DE102015203041B4

DE102015203041B4 - Verfahren sowie Gel zum Herauslösen von Schmutzpartikeln aus Poren einer Oberfläche

Info

Publication number: DE102015203041B4
Application number: DE102015203041.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Lutgen; Georg Wechsler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2035-02-21
Also published as: DE102015203041A1

Abstract

Verfahren zum Herauslösen von Schmutzpartikeln (1) oder Schadstoffen aus Poren (2) einer Oberfläche (3), aufweisend die Schritte:a) Auftragen eines Gels (4) auf die Oberfläche (3), wobei das Gel (4) folgendes umfasst:einen Wasseranteil, der zwischen 90 und 97 Gew.-% beträgt,einen Anteil an Lithium-Magnesium-Natrium-Silikat, der zwischen 1,5 und 5 Gew.-% beträgt undeinen Anteil an amorpher Kieselsäure, der zwischen 1,5 und 5 Gew.-% beträgt,und weiterhin aufweisend den nach dem Schritt a) folgenden weiteren Schritt:b) Trocknen-Lassen des Gels (4), bis sich ein Netz von Schrumpfrissen (6) in dem Gel (4) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gel zum Herauslösen von Schmutzpartikeln oder Schadstoffen aus Poren einer Oberfläche.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Methoden bekannt, eine poröse Oberfläche zu reinigen. Beispielsweise ist es zur Abnahme von Ruß bzw. Schmutzablagerungen von einer Architekturoberfläche, also beispielsweise einer Oberfläche aus Stein, Ziegel, Kalk bzw. einer Putz- oder Farbschicht u. s. w. bekannt, die betreffende Oberfläche mechanisch zu behandeln, also beispielsweise Abzuwischen oder Abzureiben. Hierbei besteht allerdings die Gefahr, dass die zu reinigende Oberfläche ungewollt verändert wird, insbesondere durch Abrasion oder gar eine, die Oberfläche bildende Schicht zumindest teilweise abgetragen wird. Dies ist unter Umständen sehr unerwünscht, beispielsweise, wenn eine möglichst gute Erhaltung der Oberfläche ein wichtiges Ziel bei der Maßnahme darstellt.
Zudem kann es bei einer entsprechenden mechanischen Behandlung zu einer Freisetzung von Schadstoffen, insbesondere durch Staubentwicklung kommen, so dass diese Art der Reinigung grundsätzlich mit einer Gefährdung der Gesundheit der Person, die die Reinigung ausführt und auch mit einer Gefährdung der Umwelt verbunden ist.
Im Rahmen der mechanischen Reinigung ist es bekannt, ein Silikonmaterial auf die Oberfläche aufzutragen, so dass sich die zu lösenden Schmutzpartikel an dem Silikon anheften. Allerdings hat es sich hierbei als schwierig herausgestellt, das Silikon wieder rückstandfrei von der Oberfläche zu entfernen.
Alternativ hierzu ist es bekannt, eine entsprechende Oberfläche nass-chemisch zu reinigen. Hierbei kommt es zu einem chemischen Löseprozess. Allerdings ist die Steuerung dieses Löseprozesses mit Bezug auf die Eindringtiefe und Wirkdauer sehr schwierig. Weiterhin kann es hierbei zu einer Entmischung von Materialkomponenten, wie Feststoff und Lösemittel kommen. Außerdem ist die Applikation des betreffenden Mittels in der Regel sehr aufwändig. Auch eine anschließende rückstandfreie Entfernung des Mittels von der Oberfläche ist oft problematisch, insbesondere im Fall einer nicht planen Oberfläche.
Aus der WO 01/ 83 662 A1 ist eine Verwendung eines Reinigungsgels mit nanoskaligen Hektorit-Partikeln zur Verbesserung der Schmutzablösung bekannt. Das Gel ist eine wässrige Zubereitung und umfasst außerdem Kieselsäure.
Aus der WO 2003/ 070 872 A1 ist Oberflächenreinigungsmittel bekannt, das neben Wasser als weitere Bestandteile Hektorit und Diatomeenerde aufweist. Aus der DE 199 52 383 A1 ist ein Wasch- und Reinigungsmittel bekannt, das Kieselsäure und Hektorit aufweist. Aus der DE 100 61 897 A1 ist ein Fassaden-Reinigungsmittel bekannt, dem silikathaltige Partikel in Form von Kieselsole und Hektorit zugesetzt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herauslösen von Schmutzpartikeln oder Schadstoffen aus Poren einer Oberfläche anzugeben, mit dem die oben genannten Nachteile vermieden oder zumindest vermindert werden können. Insbesondere soll das Verfahren ermöglichen, dass die zu reinigende Oberfläche besonders wenig beeinträchtigt wird. Zudem soll das Verfahren eine einfache Anwendung ermöglichen. Außerdem soll ein Gel angegeben werden, das ein besonders schonendes Herauslösen von Schmutzpartikeln aus Poren einer entsprechenden Oberfläche ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den in den unabhängigen Ansprüchen genannten Gegenständen gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der Erfindung ist Verfahren zum Herauslösen von Schmutzpartikeln oder Schadstoffen aus Poren einer Oberfläche vorgesehen, das den folgenden Schritt a) aufweist: Auftragen eines Gels auf die Oberfläche, wobei das Gel Folgendes umfasst: einen Wasseranteil, der zwischen 90% und 97% beträgt, einen Anteil an Lithium-Magnesium-Natrium-Silikat der zwischen 1,5% und 5% beträgt und einen Anteil an amorpher Kieselsäure, der zwischen 1,5% und 5% beträgt.
Wenn das Gel auf die Oberfläche aufgetragen ist, kann das Wasser als Lösemittel fungieren und im Allgemeinen bis in eine Tiefe von mehreren Millimetern in die Poren eindringen. Dort löst das Wasser während einer Reaktionszeit des Gels die Schadstoffe oder Schmutzpartikel aus dem Gefüge bzw. den Poren heraus. Im Weiteren wird durch die hygroskopische Eigenschaft des Lithium-Magnesium-Natrium-Silikats, bei dem es sich um ein synthetisches anorganisches Schichtsilikat handelt, das Wasser mit den gelösten Bestandteilen aus dem porösen Untergrund in die durch das Gel gebildete Schicht transportiert. Die Schadstoffe sind nunmehr in das Gel eingebunden. Hierfür sind im Wesentlichen die Retentionskräfte des Schichtsilikats ursächlich.
Eine besonders einfache Handhabung ist ermöglicht, wenn das Gel in Schritt a) derart auf die Oberfläche aufgetragen wird, dass es eine, mehrere der Poren überdeckende Schicht bildet. Zudem ist auf diese Weise ermöglicht, auch Schmutzpartikel zu entfernen, die sich nicht in den Poren befinden, sondern auf einem Oberflächenbereich zwischen Porenöffnungen.
Nach dem Auftragen des Gels kann an der, den Poren abgewandten Seite der Gelschicht Wasser verdunsten. Es entstehen kapillare Saugkräfte, durch die das Wasser zusammen mit den gelösten Schmutzpartikeln oder Schadstoffen aus den Poren bzw. aus dem zu reinigenden Untergrund heraus transportiert wird.
Vorzugsweise weist die Schicht eine Stärke auf, die zumindest überwiegend wenigstens 1 mm beträgt, vorzugsweise wenigstens 1,5 mm. Ein Einhalten dieser Mindeststärke ist vorteilhaft mit Bezug auf den folgenden Trocknungsvorgang, wie weiter unten noch näher ausgeführt wird. Weiterhin vorzugsweise beträgt die Stärke der Gelschicht höchstens 4 mm, insbesondere höchstens 3 mm. Hierdurch ist ermöglicht, das Verfahren handhabungsfreundlich und dabei insbesondere unter Vermeidung einer unnötig großen Menge an Gel durchzuführen.
Vorzugsweise wird das Gel in Schritt a) auf die Oberfläche aufgesprüht oder mit einem Spachtel oder einer Glätt-Kelle auf die Oberfläche aufgetragen. Hierdurch ist eine besonders einfache Handhabung ermöglicht. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Gel mittels einer Förderpumpe durch ein Sprühverfahren auf die Oberfläche aufgebracht wird. Dies eignet sich besondere im Fall von vergleichsweise großen Oberflächen. Dabei können vorteilhaft die folgenden Parameter vorgesehen sein: 1 bis 8 Liter Fördermenge pro Minute, ausreichender Silodruck in einem Sammelbehälter aus Kunststoff oder Edelstahl, geringer Sprühnebel, variabler Förderdruck von 0,5 bis 15 bar, Förderschnecke aus Edelstahl mit Kunststoffmantel.
