ES2329082T3 - Procedimiento para hidrofugar y mejorar el efecto perlante de materiales de construccion. - Google Patents

Procedimiento para hidrofugar y mejorar el efecto perlante de materiales de construccion. Download PDF

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Abstract

Utilización para hidrofugar y mejorar el efecto perlante de un material de construcción poroso de una composición líquida de silicona constituida esencialmente por: a) al menos una resina de poliorganosiloxano A que presenta, por molécula, por una parte al menos dos restos siloxilo diferentes elegidos entre los de tipo M, D, T, Q, siendo uno de los restos un resto T o un resto Q y por otra parte al menos tres grupos hidrolizables/condensables de tipo OH y/o OR 1 donde R 1 es un radical alquilo lineal o ramificado en C 1 a C 6; b) al menos un alcóxido metálico B donde el metal M se puede eventualmente enlazar parcialmente a uno o más ligandos, con un contenido >= 5% en peso, preferiblemente >= 6% en peso y también más preferiblemente >= 7% en peso respecto de la resina de poliorganosiloxano A, teniendo dicho alcóxido metálico por fórmula general: en la cual: M(OCH2CH2)aOR 2 ]n - M es un metal elegido en el grupo formado por: Ti, Zr, Ge, Mn y Al; - n = valencia de M; - los sustituyentes R 2, idénticos o diferentes, representan cada uno un radical alquilo, lineal o ramificado, en C1 a C12; - a representa 0, 1 o 2; - con las condiciones según las cuales, cuando el símbolo a representa 0, el radical alquilo R 2 posee entre 2 y 12 átomos de carbono, y cuando el símbolo a representa 1 o 2, el radical alquilo R 2 posee entre 1 y 4 átomos de carbono; y c) al menos un reticulante C, con un contenido >= 4% en peso, preferiblemente >= 5% en peso y aun más preferiblemente >= 6% respecto de la resina de poliorganosiloxano A, teniendo dicho reticulante C por fórmula en la cual: Si(OCH2CH2)aOR]4 los sustituyentes R, idénticos o diferentes, representan cada uno un radical alquilo, lineal o ramificado, en C1 a C12, y - a representa 0, 1 o

Description

Procedimiento para hidrofugar y mejorar el efecto perlante de materiales de construcción.
El campo de la invención es el de la hidrofugación de los materiales de construcción porosos (especialmente minerales o [ligno]celulósicos]), por lo tanto sensibles a la humedad. En general, la hidrofugación se realiza sobre los elementos en materiales de construcción una vez ensamblados para formar partes de edificios (véase por ejemplo WO 00/44687 A).
La hidrofugación es un tratamiento de superficie destinado a limitar la penetración del agua, por aplicación de un producto que modifica la tensión superficial del material tratado. Se exigen a un tratamiento de hidrofugación que:
-
reduzca la absorción de agua por capilaridad (reducción del coeficiente de absorción de agua >90%);
-
afecte poco a la permeabilidad al vapor de agua (variación del coeficiente de permeabilidad <20%), y
-
no cambie el aspecto del material tratado (color, brillo, rugosidad).
Los hidrófugos de superficie son productos incoloros que permiten impermeabilizar la capa superficial del material de construcción poroso, sin modificar sensiblemente el aspecto o la permeabilidad al vapor de agua. Por ejemplo, cuando el material de construcción poroso es hormigón, es deseable que los poros y capilares del hormigón vayan revestidos interiormente, pero no rellenos. No hay formación de película en superficie.
Esta hidrofugación se destina especialmente a proteger mejor el material contra la penetración de agua, procedente la mayoría de las veces de la lluvia que golpea o de la subida de agua del suelo. Se conoce bien el hecho de hidrofugar materiales de construcción, bien durante su fabricación, bien después de su colocación, con la ayuda de agentes hidrófugos que, en el caso de materiales tales como piedras, yeso o ladrillo, son más generalmente composiciones a base de siliconas.
La hidrofugación con la ayuda del agente previamente disuelto o disperso en un disolvente o un líquido conveniente, acuoso o no, se puede realizar de forma efectiva en superficie, en cuyo caso se embadurna o rocía la superficie del material con la ayuda del agente hidrófugo, o bien se puede realizar en profundidad, y en este caso, se introduce el agente hidrófugo en la masa, lo cual es posible por ejemplo para los ladrillos, la madera, el hormigón, el yeso o las piedras reconstituidas.
