JP2885513B2 - 表面を防護する方法 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は多孔質物質を腐食から防護する方法に関し、
その方法は物質の表面を90重量％より多くのシリカゾル
を含む薬剤で処理することからなる。
その方法は物質の表面を90重量％より多くのシリカゾル
を含む薬剤で処理することからなる。
多くの建物、通常は住宅ならびに歴史的モニュメント
及び像は、石灰石、ドロマイト、大理石または石灰質砂
岩のような多孔質な炭酸塩に富む物質で作られている
が、それらの物質は空気中に存在する汚染物質、殊に雨
水に溶解されたときに酸を与える酸化物SOx、NOx及びCO
2に感受性である。石灰劣化の主原因は炭石細孔系中へ
の酸性雨及びCO2の乾燥析出、すなわち降雨と降雨との
間で進行する腐食反応でり、この理由により雨に露出さ
れない物質も劣化されるということが証明されている。
及び像は、石灰石、ドロマイト、大理石または石灰質砂
岩のような多孔質な炭酸塩に富む物質で作られている
が、それらの物質は空気中に存在する汚染物質、殊に雨
水に溶解されたときに酸を与える酸化物SOx、NOx及びCO
2に感受性である。石灰劣化の主原因は炭石細孔系中へ
の酸性雨及びCO2の乾燥析出、すなわち降雨と降雨との
間で進行する腐食反応でり、この理由により雨に露出さ
れない物質も劣化されるということが証明されている。
炭酸塩系岩石の支配的な劣化因子は岩石の表面上に硬
い黒色殻が形成することであることが判明しており、そ
の殻は主としてCaSO4・2H2O（石こう）及びほこりや汚
れの析出物からなっている。その殻は下の岩石から非常
に容易に脱着し、雨水に露出されると、その石こうが溶
解し細孔系を介して岩石の本体深く移送され、そこで乾
燥期間中にそれは血漿化し岩石組織を破裂させる。
い黒色殻が形成することであることが判明しており、そ
の殻は主としてCaSO4・2H2O（石こう）及びほこりや汚
れの析出物からなっている。その殻は下の岩石から非常
に容易に脱着し、雨水に露出されると、その石こうが溶
解し細孔系を介して岩石の本体深く移送され、そこで乾
燥期間中にそれは血漿化し岩石組織を破裂させる。
一般的な岩石保存方法は、撥水剤、例えばアルキルシ
ランまたはシリコン樹脂のような珪素有機製品で処理
し、毛細管壁に疎水性層を与え、これによって岩石中へ
の水の侵入を防止しそして細孔中の石こうの結晶化によ
る損傷を妨害することからなる。しかしながら、この処
理は、岩石表面での腐食反応を妨害せず、下に横たわる
岩石から容易に脱着されうる石灰殻の形成を妨げない。
さらにはシリコーン処理された層の背後に現れる塩類水
溶液は岩石の促進された崩壊をもたらす。さらには、珪
素有機物質は、比較的に高価であり、また有機溶媒中の
溶液の形で塗布されなければならない。
ランまたはシリコン樹脂のような珪素有機製品で処理
し、毛細管壁に疎水性層を与え、これによって岩石中へ
の水の侵入を防止しそして細孔中の石こうの結晶化によ
る損傷を妨害することからなる。しかしながら、この処
理は、岩石表面での腐食反応を妨害せず、下に横たわる
岩石から容易に脱着されうる石灰殻の形成を妨げない。
さらにはシリコーン処理された層の背後に現れる塩類水
溶液は岩石の促進された崩壊をもたらす。さらには、珪
素有機物質は、比較的に高価であり、また有機溶媒中の
溶液の形で塗布されなければならない。
撥水剤組成物に、例えばWPI Acc No.89−289273−4
0、JP 1212287の要約、WPI Acc No.88−245089/35、
JP 63176381の要約、またはWPI Acc No.90−275546
−34、JP 2180778の要約に開示されているようなコロ
イド状シリカを含ませることも可能である。またそのよ
うな組成物も上記の欠点を示す。さらには、有機化合物
は、例えば天候、温度、UV光線によって影響され、そし
てそれらの性質が時間と共に劣化するであろうから、有
機化合物を含むのを避けるのが望ましい。さらには、有
機化合物、シラン及び合成樹脂はそれ自体が岩石の非天
然要素である。
0、JP 1212287の要約、WPI Acc No.88−245089/35、
JP 63176381の要約、またはWPI Acc No.90−275546
−34、JP 2180778の要約に開示されているようなコロ
イド状シリカを含ませることも可能である。またそのよ
うな組成物も上記の欠点を示す。さらには、有機化合物
は、例えば天候、温度、UV光線によって影響され、そし
てそれらの性質が時間と共に劣化するであろうから、有
機化合物を含むのを避けるのが望ましい。さらには、有
機化合物、シラン及び合成樹脂はそれ自体が岩石の非天
然要素である。
もう一つの方法は、岩石を石灰犠牲層で被覆して岩石
表面に微細な反応性方解石を導入しそして腐食反応が生
ずるのに殊に好ましい条件を創設させることからなる。
従って、この石灰被覆処理はある時間間隔後に繰り返え
されなければならずそしてある時間後には被覆された岩
石の表面が腐食反応によって影響されることもある。
表面に微細な反応性方解石を導入しそして腐食反応が生
ずるのに殊に好ましい条件を創設させることからなる。
従って、この石灰被覆処理はある時間間隔後に繰り返え
されなければならずそしてある時間後には被覆された岩
石の表面が腐食反応によって影響されることもある。
米国特許4423096は、セラミック構造材料を、バイン
ダーとして作用するシリカゾル中に懸濁された微粉砕顆
粒粉末で処理することを開示している。この特許は空気
中の酸性汚染物質に対しての炭酸塩質物質に防護に関し
ていない。さらには、それらの粒子はほとんどの材料の
細孔中へ侵入せずに、表面を覆うことになり、これは審
美的観点から満足すべきものでない。
ダーとして作用するシリカゾル中に懸濁された微粉砕顆
粒粉末で処理することを開示している。この特許は空気
中の酸性汚染物質に対しての炭酸塩質物質に防護に関し
ていない。さらには、それらの粒子はほとんどの材料の
細孔中へ侵入せずに、表面を覆うことになり、これは審
美的観点から満足すべきものでない。
米国特許3252917は「塩不含有」カチオン性シリカゾ
ルの製造に関する。このゾルは、コンクリートまたはモ
ルタルのような親水性結合剤から構成された材料を耐水
性とするのに有用であるといわれており、そのゾルは材
料の調製中に他の成分の一緒に配合される。この特許
は、石綿板、コルク板等の処理も開示しているが、固体
炭酸塩質材料の表面処理を言及していない。
ルの製造に関する。このゾルは、コンクリートまたはモ
ルタルのような親水性結合剤から構成された材料を耐水
性とするのに有用であるといわれており、そのゾルは材
料の調製中に他の成分の一緒に配合される。この特許
は、石綿板、コルク板等の処理も開示しているが、固体
炭酸塩質材料の表面処理を言及していない。
従って、空気中に存在する汚染物質に対して固体炭酸
塩質建材を防護する方法が現在要求されている。従って
炭酸塩質物質の表面で酸性雨水及びCO2の乾燥析出によ
って引き起こされる腐食を抑制する方法を提供すること
は、本発明の目的である。また多孔質物質の呼吸を停止
させずに、多孔質物質の本体への水の到達を防止するこ
とも本発明の目的である。多孔質物質の内側に水や塩類
が蓄積するのを防止することは本発明の別の目的であ
る。炭酸塩質物質の表面を処理するための有効な、無毒
性そして比較的安価な薬剤を提供することは、本発明の
さらに別の目的である。
塩質建材を防護する方法が現在要求されている。従って
炭酸塩質物質の表面で酸性雨水及びCO2の乾燥析出によ
って引き起こされる腐食を抑制する方法を提供すること
は、本発明の目的である。また多孔質物質の呼吸を停止
させずに、多孔質物質の本体への水の到達を防止するこ
とも本発明の目的である。多孔質物質の内側に水や塩類
が蓄積するのを防止することは本発明の別の目的であ
る。炭酸塩質物質の表面を処理するための有効な、無毒
性そして比較的安価な薬剤を提供することは、本発明の
さらに別の目的である。
本発明は大気中に存在する汚染物質によって引き起こ
される腐食に感受性の多孔質物質、殊に多孔質炭酸塩質
物質を防護する方法に関する。この方法は、90重量％よ
り多くのシリカゾル、好ましくは95重量％より多くのシ
リカゾルを含む薬剤で物質の表面を処理することからな
る。この薬剤は、シリカゾルとそして被処理物質と相溶
性の添加剤を含みうる。汚れた表面の濡れを改善するた
めに、その薬剤は例えばシリカゾルの安定性を増強する
目的にも役立ちうる一つまたはいくつかの界面活性剤を
含みうる。例えば、約0.05ないし約１重量％の界面活性
剤が存在してよい。しかしながら、活性剤は必要ではな
く、従って殊に好ましい方法は、実質的にシリカゾルか
らなる薬剤で処理することからなる。殊に、薬剤、約１
μｍを超える直径をもつ固体粒子を実質的に含まないの
が好ましく、最も好ましくはそれが約0.2μｍを超える
固体粒子を実質的に含まない。またその薬剤は有機物質
を実質的に含まないのが好ましい。
される腐食に感受性の多孔質物質、殊に多孔質炭酸塩質
物質を防護する方法に関する。この方法は、90重量％よ
り多くのシリカゾル、好ましくは95重量％より多くのシ
リカゾルを含む薬剤で物質の表面を処理することからな
る。この薬剤は、シリカゾルとそして被処理物質と相溶
性の添加剤を含みうる。汚れた表面の濡れを改善するた
めに、その薬剤は例えばシリカゾルの安定性を増強する
目的にも役立ちうる一つまたはいくつかの界面活性剤を
含みうる。例えば、約0.05ないし約１重量％の界面活性
剤が存在してよい。しかしながら、活性剤は必要ではな
く、従って殊に好ましい方法は、実質的にシリカゾルか
らなる薬剤で処理することからなる。殊に、薬剤、約１
μｍを超える直径をもつ固体粒子を実質的に含まないの
が好ましく、最も好ましくはそれが約0.2μｍを超える
固体粒子を実質的に含まない。またその薬剤は有機物質
を実質的に含まないのが好ましい。
シリカゾルとは、濃密な非凝固シリカ粒子の水性コロ
イド液を指称する。好ましいゾルは、アニオン性であ
り、従ってシリカゾルは負の電荷を帯びている。シリカ
含量は、好ましくは約５ないし約60重量％、最も好まし
くは約10ないし約40重量％であり、残部は好ましくは実
質的に水である。その水は、ゾルの製造から、またはさ
らに濃いゾルの希釈からもたらされうる。一具体化例に
よれば、アニオン性シリカゾルはアルカリ性であり、そ
のpHは適当には約７ないし11、好ましくは８ないし、最
も好ましくは８ないし９である。もう一つの具体化例に
よれば、アニオン性シリカゾルは酸性であり、そのpHは
適当には約１ないし約７、好ましくは２ないし５、最も
好ましくは４ないし５である。通常、アルカリ性ならび
に酸性ゾル中の粒子は、実質的にシリカよりなるが、粒
