DE2258901B2 - Imprägnieren von Mauerwerk mit neutral oder sauer reagierenden Oberflächen - Google Patents
Imprägnieren von Mauerwerk mit neutral oder sauer reagierenden OberflächenInfo
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Description
a) Aminoalkylsilane und/oder
b) Kieselsäureester, deren Esterkomponente 1 -8 C-Atome besitzt und/oder
c) Alkoholate von Metallen der I. und II. Hauptgruppe und der IV. und V. Nebengruppe
des Periodischen Systems, deren Alkoholkomponente 1 —6 C-Atome b besitzt,
enthalten.
2. Verfahren zum Imprägnieren von Mauerwerk gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
man ein Mauerwerk mit neutral oder schwach sauer wirkender Oberfläche imprägniert
3. Verfahren zum Imprägnieren von Mauerwerk gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als Kieselsäureester ankondensierte Kieselsäureester mit vorzugsweise 2 bis 10 -Si-O-Einheiten
pro Molekül eingesetzt werden.
Vorliegende Erfindung behandelt das Imprägnieren von solchem Mauerwerk, dessen Oberfläche neutral
oder bereits schwach sauer reagiert oder dessen Alkalität durch Umwelteinflüsse herabgesetzt wurde.
In der deutschen Offenlegungsschrift 20 29 446 werden Imprägnierungsmittel für Mauerwerk und
anorganische Oxide auf der Basis von Lösungen siliciumorganischer Verbindungen, und zwar speziell
von Alkyltrialkoxysilanen oder deren Ankondensationsprodukten
mit 0 bis 2 Alkoxygruppen pro Siliciumatom, in Alkohol oder Kohlenwasserstoffen beschrieben.
Unter dem zu behandelnden Material werden dabei alle anorganischen Stoffe verstanden, die in irgendeiner
Form hydroxylgruppenhaltige Anteile besitzen, an denen Si—O-Bindungen abbinden können und die eine
poröse Oberfläche besitzen. Darunter fallen u. a. Beton, Putze, Kalksandstein, Ziegel.
Seitens des verwendeten Silanes ist zur Erzielung der gewünschten Imprägnierung und damit verbundenen
Hydrophobierung die Hydrolyse der Alkoxygruppen notwendig, für die normalerweise die Feuchtigkeit des
behandelten Untergrundes und der Luft ausreicht Da weiterhin der überwiegende Teil des zu behandelnden
Mauerwerkes mehr oder weniger alkalisch reagiert, vollzieht sich die Hydrolyse in einer für praktische
Erfordernisse genügend kurzen Zeit Die genannten Baustoffe verfügen in der Regel auch über eine
ausreichend große Zahl von Hydroxylgruppen an der Oberfläche, die als Angriffspunkte für die Alkoxygruppen
der Silanmoleküle dienen können.
Die in der deutschen Offenlegungsschrift 20 29 446 beschriebene Verfahrensweise führt aber dann nicht zu
dem gewünschten Erfolg, wenn die Oberfläche des zu behandelnden Mauerwerks eine möglichst schnelle
Hydrolyse der Alkoxygruppen des Silanes nicht erlaubt oder wenn die Oberfläche nicht genügend Hydroxylgruppen
aufweist, an denen die Silanmoleküle sich verankern können. Diese, für die Imprägnierung
ungünstigen Eigenschaften besitzen manche Baustoffe von Natur aus, wie z. B. viele Sandsteine, die eine neutral
reagierende Oberfläche besitzen oder Mauerwerk, dessen Oberfläche durch Umwelteinflüsse neutralisiert
wurde oder auch bereits eine schwach saure Reaktion zeigt
Zur Imprägnierung solcher Oberflächen wurde nun ein Verfahren gefunden, bei dem diese Oberflächen mit
alkoholischen oder benzinischen Lösungen von Alkyl-ο
trialkoxysilanen behandelt werden, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Lösungen zusätzlich noch a) Aminoalkylsilane und/oder b) Kieselsäureester, deren
Esterkomponente 1—8 C-Atome besitzt und/oder c) Alkoholate von Metallen der I. und IL Hauptgruppe und
der IV. und V. Nebengruppe des Periodischen Systems der Elemente, deren Alkoholkomponente 1—6 C-Atome
besitzt, enthalten.
