AT404590B - Verfahren zur anfärbung und mineralischen imprägnierung von porösen oder rauhen oberflächen,sowie verwendung einer behandlungsflüssigkeit zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Description

AT 404 590 B

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anfärbung und mineralischen Imprägnierung von porösen oder rauhen Oberflächen, insbesondere von Betonteilen, sowie die Verwendung einer Behandlungsflüssigkeit zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bereits bekannt, zur Anfärbung von Betonoberflächen wässerige Lösungen von Metallsalzen, die gefärbte Hydroxide oder Oxide ergeben, auf die Oberfläche des Betongegenstandes aufzutragen, wobei die Metalle als in Form wasserunlöslicher Verbindungen gefällt und gegebenenfalls durch die Einwirkung des Luftsauerstoffs einer weiteren Oxidation unterworfen wurden.

In der DE-PS 663 804 wird vorgeschlagen, zuerst anorganische Salze aus Wässerigen Lösungen auf Beton aufzubringen und im Falle verbrauchter Oberflächenalkalinität einer nachfolgenden Behandlung mit alkalischen Lösungen, wie Soda- oder Ätznatronlösungen und gegebenenfalls auch mit einem Oxidationsmittel, wie Wasserstoffperoxid, zu behandeln, um sie in gefärbte Verbindungen überzuführen.

Ein mit der Fällungen nach der aus dieser Patentschrift bekannten Verfahrensweise verbundener Nachteil liegt insbesondere darin, daß die Oxidation der Fällung im Zuge einer gesonderten Behandlungsstufe durchgeführt wird. Abgesehen davon, daß eine solche Arbeitsweise eine bedeutende Erhöhung des Zeit- und Kostenaufwandes mit sich bringt, führt sie auch zu unbefriedigenden Ergebnissen, da die erhaltenen Färbungen der Betonoberfläche wegen der insbesondere auf Konzentrationsunterschiede zurückzufuhrenden ungleichmäßigen Oxidation meist stark unterschiedlich oder fleckig sind oder wegen einer der Oxidation vorhergehenden Reaktion von Komponenten der Lösung mit Komponenten der Betonoberfläche erst gar nicht zustande kommen oder nur schwach auftreten.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung dieser Nachteile und die Schaffung eines Verfahrens der vorgenannten Art, welches darin besteht, daß man auf die genannten Oberflächen eine Behandlungsflüssigkeit, bestehend aus einer Lösung wenigstens eines Salzes wenigstens eines der Metalle Kupfer, Eisen, Mangan, Kobalt, Nickel, Chrom, Zink, Magnesium und Aluminium in einem Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, aufbringt, um unlösliche anorganische Metallverbindungen auszufällen, und man eine Behandlung mit einem Oxidationsmittel durchführt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel der Behandlungsflüssigkeit, welche die genannten Metallsalze in Lösung enthält, zugesetzt und zusammen mit diesen auf die anzufärbende Oberfläche, gegebenenfalls nach vorhergehender Alkalisierung derselben mit einer Alkaliiösung, aufgetragen wird.

Auf Grund der Gegenwart des Oxidationsmittels in der Behandlungsflüssigkeit erfolgt die Oxidation direkt und vollständig in Lösung oder im Zuge der Aufbringung der Flüssigkeit auf die Oberfläche des zu behandelnden Gegenstandes. Eine nachfolgende zusätzliche Oxidationsbehandlung wird überflüssig.

Es hat sich weiters gezeigt, daß bei Durchführung der Erfindung gegenüber dem bereits bekannten Verfahren, insbesondere in Verbindung mit Eisen-, Kupfer- und Kobaltsalzen und Kombinationen derselben, neben den bereits angeführten Vorteilen auch ein breiteres Farbspektrum und vor allem weitere Gelb- und Brauntöne und erstmals Grüntöne erhalten werden. Dabei ist erfindungsgemäß überraschend, daß Kombinationen von Kobalt- und Kupfersalzen grün- bis olivgefärbte Oberflächen ergeben. Dies war vollkommen unvorhersehbar und nicht zu erwarten, weil Kobalt allein nur die zu erwartenden braunschwarz bis schwarz gefärbten Oxidaquate ergibt.

Insbesondere bei der Behandlung der Oberflächen mit Eisensalzen oder Gemischen von Eisensalzen mit anderen Salzen der vorgenannten Metalle hat sich die zusätzliche Gegenwart insbesondere von Zinksalzen, aber auch von Salzen des Magnesiums und Aluminiums und Titans in der Behandlungsflüssigkeit als vorteilhaft erwiesen, weil dadurch weitere Mischfärbungen und hellere Farbtöne erzielt werden.

Bei der Anwendung der Erfindung auf Betonoberflächen konnte als überraschender zusätzlicher Effekt eine deutliche Herabsetzung der sogenannten Ausblüherscheinungen festgestellt werden.

Der Zusatz des Oxidationsmittels zur Metallsalzlösung kann durch Vermischen der beiden Komponenten in einem Mischbehälter und Weiterverarbeitung des so hergestellten Lösungsgemisches oder durch Zusammenbringen durch gemeinsame Verdüsung erfolgen.

Es können auch andere Lösungsmittel als das bevorzugte Wasser verwendet werden, wie beispielsweise Ethanol oder Ethanol-Wassergemische, um daraus die darin löslichen Metallsalze, wie z.B. Chloride oder Acetate, auf der Betonoberfläche auszufällen, obgleich der einfacheren Verfügbarkeit und Handhabung wegen vorzugsweise Wasser als Lösungsmittel eingesetzt wird.

Wenn die zu behandelnde Oberfläche keine oder eine nur geringe Alkaiinität besitzt, kann es vorteilhaft sein, vor oder in an sich bekannter Weise nach der Durchführung der Behandlung eine Alkalisierung der Oberfläche beispielsweise mit NaOH-Lösung oder NaiCOs-Lösung vorzunehmen, um eine vollständige Fällung der aufgetragenen Metallsalze in Form unlöslicher Verbindungen zu erzielen.

Auf Grund der bei der Oxidationsreaktion anfallenden nichtaggressiven Zerfallsprodukte sind bevorzugte Oxidationsmittel die der Gruppe Wasserstoffperoxid und Kaliumpermanganat, obgleich auch andere Oxidationsmittel, wie Hypochlorite, Persulfate, eingesetzt werden können. Bei Hypochlorit muß jedoch berücksich· 2

AT 404 590 B tigt werden, daß Chioridion gebildet wird, was unter Umständen nicht erwünscht ist.

Grundsätzlich kann jedes im angewendeten Lösungsmittel lösliche Metallsalz verwendet werden, bevorzugt sind jedoch wegen der Unbedenklichkeit der bei der Fällung der Kationen abgespaltenen Anionen die Sulfate.

Weiters betrifft die Erfindung die Verwendung einer Behandlungsflüssigkeit zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens, bestehend aus einer Lösung in einem Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, wenigstens eines löslichen Salz wenigstens eines der Metalle Kupfer, Eisen, Mangan, Kobalt, Nickel, Chrom, Zink, Magnesium, Aluminium und Titan, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Lösung zusammen mit den genannten Metallsalzen ein Oxidationsmittel enthält.

Es hat sich gezeigt, daß gewisse Metallsalzlösungen, wenn deren pH höher als etwa 3 liegt und die beispielsweise Wasserstoffperoxid oder Kaliumpermanganat als Oxidationsmittel in höherer Konzentration enthalten, nur kurzzeitig oder überhaupt nicht verarbeitbar sind, weil sie dazu neigen, bereits in der Arbeitslösung unter Oxidation und/oder Disproportionierung und Feststoffbildung zu reagieren.

Dieser Nachteil kann beseitigt werden, wenn man den pH-Wert der Behandlungslösung auf einen Wert zwischen 0 und <3, vorzugsweise zwischen 1 und <3, einstellt und sodann das Oxidationsmittel zusetzt. Mit dieser Maßnahme können Behandlungslösungen, die das Oxidationsmittel enthalten, hergestellt werden, die über lange Zeit stabil und einwandfrei verarbeitbar sind. Ein weiterer Vorteil der Anwendung der sauren Lösungen bei mineralischen bzw. mit Säuren reaktiven Untergründen liegt darin, daß die Säure bei der Durchführung der Behandlung mit dem Untergrund oberflächlich reagiert. Dadurch wird die Oberfläche aufgerauht und vergrößert und die Verankerung der erfindungsgemäß erzeugten Überzüge insbesondere bei ursprünglich relativ glatten Oberflächen bedeutend verbessert oder überhaupt erst ermöglicht. Es ist dabei offensichtlich, daß eine solche Aufrauhung auch in einem separaten Arbeitsgang vor der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit verdünnten Säurelösungen, beispielsweise Schwefelsäure mit einem pH von etwa 1-3, oder auch mittels anderer bekannter Maßnahmen, wie z.B. Sandstrahlen, erfolgen kann.