Insbesondere im Fall einer kleineren Oberfläche kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass das Gel mit einem Spachtel oder einer Glätt-Kelle auf die Oberfläche aufgetragen wird.
Erfindungsgemäß weist das Verfahren weiterhin den nach dem Schritt a) folgenden weiteren Schritt b) auf: Trocknen-Lassen des Gels, bis sich ein Netz von Schrumpfrissen in dem Gel bildet.
Hierdurch lässt sich bewirken, dass es zu einer Trocknung des Gels kommt, wobei die Schadstoffe im Gel bzw. in den sich durch die Trocknung bildenden Gel-Resten verbleiben. Die Trocknung kann insbesondere aufgrund der Quellfähigkeit des Schichtsilikats zu einem Schwinden der Gelsubstanz führen. Die zuvor gallertartige Masse des Gels bildet dabei ein Netz aus Rissen aus, also Schrumpfrisse (Craquelee). Die verbleibenden Feststoffe der Gel-Masse bzw. die Gel-Rückstände können sich schüsselförmig vom Untergrund bzw. der Oberfläche ablösen. Wenn die oben genannte Schichtstärke eingehalten wird, lässt sich bewirken, dass sich die Gel-Rückstände besonders gut und praktisch rückstandfrei von der Oberfläche ablösen. So können sich die Rückstände des Gels bzw. die Gel-Reste - ohne weitere Maßnahme - von der Oberfläche lösen und - bei entsprechender Orientierung der Oberfläche - einfach von Letzterer abfallen.
Vorzugsweise weist das Verfahren daher weiterhin den nach dem Schritt b) folgenden weiteren Schritt c) auf: Gegebenenfalls Entfernen von Resten des Gels von der Oberfläche. Beispielsweise kann dieses Entfernen durch Absaugen erfolgen. Hierfür kann beispielsweise ein Industriesauger verwendet werden.
Erfindungsgemäß umfasst das Gel außer den drei genannten Anteilen keinen weiteren Anteil. Es sind also keinerlei weitere Additive oder dergleichen vorgesehen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Gel zum Herauslösen von Schmutzpartikeln aus Poren einer Oberfläche vorgesehen, das Folgendes umfasst: einen Wasseranteil, der zwischen 90% und 97% beträgt, einen Anteil an Lithium-Magnesium-Natrium-Silikat der zwischen 1,5% und 5% beträgt und einen Anteil an amorpher Kieselsäure, der zwischen 1,5% und 5% beträgt. Bei den %-Angaben handelt es sich um Gewichtsprozent-Angaben.
Das Lithium-Magnesium-Natrium-Silikat ist ein synthetisches anorganisches Schichtsilikat und dient als Verdickungsmittel. Die amorphe Kieselsäure dient als Stellmittel. Vorzugsweise ist die amorphe Kieselsäure eine grobteilige Kieselsäure mit heterogener Partikel-Größenverteilung.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wasser um Leitungswasser oder um deionisiertes Wasser.
Erfindungsgemäß umfasst das Gel außer den drei genannten Anteilen keinen weiteren Anteil.
Vorzugsweise ist dabei die amorphe Kieselsäure eine grobteilige Kieselsäure und weist Partikeln mit einer heterogenen Größenverteilung auf. Vorzugsweise ist die amorphe Kieselsäure durch auf synthetischem Weg gewonnenes Siliciumdioxid gebildet.
Zur Herstellung des Gels kann insbesondere Folgendes vorgesehen sein: Das synthetische Schichtsilikat bzw. Lithium-Magnesium-Natrium-Silikat wird als rieselfähiges Pulver in dem Wasser dispergiert, so dass sich ein Gel ausbildet. Anschließend wird die amorphe Kieselsäure als Verdickungsmittel in einem zweiten Dispergier-Vorgang zugesetzt, so dass das Gel eine für die folgende Verarbeitung bzw. das folgende Auftragen auf die Oberfläche besonders geeignete Konsistenz erhält.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine Querschnittskizze einer Oberfläche mit Poren, wobei sich in den Poren Schmutzpartikel befinden,
2 eine entsprechende Skizze nach Auftrag einer Schicht eines erfindungsgemäßen Gels,
3 eine entsprechende Skizze, die einen Zustand zeigt, in dem sich das Gel bereits ein Stück weit aus den Poren zurückgezogen hat und dabei Schutzpartikel mit transportiert hat,
4 eine entsprechende Skizze, die einen Zustand zeigt, in dem das Gel getrocknet ist, so dass Gel-Reste gebildet sind und
5 eine normale Aufsicht auf die Oberfläche, wobei der in 4 gezeigte Zustand gezeigt ist.

