DE2225013C3

DE2225013C3 - Verfahren zum Wasserabweisendmachen der Oberflächen von Gegenständen aus anorganischen Baustoffen

Info

Publication number: DE2225013C3
Application number: DE19722225013
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Chem. Dr.habil.; Pirson Ewald Dipl.-Chem. Dr.; Roth Michael Dipl.-Chem. Dr.; 8263 Burghausen Nitzsche
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Filing date: 1972-05-23
Publication date: 1977-11-24

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Verfahren zum Wasserabweisendmachen der Oberflächen von Gegenständen aus anorganischen Baustoffen durch Imprägnieren der Oberflächen mittels wäßriger Lösungen von Alkaliorganosilikonaten, wonach auf die wasserabweisend zu machenden Oberflächen gleichzeitig mit oder nach dem Auftragen der Alkaliorganosilikonate bestimmte Salze aufgebracht werden.

Unter dem Verfahren zum Wasserabweisendmachen von anorganischen Baustoffen ist zu unterscheiden zwischen solchen, bei denen das Hydrophobiermittel den anorganischen Stoffen vor deren Formgebung zugesetzt wird, und solchen, bei denen das Hydrophobiermittel auf die Oberfläche von Gegenständen, wie Formkörper oder Überzügen, aus anorganischen Stoffen, also nach deren Formgebung und zumindest weitgehend fortgeschrittener Erhärtung, aufgetragen wird. Die Erfindung betrifft Verfahren der letzteren Art.

Es ist bereits seit Jahrzehnten bekannt, Oberflächen von Gegenständen aus anorganischen Stoffen durch Imprägnieren der Oberflächen mittels wäßriger Lösungen von Alkaliorganosilikonaten wasserabweisend zu machen (vgl. z. B. US-PS 25 07 200). Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei wasserabweisend zu machenden Oberflächen mit freiem Kalk oder Oberflächen, die nicht bereits kurz nach der Imprägnierung genügend der Luft ausgesetzt sind, mit den genannten Hydrophobiermitteln keine befriedigende Wirkung erzielt wird. Es ist ebenfalls schon lange bekannt, daß der erstere dieser Nachteile vermieden werden kann, wenn der freie Kalk vor der Silikonisierung zum mindesten teilweise in gebundene Form übergeführt wird. Bei diesem bekannten Verfahren werden zur Bindung des freien Kalks Salze, wie Ammoniumbicarbonat, in Form einer Lösung verwendet. Nachteiligerweise muß jedoch die Vorbehandlung mit den Salzlösungen intensiv erfolgen. Einfaches Bestreichen bei gewöhnlicher Temperatur reicht im allgemeinen nicht aus, und die vorbehandelten Oberflächen können erst nach dem Trocknen erfolgreich mit Alkaliorganosilikonat imprägniert werden (vgl. DT-AS 10 031 !6 und die unten folgenden Vergleichsversuche).

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die seit langem bestehende Aufgabe gelöst, auch bei Oberflächen mit freiem Kalk, also bei Oberflächen von noch nicht völlig ausgetrockneten Gegenständen aus anorganischen Stoffen mit Kalkgehalt, oder Oberflächen von Gegenständen aus anorganischen Stoffen, zu denen nicht bereits kurz nach der Imprägnierung die Luft ungehinderten Zutritt hat, wie bei gestapelten Kalksandsteinen oder gestapelten Ziegelsteinen, mittels Alkaliorganosilikonaten eine rasch eintretende und ausgezeichnete Wasserabweisung zu erzielen, ohne daß eine intensive und damit aufwendige Vorbehandlung und ohne daß eine Trocknungsstufe zusätzlich zu derjenigen für das Alkaliorganosilikonat erforderlich ist. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Wasserabweisendmachen der Oberflächen von Gegenständen aus anorganischen Baustoffen durch Imprägnieren der Oberflächen mittels wäßriger Lösungen von Alkaliorganosilikonaten und freien Kalk bindenden Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die wasserabweisend zu machenden Oberflächen frühestens gleichzeitig mit dem Auftragen und spätestens vor dem völligen Trocknen der Silikonatlösung eine wäßrige Lösung mit einem Gehalt von 10 bis 500 Gewichtsprozent, bezogen auf den Gehalt der Silikonatlösung an Alkaliorganosilikonat, an wasserlöslichen Carbonaten und/oder Bicarbonaten aufgebracht wird.