Die Einstellung des pH-Wertes kann in an sich bekannter Weise erfolgen, indem man die Metallsalzlösung mit einer Säure, die mit den Kationen der Metallsalze keine unlöslichen Verbindungen bildet, vorzugsweise Schwefelsäure, versetzt.

Die Konzentration der Metallsalzlösung ist an sich nicht kritisch und wird allgemein derart gewählt, daß sie genügend weit unter der Sättigungsgrenze bei der Verarbeitungstemperatur liegt, um ein Risiko der Bildung eines Bodenproduktes in der Lösung auszuschalten, und daß ein ungehinderter Ablauf der Redoxreaktion gewährleistet ist. Selbstverständlich kann auch die Intensität des Farbeffektes durch die Konzentration der Metallsalziösung bewußt beeinflußt werden.

Das Oxidationsmittel liegt vorzugsweise in einer Konzentration, welche im wesentlichen dem stöchiometrischen Äquivalent zu der zu oxidierenden Komponente entspricht, vor, jedoch kann auch ein stöchiometrischer Überschuß an Oxidationsmittel das Farbergebnis beeinflussen.

Die Lösung kann auf beliebige, in der Anstrichtechnik allgemein bekannte Art, wie z.B. Aufsprühen, Aufstreichen, erfolgen, wobei die zu behandelnde poröse Oberfläche keineswegs auf die von Betongegenständen, wie Betonbauwerke (z.B. Staumauern), Bauziegel und Dachziegel aus Beton, usw., beschränkt ist. So können erfolgreich, gegebenenfalls nach vorhergehender Aufrauhung und/oder Alkalisierung, mit großem Erfolg auch Oberflächen von keramischen Brenngut, wie Bauziegel, Dachziegel Klinkerfliesen, Tonbehälter, Verkleidungsplatten, aber auch Naturstein-Oberflächen, wie z.B. die von Steinmauern oder aufgelassenen Steinbrüchen, die farblich in die umgebende Natur eingebunden werden sollen, sowie Gipsoberflächen, Zellulosematerial enthaltende Oberflächen, wie Holzoberflächen, Pappeoberflächen, Holz- und Zellulosefasern usw. behandelt werden.

Wenn nicht anders angegeben, waren die in den folgenden Beispielen verwendeten Lösungen wässerige Lösungen und sind die Teilangaben auf das Volumen bezogen. Die erhaltenen Färbungen wurden an den nach der Behandlung getrockneten Gegenständen bzw. Materialien beobachtet.

Beispiel 1: 1 Teil einer 1 molaren Lösung von CuSO*, deren pH mit 0,1 N H2SO+ auf 2,8 eingestellt wurde, und 1 Teil einer 0,5 molaren Lösung von H2O2 wurden vermischt und die Mischung auf eine

Betonoberfläche aufgetragen. Nach dem Trocknen des Auftrages hatte sich nach einiger Zeit eine dauerhafte, grünliche Olivfärbung gebildet.

Beispiel 2: Das Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 1 Teil einer 1 molare CoSO*- Lösung (pH 2,8) und ein Teil einer 0,5 molaren H202-Lösung eingesetzt wurden. Die mit dem Gemisch auf den Beton erzielte Färbung war ein braunfarbiges Oliv.

Beispiel 3: Zwei Teile einer 0,5 molaren Lösung von CuSO* (PH 2,5) und 1 Teil einer 0,5 molaren Lösung von C0SO4 (pH 2,5) und 1 Teil einer 0,25 molaren Lösung von H2O2 wurden vermischt und auf eine Betonoberfläche aufgetragen. Nach dem Trocknen des Auftrages hatte sich auf der Betonoberfläche 3

Claims (8)