1 zeigt - sehr schematisch - eine Oberfläche 3, die Poren 2 aufweist. Die Oberfläche 3 kann beispielsweise durch einen Naturstein gebildet sein. In den Poren 2 befinden sich Schmutzpartikel 1. Die Schmutzpartikel 1 können sich dabei außerdem auf einem Bereich der Oberfläche 3 zwischen den Porenöffnungen bzw. -ausgängen befinden.
Um die Schmutzpartikel 1 aus den Poren 2 herauszulösen, wird das oben spezifizierte Gel 4 aufgetragen, beispielsweise - wie in 2 skizziert - so, dass es eine Schicht 5 bildet, die eine Stärke d aufweist, die vorzugsweise zwischen 1 mm und 4 mm beträgt. Dies kann vorteilhaft und handhabungsfreundlich beispielsweise durch Aufsprühen erfolgen. Das Gel 4 dringt dabei in die Poren 2 ein und erfasst die dort befindlichen Schmutzpartikel 1. Auch die gegebenenfalls vorhandenen Schmutzpartikel 1, die sich zwischen den Porenausgängen befinden, werden dabei von dem Gel 4 erfasst.
Nachdem die Gelschicht 5 aufgetragen worden ist, beginnt das in dem Gel 4 befindliche Wasser zu verdunsten, und zwar auf derjenigen Seite, die den Poren 2 gegenüberliegt, wie in 2 durch zwei gewellte Pfeile V angedeutet. Nun entstehen kapillare Saugkräfte, durch die das Wasser bzw. das Gel 4 zusammen mit den Schmutzpartikeln 1 aus den Poren 2 heraus transportiert wird. Der so entstandene Zustand ist in 3 schematisch skizziert.
Im Weiteren kommt es zu einem Schrumpfen bzw. Schwinden von Gelmaterial, so dass sich als Folge Gel-Reste 7 ausbilden, die voneinander durch Schrumpfrisse 6 getrennt sind, wie in 4 skizziert. Die Schmutzpartikel 1 befinden sich nun in diesen Gel-Resten 7. 5 zeigt - wiederum sehr schematisch - wie sich die Gel-Reste 7 und die Schrumpfrisse 6 bei normaler Aufsicht auf die Oberfläche 3 darstellen.
Wie in 4 skizziert, lösen sich im Verlauf des Trocknungsprozesses die Gel-Reste 7 schüsselförmig von der Oberfläche 3 ab und können schließlich von selbst abfallen bzw. leicht abgelöst werden, z. B. durch Absaugen.
Das Verfahren bzw. das Gel eignet sich beispielsweise besonders im Fall einer Oberfläche, die durch einen Stein, beispielsweise einen Naturstein bzw. einen Naturwerkstein gebildet ist oder durch einen Ziegelstein. Auch im Fall anderer architektonischer Oberflächen eignet sich das Verfahren bzw. das Gel besonders. Beispielsweise kann es sich dabei um einen porösen Baustoff handeln oder um eine mikroporösen Beschichtung, wie einen Anstrich oder dergleichen.
Allgemein kann es sich bei der zu behandelnden Oberfläche um eine glatte, raue oder mikrostrukturierte Oberfläche handeln. Beispielsweise eignet sich das Gel bzw. das Verfahren auch im Fall einer glatten und dichten Oberfläche eines Ölgemäldes.
Eine besondere Eignung ist auch im Fall strukturierter, also nicht planer Oberflächen gegeben.
Allgemeiner formuliert eignet sich das Verfahren auf planen Flächen, Kanten, Ecken und im Besonderen im Fall von Profilen und stark plastischen Bauteilen, wie beispielsweise Figuren, Architekturbauteilen, Stuckierungen, Gesimsen etc. Der Vorteil liegt hier insbesondere in der selbstreinigenden Wirkung. Das getrocknete Gel kann mit Druckluft abgeblasen werden. Bei anderen Verfahren muss mechanisch manuell gearbeitet werden, wie z. B. bei Kompressen mit Zellstoff o. ä.
