DE102005040965B4

DE102005040965B4 - Oberflächenbehandlungsstoffsystem zur Oberflächenvergütung mineralischer Stoffe und von Stoffen mit mineralischen Zuschlägen, bestehend aus einem Vorbehandlungsstoff, einem Zweitbehandlungsstoff und Porenfüllstoffen, und ein Verfahren zur Oberflächenvergütung mineralischer Stoffe und von Stoffen mit mineralischen Zuschlägen mittels des Oberflächenbehandlungsstoffsysstems

Info

Publication number: DE102005040965B4
Application number: DE200510040965
Authority: DE
Inventors: Wolfram Reinhardt; Tilo Reinhardt
Original assignee: REINHARDT BETON GmbH
Current assignee: TOP GEBAEUDEREINIGUNG SACHSEN GMBH & CO. KG, DE
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2009-07-23
Anticipated expiration: 2025-08-26
Also published as: DE102005040965A1

Abstract

Oberflächenbehandlungsstoffsystem zur Oberflächenvergütung mineralischer Stoffe und von Stoffen mit mineralischen Zuschlägen, bestehend aus einem Vorbehandlungsstoff, einem Zweitbehandlungsstoff und Porenfüllstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass
der Vorbehandlungsstoff aus:
1 bis 60 Gew.-% kolloidaler, modifizierter Kieselsäure als Dispersionskolloid,
bis 80 Gew.-% Kieselester als Mono- und/oder Polykieselester,
bis 90 Gew.-% Kalium- oder Natriummethylsilikonat,
bis 90 Gew.-% Alkalisilikat
0,01 bis 80 Gew.-% Alkohol,
bis 22 Gew.-% Carboxymethylcellulose
bis 35 Gew.-% ungesättigten Fettsäuren oder deren Ester sowie
bis 35 Gew.-% organischen und/oder anorganischen Pigmenten
und als Rest Wasser besteht, dass
der Zweitbehandlungsstoff aus:
1 bis 49 Gew.-% kolloidaler, modifizierter Kieselsäure als Dispersionskolloid,
0,5 bis 80 Gew.-% Alkylalkoxysilan
bis 80 Gew.-% Alkohol,
0,1 bis 35 Gew.-% ungesättigten Fettsäuren oder deren Ester,
bis 35 Gew.-% organischen und/oder anorganischen Pigmenten
bis 25 Gew.-% gelösten organischen Polymeren,
bis 3,5 Gew.-% Emulgator und...

Description

Die Erfindung betrifft ein Oberflächenbehandlungsstoffsystem zur Oberflächenvergütung mineralischer Stoffe und von Stoffen mit mineralischen Zuschlägen, bestehend aus einem Vorbehandlungsstoff, einem Zweitbehandlungsstoff und Porenfüllstoffen, und ein Verfahren zur Oberflächenvergütung mineralischer Stoffe und von Stoffen mit mineralischen Zuschlägen mittels des Oberflächenbehandlungsstoffsystems.

Die vielseitigen, zum Teil konträren Anforderungen an die Oberflächeneigenschaften von mineralischen Stoffen und von Stoffen mitmineralischen Zuschlägen werden mit den bekannten Lösungen nur teilweise erfüllt und die Vorteile der jeweiligen Lösung durch die gleichfalls jeweils vorhandenen Nachteile kompensiert bzw. gar ins Gegenteil verkehrt, wie an Hand der nachfolgenden Aufstellung veranschaulicht werden soll.

Positive Eigenschaften	nachteilige Eigenschaften
Hydrophobierungsmittel vorwiegend aus Silanen, Siloxanen, Silikonen Wasserabweisend, eventuell schmutzabweisend, eventuell oelabweisend, diffusionsoffen	keine Fleckresistenz, kein Ausblühungsschutz, nicht säure- und laugenwiderstandserhöhend, nicht verschleißfest, nicht alkalibeständig, Rutschsicherheit senkend
Beschichtungen, Imprägnierungen, Versiegelungen; vorwiegend aus organischen Polymeren Erhöhung der Säure- und Laugen- Widerstandsfähigkeit, wasser- und schmutzabweisend	geringe Verschleißfestigkeit, diffusionsgeschlossen, verfärbungsempfindlich, verwitterungsempfindlich, Rutschsicherheit stark beeinträchtigt, unter der diffusionsdichten Beschichtung
Fluatierung, z. B. MgSiFe₆ Verfestigung, Beständigkeit gegen Wasser, Rutschsicherheit neutral	kein Glanz, keine Säurefestigkeit, verwitterungsempfindlich, keine Fleckresistenz, starke Verringerung der Wasserdampfdiffusion
Kristallisation vorwiegend mit Oxalaten Glanz, Beständigkeit gegenüber Wasser, geringe Verfestigung	Dichtigkeit, keine Wasserdampfdiffusion keine Säurewiderstandsfähigkeit, keine Alkalibeständigkeit, keine Rutschsicherheit

