such as organic solvents, hydrocarbons or silicone oils are used in the hitherto known and customary cream-like or pasty hydrophobicizing compositions.
- These water repellents react on the one hand with the building material and in the building material or with the moisture contained in the air to polymeric and hydrophobic networks, disintegrate if necessary, and leave on the other hand in the course of drying a polymeric and hydrophobic layer on the building material, which may be removed again must become. In addition, this can cause color or gloss change on the treated building material surfaces.
- DE19628035 relates to an aqueous cream of organosilicon compounds, their preparation and use. It is a water-containing, pasty and stable hydrophobicizing cream, which comprises as active ingredients alkylalkoxysilanes, organopolysiloxanes and nitrogen-containing organopolysiloxanes having an active ingredient content of 60 to 95 wt .-%.
- the cream contains emulsifier and water and is free of solids and organic solvents.
- a disadvantage of the known hydrophobizing compositions that they contain high levels of monomeric and polymeric organosilicon compounds.
- Monomeric organosilicon compounds are volatile and thus impair the indoor air quality the application in interiors.
- polymeric organosilicon compounds such as polysiloxanes are used, which are undesirable in some applications because of their low, but still noticeable volatility.
- compositions for the hydrophobization of building materials in the form of a solids-free water-in-oil emulsion which overcomes the disadvantages known from the prior art.
- the composition should contain no organic solvents, hydrocarbons or other volatile organic compounds, and preferably no polymeric organosilicon compounds.
- the proportion of volatile monomeric organosilicon compounds should be reduced as far as possible and the use of polyester polymers should be completely dispensed with, without losing any hydrophobic effect.
- the composition should be produced in a simple manner.
- compositions for the hydrophobization of building materials in the form of a solids-free water-in-oil emulsion comprising:
- natural oil should be an oil produced from natural constituents, such as plants or parts of plants. According to the invention, the natural oil also includes its derivatives obtained by distillation, purification, hydrogenation, epoxidation or other physical or chemical conversion processes.
- the natural oil is selected from argan oil, avocado oil, borage oil, nettle seed oil, thistle oil, peanut oil, glycerin, pomegranate seed oil, oat oil, rose hip kernel oil, hemp oil, wood oil, jojoba oil, cocoa butter, coconut oil, pumpkin seed oil, lacquer oil, macadamia nut oil, corn oil, almond oil, poppy seed oil, evening primrose oil, Olive oil, palm kernel oil, palm oil, passion fruit oil, plum kernel oil, rapeseed oil, rice bran oil, castor oil, sandalwood oil, black cumin oil, sesame oil, soybean oil, sunflower oil, tall oil, tocopherol, grapeseed oil, tung oil, walnut oil, wheat germ oil, root oil, fish oils, rosins, turpentine oil and mixtures thereof.
- argan oil avocado oil, borage oil, nettle seed oil, thistle oil, peanut oil, glycerin, pomegranate seed oil, oat oil, rose
- the composition comprises 5 to 95% by weight of water (A), 0.1 to 15% by weight of emulsifier (B), 0.1 to 85% by weight of active component (C) and 0.1 to 40 Wt .-% of the at least one natural oil (D), based on the total composition.
- the composition comprises 6 to 75% by weight of water (A), 1 to 8% by weight of emulsifier (B), 0.1 to 80% by weight of active ingredient component (C) and 0.1 to 35% by weight of at least one natural oil (D), based on the total composition.
- the composition according to the invention comprises 7 to 60% by weight of water (A), 2 to 7.5% by weight of emulsifier (B), 0.5 to 78% by weight of active component (C) and 0.5 to 30% by weight of the at least one natural oil (D), based on the total composition.
- components (C) and (D) in the composition in total in a proportion of 5 to 95 wt .-%, preferably 30 to 91 Wt .-%, more preferably 35 to 90 wt .-%, based on the total composition.
- the emulsifier (B) is selected from known water-in-oil (w / o) emulsifiers, which preferably have an HLB value ⁇ 6, more preferably 0.1-6, more preferably emulsifier based on organosiloxanes such as Cetyl-PEG / PPG-10/1-polydimethylsiloxane and glyceryl / lauryl-polydimethylsiloxane, PEG2-ethyl ether, PEG2 stearyl ethers such as diethylene glycol octadecyl ether, emulsifier based on polyglycerol such as caprylic / capric triglyceride (PEG: polyethylene glycol, PPG: polypropylene glycol), or N- Lauryl sarcosinate such as sodium N-lauryl sarcosinate, or mixtures thereof.
