PL165879B1 - Sposób uszlachetniania materiałów porowatych I wyrobów lub obiektów z nich wykonanych, zwłaszcza nieprzewodzących prądu elektrycznego - Google Patents

Abstract

Sposób uszlachetnianiamateriałówporowatych i wyrobów lub obiektów z nich wykonanych, zwłaszcza nieprzewodzących prądu elektrycznego, za pomocą środka uszlachetniającego i prądu elektrycznego, znamienny tym, że co najmniej jedną elektrodę dodatnią i ujemną przykłada się, względnie mocuje się na powierzchni materiału lub wgłębnie i podłącza się do źródła prądu stałego i sprawdza się przepływ prądu, a w przypadku jego braku prowadzi się nasycanie środkiem nasycającym aż do uzyskania wilgotności około 2%, po wystąpieniu przepływu prądu materiał poddaje się nasycaniu powierzchniowemu lub wgłębnemu środkiem uszlachetniającym, zdolnym do przewodzenia prądu i kierunkowego rozprowadzania się w wytwarzanympolu elektrycznym, korzystnie w rodzaju żywic silikonowych lub ich mieszanin, rozpuszczonych albo rozcieńczonych w rozpuszczalnikach lub rozcieńczalnikach, po czym elektrody usuwa się.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób uszlachetniania materiałów porowatych i wyrobów lub obiektów z nich wykonanych, zwłaszcza nieprzewodzących prądu elektrycznego, za pomocą środka uszlachetniającego i prądu elektrycznego.

Znane jest uszlachetnianie niektórych materiałów porowatych lub wyrobów z nich wykonanych, przewodzących prąd elektryczny, przykładowo powlekanie materiałów lub wyrobów metalowych szlachetniejszym materiałem za pomocą elektrolizy.

Znane jest uszlachetnianie budowlanych materiałów porowatych nieprzewodzących prądu elektrycznego, poprzez wprowadzanie do ich wnętrza, bez niszczenia ich struktury, na drodze iniekcji środków np. hydrofobowych zmiejszających nasiąkliwość lub uodporniających przed nasiąkliwością, w postaci żywic metylosilikonowych rozpuszczonych w rozpuszczalnikach węglowodorowych lub innych żywic silikonowych.

Zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu uszlachetniania, któryby nadawał się w jednakowym stopniu do różnego rodzaju materiałów porowatych, zwłaszcza nieprzewodzących prądu elektrycznego, a które to materiały, względnie wyroby lub obiekty z nich wykonane mogłyby uzyskać co najmniej częściowo nowe właściwości, a zasadniczo w przeważającej części, względnie odzyskać właściwości utracone, przykładowo odporności na nasiąkliwość powierzchniową, wgłębną, odporność na działanie substancji chemicznych, czynników atmosferycznych, procesów starzenia, promieni ultrafioletowych, procesów korozyjnych, uniemożliwienie względnie zlikwidowanie mikroorganizmów, rozwoju bakterii i grzybów budowlanyh, poprawienie lub nadanie izolacyjności elektrycznej, odporności ogniowej, poprawienie estetyki, wytrzymałości i innych właściwości.

Nieoczekiwanie okazało się, że można zadanie to rozwiązać, jednocześnie w odniesieniu do wielu materiałów porowatych, zwłaszcza nieprzewodzących prądu elektrycznego, jeżeli jako środek uszlachetniający będzie się stosowało środki, które jednocześnie wykazują następujące właści165 879 wości: przewodnictwo prądu elektrycznego, zdolność przemieszczania się z kierunkiem przepływu prądu, silne właściwości penetracyjne kapilar w polu elektrycznych oraz korzystnie zdolności utwardzania się, względnie wiązania się z materiałem uszlachetnianym po usunięciu przepływu prądu.

Zadanie to zostało rozwiązane dzięki temu, że co najmniej jedną elektrodę dodatnią i ujemną przykłada się, względnie mocuje się na powierzchni materiału lub wgłębnie i podłącza się do źródła prądu stałego i sprawdza się przepływ prądu, a w przypadku jego braku prowadzi się nasycanie środkiem nasycającym aż do uzyskania wilgotności około 2%, po wystąpieniu przepływu prądu materiał poddaje się nasycania powierzchniowemu lub wgłębnemu środkiem uszlachetniającym, zdolnym do przewodzenia prądu i kierunkowego rozprowadzania w wytwarzanym polu elektrycznym, korzystnie w rodzaju żywic silikonowych lub ich mieszanin rozpuszczonych albo rozcieńczonych w rozpuszczalnikach albo rozcieńczalnikach, po czym elektrody usuwa się.

