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DE29912449U1 - Mixture of substances for the preservation of rocks as well as plasters containing lime or cement as well as cement-bound stones - Google Patents

Mixture of substances for the preservation of rocks as well as plasters containing lime or cement as well as cement-bound stones

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DE29912449U1
DE29912449U1 DE29912449U DE29912449U DE29912449U1 DE 29912449 U1 DE29912449 U1 DE 29912449U1 DE 29912449 U DE29912449 U DE 29912449U DE 29912449 U DE29912449 U DE 29912449U DE 29912449 U1 DE29912449 U1 DE 29912449U1
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/46Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with organic materials
    • C04B41/48Macromolecular compounds
    • C04B41/483Polyacrylates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Aftertreatments Of Artificial And Natural Stones (AREA)

Description

König \; :King \; :

Patentanwälte ·♦ · .. .,Patent attorneys ·♦ · .. .,

Wilhelm-Tell-Str. 1 A 4&Ogr;213 Düsseldorf Tel. &Ogr;21 1-3O2O2OO Fax &Ogr;21 1-3&Ogr;2&Ogr;2&Ogr;1Wilhelm-Tell-Str. 1 A 4&Ogr;213 Düsseldorf Tel. &Ogr;21 1-3O2O2OO Fax &Ogr;21 1-3&Ogr;2&Ogr;2&Ogr;1

15. Juli 1999
43 317 K
15 July 1999
43 317 K

Michael Petry
Lothringerstraße 84, 52070 Aachen
Michael Petry
Lothringerstrasse 84, 52070 Aachen

"Stoffaemisch zur Konservierung von Gesteinen sowie kalk- bzw. zementhaltiaen Putzen sowie zementaebundenen Steinen"" Chemical for the conservation of rocks, lime or cement-containing plasters and cement-bound stones "

Die Erfindung betrifft eine Stoffkombination zur Behandlung von Steinen, insbesondere von Gesteinen sowie kalk- bzw. zementhaltigen Putzen sowie zementgebundenen Steinen.The invention relates to a combination of substances for the treatment of stones, in particular rocks and lime- or cement-containing plasters as well as cement-bound stones.

Steine, ob sie in der Natur vorkommen oder in Gebäuden und Denkmälern verwendet werden, sind der Verwitterung bzw. dem Zerfall ausgesetzt. Dieser Zerfall hat unterschiedliche Ursachen. Man unterscheidet zum einen die mechanische oder physikalische Verwitterung, die u.a. durch wechselnde Temperaturen hervorgerufen wird, weshalb aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der Mineralien in den Steinen Spannungen erzeugt werden, die zur Zerstörung (Sprengung) des Steins führen. Ähnliche Folgen hat das Eindringen von Wasser und anschließendes Gefrieren des Wasser innerhalb des Stein, wobei das gefrorene Wasser ein größeres Volumen einnimmt und den Stein sprengt. Der Wind trägt langfristig ebenfalls zur mechanischen Verwitterung bei. Neben der mechanischen Verwitterung ist der Stein einer chemischen Verwitterung - bei der die Mineralien selbst angegriffen und aufgelöst werden - und einer biologischen Verwitterung, die durch Bohrmuscheln und -würmer, sowie Flechten, Bakterien, Algen und andere Pflanzen bewirkt wird, ausgesetzt. All diese Verwitterungsarten haben die Zerstörung des Steins, insbesondere der Steinoberfläche zur Folge, was zum Rieseln bzw. Absanden des Steins führt. Insbeson-Stones, whether they occur in nature or are used in buildings and monuments, are subject to weathering or decay. This decay has different causes. On the one hand, a distinction is made between mechanical and physical weathering, which is caused by changing temperatures, among other things, which is why tensions are created in the stone due to different thermal expansion coefficients of the minerals, which lead to the destruction (bursting) of the stone. The penetration of water and subsequent freezing of the water inside the stone has similar consequences, with the frozen water taking up a larger volume and bursting the stone. In the long term, the wind also contributes to mechanical weathering. In addition to mechanical weathering, the stone is subject to chemical weathering - in which the minerals themselves are attacked and dissolved - and biological weathering, which is caused by borers and worms, as well as lichens, bacteria, algae and other plants. All these types of weathering result in the destruction of the stone, especially the stone surface, which leads to the stone crumbling or becoming sand-sandy.