- organosiloxanes such as Cetyl-PEG / PPG-10
- the HLB value is the hydrophilic-lipophilic-balance value well known in the art.
- w / o emulsifiers are to be customary anionic, cationic and nonionic emulsifiers which are suitable for the preparation of a water-in-oil emulsion.
- “monomeric alkylalkoxysilanes” should be compounds which have one or two identical or different, optionally halogen-substituted, branched or linear C 1 -C 20 -alkyl radicals, such as, for example, methyl, ethyl, n-propyl or iso-propyl, butyl, pentyl, hexyl, heptyl or octyl radicals, etc.
- the remaining radicals of the alkylalkoxysilane are preferably ci-Ce-alkoxy radicals, which may optionally also be halogen-substituted, branched or linear Preference is given to monomeric alkylalkoxysilanes having one alkyl group and three alkoxy groups.
- Arylalkoxysilanes for example phenylalkoxysilane, may also be used according to the invention as active component (C), and preferably also an aryl group having 6 to 20 carbon atoms and three alkoxy radicals having preferably 1 to 6 carbon atoms.
- acrylate derivatives are to be low molecular weight acrylate polymers which are optionally halogen-substituted, preferably fluorine-substituted.
- the at least one natural oil (D) is selected from lake oil, castor oil, tall oil, tall oil distillate, soybean oil and mixtures thereof.
- composition includes hydrolysis products of the active component (C), preferably hydrolysis products of monomeric alkylalkoxysilanes, preferably in a proportion of 0.1 to 30 wt .-%, based on the total composition.
- the composition according to the invention includes further auxiliaries, such as electrolytes, preferably in an amount of from 0.1 to 5% by weight, based on the total composition.
- the composition of the invention contain less than 2% by weight of volatile organic compounds such as hydrocarbons, alcohols, aldehydes, organic acids and organic solvents, more preferably free of volatile organic compounds.
- volatile organic compounds such as hydrocarbons, alcohols, aldehydes, organic acids and organic solvents which, due to their low boiling point range, up to about 260 ° C., preferably a vapor pressure> 0.01 kPa , vaporize rapidly According to the invention, this does not include the active ingredient component (C) and water (A).
- composition is poor or free of polymeric organosilicon compounds.
- composition is free of polyester polymers, wherein the emulsifiers used according to the invention do not fall under the term polyester polymer.
- the composition has a viscosity of 1-10,000 mPas.
- the viscosity of the composition of the invention is measured according to ISO 2555, based on the Brookfield method at 23 ° C and 60% relative humidity.
- compositions for the hydrophobization of building materials for surface treatment, impregnation and injection preferably for the injection against rising moisture in masonry indoors.
- the use of the composition for the hydrophobization of building materials using the Saugwinkelvons described in WOl 994/020700 AI was found that in the composition according to the invention for the hydrophobicization of building materials, the proportions of the volatile monomeric organosilicon compounds, ie the alkylalkoxysilanes, and other volatile constituents such as the acrylate derivatives, by the use of natural oil (D) significantly limited and the use of polymers Organosilicon compounds can even be completely dispensed with, without sacrificing the hydrophobizing effect of the composition.
- D natural oil
- composition of the invention can also be used easily indoors. This means that the composition of the invention can be used both for surface treatment and impregnation of building materials as well as for injection into building materials, both indoor and outdoor.
- the composition is characterized by a high stability, so that no decay of the w / o emulsion is observed even when in contact with a building material surface.
- the composition according to the invention shows no signs of decomposition for up to several weeks. Nevertheless, the application-technical investigations show a successive penetration of the active ingredients into the building material as well as a corresponding effect development by reducing the water absorption of the building material to less than 10% of the initial values.
- the natural oil in the composition of the invention can also be dispensed with the addition of polyester polymers.
- the use of the natural oil (D) instead of the latter leads to a further reduction of the water absorption in the treated surfaces.
- the production is further simplified by the use of natural oil.
- the hydrophobing composition according to the invention does not cause any change in color or gloss on the surfaces treated therewith. This goal is surprisingly achieved despite the use of natural oil (D).
- Viscosity (ISO 2555, spindle 6, 100 rpm): 9000 mPa.s
- Viscosity (ISO 2555, spindle 3, 60 rpm): 3300 mPa.s
- Viscosity (ISO 2555, spindle 3, 60 rpm): 3300 mPa.s
- Viscosity (ISO 2555, spindle 3, 60 rpm): 1500 mPa.s
- Viscosity (ISO 2555, spindle 1, 60 rpm): 16 mPa.s
- the emulsions are produced in all cases in such a way that the at least one natural oil (D) is introduced cold in a mixing container.
