KR20080100832A - 광물 표면의 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광물 표면의 처리 방법으로서,

a) 광물 표면을 처리하여 오염물을 제거하는 단계 및

b) 상기 표면을 플라스틱으로 코팅하는 단계

를 포함하고, 상기 단계 b)의 플라스틱으로서, i) 폴리이소시아네이트를 ii) 이소시아네이트에 반응성인 수소 원자가 2개 이상인 화합물과 반응시켜 제조할 수 있는 투명하고 압축된 소수성 폴리우레탄을 사용하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.

Description

광물 표면의 처리 방법{METHOD FOR TREATING MINERAL SURFACES}

본 발명은 광물 표면, 특히 건축 구조물의 처리 방법에 관한 것이다.

건축 구조물의 외벽은 시간에 걸쳐 노화가 진행된다. 환경적인 영향 뿐 아니라 그래피티(graffiti)와 같은 손상의 결과로서, 건축물은 시간에 걸쳐 볼품없이 된다. 따라서 파사드 세정 면적, 기념물의 관리, 및 자연석의 복구에 있어서, 민감한 기재 상의 오염물(soiling)을 자주 제거하는 것이 필요한 실정이다. 광범위한 면적의 경우, 이는 통상 워터 젯 블라스팅(water jet blasting), 바람직하게는 샌드블라스팅에 의해 실현된다.

급속하게 재오염되는 것을 방지하기 위해, 표면은 블라스팅 후 시일링(seal)될 수 있다. 석재의 표면을 보호하기 위한 다양한 방법이 공지되어 있다.

예를 들어, DE 199 42 243은 조적조(masonry)를 마감하기 위한 접착 촉진제를 갖는 수성 폴리우레탄 수지 분산물을 기술하고 있다. 접착 촉진제의 목적은 평활 표면에의 접착을 향상시키는 것이다. 기술된 분산물로부터 형성된 코팅은 방수지만 "통기성"이 있다.

DE 101 24 499는 실리콘 수지를 주성분으로 하고 표면용 분쇄 석재의 분획을 포함하는 코팅 재료를 기술하고 있다. 실리콘 수지가 강력한 고유색을 가지고 있기 때문에, 그 의도는 석재가 표면석에 시각적 특성을 제공하게 하는 것이다.

DE 39 39 566은 알콕시실란 말단의 폴리우레탄을 포함하는 석재 보호용 재료를 기술하고 있다. 석재 보호용 재료의 목적은 석재에 소수성 뿐 아니라 친수성을 형성하는 것이다.

DE 197 06 904는 이소시아네이트 기를 함유하는 화합물을 주성분으로 하는 광물 기재용 재료의 함침을 기술하고 있다. 재료의 함침은 석재가 소수성이 되는 것을 방지하려는 것을 의미한다. 또한 조성물의 함침은 염 함유 석재에 유용할 것이다.

EP 689 908은 석재를 보호하는 것으로 간주되고 환경적 영향으로부터 견고한 불소화된 폴리우레탄의 수성 분산을 기술하고 있다.

EP 1 170 271은 자연석 블럭을 고체화시키는 방법을 기술하고 있다. 이는 플라스틱을 이용하여 진공 하에 블럭을 함침시키는 것을 수반한다. 이로 인해 블럭의 강도를 향상시키려는 의도이다. 하지만, 이러한 방법은 비용이 많이 들고 불편하며 건축물 리노베이션에 완전히 부적당하다.

US 4,810,533은 환경적 영향에 의해 손상된 다공성 표면의 처리를 기술하고 있다. 이는 우선 표면에의 용매 처리를 수반하여 유기적 오염물을 제거한다. 따라서 표면을 모래로 블라스팅시킨 후 물을 처리하여 느슨한 입자를 제거한다. 이후 유기 용매로 물을 제거하고 천으로 표면을 세정한다. 따라서 최종적으로 수분 경화 폴리우레탄을 세정된 표면에 적용한다. 브러쉬, 노즐 또는 특정 롤러를 사용하여 상기 폴리우레탄을 적용할 수 있다. 이러한 방법은 인내를 요하며 시간 낭비적이 다.

본 발명의 목적은 환경적인 효과에 대해 표면을 내구력 있게 보호하고 손상과 오염을 제거할 수 있는 광물 표면 처리의 간단한 방법을 찾는 것이고, 폴리우레탄을 통상적으로 용이하게 입수 가능한 원료를 사용하여 제조하려는 의도이다.