子が例えばアルミニウムで表面改質されて約３ないし約
７のpH範囲でその最大の安定性をもつアニオン性シリカ
ゾルとされたゾルを使用することも可能である［例えば
シムコF.A.の「モディファイド・アンチスリップ・ポリ
ッシュ・アディティブ」、Soap Chem.Spec.39（１）,9
7,99,101,111ページ（1963）参照］。
イド液を指称する。好ましいゾルは、アニオン性であ
り、従ってシリカゾルは負の電荷を帯びている。シリカ
含量は、好ましくは約５ないし約60重量％、最も好まし
くは約10ないし約40重量％であり、残部は好ましくは実
質的に水である。その水は、ゾルの製造から、またはさ
らに濃いゾルの希釈からもたらされうる。一具体化例に
よれば、アニオン性シリカゾルはアルカリ性であり、そ
のpHは適当には約７ないし11、好ましくは８ないし、最
も好ましくは８ないし９である。もう一つの具体化例に
よれば、アニオン性シリカゾルは酸性であり、そのpHは
適当には約１ないし約７、好ましくは２ないし５、最も
好ましくは４ないし５である。通常、アルカリ性ならび
に酸性ゾル中の粒子は、実質的にシリカよりなるが、粒
子が例えばアルミニウムで表面改質されて約３ないし約
７のpH範囲でその最大の安定性をもつアニオン性シリカ
ゾルとされたゾルを使用することも可能である［例えば
シムコF.A.の「モディファイド・アンチスリップ・ポリ
ッシュ・アディティブ」、Soap Chem.Spec.39（１）,9
7,99,101,111ページ（1963）参照］。
アルカリ性アニオン性シリカゾルが多孔質物質の表面
へ塗布されるとき、ゾルは毛細管力によって細孔中へ侵
入する。化学反応は生じないが、平均粒子間距離の減少
によってゾルは細孔内でゲル化する。多孔質物質は、空
洞空間同志を分けている狭所でより大きなゾル粒子を阻
止する篩として作用する。粒子の臨界濃度が超過する
と、３次元ゲル構造が生長し始め、細孔空間を満たして
多孔質物質の内側にシリカの厚い層を生じさせる。侵入
の厚さは、処理される物質の気孔率により、そしてゾル
中のシリカ含量に依存し、低いシリカ含量はゲル化前の
深い侵入をもたらし、多くの場合に20または60mmまでで
ある。多孔質物質内側に厚い均一なシリカ層を得るに
は、処理は希薄なシリカゾルを用いて実施されるのが好
ましく、そして最も好ましくは第１の層の乾燥後に１回
または数回繰り返えされる。最後の処理の後に、炭酸塩
物質の表面は、好ましくはシリカゲルで実質的に飽和さ
れる。好ましくは、表面から少なくとも10mmの深さま
で、最も好ましくは少なくとも20mmの深さまでのシリカ
層を得るように物質は処理される。
へ塗布されるとき、ゾルは毛細管力によって細孔中へ侵
入する。化学反応は生じないが、平均粒子間距離の減少
によってゾルは細孔内でゲル化する。多孔質物質は、空
洞空間同志を分けている狭所でより大きなゾル粒子を阻
止する篩として作用する。粒子の臨界濃度が超過する
と、３次元ゲル構造が生長し始め、細孔空間を満たして
多孔質物質の内側にシリカの厚い層を生じさせる。侵入
の厚さは、処理される物質の気孔率により、そしてゾル
中のシリカ含量に依存し、低いシリカ含量はゲル化前の
深い侵入をもたらし、多くの場合に20または60mmまでで
ある。多孔質物質内側に厚い均一なシリカ層を得るに
は、処理は希薄なシリカゾルを用いて実施されるのが好
ましく、そして最も好ましくは第１の層の乾燥後に１回
または数回繰り返えされる。最後の処理の後に、炭酸塩
物質の表面は、好ましくはシリカゲルで実質的に飽和さ
れる。好ましくは、表面から少なくとも10mmの深さま
で、最も好ましくは少なくとも20mmの深さまでのシリカ
層を得るように物質は処理される。
酸性シリカゾルが炭酸塩質物質の表面へ塗布される
と、炭酸塩がわずかに溶解し、H+と反応してHCO3 -とな
る。結果として生じるゾル粒子のプロトン放出は、ゾル
中のpHの増加、及びシリカ粒子のゲル化を生じさせる。
プロトン結合物質種の供給は炭酸塩結晶粒子の表面から
進行するので、ゲル化は岩石表面で進行し、岩石をシリ
カからなる薄い、適当には約0.05ないし約10mm、好まし
くは約0.5ないし約2mmの厚さの、密な防護層で被覆す
る。その岩石表面の上の部分は、好ましくは1mmより薄
く、最も好ましくは0.2mmより薄い。酸性ゾルの使用
は、アルカリ性ゾルの使用と比較してより少ないシリカ
の消耗を伴なう。
と、炭酸塩がわずかに溶解し、H+と反応してHCO3 -とな
る。結果として生じるゾル粒子のプロトン放出は、ゾル
中のpHの増加、及びシリカ粒子のゲル化を生じさせる。
プロトン結合物質種の供給は炭酸塩結晶粒子の表面から
進行するので、ゲル化は岩石表面で進行し、岩石をシリ
カからなる薄い、適当には約0.05ないし約10mm、好まし
くは約0.5ないし約2mmの厚さの、密な防護層で被覆す
る。その岩石表面の上の部分は、好ましくは1mmより薄
く、最も好ましくは0.2mmより薄い。酸性ゾルの使用
は、アルカリ性ゾルの使用と比較してより少ないシリカ
の消耗を伴なう。
実質的に純粋なシリカゾルを使用することによって、
処理表面の外観は、著しくは変化せず、そして有機化合
物のような非天然要素は処理物質中へ導入されない。防
護シリカ層は岩石からの洗い出から効果的に防止される
ことが見出された。シリカは、酸に対して炭酸塩物質を
防護し、また細孔系中への水の侵入を著しく低減させ