- the emulgator (B) which has been heated to 70 ° -80 ° C., is then stirred into the receiver and homogeneously incorporated into the oil phase by means of a dissolver disk. Subsequently, the water phase is slowly added and the resulting emulsion is homogenized again. In this homogeneous emulsion over a longer period (2-6 hours), the active ingredient component (C) is added and emulsified.
- composition having an active content of active ingredient component (C) and natural oil (D) of about 78% by weight exhibits the amazing ability to penetrate water-saturated building materials via non-pressurized distribution mechanisms.
- the present hydrophobicizing compositions are distinguished by a very high stability to electrolytes and additionally penetrating moisture. This fact is in the application as impregnation of building material surfaces, as well as impregnation in the pore structure of building materials itself advantageous because remain through this high stability, the active ingredients in the compact spatially limited impregnating agent, so not washed off, for example by rain or washed away by pore water. The active ingredients can penetrate so slowly at the place of application or introduction into the building material. Comparative measurements have shown that the hydrophobing compositions according to the invention remain stable for several days, even if they come into contact with building materials.
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Hydrophobierung von Baustoffen in Form einer, feststofffreien Wasser-in-ÖI-Emulsion, wobei die Zusammensetzung umfasst: (A) Wasser, (B) Emulgator, (C) eine Wirkstoffkomponente, die ausgewählt ist aus einem oder mehreren monomere Alkylalkoxysilanen und/oder Acrylatderivaten, bevorzugt aus Octyltrimethoxysilan, Octyitriethoxysilan und fluorierten crylaten und (D) mindestens ein Naturöl, sowie deren Verwendung zur Oberflächenbehandlung, Imprägnierung und Injektion.
Description
Zusammensetzung zur Hydrophobierung von Baustoffen und deren Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Hydrophobierung von Baustoffen und deren Verwendung.
Wasser-in-Öl-Emulsionen finden breite Anwendung zum Beispiel in dem Bereich der Kosmetik. Mit diesem Emulsionstyp ist es möglich, feststofffreie, cremeartige bzw. pastöse Zubereitungen bereitzustellen, bei denen die Wirkstoffe unter anderem in der kontinuierlichen Ölphase verteilt sind. Die Ölphase zeichnet sich im Vergleich zu der wässrigen Phase durch eine vergleichsweise niedrige Oberflächenspannung aus, die eine Penetration oder Verteilung der Wirkstoffe erleichtert. Auch im Bereich der Baustoffimprägnierung sind Wasser-in-Öl- Emulsionen als Hydrophobierungsmittel bereits im Einsatz. Der Zweck einer hydrophobierenden Imprägnierung ist die Reduktion der Wasseraufnahme oder des Eindringen sonstiger in Wasser gelöster unerwünschter Stoffe in einen porösen Baustoff, wie beispielsweise Beton, Zement, Naturstein, Holz usw..
Bewertungskriterien für eine Zusammensetzung zur Hydrophobierung sind die Wirksamkeit und Dauerhaftigkeit. Für die Wirksamkeit einer Betonhydrophobierung ist die Reduktion der Wasseraufhahme unter einen Grenzwert von 0,1 kg/(m2hl/2) entscheidend (ENI 504-2). Die Dauerhaftigkeit einer Hydrophobierungsmaßnahme wird über die Eindringtiefe des Hydrophobierungsmittels in den Baustoff beurteilt. Es werden Imprägnierungen mit einer Emdringtiefe < 10 mm und > 10 mm unterschieden (ENI 504-2). Letztere zeigen eine längere Lebensdauer. Der Kontaktwinkel, der sich nach der Hydrophobierung zwischen dem Baustoff und einem aufgesetzten Wassertropfen ausbildet, ist kein Qualitätskriterium.
In der Literatur sind sowohl Verfahren, bei denen die Imprägnierungsmittel flächig auf der Oberfläche des Baustoffes aufgetragen werden, wie auch Verfahren zur Injektion der Hydrophobierungszusammensetzung über Bohrlöcher in das Mauerwerk (DE1951328) bekannt. Der Zweck einer Injektion gegen aufsteigende Feuchtigkeit ist die Unterbrechung des kapillaren Feuchtetransports entgegen der Schwerkraft über den Querschnitt eines Wandbildners, also zum Beispiel einer Ziegelmauer.