En el caso de piedras naturales o de materiales in situ que forman por ejemplo muros existentes, se puede hacer un tratamiento de superficie o inyectar el agente hidrófugo en la masa por forzamiento a presión con la ayuda de una cánula introducida en un agujero de inyección convenientemente realizado en el material; también se puede infiltrar el agente hidrófugo o hacerlo penetrar por imbibición y difusión por capilaridad en el material.
Las composiciones de silicona líquidas de hidrofugación existen bien en forma de soluciones en disolventes orgánicos tales como "White spirit" o heptano, bien en forma de emulsiones acuosas aparecidas más recientemente en el mercado. Clásicamente, después de la impregnación, la fase de disolvente orgánico o la fase acuosa de estas composiciones se volatiliza y la materia activa de silicona permanece en la masa y en la periferia del material de construcción poroso, para formar una barrera contra la humedad.
Para que una hidrofugación con la ayuda de una composición de silicona líquida se lleve a cabo, es importante:
-
que la reología de esta última permita una penetración en el material de construcción poroso en un espesor que varíe entre unos cuantos milímetros y unos cuantos centímetros,
-
que se produzca una reacción entre el material de construcción poroso y la materia silícica activa de hidrofugación,
-
y que preferiblemente, esta materia silícica activa reticule en el material de construcción poroso, pudiendo esta reticulación ser la reacción que va a generar la creación de enlaces entre el material de construcción poroso y la materia silícica de hidrofugación.
Sin embargo, una de las dificultades encontradas en la formulación de composición líquida hidrofugante es
la búsqueda de un efecto perlante satisfactorio. El efecto perlante es una propiedad importante la aplicación ya que es percibida directamente por el usuario final. Caracteriza el aspecto visual del soporte una vez, por ejemplo que este último se ha mojado por la lluvia. Cuanto menos agua quede adherida a la superficie, mejor es el efecto
perlante.
Los tratamientos de hidrofugación merecedores de interés en el marco de la invención son aquellos realizados con la ayuda de composiciones de silicona líquida, que comprenden resinas de poliorganosiloxanos. Los materiales de construcción porosos considerados pueden ser por ejemplo piedras a base de carbonato cálcico y/o sílice y/o aluminosilicatos, hormigones, morteros, yesos, arcillas cocidas (ladrillos, tejas, etc...), maderas u otros materiales de construcción similares que presentan una cierta porosidad o un estado de superficie que permite la aplicación de un agente hidrófugo.
Por madera, se entienden las maderas utilizadas especialmente en construcciones existentes, antiguas o recientes, tales como revestimientos exteriores e interiores, vigas, entramados, estructuras. La madera es, ya se sabe, un material poroso que absorbe fuertemente el agua.
De este modo, un objetivo de la presente invención es poner a punto una composición de silicona líquida que no presente los inconvenientes anteriormente mencionados.
Para conseguir este objetivo, los inventores han tenido el mérito de poner en evidencia, de manera completamente sorprendente e inesperada, que una composición hidrofugante a base de resina de silicona y con contenidos juiciosamente elegidos de cada uno de los constituyentes de una mezcla de catalizador que contiene un alcóxido metálico y un reticulante elegido preferiblemente entre los silicatos permite obtener composiciones que presentan, además de las propiedades de hidrofugación interesantes, un efecto perlante notable.
En particular, la invención se refiere a la utilización de composiciones de silicona líquida de hidrofugación, destinadas a impregnar materiales porosos de construcción, por ejemplo minerales o (ligno)celulósicos.