る。他方、シリカ層は水蒸気透過性であり、従って物質
が呼吸できるようにし、水分がシリカゲルの層より下位
の細孔中に永久的に捕足されないようにする。もう一つ
の利点は、シリカゲルが水及びそれに溶解された塩類を
細孔系の外へ運び出すことができ、かくして処理物質中
の塩類の蓄積を防ぎうることである。
処理表面の外観は、著しくは変化せず、そして有機化合
物のような非天然要素は処理物質中へ導入されない。防
護シリカ層は岩石からの洗い出から効果的に防止される
ことが見出された。シリカは、酸に対して炭酸塩物質を
防護し、また細孔系中への水の侵入を著しく低減させ
る。他方、シリカ層は水蒸気透過性であり、従って物質
が呼吸できるようにし、水分がシリカゲルの層より下位
の細孔中に永久的に捕足されないようにする。もう一つ
の利点は、シリカゲルが水及びそれに溶解された塩類を
細孔系の外へ運び出すことができ、かくして処理物質中
の塩類の蓄積を防ぎうることである。
使用される好ましいシリカゾルにおいて、平均粒子寸
法、すなわち数平均粒子直径は、例えば約１ないし約15
0nmの範囲内でありうるが、好ましくは平均粒子寸法は
約10ないし70nm、最も好ましくは約20ないし約50nmの範
囲内である。粒子寸法分布は、粒子直径の標準偏差が数
基準で平均粒子直径の10％以下であるほとんど単分散平
均粒子寸法から、標準偏差が例えば数基準で平均粒子直
径の約140％以下またはそれ以上である極めて広いもの
まで、となりうる。従って、数平均粒子直径が約35nmで
あるならば、数基準の標準偏差は例えば約3.5nm以下か
ら約50nmまでもしくはそれ以上となりうる。適当には、
粒子寸法分布は広く、粒子直径の標準偏差は好ましく
は、数基準で平均粒子直径の約30％以上、最も好ましく
は約55％以上、かつ好ましくは、数基準で平均粒子直径
の約115％以下、最も好ましくは約85％以下である。
法、すなわち数平均粒子直径は、例えば約１ないし約15
0nmの範囲内でありうるが、好ましくは平均粒子寸法は
約10ないし70nm、最も好ましくは約20ないし約50nmの範
囲内である。粒子寸法分布は、粒子直径の標準偏差が数
基準で平均粒子直径の10％以下であるほとんど単分散平
均粒子寸法から、標準偏差が例えば数基準で平均粒子直
径の約140％以下またはそれ以上である極めて広いもの
まで、となりうる。従って、数平均粒子直径が約35nmで
あるならば、数基準の標準偏差は例えば約3.5nm以下か
ら約50nmまでもしくはそれ以上となりうる。適当には、
粒子寸法分布は広く、粒子直径の標準偏差は好ましく
は、数基準で平均粒子直径の約30％以上、最も好ましく
は約55％以上、かつ好ましくは、数基準で平均粒子直径
の約115％以下、最も好ましくは約85％以下である。
相対的に大きな平均粒子寸法と広い粒子寸法分布との
両者は、処理物質の細孔中に形成されるシリカ層の高い
密度を増強する。
両者は、処理物質の細孔中に形成されるシリカ層の高い
密度を増強する。
易溶解性塩類によって引き起こされる腐食を防止する
ためには、使用されるシリカゾルは可及的に少量の溶存
塩を含むべきであるが、安定のままでいるためにはそれ
はカチオンを含まなければならない。本発明によれば、
金属カチオン、殊に、Na+、K+及びLi+のようなアルカリ
金属カチオンは回避されなければならず、なんとなれば
これらのイオンは、水に容易に可溶な塩を形成し、それ
らの塩が処理物質の内側の細孔系中へ移送され、そこで
それらが結晶化し物質を壊すことがあるという危険を伴
なうからである。Na2Oとして表わしたアルカリ金属の含
量は、好ましくは0.1重量％未満、最も好ましくは0.05
重量％未満であるべきである。従って、ゾルの安定化対
イオンは主にその他のイオンからなるべきである。アル
カリ性ゾルは、好ましくは、処理物質からアンモニアの
形で蒸発してアルカリ金属を含まないきれいな防護層を
残すNH4 +のような揮発性カチオンの１種またはそれ以上
によって主に安定化される。また、アミンまたは四級ア
ミンを使用することもできる。酸性ゾルは、好ましくは
H+によって主に安定化される。そのプロトンは、有機な
らびに無機酸からもたらされうる。
ためには、使用されるシリカゾルは可及的に少量の溶存
塩を含むべきであるが、安定のままでいるためにはそれ
はカチオンを含まなければならない。本発明によれば、
金属カチオン、殊に、Na+、K+及びLi+のようなアルカリ
金属カチオンは回避されなければならず、なんとなれば
これらのイオンは、水に容易に可溶な塩を形成し、それ
らの塩が処理物質の内側の細孔系中へ移送され、そこで
それらが結晶化し物質を壊すことがあるという危険を伴
なうからである。Na2Oとして表わしたアルカリ金属の含
量は、好ましくは0.1重量％未満、最も好ましくは0.05
重量％未満であるべきである。従って、ゾルの安定化対
イオンは主にその他のイオンからなるべきである。アル
カリ性ゾルは、好ましくは、処理物質からアンモニアの
形で蒸発してアルカリ金属を含まないきれいな防護層を
残すNH4 +のような揮発性カチオンの１種またはそれ以上
によって主に安定化される。また、アミンまたは四級ア
ミンを使用することもできる。酸性ゾルは、好ましくは
H+によって主に安定化される。そのプロトンは、有機な
らびに無機酸からもたらされうる。
アニオン性シリカゾル、アルカリ性アンモニア安定化
ゾル、ならびに酸性ゾル自体は周知である。例えばR.K.