Bei den Gegenständen aus anorganischen Stoffen, bei deren Oberflächen das erfindungsgemäße Verfahren angewandt werden kann, handelt es sich insbesondere um geformte Baustoffe auf Grundlage von Kalk und/oder Siläciumoxyd bzw. Silikater, die bereits am endgültigen Verwendungsort befindliche Baustoffe, wie diejenigen von Mauern oder Fassaden, oder um geformte, aber noch nicht endgültig verwendete Baustoffe, wie Ziegelsteine vor dem Vermauern, sein können. Beispiele für geformte Baustoffe auf Grundlage von Kalk und/oder Siliciumdioxyd bzw. Silikaten sind Putz, d. h. Mauerüberzüge auf Grundlage von Sand und hydraulisch und/oder nicht hydraulisch anorganischen abbindenden Stoffen, wie Kalk, Zement und/oder Gips, ferner Wände und Gebilde aus Beton, Ziegelsteine, Natursteine, Dachziegel, Schlackensteine Kalksandsteine und Asbestzement.

Das Alkali in den im Rahmen der Erfindung verwendeten Alkaliorganosilikonaten kann Lithium,

A /ϊ

um

Natrium, Kalium, Rubidium oder Cäsium sein. Wegen der leichteren Zugänglichkeit sind Natrium und Kalium bevorzugt Da mit besonders geringer Neigung zu Ausblühungen verbunden, ist Kalium besonders bevorzugt Bei den Alkaliorganosilikonaten handelt es
bekannte Verbindungen, insbesondere um mo
Verbindungen der allgemeinen Formel

RSi(OH)₂OMe

und/oder polymere Verbindungen aus Einheiten der allgemeinen Formel

RSiO(OMe)

In diesen Formeln bedeutet R jeweils einen einwertigen organischen Si-C-gebundenen Rest, vorzugsweise einen einwertigen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und/oder Phenylrest und Me das Alkalimetall. Besonders bevorzugt als Alkaliorganosilikonate sind Alkalimethylsilikonate. Weitere Beispiele für einwertige aliphatische Kohlenwasserstoffreste R sind Alkylreste, wie der Äthyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, η-Butyl- und sec.-Butylrest sowie Alkenylreste, wie der Vinyl- und Allylrest. Alkaliorganosilikonate werden manchmal aus dem Destillationsrückstand des Reaktionsproduktes von Kohlenwasserstoffhalogeniden, insbesondere von Methylchlorid, mit Silicium gewonnen. Dieser Destillationsrückstand enthält Silcarbane. Somit kann ein Teil der Reste R bzw. der Siloxan-Sauerstoffatome durch mit einem weiteren Si-Atom verbundene, zweiwertige organische Reste, insbesondere Alkylenreste, wie Methylen-, Äthylen- oder Propylenreste, ersetzt sein. Die Reste R an den jeweiligen Si-Atomen können gleich oder verschieden sein. Zweckmäßig enthalten sie in alpha-Stellung zum Si-Atom kein tertiäres Kohlenstoffatom, d. h. sie sollen in dieser Stellung nicht doppelt verzweigt sein.

In den wäßrigen Lösungen von Alkaliorganosilikonat können bis zu 50 Gewichtsprozent des Wassers durch mit Wasser mischbare, inerte organische Lösungsmittel, z. B. Alkohole, wie Methanol, Äthanol, n-Propanol, Isopropanol und/oder Äthylenglykol, und/oder Ketone, wie Aceton und/oder Methyläthylketon, ersetzt sein. Dies kann zur Stabilität der Lösungen beitragen, ist jedoch im allgemeinen nicht erforderlich.

Der Gehalt der wäßrigen Lösungen von Alkaliorganosilikonaten an Alkaliorganosilikonat beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Alkaliorganosilikonat, bezogen auf das Gesamtgewicht von Wasser, gegebenenfalls mitverwendetem organischen Lösungsmittel und Alkaliorganosilikonat.

Wasserlösliche Carbonate oder Bicarbonate sind ebenfalls allgemein bekannt. Besonders bevorzugt sind Ammoniumcarbonat und/oder Ammoniumbicarbonat, weil sie nicht zu Ausblühungen führen können. Insbesondere bei hellfarbigen Oberflächen können aber auch z. B. Alkalicarbonate und/oder Alkalibicarbonate, wie Natriumcarbonat, verwendet werden.

Wäßrige Lösungen mit einem Gehalt von 50 bis 350 Gewichtsprozent, bezogen auf den Gehalt der Silikonatlösung an Alkaliorganosilikonat an wasserlöslichen Carbonaten und/oder Bicarbonaten, sind bevorzugt.

