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CN101500965A - 浸渍多孔物体的方法 - Google Patents

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CN101500965A
CN101500965A CNA2007800291560A CN200780029156A CN101500965A CN 101500965 A CN101500965 A CN 101500965A CN A2007800291560 A CNA2007800291560 A CN A2007800291560A CN 200780029156 A CN200780029156 A CN 200780029156A CN 101500965 A CN101500965 A CN 101500965A
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CNA2007800291560A
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拉尔斯·博蒂·彼得森
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Original Assignee
BORTHY HOLDING APS
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Abstract

本发明涉及一种浸渍多孔物体的方法，所述方法包括如下步骤i)－v)：i)向所述多孔物体的至少一部分的表面上施加包含丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的材料的注射层并利用低于大气压或高于大气压的压力使至少部分所述材料进入所述物体的孔中；ii)使所述多孔物体回到正常压力气氛下；iii)任选地，至少部分地使所述注射层硬化；iv)向浸渍了所述注射层的多孔物体区域上施加丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的面涂层；v)使所述面涂层硬化；其中所述步骤i)中施加的注射层和/或步骤iv)中施加的面涂层包含粒径为0nm－100μm的玻璃粉。本发明还涉及按本发明的方法获得的多孔物体。所述浸渍物体具有高强度且高度耐机械、化学、热和/或生物性质的损耗。

Description

浸渍多孔物体的方法
技术领域
本发明涉及一种浸渍多孔物体的方法，使得经浸渍的物体具有基本封闭的表面，所述封闭表面高度耐机械、化学、热和/或生物性质的损耗。
背景技术
对于许多用途而言，可能希望浸渍多孔物体例如基于粘土或水泥的材料以赋予其上不能粘附污物、藻类和其他不希望的物质的表面，或在它们粘附时能较易于清洁这些表面而无需破坏所述表面的孔结构。
对于这些用途，迄今已知为许多目的涂刷特别是混凝土表面以尤其是使得它们易于清洁。此外，在许多情况下，混凝土结构经涂刷以避免二氧化碳、水分、酸雨和盐等进入，所有这些均对混凝土结构的完整性有着有害影响。
对于基于粘土的砖瓦，众所周知可以具有无机釉，由此产生玻璃样表面。为瓦上釉的该过程相当昂贵，且对于许多用途而言，最终表面不是原始材料的表面，而是表现出完全不同的颜色、光亮、光泽和阻力特征。此外，釉是非常硬的材料以致物体(特别是当所述物体为屋瓦时)变得相当脆，小的机械冲击均可能使釉碎裂或使釉破裂而不能实现釉的包封性质。
因此，需要提供一种浸渍多孔物体的方法以避免伴随熟知技术的缺点。
发明目的
因此，按本发明的第一方面的目的是提供一种用包含丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的浸渍材料浸渍多孔物体并利用低于大气压或高于大气压的压力使至少部分所述材料进入所述物体的孔中的方法。
此外，按本发明的第二方面的目的是提供一种已按本发明的方法浸渍的多孔物体。
在本技术领域中，于压力下浸渍木材是众所周知的。这些方法是为使木材结构更耐环境影响以便可提供更长的预期寿命而发展起来的。但还未发现上述方法适合于浸渍在本发明的范围内处理的多孔材料。这是由于浸渍木材所用的压力浸渍方法和材料依赖于这样的事实，即木材是相当多孔的材料，该材料具有易于允许浸渍材料进入并自身分布在材料内的纤维和纹理。对于基于水泥和基于粘土的材料，仅存在非常小的孔/空隙以致浸渍材料因毛细作用或任何其他物理影响而不能分布在材料内。在木材中，通过使用可吸取浸渍材料通过木材的纤维和纹理的真空而可提供彻底的浸渍。
但这类方法从未被认为对本发明的范围内的产品可行，原因是所述多孔材料中的空隙和孔极小以致孔中的毛细力使其不适合这样的方法。
发明内容
本发明的第一方面涉及一种浸渍多孔物体的方法，所述方法包括步骤i)-v)：
i)向所述多孔物体的至少一部分的表面上施加包含丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的材料的注射层并利用低于大气压或高于大气压的压力使至少部分所述材料进入所述物体的孔中；
ii)使所述多孔物体回到正常压力气氛下；
iii)任选地，至少部分地使所述注射层硬化；