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dere Mergel - ein Sedimentgestein der Mischungsreihe Ton-Kalk - und Sandstein gehören zu den Steinen, die besonders stark von der Verwitterung betroffen sind und deren Konservierung besonders große Schwierigkeiten bereitet.Marl - a sedimentary rock in the clay-lime mixture - and sandstone are among the stones that are particularly affected by weathering and whose conservation is particularly difficult.

Im Rahmen von Erhaltungsmaßnahmen von Gebäuden und Steindenkmälern versucht man seit Jahrhunderten den Zerfall von Steinen durch Konservierung und Festigung des Gesteins mit unterschiedlichsten Maßnahmen (Einsatz von Wachsen und Ölen, Binderfarbe, Kunstharzen und -lösungen, dichtendem Zementmörtel etc. (vgl. Rolf Wihr "Restaurierung von Steindenkmälern", Callwag Verlag München)) aufzuhalten, um die Steine zu konservieren. Viele dieser Maßnahmen bewirken jedoch genau das Gegenteil von dem Bezweckten, nämlich eine stärkere Verwitterung.As part of conservation measures for buildings and stone monuments, attempts have been made for centuries to prevent the decay of stones by preserving and strengthening the stone using a wide variety of measures (use of waxes and oils, binder paint, synthetic resins and solutions, sealing cement mortar, etc. (see Rolf Wihr "Restoration of Stone Monuments", Callwag Verlag Munich)) in order to preserve the stones. However, many of these measures have the exact opposite effect to their intended purpose, namely increased weathering.

Beispielsweise führt die Konservierung mit Ölen und Wachsen dazu, daß auf der Oberfläche des Steins eine wasserabweisende Schicht entsteht. Diese hindert ein ungehindertes Austreten des im Stein enthaltenen Wassers und führt dazu, daß das Wasser sich beispielsweise bei Frost oder Hitze ausdehnt, was zum Absprengen der behandelten Schicht führt. Zudem zeigen die behandelten Steine aufgrund der Materialspannung der Wachse und Öle häufig nach einiger Zeit Haarrisse.For example, preservation with oils and waxes results in a water-repellent layer forming on the surface of the stone. This prevents the water contained in the stone from escaping freely and causes the water to expand in frost or heat, for example, which causes the treated layer to break off. In addition, the treated stones often develop hairline cracks after a while due to the material tension of the waxes and oils.

Weiterhin ist es bekannt, zum Zweck der Konservierung lösungsmittelhaltige Hydrophobierungen, z.B. Siloxane, sowie wasserverdünnbare Reinacrylate, Silikonharzverbindungen und lösungsmittelfreie Silikate aufzutragen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß mit diesen Substanzen der erwünschte Effekt, nämlich die Festigung des Gesteins ebenfalls nur unbefriedigend erreicht wird, da die Substanzen nicht tief genug in das Gestein eindringen und nicht fest genug auf der Steinoberfläche haften, was mit deren Oberflächenspannung zu erklären ist, die zu einer Behinderung des Diffusionsverhaltens der Substanzen in das Gestein führt. Zudem kann die im Stein enthaltene Feuchtigkeit nach dem Auftragen von Silikonharzen und lösungsmittelhaltigen Hydro-It is also known that solvent-based hydrophobic agents, e.g. siloxanes, as well as water-dilutable pure acrylates, silicone resin compounds and solvent-free silicates can be applied for the purpose of conservation. However, it has been shown that the desired effect, namely the strengthening of the stone, is also only achieved unsatisfactorily with these substances, since the substances do not penetrate deep enough into the stone and do not adhere firmly enough to the stone surface, which can be explained by their surface tension, which leads to an obstruction of the diffusion behavior of the substances into the stone. In addition, the moisture contained in the stone can be absorbed after the application of silicone resins and solvent-based hydrophobic agents.

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phobierungen, wie bei den Wachsen und Ölen nur noch bedingt oder gar nicht entweichen, was die oben geschilderten Folgen mit sich bringt. Die behandelten Oberflächen werden daher teilweise abgestoßen. Es tritt also eine Vergrößerung der Schadensbilder anstelle einer Konservierung des Steins ein. Das ist insbesondere im Bereich des stark absandenden Mergelsteins zu beobachten.phobic coatings, such as waxes and oils, can only escape to a limited extent or not at all, which has the consequences described above. The treated surfaces are therefore partially rejected. This means that the damage is increased instead of the stone being preserved. This can be observed particularly in the area of heavily sanded marlstone.

Die lösungsmittelhaltigen Hydrophobierungen bringen den weiteren Nachteil mit sich, daß sie gesundheits- und umweltschädliche aromatische Lösungsmittel enthalten, die nach und während des Auftragens entweichen und eine nicht unerhebliche Gefahr für die mit der Konservierung befaßten Personen sowie für die Umwelt darstellen.Solvent-based waterproofing has the additional disadvantage that it contains aromatic solvents that are harmful to health and the environment and that escape after and during application, posing a significant risk to the people involved in the waterproofing process and to the environment.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, daß die bekannten Substanzen zur Konservierung und Festigung von Stein häufig zu einer Intensivierung der Folgen der Verwitterung und nicht zu einem Aufhalten dieses Prozesses führen.In summary, it can be stated that the known substances for the preservation and strengthening of stone often lead to an intensification of the effects of weathering rather than to a halting of this process.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung das Problem zugrunde, ein Stoffgemisch zur Verfügung zu stellen, das verwitternde Steine, insbesondere Natursteine, wie Sandstein und Mergel, wirkungsvoll konserviert und festigt.Against this background, the invention is based on the problem of providing a mixture of substances that effectively preserves and strengthens weathering stones, in particular natural stones such as sandstone and marl.

Zur Lösung dieses Problems wird vorgeschlagen, eine Stoffkombination mit einer Acrylat-Dispersion und trocknenden und nicht-trocknenden Ölen zu verwenden, die vorzugsweise als Mischung in einer Emulsion vorliegen.To solve this problem, it is proposed to use a combination of substances with an acrylate dispersion and drying and non-drying oils, which are preferably present as a mixture in an emulsion.

Besonders vorteilhaft hat sich als Wasserkomponente der Emulsion die Verwendung von sogenannten wasserverdünnbaren Pur-Acrylat-Dispersionen herausgestellt. Als vorteilhaft hat sich das Produkt "Setta Aqua-Siegel" Parkettlack (matt, seidenmatt oder glänzend) der Firma Adler Werk Lackfabrik erwiesen. Es können der Emulsion jedoch auch andere Acrylat-Dispersionen, wie beispielsweise Rein-Acrylat-Dispersionen zugesetzt werden.The use of so-called water-dilutable pure acrylate dispersions has proven to be particularly advantageous as the water component of the emulsion. The product "Setta Aqua-Siegel" parquet varnish (matt, semi-matt or glossy) from Adler Werk Lackfabrik has proven to be advantageous. However, other acrylate dispersions, such as pure acrylate dispersions, can also be added to the emulsion.

-3--3-

Die Ölkomponente der Emulsion besteht aus einer Mischung aus trocknenden und nicht-trocknenden Ölen. Unter trocknenden Ölen versteht man fette, vor allem aus Triglyceriden ein- oder mehrfach ungesättigter Fettsäuren bestehende Öle, die - in dünner Schicht aufgetragen - durch Oxidations- und Vernetzungsreaktionen zu harten, bis elastischen Filmen erstarren. Nichttrocknende Öle zeigen dieses Verhalten nicht. Als besonders Vorteilhaft hat sich die Mischung "Owatrol-EB" der Firmen The Flood Company bzw. Olsen und Wang herausgestellt.The oil component of the emulsion consists of a mixture of drying and non-drying oils. Drying oils are fatty oils, mainly consisting of triglycerides of mono- or polyunsaturated fatty acids, which - when applied in a thin layer - solidify into hard to elastic films through oxidation and cross-linking reactions. Non-drying oils do not exhibit this behavior. The "Owatrol-EB" mixture from The Flood Company and Olsen and Wang has proven to be particularly advantageous.

