DE2053110A1 - Oberflachenschutz poriger Materiahen - Google Patents

Oberflachenschutz poriger Materiahen

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DE2053110A1 DE19702053110 DE2053110A DE2053110A1 DE 2053110 A1 DE2053110 A1 DE 2053110A1 DE 19702053110 DE19702053110 DE 19702053110 DE 2053110 A DE2053110 A DE 2053110A DE 2053110 A1 DE2053110 A1 DE 2053110A1
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Description

Troisdorf, den 23. Oktober 1970 70 133 (18A9)
DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf, Bez. Köln
"Oberflächenschutz poriger Materialien"
Die vorliegende Erfindung behandelt ein Verfahren, mit dessen Hilfe es möglich ist, die Oberflächen poriger Materialien ge- ™ genüber Vitterungseinflüssen besser zu schützen, als es die bisher üblichen Methoden vermochten.
Fs ist bereits bekannt, oxydische - insbesondere zement- und kalkhaltige - Materialien mit hydrophobieren wirkenden siliciimiorgani sehen Verbindungen zu imprägnieren, um diese gegenüber Witterungseinwirkungen vriderstandsfähiger zu machen. Bei der bisher üblichen Behandlungsweise wurde auf eine" Reinigung bzw. Öffnung der tiefer unterhalb der Oberfläche gelegenen Po- M renbezirke verzichtet, so daß die applizierten sillciutnorganischen Verbindungen - entweder in wäßriger, alkalischer Lösung befindliche Silikonate, oder in organischen Lösungsmitteln gelöste Siloxane - nur eine auf die äußeren Oberflächenbezirke beschränkte Eindringtiefe besaßen. Die Folge davon war, daß dsm Eindringen von Feuchtigkeit in das zu schützende Material nur ein begr«nzter Widerstand entgegen gesetzt, werden konnte.
209823/0152 «»«■««* -*-
Ss wurde nun ein Verfahren zur Erreichung eines verbesserten Oberflächenschutzes von porigen Oberflächen gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Oberfläche zuerst einer an sich bekannten hydromechanisehen Behandlung aussetzt und anschließend die Oberfläche mit hydrophobieren wirkenden siliciumorganischen Verbindungen behandelt.
Bei Anwendung dieses Verfahrens hat sich gezeigt, daß die Eindringtiefe der siliciumorganisehen Verbindungen in die Oberflä ehe der gerannten Materialien erheblich größer ist als bei hydromechanisch ur.behandelten Oberflächen. Infolge'des Eindringens des Hydrophobierungsmittels in tiefer gelegene Porenbezir ke ergeben sich folgende zusätzliche Effekte;
Die momentane Widerstandsfähigkeit gegenüber eindringender Feuchtigkeit wird verbessert, da die zu überwindende imprägnierte Schichtdicke aufgrund der erflndungsgemäßen Behandlung größer ausgefallen ist. Weiterhin wird das Langzeit-Standvermögen der Imprägnierung verbessert, da das in den tiefer lie-, genden Schichten befindliche Hydrophobierungsmittel in erheblich geringerem Umfang den im Laufe der Zeit einwirkenden äusseren Einflüssen - wie z.B. UV-Strahlung und chemische Agenzien - ausgesetzt ist als diejenigen in den äußersten Schichten der Oberfläche befindlichen Imprägnierungsmittel-Anteile.
UberraBchenderweise hat sich auch gezeigt, daß bei den erfindungsgemäß behandelten Oberflächen die Haftung auf darauf gefrorenem Wasser erheblich geringer ist als bei unbehandelten
209823/01S2 _3_
ORIGIWU.
Oberflächen. Man kann deshalb Eis, das sich auf den erfindungsgemäß behandelten Oberflächen gebildet hat, auf einfachste Weise, z.B. bereits mit der Hand, beseitigen.
Als siliciumorganische Verbindungen können sowohl Silane der allgemeinen Formel R - Si (OR1),, wobei R1 für einen Alkyl- oder Oxalkylrest mit 1 bis A C-Atomen und R für einen beliebigen, gesättigten oder ungesättigten Alkyl-, Ar3rl-, Cycloalkyl- oder Aralkylrest steht, als auch Siloxane der allgemeinen Formel
R-[Si-O] H
eingesetzt werden, wobei R für beliebige, gleiche oder verschiedene, gesättigte oder ungesättigte Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl- oder Aralkylreste steht und η Werte größer als ? annehmen kann.