iv)向浸渍了所述注射层的多孔物体区域上施加丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的面涂层；
v)使所述面涂层硬化；
其特征在于步骤i)中施加的注射层和/或步骤iv)中施加的面涂层包含粒径为0nm-100μm的玻璃粉。
此外，本发明的第二方面涉及一种按本发明的方法浸渍的多孔物体。
附图说明
图1a示出了按实施例1a浸渍的混凝土瓦的照片。图1a示出了已经受粘合强度试验并因此使下面的混凝土暴露在外的混凝土瓦的面涂层的表面区域(左上角)。图1a也示出了胶合到瓦的面涂层表面上并已经受粘合强度试验而在装置的抗拉强度极限内无任何表面损坏的粘合强度试验底盘(dolly)。
图1b为已经受粘合强度试验的图1a混凝土瓦的面涂层表面区域(左上角)的特写。面涂层下面的混凝土可以清楚地识别。
图1c-1g各示出了按实施例1a浸渍的混凝土瓦的表面部分不同区域的薄切片照片。
图1h示出了天气对按实施例1a制备的混凝土瓦(下方的瓦)和经不包含玻璃粉的丙烯酸系树脂涂层浸渍的现有技术混凝土瓦(上方的瓦)的影响的差异。
图2a-2d各示出了按实施例2浸渍的混凝土管的表面部分不同区域的薄切片照片。
图3a示出了按实施例3a浸渍的高强度混凝土瓦的表面部分的薄切片照片。
图3b-3f各示出了按实施例3b浸渍的混凝土管的表面部分不同区域的薄切片照片。
图4a示出了经受涉及五个底盘的耐磨强度试验后的实施例4的浸渍瓦。
图4b和5各示出了按实施例5浸渍的混凝土瓦的表面部分不同区域的薄切片照片。
图6示出了按实施例6浸渍的石棉水泥物体的表面部分区域的薄切片照片。
图7a和图7b各示出了按实施例7浸渍的粘土瓦的表面部分不同区域的薄切片照片。
发明详述
试验已表明可通过使用相对环境压力而言高于大气压的压力或低于大气压的压力浸渍多孔物体如基于水泥或粘土的材料。选择的浸渍材料必须选择为满足最终表面的要求即提供基本封闭的表面且同时其必须具有使所述材料可迁移进多孔物体如基于水泥和粘土的材料的表面层中存在的孔和空隙中的粘度。本发明人已发现，包含粒径为0nm-100μm的玻璃粉的丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯满足上述要求。
因此，按本发明浸渍多孔物体的方法包括如下步骤：
i)向所述多孔物体的至少一部分的表面上施加包含丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的材料的注射层并利用低于大气压或高于大气压的压力使至少部分所述材料进入所述物体的孔中；
ii)使所述多孔物体回到正常压力气氛下；
iii)任选地，至少部分地使所述注射层硬化；
iv)向浸渍了所述注射层的多孔物体区域上施加丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的面涂层；
v)使所述面涂层硬化；
其特征在于步骤i)中施加的注射层和/或步骤iv)中施加的面涂层包含粒径为0nm-100μm的玻璃粉。
因此，按本发明的方法，总共至少两个层被施加到多孔物体的表面上，即在高于大气压的压力或低于大气压的压力的帮助下至少部分地被迫进入待浸渍的多孔物体的孔中的注射层和随后施加到所述注射层的顶面上并为最终产品表面提供所希望的最后修饰的面涂层。
待浸渍的多孔物体
待按本发明浸渍的物体可为任何类型的多孔物体，例如包含基于水泥或粘土的材料、大理石、水磨石、花岗岩、石灰华、砂石或石棉水泥的物体，但本发明的应用不限于这些。成品的实例为基于粘土或水泥的屋瓦。其他产品有：砖瓦；管，例如污水管；风车的结构元件；抽油装置的结构元件；天井或阳台的结构元件；楼梯的结构元件，例如楼梯台阶；悬挂电能传输用电缆的桥塔；地板的结构元件；用于农业领域的结构元件，例如秣草保藏地板，秣草保藏地窖地板或条缝地板或饲料通道或畜舍中用于收集排泄物的通道的结构元件；桌面、窗台、家具。
优选地，待浸渍的物体刚好在浸渍前在约30-50℃、例如约40℃下贮存12小时以从孔中驱逐出水分。
用作浸渍材料的聚合物
用作浸渍材料的聚合物选自包括丙烯酸酯、环氧化物和聚氨酯的集合。浸渍材料可为双组分材料，其中在将所述材料施加到物体上前向浸渍材料的树脂中添加硬化剂。硬化剂可刚好在离开喷嘴头前与浸渍材料的树脂混合，并由该喷嘴头将其以雾的形式喷向待处理的物体。通过在喷嘴中混合两种组分，污染和喷嘴设备的可能堵塞将不会发生。此外，混合物贮存期将连续地保持新鲜，原因是从混合的浸渍材料离开喷嘴到其冲击待处理的表面的时间量可在整个施加过程中保持较短和恒定。通过进一步调节双组分浸渍材料的硬化时间，可产生较短的浸渍周期以便按本发明的方法处理的物体在离开进行所述方法的装置后可较快地堆叠、贮存或处理。
可使用广泛的丙烯酸系树脂作为用于注射层和/或面涂层的材料。来自Teknos公司的丙烯酸系树脂Teknocryl Aqua 2789已被证明是优异的用于注射层和面涂层的材料。Teknocryl Aqua 2789是基于水的单组分丙烯酸系树脂，可以不同颜色购得，一干燥即硬化。其干物质含量为40％。
作为替代方案，可使用广泛的环氧树脂作为注射层和/或面涂层的材料。来自Teknos公司的环氧树脂Teknofloor Primer 310环氧清漆已被证明是优异的注射层和面涂层材料。Teknofloor Primer 310环氧清漆是无溶剂的包含树脂部分和硬化剂部分的双组分环氧树脂。
