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Verfahren zum Wasserabstoßendmachen von freien Kalk enthaltenden Baustoffen
Die der Luftfeuchtigkeit ausgesetzten Baumaterialien verändern sich nach einer gewissen
Zeit. Man stellt besonders die Bildung von Ausblühungen und die Entwicklung von
Schwamm fest. Bei den Versuchen, diese Übelstände zu beseitigen, hat man gefunden,
daß sie durch das Eindringen von Wasser veranlaßt werden. Man hat daher versucht,
die Baumaterialien wasserabstoßend zu machen. Bis heute hat man aber noch nicht
ein wasserabstoßend machendes Mittel gefunden, welches für alle Fälle und insbesondere
für freien Kalk enthaltende Baumaterialien, wie Mauerwerk und aus Portlandzement
hergestellte Massen, geeignet ist. Man weiß tatsächlich, daß im Augenblick der Bindung
die Aluminate und Silikate des Calciums eine gewisse Menge Calciumhydroxyd in Freiheit
setzen, welches sich in Berührung mit der Luft carbonisiert.
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Die Anwesenheit von freiem Kalk stellt im allgemeinen keinen Übelstand
für gewöhnliches Mauerwerk noch für Zementmassen dar. Jedoch ist es sehr nachteilig,
wenn es sich darum handelt, diese Materialien wasserabstoßend zu machen.
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Es ist bekannt, organische Siliciumverbindungen, wie Silikone und
die Silikonate, zum Wasserabstoßendmachen von porösen Stoffen, wie Textilien, Leder,
Holz, Papier u. dgl., zu verwenden. Man hat gleichfalls gute Ergebnisse bei Verwendung
von ähnlichen Verbindungen für das Wasserabstoßendmachen von Bauten, welche mindestens
mehrere Monate alt waren, erhalten, weil in diesem Fall der freie Kalk völlig carbonisiert
ist. Im Gegensatz dazu geben die Silikone enttäuschende Ergebnisse, wenn man sie
auf frisches Mauerwerk aufbringt. Dasselbe gilt für Zementkörper, welche in großer
Serie hergestellt werden, wie beispielsweise sogenannte keramische Fliesen und Platten
aus Asbestzement. Bereits die Herstellungsbedingungen dieser Materialien verhindern
ihre längere Berührung mit der Kohlensäure der Luft. Da überdies ihre geometrischen
Formen ihr leichtes Aufeinanderstapeln zu großen Höhen erlauben, geht die Umwandlung
des freien Kalks in das Carbonat nicht vor sich. Hieraus folgt, daß mehrere Monate
nach ihrer Fabrikation diese Materialien noch praktisch den ganzen freien während
des Bindens des Zements gebildeten Kalk enthalten.
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In dem besonderen Falle von Silikone enthaltenden Überzügen ist es
bekannt, vor dem Aufbringen dieser Stoffe den freien Kalk sich entweder mit sauer
reagierenden Stoffen oder mit halogenierten Derivaten von Kohlenwasserstoffen oder
Ketonen umsetzen zu lassen.
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Bevor die gemäß der Erfindung angewendeten Mittel dargelegt werden,
ist es notwendig, einige Erläuterungen zur Wasserabstoßendmachung an sich und zu
den Versuchen zu geben, um festzustellen, ob ein Verfahren zur Erreichung des gewollten
Ergebnisses geeignet ist.
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Wenn man ein Material mit Emulsionen oder organischen Lösungen von
Silikonen oder Silikonaten behandelt, stellt man mindestens in einigen Fällen fest,
daß das Wasser sich in Tropfen ansammelt, ohne das Produkt zu benetzen. Diese »Perlen«
genannte Erscheinung beruht auf einer Änderung der Oberflächenspannung des Wassers
in Berührung mit dem :Material. Man kann das »Perlen« bestimmen, indem man den Winkel
der Wassertropfen auf einer Oberfläche mißt. Dieses Verfahren ist ziemlich umständlich,
und man begnügt sich im allgemeinen mit einer qualitativen Bestimmung der Erscheinung.
