Способи захисту матованої поверхні від забруднень

Для запобігання зміни скла, необхідно покривати матовану поверхню захисним шаром спеціального розчину. Так наприклад, існують розчини, які заповнюють шорсткість поверхні матованого скла, очищаючи її при цьому від забруднень. Одним з видів розчинів є - гідрофобна рідина.

Гідрофобізація - різке зниження здатності виробів і матеріалів змочуватися водою і водними розчинами при збереженні паро- і газопроникненості. Гідрофобні покриття часто невірно кличуть водовідштовхувальними, оскільки молекули води не відштовхуються від них, а притягуються, але дуже слабо. Гідрофобні покриття у вигляді мономолекулярного (товщиною в одну молекулу) шарів або тонких плівок отримують обробкою матеріалу розчинами, емульсіями або (рідше) парами гідрофобізаторами - речовинами, слабо взаємодіючих з водою, але які міцно утримуються на поверхні. Як гідрофобізатори використовують солі жирних кислот, деяких металів (мідь, алюміній, цирконій тощо), катіоноактівних поверхнево-активних речовин (ПАР), а також низько- і високомолекулярних силіцієорганічних і фторорганічних з'єднання.

Не вдаючись у суть фізико-хімічних явищ, що відбуваються в процесі намокання, наведемо як приклад досвід з двома капілярами, зануреними у воду. По звичайному капіляру (пори будівельних матеріалів, капіляри деревини) вода, під дією сил поверхневого натягу, піднімається вгору (іноді на десятки метрів). У той же час з капілярів, стінки яких оброблені гідрофобізатори, вода, навпаки, "виштовхується". Чим тонше капіляр, тим вище вода може піднятися вгору.

Зупинимося докладніше на найбільш ефективних, довговічних і технологічних складах на основі кремній органіки. Всі кремнійорганічні сполуки мають порівняно "пухкі" структури і не є перешкодою для проникнення одиночних молекул води (матеріал "дихає"). Поверхневий шар вуглеводневий починає "працювати" тільки в тих випадках, коли волога присутня не в газоподібній формі (пар), а у вигляді набагато більших агломератів (крапель і мікро-крапель), що візуально і виражається як "водовідштовхування".

У практиці будівництва найчастіше застосовуються силіконові гідрофобізатори (СГ) на основі:

• Алкілсіліконатов калію;
• Алкоксісіланов;
• Гідрид містять сілоксанов;
• Гідроксилвмісних сілоксанов (каучуки).

Тільки гідрофобізатори першого типу (алкілсіліконатние) відносяться до категорії водо розчинних сполук. Слід враховувати, що ці СГ поставляються у вигляді високо лужних (рН = 14) розчинів (вміст води 50-60%, решта - алкілсіліконати калію з лугом у співвідношенні = 1:1) і вимагають дотримання відповідних запобіжних заходів. Даний тип є найдешевшим і найчастіше застосовується для об'ємної гідрофобізації на стадії виробництва будівельного матеріалу (вводиться разом з водою замішуванням). Використання складів першого типу для поверхневої гідрофобізації вимагає точного дотримання рецептури при розведенні товарного концентрату до робочої концентрації (не більше 5%). В іншому випадку можлива поява висолів, обумовлене утвореннями на поверхні карбонатів і гідрокарбонатів.

Нерідко під виглядом дешевого водорозбавляємого гідрофобізатора споживачеві пропонують алкілсіліконат НЕ калію (К), а натрію (Na). Здавалося б, яка різниця "І калій, натрій і" лужні метали, та й алкілсіліконат натрію в розчині натрієвого лугу (NaOH) значно дешевший. Річ у тому, що процес гідрофобізації супроводжується утворенням карбонату в результаті взаємодії відщеплення лужного металу з двоокисом вуглецю (вуглекислим газом). У разі наявності калію - просто карбонат (К2СО3), який частково закриває пори матеріалу, ущільнює його. При використанні ж складів на основі алкілсіліконата натрію утворюється карбонат (Na2CO3). Карбонат натрію надалі приєднує на кожну свою молекулу 10 молекул води, утворюючи так званий кристалогідрат, який у процесі росту (прагнучи знайти властиву йому форму) руйнує структуру навколишнього матеріалу. Простіше кажучи, при використанні алкілсіліконата натрію паралельно йдуть дві конкуруючі реакції - гідрофобізації та руйнування.

Некваліфіковане застосування цього примхливого матеріалу може привести до непередбачених, а часом і жалюгідних результатів. Наприклад, перевищення концентрації алкілсіліконата натрію в робочому розчині, швидше за все, викличе освіта незнищенних висолів і деформацій на обробленій поверхні.