另一种适宜用作根据本发明的方法的注射层材料和/或面涂层的环氧树脂为来自Teknos公司的Inerta 250。Inerta 250是低溶剂含量(干物质含量为约96体积％)的包含树脂和硬化剂的双组分环氧树脂。
作为替代方案，可使用广泛的聚氨酯作为注射层和/或面涂层的材料。来自Teknos公司的聚氨酯3646已被证明是优异的注射层和面涂层材料。Teknos 3646是包含树脂部分和硬化剂部分的双组分聚氨酯，干物质含量为约63％。
本领域技术人员将能提供适用于本发明的方法中的其他丙烯酸系树脂、环氧化物和聚氨酯，例如Bayer、BASF、Huntsman和Akzo Nobel生产的那些。
在本发明的又一实施方案中，浸渍材料任选包含溶剂或稀释剂。在根据本发明的方法中使用的浸渍材料可以是基于水的或基于有机溶剂的。在一些情况下，应用相对稀释状态的浸渍材料将是有利的，所述相对稀释状态可通过用稀释剂稀释浸渍材料达到。稀释剂可同浸渍材料自身一样是基于水的或基于有机溶剂的。优选使用根据浸渍材料生产商的说明与待应用的浸渍材料相容的稀释剂。因此，在各种具体情况下，关于适宜溶剂的信息应咨询浸渍材料供应商。
取决于浸渍物体所希望的可见性质，浸渍层和/或面涂层可以是有色的或透明的。
在根据本发明的方法的优选实施方案中，面涂层和/或注射层包含杀生物剂和/或UV-防护添加剂。包含这些物质可延长经浸渍物体的表面的使用寿命和更长久地避免藻类生长。
所述UV-防护添加剂可以选自广泛的市售UV-防护添加剂。其中的一些为：
Figure A200780029156D00101
 384、
Figure A200780029156D00102
 400和受阻胺光稳定剂(HALS)如
Figure A200780029156D00103
 123或 292；均可自Ciba AG买到。本领域技术人员将能提出其他适宜的UV-防护添加剂。
所述杀生物剂可选自广泛的市售杀生物剂。其中的一些为：甲基异噻唑啉酮、氯甲基异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮、辛基异噻唑啉酮、二氯辛基异噻唑啉酮。本领域技术人员将能提出其他适宜的杀生物剂。
包含在浸渍材料中的玻璃粉
已经发现，在浸渍材料中包含玻璃粉高度改善最终涂层的断裂强度。这很可能与非常小的玻璃颗粒将填充多孔材料的孔从而加强涂层的完整性这一事实有关。因此，认为，当存在于注射层中时，玻璃粉起到耐磨的作用并同时提供较大的表面积，随后施加的面涂层可粘附于所述较大的表面积上，而当存在于面涂层中时，玻璃粉起到耐磨的作用并同时提供UV辐射防护。
薄切片照片分析已令人惊奇地证实，包含玻璃粉的注射层可以以至多数mm的深度注射进多孔物体的孔中，并因此提供在许多情况下比多孔材料自身强的涂层，这已得到粘合强度试验的证实。
浸渍材料中使用的玻璃粉的粒径为0nm-100μm。优选玻璃粉的粒径为10nm-99μm，例如20nm-95μm，例如30nm-90μm，例如1μm-80μm，例如5μm-50μm，例如8μm-40μm，例如10μm-25μm。
在根据本发明的方法的优选实施方案中，玻璃粉的粒径分布为使得最少50重量％的颗粒的粒径为20μm或更小，例如使得最少40重量％的颗粒的粒径为10μm或更小，例如使得最少25重量％的颗粒的粒径为5μm或更小。
应指出，在上面的表述中，粒径为0nm应理解为粒径不限制于任何下限。因此，就其广义而言，玻璃粉的颗粒可具有100μm或更小这一范围内的任何尺寸。
已经发现，根据下表1的玻璃粉粒径分布特别适合用于根据本发明的方法中。
表1
 
筛孔直径(μm) 通过孔的玻璃颗粒的量(重量％)
38.2 88.1
28.5 76.2
21.4 62.4
15.8 50.5
12.0 38.6
8.8 28.7
6.3 22.8
4.6 14.9
3.3 8.9
1.4 3.0
玻璃粉的含量为聚合物基础组分的2-94重量％。本说明书和所附权利要求书中的术语“聚合物基础组分”应理解为聚合物树脂加硬化剂，如果适用的话。因此，就玻璃含量百分数的计算而言，添加到聚合物中的任何溶剂均不包括在聚合物基础组分中。
优选玻璃粉的含量占相应步骤中施加的丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯总量的4-90重量％，例如10-80重量％，例如20-70重量％，例如30-60重量％，例如40-50重量％。
玻璃粉为浸渍材料的成分，通过粉碎源自窗玻璃的二手玻璃产生。将玻璃置于存在许多钢珠的桶式研磨机中，之后使研磨机旋转以便钢珠压碎玻璃。作为替代方案，本发明中使用的玻璃粉可通过其他研磨技术如通过使用磨碎机系统或通过辊边装置获得。
传统上，玻璃被认为是疏水材料，但当粉碎至玻璃粉的粒度分布在0nm-100μm范围内时，玻璃颗粒似乎具有吸湿性以致可以在上述浸渍材料中使用玻璃粉，其中玻璃粉除为惰性成分外也因玻璃粉在填充多孔物体的空隙和孔的浸渍材料基体中获得非常好的分散而具有活性。此外，玻璃粉颗粒在一定程度上具有粘结性以致玻璃粉确实有助于增强硬化浸渍材料的强度。
通过在根据本发明的面涂层材料中包含玻璃粉，最终的浸渍多孔物体将获得非常光滑的表面。
在根据本发明的一个实施方案中，注射层以及面涂层均包含玻璃粉。在根据本发明的另一实施方案中，仅注射层包含玻璃粉；而在根据本发明的又一实施方案中，仅面涂层包含玻璃粉。
使用高于大气压的压力施加多孔物体注射层