Um selbstreinigende, dauerhaft bleibende Oberflächenstrukturen zu erzielen, wird gemäß EP 1 072 572 A1 sowie EP 1 095 923 A2 als auch EP 1 106 315 A2 künstlich eine Oberflächentopographie von 0-1000 μm, z. B. durch Prägen, für keramische Erzeugnisse geschaffen, deren 2 Bereiche hydrophobiert sind.
Ein ähnliches Anliegen kommt in WO 96/04123 A1 oder EP 0 772 514 B1 zum Ausdruck. Hier sind Oberflächentopographien angegeben, wobei der Abstand der Erhebungen mit 5 bis 200 μm angegeben ist und die Höhe der Erhebungen 5–100 μm beträgt, wobei die Erhebungen aus "hydrophoben Polymeren" oder "haltbar hydrophobierten Materialien" bestehen.
Auch in der US 3 354 022 A , die eine wasserabweisende Oberfläche betrifft, wird zwar der Zusammenhang zwischen der Größe des Wasserkontaktwinkels und dem Grad der Wasserabweisung erwähnt, die hierzu vorgeschlagene Oberflächenstruktur bewegt sich jedoch wie bei vorgenannten Lösungen im Mikrometerbereich.
Weiterhin werden bei vorgenannten Lösungen die Oberflächen künstlich, z. B. durch Prägen, modelliert und zumindest die Erhöhungen dauerhaft hydrophobiert, was erheblichen technischen Aufwand erfordert, wobei hydrophobe Polymere verwendet werden.
Auch die in DE 100 49 721 A1 gestellten Patentansprüche in Bezug auf Selbstreinigung betreffen Strukturen im Mikrometerbereich und sind nicht mit der nachstehend noch beschriebenen hydrophoben wasser- und säureabweisende Wirkung von Kristallen oder amorphen Partikel im Nanobereich vergleichbar, da diese Oberflächentopographien im vom Stand der Technik favorisierten Mikrometerbereich liegen und lediglich aus der Oberflächenbearbeitung und nicht aus relativ gleichmäßigen und damit höher wirksamen SiO₂-Partikeln oder Kristallen entstehen.
In DE 101 58 437 A1 wird zwar ein Überzug aus nanoskaligen sinterfähigen Partikeln mit hydrophilen Seitenketten zur dauerhaften hydrophilen Beschichtung von Oberflächen vorgeschlagen, jedoch ist hier nur eine Eignung zur Beschichtung von Metallen, Kunststoffen, Keramik, Textilien, Leder, Holz, Papier, lackierten Oberflächen und Gläsern gegeben. Eine ausreichende Haftung und damit die erforderliche Langzeitbeständigkeit auf mineralischen Stoffen oder Stoffen mit mineralischen Zuschlägen kann durch diese Lösung nicht gewährleistet werden. Außerdem wird bei dieser Lösung keine hydrophobe, oleophobe Wirkung erzeugt, sondern eine hydrophile.
Nach DE 299 21 129 U1 ist ein Hybridpolymer bekannt, was UV-härtend ist und in das Korund- und Siliziumcarbidpartikel bis 1 mm eingestreut werden, womit eine rutschhemmende, kratzfeste, hydrophobe und hochglänzende Beschichtung für Fußböden aus Stein, dichter Grobkeramik und Betonstein erzielt werden soll. Das hierzu vorgeschlagene Hybridpolymer-Sol-Gel, das als rutschhemmende Zusätze Korund und Siliziumcarbid erfordert, muß mit UV-Licht gehärtet werden. Für alkalische mineralische Baustoffe oder mörtelverlegte, nicht alkalische