PRODUCTO CONSOLIDANTE, HIDROFUGANTE Y REPELENTE DE MANCHAS PARA ROCAS CARBONATADAS Y OTROS MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN.

La presente invención se refiere a un producto, específicamente diseñado para rocas calizas y rocas carbonatadas en general,

que mejora sus propiedades superficiales, convirtiendo al sustrato pétreo tratado en un material de construcción idóneo para aplicaciones tales como pavimentos, fachadas, revestimientos y otros elementos arquitectónicos. En concreto, se trata de un producto capaz, mediante un único producto y una única aplicación, de: (1) mejorar la resistencia mecánica superficial, (2) hidrofugar y (3) incrementar la resistencia al manchado (4) facilitar la eliminación de las pintadas (propiedades anti-grafiti).

El nuevo producto se puede utilizar, con las aplicaciones indicadas en el párrafo anterior, en rocas no carbonatadas y en general, en cualquier material de construcción de naturaleza porosa.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201100339.

Solicitante: UNIVERSIDAD DE CADIZ.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MOSQUERA DIAZ,MARIA JESUS, ILLESCAS SALINAS,Juan Francisco.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C11D1/825 QUIMICA; METALURGIA.C11 ACEITES, GRASAS, MATERIAS GRASAS O CERAS ANIMALES O VEGETALES; SUS ACIDOS GRASOS; DETERGENTES; VELAS.C11D COMPOSICIONES DETERGENTES; UTILIZACION DE UNA SOLA SUSTANCIA COMO DETERGENTE; JABON O SU FABRICACION; JABONES DE RESINA; RECUPERACION DE LA GLICERINA.C11D 1/00 Composiciones de detergentes a base esencialmente de compuestos tensioactivos; Utilización de estos compuestos como detergentes. › Mezclas en las que todos los componentes son no iónicos.
  • C11D10/02 C11D […] › C11D 10/00 Composiciones de detergentes, no previstas por uno solo de los grupos principales C11D 1/00 - C11D 9/00. › basadas en mezclas de compuestos tensioactivos no jabonosos y no tensioactivos.
  • C11D3/30 C11D […] › C11D 3/00 Otros compuestos que entran en las composiciones detergentes cubiertas por C11D 1/00. › Aminas; Aminas sustituidas.

PDF original: ES-2388843_A1.pdf

 


Fragmento de la descripción:

PRODUCTO CONSOLlDANTE, HIDROFUGANTE y REPELENTE DE MANCHAS PARA ROCAS CARBONATADAS Y OTROS MATERIALES DE CONSTRUCCiÓN.

SECTOR DE LA TÉCNICA.

Las rocas calizas de elevada pureza poseen un color blanco brillante que las convierte en un excepcional material de construcción. Sin embargo, su aplicación en este campo es muy limitada como consecuencia de su escasa resistencia mecánica y fácil manchado. La presente invención se refiere a un producto, específicamente diseñado para rocas calizas y rocas carbonatadas en general, que mejora sus propiedades superficiales, convirtiendo al sustrato pétreo tratado en un material de construcción idóneo para aplicaciones tales como pavimentos, fachadas, revestimientos y otros elementos arquitectónicos. Además, el nuevo producto se puede utilizar, con las mismas aplicaciones, en rocas no carbonatadas y en general, en cualquier material de construcción de naturaleza porosa.

ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR A LA FECHA DE PRESENTACiÓN.

Para restauración y protección de rocas se utilizan productos comerciales que contienen alcoxisilanos, principalmente tetraetoxisilano (TEOS) , como principio activo. Estos productos polimerizan in situ en la estructura porosa de la roca alterada, a través de un clásico proceso . sol-gel, incrementando significativamente la cohesión del sustrato pétreo alterado (Wheeler G. En Alkosysilanes and the Consolidation of Stone. The Getty Conservation Institute: Los Ángeles, USA, 2005) . El gran inconveniente de estos materiales es su tendencia a formar geles quebradizos que se fracturan durante su secado en la piedra, como consecuencia de las altas presiones capilares generadas (Scherer GW, Wheeler GE. Proc. 4th Int. Symposium on the Conservation of Monuments.

Rhodes, