DE2053110B2 - Verfahren zur verbesserung des oberflaechenschutzes von porigen materialien - Google Patents
Verfahren zur verbesserung des oberflaechenschutzes von porigen materialienInfo
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Description
Die Herstellung dieser Silane erfolgt nach allgemein bekannten Metboden.
Die Silane werden vorzugsweise entweder als wäßrige, alkalische Lösungen oder in einem C2-C4-Alkohol
gelöst, eingesetzt Auch wäßrige, alkoholische Lösungen können verwendet werden. Die Menge der
auf die vorbehandelte Oberfläche aufzutragenden Silane hängt im wesentlichen von der speziellen
Struktur der Unterlage und von der gewünschten Hydrophobie ab. Bereits mit Mengen von 200 g/m2
einer 10gew.-%igen Silanlösung erhält man bereits gute Resultate. Die Lösungen können aber auch konzentrierter
oder 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 thermohydromechanische Vorbehandlung der zu
imprägnierenden Oberfläche erfolgt mit heißem Wasser oder überhitztem Wasserdampf vorzugsweise unter
Anwendung von Druck. Bevorzugt angewendet werden die unter der Bezeichnung Dampfstrahlverfahren
bekannten Prozesse.
Beim Dampfstrahlverfahren wird das Material mit unter Druck stehendem überhitzten Wasserdampf
behandelt. Dabei wird Wasser in entsprechenden Aggregaten erhitzt und mit Hilfe von Pumpen
verdichtet. Es tritt dann in Form von überhitztem Wasserdampf unter Druck aus einer entsprechenden
Düse aus. Das überhitzte Wasser soll im Maschinensystem eines solchen Aggregats eine Temperatur von
wenigstens 1500C besitzen und mit Hilfe der Pumpe auf
möglichst 20 atm verdichtet werden. Der Wasserdurchsatz an der Eintrittsöffnung des Maschinensystems
sollte dabei nicht unter 1200 Liter pro Minute liegen.
Dem Wasser können selbstverständlich auch Tenside, wie Seifen oder Detergenzien, die die Oberflächenspannung
des Wassers erniedrigen, hinzugefügt werden. Als Detergenzien können anionenaktive, kontionenaktive
oder auch nichtionogene Verbindungen verwendet werden. Auch die Zuschaltung eines Sandstrahls ist
möglich.
Die genannten thermohydromechanischen Verfahren sind bisher nur zum Reinigen von entsprechenden
Oberflächen angewendet. Die 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. Dazu zählen zement- und kplkhaltige Stoffe, insbesondere
Außenputze von Fassaden oder Betondecken von Straßen oder Rollbahnen. Auch Materialien aus
Aluminiumoxid und Titandioxid oder Gemischen dieser Oxide mit silikathaltigem Material sollen darunter
verstanden werden, wie z. B. Mauerwerk, Ziegel, Dachpfannen, Natur- und Kunststeine und Schotter, die
eine gewisse Kapillarstruktur aufweisen und demzufolge saugfähig sind.
Eine fabrikmäßig hergestellte und etwa ein Jahr im Freien gelagerte trockene Betonplatte (Abmessungen
10x10x2 cm) wurde ohne vorherige hydromechanische
Vorbehandlung mit einer Menge, entsprechend 250 ml/m2, einer 20%igen Lösung von Butyltrimethoxysiian
in Äthanol durch Bestreichen gleichmäßig auf beiden Seiten imprägniert (Platte 1). Eine zweite
gleichartige Platte wurde durch mehrfaches Führen der Antrittsdüse einer Hochdruck-Dampferzeugungsanlage
unmittelbar über der gesamten Oberfläche (Entfernung
Düse—Oberfläche etwa 5 cm) mit Dampf von 20 atm auf allen Seiten behandelt (Behandlungsdauer 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 Silanlösung behandelt (Platte 3).
Alle drei Platten wurden nach Ablauf von 72 Stunden nach dem Imprägnieren in ein Becken gelegt das 10 cm
mit Wasser gefüllt war. Die Platten wurden alle 24 Stunden nach Abwischen des an der Oberfläche
anhaftenden Wassers gewogen.
Wasseraufnahme (in Gramm) der
Platte nach
24 72 120
Std
| Platte 1 | 2 | 8 | 14 |
| Platte 2 | 2 | 4 | 8 |
| Platte 3 | 2 | 5 | 9 |
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. 2 mm, bei der Platte 2 dagegen 4 bis 5 mm tief eingedrungen war.
Auf einer Autobahnbrücke wurden die Leitschwellen nach einer Dampfstrahlbehandlung mit dem Dampfstrahlgerät
HPC der US-Firma Malsbary mit einer 40%igen Siloxanlösung, 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 werden konnte.
Claims (4)
1. Verfahren zur Verbesserung des Oberflächenschutzss
von porigen Oberflächen durch Imprägnieren mit einer siliciumorganischen Verbindung,
dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche zuerst einer an sich bekannten thermohydraulischen
Behandlung ausgesetzt wird und anschließend auf die so behandelte Oberfläche Silane der
allgemeinen Formel R2-Si-(ORi)I wobei Ri für
einen Alkyl- oder Oxalkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen und R2 für beliebige, gesättigte oder ungesättigte
Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl- oder Aralkylreste steht, aufgetragen werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Silane in Form von alkoholischen Läsungen eingesetzt werden.
3. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die thermohydraulische Be-Handlung
unter Zuschaltung eines Sandstrahls durchgeführt wird.
4. Verfahren gemäß Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die thermohydraulische Behandlung
unter Mitverwendung von Tensiden durchgeführt wird.