La invención apunta también a un procedimiento de hidrofugación de materiales de construcción porosos preferi-
blemente minerales o (ligno)celulósicos, con la ayuda de la anteriormente mencionada composición de \hbox{silicona líquida.}
Estos objetivos se alcanzan, entre otros, por la presente invención que tiene por primer objeto su utilización para hidrofugar y mejorar el efecto perlante de un material de construcción poroso de una composición líquida de silicona constituida esencialmente por:
a)
al menos una resina de poliorganosiloxano A que presenta, por molécula, por una parte al menos dos restos siloxilo diferentes elegidos entre los de tipo M, D, T, Q, siendo uno de los restos un resto T o un resto Q y por otra parte al menos tres grupos hidrolizables/condensables de tipo OH y/o OR^{1} donde R^{1} es un radical alquilo lineal o ramificado en C_{1} a C_{6};
b)
al menos un alcóxido metálico B donde el metal M se puede eventualmente enlazar parcialmente a uno o más ligandos, con un contenido \geq 5% en peso, preferiblemente \geq 6% en peso y también más preferiblemente \geq 7% en peso respecto de la resina de poliorganosiloxano A, teniendo dicho alcóxido metálico por fórmula general:
(I)M(OCH_{2}CH_{2})aOR^{2}]_{n}
en la cual:
-
\vtcortauna M es un metal elegido en el grupo formado por: Ti, Zr, Ge, Mn y Al;
-
\vtcortauna n = valencia de M;
-
\vtcortauna los sustituyentes R^{2}, idénticos o diferentes, representan cada uno un radical alquilo, lineal o ramificado, en C_{1} a C_{12};
-
\vtcortauna a representa 0, 1 o 2;
-
\vtcortauna con las condiciones según las cuales, cuando el símbolo a representa 0, el radical alquilo R^{2} posee entre 2 y 12 átomos de carbono, y cuando el símbolo a representa 1 o 2, el radical alquilo R^{2} posee entre 1 y 4 átomos de carbono; y
c)
al menos un reticulante C, con un contenido \geq 4% en peso, preferiblemente \geq 5% en peso y aun más preferiblemente \geq 6% respecto de la resina de poliorganosiloxano A, teniendo dicho reticulante C por fórmula
(II)Si(OCH_{2}CH_{2})aOR]_{4}
en la cual:
los sustituyentes R, idénticos o diferentes, representan cada uno un radical alquilo, lineal o ramificado, en C_{1} a C_{12}, y
-
\vtcortauna a representa 0, 1 o 2.
Según otra realización, la composición según la invención contiene además un disolvente orgánico utilizable para la hidrofugación de materiales de construcción. Como ejemplo de disolvente, se pueden citar a título no limitativo disolventes orgánicos tales como "White spirit" o heptano.
Los constituyentes A utilizables, por separado o mezclados, son resinas de silicona clásicas entre las cuales se pueden citar las resinas organosilícicas preparadas por cohidrólisis y cocondensación de clorosilanos elegidos en el grupo constituido por los de fórmulas (R^{3})_{3}SiCl, (R^{3})_{2}Si(Cl)_{2}, R^{3}Si(Cl)_{3} y Si(Cl)_{4}. Estas resinas son oligómeros o polímeros organosiloxanos ramificados bien conocidos y disponibles comercialmente. Presentan, en su estructura, al menos dos restos siloxilo diferentes elegidos entre los de fórmula (R^{3})_{3}SiO_{0,5} (resto M), (R^{3})_{2}SiO (resto D), R^{3}SiO_{1,5} (resto T), y SiO_{2} (resto Q), siendo uno al menos de estos restos un resto T o Q. Los radicales R^{3} se reparten de tal manera que las resinas comprenden aproximadamente entre 0,8 y 1,8 radicales R^{3} por átomo de silicio. Además, estas resinas no están completamente condensadas y poseen también aproximadamente 0,001 a 1,5 grupos OH y/o alquilo OR^{1} por átomo de silicio.
Los radicales R^{3} son idénticos o diferentes y se eligen entre los radicales alquilo lineales o ramificados en C_{1} - C_{6}, los radicales alcenilo en C_{2} - C_{4}, fenilo, trifluoro-3,3,3 propilo. Se puede mencionar por ejemplo como radicales R^{3} alquilos, los radicales metilo, etilo, isopropilo, terciobutilo y n-hexilo.
Como ejemplos de oligómeros o de polímeros organopolisiloxanos ramificados se pueden mencionar las resinas MQ, las resinas MDQ, las resinas TD y las resinas MDT, pudiendo los grupos OH y OR^{1} ser llevados por los restos M, D y/o T, estando el contenido ponderal en grupos OH y/o OR^{1} comprendido ente el 0,2 y el 10% en
peso.
En lo que se refiere a los constituyentes B, se pueden mencionar, a título de ejemplos de símbolos R^{2} en los derivados orgánicos del metal M de fórmula (I), los radicales: metilo, etilo, propilo, isopropilo, butilo, isobutilo, hexilo, etil-2 hexilo, octilo, decilo y dodecilo.