イラーの「ザ・ケミストリィ・オブ・シリカ」ジョン・
ウィリィ・アンド・サンズ発行（ニュウ・ヨーク、197
9）、殊に第312−461頁参照。そのようなゾルは、例え
ばスエーデンのボフス（Bohus）のエカ・ノーベルABか
ら商業的に入手することもできる。適当なアルカリ性ゾ
ルの一例としてBindzil（商標）40NH3/80を挙げること
ができ、そして適当な酸性ゾルの一例としてBindzil
（商標）30H/80を挙げることができる。
ゾル、ならびに酸性ゾル自体は周知である。例えばR.K.
イラーの「ザ・ケミストリィ・オブ・シリカ」ジョン・
ウィリィ・アンド・サンズ発行（ニュウ・ヨーク、197
9）、殊に第312−461頁参照。そのようなゾルは、例え
ばスエーデンのボフス（Bohus）のエカ・ノーベルABか
ら商業的に入手することもできる。適当なアルカリ性ゾ
ルの一例としてBindzil（商標）40NH3/80を挙げること
ができ、そして適当な酸性ゾルの一例としてBindzil
（商標）30H/80を挙げることができる。
防護されるべき多孔質物質は、例えば、石灰石、ドロ
マイト、大理石または石灰質砂岩を包含しうるが、また
プラスター、石灰モルタルまたは炭酸塩含有コンクリー
トも包含される。本方法は、現存建物、壁面、像または
その他のモニュメントの素表面または塗装表面を処理す
るのに有用であるが、岩石ブロックまたは炭酸塩質物質
から作られたプレハブ式建築要素を処理するのにも有用
である。
マイト、大理石または石灰質砂岩を包含しうるが、また
プラスター、石灰モルタルまたは炭酸塩含有コンクリー
トも包含される。本方法は、現存建物、壁面、像または
その他のモニュメントの素表面または塗装表面を処理す
るのに有用であるが、岩石ブロックまたは炭酸塩質物質
から作られたプレハブ式建築要素を処理するのにも有用
である。
多孔質物質は、アルカリ性アニオン性シリカゾルのみ
によって、酸性アニオン性シリカゾルのみによって、あ
るいはアルカリ性及び酸性アニオン性シリカゾルの両者
によって、処理されうる。
によって、酸性アニオン性シリカゾルのみによって、あ
るいはアルカリ性及び酸性アニオン性シリカゾルの両者
によって、処理されうる。
本発明の一態様によれば、本方法はアルカリ性シリカ
ゾルを用いての１回またはそれ以上の処理を行ない、シ
リカによる岩石の深い飽和、すなわち処理物質の細孔系
内の濃厚防護シリカ層の形成をもたらし、それに続いて
酸性シリカゾルを用いての１回またはそれ以上の処理を
行ない、シリカによる材質の表面より下の部分の飽和、
すなわち、材質の細孔系内の濃厚防護シリカ層の形成を
もたらすことからなる。
ゾルを用いての１回またはそれ以上の処理を行ない、シ
リカによる岩石の深い飽和、すなわち処理物質の細孔系
内の濃厚防護シリカ層の形成をもたらし、それに続いて
酸性シリカゾルを用いての１回またはそれ以上の処理を
行ない、シリカによる材質の表面より下の部分の飽和、
すなわち、材質の細孔系内の濃厚防護シリカ層の形成を
もたらすことからなる。
シリカゾルをプライマーとして使用して、方解石結晶
粒子をSiO2で被覆してから、材質を珪素有機製品で処理
することも可能である。
粒子をSiO2で被覆してから、材質を珪素有機製品で処理
することも可能である。
シリカゾルは、ブラッシング、スプレーまたは浸漬の
ような慣用被覆法によって表面へ塗布してよく、１回ま
たは数回の引き続く処理後に防護層が得られる。
ような慣用被覆法によって表面へ塗布してよく、１回ま
たは数回の引き続く処理後に防護層が得られる。
また本発明は、岩石のブロックまたはプレハブ式建築
要素のような建材であって、材質表面の下の細孔中に、
その表面から少なくとも約2mmの深さ、好ましくは少な
くとも約10mmの深さ、最も好ましくは少なくとも約20mm
の深さまでの細孔中に実質的に均一に分布されて存在す
るゲル化シリカゾルの層を含む建材にも関する。好まし
くは、そのシリカ層は水溶性金属塩、殊にアルカリ金属
塩を実質的に含まない。また、シリカ層が水の侵入を抑
制するが水蒸気透過性であることも好ましい。そのよう
な材料は、本発明の多孔質物質防護方法によって得るこ
とができる。
要素のような建材であって、材質表面の下の細孔中に、
その表面から少なくとも約2mmの深さ、好ましくは少な
くとも約10mmの深さ、最も好ましくは少なくとも約20mm
の深さまでの細孔中に実質的に均一に分布されて存在す
るゲル化シリカゾルの層を含む建材にも関する。好まし
くは、そのシリカ層は水溶性金属塩、殊にアルカリ金属
塩を実質的に含まない。また、シリカ層が水の侵入を抑
制するが水蒸気透過性であることも好ましい。そのよう
な材料は、本発明の多孔質物質防護方法によって得るこ
とができる。
本発明を以下の実施例によってさらに説明する。しか
しながら、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はなく、添付請求の範囲の限定されるだけである。特段
の指示がない限り、すべての百分率及び部は、重量百分
率及び重量部を指称する。
しながら、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はなく、添付請求の範囲の限定されるだけである。特段
の指示がない限り、すべての百分率及び部は、重量百分
率及び重量部を指称する。
実施例1: 方解石系の有機遺物からなり、25％の気孔率及び1.75
％/cm3の嵩比重をもつ中新世堆積岩であるポーランド、
ピンクゾウ産の軟質多孔質石灰石から５×５×2cmのブ
ロックを切り出した。５×5cmの表面の一方を、酸性ア
ニオン性シリカゾルであるbindzil（商標）30H/80中に
浸漬した。このゾルはH+で安定化されており、0.05％未
満のNa2Oを含む。比表面積は80cm2/gであり、数平均粒
子直径は約35nmであり、数基準の標準偏差25nmであっ
た。数基準で約95％の粒子は約５ないし約150nmの範囲
内の寸法を有した。pHは最初約３〜４であったが、約25
％の乾燥含量までの希釈後にpHを約５に調節した。20分
間の含浸後、ゾルからの3.5gの乾燥物質（ゾルの12.2g
のゾルに相当）がその岩石により吸収されており、次い
で岩石を室温で乾燥させた。浸漬をさらに２回繰り返し
て、岩石がさらにゾルに吸収できない、すなわち細孔空