Korzystnie uszlachetnianie prowadzi się za pomocą żywicy polialkilokoksysiloksanowej, rozpuszczonej w rozpuszczalnikach alifatycznych alkoholi, szczególnie alkoholu etylowym butylowym, izobutylowym, względnie innych rozpuszczalnikach organicznych lub ich mieszaninach.

W korzystnym rozwinięciu sposobu przepływ prądu elektrycznego prowadzi się z przerwami, po których biegunowość elektrod zmienia się co najmniej częściowo na odwrotną.

W uprzywilejowanym prowadzeniu sposobu jako środek nawilżający stosuje się sam środek uszlachetniający, wodę lub alkohole alifatyczne.

Zaletą sposobu według wynalazku jest możliwość uszlachetniania różnych materiałów porowatych, zwłaszcza nieprzewodzących prądu elektrycznego, w celu nadania im nowych właściwości, względnie podniesienie dotychczasowych właściwości do optymalnych granic. Dotychy to zwłaszcza materiałów budowlanych. Najczęściej materiały budowlane, takie jak drewno, wyroby betonowe z cementu posiadają wilgotność powyżej 2%. Ściany z cegły pełnej, otynkowane, w pomieszczeniach suchych, posiadają wilgotność 2-5%. Beton, określany jako suchy, posiada wilgotność powyżej 5%. Przy uszlachetnianiu tych materiałów wystarczy po przyłożeniu lub zamocowaniu elektrod i podłączeniu ich do źródła prądu stałego prowadzić nasycanie samym środkiem uszlachetniającym. Te same materiały wysuszone poniżej 2% wilgotności wymagają wstępnego nawilżania środkiem nawilżającym. W zależności od miejsca przyłożenia, względnie zamocowania elektrod, to znaczy w jakich wzajemnych płaszczyznach znajdują się, można uzyskać warstwę uszlachetniającą zasadniczo poziomą, pionową lub ukośną.

Jak już wspomniano szczególną rolę jako środek uszlachetniający spełnia żywica polialkilokoksysiloksanowa, której takie właściwości jak brak zdolności żelowania pod wpływem działania przepływu prądu elektrycznego, zdolność natychmiastowego żelowania pod wpływem wilgoci, silne własności penetracyjne kapilar w polu elektrycznym z jednej strony, a po jej zżelowaniu bardzo silna zdolność odpychania cieczy, odporność na działanie substancji chemicznych, procesów starzenia, promieni ultrafioletowych, odporność ogniowa do temperatury 300°C, antystatyczność, zdolność neutralizacji soli, drobnoustrojów, rozwoju grzybów budowlanych, brak zdolności przewodzenia prądu elektrycznego, itp. z drugiej strony umożliwiają przeprowadzenie uszlachetniania materiałów, ponieważ materiały zasadniczo w całości przejmują wspomniane właściwości żywicy. W przypadku uszlachetniania materiałów zawierających krzem, składniki żywicy wiążą się z nim i zwiększają, względnie podtrzymują ich wytrzymałość.

Przykład I. Cegłę ceramiczną pełną prawie całkowicie wysuszono w podwyższonej temperaturze, a następnie zanurzono w wodzie. Cegła zwiększyła swój ciężar o 25%, a więc pojemność kapilar wyniosła 25% jej objętości. Cegłę ponownie wysuszono w podwyższonej temperaturze, a następnie do powierzchni cegły przyłożono elektrodę + i elektrodę -, które podłączono do źródła prądu stałego o napięciu 22V. Jednocześnie cegłę nawilżano żywicą polialkoksysiloksanową rozpuszczoną w alkoholu etylowym. Po upływie 15 minut stwierdzono przepływ prądu, po czym nasycanie żywicą prowadzono aż do wypełnienia jej kapilar. Po nasyceniu elektrody natychmiast odłączono. Następnie cegłę przecięto i zanurzono w wodzie. Przekroje cegły nie wykazywały ciemnego zabarwienia, a więc cegła stała się nienasiąkliwa. Warstwa zahydrofobizowana cegły odznaczała się silną zdolnością odpychania wody, której krople zachowywały się na powierzchni cegły jak krople rtęci na szkle, a także odpornością na działanie kwasów, w tym i wody królewskiej,

165 879 a także wzmocnioną strukturą, z uwagi na osadzenie się krzemu ze środka uszlachetniającego na ściankach kapilar.