Beispiele für die genannten Silane sind Äthyl-, Butyl-, Hexyltrimethoxisilan, Methyl-, Äthyl-, Propyl- oder Butyl-tris-(2-methoxi-äthoxi)-silan, Tris-(2-äthoxi-äthoxi)-silan, Phenyltriäthoxisilan, Kresyltriäthoxisilane.
Die Herstellung"dieser Silane erfolgt nach allgemein bekannten Methoden.
Die Silane werden vorzugsweise entweder als wäßrige, alkalische Lösungen oder in einem Cp-Cy-Alkohol gelöst, eingesetzt. Auch
20lJ8i3/Q152
wäßrige, alkoholische Lösungen können verwendet, werden. _/t_
8AD ORIGINAL
Als Siloxane können sowohl niedermolekulare Verbindungen, bei denen die Anzahl der Siloyan-Finheiten
I
Si-O
I
R
unter 10 liegt, als auch höhermolekulare Verbindungen mit η größer als 10 eingesetzt werden. An niedermolekularen Verbindungen werden vorzugsweise die durch partielle Hydrolyse der obengenannten Alkoxysilane entstehenden Verbindungen eingesetzt. Es ist jedoch auch der Einsatz von z.B. Hexamethyldisiloxan, Hexaphenyldisiloxan, Dimethyltetraphenyldisi.loxan, Tetramethyldiphenyldisiloxan oder der entsprechenden Methy]-äthyl-, Methyl-butyl-, Äthyl-phenyl-siloxane möglich.
Als höhermolekulare Siloxane können ebenfalls die durch partielle Hydrolyse und anschließende Kondensation dor obengenannten Alkoxisilane oder auch von Chlorsilanen entstehenden Verbindungen eingesetzt werden; jedoch können auch Polysiloxenp, die auf andere bekannte Weise hergestellt werden, eingesetzt werden. Aus der Vielzahl der dabei herstellbaren und verwendbaren Produkte seien nur OjCj-Bis-trimethylsiloxypolydimethylsiloxan, α,ω-Bis-trimethylsiloxypolydiphenylsiloxan, «,ω-Bi.sdimethylvinylsiloxypolydimethylsiloxan, «,u-Bis-triäthylsiloyypolydiphenylslloxan genannt. Selbstverständlich können ouch Ofmieche von Siloxanen eingesetzt werden.
Die Siloxane werden in einem entsprechondrn orgnnißchon 1 nrun;;;-mittel gelöst angewendet.
209823/0152
BAU ORIGINAL
Pie Menge der auf die vorbehandelte Oberfläche aufzutragenden siliciumorganischen Verbindungen hängt im wesentlichen von der speziellen Struktur der Unterlage und von der gewünschten Hy-
drophobie ab. Bereits mit Mengen von 200 g/m einer 10 Gew,- ?'igen Silan- bzw. Siloxanlöpung erhält man bereits gute Resultate. Die Lösungen der siliciumorganischen Verbindungen können aber auch konzentrierter od?r verdünnter sein. Vorteilhaft werden 5 bis 20 "'ige Lösungen eingesetzt. Bei mehrfacher Auftragung der Imprägnierlösung können auch Lösungen mit weniger als 5 Gew.?' an siliciumorganischen Verbindungen eingesetzt werden.
Die hydronechani.sche Vorbehandlung der zu imprägnierenden Oberfläche kann sowohl mit kaltem als auch mit heißem Wasser oder überhitztem Wasserdampf vorzugsweise unter Anwendung von Druck erfolgen. Bevorzugt angewendet werden die unter den Bezeichnungen Hochdruck-Kaltwasserverfahren und Dampfstrahlverfahren bekannten Prozesse,
Beim Hochdruck-Kaltwasserverfahren kann das Wasser eine Tempe- A ratur bis zu 8O°c, vorzugsweise bis zu 600C1 haben. Es wird unter einen Druck eingesetzt, der sich nach dem Oberflächenzustand des Materials, wie z.B. dem Verschmutzungsgrad, und der Art des Mediums (z.B. Natursteine, Kunststeine-, Betonbahnen u.a.m.) richtet. Er sollte nach Möglichkeit größer als 10 atm.
sein. Der Höhe des anwendbaren Druckes sind nach oben keine Grenzen gesetzt. Drucke bis 7?^ atm. sind durchaus anwendbar.