間が沈積シリカゲルで充満された状態に至らしめた。最
後の処理の後に、その立体物はゾルからの3.9gの乾燥物
質（15.6gのゾルに相当）を吸収していた。EPMA（エネ
ルギー分散マイクロアナライザー）を備えたSEM（走査
電子顕微鏡）での検査により、防護シリカゲル層の厚さ
が約２〜3mmであることが示された。シリカゾルで処理
された立体物は2.4kg H2O/m2・ｈ0.5の水吸収係数Ｗを
有しており、この値は25kg H2O/m2・ｈ0.5の係数Ｗを
有する未処理岩石と比較できた。従って、シリカゲルの
層が岩石の細孔への水の侵入を低減させることが示され
た。
％/cm3の嵩比重をもつ中新世堆積岩であるポーランド、
ピンクゾウ産の軟質多孔質石灰石から５×５×2cmのブ
ロックを切り出した。５×5cmの表面の一方を、酸性ア
ニオン性シリカゾルであるbindzil（商標）30H/80中に
浸漬した。このゾルはH+で安定化されており、0.05％未
満のNa2Oを含む。比表面積は80cm2/gであり、数平均粒
子直径は約35nmであり、数基準の標準偏差25nmであっ
た。数基準で約95％の粒子は約５ないし約150nmの範囲
内の寸法を有した。pHは最初約３〜４であったが、約25
％の乾燥含量までの希釈後にpHを約５に調節した。20分
間の含浸後、ゾルからの3.5gの乾燥物質（ゾルの12.2g
のゾルに相当）がその岩石により吸収されており、次い
で岩石を室温で乾燥させた。浸漬をさらに２回繰り返し
て、岩石がさらにゾルに吸収できない、すなわち細孔空
間が沈積シリカゲルで充満された状態に至らしめた。最
後の処理の後に、その立体物はゾルからの3.9gの乾燥物
質（15.6gのゾルに相当）を吸収していた。EPMA（エネ
ルギー分散マイクロアナライザー）を備えたSEM（走査
電子顕微鏡）での検査により、防護シリカゲル層の厚さ
が約２〜3mmであることが示された。シリカゾルで処理
された立体物は2.4kg H2O/m2・ｈ0.5の水吸収係数Ｗを
有しており、この値は25kg H2O/m2・ｈ0.5の係数Ｗを
有する未処理岩石と比較できた。従って、シリカゲルの
層が岩石の細孔への水の侵入を低減させることが示され
た。
実施例2: この実施例では、商標Bindzil 40NH3/80のアニオン
性アルカリ性シリカゲルを用いた。このゾルはNH4 +で安
定化されており、0.05％未満のNa2Oを含んでおり、その
pHは9.5であった。比表面積、平均粒子寸法及び粒子分
布は実施例１で使用したゾルについてのものと同じであ
った。初期に40％の乾燥含量を有していたゾルを約25％
にまで希釈し、このときに実施例１で用いたものと類似
の石灰石のブロックを希釈ゾルで20分間含浸した。この
時間後に、ゾルからの2.3gの乾燥物質（9.2gのゾルに相
当）が岩石により吸収されていた。次いでブロックを恒
量になるまで放置乾燥させ、その含浸操作をさらに２回
繰り返えした。第３番目の含浸の後、吸着されたシリカ
ゾルの合計量は、16.6gであり、これは4.15gの乾燥シリ
カゲルに相当するものであった。10〜12mm厚のシリカゲ
ルの濃厚層が形成され、岩石中への水の侵入を著しく低
減させることが示された。水の毛細管吸引を測定するこ
とにより確定される水吸収係数Ｗは、1.0kg H2O/m2・
ｈ0.5と測定された。比較として、未処理の岩石につい
ての水吸収係数は25kg H2O/m2・ｈ0.5であることが見
出された。
性アルカリ性シリカゲルを用いた。このゾルはNH4 +で安
定化されており、0.05％未満のNa2Oを含んでおり、その
pHは9.5であった。比表面積、平均粒子寸法及び粒子分
布は実施例１で使用したゾルについてのものと同じであ
った。初期に40％の乾燥含量を有していたゾルを約25％
にまで希釈し、このときに実施例１で用いたものと類似
の石灰石のブロックを希釈ゾルで20分間含浸した。この
時間後に、ゾルからの2.3gの乾燥物質（9.2gのゾルに相
当）が岩石により吸収されていた。次いでブロックを恒
量になるまで放置乾燥させ、その含浸操作をさらに２回
繰り返えした。第３番目の含浸の後、吸着されたシリカ
ゾルの合計量は、16.6gであり、これは4.15gの乾燥シリ
カゲルに相当するものであった。10〜12mm厚のシリカゲ
ルの濃厚層が形成され、岩石中への水の侵入を著しく低
減させることが示された。水の毛細管吸引を測定するこ
とにより確定される水吸収係数Ｗは、1.0kg H2O/m2・
ｈ0.5と測定された。比較として、未処理の岩石につい
ての水吸収係数は25kg H2O/m2・ｈ0.5であることが見
出された。
実施例3: 実施例１及び２で用いたものと同様な石灰石のブロッ
クを実施例２に従ってアルカリ性シリカゾルBindzil 4
0NH3/80で１回処理し、次いで実施例１に従い酸性シリ
カゾルBindzil 30H/80で２回処理した。シリカゲルの
８〜10mm厚の濃厚層が形成され、次いでブロックを乾燥
させた。
クを実施例２に従ってアルカリ性シリカゾルBindzil 4
0NH3/80で１回処理し、次いで実施例１に従い酸性シリ
カゾルBindzil 30H/80で２回処理した。シリカゲルの
８〜10mm厚の濃厚層が形成され、次いでブロックを乾燥
させた。
実施例4: 実施例1,2及び３により調製されたブロックならびに
石灰石の未処理ブロックを、SO2含有湿潤空気中で人工
風化させた。この人工風化は下記の三つのサイクルを含
んでいた。
石灰石の未処理ブロックを、SO2含有湿潤空気中で人工
風化させた。この人工風化は下記の三つのサイクルを含
んでいた。
（１） 40℃の温度、95％RHの湿度を有し55ppmのSO2を
含む空気流中での２時間の処理、試料は試料ホルダー内
を循環している冷水により冷却して試料表面上に水を沈
着せしめる。
含む空気流中での２時間の処理、試料は試料ホルダー内
を循環している冷水により冷却して試料表面上に水を沈
着せしめる。
（２） 40℃の温度、95％RHの湿度を有し55ppmのSO2を
含む空気流中で５時間処理、試料ホルダーを冷却せず、
これにより試料表面で硫酸の生成がもたらされた。
含む空気流中で５時間処理、試料ホルダーを冷却せず、
これにより試料表面で硫酸の生成がもたらされた。
（３） 40℃の温度40％RHの湿度を有し、55ppmのSO2を