Diese Zusatzstoffe beeinflussen die Wirkungsweise der alkoholischen oder benzinischen Lösungen von
Alkyialkoxysilanen auf katalytische Weise und lassen
sich, alleine eingesetzt, nicht als wirksame Imprägniermittel
für den genannten Zweck verwenden. Ihr teilweise basischer Charakter unterstützt diesen katalytischen
Einfluß auf den Hydrolysevorgang der Alkyltrialkoxysilane
und die Verankerung dieser Silane auf dem Untergrund. Eine Basizität der Zusatzstoffe ist
jedoch keine notwendige Voraussetzung für diese katalytische Wirksamkeit, da auch neutral wirkende
Verbindungen der genannten Stoffklassen eine solche
Die Menge dieser Zusatzstoffe, bzw. das Mischungsverhältnis mit dem Alkylsilan, richtet sich weitgehend
nach den physikalischen Eigenschaften, vornehmlich der Saugfähigkeit, des zu behandelnden Substrates. Es
können praktisch alle Mischungsverhältnisse mit dem Silan eingesetzt werden. In manchen Fällen genügt ein
Zusatz von ein bis zwei Prozent, bezogen auf das Alkyltrialkoxysilan; es sind aber auch Mengen bis zu
etwa 100%, bezogen auf das verwendete Silan, einsetzbar.
Die Zusatzstoffe werden zweckmäßigerweise den lösungen der Alkyltrialkoxysilane hinzugefügt und die
gemeinsame Lösung zum Imprägnieren verwendet
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Alkoholate besitzen alle eine gute bis ausreichende Löslichkeit in Alkoholen und paraffinischen Kohlenwasserstoffen, die als Lösungsmittel für die Alkylalkoxysilane eingesetzt werden. Sie verbessern die durch diese Silane hervorgerufene Hydrophobierung besonders auf ungünstigen Substraten, wie Sandsteinen oder carbonisiertem Beton. Dabei wirkt sich vorteilhaft aus, daß sie den zu behandelnden Untergrund nicht schädigen, z. B.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Alkoholate besitzen alle eine gute bis ausreichende Löslichkeit in Alkoholen und paraffinischen Kohlenwasserstoffen, die als Lösungsmittel für die Alkylalkoxysilane eingesetzt werden. Sie verbessern die durch diese Silane hervorgerufene Hydrophobierung besonders auf ungünstigen Substraten, wie Sandsteinen oder carbonisiertem Beton. Dabei wirkt sich vorteilhaft aus, daß sie den zu behandelnden Untergrund nicht schädigen, z. B.
durch direkte Reaktion mit dem Substrat.
eine notwendige leichte Hydrolisierbarkeit aus, wobei die Feuchtigkeit der Luft oder des zu behandelnden
Untergrundes für diese Hydrolyse ausreicht. Die nach der Hydrolyse verbleibenden Molekülbruchslücke lassen
sich entweder leicht - z. B. durch Auswaschen -
ungewünschten Rückstände nach dem Imprägnieren verbleiben.
lane umfassen solche Alkoxysilane, die am Si-Atom direkt eine oder zwei Alkylgruppen besitzen, die
endständig durch eine Aminogruppe substituiert sind. Eine solche Aminnoninne kann anrh weiter
sein, vorausgesetzt, daß die gesamte substituierte
Aminogruppe noch basisch reagiert Die am Si-Atom befindliche Alkylgruppe ist vorzugsweise eine solche
mit 3—6 C-Atomen.
Beispiele für einsetzbare Aminoalkylsilane sind:
/J-Amino-oc-methyläthyltriäthoxisilan,
y-Aminopropyltriäthoxisilan,
<5-Aminobutyltrimethoxisilan,
co-Aminohexyltriäthoxisilan,
y-Aminopropylmethyldiathoxisilan,
y-Aminopropylphenyldiäthoxisilan,
N-Methyl-y-aminopropyltriäthoxLsilan,
Ν,Ν-Dimetnyl-y-aminopropyltriäthoxisilan,
N-y-Aminopropyl-<5-aminobutyltriäthoxisilan,
N-ß-Aminoäthyl-y-aminopropyltriäthoxbilan,
N-(y-TriäthoxisiIylpropyl)-anilin,
N-Methyl-H-(y-triäthoxJsilylpropyl)-anilin,
N-fr-TriäthoxisilylpropylJ-ac-naphtylamin.
Unter Alkoholaten des Siliciums sollen Kieselsäureester, deren Ankondensationsprodukte oder Diaikalisalze verstanden werden. Die Esterkomponente soll dabei Alkylreste mit 1—8 C-Atomen und/oder ein- oder zweikernige Phenylreste oder Cycloalkylreste mit bis zu 8 C-Atomen umfassen. Bei den Ankondensatinsprodukten handelt es sich um Teilhydrolysate mit vorzugsweise ausgesetzt sind. Als solche Umwelteinflüsse seien genannt: Kohlendioxidgehalt der Luft, in vulkanischen Gegenden SO2 oder H2S, die Gase aus Fumarolen oder Geysiren; weiterhin industrielle AbIQfte wie Rauchgase, SO2, CO2, Autoabgase, Verbrennungsgase von Hausbrand.