Oberfläche Wasser und Salze gelöst vorhanden, die ein
festes Verankern eines Films nachteilig beeinflussen und die sieh störend bei der Imprägnierung auswirken.
Es ist weiterhin auch schon durch die GB-PS 9 57 389
5 bekannt, Silane mit Hilfe von Wasserdampf auf eine ?u
imprägnierende Oberfläche aufzubringen. Dabei wird das Silan jedoch zusammen mit dem Wasserdampf auf
die Oberfläche aufgesprüht Der Dampf dient dabei lediglich als Beförderungsmittel für die Silane. Im
vorliegenden Fall dagegen wird der Wasserdampf nicht zusammen mit dem Silan aufgebracht, sondern die
Oberfläche vor der Behandlung mit dem Silan mit Wasserdampf behandelt Diese Wasserdampfbehandlung
erfolgt zusätzlich noch unter Druck Dadurch ergeben sich Reinigungseffekte, die mit einer einfachen
Wasserdampfbehandlung nicht auftretea
Weiterhin entsteht bei einer solchen Behandlung ein festhaftender Film auf der Oberfläche, dessen Haftung
auf Grund des vorhandenen Wassers und der Salze nur mangelhaft ist und der ein Atmen der Oberfläche
verhindert.
Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die genannten Salze auch aus den tiefen Poren
der zu behandelnden Oberfläche herausgelöst so daß die Imprägnierwirkung dadurch verbessert wird. Die
Imprägnierwirkung ist sogar so groß, daß selbst gefrorenes Wasser auf der Oberfläche schlecht haftet;
man kann deshalb Eis, das sich auf eine erfindungsgemäß behandelte Oberfläche gebildet hat, auf einfachste
Weise, z. B. bereits mit der Hand, beseitigen. Dieser Vorteil wirkt sich besonders günstig bei der erfindungsgemäßen
Behandlung von Straßen- Brücken- und Flugplatz-Rollbahnen aus.
Ein weiterer bedeutender Vorteil gegenüber dem bekannten Verfahren liegt darin, daß man erfindungsgemäß
auch feuchte Oberflächen imprägnieren kann, so daß solche Arbeiten ohne einen zusätzlichen Arbeitsaufwand
für das Entfernen von oberflächig haftendem Wasser durchgeführt werden können. Dadurch läßt sich
dieses Imprägnierverfahren bei jeder Wetterlage ausführen; dies ist besonders günstig, da das erfindungsgemäße
Imprägnierverfahren größtenteils im Freien ausgeübt wird.
Infolge des Eindringens des Imprägniermittels in tiefer gelegene Porenbezirke der zu imprägnierenden
Oberfläche ergeben sich noch zusätzlich folgende vorteilhafte Effekte:
Die momentane Widerstandsfähigkeit gegenüber eindringender Feuchtigkeit wird verbessert, da die zu
Die vorliegende Erfindung behandelt ein Verfahren, mit dessen Hilfe es möglich ist die Oberflächen poriger
Materialien gegenüber Witterungseinflüssen besser zu schützen, als es die bisher üblichen Methoden
vermochten.
Es ist bereits bekannt, oxydische — insbesondere zement- und kalkhaltige — Materialien mit hydrophobierend
wirkenden siliciumorganischen Verbindungen zu imprägnieren, um diese gegenüber Witterungseinwirkungen widerstandsfähiger zu machen. Bei der
bisher üblichen Behandlungsweise wurde auf eine Reinigung bzw. öffnung der tiefer unterhalb der
Oberfläche gelegenen Porenbezirke verzichtet, so daß die applizierten siliciumorganischen Verbindungen —
entweder in wäßriger, alkalischer Lösung befindliche Silikonate oder in organischen Lösungsmitteln gelöste
Siloxane — nur eine auf die äußeren Oberflächen- cmunngcnaer reucnugicen wira verDessert, da die zu
bezirke beschränkte Eindnngtiefe besaßen. Die Folge 50 überwindende imprägnierte Schichtdecke auf Grund
davon war, daß dem Eindringen von Feuchtigkeit in das der erfindungsgemäßen Behandlung größer ausgefallen
zu schützende Material nur ein begrenzter Widerstand :-Λ "'---'' ...
entgegengesetzt werden konnte.
entgegengesetzt werden konnte.
Es wurde nun ein Verfahren zur Verbesserung des Oberflächenschutzes von porigen Oberflächen gefunden,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Oberfläche zuerst einer an sich bekannten thermohydraulischen
Behandlung ausgesetzt wird und anschließend auf die so vorbehandelte Oberfläche Silane der allgemeinen
Formel R2-Si-(ORi)3, wobei Ri für einen Alkyl- oder
Oxalkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen und R2 für beliebige gesättigte oder ungesättigte Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl-
oder Aralkylreste steht aufgetragen werden.
Es ist zwar schon bekannt, Mauerwerk einer hydromechanischen Reinigung zu unterziehen und 65
anschließend diese Oberfläche, nachdem sie getrocknet wurde, mit einem Siloxanfilm zu versiegeln. Bei einer
solchen Behandlung bleiben jedoch in den Poren der
ist Weiterhin wird das Langzeit-Standvermögen der Imprägnierung verbessert, da es in den tieferliegenden
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.
Als siliciumorganische Verbindungen werden Silane der allgemeinen Formel R2-Si-(ORi)* wobei Ri für
einen Alkyl- oder Oxalkylrest mit 1 bis 4 C-Atomen und R2 für einen beliebigen, gesättigten oder ungesättigten
Alkyl-, Aryl-, Cycloalkyl- oder Aralkylrest steht
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.
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