Baustoffe ist diese Lösung nicht einsetzbar, da die geringe Alkalibeständigkeit des verwendeten Hybridpolymeres nur geringe Dauerhaftigkeit zulässt. Ebenso weist diese Lösung nicht die Anbindungsvoraussetzungen auf, die für einen Nachbehandlungsstoff erforderlich sind. Die Schaffung semipermeabler Membrane im Porensystem, eine Flexibilisierung der Oberfläche, eine elektrische Leitfähigkeit und eine Fleckresistenz werden damit nicht erreicht.
Nach EP 0 616 989 A1 wird ein reines Hydrophobierungsmittel beschrieben, das aus einer wässrigen, Emulsion von reaktiven Gruppen, und zwar aus Organosiloxanharzen besteht und eine mittlere Tröpfchengröße von 0,3 bis 1,1 μm bei einer Teilchenverteilung von unter 1,3 aufweist. Nachteilig bei dieser Erfindung ist, dass eine; wässrige Emulsion mit mehr als 30% H₂O vorliegt, die keine Fleckresistenz zuläßt, da das Wasser verdunstet, und mit den verwendeten Komponenten eine dauerhafte Alkalibeständigkeit nicht erreicht wird. Ebenso kann hiermit keine Rutschsicherheit, keine Flexibilität und keine Verschleißfestigkeit erreicht werden.
Weiterhin ist aus DE 197 07 219 A1 eine wässrige Silandispersion bekannt. Diese enthält filmbildende Polymere und ist speziell als Antigraffitistoff modifiziert, wobei hier die gleichen Nachteile wie bei der vorgenannten Lösung bei Anwendung auf den von vorliegender Erfindung vorgesehenen Gebieten bestehen. Insbesondere ist dieser Antigraffitistoff nicht als Schutzsystem für horizontale, druckbelastete Flächen geeignet.
DE 103 46 081 A1 beschreibt Mittel und Verfahren zur Oberflächenbehandlung, mit denen Säure- und Laugenwiderstandsfähigkeit, hydrophobe, oleophobe, fleckresistente, umweltverträgliche, pflegeleichte Eigenschaften erzielt werden, und die widerstandsfähig gegen Ausblühung und Auslaugung, glänzend und farbtonvertiefend sowie verschleißfest sind. Dabei werden jedoch zu einem Teil der Effekte gleichzeitig gemäß Aufgabenstellung konträre Effekte erzielt. So beruhen die verbesserten Reinigungseigenschaften der Oberfläche nach DE 103 46 081 A1 lediglich auf guter Hydrophobie und relativ glatter Oberfläche, die auf den Einsatz nanometrischer Partikel als Abrasivum zurückzuführen ist. Rutschsicherheit lässt sich nach der Erfindung DE 103 46 081 A1 nur bis R 9, jedoch ohne Polierung und Nutzung der SiO₂-Partikel als Abrasivum, erzeugen. Um vorwiegend Einsatzgebiete wie hinterlüftete Fassaden abdecken zu können, wird eine dichte Oberfläche zu erzeugen versucht, so dass Stoffe oder Stoffkombinationen oder Stoffmodifikationen angewandt werden, die diesem Ziel entsprechen.
Als Nachteile verbleiben demnach die fehlenden Möglichkeiten, Rutschsicherheit bis R13, elektrische Leitfähigkeit, Oberflächenelastizität und Membran sowie Kristalleffekte zu erzeugen.
Zur Erzeugung von Luminiszenz wird in EP 0 983 977 B1 eine künstliche Steinmischung beschrieben, die ein lumineszierendes Material enthält, das jedoch in Zement oder Kunstharz gebunden ist. Dabei können lumineszierende Zusätze auch in der oberen Schicht enthalten sein, die mit Zement, Kunstharz gebunden ist und Hochofenschlacke und Glas enthält. Mindestens 10% der Pulverkomponente sollen eine eigene abgebundene Oberflächenschicht erhalten. Die Pulverkomponente ist mit Wasserglas oder Kunstharz beschichtet oder die Pulverkomponente ist transparent und wird mit Lumnineszent beschichtet.
In EP 0 947 481 B1 ist angegeben, dass bei einem Kunststein aus einem anorganischen Aggregat und Harz ein Teil des anorganischen Aggregats ein transparentes anorganisches Aggregat ist, das mit einer lumineszierenden Substanz gebrannt oder bei normaler Temperatur beschichtet wird. Sowohl bei der Lösung nach EP 0 983 977 B1 als auch bei der nach EP 0 947 481 B1 ist nachteilig, dass sie nicht dauerhaft alkalibeständig sind und infolge von Feuchteeinwirkung zumindest zu Fleckenbildung oder sogar zu Rissbildung neigen.
Bekannt ist nach DE 20 2004 002 830 U1 ein Bauelement mit selbstleuchtenden Eigenschaften, wonach ein Leuchtpigment in Schichten eines organischen oder anorganischen Nanokomposit, auch zusammen mit reflektierenden Teilchen, eingelagert ist. Nachteilig bei dieser Lösung ist, dass keine Elastizität der Oberfläche vorhanden ist, keine Rutschsicherheit bis R13 erzielt werden kann, keine selbstreinigenden Kristalleffekte wirken und keine Möglichkeit besteht, die Wirksamkeit durch elektrische Leitfähigkeit zu unterstützen.
Letztlich sind ein widerstandsfähiger, dichter anorganischer, gegebenenfalls farblich gestalteter Überzug auf zementgebundenen mineralischen Baustoffen und ein Verfahren zu seiner Herstellung bekannt ( DE 196 20 149 A1 ), bei dem auf der Baustoffoberfläche bzw. im oberflächennahen Bereich fest verankerte polykondensierte Kieselsäuren aufgetragen sind. Der Überzug auf der Oberfläche wird durch Behandlung mit einer wässrigen und/oder alkoholischen Zubereitung von kolloidalen Kieselsäuren und/oder ihren Vorstufen und/oder mit modifizierten Kieselsäuren hergestellt. Die Teilchengröße der kolloidalen Kieselsäure beträgt dabei vorzugsweise eine Teilchengröße unterhalb 500 nm.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Oberflächenbehandlungsstoffsystem zur Oberflächenvergütung mineralischer Stoffe und von Stoffen mit mineralischen Zuschlägen, bestehend aus einem Vorbehandlungsstoff, einem Zweitbehandlungsstoff und Porenfüllstoffen, und ein Verfahren zur Oberflächenvergütung mineralischer Stoffe und von Stoffen mit mineralischen Zuschlägen mittels des Oberflächenbehandlungsstoffsystems zu entwickeln, das die den bisher bekannten Systemen eigenen Nachteile vermeidet, alle Vorteile der bekannten Lösungen in sich vereint und zusätzlich neue positive Effekte schafft. Dabei soll, wie nachfolgend dargestellt, eine Kombination sich üblicherweise gegenseitig ausschließender Eigenschaften erreicht werden:

Zu schaffender Vorteil	Kontraeigenschaft
sehr gute Wasserdampfdiffusion – Offenheit	bei gleichzeitiger Geschlossenheit für das Eindringen von Schad- und Flecksubstanzen
Elastizität der Oberflächenvergütung, die Formänderungen der mineralischen Stoffe aus statischer Belastung, Temperatur- und Feuchtedifferenz weitestgehend ausgleicht.	bei gleichzeitiger Härte und Verschleißfestigkeit
Rutschsicherheit bis R 13 durch Schaffung rauher Oberflächen.	bei gleichzeitigem Glanz und guter Farbtontiefe
elektrische Leitfähigkeit	auf nicht leitenden Stoffen
nächtleuchtende Eigenschaft	ohne zusätzliche Energiezufuhr
Selbstreinigungseffekt	bei gleichzeitiger hydrophober und oleophober Dauerbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Rutschsicherheit

Gleichzeitig sollen andere, bisher bekannte Vorteile der verschiedenen Oberflächenschutzsysteme wie sehr gute hydrophobe und oleophobe Eigenschaften und Fleckresistenz erreicht werden, es soll pflegeleicht, hygienisch, nicht brennbar im aufgebundenen Zustand, ausblühungs- und auslaugungshemmend, chemisch an den Stein anbindend sein. Die elektrische Leitfähigkeit, wie sie für Sicherheitsböden in OP-Sälen oder in der chemischen Industrie gefordert wird, soll dabei allein aus der Oberflächenbehandlung heraus erzielt werden. Außerdem soll es möglich sein, mit der Oberflächenbehandlung Oberflächen mit vorgenannten Eigenschaften zu schaffen, die zusätzlich stark reflektierende und/oder selbstleuchtende Effekte aufweisen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die beigefügte Zeichnung zeigt dabei
1: eine semipermeable Membran in korallenförmiger Ausbildung,
2: die Darstellung des Resonanzeffektes,
3: ein Schema der Reaktion der ungesättigten Fettsäuren,
4: die quantifizierte Flexibilität der Oberflächenbehandlung und
5: die Darstellung des Kristalleffektes.
In den Poren eines mineralischen Baustoffes kommt es, wie aus 1 ersichtlich, zur Bildung kubischer bis kugeliger nanometrischer amorpher bzw. kristalliner SiO₂-Partikel 2, die relativ gleichkörnig sind und nur an den Berührungspunkten durch eine amorphe Bindebaustoffmatrix 3 verkittet sind. Die dabei entstehende offene, einer Kugelpackung ähnliche Struktur, wirkt als semipermeable Membran mit mindestens 30%-iger Wirksamkeit, d. h., Wasserdampf 1 kann, infolge des zusätzlichen osmotischen Druckes, durch Porenwände 4 des mineralischen Baustoffes diffundieren, obwohl für z. B. fleckbildende flüssige Substanzen der Weg in die andere Richtung relativ geschlossen bleibt.
Die Wirksamkeit dieser semipermeablen Membran. aus gleichkörnigen Kubischen kugeligen SiO₂-Partikeln 5, 2, ist vor allem deshalb sehr hoch, da in relativ gleichen kleinen Abständen der unter Druck stehende Wasserdampf 8 durch eine Düse 6 gedrückt wird und sich anschließend über einen Diffusor 7 in einem größeren Hohlraum entspannter Wasserdampf 9 wird. Da dies periodisch geschieht, kann, bei Erreichen eines bestimmten osmotischen Druckes, eine Art "Resonanzeffekt", wie in 2 dargestellt, bzw. bei gleichzeitiger Geschlossenheit der Werkstoffoberfläche 10 gegenüber schädigenden Stoffen oder Fleckbildnern aus der anderen Richtung eine überraschend hochwirksame Dampfdiffusionsfähigkeit entstehen.
Wie aus 3 ersichtlich, wirkt dabei die Reaktion der ungesättigten Fettsäuren begünstigend. Die Beschichtung aus gering flexibilisierter polymerer Kieselsäure 11 verstärkt, wie in 4 dargestellt, die Membranwirkung auf der Werkstoffoberfläche 10 in Verbindung mit dem Vorbehandlungsstoff, wobei in diesen hydrophoben Filmen infolge des osmotischen Dampfdruckes im Bereich der Poren mikrometrische bis nanometrische Beschichtungsrisse aus Formänderung 12 entstehen. Dabei wird die quantifizierte Flexibilität dieser Oberflächenbehandlung durch die Flexibilität der eingelagerten Fettsäuren 13 und eingelagerter Organik 14 erreicht.