Die erfindungsgemäße Emulsion zeichnet sich durch im Vergleich zu den bekannten Substanzen überraschend hohe Eindringtiefen in die zu behandelnden Steine sowie ein wesentlich besseres Haftverhalten aus. Die mit der erfindungsgemäßen Mischung behandelten Steine zeigen in der Praxis überraschenderweise nicht die oben beschriebene nachteilige Wirkung der falschen Konservierungsmaßnahmen verstärkt auftretenden Verwitterungserscheinungen. Die Überraschung ist um so größer als die erfindungsgemäße Emulsion auch Öle enthält, die, wie oben ausgeführt, von der Fachwelt als Fehlbehandlung eingeschätzt wird (vgl. Rolf Wihr "Restaurierung von Steindenkmälern", erschienen im Callwag Verlag München).The emulsion according to the invention is characterized by surprisingly high penetration depths into the stones to be treated and significantly better adhesion properties compared to the known substances. In practice, the stones treated with the mixture according to the invention surprisingly do not show the adverse effects of incorrect conservation measures described above, namely increased weathering phenomena. The surprise is all the greater as the emulsion according to the invention also contains oils, which, as stated above, are considered by experts to be incorrect treatment (cf. Rolf Wihr "Restoration of Stone Monuments", published by Callwag Verlag Munich).

Durch die erfindungsgemäße Emulsion wird es möglich, neue Steinsubstanz zu konservieren sowie Steine zu konservieren und zu festigen, die sich in einem fortgeschrittenen Verwitterungsstadium befinden, deren Substanz also bereits stark rieselt bzw. absandet, sowie Steine, die bislang als nicht behandelbar galten.The emulsion according to the invention makes it possible to preserve new stone substance as well as to preserve and strengthen stones that are in an advanced stage of weathering, i.e. whose substance is already falling or sanding heavily, as well as stones that were previously considered untreatable.

Das Mischungsverhältnis von Acrylat-Dispersion zu Ölmischung ist abhängig von dem Schadensbild des zu behandelnden Gesteins. Je stärker das Gestein absandet bzw. rieselt, um so größer muß der Ölanteil gewählt werden. The mixing ratio of acrylate dispersion to oil mixture depends on the type of damage to the rock to be treated. The more the rock is sanded or crumbles, the greater the oil proportion must be.

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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß diese keine umweltschädlichen Lösungsmittel, wie aromatisierte oder chlorierte Kohlenwasserstoffe, enthalten muß.A further advantage of the invention is that it does not have to contain environmentally harmful solvents such as aromatized or chlorinated hydrocarbons.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt:An embodiment of the invention is presented below:

Handelsname: Setta Aqua-Siegel matt, seidenmatt oder glänzend Hersteller: Adler Werk LackfabrikTrade name: Setta Aqua-Siegel matt, satin or glossy Manufacturer: Adler Werk Lackfabrik

Bergwerkstraße 22Bergwerkstrasse 22

A-6130 ÖsterreichA-6130 Austria

Chemische Charakterisierung und Angabe der sicherheitstechnisch wichtigen Bestandteile:Chemical characterization and information on safety-relevant components:

Form: flüssig
Farbe: farblos
Geruch: arttypisch
Form: liquid
Colour: colourless
Odor: typical of the species

Physikalische und sicherheitstechnische Angaben:Physical and safety information:

Zustandsänderung Siedebeginn: 1000CChange of state Initial boiling point: 100 0 C

Dichte: 200C 1,02 g/cm3 Density: 20 0 C 1.02 g/cm 3

Dampfdruck: 2O0C 23 mbarVapour pressure: 2O 0 C 23 mbar

Viskosität: 200C 13 see (4 mm) Din 53211Viscosity: 20 0 C 13 see (4 mm) Din 53211

Zündtemperatur: 215°C
Explosionsgrenzen: untere 1,6%, obere 16,1%
Ignition temperature: 215°C
Explosion limits: lower 1.6%, upper 16.1%

ÖNORM M 9485: Lösungsmittelanteil:ÖNORM M 9485: Solvent content:

Wasser 34,5%
Klasse 2 5,5%
Water 34.5%
Class 2 5.5%

Klasse 3 Nicht klassifiziertClass 3 Not classified

TA-Luft:TA-Luft:

Lösungsmittelanteil:Solvent content:

WasserWater 34,5%34.5% Klasse IClass I 0,2%0.2% Klasse IlClass II 5,5%5.5% Klasse IMClass IM 3,6%3.6% Nicht klassifiziertUnclassified 28.8%28.8% 76,6%76.6% FestkörperanteilSolid content 27,4%27.4%

Zur Herstellung der verwendbaren Emulsion dient eine Ölsubstanz. OWATROL (Handelsname), vorzugsweise OWATROL-EBAn oil substance is used to produce the usable emulsion. OWATROL (trade name), preferably OWATROL-EB