ι ο Zusätzlich zu den Alkaliorganosilikonaten, wasserlöslichen Carbonaten oder Bicarbonaten, üblichen Verunreinigungen, wie Natriumhydroxyd und Kochsalz, und gegebenenfalls Lösungsmitteln können die im Rahmen der Erfindung verwendeten Lösungen gegebenenfalls Stoffe enthalten, die s!s Zusätze für Alkaliorganosilikonat-Lösungen herkömmlich sind. Beispiele für solche Zusätze sind Alkalimetallsilikate, Netzmittel, wie Natriumtetradecylsulfat, Pigmente und Verdickungsmittel.

Das Auftragen der im Rahmen der Erfindung verwendeten Lösungen auf die wasserabweisend zu machenden Oberflächen kann in beliebiger für das Auftragen von Lösungen auf Oberflächen bekannter Weise, z. B. durch Aufstreichen, Sprühen oder Tauchen, erfolgen.

Erfolgt das Auftragen der Carbonat- und/oder Bicarbonatlösung auf die wasserabweisend zu machende Oberfläche gleichzeitig mit dem Auftragen der Alkaliorganosilikonatlösung, so können die Lösungen getrennt oder nach vorhergehender Vermischung miteinander aufgetragen werden. Wenn die Gemische aus den beiden Lösungen nicht lange haltbar sind, wie im Falle der Verwendung von Ammoniumbicarbonat, so dürfen sie erst längstens eine Stunde vor dem Auftragen bereitet werden. Noch zweckmäßiger ist das Auftragen durch Sprühen mittels einer Mischdüse.

Bevorzugt ist es, die Lösungen nach vorhergehender Vermischung miteinander aufzutragen, weil dies die wenigsten Arbeitsgänge erfordert und die beste Wasserabweisungs-Wirkung ergibt. Diese Lösungen sollten 10 bis 350 Gewichtsprozent, vorzugsweise 30 bis 150 Gewichtsprozent jeweils bezogen auf das Gewicht des Alkaliorganosilikonats, an Carbonat und/oder Bicarbonat enthalten.

Erfolgt das Auftragen der Carbonat- und/oder Bicarbonatlösung auf die wasserabweisend zu machende Oberfläche erst nach dem Auftragen der Alkaliorganosilikonatlösung, so muß die Oberfläche durch nichtverdampftes Wasser der Alkaliorganosilikonatlösung und/oder durch Wasser, das für hydraulische oder nichthydraulische Härtung des anorganischen Stoffes eingesetzt wurde, noch feucht sein.

Die in den folgenden Beispielen angegebenen Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht soweit nichts anderes angegeben.

Beispiel

Proben von frisch hergestelltem Gasbeton, der noch freien Kalk und 29% Wasser, bezogen auf sein Gewicht, enthält, werden jeweils 30 Sekunden in wäßrige Lösungen getaucht, die außer 4,37% Kaliummethylsilikonat die in Tabelle I angegebenen Mengen Ammoniumbicarbonat bzw. zum Vergleich nur 4,37% Kaliummethylsilikonat enthalten, und anschließend sofort in Polyäthylen-Folien verpackt. Nach 5 Tagen Lagerung bei Raumtemperatur werden die Proben den Folien entnommen, gewogen und auf mit Wasser vollgesogenen Schaumstoff gelegt. Durch erneutes Wägen der Proben nach 3 und 5 bzw. 8 Stunden wird bei einer in Tabelle I so bezeichneten »1. Messung« die Wasseraufiiahiiie besiiiiiini. Die beschriebene Bestimmung der Wasseraufnahme wird nach 8 Tagen Lagerung der Proben in einem trockenen Raum wiederholt, was in Tabelle I als »2. Messung« bezeichnet wird.

	Tabelle I	22	25 013	5Std.	8Std.	U	6	8 Std.
5	Ammoniumbi-			0	0	H		0,50
carbonatgehah			1,49	2,03			5,15
der Lösung	Wasseraufnahme kg/m²	2,75	4,26			10,27
%		4,91	6,37			10,95
4	1. Messung	7,35	8,92	2. Messung	5Sld.	12,58
2	3Std.			3Std.	0,37
1	0		0,27	3,78
0	0,91		2,69	8,00
Unbehandelte	1,70	6,01	8,85
Probe	3,55	7,35	10,20
	5,94	8,22

Beispiel 2

a) Proben von Gasbeton der in Beispiel 1 beschriebenen Art werden zunächst 30 Sekunden in eine 3,5%ige wäßrige Lösung von Natriummethylsilikonat und unmittelbar darauf 30 Sekunden in eine 10%ige wäßrige Lösung von Ammoniumbicarbonat getaucht. Unmittelbar anschließend werden zwei Proben aufeinander gelegt und die Kontaktfuge wird mit Kitt abgedichtet (Proben A).