Bei den bisher bekannten und üblichen cremeartigen bzw. pastösen Hydrophobierungszusammensetzungen werden Kombinationen aus monomeren und polymeren Organosiliziumverbindungen genutzt, die meist weitere Bestandteile wie organische Lösungsmittel, Kohlenwasserstoffe oder Silikonöle aufweisen (DE19628035, DE19904496, DE10203247, DE10130091 und DE19945305). Diese Hydrophobierungsmittel reagieren einerseits mit dem Baustoff und in dem Baustoff bzw. mit der in der Luft enthaltenden Feuchtigkeit zu polymeren und hydrophoben Netzwerken, zerfallen gegebenenfalls, und hinterlassen andererseits im Verlauf der Trocknung eine polymere und hydrophobe Schicht auf dem Baustoff, welche unter Umständen wieder entfernt werden muss. Zudem können hierdurch Färb- oder Glanzveränderung auf den behandelten Baustoffoberflächen hervorgerufen werden.
DE19628035 betrifft beispielsweise eine wässrige Creme von Organosiliziumverbindungen, deren Herstellung und Verwendung. Es handelt sich um eine wasserhaltige, pastöse und standfeste Hydrophobierungscreme, welche als Wirkstoffe Alkylalkoxysilane, Organopolysiloxane und stickstoffhaltige Organopolysiloxane mit einem Wirkstoffgehalt von 60 bis 95 Gew.-% umfasst. Zudem enthält die Creme Emulgator und Wasser und ist frei von Feststoffen und organischen Lösungsmitteln.
Nachteilig ist bei den bekannten Hydrophobierungszusammensetzungen, dass diese hohe Anteile an monomeren und polymeren Organosiliziumverbindungen enthalten. Monomere Organosiliziumverbindungen sind flüchtig und beeinträchtigen somit die Raumluftqualität bei
der Anwendung in Innenräumen. Desweiteren werden polymere Organosiliziumverbindungen wie Polysiloxane eingesetzt, die in einigen Einsatzbereichen aufgrund ihrer zwar geringen, aber trotzdem merklichen Flüchtigkeit unerwünscht sind.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zusammensetzung zur Hydrophobierung von Baustoffen in Form einer feststofffreien Wasser-in-Öl-Emulsion bereitzustellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet. Insbesondere sollen in der Zusammensetzung keine organischen Lösungsmittel, Kohlenwasserstoffe oder andere flüchtige organische Verbindungen sowie möglichst keine polymeren Organosiliziumverbindungen enthalten sein. Ebenso soll der Anteil flüchtiger monomerer Organosiliziumverbindungen weitestgehend reduziert und auf den Einsatz von Polyesterpolymeren gänzlich verzichtet werden, ohne dabei an hydrophobierender Wirkung einzubüßen. Zudem soll die Zusammensetzung in einfacher Weise herstellbar sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Zusammensetzung zur Hydrophobierung von Baustoffen in Form einer feststofffreien Wasser-in-Öl-Emulsion, wobei die Zusammensetzung umfasst:
(A) Wasser,
(B) Emulgator,
(C) eine Wirkstoffkomponente, die ausgewählt ist aus einem oder mehreren monomeren Alkylalkoxysilanen, Arylalkoxysilanen und/oder Acrylatderivaten, bevorzugt aus Octyltrimethoxysilan, Octyltriethoxysilan und fluorierten Acrylaten und
mindestens ein Naturöl.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll es sich bei„NaturöT, um ein aus natürlichen Bestandteilen, wie Pflanzen oder Pflanzenteilen, hergestelltes Öl handeln. Erfindungsgemäß fallen unter das Naturöl auch deren durch Destillation, Reinigung, Hydrierung, Epoxidierung oder sonstige physikalische oder chemische Umwandlungsprozesse gewonnenen Derivate. Vorzugsweise ist das Naturöl ausgewählt aus Arganöl, Avocadoöl, Borretschöl, Brennnesselsamenöl, Distelöl, Erdnussöl, Glycerin, Granatapfelkernöl, Haferöl, Hagebuttenkernöl, Hanföl, Holzöl, Jojobaöl, Kakaobutter, Kokosöl, Kürbiskernöl, Lackleinöl, Macadamianussöl, Maiskeimöl, Mandelöl, Mohnöl, Nachtkerzenöl, Olivenöl, Palmkernöl, Palmöl, Passionsfruchtöl, Pflaumenkernöl, Rapsöl, Reisekleieöl, Rizinusöl, Sandelholzöl, Schwarzkümmelöl, Sesamöl, Sojaöl, Sonnenblumenöl, Tallöl, Tocopherol, Traubenkernöl, Tungöl, Walnussöl, Weizenkeimöl, Wurzelöl, Fischöle, Kolophoniumharze, Terpentinöl und Mischungen derselben.
Vorzugsweise umfasst die Zusammensetzung 5 bis 95 Gew.-% Wasser (A), 0,1 bis 15 Gew.- % Emulgator (B), 0,1 bis 85 Gew.-% der Wirkstofrkomponente (C) und 0,1 bis 40 Gew.-% des mindestens einen Naturöls (D), bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Bevorzugter umfasst die Zusammensetzung 6 bis 75 Gew.-% Wasser (A), 1 bis 8 Gew.-% Emulgator (B), 0,1 bis 80 Gew.-% der Wirkstoffkomponente (C) und 0,1 bis 35 Gewichtsprozent des mindestens einen Naturöls (D), bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Noch bevorzugter umfasst die erfindungsgemäße Zusammensetzung 7 bis 60 Gew.-% Wasser (A), 2 bis 7,5 Gew.-% Emulgator (B), 0,5 bis 78 Gew.-% der Wirkstoffkomponente (C) und 0,5 bis 30 Gew.-% des mindestens einen Naturöls (D), bezogen auf die Gesamtzusammensetzung.
Desweiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass Komponenten (C) und (D) in der Zusammensetzung in Summe in einem Anteil von 5 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 91
Gew.-%, bevorzugter 35 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung vorliegen.
Erfindungsgemäß ist der Emulgator (B) ausgewählt aus bekannten Wasser-in-Öl-(w/o)- Emulgatoren, die vorzugsweise einen HLB-Wert < 6, bevorzugter 0,1-6, aufweisen, noch bevorzugter Emulgator auf Basis von Organosiloxanen wie Cetyl-PEG/PPG-10/1- Polydimethylsiloxan und Glyceryl/Lauryl-Polydimethylsiloxan, PEG2-Cethylether, PEG2- Stearylether wie Diethylenglykoloctadecylether, Emulgator auf Basis von Polyglycerin wie Capryl/Caprintriglycerid (PEG:Polyethylenglykol; PPG:Polypropylenglykol), oder N- Laurylsarcosinat wie Natrium-N-Laurylsarcosinat, oder Mischungen derselben.
Der HLB-Wert ist der hydrophilic-lipophilic-balance-Wert, der auf dem Fachgebiet gut bekannt ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll es sich bei„bekannten w/o-Emulgatoren" um übliche anionische, kationische und nichtionische Emulgatoren handeln, welche zur Herstellung einer Wasser-in-Öl-Emulsion geeignet sind.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll es sich bei„monomeren Alkylalkoxysilanen" um Verbindungen handeln, die einen oder zwei gleiche oder verschiedene, gegebenenfalls halogensubstituierte, verzweigte oder lineare Ci-C2o-Alkylreste, wie beispielsweise Methyl-, Ethyl-, n-Propyl- oder iso-Propyl-, Butyl-, Pentyl-, Hexyl-, Heptyl- oder Octylreste usw., aufweisen. Bei den übrigen Resten des Alkylalkoxysilans handelt es sich bevorzugt um Ci- Ce-Alkoxyreste, welche gegebenenfalls ebenfalls halogensubstituiert, verzweigt oder linear sein können. Bevorzugt sind monomere Alkylalkoxysilane mit einer Alkylgruppe und drei Alkoxygruppen.
Erfindungsgemäß können als Wirkstoffkomponente (C) auch Arylalkoxysilane eingesetzt werden, beispielsweise Phenylalkoxysilan, wobei ebenfalls vorzugsweise eine Arylgruppe mit 6-20 Kohlenstoffatomen und drei Alkoxyreste mit vorzugsweise 1-6 Kohlenstoffatomen vorliegen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung soll es sich bei „Acrylatderivaten" um niedermolekulare Acrylatpolymere handeln, welche gegebenenfalls halogensubstituiert, vorzugsweise fluorsubstituiert vorliegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das mindestens eine Naturöl (D), ausgewählt ist aus Lackleinöl, Rizinusöl, Tallöl, Tallöldestillat, Sojaöl und Mischungen derselben.
Eine Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Zusammensetzung Hydrolyseprodukte der Wirkstoffkomponente (C), bevorzugt Hydrolyseprodukte von monomeren Alkylalkoxysilanen, vorzugsweise mit einem Anteil von 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, einschließt.