在根据本发明的方法的一个优选实施方案中，注射层用高于大气压的压力施加。
在该实施方案中，施加注射层后的多孔物体受到高于大气压的压力，即比大气压力高的压力。施加注射层后高于大气压的压力的施加迫使注射层的材料进入多孔物体的孔中。
在根据本发明的方法的一个优选实施方案中，所述高于大气压的压力在1.5-25巴范围内，例如2-20巴，例如4-15巴，例如5巴到10巴。
在本说明书和所附权利要求书中，凡是给出压力，应理解该压力为绝对压力。在此参照系下，完全真空的压力为0巴，正常压力(即既不低于大气压力也不高于大气压力)为1巴。高于大气压的压力应理解为绝对压力高于1巴，而低于大气压的压力应理解为绝对压力低于1巴。
当用高于大气压的压力施加注射层时，通常施加较短时间的高于大气压的压力即已足够。因此，根据本发明的优选实施方案，高于大气压的压力施加到包含所施加的注射层的多孔物体上的时间为5秒-10分钟，例如10秒-5分钟，例如15秒-4分钟，例如20秒-2分钟，例如30秒-1分钟。
优选地，待浸渍的物体刚好在浸渍前在约30-50℃、例如约40℃下贮存12小时。
不言而喻，高于大气压的压力必须在所施加的注射层已完全硬化之前施加；即高于大气压的压力必须在注射层仍具有液体特征时施加。
使用低于大气压的压力施加多孔物体注射层
在根据本发明的方法的另一实施方案中，多孔物体用低于大气压的压力浸渍注射层。在该实施方案中，待浸渍的物体受到低于大气压的压力，其后多孔物体被浸渍注射层。
在一个优选实施方案中，所述低于大气压的压力为0.001-0.8巴，例如0.002-0.7巴，例如0.005-0.5巴，例如0.01-0.4巴，例如0.02-0.2巴，例如0.04-0.1巴。
在一个优选实施方案中，所述低于大气压的压力在施加注射层之前施加30-240分钟，例如60-180分钟，例如90-120分钟。当所希望的低于大气压的压力已建立并保持所希望的时间段时施加注射层。
优选物体在施加注射层后于低于大气压的压力下短时保持，例如2-45分钟，例如5-30分钟，例如10-20分钟。这使注射层材料可自身分布在已经浸渍的多孔物体的表面上并在较小程度上流进物体的孔中少许距离。
然后使物体回到正常压力条件下。随着压力增大，多孔物体的孔外增大的压力迫使注射层材料进一步进入孔中。
优选地，待在低于大气压的压力下浸渍的物体刚好在浸渍前在约30-50℃、例如约40℃下贮存12小时。
通过在注射层的施加中使用高于大气压的压力或低于大气压的压力，可迫使足够的浸渍材料进入物体的表面层中以便以自这些材料的表面的垂直距离计算的浸渍深度将在数微米到至高数毫米以及更高的范围内。
向注射层表面上施加面涂层
在施加注射层后，向浸渍了所述注射层的表面上施加面涂层。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，在施加面涂层前使注射层短时硬化是有利的，例如硬化2-60分钟，例如5-45分钟，例如10-30分钟，例如15-25分钟，例如20分钟。
在根据本发明的方法的另一实施方案中，面涂层在已施加注射层且物体已回到正常压力后即刻施加到注射层的表面上。
在面涂层的施加中无需任何低于大气压或高于大气压的压力。因此，面涂层可在正常压力下施加。
相对于注射层材料的类型而言，面涂层材料的类型不受任何限制，只要面涂层材料选自包括丙烯酸系树脂、环氧树脂和聚氨酯的集合即可。因此，注射层/面涂层体系可为下述任意体系：丙烯酸系树脂/丙烯酸系树脂、丙烯酸系树脂/环氧树脂、丙烯酸系树脂/聚氨酯、环氧树脂/丙烯酸系树脂、环氧树脂/环氧树脂、环氧树脂/聚氨酯、聚氨酯/丙烯酸系树脂、聚氨酯/环氧树脂、聚氨酯/聚氨酯。
在根据本发明的方法的一个优选实施方案中，面涂层材料与注射层材料是相同类型的。因此，在根据本发明的方法的一个优选实施方案中，注射层/面涂层体系选自包括以下体系的集合：丙烯酸系树脂/丙烯酸系树脂、环氧树脂/环氧树脂、聚氨酯/聚氨酯。
如果注射层包含粒径为0nm-100μm的玻璃粉，则面涂层中包含这类玻璃粉是完全任选的。但如果注射层不包含玻璃粉，则面涂层必须包含粒径为0nm-100μm的玻璃粉以提供注射层/面涂层组合体系所希望的强度。
在根据本发明的方法的一个实施方案中，注射层以及面涂层包含粒径为0nm-100μm的玻璃粉。在根据本发明的方法的另一实施方案中，仅注射层包含粒径为0nm-100μm的玻璃粉。在根据本发明的方法的又一实施方案中，仅面涂层包含粒径为0nm-100μm的玻璃粉。
施加两个注射层
在某些特定情况下，尤其是需要多孔物体具有超强表面的情况下，对根据本发明的方法的步骤i)加以改进可能是有利的。因此，在需要特别强的表面的情况下，根据本发明的方法的第一步由如下步骤1a)代替：
ia)施加包含丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的材料的第一注射层，然后立即向所述第一注射层上施加包含丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的材料的第二注射层并利用低于大气压或高于大气压的压力使至少部分所施加的材料进入所述物体的孔中。
因此，在该改进的方法中，两个注射层被施加到所述多孔物体的至少一部分的表面上。这意味着在高于大气压的情况下，第一注射层以及第二注射层在施加高于大气压的压力之前施加。在低于大气压的情况下，在施加第一和第二注射层之前建立真空并保持所希望的时间段。此后让浸渍了两个注射层的物体回到正常压力。