Der Höchstdruck hängt von der schädigungsfreien Belastbarkeit des Materials ab.
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Dem Wasser können selbstverständlich auch Tenside, wie Seifen oder Detergentien, die die Oberflächenspannung des Wassers erniedrigen, hinzugefügt werden. Als Detergenzien können anionenaktive, kationenaktive oder auch nichtiono^ene Verbindungen verwendet werden. Auch die Zuschaltung eines Sandstrahles ist möglich.
Beim Damp^strahlverfahren wird das Material mit unter Druck stehendem überhitzten Wasserdampf behandelt. Dabei wird das Wasser in entsprechenden Aggregaten, die im Handel z.B. von der US-Firma Malsbary Manufacturing Co., Oakland (Calif), unter dem Namen HPC-Malsbary Aggregate vertrieben werden, erhitzt und verdichtet und tritt in Form von überhitztem Wasserdampf unter Druck aus einer entsprechenden Dtise aus. Das überhitzte Wasser soll im Maschinensystem des Aggregates eine Temperatur von v/enigstens 15O°C besitzen und durch einen Verdichter auf möglichst 20 atm. verdichtet werden. Der Wasserdurchsatz an der Eintrittsöffnung des Maschinensystems sollte dabei nach Möglichkeit nicht unter 1200 Liter pro Minute liegen.
Ebenso wie beim Hochdruck-Kaltwaseerverfahren ist die Zuschaltung von Sand und/oder Tensiden möglich.
Werden anschließend an die HochdrucV.-Kaltvasserbehandlung bzw. das Danrpfstrahlverfahren als Imprägnierungsmittel Siloxane verwendet, ist darauf zu achten, daß die behandelte Oberfläche vor dem Auftragen des Tmprägnierungsnittels trocken ist.
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BADOßlGJNAL
Die beiden obengenannten Verfahren sind bisher nur zum Reini- £°n von entsprechenden Obp>rflnch°n angewendet worden. 1^iri Vorbehandlung der zu imprägnierenden Oberflächen kann auch mit ähnlichen Verfahren, die den gleichen Reinigungseffekt hervorrufen, durchgeführt werden.
Unter porigem Material sollen erfindungsgemäß alle anorganischen oxidischen Materialien verstanden werden, die in irgendeiner Form hydroxylgruppenhaltige Anteile besitzen, an denen Si-O-Bindungen abbinden können und die eine poröse Oberfläche besitzen. Pazu zählen zement- und kalkhaltige Stoffe, imsbe- ™ sondere Außenputze von Fassaden oder Betondecken von Stm"on oder Rollbahnen. Auch Materialien aus Aluminiumoxid um' Titandioxid oder Gemischen dieser Oxide mit silikatha"1 tiger:: Mp.torial sollen darunter verstanden werden, wie z.B. Mauerwerk, Ziegel, Dachpfannen, Natur- und Kunststeine und Schotter, die p1-ne gewisse Kapillarstruktur auf'/oisen und demzufolge snu;;f-M-hig sind.
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SAD ORIGiNAL Beispiel 1
Eine fabrikmäßig hergestellte und etwa ein Jahr im Freien gelagerte trockene Betonplatte (Abmessungen 10x10x2 cm) wurde ohne vorherige hydromechanische Vorbehandlung mit piner Kenge, entsprechend 250 ml/m , einer 20 ^igen Lösung von Butyltrimethoxysilan in Äthanol durch Bestreichen gleichmäßig auf beiden Seiten imprägniert (Platte 1). Eine zweite gleichartige Platte wurde durch mehrfaches Führen der Antrittsdüse einer Hochdruek-Dampferzeugungsanlage unmittelbar über der gesamten Oberfläche (Entfernung Düse-Oberfläche etwa 5 cm) mit Dampf yon 20 atm. auf allen Seiten behandelt (Behänd]ungsdauer pro Seite etwa 5 see.)· Nach 24 Stunden wurde die Platte mit der gleichen Menge der obengenannten Silanlösung behandelt (Platte 2). Eine weitere Platte wurde nach einer halben Stunde in noch feuchtem Zustand mit der obengenannten Silanlüsung behandelt (Platte 3).