In einer weiteren Ausfuhrungsform schließt die erfindungsgemäße Zusammensetzung weitere Hilfsstoffe wie Elektrolyte, vorzugsweise mit einem Anteil von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, ein.
Hierbei werden als Elektrolyte vorzugsweise Alkali- und Erdalkalisalze eingesetzt.
Bevorzugt ist, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung weniger als 2 Gew.-% an flüchtigen organischen Verbindungen, wie Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Aldehyden, organischen Säuren und organischen Lösungsmitteln enthält, noch bevorzugter frei von flüchtigen organischen Verbindungen ist.
Unter dem Begriff„flüchtige organische Verbindungen" sollen im Rahmen der vorliegenden Erfindung organische Verbindungen wie Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Aldehyde, organische Säuren und organische Lösemittel verstanden werden, die aufgrund ihres niedrigen Siedepunktbereiches bis etwa 260°C, vorzugsweise einem Dampfdruck > 0,01 kPa, schnell verdampfen. Erfindungsgemäß fallen hierunter nicht die Wirkstoffkomponente (C) und Wasser (A).
Ferner ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung arm oder frei ist an polymeren Organosiliziumverbindungen ist.
Auch ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung frei von Polyesterpolymeren ist, wobei die verwendeten Emulgatoren erfindungsgemäß nicht unter den Begriff Polyesterpolymer fallen.
Erfindungsgemäß ist bevorzugt, dass die Zusammensetzung eine Viskosität von 1-10.000 mPas aufweist.
Die Viskosität der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wird gemäß ISO 2555 gemessen, auf Basis der Brookfield-Methode bei 23 °C und 60% relativer Luftfeuchtigkeit.
Weiter ist erfindungsgemäß die Verwendung der Zusammensetzung für die Hydrophobierung von Baustoffen zur Oberflächenbehandlung, Imprägnierung und Injektion, vorzugsweise für die Injektion gegen aufsteigende Feuchtigkeit in Mauerwerk in Innenräumen.
Ferner ist erfindungsgemäß die Verwendung der Zusammensetzung für die Hydrophobierung von Baustoffen unter Einsatz des in WOl 994/020700 AI beschriebenen Saugwinkelverfahrens.
Überraschenderweise konnte festgestellt werden, dass bei der eifmdungsgemäßen Zusammensetzung zur Hydrophobierung von Baustoffen die Anteile der flüchtigen monomeren Organosiliziumverbindungen, das heißt der Alkylalkoxysilane, und anderer flüchtiger Bestandteile wie der Acrylatderivate, durch den Einsatz von Naturöl (D) deutlich eingeschränkt und auf die Verwendung von polymeren Organosiliziumverbindungen sogar vollständig verzichtet werden kann, ohne dabei an hydrophobierender Wirkung der Zusammensetzung einzubüßen.
Dies hat den bedeutenden Vorteil, dass die Zusammensetzung auch problemlos innerhalb von Räumen verwendet werden kann. Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung sowohl zur Oberflächenbehandlung und Imprägnierung von Baustoffen wie auch zur Injektion in Baustoffe, sowohl im Innen- als auch Außenbereich, verwendet werden kann.
Die Zusammensetzung zeichnet sich durch eine hohe Stabilität aus, so dass auch bei Kontakt mit einer Baustoffoberfläche kein Zerfall der w/o-Emulsion zu beobachten ist. Im Vergleich zu üblichen Hydrophobierungszusammensetzungen, die bereits innerhalb von 24 bis 48 Stunden nach Kontakt mit einer Baustoffoberfläche zerfallen, zeigt die erfindungsgemäße Zusammensetzung bis zu mehrere Wochen keine Anzeichen eines Zerfalls. Dennoch zeigen die anwendungstechnischen Untersuchungen ein sukzessives Eindringen der Wirkstoffe in den Baustoff sowie eine entsprechende Wirkungsentfaltung, indem sie die Wasseraufhahme des Baustoffs auf weniger als 10% der Ausgangswerte reduzieren.
Durch den Einsatz des Naturöls in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann zudem auch auf den Zusatz von Polyesterpolymeren verzichtet werden. Überraschenderweise führt die Verwendung des Naturöls (D) anstelle von Letzteren zu einer weiteren Senkung der Wasseraufhahme bei den behandelten Oberflächen. Ferner wird die Herstellung durch den Einsatz des Naturöls weiter vereinfacht.