在根据本发明的该改进方法的一个优选实施方案中，仅第一注射层包含玻璃粉而第二注射层和面涂层不包含玻璃粉。
在根据本发明的该改进方法的另一优选实施方案中，仅第一和第二注射层包含玻璃粉而面涂层不包含玻璃粉。
在根据本发明的该改进方法的又一实施方案中，仅第一注射层和面涂层包含玻璃粉而第二注射层不包含玻璃粉。
在根据本发明的该改进方法的再一实施方案中，第一注射层以及第二注射层和面涂层均包含玻璃粉。
优选第一和第二注射层以湿碰湿(wet-in-wet)施加方式施加。
施加仅一个注射层且不施加面涂层
在一些情况下可能希望加强多孔物体的表面质量而不赋予物体任何新的可见表面特征。在基于粘土的屋瓦情况下，这尤其适用。一些最终用户要求屋瓦具有未经浸渍的老式的基于粘土的屋瓦外观。可改进根据本发明的方法以使经浸渍的物体具有加强的表面质量而不赋予物体任何可见特征。根据本发明的改进方法简单地包含除步骤iv)和步骤v)的特征外的本发明方法的所有特征，即在改进的方法中，省去面涂层的施加。在该改进的方法中，注射层必须包含粒径为0nm-100μm的玻璃粉以提供所希望的强度。通过限制所施加的注射层的量，可确保借助所施加的高于大气压或低于大气压的压力而施加的所有注射层将扩散进物体表面的孔中从而得到更好地耐机械、化学、热和/或生物性质的损耗的加强物体而无任何改变的可见表面特征。在基于粘土的屋瓦的情况下和/或通过使用透明聚氨酯，上面的改进浸渍法特别有用。
在施加仅一个注射层的本发明方法的一个实施方案中，玻璃粉总计占步骤i)中施加的丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯总量的2-30重量％、优选5-20重量％、例如10-15重量％是有利的。
在又一优选实施方案中，注射层还包含杀生物剂和/或UV防护物质。
施加方法
此外，无论在注射层施加步骤中还是在面涂层施加步骤中，浸渍材料均可通过使物体穿过产生浸渍材料的雾的室而供给到物体表面，其中所述雾通过经一个或更多个喷嘴在压力下向待浸渍的物体表面上喷射浸渍材料而产生。通过将整个方法装置布置于壳体内，可提供通风和其他预防措施以避免在实施所述方法时直接环境暴露于浸渍材料的溶剂、硬化剂或树脂中。此外也易于控制雾和雾朝向物体的方向、同时保持温度及压力在优选的范围内。
在又一实施方案中，所述方法还可以以一定的方式与加热室的使用相结合以便可使浸渍后的物体在高温下固化。加热室可实现已经浸渍的物体的快速和完全固化以便物体的处理、贮存和使用可在离开加热室后立即进行。
经按本发明的方法浸渍的产品
在第二方面，本发明也涉及一种可通过根据本发明的方法获得的浸渍物体。所述浸渍物体具有加强的表面特征。
因此，根据本发明的物体包含多孔物体，所述多孔物体包含丙烯酸系树脂、环氧树脂和/或聚氨酯的涂层，所述涂层包含粒径为0nm-100μm的玻璃粉。
在根据本发明的浸渍物体的一个实施方案中，所述物体选自包括以下物体的集合：屋瓦；管，例如污水管；风车的结构元件；抽油装置的结构元件；天井或阳台的结构元件；楼梯的结构元件，例如楼梯台阶；悬挂电能传输用电缆的桥塔；地板的结构元件；用于农业领域的结构元件，例如秣草保藏地板，秣草保藏地窖地板或条缝地板或饲料通道或畜舍中用于收集排泄物的通道的结构元件；桌面、窗台、家具。
在一个优选实施方案中，所述物体为基于水泥或粘土的材料或包含大理石、水磨石、花岗岩、石灰华、砂石或石棉水泥的物体。
试验和结果
通过从包括丙烯酸系树脂、环氧树脂和聚氨酯的集合中选择浸渍材料，可以保持表面的纹理和外观，使得即便所希望的是由红粘土制得的屋瓦，也将看似红粘土瓦但却具有对应于上釉瓦的性质。此外，根据本发明的方法可以为多孔物体提供这样的表面，其中所述表面中的孔而非表面自身完全为包含玻璃粉的丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的浸渍材料所填充并因此密封。
在如上所述本发明的方法的开发过程中，已试验和尝试了许多不同的材料并发现了许多可借助本发明的方法提供高度理想的结果的可用的不同材料。通过使用根据本发明的方法，可基本和完全填充上述类型的材料中存在的所有微小的和大的空隙及毛细管和凝胶孔。薄切片分析已测出浸渍深度为0.02毫米到至高4毫米之间。
为试验根据本发明的方法获得的施加到多孔物体上的涂层的质量，已进行了一系列试验。
粘合强度试验
所有粘合强度试验均按ISO 4624中规定的MBK V5程序进行。
各粘合强度试验用5个由环氧胶胶合到待试物体表面上的底盘(Plastic Padding Super Steel)进行，每个底盘进行2次试验。让胶凝固30分钟。粘合强度取这些试验的平均值。底盘的接触面积为6.15cm2。当胶已硬化时，绕各底盘周围向多孔物体中切取深1mm的凹槽。
其后通过拖拉底盘并记录底盘与受试物体分离前即刻所施加的力进行试验。
试验在两个不同的实验室中用不同的试验装置进行。粘合试验表明施加到多孔物体上的涂层具有至高10MPa或更高的强度。通常破裂出现在多孔物体自身材料中而非所施加的一个或更多个涂层中，这表明所施加的涂层比多孔物体具有更高的强度。
薄切片照相