Porenfüllstoffe sorgen für eine Geschlossenheit der Oberfläche gegenüber schädigenden Stoffen oder Fleckbildnern, ohne dabei die Wirkung der semipermeablen Membran zu beeinträchtigen. Die aus der kolloidalen Kieselsäure erzeugten, im nanometrischen und mikrometrischen Bereich in den Poren des Betons, im eingelagerten Vorbehandlungsstoff und auf der Oberfläche in den Zweitbehandlungsstoff eingebundenen nanometrischen bzw. mikrometrischen oder amorphen SiO₂-Partikel gleicher oder unterschiedlicher Größe bewirken neben der Erzeugung einer semipermeablen Membran auch die geforderte Rutschsicherheit bei hochgradiger Transparenz.
Durch Temperaturmodifikation wandelt sich das gegenwärtige SiO₂ zu Hochquarz 15 im nanometrischen und mikrometrischen Bereich um, wobei über eine Vielzahl im gleichen Winkel zueinander stehender hydrophober Kristallflächen 16, wie aus
5 ersichtlich, ein besonderer "Kristalleffekt" entsteht, womit bei gleichzeitiger Verschleißfestigkeit und Transparenz eine Addition der Hydrophobie erreicht wird.
Das Oberflächenbehandlungsstoffsystem zur Oberflächenvergütung mineralischer Stoffe und von Stoffen mit mineralischen Zuschlägen besteht aus einem Vorbehandlungsstoff, einem Zweitbehandlungsstoff und Porenfüllstoffen. Der Vorbehandlungsstoff besteht dabei aus:
1 bis 60 Gew.-% kolloidaler, modifizierter Kieselsäure als Dispersionskolloid,
bis 80 Gew.-% Kieselester als Mono- und/oder Polykieselester,
bis 90 Gew.-% Kalium- oder Natriummethylsilikonat,
bis 90 Gew.-% Alkalisilikat
0,01 bis 80 Gew.-% Alkohol,
bis 22 Gew.-% Carboxymethylcellulose
bis 35 Gew.-% ungesättigte Fettsäuren oder deren Ester sowie
bis 35 Gew.-% organischen und/oder anorganischen Pigmenten
und als Rest Wasser.
Der Zweitbehandlungsstoff besteht aus:
1 bis 49 Gew.-% kolloidaler, modifizierter Kieselsäure als Dispersionskolloid,
0,5 bis 80 Gew.-% Alkylalkoxysilan
bis 80 Gew.-% Alkohol,
0,1 bis 35 Gew.-% ungesättigten Fettsäuren oder deren Ester,
bis 35 Gew.-% organischen und/oder anorganischen Pigmenten
bis 25 Gew.-% gelösten organischen Polymeren,
bis 3,5 Gew.-% Emulgator und
als Rest Wasser.
Die Porenfüllstoffe bestehen aus mineralischen Stoffen, die in Korngrößen von ≥ 5 μm bis 1,25 mm vorliegen.
Vorteilhaft ist es, wenn der Alkohol des Vorbehandlungsstoffs Ethanol ist und die Pigmente des Vorbehandlungs- und/oder Nachbehandlungsstoffs Leucht- oder Signalpigmente sind.
Die Porenfüllstoffe bestehen aus Silikaten, Kalkstein, Dolomit, Basalt, Kieselgur, Borosilikat, Serpentingrus, Rhyolithgrus, Amphibolithgrus oder nephelinhaltigem Gesteinsgrus, wie Phonolith.
Bei dem Verfahren zur Oberflächenvergütung mineralischer Stoffe und von Stoffen mit mineralischen Zuschlägen mittels des Oberflächenbehandlungsstoffsystems werden 5 bis 700 ml des Vorbehandlungsstoffs je m² zu vergütenderr Oberfläche auf die vorher gereinigte und/oder abgesäuerte Oberfläche durch Spritzen, Sprühen, Walzen, Rakeln, Streichen, Fluten, Tauchen, Bürsten aufgetragen und in den Poren eingelagert. Nach anschließender Überschussentfernung und Trocknen und/oder Erwärmung der Oberfläche werden 5 bis 800 ml Zweitbehandlungsstoffs je m² zu vergütender Oberfläche durch Sprühen, Spritzen, Rakeln, Walzen, Streichen, Fluten, Tauchen, Bürsten aufgetragen. Dabei werden bei einer zu vergütenden Oberfläche mit einem Anteil von ≥ 5% Poren und bei einem Durchmesser der Gefügeporen von über 20,0 μm dem Vorbehandlungsstoff oder dem Zweitbehandlungsstoff < 900 g Porenfüllstoffe je m² zu vergütender Oberfläche eingemischt oder vor der Verfestigung desw Zweitbehandlungsstoffes auf die zu vergütende Oberfläche aufgestreut. Das so aufgebrachte Material wird danach entweder kalt bei Temperaturen > 5°C härtet oder thermisch, unter Zuhilfenahme von IR- Strahlern, verfestigt.
Im nanometrischen und/oder mikrometrischen Bereich werden in dem in den Poren des Baustoffes eingelagerten Vorbehandlungsstoff und/oder auf der Oberfläche, eingebunden in den Zweitbehandlungsstoff aus dem Dispersionskolloid, entweder über Abscheidung aus übersättigter Lösung, oder über Koagulation im Wege der Rekristallisation nanometrische und/odrer mikrometrische oder amorphe SiO₂ Partikel gleicher oder unterschiedlicher Größe erzeugt.