含む空気流中で５時間処理、試料ホルダーを冷却せず、
岩石中の凝縮された水は蒸発する。
含む空気流中で５時間処理、試料ホルダーを冷却せず、
岩石中の凝縮された水は蒸発する。
上記のサイクルを96時間繰り返えしたときに、試料を
エネルギー分散マイクロアナライザー付きSEMにより検
査して、硫黄の分布（主たる腐食生成物である硫酸塩の
分布の指示を与える）を試料の横断面で測定した。
エネルギー分散マイクロアナライザー付きSEMにより検
査して、硫黄の分布（主たる腐食生成物である硫酸塩の
分布の指示を与える）を試料の横断面で測定した。
未処理のブロックは、明確な崩解の徴候を示す1.0〜
1.2mm厚の腐食層を明かにした。
1.2mm厚の腐食層を明かにした。
酸性シリカゾルのみで処理されたブロック（実施例
１）は約0.20〜0.25mmまで広がっている腐食された層を
示したが、腐食生成物である石こう（CaSO4・2H2O）の
存在量は著しく低かった。
１）は約0.20〜0.25mmまで広がっている腐食された層を
示したが、腐食生成物である石こう（CaSO4・2H2O）の
存在量は著しく低かった。
アルカリ性シリカゾルのみで処理されたブロックは
（実施例２）、さらに少ない腐食生成物を示し、それら
の表面の保存状態は良好であると判定できた。腐食生成
物である石こうは、試験試料のほんとうに表面でのみ見
出され、石こう層の厚さは約0.05〜0.10mmであった。
（実施例２）、さらに少ない腐食生成物を示し、それら
の表面の保存状態は良好であると判定できた。腐食生成
物である石こうは、試験試料のほんとうに表面でのみ見
出され、石こう層の厚さは約0.05〜0.10mmであった。
まずアルカリ性ゾルで次いで酸性ゾルで処理されたブ
ロック（実施例３）は、約0.1mmの深さまで広がってい
る腐食層を示した。損傷の程度は、岩石が酸性ゾルのみ
で処理された場合（実施例１）よりも軽微であった。
ロック（実施例３）は、約0.1mmの深さまで広がってい
る腐食層を示した。損傷の程度は、岩石が酸性ゾルのみ
で処理された場合（実施例１）よりも軽微であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 コジロヴスキ，ロマン ポーランド人民共和国30−082 クラー クーフ，ウリツァ・カジミェシャ・ヴィ ェルゴキェゴ 138 (56)参考文献 特開 昭58−15059（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−98409（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−24329（ＪＰ，Ａ) 特公 昭53−19609（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C04B 41/65 - 41/69 ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ) ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ) ＰＣＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (12)
- 【請求項１】大気中に存在する汚染物質によって引き起
こされる腐食に感受性の多孔質物質を防護する方法であ
って、該方法が物質の表面を、１ミクロンを越える直径
をもつ固体粒子を実質的に含まずそしてゼル中にNa2Oと
して表して0.1重量％より少ないアルカリ金属含量を有
する90重量％より多くのシリカゾルを含む薬剤で処理す
ることからなり、該シリカゾルがアニオン性かつアルカ
リ性でありそして揮発性のカチオンによって主に安定化
されるかまたは酸性でありそしてH+イオンによって主に
安定化されるかして、多孔質物質の表面より下の細孔内
にゲル化したシリカゾルの層を形成していることを特徴
とする該方法。 - 【請求項２】シリカゾルがアニオン性かつアルカリ性で
あり、そして一またはそれ以上の揮発性カチオンによっ
て主に安定化されていることを特徴とする請求の範囲１
の方法。 - 【請求項３】シリカゾルがアンモニウムカチオンによっ
て主に安定化されていることを特徴とする請求の範囲２
の方法。 - 【請求項４】薬剤が実質的に有機物質を含まないことを
特徴とする請求の範囲１〜３のいずれかの方法。 - 【請求項５】薬剤は実質的にシリカゾルからなることを
特徴とする請求の範囲１〜４のいずれかの方法。 - 【請求項６】ゾル中の粒子の数平均直径が10ないし70nm
の範囲内であることを特徴とする請求の範囲１〜５のい
ずれかの方法。 - 【請求項７】ゾルの粒径の標準偏差が数基準で平均粒径
の30％以上であることを特徴とする請求の範囲１〜６の
いずれかの方法。 - 【請求項８】処理される多孔質物質は、石灰石、ドロマ
イト、大理石、石灰質砂岩、プラスター、石灰モルタル
またはコンクリートであることを特徴とする請求の範囲
１〜７のいずれかの方法。 - 【請求項９】アルカリ性シリカゾルでの一またはそれ以
上の処理それに続く酸性シリカゾルでの一またはそれ以
上の処理を含むことを特徴とする前記の請求の範囲１〜
８のいずれかの方法。 - 【請求項１０】請求の範囲１〜９のいずれかの方法によ
り得られる多孔質建材であって、多孔質材料表面より下
の細孔中に表面から少なくとも2mmの深さまでの細孔内
に実質的に均一に分布されて存在するゲル化されたシリ
カゾルの層を含み、そのシリカゾルがNa2Oとして表して
0.1重量％より少ないアルカリ金属を含むことを特徴と
する多孔質建材。 - 【請求項１１】シリカ層が水溶性金属塩を実質的に含ま
ない請求の範囲10の建材。 - 【請求項１２】シリカ層が有機物質を実質的に含まない
請求の範囲10または11の建材。
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|---|---|---|---|
| SE9102737-5 | 1991-09-20 | ||
| SE9102737A SE469893B (sv) | 1991-09-20 | 1991-09-20 | Sätt att behandla en yta av karbonatbaserat material, silikasol för behandling av materialet, sätt att framställa silikasolen samt med silikasolen behandlat material |