对实施例的样品作薄切片照相。该试验揭示注射层的注射深度。薄切片通过在环氧树脂中浇铸小片多孔物体表面而制备。其后使该铸模在与样品表面基本垂直的平面中经受磨损直至样品厚度为2-3微米。使背面(与照相侧相反的那侧)暴露于UV辐射下(UV辐射使注射层中存在的EpoDye发荧光)并在一定的放大倍数下对样品照相。
实施例
在下面的所有实施例中，均以4g/1000ml的量向注射层的环氧树脂/聚氨酯树脂/丙烯酸系树脂中添加荧光染料EpoDye(来自丹麦Struers Kemiske Fabrikker公司，目录号40300002)以揭示薄切片照片中注射层的注射深度。
实施例1a-在注射层施加步骤中使用高于大气压的压力浸渍混凝土屋瓦
制造后经刚好24小时的凝固时间而获得的混凝土屋瓦用于本实施例中。将瓦以使瓦的顶面可被涂施的方式布置在喷涂室中。
向瓦的顶面上施加聚氨酯注射聚合物。所用聚氨酯为来自Teknos的Teknodur 3646。待施加的聚氨酯通过以6:1的比率混合树脂与硬化剂获得。此外，将树脂和硬化剂与12.5重量％的Teknos 7040型稀释剂混合。该聚氨酯包含30重量％的玻璃粉，在该玻璃粉中，最少50重量％的粒径为20μm或更小。
随后从喷涂室中取出瓦并布置在高压釜中。在高压釜中于14秒内将压力增至3.8巴。高压釜内部的温度为20-25℃。其后立即将该高于大气压的压力降至正常压力并将瓦移至另一喷涂室中，在该喷涂室中将瓦以使瓦的顶面可被涂施的方式布置。
然后在第二喷涂室中使瓦浸渍面涂层。面涂层为来自Teknos的Teknodur 3646型聚氨酯。面涂层通过以3.8:1的比率混合聚氨酯树脂与硬化剂并添加10％的稀释剂(Teknos 7040)和30重量％的玻璃粉(其最少50重量％的粒径为20μm或更小)获得。喷涂室内部的温度为20-25℃。
5分钟后，瓦可进行贮存。优选让瓦在正常压力和温度下硬化四个星期再经销给消费者。
试验结果
该试验中测得的平均粘合强度为3.25MPa。
图1a示出了实施例1a的经受粘合强度试验(使用两个底盘)的浸渍瓦。在粘合强度试验中，一个底盘脱落。图1a示出了该脱落的底盘下面(左侧)的混凝土。因此，所施加的涂层比物体自身的混凝土具有更高的强度。图1a也示出了(右侧)使用本试验的装置不能脱落的底盘。
图1b为图1a的脱落底盘的特写。下面的混凝土清晰可见。混凝土的撕裂深度为4-5mm。
图1c示出了实施例1a的瓦的表面区域的薄切片。术语“浸渍浆”指注射层，术语“添加层”指面涂层。面涂层中可见各玻璃颗粒。浸渍深度为约0.4mm。
图1d、图1e和图1f为实施例1a的瓦的表面区域的其他薄切片。同样，术语“浸渍浆”指注射层，术语“添加层”指面涂层。浸渍深度为0.4-0.55mm。
图1g为实施例1a的瓦的表面区域的又一薄切片。这里的浸渍深度为1.2mm。
图1h示出了经受人工老化机试验的两种混凝土瓦。人工老化机试验模拟瓦在实际环境中将经受的条件。对瓦进行为期5个月的试验，该试验模仿实际5年的条件。定期对瓦喷水并于65℃下连续经受UV辐射。为了对比，对涂布了丙烯酸系树脂的现有技术瓦(S-tagsten，来自丹麦Ikast Betonvarefabrik)(其不含玻璃粉且未施加低于大气压或高于大气压的压力)进行相同的试验。图1h示出了这两种瓦。上方(现有技术)的瓦光泽降低且清楚地包含藻类群体，而下方的瓦(实施例1a的瓦)保持光泽且没有藻类生长的可见迹象。
实施例1b-在注射层施加步骤中使用高于大气压的压力浸渍混凝土屋瓦且在面涂层中不使用玻璃粉
重复实施例1a，不同的是面涂层中不加玻璃粉。
试验结果
该试验中测得的平均粘合强度为2.85MPa。
实施例2-在注射层施加步骤中使用高于大气压的压力浸渍混凝土污水管
本实施例描述混凝土污水管内表面的浸渍。将制造后经刚好24小时的凝固时间而获得的混凝土污水管的内表面通过涂覆来浸渍TeknoFloor Primer 310F环氧清漆型环氧树脂注射聚合物。该聚合物通过以2:1的比率混合环氧树脂与硬化剂获得。另外，向树脂/硬化剂混合物中添加35重量％的稀释剂(Teknos 7040)。此外，混合物包含45重量％的玻璃粉，在该玻璃粉中，最少50重量％的粒径为20μm或更小。
用四个旋转式喷嘴将该树脂/硬化剂/玻璃/稀释剂混合物施加到管的内表面上。
随后，使管经受12秒3.15巴的高压釜条件。
施加注射层后立即施加有色环氧树脂的面涂层。该面涂层是Teknos Inerta 250型的。向该面涂层中添加10％的稀释剂(Teknos 7040)和50重量％的玻璃粉，在该玻璃粉中，最少50重量％的粒径为20μm或更小。
用四个旋转式喷嘴施加面涂层。
施加面涂层后让浸渍体凝固四个星期再经销给消费者。
试验结果
该试验中测得的平均粘合强度为12.4MPa。
图2a示出了实施例2的瓦的表面区域的薄切片。术语“浸渍区”指注射层，术语“添加层”指面涂层。浸渍深度为约0.3mm。从图2a中可见，混凝土的裂缝中也填充了浸渍层材料(参见被注射了的缺陷)。
图2b、图2c和图2d也示出了实施例2的瓦的表面区域的薄切片。
实施例3a-在注射层施加步骤中使用低于大气压的压力浸渍高强度混凝土瓦
本实施例公开了使用低于大气压的压力对高强度CRC混凝土瓦的浸渍。瓦的尺寸为300×300×40mm。
高强度混凝土由白色波特兰水泥、沙、砂砾、铝土矿和聚合物纤维制成。