/J-Amino-oc-methyläthyltriäthoxisilan,
y-Aminopropyltriäthoxisilan,
<5-Aminobutyltrimethoxisilan,
co-Aminohexyltriäthoxisilan,
y-Aminopropylmethyldiathoxisilan,
y-Aminopropylphenyldiäthoxisilan,
N-Methyl-y-aminopropyltriäthoxLsilan,
Ν,Ν-Dimetnyl-y-aminopropyltriäthoxisilan,
N-y-Aminopropyl-<5-aminobutyltriäthoxisilan,
N-ß-Aminoäthyl-y-aminopropyltriäthoxbilan,
N-(y-TriäthoxisiIylpropyl)-anilin,
N-Methyl-H-(y-triäthoxJsilylpropyl)-anilin,
N-fr-TriäthoxisilylpropylJ-ac-naphtylamin.
Unter Alkoholaten des Siliciums sollen Kieselsäureester, deren Ankondensationsprodukte oder Diaikalisalze verstanden werden. Die Esterkomponente soll dabei Alkylreste mit 1—8 C-Atomen und/oder ein- oder zweikernige Phenylreste oder Cycloalkylreste mit bis zu 8 C-Atomen umfassen. Bei den Ankondensatinsprodukten handelt es sich um Teilhydrolysate mit vorzugsweise ausgesetzt sind. Als solche Umwelteinflüsse seien genannt: Kohlendioxidgehalt der Luft, in vulkanischen Gegenden SO2 oder H2S, die Gase aus Fumarolen oder Geysiren; weiterhin industrielle AbIQfte wie Rauchgase, SO2, CO2, Autoabgase, Verbrennungsgase von Hausbrand.
Auch natürliche Gesteine, deren Oberfläche durch die genannten Umwelteinflüsse neutral oder schwach sauer
reagieren, können durch das erfindungsgemäße Verfahren imprägniert werden.
Die Wirksamkeit der genannten Zusatzstoffe geht aus den folgenden Beispielen hervor. Der besseren Vergleichbarkeit
wegen sind sämtliche verwendeten Lösungen auf 40% Wirkstoffgehalt eingestellt worden.
2 bis 10-
Si-Ο
-Einheiten
pro Molekül. Dabei sind die beiden restlichen Valenzen des Si-Atomes vorzugsweise durch Alkoxygruppen
oder auch durch (MeO)-Gruppen abgebunden, wobei Me für ein Alkalimetall steht
Die Alkoholate der Metalle der I. und II. Hauptgruppe
des Periodischen Systems haben als Alkoholkomponente gradkettige oder verzweigte Alkylalkoholate mit
vorzugsweise 1-6 C-Atomen. Als Beispiele seien genannt: Natriumäthylat, Natriumisopropylat, Kaliumtert-butylat,
Magnesiumäthylat
Die Alkoholkomponente der Alkoholate der Metalle der V. und VI. Nebengruppe des Periodischen Systems
umfassen ebenfalls die gleichen Reste wie bei den Alkali- und Erdalkalialkoholaten. Diese Verbindungen
sind oft als Umesterungskatalysatoren bekannt und werden auch als Metallsäureester bezeichnet. Zu ihnen
gehören u. a. Isopropyltitanat, Butyltitanat, Propylzirconat, Vanadylbutylat
Die Wirkung der erfindungsgemäßen Zusatzstoffe zeigt sich besonders bei silikatischem Material, dessen
Oberfläche neutral oder schwach sauer reagiert oder dessen Alkalität durch Umwelteinflüsse herabgesetzt
wurde. Dabei kann es sich sowohl um natürliches Material als auch um solche Produkte handeln, die durch
Weiterverarbeitung von natürlichem Gestein hergestellt werden.
Natürliche Baustoffe oder Materialien, die neutral oder schwach sauer reagieren und erfindungsgemäß
imprägniert werden können, umfassen Sandsteine, Granite, Buntsandsteine, Mergel, Schiefer u. a. m.
