PL187888B1

PL187888B1 - Środek impregnujący w postaci cieczy do obróbki ciał porowatych i sposób obróbki ciał porowatych

Info

Publication number: PL187888B1
Application number: PL32165397A
Authority: PL
Inventors: Hermann Wolf Ibach
Original assignee: Ibach Steinkonservierung Gmbh & Cokg; Ibach Steinkonservierungen
Priority date: 1997-08-18
Filing date: 1997-08-18
Publication date: 2004-10-29
Also published as: EP0899252A1; PL321653A1; DE59808587D1; EP0899252B1; ATE242189T1

Abstract

1 . Srodek impregnujacy w postaci cieczy do obróbki cial porowatych, znamienny tym, ze zawiera 65-95% wagowych jednego lub wiekszej liczby polimeryzowalnych kwasów lub pochodnych kwasów wybranych z grupy obejmujacej kwas metakrylowy, sole i estry kwasu metakrylowego, kwas fumarowy, sole i estry kwasu fumarowego, kwas itakonowy, sole i estry kwasu itakonowego, sole i estry kwasu akrylowego, akrylonitryl, amid kwasu akrylowego i ich mieszaniny, 1 -2 0 % wagowych zmiekczacza i 1 - 1 0 % wagowych organosilanu, a wytwarzana zywica lub mieszanina zywic ma temperature zeszklenia 70-90°C. 6 . Sposób obróbki cial porowatych, znamienny tym, ze cialo porowate poddaje sie dzialaniu srodka impregnujacego w postaci cieczy zawierajacej 65-95% wagowych jednego lub wiekszej liczby polimeryzowalnych kwasów lub pochodnych kw asów wybranych z gru- py obejmujacej kwas metakrylowy, sole i estry kwasu metakrylowego, kwas fumarowy, sole i estry kwasu fumarowego, kwas itakonowy, sole i estry kwasu itakonowego, sole i estry kwasu akrylowego, akrylonitryl, amid kwasu akrylowego i ich mieszaniny, 1 -2 0 % wago- wych zmiekczacza i 1 - 1 0 % wagowych organosilanu, do w ytw arzania zywicy lub mieszaniny zywic o temperaturze zeszklenia 70-90°C. PL

Description

Przedmiotem wynalazku są środek impregnujący w postaci cieczy do obróbki ciał porowatych i sposób obróbki ciał porowatych, umożliwiające zwiększenie ich odporności na wietrzenie.

Dla zapewnienia trwałej odporności porowatych elementów kamiennych na wietrzenie, trzeba przede wszystkim zapobiegać wnikaniu wody do wewnątrz zabezpieczanego elementu porowatego. Dokonuje się tego, np. zgodnie z DE 22 54 146, drogą całkowitej impregnacji ciała porowatego żywicą organiczną, którą następnie poddaje się utwardzaniu.

Znane środki impregnujące w postaci cieczy to wolne od rozpuszczalników układy żywic reaktywnych, zawierające np. akrylany, poliestry, żywice epoksydowe lub kauczuki silikonowe wraz z odpowiednim utwardzaczem.

Naturalne i sztuczne kamienie, będące ciałami porowatymi ulegają pod wpływem czynników atmosferycznych dużym zmianom temperatury i wskutek tego kurczą się lub rozszerzają. Np. zimą temperatura kamienia odpowiadająca temperaturze otoczenia może wynosić -20°C i poniżej. Podczas bezpośredniego nasłonecznienia temperatura kamienia po stronie nasłonecznionej może wynosić do 60°C. Wskutek tego w kamieniu powstają bardzo duże różnice temperatury, powodujące naprężenia w jego strukturze.

Tak duże wahania temperatury wywierają ujemny wpływ także w przypadku żywic dotychczas stosowanych do konserwacji kamienia. Z upływem czasu pojawia się kruchość, przy czym woda, zwłaszcza w postaci wilgoci zawartej w powietrzu, ma ciągły dostęp do porów kamienia.

187 888

Celem wynalazku było opracowanie środka impregnującego, który wnikając do drobnych porów kamienia łączyłby się ze ściankami porów, nie prowadząc do uszkodzeń materiału z powodu dodatkowych naprężeń występujących wskutek wahań temperatury.

Nieoczekiwanie okazało się, że opracowanie środka impregnującego w postaci cieczy 0 temperaturze zeszklenia 70-90°C pozwoliło na osiągnięcie powyższego celu.

Zatem przedmiotem wynalazku jest środek impregnujący w postaci cieczy do obróbki ciał porowatych, który charakteryzuje się tym, że zawiera 65-95% wagowych jednego lub większej liczby polimeryzowalnych kwasów lub pochodnych kwasów wybranych z grupy obejmującej kwas metakrylowy, sole i estry kwasu metakrylowego, kwas fumarowy, sole i estry kwasu fumarowego, kwas itakonowy, sole i estry kwasu itakonowego, sole i estry kwasu akrylowego, akrylonitryl, amid kwasu akrylowego i ich mieszaniny, 1-20% wagowych zmiękczacza i 1-10% wagowych organosilanu, a wytwarzana żywica lub mieszanina żywic ma temperaturę zeszklenia 70-90°C.