将试验物体布置在高压釜中，高压釜被抽真空至绝对压力为0.002巴。物体在此状态下保持180分钟。然后使用单个喷嘴施加包含4重量％的玻璃粉(其最少50重量％的粒径为20μm或更小)的聚氨酯(Teknodur 3646)注射聚合物。高压釜内部的温度为20-25℃。该聚氨酯通过以3.8:1的比率混合树脂与硬化剂获得。此外，添加12重量％的稀释剂(Teknos 7040)。
施加注射聚合物后15分钟，将高压釜中的压力恢复至大气压力。这迫使部分注射聚合物进入物体的孔中。
其后用四个喷嘴向注射层上施加聚氨酯面涂层(Teknodur 3646)，该面涂层包含30重量％的玻璃粉(其最少50重量％的粒径为20μm或更小)和10％的稀释剂(Teknodur 7040)。该施加的环境温度为20-25℃。
试验结果
该试验中测得的平均粘合强度为11.4MPa。
图3a示出了实施例3a的物体的表面区域的薄切片。术语“浸渍区”指注射层。浸渍深度高于0.5mm。图3a中面涂层呈现为白色表面层。
实施例3b-在注射层施加步骤中使用低于大气压的压力浸渍高强度混凝土瓦-不施加面涂层
重复图3a，不同的是不施加面涂层且注射层的材料包含4重量％的玻璃粉(其最少50重量％的粒径为20μm或更小)。
试验结果
该试验中测得的平均粘合强度为11.5MPa。
图3b、图3c、图3d、图3e和图3f各示出了实施例3b的物体的表面区域的薄切片。术语“浸渍区”指注射层。浸渍深度高于1.0mm。图中的暗区代表作为实施例3b的高强度混凝土骨料的一部分的铝土矿。
实施例4-利用施加两个注射层来浸渍粘土瓦
对粘土瓦施加Teknodur 3646型的第一聚氨酯注射层(树脂:硬化剂(base)比率为6:1)。在施加第一注射层前加入10％的稀释剂(Teknos7040)和10重量％的玻璃粉(其最少50重量％的粒径为20μm或更小)。随后对瓦施加第二注射层。该层包含聚氨酯(Teknodur3646)，该聚氨酯包含5％的稀释剂(Teknos 7040)和20重量％的玻璃粉(其最少50重量％的粒径为20μm或更小)。树脂:硬化剂比率为2:1。
施加第二注射层后，将瓦立即转移进高压釜中，在高压釜中，注射层被迫进入瓦的多孔材料的孔中。使瓦经受21秒4.1巴的压力。高压釜中的温度为20-25℃。
然后将瓦转移进喷涂室中，在喷涂室中，其被施加面涂层(牌号为Teknodur 3646的聚氨酯，树脂:硬化剂为3.8:1)。该面涂层包含30重量％的玻璃粉(其最少50重量％的粒径为20μm或更小)。
数分钟后瓦即可进行包装和交货。
试验结果
该试验中测得的平均粘合强度为2.20MPa。与之相比，未经处理的红粘土瓦的平均粘合强度为1.15MPa。
图4a示出了经受涉及五个底盘的耐磨强度试验后的实施例4的浸渍瓦。关于各底盘，断裂以2-4mm的深度出现在瓦的粘土中。
实施例5-用丙烯酸系树脂浸渍混凝土瓦
将混凝土瓦布置在喷涂室中。对其施加丙烯酸系树脂(TeknosTeknocryl 2789，该树脂包含10重量％的玻璃粉(其最少50重量％的粒径为20μm或更小)并包含34重量％的水作为稀释剂)的注射层。
施加注射层后，将瓦转移至高压釜中，在高压釜中，其经受16秒3.4巴的压力。
其后将瓦转移至另一喷涂室中，在该喷涂室中对其施加由Teknocryl 2789构成的面涂层，该面涂层包含30重量％的玻璃粉颗粒，在该玻璃粉颗粒中，最少50重量％的粒径为20μm或更小。
施加面涂层后，让瓦于30℃硬化。其后即可进行包装。
试验结果
该试验中测得的平均粘合强度为3.68MPa。
图4b和5中使用了如下文字说明：
表面
受影响区
水泥浆
沙
空气
实施例6-在注射层施加步骤中使用高于大气压的压力浸渍石棉水泥制成的多孔物体
重复实施例1的程序，不同的是待浸渍的多孔物体是由石棉水泥制成的且不施加面涂层，另外，注射层中玻璃粉的量为4重量％。物体的尺寸为200×100×10mm。
试验结果
图6为实施例6的样品的薄切片。图6表明注射层注射进入多孔石棉水泥中的深度为2mm。
实施例7-粘土瓦仅浸渍注射层
本实施例举例说明了粘土瓦仅浸渍注射层而不施加面涂层的情形。
重复实施例4，不同的是仅施加一个注射层且注射层中含4重量％的玻璃，并且不施加面涂层。
试验结果
该试验中测得的平均粘合强度为2.20MPa。与之相比，未经处理的红粘土瓦的平均粘合强度为1.15MPa。
图7a和7b各示出了实施例7的物体的表面区域的薄切片。术语“注射材料”指注射层。浸渍深度为约1.5mm。

Claims (29)

1.一种浸渍多孔物体的方法，所述方法包括如下步骤i)-v)：
i)向所述多孔物体的至少一部分的表面上施加包含丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的材料的注射层并利用低于大气压或高于大气压的压力使至少部分所述材料进入所述物体的孔中；
ii)使所述多孔物体回到正常压力气氛下；
iii)任选地，至少部分地使所述注射层硬化；
iv)向浸渍了所述注射层的多孔物体区域上施加丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的面涂层；
v)使所述面涂层硬化；
其特征在于步骤i)中施加的注射层和/或步骤iv)中施加的面涂层包含粒径为0nm-100μm的玻璃粉。
2.根据权利要求1的方法，其中所述玻璃的量占相应步骤中施加的丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯总量的2-94重量％，优选4-90重量％，例如10-80重量％，例如20-70重量％，例如30-60重量％，例如40-50重量％。