1: Wasserdampf
2: nanometrische SiO₂-Partikel oder Kristalle in Korngruppen gemischt
3: amorphe Bindebausteinmatrix
4: Porenwände
5: gleichkörnige kubische kugelige SiO₂-Partikel
6: Düse
7: Diffusor
8: unter Druck befindlicher Wasserdampf
9: entspanntes Gas
10: Werkstoffoberfläche
11: Beschichtung aus gering flexibilisierter polymerer Kieselsäure
12: Beschichtungsrisse aus Formänderung
13: Flexibilität der eingelagerten Fettsäuren
14: eingelagerte Organik
15: Hochquarz
16: hydrophobe Kristallflächen

Claims

Oberflächenbehandlungsstoffsystem zur Oberflächenvergütung mineralischer Stoffe und von Stoffen mit mineralischen Zuschlägen, bestehend aus einem Vorbehandlungsstoff, einem Zweitbehandlungsstoff und Porenfüllstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorbehandlungsstoff aus: 1 bis 60 Gew.-% kolloidaler, modifizierter Kieselsäure als Dispersionskolloid, bis 80 Gew.-% Kieselester als Mono- und/oder Polykieselester, bis 90 Gew.-% Kalium- oder Natriummethylsilikonat, bis 90 Gew.-% Alkalisilikat 0,01 bis 80 Gew.-% Alkohol, bis 22 Gew.-% Carboxymethylcellulose bis 35 Gew.-% ungesättigten Fettsäuren oder deren Ester sowie bis 35 Gew.-% organischen und/oder anorganischen Pigmenten und als Rest Wasser besteht, dass der Zweitbehandlungsstoff aus: 1 bis 49 Gew.-% kolloidaler, modifizierter Kieselsäure als Dispersionskolloid, 0,5 bis 80 Gew.-% Alkylalkoxysilan bis 80 Gew.-% Alkohol, 0,1 bis 35 Gew.-% ungesättigten Fettsäuren oder deren Ester, bis 35 Gew.-% organischen und/oder anorganischen Pigmenten bis 25 Gew.-% gelösten organischen Polymeren, bis 3,5 Gew.-% Emulgator und als Rest Wasser besteht und dass die Porenfüllstoffe aus mineralischen Stoffen bestehen, die in Korngrößen von 5 μm bis 1,25 mm vorliegen.
Oberflächenbehandlungsstoffsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Alkohol des Vorbehandlungsstoffs Ethanol ist.
Oberflächenbehandlungsstoffsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pigmente des Vorbehandlungs- und/oder Nachbehandlungsstoffs Leucht- oder Signalpigmente sind.
Oberflächenbehandlungsstoffsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Porenfüllstoffe aus Silikaten, Kalkstein, Dolomit, Basalt, Kieselgur, Borosilikat, Serpentingrus, Rhyolithgrus, Amphibolithgrus oder nephelinhaltigem Gesteinsgrus, wie Phonolith, bestehen.
Verfahren zur Oberflächenvergütung mineralischer Stoffe und von Stoffen mit mineralischen Zuschlägen mittels des Oberflächenbehandlungsstoffsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – 5 bis 700 ml des Vorbehandlungsstoffs je m² zu vergütenderr Oberfläche auf die vorher gereinigte und/oder abgesäuerte Oberfläche durch Spritzen, Sprühen, Walzen, Rakeln, Streichen, Fluten, Tauchen, Bürsten aufgetragen und in den Poren eingelagert werden, – nach anschließender Überschussentfernung und Trocknen und/oder Erwärmung der Oberfläche – 5 bis 800 ml des Zweitbehandlungsstoffs je m² zu vergütender Oberfläche durch Sprühen, Spritzen, Rakeln, Walzen, Streichen, Fluten, Tauchen, Bürsten aufgetragen werden, – wobei bei einer zu vergütenden Oberfläche mit einem Anteil von ≥ 5% Poren und bei einem Durchmesser der Gefügeporen von über 20,0 μm dem Vorbehandlungsstoff oder dem Zweitbehandlungsstoff < 900 g Porenfüllstoffe je m² zu vergütender Oberfläche eingemischt werden oder vor der Verfestigung des Zweitbehandlungsstoffes auf die zu vergütende Oberfläche aufgestreut werden und – das so aufgebrachte Material danach entweder kalt bei Temperaturen > 5 °C härtet oder thermisch, unter Zuhilfenahme von IR-Strahlern, verfestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im nanometrischen und/oder mikrometrischen Bereich in dem in den Poren des Baustoffes eingelagerten Vorbehandlungsstoff und/oder auf der Oberfläche, eingebunden in den Zweitbehandlungsstoff aus dem Dispersionskolloid, entweder über Abscheidung aus übersättigter Lösung, oder über Koagulation im Wege der Rekristallisation nanometrische und/oder mikrometrische oder amorphe SiO₂-Partikel gleicher oder unterschiedlicher Größe erzeugt werden.