Przykład II. Do powierzchni cegły ceramicznej pełnej przyłożono elektrodę + i -, a następnie podłączono do źródła prądu stałego o napięciu 22V i malowano żywicą z przykładu I. Stwierdzono na powierzchni cegły, do której była przyłożona elektroda - duże wchłanianie środka, które przy elektrodzie + było nieznaczne. Cegłę przecięto i zanurzono w wodzie. Stwierdzono zahydrofobizowanie powierzchni, do której była dołączona elektroda - na grubość 2-2,5 cm. Natomiast na powierzchni, do której była przyłączona elektroda + warstwa ta wynosiła 1,5 cm. Okazało się także, że powierzchnia przekroju cegły została częściowo zahydrofobizowana. Cegła otrzymała własności zbliżone do cegły z przykładu I.

Przykład III. Postępując jak w przykładzie I działaniu poddano drewno, beton, gips, kamień porowaty. W materiałach tych po przyłożeniu elektrod, przepływ prądu nie wystąpił, dlatego też powierzchnie nasycano środkiem z przykładu I i w miarę wnikania środka w głąb materiału wystąpił przepływ prądu, przy czym wnikanie środka w materiały wzrastało w miarę wzrostu przepływu prądu, aż do uzyskania całkowitego nasycenia, po czym elektrody odłączono. Po 70 godzinach stwierdzono całkowite zżelowanie się środka i utworzenie warstwy zahydrofobizowanej. Materiały te miały właściwości jak w przykładzie I.

Przykład IV. Drewno, cegłę i beton po przyłożeniu elektrod + i - jednostronnie pomalowano od strony elektrody + środkiem, w postaci żywicy polialkilokoksysiloksanowej rozpuszczonej w mieszaninie alkoholu etylowego i butylowego. Malowanie dokonano w ciągu 36 godzin, a zużycie środka było dwukrotnie większe od pojemności kapilar tych materiałów wskutek szybkiego parowania alkoholu. Przerwano nasycanie i odłączono elektrody. W sposób obliczeniowy stwierdzono, że wypełnienie kapilar suchą masą środka wynosiło, po odparowaniu alkoholu, ponad 40% objętości kapilar. Właściwości jak w przykładzie I.

Przykład V. Postępując jak w przykładzie I z cegłę i betonem, prowadzono nasycanie środkiem przez 7 dni i łącznie zużyto ponad czterokrotnie większą ilość środka niż wynosiła pojemność kapilar. Wagowo i w sposób obliczeniowy stwierdzono, że wypełnienie kapilar suchą masą środka wynosiło, po odparowaniu alkoholu, ponad 80% objętości kapilar, co zostało stwierdzone po przecięciu cegły i betonu.

Przykład VI. Obiekt, w postaci budynku zbudowanego z cegły pełnej o grubości dwóch cegieł, którego średnia wilgotność ścian wynosiła 14-15%, poddano uszlachetnianiu poprzez malowanie i iniekcję wgłębną żywicy polialkilokoksysiloksanowej rozpuszczonej w alkoholu etylowym. Użyto kilkadziesiąt elektrod +, rozstawionych co 50 cm, które osadzono w otworach wykonanych w ścianie, powyżej otworów do hydrofobizacji - iniekcji i dwóch elektrod -, osadzonych w gruncie. Iniekcję wgłębną prowadzono w czasie 6 godzin, zużywając średnio 121 środka na 1 m² przekroju muru. W czasie iniekcji elektrody + zamocowane w ścianie zostały w co drugiej elektrodzie podłączone do -. Po iniekcji całej, wyznaczonej ilości środka, iniekcję przerwano na 8 godzin, po czym ponownie włączono przepływ prądu elektrycznego w kierunku odwrotnym do pierwotnego kierunku przepływu na czas 12 godzin. Zaobserwowano podnoszenie się środka w kierunku elektrody -. Elektrody zdemontowano. Z muru budynku wycięto, w polu działania pola elektrycznego, dwie cegły i zanurzono je w wodzie. Stwierdzono, że w cegłach była utworzona prawie pozioma warstwa zahydrofobizowana o grubości 8-12 cm, mająca właściwości z przykładu

I. Jednocześnie stwierdzono neutralizację kryształów soli i grzybów budowlanych, znajdujących się w strefie działania środka.

Przykład VII. Do suchego bloku gipsowego przyłożono z obu stron powierzchni elektrody + i -. Nie stwierdzono przepływu prądu. Przeprowadzono nawilżanie bloku wodą, poprzez jego polewanie, aż do uzyskania przepływu prądu. Następnie postępowano jak w przykładzie I i osiągnięto takie same właściwości.