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Es ist bewiesen, daß das »Perlen« als Prüfung der Wirksamkeit der
Wasserabstoßendmachung nicht genügt. So hat man festgestellt, daß trotz des »Perlens«
Materialien auf die Dauer bedeutende Wassermengen absorbieren.
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Es ist zu betonen, daß mit anderen Silikonen man die Erscheinung des
»Perlens« nicht feststellt, sondern eine sehr schwache Wasserabsorption.
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Die Versuche, um die Wasserabstoßendmachung zu bestimmen, bestehen
darin, daß man Wasser während 10 Minuten über eine im Winkel von 45° geneigte Platte
fließen läßt, deren Ränder zuvor paraffiniert wurden. Die Wasserabsorption wird
quantitativ durch den Gewichtsunterschied vor und nach dem Versuch bestimmt.
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Die Wirkung des freien Kalks kann untersucht werden, indem man soviel
wie möglich unter Ausschluß von Luft arbeitet. Man muß Materialien frischer
Fabrikation
oder solche, welche übereinander zu großer Höhe aufgestapelt waren, behandeln. In
diesem Fall erfordert die Arbeit des Wasserabstoßendmachens nur einige Minuten,
um auf ein Mindestmaß die Wirkung der umgebenden Luft zu verringern. Sogleich nach
der Behandlung werden die Materialien in dichten Säcken aus Kunststoff aufbewahrt,
deren Durchlässigkeit für Gase sehr gering ist. Man sollte die so verpackten Materialien
aufeinanderstapeln, um die Wirkung der Atmosphäre noch zu verringern.
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Überdies muß man sich klar sein über die Dauer, während welcher das
wasserabstoßend machende Produkt in Berührung mit dem freien Kalk ist. Dieses ist
im allgemeinen mehrere Monate und kann sogar ein Jahr überschreiten. Es würde nicht
praktisch sein, Versuche von einer so langen Dauer zu machen. Daher hat man eine
schnellere Arbeitsweise angewendet. Diese besteht darin, Materialien mit direktem
Dampf während 2 Stunden bei etwa 110° C zu behandeln. Im folgenden wird unter »Alterung«
die Behandlung mit dem Dampf bei 110° C im Autoklav während 2 Stunden verstanden.
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Das Verfahren der Erfindung erlaubt das Wasserabstoßendmachen von
freien Kalk enthaltenden Baustoffen mittels wäßriger Emulsionen von Alkyl-, Phenyl-
oder Alkyl-Phenyl-Silikonen. Vor der Behandlung mit diesen Silikonemulsionen bringt
man gemäß der Erfindung auf die Stoffe eine Emulsion von Polyacrylaten oder Polymethacrylaten
auf, welche auf der Oberfläche der Baustoffe eine Schutzschicht für die Silikone
gegenüber dem freien Kalk bildet.
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Die bei der Vorbehandlung dieser Baustoffe verwendeten Acryl- oder
Methacrylharze reagieren nicht mit dem freien Kalk. Vielmehr werden diese Stoffe
gleichsam auf der Oberfläche des behandelten Materials absorbiert. Infolgedessen
kommen die Silikone nicht mehr mit dem freien Kalk in Berührung.
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Gemäß dem Verfahren der Erfindung kann die Vorbehandlung mit den Acrylharzen
ohne vorhergehende Trocknung der Baustoffe vorgenommen werden.
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Es wird somit ermöglicht, Baustoffe unverzüglich nach ihrer Anwendung
und Zementgegenstände unverzüglich nach ihrer Herstellung wasserabstoßend zu machen.
Man vermeidet so die zusätzlichen Kosten für das Umstapeln bzw. wiederholte Hantieren
der Zementfabrikate.