Für die Anwendung als hydrophobierende Imprägnierung ist dabei von Bedeutung, dass die erfindungsgemäße Hydrophobierungszusammensetzung auf den damit behandelten Oberflächen keinerlei Färb- oder Glanzveränderung hervorruft. Dieses Ziel wird überraschenderweise trotz der Verwendung des Naturöls (D) erreicht.
Der bevorzugte Einsatz einer Kombination aus Alkali-reaktiven Alkylalkoxysilanen und Naturöl bietet ferner den Vorteil der Wirkungsentfaltung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung auch auf nicht-alkalischen Baustoffoberfiächen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Ausführungsbeispielen.
Ausführungsbeispiele
Beispiel 1 der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
Viskosität (ISO 2555, Spindel 6, 100 UMin.): 9000 mPa.s
Eindringtiefe Kalksandstein in Anlehnung an DIN EN 1504-2:9 mm
Die Prüfung der Wirksamkeit erfolgte in Anlehnung an die Bewertungskriterien der WTA (Wissenschaftlich-technischen Arbeitsgemeinschaft für Bauwerkserhaltung, Pfaffenhofen) für Injektionsstoffe gegen aufsteigende Feuchtigkeit im Mauerwerk. Durchführung der Prüfung in Anlehnung an WTA-Merkblatt 4-4-04 (D).
Es zeigte sich, dass die Funktionsprüfung nach einer Beobachtungsdauer von 182 Tagen bestanden wurde. Damit zeigt diese drucklos einzubringende Zusammensetzung bei einem Verbrauch von max. 200 g/Prüfkörper die gleiche Wirksamkeit wie ein unter Druck einzubringendes Material (KÖSTE MAUTROL 2K, 3 bar Applikationsdruck), jedoch mit einem Verbrauch von 1100 g/Prüfkörper.
Beispiel 2 der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
Viskosität (ISO 2555, Spindel 3, 60 UMin.): 3300 mPa.s
Eindringtiefe Kalksandstein in Anlehnung an DIN EN 1504-2:7 mm
Wasseraufhahme in Anlehnung an DIN EN 1504-2: 0,34 kg/m2V'5
Beispiel 3 der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
Eindringtiefe Kalksandstein in Anlehnung an DIN EN 1504-2:7 mm
Wasseraufnahme in Anlehnung an DIN EN 1504-2:0,58 kg/m2V'5
Beispiel 4 der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
Viskosität (ISO 2555, Spindel 3, 60 UMin.): 1500 mPa.s
Eindringtiefe Kalksandstein in Anlehnung an DIN EN 1504-2:2
Wasseraufhahme in Anlehnung an DIN EN 1504-2: 0,44 kg/m2*
Beispiel 5 der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
Viskosität (ISO 2555, Spindel 1, 60 UMin.): 16 mPa.s
Eindringtiefe Kalksandstein in Anlehnung an DIN EN 1504-2:5 mm
Wasseraufhahme in Anlehnung an DIN EN 1504-2:0,88 kg/m2Y'5
Als Vergleichssystem dient eine Lösungsmittelhaltige Imprägnierung auf Basis von Siloxan/Octyltriethoxysilan (15 % Wirkstoff, 11/m2 Verbrauch):
Wasseraufhahme in Anlehnung an DIN EN 1504-2:1,21 kg/m2*V0,5
Herstellungsbeispiel
Die Herstellung der Emulsionen erfolgt in allen Fällen so, dass das mindestens eine Naturöl (D) kalt in einem Mischbehälter vorgelegt wird. In die Vorlage wird anschließend der auf 70- 80°C temperierte Emulgator (B) eingerührt und mittels Dissolverscheibe homogen in die Ölphase eingearbeitet. Anschließend wird die Wasserphase langsam zugegeben und die entstehende Emulsion erneut homogenisiert. In diese homogene Emulsion wird über einen längeren Zeitraum (2-6 Stunden) die Wirkstoff komponente (C) zugegeben und einemulgiert.
Die vorgenannten Beispiele zeichnen sich durch folgende Leistungsmerkmale aus:
Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen zur Hydrophobierung von Baustoffen wurden in Anlehnung an EN 1504-2 Werte für die Eindringtiefe in Kalksandstein zwischen 2 und 9 mm gemessen.
Zusätzlich zeigt eine Zusammensetzung mit einem Aktivgehalt aus Wirkstoffkomponente (C) und Naturöl (D) von etwa 78 Gew.-% die erstaunliche Fähigkeit in wassergesättigten Baustoffen über drucklose Verteilungsmechanismen einzudringen.