Przykład VII. Na fragmencie starej konstrukcji żelbetowej stwierdzono kruszenie betonu i korozję prętów metalowych zbrojenia. Po usunięciu uszkodzonej części betonu, uzupełniono go świeżym betonem, po czym do pręta zbrojeniowego przyłączono elektrodę -, a elektrodę + zamocowano na powierzchni betonu i dokonano uszlachetniania zgodnie z przykładem I. Po odkuciu fragmentów zbrojenia stwierdzono, poprzez działanie kwasami: siarkowym i azotowym,

165 879 dużą odporność betonu, zneutralizowanie działania soli, a której nalot występował na części uszlachetnianego fragmentu, oraz grzybów budowlanych. Stwierdzono również, iż rdza na prętach zbrojenia utworzyła ze środkiem uszlachetniającym warstwę ochronną o dużej spoistości i odporności na działanie soli i kwasów, oraz nie przewodząca prądu elektrycznego.

Przykład ten świadczy o dużych możliwościach ochrony zbrojenia konstrukcjach żelbetonowych, które to zbrojenie pomimo otoczki z masy betonowej, pod wpływem czasu, wody gruntowej czy też nawierzchniowej zawierającej szkodliwe substancje chemiczne oraz działania prądów błądzących, podlega korozji, a nawet elektrokorozji.

Reasumując, w sposobie według wynalazku rozpuszczalniki przewodzące prąd elektryczny, przemieszczające się wraz z kierunkiem przepływu prądu, zostały wykorzystane do transportu materiałów w nich rozpuszczonych lub zawieszonych, w tym przypadku środków uszlachetniających. Rozpuszczalnik w krótkim czasie w sposób naturalny odparowuje, a przetransportowany materiał osadza się w postaci filmu na kapilarach, względnie wypełnia kapilary prawie całkowicie, nadając uszlachetnionemu materiałowi nowe cechy fizyczne lub je przywraca, takie jak zwiększenie odporności na działanie procesów zawilgocenia, działanie chemikalii nawet żrących, zwiększenie odporności na procesy starzenia, działania mikroorganizmów, odbarwienia powierzchniowe, nautralizacja rozwoju grzybów budowlanych, neutralizacja kryształów soli i wiele innych.

Najczęściej materiały porowate budowlane zawierają wilgoć i rozpuszczone w wodzie związki chemiczne lub organiczne, która gromadzi się w kapilarach i może w określonych warunkach naturalnych prowadzić do samoistnego przepływu prądu stałego o niskich parametrach. W przypadku braku przepływu prądu materiały porowate należy celowo zwilżyć wodą lub rozpuszczalnikiem. W zależności od struktury materiału porowatego i rodzaju żądanego uszlachetnienia stosuje się przyłączanie elektrod do powierzchni materiału bądź ich mocowanie w uprzednio wykonanych otworach, a ich ilość wynosi od dwóch do wielu, usytuowanych w rzędzie lub w postaci siatki. Odległość pomiędzy elektrodami wynosi od 30 do 50 cm.

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób uszlachetniania materiałów porowatych i wyrobów lub obiektów z nich wykonanych, zwłaszcza nieprzewodzących prądu elektrycznego, za pomocą środka uszlachetniającego i prądu elektrycznego, znamienny tym, że co najmniej jedną elektrodę dodatnią i ujemną przykłada się, względnie mocuje się na powierzchni materiału lub wgłębnie i podłącza się do źródła prądu stałego i sprawdza się przepływ prądu, a w przypadku jego braku prowadzi się nasycanie środkiem nasycającym aż do uzyskania wilgotności około 2%, po wystąpieniu przepływu prądu materiał poddaje się nasycaniu powierzchniowemu lub wgłębnemu środkiem uszlachetniającym, zdolnym do przewodzenia prądu i kierunkowego rozprowadzania się w wytwarzanym polu elektrycznym, korzystnie w rodzaju żywic silikonowych lub ich mieszanin, rozpuszczonych albo rozcieńczonych w rozpuszczalnikach lub rozcieńczalnikach, po czym elektrody usuwa się.
2. 2. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że jako żywicę stosuje się żywicę polialkilokoksysiloksanową rozpuszczoną w alkoholach alifatycznych, szczególnie alkoholu etylowym, butylowym, izobutylowym, względnie w innych rozpuszczalnikach organicznych lub ich mieszaninach.
3. 3. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że przepływ prądu elektrycznego prowadzi się z przerwami, po których biegunowość elektrod zmienia się co najmniej częściowo na odwrotną.
4. 4. Sposób, według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środek nawilżający stosuje się sam środek uszlachetniający, wodę lub alkohole alifatyczne.