Korzystnie środek impregnujący według wynalazku dodatkowo zawiera kwas akrylowy.

Korzystnie środek impregnujący według wynalazku zawiera metakrylan glikolu trietylenowego i/lub akrylan 2-etyloheksylu.

Korzystnie żywica lub mieszanina żywic ma temperaturę zeszklenia 78-85°C.

Ponadto przedmiotem wynalazku jest sposób obróbki ciał porowatych, który charakteryzuje się tym, że ciało porowate poddaje się działaniu wyżej zdefiniowanego środka impregnującego w postaci cieczy do obróbki ciał porowatych.

Temperatura zeszklenia (Tg) jest to taka temperatura, w której amorficzne ciało stałe przechodzi ze stanu ciekłego w stan szklisty i odwrotnie. Stosowane tu określenie temperatura zeszklenia dotyczy temperatury zeszklenia określonej żywicy, a także mieszaniny żywic. Należy wziąć pod uwagę, że w temperaturze zeszklenia materiał polimeryczny staje się miększy w porównaniu z jego stanem normalnym, przy czym jego rozszerzalność termiczna wzrasta bardziej niż proporcjonalnie. Ponadto jakość materiału polimerycznego pogarsza się po każdym przekroczeniu temperatury zeszklenia.

W celu usieciowania polimerów stosuje się typowe utwardzacze, takie jak nadtlenek butylu, w ilości 0,5-2% wag.

Zgodnie z wynalazkiem dla ustalenia temperatury zeszklenia dodaje się zmiękczaczy w ilości 1-20% wag. Odpowiednimi zmiękczaczami są te, które można łatwo przerabiać ze stosowanymi żywicami impregnującymi. Odpowiednimi zmiękczaczami dla polimerów są zmiękczacze na bazie poliestrów, np. estrów kwasu adypinowego, polieterów, poliglikoli i kauczuku nitrylowego. Szczególnie korzystnymi zmiękczaczami stosowanymi zgodnie z wynalazkiem są metakrylan glikolu trietylenowego (ETMA) i akrylan 2-etyloheksylu (EHA).

Środek impregnujący oprócz zmiękczacza lub działającego jako zmiękczacz polimeryzowalnego kwasu, może zawierać dodatkowo metakrylan glikolu trietylenowego i/lub akrylan etyloheksylu.

Szczególnie korzystnie żywica impregnująca wykazuje temperaturę zeszklenia około 80°C.

Środek impregnujący zawiera polimeryzowalny kwas o 1-5 i atomach węgla, np. szczególnie odpowiednim polimeryzowalnym kwasem jest kwas akrylowy, metakrylowy, maleinowy, fumarowy lub itakonowy.

Środek impregnujący może także zawierać typowe dodatki, takie jak środki zwiększające przyczepność w ilości 1-10% wag. Odpowiednimi środkami zwiększającymi przyczepność są organosilany, takie jak tetrametylosilan, tetrafenylosilan i heksametylodisilan.

Środek impregnujący według wynalazku stosuje się do obróbki kamieni naturalnych i sztucznych, a w szczególności piaskowców o spoiwie wapiennym, wapieni i marmurów. Znajduje on również zastosowanie do obróbki betonu dla zwiększenia jego odporności na wietrzenie.

Zgodnie z korzystnym przykładem realizacji wynalazku, przeznaczony do obróbki kamień po wysuszeniu wprowadza się do pojemnika pod próżnią 10-30 kPa. W takich warunkach kamień ulega odgazowaniu. Następnie, utrzymując próżnię, wprowadza się środek impregnujący według wynalazku tak, aby kamień był całkowicie nim pokryty. Następnie stosuje się nadciśnienie, np. 1500 kPa, aby środek impregnujący wniknął w porowaty kamień szyb4

187 888 ciej i głębiej, niż byłoby to możliwe pod ciśnieniem atmosferycznym. Nadciśnienie wytwarza się za pomocą gazów obojętnych, w szczególności azotu lub gazów szlachetnych, i utrzymuje przez okres wystarczająco długi, aby środek impregnujący został wchłonięty przez kamień. W przypadku środka impregnującego z dodatkiem polimetakrylanu metylu polepszającego właściwości utwardzonego polimeru, pory kamienia mogą zapychać się, wskutek czego nasycenie jest niewystarczające. Aby temu zapobiec korzystne jest powtarzanie etapów obróbki pod próżnią i pod nadciśnieniem, przy czym osadzający się w porach polimetakrylan metylu ulega wypłukiwaniu. Wymagana liczba takich cykli zależy od rozkładu wielkości średnicy szyjek porów i objętości porów impregnowanego kamienia. Następnie odprowadza się środek impregnujący, utrzymując nadciśnienie w zbiorniku, aby środek impregnujący wchłonięty przez kamień nie wyciekał z porów.

Następnie podwyższa się temperaturę gazu w zbiorniku dla rozpoczęcia utwardzania środka impregnującego. Zamiast podwyższać temperaturę gazów w. zbiorniku, utrzymując nadciśnienie wewnątrz zbiornika można ogrzewać ciecz w takim stopniu, aby zaszła reakcja utwardzania środka impregnującego. Podczas utwardzania trzeba utrzymywać nadciśnienie ze względów opisanych powyżej. Zbiornik odgazowuje się dla zlikwidowania nadciśnienia dopiero po zakończeniu procesu utwardzania. Porowaty i kruchy kamień, poddany powyżej opisanemu procesowi, staje się twardy oraz odporny na agresywne substancje i na wietrzenie.

Wynalazek ilustrują następujące przykłady.

Przykład 1

Suchy piaskowiec „Bamberger” o masie 100 kg wprowadzono do zbiornika próżniowego i odgazowywano przez 4 tygodnie pod ciśnieniem 60 kPa. Następnie utrzymując próżnię do zbiornika wprowadzono środek impregnujący tak, aby całkowicie pokryć nim piaskowiec. Zastosowano środek impregnujący o składzie: amid kwasu akrylowego (91%), metakrylan glikolu trietylenowego (4%), tetrametylosilan (3%) i nadtlenek butylu (2%). Pojemnik poddano naprzemian cztery razy nadciśnieniu 1500 kPa po 12 godzin i następnie próżni 60 kPa. Stosując nadciśnienie odprowadzono nadmiar środka impregnującego ze zbiornika, a piaskowiec utwardzono w temperaturze 80°C i pod ciśnieniem 1500 kPa. Tak otrzymany piaskowiec wykazywał bardzo dobrą odporność na wietrzenie i bardzo dobrą odporność temperaturową.

Przykłady 2i3

Środki impregnujące A i B mają następujący skład:

A) 79% amidu kwasu akrylowego

9,5% akrylanu 2-etyloheksylu (ETH)

2,5% metakrylanu glikolu trietylenowego (ETMA)

7,5% tetrafenylosilanu

1,5% nadtlenku butylu (BP)

B) 89% kwasu metakrylowego

7% akrylanu 2-etyloheksylu (ETH)

3% tetrametylosilanu (TMS)

1% nadtlenku butylu (BP)

Piaskowiec „Bamberger” poddany obróbce sposobem opisanym w przykładzie 1 z użyciem środka impregnującego A lub B wykazywał bardzo dobrą odporność na wietrzenie i bardzo dobrą odporność temperaturową..

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Środek impregnujący w postaci cieczy do obróbki ciał porowatych, znamienny tym, że zawiera 65-95% wagowych jednego lub większej liczby polimeryzowalnych kwasów lub pochodnych kwasów wybranych z grupy obejmującej kwas metakrylowy, sole i estry kwasu metakrylowego, kwas fumarowy, sole i estry kwasu fumarowego, kwas itakonowy, sole i estry kwasu itakonowego, sole i estry kwasu akrylowego, akrylonitryl, amid kwasu akrylowego i ich mieszaniny, 1-20% wagowych zmiękczacza i 1-10% wagowych organosilanu, a wytwarzana żywica lub mieszanina żywic ma temperaturę zeszklenia 70-90°C.
2. Środek impregnujący według zastrz. 1, znamienny tym, że dodatkowo zawiera kwas akrylowy.
3. Środek impregnujący według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że zawiera metakrylan glikolu trietylenowego i/lub akrylan 2-etyloheksylu.
4. Środek impregnujący według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że żywica lub mieszanina żywic ma temperaturę zeszklenia 78-85°C.
5. Środek impregnujący według zastrz. 3, znamienny tym, że żywica lub mieszanina żywic ma temperaturę zeszklenia 78- 85°C.
6. Sposób obróbki ciał porowatych, znamienny tym, że ciało porowate poddaje się działaniu środka impregnującego w postaci cieczy zawierającej 65-95% wagowych jednego lub większej liczby polimeryzowalnych kwasów lub pochodnych kwasów wybranych z grupy obejmującej kwas metakrylowy, sole i estry kwasu metakrylowego, kwas fumarowy, sole i estry kwasu fumarowego, kwas itakonowy, sole i estry kwasu itakonowego, sole i estry kwasu akrylowego, akrylonitryl, amid kwasu akrylowego i ich mieszaniny, 1-20% wagowych zmiękczacza i 1-10% wagowych organosilanu, do wytwarzania żywicy lub mieszaniny żywic o temperaturze zeszklenia 70-90°C.