Hersteller: The Flood Company 1212 Barlow Road P.O. Box 2535 Hudson, OH 44236-0035 USAManufacturer: The Flood Company 1212 Barlow Road P.O. Box 2535 Hudson, OH 44236-0035 USA

sowie Olson und Wangand Olson and Wang

Oslo
Norwegen
Oslo
Norway

64742-47-8 30 - 50 w-% XN R64742-47-8 30 - 50 w-% XN R

Destillate (ERDÖL), mit Wasserstoff behandeltDistillates (PETROLEUM), hydrotreated

leichtelight

8052-41-3 <10w-% XN R 658052-41-3 <10w-% XN R 65

Stoddard LösungsmittelStoddard Solvent

Form: flüssigForm: liquid

Farbe: bräunlichColour: brownish

Geruch: schwach, charakteristischOdour: weak, characteristic

Physikalische und sicherheitstechnische Angaben:Physical and safety information:

Dichte bei 200C 0,87 g/cm3
Siedetemperatur 150 - 3500C
Flammpunkt größer als 63°C
Density at 20 0 C 0.87 g/cm 3
Boiling temperature 150 - 350 0 C
Flash point greater than 63°C

Viskosität: kleiner 7 &khgr; 10-6 m2 / seeViscosity: less than 7 x 10-6 m 2 / see

Die beiden Komponenten werden miteinander vermischt.The two components are mixed together.

Als besonders vorteilhaft hat sich ein Volumenverhältnis Acrylat-Dispersion zu Ölmischung von 10:3 herausgestellt. Zur Verdünnung und Einstellung der gewünschten Viskosität der Emulsion kann zusätzlich Wasser zugefügt werden. Beispielhaft sei folgendes Mischungsverhältnis genannt: Acrylat-Dispersion zu Wasser zu Ölmischung im Volumenverhältnis 10 : 10:3.A volume ratio of acrylate dispersion to oil mixture of 10:3 has proven to be particularly advantageous. Water can also be added to dilute the emulsion and adjust it to the desired viscosity. The following mixing ratio is an example: acrylate dispersion to water to oil mixture in a volume ratio of 10:10:3.

Nach dem Vermischen der genannten Komponenten ist die Emulsion gebrauchsfertig. Sie kann etwa 24 bis 48 Stunden verwendet werden (sogenannte Tropfzeit). Das Stoffgemisch kann mit allen handelsüblichen Werkzeugen, wie Pinsel, Rolle, Schwamm sowie spritztechnisch auf die Steinoberfläche aufgebracht werden. Der Verbrauch ist abhängig von der Saugfähigkeit der Steinsubstanz.After mixing the above components, the emulsion is ready for use. It can be used for about 24 to 48 hours (so-called dripping time). The mixture can be applied to the stone surface using all commercially available tools, such as brushes, rollers, sponges, or by spraying. The amount used depends on the absorbency of the stone substance.

Claims (6)

1. Stoffkombination zur Behandlung von Steinen mit 1. einer Acrylat-Dispersion und 2. trocknenden und nicht-trocknenden Ölen. 1. Combination of substances for the treatment of stones with 1. an acrylate dispersion and 2. drying and non-drying oils. 2. Stoffkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölanteil abhängig vom Grad der Porosität des zu behandelnden Steins ist. 2. A combination of substances according to claim 1, characterized in that the oil content depends on the degree of porosity of the stone to be treated. 3. Stoffkombination nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylat-Dispersion und die Ölmischung im Volumenverhältnis von 10 : 3 gemischt werden. 3. A substance combination according to claim 1 or 2, characterized in that the acrylate dispersion and the oil mixture are mixed in a volume ratio of 10:3. 4. Stoffkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie Wasser als Lösungsmittel enthält. 4. A substance combination according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it contains water as solvent. 5. Stoffkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Acrylat-Dispersion, das Wasser und die Ölmischung im Volumenverhältnis von 10 : 10 : 3 gemischt werden. 5. A substance combination according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the acrylate dispersion, the water and the oil mixture are mixed in a volume ratio of 10:10:3. 6. Stoffkombination nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese als Emulsion vorliegt. 6. A substance combination according to any one of the preceding claims, characterized in that it is in the form of an emulsion.
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