상기 목적은 워터블라스팅 또는, 자세하게는 샌드플라스팅, 및 지방족 소수성 폴리우레탄의 표면에의 후속 도포에 의해 표면으로부터 오염물을 우선 제거하여 실현되었다.

따라서, 본 발명은 광물 표면의 처리 방법으로서,

a) 광물 표면을 처리하여 오염물을 제거하는 단계 및

b) 상기 표면을 플라스틱으로 코팅하는 단계

를 포함하고, 상기 단계 b)의 플라스틱으로서, 지방족 폴리이소시아네이트를 주성분으로 하는 투명하고 압축된 소수성 폴리우레탄을 사용하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.

단계 a)에서, 기술된 바와 같이, 광물 표면에서 오염물을 제거한다. 일반 상식적인 방법으로 이를 실시할 수 있다. 워터블라스팅 및 샌드블라스팅은 특히 효과적인 것으로 입증되었다.

워터블라스팅의 경우, 고응력 하에 물의 운동 에너지가 세정에 사용된다. 좁은 노즐로부터 고압(최대 300 MPa)으로 나오는 물의 분출이 표면을 가격(strike)하고, 이로써 표면으로부터 오염물이 제거된다.

더욱 효과적이면서, 특히 바람직한 것은 샌드블라스팅이다. 샌드블라스팅이란 압착 공기 또는 원심력에 의한 가속 하에 세정될 물체 상에서 블라스팅되는 블라스팅제 또는 상이한 유형의 과립의 작용에 의한 표면 세정을 말한다. 다수의 구체예에서 회전 블라스팅 또는 압착 공기 블라스팅이 실시된다. 회전 블라스팅의 경우, 고정 단위의 스핀휠이 회전함으로써 블라스팅이 배출된다. 압착 공기 블라스팅은 고정 또는 이동 기저물 상에서 작동시킬 수 있다. 블라스팅제를 압착 공기로 가속화시켜 비교적 고속으로 블라스팅 기재를 가격한다.

바람직한 일 구체예에 있어서, 압착 공기 송풍기(0.7 MPa)로 직경이 0.5∼1.5 mm인 석영 모래를 세정될 표면 상에서 회전시킨다.

표면에서 장기간의 개선을 얻기 위해, 단계 b)에서, 소수성 지방족 폴리우레탄을 표면에 도포한다. 이러한 도포는 바람직하게는 스프레잉에 의해 통상적으로 발생할 수 있다. 폴리우레탄 코팅의 두께는 바람직하게는 0.5 mm∼1 cm, 자세하게는 0.5 mm∼3 mm이다.

단계 a)와 b) 사이에, 표면을 세정할 수 있다. 본문에 있어서, 표면에 접착되어 있는 느슨한 입자는, 예를 들어 브러쉬, 압착 공기 또는 물에 의해, 예컨대 기계적으로 제거될 수 있다.

폴리우레탄은 바람직하게는 건축물의 파사드의 경우 표면의 시각적 손상(impairment)을 방지하기 위해 압축되고 투명하다. 동일한 이유로, 방향족 폴리이소시아네이트를 주성분으로 하는 폴리우레탄과 대조적으로 시간이 경과함에 따라 황화되지 않기 때문에 지방족 폴리이소시아네이트를 주성분으로 하는 폴리우레탄인 지방족 폴리우레탄을 사용한다.

본 발명에 따라 사용된 소수성 폴리우레탄의 상세한 설명이 이하 제시된다.

소수성 폴리우레탄의 합성 성분은 매우 통상적으로 이소시아네이트기가 없는 화합물 및 이소시아네이트기에 반응성인 기를 갖는 화합물이다. 이소시아네이트기엔 반응성인 기는 통상 히드록실기 및 아미노기이다. 아미노기는 매우 반응성이며 따라서 반응 혼합물이 빠르게 처리되야 하기 때문에 히드록실기가 바람직하다. 이러한 합성 성분의 반응에 의해 형성된 생성물을 통상 이하 폴리우레탄으로 언급한다.

소수성 폴리우레탄의 합성 성분을 도포하는 동안, 비고정된 도로의 상부 층 또는 트랙 바닥(track bed)의 석재가 무수 상태일 필요는 없다. 놀랍게도, 심지어 습식 석재가 있더라도, 폴리우레탄과 석재 사이에 효과적인 접착을 얻게 된다. 비고정된 도로 상의 웅덩이도 폴리우레탄의 전달에 실질적으로 해를 끼치지 않기 때문에 물 하에서도 소수성 폴리우레탄을 경화시킬 수 있다.

사용된 폴리이소시아네이트는, 기술된 바와 같이, 지방족 폴리이소시아네이트이다. 바람직한 대표물은 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI) 및 이소포론 디이소시아네이트(IPDI)이다. 지방족 폴리이소시아네이트의 높은 휘발성 때문에, 이들은 대개 이들의 반응 생성물의 형태, 특히 뷰렛, 알로파네이트 또는 이소시아누레이트로서 사용된다.

이소시아네이트기에 반응성인 2 이상의 수소 원자로 사용된 화합물은 통상 폴리올로 공지된 다작용성 알콜이거나 또는 덜 바람직하게는 다작용성 아민이다.

사용된 폴리우레탄의 소수성화는 특히 폴리우레탄계의 출발 성분 중 하나 이상, 바람직하게는 폴리올 성분에 히드록실 작용성의 지방-화학물 성분을 첨가하여 초래할 수 있다.

사용될 수 있는 공지된 일련의 히드록실 작용성의 지방-화학물 성분들이 있다. 예로는 피마자유, 히드록실 변형유, 예컨대 포도씨유, 블랙 쿠민 오일, 호박씨유, 보리지씨유, 대두유, 밀 배아 오일, 평지씨유, 해바라기유, 땅콩유, 살구씨유, 피스타치오유, 아몬드유, 올리브유, 마카다미어 넛 오일, 아보카도유, 씨벅슨유, 참기름, 헤이즐럿유, 달맞이꽃유, 야생 장미유, 대마씨유, 엉컹퀴유, 월넛유, 미리스테올레산, 팔미트올레산, 올레산, 바센산, 페트로셀린산, 가돌레산, 에루크산, 너본산, 리놀레산, 리놀렌산, 스테아리돈산, 아라키돈산, 팀노돈산, 클루파노돈산, 얼럭 서보닌산을 기초로 하는 히드록실 변형 지방 에스테르가 있다. 여기서 바람직한 것은 피마자유 및 산화알킬렌 또는 케톤 포름알데히드 수지와의 반응 생성물을 사용하는 것이다. 마지막으로 언급한 화합물은, 예를 들어 상표명 Desmophen^® 1150(Bayer AG)에 의해 판매된다.

바람직하게 사용된 지방-화학물 폴리올의 추가 군은 에폭시화된 지방 에스테르의 개환 반응과 알콜과의 동시 반응 및, 적당한 경우 후속 추가 에스테르 교환 반응을 통해 얻을 수 있다. 히드록실기를 오일 및 지방에 도입하는 것은 우선 상기 생성물에 존재하는 올레핀 이중 결합을 에폭시화시킨 후, 생성된 에폭시드 기를 1가 또는 다가 알콜과 반응시키는 단계에 의해 실현된다. 이것은 에폭시드 고리로부터, 히드록실기 또는, 다작용성 알콜의 경우, 상당 수의 OH 기를 갖는 구조를 생성한다. 오일과 지방이 통상 글리세롤 에스테르이기 때문에, 상기 언급된 반응과 함께 동시에 에스테르 교환 반응이 실행된다. 이러한 방식으로 얻은 화합물은 바람직하게는 분자량이 500∼1500 g/mol이다. 이러한 유형의 생성물은, 예를 들어 Henkel에서 판매된다.

지방-화학물 폴리올은, 바람직하게는 각각 이소시아네이트기에 반응성인 수소 원자를 2개 이상 갖는 모든 성분의 총중량을 기준으로, > 0 중량% 내지 100 중량%, 자세하게는 75 중량%∼100 중량%의 양으로 사용된다.

본 발명의 방법의 특히 바람직한 일 구체예에 있어서, 사용된 압축 폴리우레탄은 폴리이소시아네이트를 이소시아네이트기에 반응성인 수소 원자가 2개 이상인 화합물과 반응시킴으로써 제조되는 것이며, 1 이상의 지방-화학물 폴리올 및 1 이상의 페놀 개질된 방향족 탄화수소 수지, 특히 인덴-쿠마론 수지를 포함하는 2 이상의 반응성 수소 원자를 갖는 화합물을 특징으로 한다. 이러한 폴리우레탄 및 또한 이의 합성 성분은 이들이 원칙상 물 하에서도 경화될 수 있도록 충분히 높은 소수성화를 갖는다.

사용된 말단 페놀기를 갖는 페놀 형성된 방향족 탄화수소 수지는 바람직하게는 페놀 개질된 인덴-쿠마론 수지, 더욱 바람직하게는 방향족 탄화수소 수지의 공업적 혼합물, 특히 하기 화학식 I의 중요한 구성 성분인 화합물(n은 2∼28임)을 포함하는 것이다:

이러한 유형의 생성물은 시판 중이며, 예컨대 상표명 NOVARES^®로 Rutgers VFT AG에서 판매된다.