b) Die unter a) beschriebene Arbeitsweise wird zum Vergleich wiederholt mit der Abänderung, daß keine Behandlung mit Ammoniumbicarbonat-Lösung erfolgt (Proben Vi).

c) Die unter a) beschriebene Arbeitsweise wird zum weiteren Vergleich wiederholt mit den Abänderun- 30 Proben gen, daß keine Behandlung mit Ammoniumbicarbo-

nat-Lösung erfolgt und keine Proben aufeinander

gelegt werden (Proben V₂). A

d) Die unter a) beschriebene Arbeitsweise wird zum Vi weiteren Vergleich wiederholt mit der Abände- 35 V2 rung, daß an Stelle der dort erwähnten zweifachen V3 Tauchbehandlung nur 30 Sekunden in reines

Wasser getaucht wird (Proben V₃).
Alle Proben werden 5 Tage in einem trockenen Raum gelagert. Dann werden die aufeinander gelagerten Proben (A, V_t und V3) voneinander getrennt, alle Proben gewogen und auf einen mit Wasser vollgesogenen Schaumstoff gelegt. Dabei liegt jeweils die Seite, an der vorher die Seite einer anderen Probe gelegen hatte, auf dem Schaumstoff. Durch erneutes Wägen der Proben nach den in Tabelle 11 angegebenen Zeiten wird die Wasseraufnahme bestimmt.

Tabelle II

Wasseraufnahme kg/m²

3 Std. 5 Std. 8 Std.

24 Std.

4,14
0,23
6,80

0,04
5,29
0,30
8,22

0,06
6,33
0,37
9,30

0,40
10,20

0,60
13,88

Beispiel 3

a) Die im Beispiel 2 unter a) beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt mit der Abänderung, daß an Stelle der 3,5%igen Lösung von Natriummethylsilikonat eine 3%ige wäßrige Lösung von Kaliummethylsilikonat verwendet wird (Proben B).

b) Proben von Gasbeton der in Beispiel 1 beschriebenen Art werden 30 Sekunden in eine Lösung, bereitet durch Vermischen von 400 g einer 35%igen wäßrigen Kaliummethylsilikonatlösung mit 3440 g Wasser und 160 g Ammoniumcarbonat, getaucht. Unmittelbar anschließend werden je zwei Proben aufeinander gelegt und die Kontaktfuge wird mit Kitt abgedichtet (Proben B2).

c) Die in diesem Beispiel unter a) beschriebene Arbeitsweise wird zum Vergleich wiederholt mit der Abänderung, daß zuerst in die Ammoniumbicarbonat-Lösung und unmittelbar darauf in die Silikonatlösung getaucht wird (Proben VB).

Alle Proben werden 5 Tage in einem trockenen Raum gelagert. Dann werden die aufeinander gelegten Proben voneinander getrennt, gewogen und auf einen mit Wasser vollgesogenen Schaumstoff gelegt. Dabei liegt jeweils die Seite, an der vorher die Seite einer anderen Probe gelegen hatte, auf dem Schaumstoff. Durch erneutes Wägen der Proben nach den in Tabelle III angegebenen Zeiten wird die Wasseraufnahme bestimmt.

50	Tabelle III	Wasseraufnahme kg/m² 8 Stunden	24 Stunden
	Proben	2,06 i,69 14,17	3,89 3,46 27,56
55	A B VB

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Wasserabweisendmachen der Oberflächen von Gegenständen aus anorganischen Baustoffen durch Imprägnieren der Oberflächen mittels wäßriger Lösungen von Alkaliorganosilikonaten und freien Kalk bindenden Salzen, dadurch gekennzeichnet, daß auf die wasserabweisend zu machenden Oberflächen frühestens gleichzeitig mit dein Auftragen und spätestens vor dem völligen Trocknen der Silikonatlösung eine wäßrige Lösung mit einem Gehalt von 10 bis 500 Gewichtsprozent, bezogen auf den Gehalt der Silikonatlösung an Alkaliorganosilikonat, an wasserlöslichen Carbonaten und/oder Bicarbonaten aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung mit einem Gehalt von 50 bis 350 Gewichtsprozent, bezogen auf den Gehalt der Silikonatlösung an Alkaliorganosilikonat, an wasserlöslichen Carbonaten und/oder Bicarbonaten aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die wasserabweisend zu machenden Oberflächen eine wäßrige Silikonat- und Carbonat- und/oder Bicarbonatlösung aufgetragen wird, die 30 bis 150 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Alkaliorganosilikonats, an Carbonat und/oder Bicarbonat, enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Carbonat und/oder Bicarbonat Ammoniumcarbonat und/oder Ammoniumbicarbonat verwendet wird.