3.根据权利要求1-2中任一项的方法，其中所述玻璃粉的粒径分布为使得最少50重量％的颗粒的粒径为20μm或更小，例如使得最少40重量％的颗粒的粒径为10μm或更小，例如使得最少25重量％的颗粒的粒径为5μm或更小。
4.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述待浸渍的物体刚好在浸渍前在约30-50℃、例如约40℃下贮存12小时。
5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其中所述注射层利用高于大气压的压力施加，且其中所述高于大气压的压力在施加注射层后施加。
6.根据权利要求5的方法，其中所述高于大气压的压力为1.5-25巴，例如2-20巴，例如4-15巴，例如5巴到10巴。
7.根据权利要求6的方法，其中所述物体经受高于大气压的压力的时间为5秒-10分钟，例如10秒-5分钟，例如15秒-4分钟，例如20秒-2分钟，例如30秒-1分钟。
8.根据权利要求4的方法，其中所述注射层在低于大气压的压力下施加，且其中所述低于大气压的压力在施加注射层之前和之时施加。
9.根据权利要求8的方法，其中所述低于大气压的压力为0.001-0.8巴，例如0.002-0.7巴，例如0.005-0.5巴，例如0.01-0.4巴，例如0.02-0.2巴，例如0.04-0.1巴。
10.根据权利要求8或9的方法，其中所述低于大气压的压力在施加注射层之前施加30-240分钟，例如60-180分钟，例如90-120分钟。
11.根据权利要求8-10中任一项的方法，其中所述低于大气压的压力在施加注射层后施加2-45分钟，例如5-30分钟，例如10-20分钟。
12.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述多孔物体选自包括以下物体的集合：屋瓦；管，例如污水管；风车的结构元件；抽油装置的结构元件；天井或阳台的结构元件；楼梯的结构元件，例如楼梯台阶；悬挂电能传输用电缆的桥塔；地板的结构元件；用于农业领域的结构元件，例如秣草保藏地板，秣草保藏地窖地板或条缝地板或饲料通道或畜舍中用于收集排泄物的通道的结构元件；桌面、窗台、家具。
13.根据权利要求12的方法，其中所述多孔物体为基于水泥或粘土的材料、或大理石、水磨石、花岗岩、石灰华、砂石或石棉水泥。
14.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述面涂层和/或注射层包含杀生物剂和/或UV-防护添加剂。
15.根据前述权利要求中任一项的方法，其中步骤i)改进为包含如下步骤ia)：
ia)施加包含丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的材料的第一注射层，然后立即向所述第一注射层上施加包含丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯的材料的第二注射层并利用低于大气压或高于大气压的压力使至少部分所施加的材料进入所述物体的孔中。
16.根据权利要求15的方法，其中仅所述第一注射层包含玻璃粉而所述第二注射层和所述面涂层不包含玻璃粉。
17.根据权利要求15的方法，其中仅所述第一注射层和所述第二注射层包含玻璃粉而所述面涂层不包含玻璃粉。
18.根据权利要求15的方法，其中仅所述第一注射层和所述面涂层包含玻璃粉而所述第二注射层不包含玻璃粉。
19.根据权利要求15的方法，其中所述第一注射层以及所述第二注射层和所述面涂层均包含玻璃粉。
20.根据权利要求15-19中任一项的方法，其中所述第一注射层和所述第二注射层以湿碰湿施加方式施加。
21.根据权利要求1-14中任一项的方法，其中所述多孔物体为基于粘土的材料；其中所述注射层包含玻璃颗粒；且其中步骤iv)和步骤v)被省去。
22.根据权利要求21的方法，其中所述注射层包含透明聚氨酯。
23.根据权利要求21-22中任一项的方法，其中所述多孔物体为基于粘土的屋瓦。
24.根据权利要求21-23中任一项的方法，其中所述玻璃粉的量占步骤i)中施加的丙烯酸系树脂、环氧树脂或聚氨酯总量的2-30重量％，优选5-20重量％，例如10-15重量％。
25.根据权利要求21-24中任一项的方法，其中所述注射层还包含杀生物剂和/或UV防护物质。
26.根据前述权利要求中任一项的方法浸渍的多孔物体。
27.根据权利要求26的物体，所述物体选自包括以下物体的集合：屋瓦；管，例如污水管；风车的结构元件；抽油装置的结构元件；天井或阳台的结构元件；楼梯的结构元件，例如楼梯台阶；悬挂电能传输用电缆的桥塔；地板的结构元件；用于农业领域的结构元件，例如秣草保藏地板，秣草保藏地窖地板或条缝地板或饲料通道或畜舍中用于收集排泄物的通道的结构元件；桌面、窗台、家具。
28.根据权利要求27的物体，其中所述物体为基于水泥或粘土的材料、大理石、水磨石、花岗岩、石灰华、砂石或石棉水泥。
29.根据权利要求26-28中任一项的物体，其中所述多孔物体包含丙烯酸系树脂、环氧树脂和/或聚氨酯的涂层，所述涂层包含粒径为0nm-100μm的玻璃粉。
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