Alle drei Platten wurden nach Ablauf von 72 Stunden nach dem Imprägnieren in ein Becken gelegt, dar, 10 cm mit V/asser gefüllt war. Die Platten wurden alle 2k Stunden nach Abwischen des an der Oberfläche anhaftenden Wassers gov/ogen.
Yasseraufnähme (in Gramm) der Platte .
Platte 1 Platte 2 Platte 3
nach
120 VAA
20982.VOI B2
BAD OWGfNAL
Im oberflächlich nassen Zustand wurden alle drei Platten in eine Gefrierkammer gelegt, so daß sich eine dünne Eisschicht an der Oberfläche bildete. Bei der Platte 1 ließ sich diese Eisschicht mechanisch viel schwieriger entfernen als die Eisschichten von den Platten 2 und 3.
Schließlich wurden alle drei Platten zertrümmert. Dabei zeigte sich, daß bei der Platte 1 das Imprägniermittel ca. ? mm, bei der Platte 2 dagegen h bis 5 mm tief eingedrungen war.
Beispiel 2
Auf einer Autobahnbrücke wurden die Leitschwellen nach einer Dampfstrahlbehandlung mit dem Dampfstrahlgerät HPC der US-Firma Malsbary mit einer 40 ^igen Slloxanlösung, überwiegend bestehend aus Butyl- und Propylsiloxan, naß in naß bestrichen. Nach Schneefall und Frost zeigte sich, daß auf den wie oben behandelten Flächen kein Festfrieren von Schnee und Eis stattfand. Man konnte mit einfachsten Mitteln (z.B. flachen Handrücken) diese Schicht entfernen. Im Gegensatz dazu zeigte sich ^ auf unbehandelten Anlagen gleicher Art und auch auf solchen, die mit Epoxiharz imprägniert waren, daß Schnee und Eis auf den Flächen fest haftete und nur schwierig entfernt v/erden konnten.
-10-
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    [1J Verfahren zur Erreichung eines verbesserten Oberflächenschutzes von porigen Oberflächen, dadurch gekennzeichnet, daß man die Oberfläche zuerst einer an sich bekannten hydromechanischen Behandlung aussetzt und anschließend die Oberfläche mit hydrophobieren wirkenden siliciumorganischen Verbindungen behandelt.
    ™ 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die hydromechanische Behandlung unter Zuschaltung eines Sandstrahles durchführt.
    3. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydromechanische Behandlung unter Mitverwendung von Tensiden durchgeführt wird.
    4. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, φ daß man die Oberfläche nach der hydromechanisehen Behandlung nachtrocknet. ; * * > V Of
    5. Verfahren gemäß Ansprüchen ;1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die hydroraechanische Behandlung mit Wassei* üflfer
    Druck durchführt. · ! A
    '■)■■■■ ■ · ■ ■ --. ' ■■ ,,,■>■■,..'.,.,■.
    6. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Druck von mindestens 10 atü anwendet.
    209823/0152 -H-
    7. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die hydromechanisehe Behandlung mit unter Druck stehendem überhitzten Wasserdampf durchführt.
    8. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 4 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß man einen auf mindestens 20 atm. verdichteten Wasserdampf einsetzt.
    9. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als siliciumorganische Verbindung eine solche der allgemeinen Formel
    R-ΓSi -θ! Ll -Jn
    einsetzt, wobei R für beliebige, gleiche oder verschiedene, gesättigte oder ungesättigte Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl- oder Aralkylreste steht und η Werte größer als 2 annimmt.
    10. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man als siliciumorganische Verbindung eine solche der allgemeinen Formel R2 - Si - (OR1), einsetzt, wobei R für einen Alkyl- oder Qxalkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen und R für beliebige, gesättigte oder ungesättigte Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl- oder Aralkylreste steht.
    Or.Sk/Ko
    209823/0152
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