Bei den Produkten, die durch Weiterverarbeitung von natürlichen Gesteinen hergestellt werden, handelt es
sich im wesentlichen um Baustoffe wie Zement, Beton, alle Arten von Putz, Ziegel u. a. m. Diese Baustoffe
zeigen neutrale oder schwach saure Reaktion an ihren Oberflächen, wenn diese Umwelteinflüsse natürlichen
oder zivilisatorischen oder industriellen Ursprungs
Betonprismen (Grundfläche 10 χ 10 cm, Höhe 3 cm,
Gewicht ca. 600 g) der Güte B 300 nach DIN 1045 wurden durch längeres Liegen in CO^Atmosphäre
oberflächlich stark carbonatisiert Diese Steine wurden, teils unbehandelt (I), teils behandelt mit einer 40%igen
alkoholischen Lösung von Butyltrimethoxisilan (II), teils behandelt mit einer Lösung, die 35% Butyltrimethoxisilan
und 5% y-Aminopropyltriäthoxisilan in Äthanol (III)
enthielt (alle Prozentangaben sind Gewichtsprozent), einer Wasserbelastung von 10 cm Wassersäule ausgesetzt
Aufgenommen wurden folgende Wassermengen (in Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht der
Steine), wobei jeweils Minimal- und Maximalwerte einer Serie angegeben werden:
nach
24 Stunden
48 Stunden 72 Stunden
Reihe I
Reihe II
Reihe III
Reihe II
Reihe III
1,10-1,33
0,42-0,51
0,31-0,36
0,42-0,51
0,31-0,36
1,41-1,67
0,59-0,60
0,38-0,44
0,59-0,60
0,38-0,44
1,59-1,86
0,67-0,71
0,45-0,52
0,67-0,71
0,45-0,52
Nach dreiwöchigem Liegen an der Luft, nachdem die
Steine ihr Ausgangsgewicht wieder erreicht hatten, wurde die Wasserlagerung wiederholt, wobei sich die
folgenden Gewichtszunahmen ergaben:
nach
24 Stunden
48 Stunden 72 Stunden
Reihe I
Reihe II
Reihe III
Reihe II
Reihe III
1,12-1,26
0,47-0,60
0,31-0,35
0,47-0,60
0,31-0,35
1,30-1,44
0,58-0,71
0,37-0,46
0,58-0,71
0,37-0,46
1,39-1,50
0,67-0,79
0,42-0,53
0,67-0,79
0,42-0,53
Es wurden Quader eines Sandsteines völlig neutraler Reaktion (Provenienz A, Größe ca. 7,5 χ 4 χ 2 cm3,
Gewicht ca. 160 g) behandelt. Während die Reihe IV unbehandelt blieb, wurden die Reihen V, VI und VII in
folgender Weise mit äthanolischen Lösungen imprägniert:
V: 40%ig an Butyltrimethoxisilan
VI: 35%ig an Butyltrimethoxisilan und 5%ig an y-Aminopropyltriäthoxisilan
VI: 35%ig an Butyltrimethoxisilan und 5%ig an y-Aminopropyltriäthoxisilan
VII: 35%ig an Butyltrimethoxisilan und 5%ig an n-Butvltitanat.
Mit Hilfe der Messung der Eindringzeit eines Wassertropfens laßt sich leicht zeigen, daß sämtliche
drei Imprägnierungen den Stein hydrophobierten. Während die unbehandelte Sandsteinoberfläche einen
aufgebrachten Wassertropfen in 22 Minuten aufsaugt, dauert das Aufsaugen bei allen imprägnierten Oberflächen
länger als 60 Minuten (Abbruch der Beobachtung).
Mittels der für Hydrophobierungsmittel wesentlich härteren Versuchsbedingungen der Wasserlagerung
unter IO cm Wassersäule werden die Unterschiede zwischen den verschiedenen Imprägnierungen deutlich.
Die aufgenommene Wassermenge in Gewichtsprozent bezüglich Steintrockengewicht betrug:
nach | 48 Stunden | 72 Stunden | |
24 Stunden | 1,8 | 1,9 | |
Reihe IV | 1,7 | 1,7 | 1,8 |
Reihe V | 1,4 | 0,8 | 1,1 |
Reihe VI | 0,5 | 0,8 | 1,0 |
Reihe VH | 0,5 | ||
zeigen, daß es sich bei der Verbesserung der hydrophobierenden Wirkung nicht lediglich um eine
Überlagerung zweier Effekte handelt Als Zusatzstoff <vird hier ein ankondensierter Kieseisäureäthylester
(Si-^-Gehalt 40%) gewählt; das zu behandelnde
Ma..rial ist ein Sandstein völlig neutraler Reaktion und sehr geringem Saugvermögen (Provenienz B, etwas
unregelmäßig geformte Körper vom Durchschnittsgewicht 150 g).