Im Gegensatz zu handelsüblichen Wasser-in-Öl-Emulsionen zeichnen sich die vorliegenden Hydrophobierungszusammensetzungen durch eine sehr hohe Stabilität gegenüber Elektrolyten und zusätzlich herandringender Feuchtigkeit aus. Dieser Umstand ist in der Anwendung als Imprägnierung von Baustoffoberflächen, wie auch als Imprägnierung im Porengefüge von Baustoffen selbst von Vorteil, da durch diese hohe Stabilität die Wirkstoffe im kompakten räumlich begrenzten Imprägniermittelkörper verbleiben, also nicht z.B. durch Regen abgewaschen oder durch Porenwasser fortgeschwemmt werden. Die Wirkstoffe
können so langsam am Ort des Aufbringens oder Einbringens in den Baustoff eindringen. Vergleichsmessungen haben gezeigt, dass die erfindungsgemäßen Hydrophobierungszusammensetzungen über mehrere Tage stabil bleiben, auch wenn sie in Kontakt mit Baustoffen kommen. Die Tatsache, dass bei bereits bekannten Hydrophobierungsformulierungen ein schnelles Brechen der Emulsion eintritt, ist bereits in der Patentschrift DE 102011003975 AI beschrieben worden. Im Gegensatz zu der Zusammensetzung aus DE 102011003975 AI kommt die vorliegende Erfindung jedoch ohne verdickende Additive aus.
Die in der vorstehenden Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren unterschiedlichsten Ausführungsformen wesentlich sein.
Claims
1. Zusammensetzung zur Hydrophobierung von Baustoffen in Form einer feststofffreien Wasser-in-Öl-Emulsion, wobei die Zusammensetzung umfasst:
(A) Wasser,
(B) Emulgator,
(C) eine Wirkstoffkomponente, die ausgewählt ist aus einem oder mehreren monomeren Alkylalkoxysilanen, Arylalkoxysilanen und/oder Acrylatderivaten, bevorzugt aus Octylteimethoxysilan, Octyltriethoxysilan und fluorierten Acrylaten und
(D) mindestens ein Naturöl.
2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung 5 bis 95 Gew.-% Wasser (A), 0,1 bis 15 Gew.-% Emulgator (B), 0,1 bis 85 Gew.-% der Wirkstoffkomponente (C) und 0,1 bis 40 Gew.-% des mindestens einen Naturöls (D), bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, umfasst.
3. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei Komponenten (C) und (D) in der Zusammensetzung in Summe in einem Anteil von 5 bis 95 Gew.- %, bevorzugt 30 bis 91 Gew.-%, bevorzugter 35 bis 90 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung vorliegen.
4. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Emulgator (B) ausgewählt ist aus Wasser-in-Öl-(w/o)-Emulgatoren, die einen HLB-Wert < 6, bevorzugter 0,1 - 6, aufweisen, noch bevorzugter Emulgator auf Basis von modifizierten Organosiloxanen wie Cetyl-PEG/PPG-10/1 Polydimethylsiloxan und Glyceryl/Lauryl-Polydimethylsiloxan, PEG2-Cetylether, PEG2-Stearylether wie Diethylenglykoloctadecylether, Emulgator auf Basis von Polyglycerin wie Capryl/Caprintriglycerid, oder N-Laurylsarcosinat wie Natrium-N-Laurylsarcosinat, oder Mischungen derselben.
5. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine Naturöl (D), ausgewählt ist aus Lackleinöl, Rizinusöl, Tallöl, Tallöldestillat, Sojaöl und Mischungen derselben.
6. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung Hydrolyseprodukte der Wirkstoffkomponente (C), bevorzugt Hydrolyseprodukte von monomeren Alkylalkoxysilanen, vorzugsweise mit einem Anteil von 0,1 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, einschließt.
7. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung weitere Hilfsstoffe wie Elektrolyte, vorzugsweise mit einem Anteil von 0,1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung, einschließt.
8. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung frei von flüchtigen organischen Verbindungen, wie Kohlenwasserstoffen, Alkoholen, Aldehyden, organischen Säuren und organischen Lösungsmitteln ist.
9. Zusammensetzung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Zusammensetzung eine Viskosität von 1-10.000 mPas aufweist.
10. Verwendung der Zusammensetzung für die Hydrophobierung von Baustoffen nach einem der vorangehenden Ansprüchen zur Oberflächenbehandlung, Imprägnierung und Injektion, vorzugsweise für die Injektion gegen aufsteigende Feuchtigkeit in Mauerwerk in Innenräumen.
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