페놀 개질된 방향족 탄화수소 수지, 특히 페놀 개질된 인덴-쿠마론 수지는 통상 OH 함량이 0.5 중량%∼5.0 중량%이다.

지방-화학물 폴리올 및 페놀 개질된 방향족 탄화수소 수지, 특히 인덴-쿠마론 수지는 바람직하게는 100 : 1 내지 100 : 50의 중량비로 사용된다.

출발 화합물과 함께, 활성 수소 원자가 2개 이상인 추가의 화합물을 사용할 수 있다. 가수분해에 상당히 내성이기 때문에, 폴리에테르 알콜이 바람직하다. 이러한 알콜은 일반적으로 공지된 방법, 통상 산화알킬렌과 H 작용성 출발 물질의 첨가 반응에 의해 제조된다. 사용된 폴리에테르 알콜은 바람직하게는 3 이상의 작용가 및 400 mg KOH/g 이상, 바람직하게는 600 mg KOH/g 이상, 자세하게는 400∼1000 mg KOH/g 범위의 히드록실 가를 갖는다. 이들은 적어도 3중 작용성 출발 물질과 산화알킬렌의 반응에 의해 통상적으로 제조된다. 사용될 수 있는 출발 물질은, 바람직하게는 분자 내 히드록실기가 3 이상인 알콜을 포함하며, 예컨대 글리세롤, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 및 사카로스이다. 사용된 산화알킬렌은 바람직하게는 산화프로필렌이다.

반응 혼합물은 추가의 일반적인 성분, 예를 들어 촉매 및 일반적인 보조제 및 첨가제와 혼합될 수 있다. 반응 혼합물은 자세하게는 건조기, 제올라이트와 혼합되어 성분 내 물의 축적을 방지하고 이에 따라 폴리우레탄을 발포시켜야 한다. 이러한 물질은 바람직하게는 이소시아네이트기에 반응성인 수소 원자가 2개 이상인 화합물에 첨가된다. 이러한 혼합물은 종종 폴리올 성분으로서 당분야에 언급되고 있다. 복합재의 장기간 안정화를 향상시키기 위해서는, UV 안정화제를 첨가하는 것이 유리하다.

사용된 폴리우레탄은 원칙상 촉매의 존재 없이 제조될 수 있다. 경화를 향상시키기 위해서는 촉매를 사용할 수 있다. 촉매는 선택되거나 바람직하게는 가능한 한 반응 시간을 초래한 것이어야 한다. 이는 반응 혼합물이 장시간 동안 액체를 유지할 수 있다는 것을 의미한다. 원칙상, 기술된 바와 같이, 촉매 없이도 완전하게 작용이 가능하다.

본 발명에 따라 사용된 폴리우레탄은 바람직하게는 규소 원자를 포함하는 유기 화합물을 포함하지 않는다. 하지만, 요변성과 같은 유리한 유동적 특징을 실현하기 위해, 또는 곡면 상에 경화된 폴리우레탄의 비교적 상당히 두꺼운 막을 실현하기 위해서는, 무기 규소 화합물, 특히 발열성 실리카의 형태로 사용할 수 있다. 사용된 양은 바람직하게는 > 0 내지 5 중량부이다.

이소시아네이트기에 반응성인 수소 원자가 2개 이상인 화합물과 폴리이소시아네이트의 조합은 이소시아네이트기의 화학량론적 과량, 바람직하게는 5% 이상, 자세하게는 5%∼60%의 비율로 발생되어야 한다.

바람직하게 사용된 소수성 폴리우레탄은 특히 탁월한 처리 과정 특성이 두드러진다. 따라서 이러한 폴리우레탄은 광물 표면 상에 효과적인 접착을 제시한다. 물의 존재에도 불구하고, 폴리우레탄의 경화는 실제로 압축되어 발생한다. 사용된 압축 폴리우레탄은 박막의 경우에서도 완전하게 압축된 경화를 제시한다.

따라서 바람직하게 사용된 폴리우레탄은 광물 표면을 보호하는데에 탁월하게 적당하다. 광물 표면과 폴리우레탄 사이에 형성되는 복합재는 상당히 강력하다. 또한, 특히 상당히 소수성인 폴리우레탄을 사용하는 경우, 실제로 폴리우레탄의 가수분해가 없어서 본 발명의 방법으로 처리된 광물 표면은 상당히 긴 내구력을 갖게 된다.