Como ejemplos concretos de constituyentes B preferidos, se pueden citar: los titanatos de alquilo como titano de etilo, titanato de propilo, titanato de isopropilo, titanato de butilo, titanato de etil-2 hexilo, titanato de octilo, titanato de decilo, titanato de dodecilo, titanato de \beta-metoxietilo, titanato de \beta-etoxietilo, titanato de \beta-propoxietilo, titanato de fórmula Ti[(OCH_{2}CJH_{2})_{2}-OCH_{3}]_{4}; los circonatos de alquilo como el circonato de propilo, circonato de butilo; y mezclas de estos productos. También pueden consistir en un alcóxido metálico donde el metal M puede estar parcialmente conectado a uno o más ligandos tales como, por ejemplo, los derivados especialmente de \beta-dicetonas, \beta-cetoésteres y ésteres malónicos (como por ejemplo acetilacetona) o trietanolamina.
Como por ejemplos concretos de constituyentes C preferidos, se pueden citar: los silicatos de alquilo como el silicato de metilo, silicato de etilo, silicato de isopropilo, silicato de n-propilo.
Según otra realización preferida, el reticulante C es un silicato de fórmula Si(OR)_{4} en la cual cada uno de los sustituyentes R, idénticos o diferentes, representa un radical alquilo, lineal o ramificado, en C_{1} a C_{12}.
Según otra realización preferida el alcóxido metálico B es un titanato de fórmula Ti(OR')_{4} en la cual los sustituyentes R', idénticos o diferentes, representan cada uno un radical alquilo, lineal o ramificado, en C_{2} a C_{12}.
Según una realización particularmente ventajosa, el reticulante es un silicato de fórmula Si(OR)_{4} en la cual los sustituyentes R, idénticos o diferentes, representan cada uno un radical alquilo, lineal o ramificado, en C_{1} a C_{12}, y el alcoxido metálico es un titanato de fórmula Ti(OR')_{4} en la cual los sustituyentes R', idénticos o diferentes, representan cada uno un radical alquilo, lineal o ramificado, en C_{2} a C_{12}.
Esta elección juiciosa permite optimizar los rendimientos de hidrofugación a la vez que se obtiene un efecto perlante notable.
La invención se refiere también a un procedimiento de hidrofugación y para mejorar el efecto perlante de material de construcción poroso en el cual se aplica en el material en cuestión una composición según la invención tal que se define anteriormente.
Como ejemplo de materiales poroso, se pueden citar los siguientes sustratos: piedra, hormigón, yeso, mortero, ladrillo, teja y madera.
Otras ventajas y características de la presente invención irán apareciendo en la descripción de los siguientes ejemplos dados a título ilustrativo en absoluto limitativo.
\newpage
\global\parskip0.900000\baselineskip
Ejemplo
Se preparan diferentes formulaciones con los siguientes constituyentes:
-
resina de silicona MDT hidroxilados con el 0,5% de OH en peso y constituida por el 62% en peso de restos CH_{3}SiO_{3/2}, el 24% en peso de restos (CH_{3})_{2} SiO_{2/2} y el 14% en peso de restos (CH_{3})_{3}SiO_{1/2} 100 partes en peso.
-
mezcla de:
\bullet
titanato de n-butilo (Bu) de fórmula Ti(Obu)_{4}: y partes en peso respecto de la resina de silicona; y de
\bullet
silicato de etilo (Et) de fórmula Si(Oet)_{4}: z partes en peso respecto de la resina de silicona;
\quad
Las formulaciones se rediluyen a continuación en disolvente (White Spirit) antes de la aplicación para obtener al final soluciones de concentración del 5% en peso.
\quad
o tratamientos:
\sqbullet
Las piedras (aquí piedras de Savonnières) se tratan por inmersión en las soluciones durante una duración de 2 veces 5 segundos.
\sqbullet
Se dejan secar las piedras durante 15 días a temperatura ambiente en una atmósfera al 50% de humedad relativa.
\sqbullet
Se efectúan dos tipos de mediciones:
\sqbullet
Mediciones de hidrofugación por reabsorción de agua por capilaridad: Las muestras tratadas se ponen en contacto con el agua y a continuación se pesan regularmente. Se determina la disminución de adsorción de agua normalizando la reabsorción de agua de las muestras por la de un testigo no tratado.
\sqbullet
Mediciones de efecto perlante: Se mide el rendimiento sometiendo la muestra tratada a una lluvia. La muestra se coloca a 45º de la vertical y la lluvia se obtiene por aspersión de agua a través de un tubo perforado colocado horizontalmente a 20 cm por encima de la muestra. La cantidad de agua vertida es de 250 ml. La muestra se pesa antes y después del ensayo y el efecto perlante se obtiene por diferencia de masa.