1. AT 404 590 B eine kräftige Olivfärbung gebildet. Beispiel 4: 1 Teil einer neutralen 1 molaren Lösung von CoSO* und 1 Teil einer 0,2 molaren KMnO*-Lösung wurden vermischt und auf eine Betonfläche aufgetragen. Es bildete sich eine braunschwarze Färbung. Die Wiederholung dieses Beispiels auf Kalksteinmauern und Kalksteinoberflächen Kalzium-Magnesium-carbonst eines aufgelassenen Steinbruches erbrachte ebenfalls braunschwarze Färbungen. Beispiel 5: 1 Teil einer neutralen 1 molaren Lösung von C0SO4 und 1 Teil einer 0,2 molaren KMnO*-Lösung wurden vermischt und auf einen roten gebrannten Dachziegel aufgetragen. Es wurde eine braunschwarze Oberfläche, ähnlich der Färbung von der Witterung längere Zeit ausgesetzten Dachziegeln, erhalten. Eine Wiederholung der Behandlung auf vorher mit 10% Natronlauge alkalisierter Oberfläche führte zu ähnlichen Resultaten. Beispiel 6: 1 Teil einer 0,5 molaren FeSO*-Lösung und 1 Teil einer 0,1 molaren wässerigen KMnO*-Lösung wurden vermischt und auf eine Betonfläche aufgetragen. Es wurde sofort eine intensiv gelbe Färbung erzielt. Beispiel 7: Eine Betonfläche wurde mit einer 10% wässerigen NaOH-Lösung vorbehandelt. Nach den Trocknen wurde eine Behandlungsflüssigkeit bestehend aus 1 Teil einer neutralen 1-molaren Lösung von FeSO<. und 1 Teil einer neutralen 0,2 molaren Lösung von KMn04 aufgetragen. Nach Auftrag der Behandlungsflüssigkeit bildete sich eine ockergelbe Färbung. Beispiel 8: Das Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß anstelle der wässerigen 1 molaren Lösung von CuS04 eine 1 molare ethanoiische Lösung von CuCfe eingesetzt wurde. Es wurden im wesentlichen dieselben Ergebnisse wie in Beispiel 1 erzielt. Beispiel 9: In 100 g einer 0,5 molaren Lösung von FeSÜ4 (pH 2,8) wurden 10 g festes ZnS0**7H20 gelöst und diese Lösung'mit 100 g 0,2 molarer KMnÜ4-Lösung vermischt. Die Lösung ergab nach dem Auftrag auf eine Betonfläche eine gelbe Färbung. Beispiel 10: 1 Teil einer 0,5 molaren Lösung von FeS04 (pH 2,5) und 1 Teil einer 0,25 molaren Lösung von H2O2 wurden vermischt und auf eine Betonoberfläche aufgetragen. Nach dem Trocknen wurde eine gelbe Färbung erhalten. Ähnliche Ergebnisse wurden erzielt, wenn anstelle des Wasserstoffperoxids eine Lösung von Amnoni-umperoxidisulfat ebensolcher Konzentration verwendet wurde. Patentansprüche 1. Verfahren zur Anfärbung und mineralischen Imprägnierung von porösen oder rauhen Oberflächen, insbesondere Betonteilen, indem man auf die genannten Oberflächen eine Behandlungsflüssigkeit bestehend aus einer Lösung wenigstens eines. Salzes wenigstens eines der Metalle Kupfer, Eisen, Mangan, Kobalt, Nickel, Chrom, Zink, Magnesium und Aluminium in einem Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, aufbringt, um unlösliche anorganische Metallverbindungen auszufällen, und man eine Behandlung mit einem Oxidationsmittel durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß das Oxidationsmittel der Behandlungsflüssigkeit, welche die genannten Metallsalze in Lösung enthält, zugesetzt und zusammen mit dieser auf die anzufärbende Oberfläche, gegebenenfalls nach vorhergehender Alkalisierung derselben mit einer Alkalilösung, aufgetragen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß eine Behandlungsflüssigkeit, welche ein Oxidationsmittel der Gruppe Wasserstoffperoxid oder Kaliumpermanganat enthält, eingesetzt wird.
3. 3. Verfahren nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß eine Behandlungsflüssigkeit, in welcher die Metallsalze in Form der Sulfate vorliegen, eingesetzt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß eine Behandlungsflüssigkeit mit einen pH-Wert zwischen 0 und <3 , vorzugsweise zwischen 1 und <3, eingesetzt wird.
5. 5. Verwendung einer Behandlungsflüssigkeit zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 4, bestehend aus einer Lösung in einem Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, wenigstens eines löslichen Salzes wenigstens eines der Metalle Kupfer, Eisen, Mangan, Kobalt, Nickel, Chrom, Zink, Magnesium und Aluminium, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsflüssigkeit in Lösung zusammen mit den genannten Metalisalzen ein Oxidationsmittel enthält. 4 AT 404 590 B
6. 6. Verwendung einer Behandlungsflüssigkeit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Behandlungsflüssigkeit ein Oxidationsmittel der Gruppe Wasserstoffperoxid und Kaliumpermanganat enthält.
7. 7. Verwendung einer Behandiungsflüssigkeit nach Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet daß die Metallsalze in Form der Sulfate vorliegen.
8. 8. Verwendung einer Behandlungsflüssigkeit nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß sie einen pH-Wert zwischen 0 und <3, vorzugsweise zwischen 1 und <3, besitzt. 5