На жаль, відомі випадки, коли несумлінний продавець (навмисно або через незнання) надавав недостовірну інформацію про хімічний склад гідрофобізатора, тому рекомендується докладно вивчити оригінальне опис матеріалу від виробника (а не переробника або перефасовщіка) і самостійно визначити, чи підходить запропонований склад для вирішення конкретної завдання. Гарантією отримання високих результатів служить придбання гідрофобізатора у офіційного представника компанії, що виробляє (а не переробної) силікони, найбільшою з яких є, зокрема, "General Electric-Bayer Silicones" (офіційний представник в СНД - ЗАТ "МСМ-Трейдинг").

Решта типів СГ позбавлені недоліків складів на основі алкілсіліконата, але відрізняються підвищеною вартістю. Вони поставляються у вигляді 100% основної речовини (реакційно-здатного силікону), розбавляють перед застосуванням у 10 - 50 разів. За своєю природою чистий силікон не сумісний з водою і водними розчинами, тому в якості розріджувачів застосовуються органічні розчини: етиловий або ізопропіловий спирти, толуол, ксилол, бензин і т.п. Для того, щоб використовувати як розріджувача воду, зазначені типи СГ переводять у емульсійну форму (з концентрацією основної речовини 10-70%), але їх проникаюча здатність при поверхневій гідрофобізації нижче, ніж при обробці тих же поверхонь силіконовими матеріалами на органічних розчинниках.

Технологія застосування силіконових гідрофобізаторів.

Поверхнева гідрофобізація. Передбачає на оброблювану поверхню нанесення робочого складу СГ (вміст активної речовини 2-10%), одержуваного розведенням концентрату (товарна форма). Нанесення здійснюється найбільш оптимальним для даного типу СГ і оброблюваного матеріалу способом: розпиленням, зануренням, поливом, кистю або валиком. Об'ємна гідрофобізація. Може виконуватися як на стадії виробництва будівельного матеріалу, так і шляхом примусової просочення готових конструкцій. На стадії виробництва будівельного матеріалу СГ вводиться разом з водою розчинення в кількості, як правило, 0,15% активної речовини від маси сполучного (наприклад, цементу). Примусове просочення здійснюється методом ін'єкцій (закачування під тиском) через "шпури", просвердлені в масиві вже сформованого матеріалу або конструкції просочувально розчину з вмістом основної речовини 0,1-1,0%. Максимальна ефективність і довговічність досягається при поєднанні об'ємної та поверхневої гідрофобізації.

Умови, необхідні для ефективної гідрофобізації оброблюваної поверхні силіконовими матеріалами різного типу

Тип 1. Необхідна наявність вуглекислого газу і пари води для переведення основної речовини в активну форму. Побічний продукт протікаючих процесів - карбонат (або гідрокарбонат) лужного металу, що залишається в порах матеріалу. Утворює захисне покриття на матеріалі, так і в результаті взаємодії молекул СГ між собою.

Тип 2. Необхідна наявність пару води для перекладу основної речовини в активну форму. Побічний продукт хімічної реакції - пари спирту, летких через пори матеріалу. Утворює захисне покриття як "подшіваясь" на матеріал, так і в результаті взаємодії молекул СГ між собою.

Тип 3. Найбільш універсальний. Проявляє максимальну активність при наявності в оброблюваному матеріалі гідроксильних груп (-ОН), які присутні практично в усіх будівельних матеріалах. Утворює захисне покриття, "подшіваясь" на матеріал. Побічний продукт - украй незначна кількість газоподібного водню, швидко випаровується через пори матеріалу.

Тип 4. Для переходу основної речовини в активну форму необхідна присутність спеціалізованих каталізаторів і пари води. Склад побічних продуктів залежить від типу використовуваного каталізатора. Утворює захисне покриття як "подшіваясь" на матеріал, так і в результаті взаємодії молекул СГ між собою.

Додаткові ефекти, обумовлені застосуванням силіконових гідрофобізаторів.

Крім основного ефекту (захист від намокання), СГ повідомляють конструкційних матеріалів ряд дуже корисних додаткових властивостей:

• Різке підвищення корозійної стійкості та морозостійкості (як наслідок відсутності намокання
• Підвищення міцнісних властивостей, обумовлене тим, що в процесі гідрофобізації СГ виступає як додатковий агент, що зміцнює структуру будівельного матеріалу;
• Наявність певних властивостей ПАР, властивих СГ типів 1 і 3, дозволяє на стадії виробництва будівельного матеріалу (зокрема, бетону) регулювати такі показники, як рухливість, водо потреба, удобноукладиваемость, залежність пластичної міцності від часу і воздухововлеченія.