| PCT/SE1992/000418 WO1993006062A1 (en) | 1991-09-20 | 1992-06-12 | A method of protecting a surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06510977A JPH06510977A (ja) | 1994-12-08 |
| JP2885513B2 true JP2885513B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
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Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5505981A Expired - Fee Related JP2885513B2 (ja) | 1991-09-20 | 1992-06-12 | 表面を防護する方法 |
| JP4273383A Expired - Fee Related JP2819079B2 (ja) | 1991-09-20 | 1992-09-18 | 表面の保護方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4273383A Expired - Fee Related JP2819079B2 (ja) | 1991-09-20 | 1992-09-18 | 表面の保護方法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
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| EP (2) | EP0604443B1 (ja) |
| JP (2) | JP2885513B2 (ja) |
| AT (2) | ATE160335T1 (ja) |
| DE (2) | DE69223252T2 (ja) |
| ES (1) | ES2109368T3 (ja) |
| GR (1) | GR3025671T3 (ja) |
| SE (1) | SE469893B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| AUPO935797A0 (en) * | 1997-09-22 | 1997-10-16 | Notwheat Pty Ltd | Method of treating limestone |
| AU747984B2 (en) * | 1997-09-22 | 2002-05-30 | Notwheat Pty Ltd | Method of treating limestone and like calcareous materials |
| AU6281399A (en) * | 1998-10-02 | 2000-04-26 | Cabot Corporation | Silica dispersion, coating composition and recording medium |
| US6558607B1 (en) * | 1999-09-30 | 2003-05-06 | University Of Massachusetts | Crystallization of constrained polymers |
| DE19960091A1 (de) * | 1999-12-14 | 2001-07-12 | Bosch Gmbh Robert | Keramikhaltiges Dispergat, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung des Dispergates in Dickschichtpasten |
| CA2412949C (en) * | 2000-06-22 | 2007-08-14 | Akzo Nobel N.V. | Construction material |
| IL153338A0 (en) | 2000-06-22 | 2003-07-06 | Akzo Nobel Nv | Construction material |
| US10041176B2 (en) * | 2005-04-07 | 2018-08-07 | Momentive Performance Materials Inc. | No-rinse pretreatment methods and compositions |
| KR101580066B1 (ko) * | 2011-08-09 | 2015-12-23 | 미쓰비시 쥬시 가부시끼가이샤 | 투명 적층 필름 |
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|---|---|---|---|---|
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| US3007878A (en) | 1956-11-01 | 1961-11-07 | Du Pont | Aquasols of positively-charged coated silica particles and their production |
| US3139406A (en) | 1960-10-12 | 1964-06-30 | Nalco Chemical Co | Method of producing hydrous metal oxide sols |
| US3252917A (en) * | 1962-08-27 | 1966-05-24 | Nalco Chemical Co | Method of producing alumina-coated silica in sol form |
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