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Die Aufbringung der Behandlungslösungen findet durch jedes geeignete
Mittel statt, Tränken, Besprühen, Behandeln mit einer Bürste, mit einer Walze u.
dgl. Die notwendigen Mengen an Reaktionsmitteln schwanken mit der Art der Materialien
und hauptsächlich mit ihrer Porosität. Im allgemeinen ist die notwendige Menge an
Lösung oder Emulsion 10 bis 50 g/m2. Man braucht 1 bis 5 g der organischen Siliciumverbindung
zum Behandeln der gleichen Oberfläche.
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In den Beispielen verwendet man zwei Silikonemulsionen A und B. Alle
Teile sind gewichtsmäßig angegeben.
| Emulsion A Teile |
| Methyl-Phenyl-Silikon (iNle : Ph = 60 :40), |
| (Me -!- Ph) : Si = 1,6 . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 |
| Toluol ............... ................. 7,5 |
| Xylol................................... 7,5 |
| Stearinsäure ............................ 2,5 |
| Morpholin .............................. 1,1 |
| Carboxymethylcellulose ................. 0,03 |
| Natriumdioctvlsulfosuccinat . . . . . . . . . . . . . . 0,7 |
| Wasser ............ .................... 65,67 |
| Emulsion B Teile |
| Phenylsilikon Ph : Si = 1,6 . . . . . . . . . . . . . . 15 |
| Toluol .................................. 7,5 |
| Xylol......................... .......... 7,5 |
| Ölsäure ................................ 2,5 |
| Morpholin .............................. 1,1 |
| Natriumdioctylsulfosuccinat ..... .. . . . . . . . 0,7 |
| Carboxy methylcellulose . . . . . . . . . . . . . . . . . .
0,035 |
| Wasser ................................. 65,67 |
Beispiel 1 Schwarze Asbestzementplatten Mittels eines Pinsels bringt man auf den
Quadratmeter etwa 50 g einer Emulsion von 40 % Polymethylmethacrylat auf. Nach 4
Minuten Lufttrocknen trägt man gleichfalls mittels Pinsel die Emulsion A von Methyl-Phenyl-Silikon
in einer Menge von 2 g Silikon auf den Quadratmeter auf. Diese Platten werden unverzüglich
in Säcke aus Polyäthylen verpackt.
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Nach 15 Tagen führt man Perlversuche durch, welche im allgemeinen
gut sind, abgesehen von der Kontrollplatte. Man unterwirft dann die Platten einem
Altern. Der quantitative Wasserabstoßungsversuch erfolgt nach einem Trocknen von
24 Stunden an der Luft. Die Gewichtsvergrößerungen werden in Gramm pro Oberfläche
von 400 (2020) Quadratzentimetern ausgedrückt.
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Man führt die gleiche Behandlung mit einer Emulsion von 40°/o Polymethylacrylat
und der Emulsion B von Phenylsilikonen aus. Man bestimmt gleichfalls das Perlen
und die Wasserabsorption für nur mit der 1?mulsion Ä behandelte Platten.
| Die Ergebnisse sind: |
| Absorption |
| 1 Perlen |
| auf 400 cm' |
| Kontrollplatte . . . . . . . . . . . . . . nichts 8,3 g |
| Emulsion A allein . . . . . . . . . . sehr gut 7,0 g |
| Emulsion aus Polymethyl- |
| methacrylat und Emulsion A sehr gut 4,1- |
| Emulsion aus Polymethyl- |
| acrylat und Emulsion B . .. . sehr gut 2,7 g |
Beispiel 2 Graue Asbestzementplatten.
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Die Behandlungen sind die gleichen wie im Beispiel 1. Die Versuchsergebnisse
sind:
| Perlen Absorption |
| auf 400 cm' |
| Kontrollplatte ............. nichts 25,6 g |
| Emulsion A allein . . . . . . . . . . sehr gut 11,2 g |
| Emulsion aus Polymethyl- |
| acrylat und Emulsion A .... sehr gut 6,4 g |
| Emulsion aus Polymethyl- |
| methacrylat und Emulsion B sehr gut 5,5 g |