Beispielsweise lassen sich mit dem Verfahren bzw. dem Gel Schmutzpartikel in Form von Ruß-Partikeln besonders gut entfernen.
Selbstverständlich erfolgt die Trocknung in Abhängigkeit der Rezeptur des Gels, dem Raumklima, der Stärke des aufgetragenen Gels und des Untergrunds.
Mit dem Verfahren bzw. dem Gel ist es besonders gut möglich, Schmutz und Schadstoffe auf Oberflächen und aus oberflächennahen Bereichen von porösen und mikroporösen Stoffen zu extrahieren, und zwar praktisch ohne Letztere zu schädigen. Die Oberfläche wird insbesondere weder durch die Applikation des Gels noch durch die gegebenenfalls erfolgende Abnahme der Gel-Reste geschädigt. Der Wirkungsbereich kann auf eine Tiefe von nur wenigen Millimetern definiert sein.
Der Einsatz des Gels kann auch in Kombination mit weiteren Reinigungsverfahren sinnvoll eingesetzt werden, wie zum Beispiel Trockenreinigungsschwämmen oder Feinstrahlreinigung.
Wenn eine Eisenoberfläche mit dem Gel behandelt wird, dann wird diese so stark gereinigt, dass unmittelbar Korrosion einsetzt. Kellen, Traufeln etc. rosten nach einem Tag gleichmäßig an der Oberfläche. Dieser Effekt kann im Fall einer Verzinkung o. ä. vorteilhaft sein.
Das Verfahren ermöglicht eine besonders einfache Durchführung und deckt dabei ein breites Einsatzspektrum ab.

Claims

Verfahren zum Herauslösen von Schmutzpartikeln (1) oder Schadstoffen aus Poren (2) einer Oberfläche (3), aufweisend die Schritte: a) Auftragen eines Gels (4) auf die Oberfläche (3), wobei das Gel (4) folgendes umfasst: einen Wasseranteil, der zwischen 90 und 97 Gew.-% beträgt, einen Anteil an Lithium-Magnesium-Natrium-Silikat, der zwischen 1,5 und 5 Gew.-% beträgt und einen Anteil an amorpher Kieselsäure, der zwischen 1,5 und 5 Gew.-% beträgt, und weiterhin aufweisend den nach dem Schritt a) folgenden weiteren Schritt: b) Trocknen-Lassen des Gels (4), bis sich ein Netz von Schrumpfrissen (6) in dem Gel (4) bildet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gel (4) in Schritt a) derart auf die Oberfläche aufgetragen wird, dass es eine, mehrere der Poren (2) überdeckende Schicht (5) bildet.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Schicht (5) eine Stärke (d) aufweist, die zumindest überwiegend wenigstens 1 mm beträgt, vorzugsweise wenigstens 1,5 mm und wobei weiterhin vorzugsweise die Stärke (d) höchstens 4 mm beträgt, vorzugsweise höchstens 3 mm.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gel (4) in Schritt a) auf die Oberfläche (3) aufgesprüht wird oder mit einem Spachtel oder einer Glätt-Kelle auf die Oberfläche (3) aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend den nach dem Schritt b) folgenden weiteren Schritt: c) Entfernen von Resten (7) des Gels von der Oberfläche (3).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gel (4) außer den drei genannten Anteilen keinen weiteren Anteil umfasst.
Gel (4) zum Herauslösen von Schmutzpartikeln (1) aus Poren (2) einer Oberfläche (3), umfassend: einen Wasseranteil, der zwischen 90 und 97 Gew.-% beträgt, einen Anteil an Lithium-Magnesium-Natrium-Silikat der zwischen 1,5 und 5 Gew.-% beträgt und einen Anteil an amorpher Kieselsäure, der zwischen 1,5 und 5 Gew.-% beträgt, wobei das Gel (4) außer den drei genannten Anteilen keinen weiteren Anteil umfasst.
Gel (4) nach Anspruch 7, bei dem das Wasser Leitungswasser oder deionisiertes Wasser ist.
Gel (4) nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei dem die amorphe Kieselsäure eine grobteilige Kieselsäure ist und Partikeln mit einer heterogenen Größenverteilung aufweist.
Gel (4) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei dem die amorphe Kieselsäure durch auf synthetischem Weg gewonnenes Siliciumdioxid gebildet ist.