Resultados
Todas las composiciones dan buenos resultados en hidrofugación (medición de la reabsorción de agua por capilaridad) similares.
TABLA 1
1
TABLA 2
2 
\vskip1.000000\baselineskip
Sin embargo, en términos de efecto perlante, la utilización de concentración según la invención de titanato y de silicato permite la obtención de un efecto perlante notable.
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TABLA 3
3
TABLA 4
4

Claims (7)

1. Utilización para hidrofugar y mejorar el efecto perlante de un material de construcción poroso de una composición líquida de silicona constituida esencialmente por:
a)
al menos una resina de poliorganosiloxano A que presenta, por molécula, por una parte al menos dos restos siloxilo diferentes elegidos entre los de tipo M, D, T, Q, siendo uno de los restos un resto T o un resto Q y por otra parte al menos tres grupos hidrolizables/condensables de tipo OH y/o OR^{1} donde R^{1} es un radical alquilo lineal o ramificado en C_{1} a C_{6};
b)
al menos un alcóxido metálico B donde el metal M se puede eventualmente enlazar parcialmente a uno o más ligandos, con un contenido \geq 5% en peso, preferiblemente \geq 6% en peso y también más preferiblemente \geq 7% en peso respecto de la resina de poliorganosiloxano A, teniendo dicho alcóxido metálico por fórmula general:
(I)M(OCH_{2}CH_{2})aOR^{2}]_{n}
en la cual:
-
\vtcortauna M es un metal elegido en el grupo formado por: Ti, Zr, Ge, Mn y Al;
-
\vtcortauna n = valencia de M;
-
\vtcortauna los sustituyentes R_{2}, idénticos o diferentes, representan cada uno un radical alquilo, lineal o ramificado, en C_{1} a C_{12};
-
\vtcortauna a representa 0, 1 o 2;
-
\vtcortauna con las condiciones según las cuales, cuando el símbolo a representa 0, el radical alquilo R^{2} posee entre 2 y 12 átomos de carbono, y cuando el símbolo a representa 1 o 2, el radical alquilo R^{2} posee entre 1 y 4 átomos de carbono; y
c)
al menos un reticulante C, con un contenido \geq 4% en peso, preferiblemente \geq 5% en peso y aun más preferiblemente \geq 6% respecto de la resina de poliorganosiloxano A, teniendo dicho reticulante C por fórmula
(II)Si(OCH_{2}CH_{2})aOR]_{4}
en la cual:
los sustituyentes R, idénticos o diferentes, representan cada uno un radical alquilo, lineal o ramificado, en C_{1} a C_{12}, y
-
\vtcortauna a representa 0, 1 o 2.
2. Utilización según la reivindicación 1 caracterizada porque la composición líquida de silicona contiene además un disolvente orgánico utilizable para la hidrofugación de materiales de construcción.
3. Utilización según una de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque el reticulante es un silicato de fórmula Si(OR)_{4} en la cual los sustituyentes R, idénticos o diferentes, representan cada uno un radical alquilo, lineal o ramificado, en C_{1} a C_{12}.
4. Utilización según una de las reivindicaciones anteriores caracterizada porque el alcóxido metálico es un titanato de fórmula Ti(OR')_{4} en la cual los sustituyentes R', idénticos o diferentes, representan cada uno un radical alquilo, lineal o ramificado, en C_{2} a C_{12}.
5. Utilización según la reivindicación 1 o 2 caracterizada porque:
el alcóxido metálico B es un titanato de fórmula Ti(OR')_{4} en la cual los sustituyentes R', idénticos o diferentes, representan cada uno un radical alquilo, lineal o ramificado, en C_{2} a C_{12} y
el reticulante es un silicato de fórmula Si(OR)_{4} en la cual los sustituyentes R, idénticos o diferentes, representan cada uno un radical alquilo, lineal o ramificado, en C_{1} a C_{12}.
6. Procedimiento para hidrofugar y mejorar el efecto perlante de materiales de construcción porosos en el cual se aplica sobre el material en cuestión una composición líquida de silicona definida según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
7. Procedimiento según la reivindicación 6 en el cual se aplica la composición sobre un material que se elige entre los siguientes sustratos: piedra, hormigón, mortero, ladrillo, teja y madera.
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