ίο Neben einem unbehandelten Stein (VIII) wurden die
wie folgt imprägnierten Steine untersucht:
X 40%ig ankondensierter Kieselsäureäthylester in
Äthanol
XI 20%ig Butyltrimethoxisilan + 20%ig ankondensierter
Kieselsäureäthylester in ÄthanoL
Die Behandlung erfolgte wie üblich durch einminütiges Einwirkenlassen der Lösungen auf die Sandsteine
und 14tägiges Lagern an der Luft
Die Eindringzeiten eines Wassertropfens betrugen bei
Bei den angegebenen Werten handelt es sich jeweils um Mittelwerte mehrerer Versuchsreihen.
Dieses Beispiel soll den offensichtlich katalytischer!
Einfluß der genannten Zusätze verdeutlichen und
30 Probe VIII
Probe IX
Probe X
Probe IX
Probe IX
Probe X
Probe IX
45 Minuten,
50 Minuten,
60 Minuten,
210 Minuten.
Bei der Wasserlagerung unter 10 cm Wassersäule wurden folgende Mengen Wasser (in Gewichtsprozent
bezüglich Steintrockengewicht) aufgenommen:
nach | 48 Stunden | 72 Stunden | 240 Stunden | |
24 Stunden | 5,5 | 5,6 | 6,1 | |
Stein VIII | 5,2 | 5,3 | 5,4 | 5,7 |
Stein IX | 5,2 | 5,1 | 5,2 | 5,6 |
Stein X | 5,0 | 0,6 | 0,7 | 1,1 |
Stein XI | 0,5 | |||
Die Wasserlagerung wurde jeweils Im Abstand von 14 Tagen - nachdem die Steine zwischenzeitlich durch
Liegen an der Luft ihr Ausgangsgewicht wiedererlangt hatten - noch zweimal mit den folgenden Ergebnissen
wiederholt:
24 Stunden | I 4 | 48 Stunden 72 Stunden | hier | 6,0 | 240 Stunden | wurde im Ans | |
1. Wiederholung: | zu zeigen, daß sich | 5,5 | |||||
Stein VIII | 5,6 | 5,8 | 5,5 | 6,4 | |||
Stein IX | 5,3 | - 5,4 | 0,6 | 5,8 | |||
Stein X | 5,3 | 5,4 | 5,7 | ||||
Stein XI | 0,4 | 0,5 | 6,0 | 1,1 | |||
2. Wiederholung: | 5,5 | ||||||
Stein VIII | 5,6 | 5,8 | 5,5 | 6,6 | |||
Stein IX | 5,2 | 5,4 | 0,7 | 5,9 | |||
Stein X | 5,3 | 5,5 | 5,8 | ||||
Stein XI | 0,3 | 0,5 | 1,2 | ||||
Beispie | Beeinflussung selbst bei neutral reagierend | ||||||
Um noch auf andere Weise | wie im Beispiel 3 stattfindet. |
nicht nur Effekte überlagern, sondern eine gegenseitige Versuche des Beispiels 3 ein wie Stein X vorbehandelter
7 8
Sandstein 2 Monate nach der ersten Behandlung einer 10 cm Wassersäule gelagert. Die Wasseraufnahme
zweiten Imprägnierung mit einer 40%igen äthiinoli- betrug:
sehen Butyltrimethoxisilanlösung unterzogen und unter
sehen Butyltrimethoxisilanlösung unterzogen und unter
nach
24 Stunden 4« Suiiulcn 72 Stunden 240 Stunden
Stein XII 5.3 5.4 5.5 5.7
Wassersäule wurden folgende Gewichtszunahmen registriert:
,-, y 6 24 Stunden 4X Stunden 72 Stunden
gen der Zusammensetzung
propyltriäthoxisilan in Äthanol Stein XlV 0.8% I..V1·;. 1.8%
in Äthanol. Zum Vergleich dienen die Angaben in Beispiel 3.
Claims (1)
1. Verfahren zum imprägnieren von Mauerwerk
durch Behandeln desselben mit alkoholischen oder benzinischen Lösungen von Alkyltrialkoxysilanen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lösungen zusätzlich noch
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OD | Request for examination | ||
OI | Miscellaneous see part 1 | ||
8263 | Opposition against grant of a patent | ||
8281 | Inventor (new situation) |
Free format text: AMORT, JUERGEN, DR., 5210 TROISDORF, DE NESTLER, HEINZ, DR., 5216 NIEDERKASSEL, DE PLANKL, LEO HANS, DIPL.-ING. DR., 4350 RECKLINGHAUSEN, DE |
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8235 | Patent refused |