본 발명의 방법을 실시하기 위해서, 바람직하게는 폴리이소시아네이트를 활성 수소 원자가 2개 이상인 화합물과 혼합시키고 이 혼합물을 표면에 도포하는데, 이때 표면은 마감된 폴리우레탄으로 경화시킨다. 예를 들어, 스프레딩, 롤링 또는 스프레잉, 특히 스프레잉에 의해 도포할 수 있다.

본 발명에 따르면 광물 표면을 간단하고 내구력있게 보호할 수 있다. 상기 방법은 특히 건축물의 외벽, 특히 파사드의 리노베이션에 사용할 수 있다. 폴리우레탄의 소수성 마감으로 인해, 이들은 풍화 작용 효과에 대해 내구력있는 보호를 제공한다. 따라서 결빙조차도 코팅을 거의 열화시키지 않는다. 이 코팅은 통상적인 시스템보다 긴 수명을 갖고 있어서, 고비용이 들고 불편하며, 특히 샌드블라스팅의 경우, 또한 파사드에 해가 되는 파사드의 세정을 비교적 오랜 시간 간격을 두고 실시할 수 있다.

코팅은 색조 안정성이기 때문에, 건축물의 외관을 손상시키지 않는다.

Claims (13)

1. a) 광물 표면을 처리하여 오염물(soiling)을 제거하는 단계 및

   b) 상기 표면을 플라스틱으로 코팅하는 단계

   를 포함하고, 상기 단계 b)의 플라스틱으로서, i) 폴리이소시아네이트를 ii) 이소시아네이트에 반응성인 수소 원자가 2개 이상인 화합물과 반응시켜 제조할 수 있는 투명하고 압축된 소수성 폴리우레탄을 사용하는 것을 포함하는 광물 표면의 처리 방법.
2. 제1항에 있어서, i) 폴리이소시아네이트로서 1 이상의 지방족 폴리이소시아네이트를 사용하는 처리 방법.
3. 제1항에 있어서, 단계 a)는 샌드블라스팅으로 실시하는 처리 방법.
4. 제1항에 있어서, 단계 a)는 워터블라스팅으로 실시하는 처리 방법.
5. 제1항에 있어서, 단계 b)에 사용된 폴리우레탄은 규소 원자를 포함하는 유기 화합물을 사용하지 않고 제조하는 처리 방법.
6. 제1항에 있어서, 단계 b)에 사용된 폴리우레탄은 폴리우레탄계의 1 이상의 출발 성분 중에 히드록실 작용성의 지방-화학물 성분을 사용하여 제조하는 처리 방법.
7. 제1항에 있어서, 단계 b)에 사용된 폴리우레탄은 폴리우레탄계의 성분 ii)로 히드록실 작용성의 지방-화학물 성분을 사용하여 제조하는 처리 방법.
8. 제1항에 있어서, 단계 b)에 사용된 폴리우레탄은, 이소시아네이트기에 반응성인 수소 원자가 2개 이상인 모든 화합물의 총 중량을 기준으로, 폴리우레탄계의 폴리올 성분 중 히드록실 작용성의 지방-화학물 성분을 > 0 내지 100 중량%로 사용하여 제조하는 처리 방법.
9. 제1항에 있어서, 단계 b)에 사용된 폴리우레탄은, 이소시아네이트기에 반응성인 수소 원자가 2개 이상인 모든 화합물의 총 중량을 기준으로, 폴리우레탄계의 폴리올 성분 중 히드록실 작용성의 지방-화학물 성분을 > 75 중량% 내지 100 중량%로 사용하여 제조하는 처리 방법.
10. 제1항에 있어서, 단계 b)에 사용된 폴리우레탄은 말단 페놀기를 갖는 페놀 개질된 방향족 탄화수소 수지를 사용하여 제조하는 처리 방법.
11. 제1항에 있어서, 말단 페놀기를 갖는 페놀 개질된 방향족 탄화수소 수지는 페놀 개질된 인덴-쿠마론 수지인 처리 방법.
12. 제1항에 있어서, 말단 페놀기를 갖는 페놀 개질된 방향족 탄화수소 수지는 하기 화학식 I(n은 2∼28임)의 페놀 개질된 인덴-쿠마론 수지인 것을 특징으로 하는 처리 방법:

    [화학식 I]

    
13. 제1항에 있어서, 폴리우레탄의 액체 출발 성분은 스프레잉, 롤링 또는 스프레딩에 의해 광물 표면에 도포하고, 이때 이들은 마감된(finished) 폴리우레탄으로 경화되는 처리 방법.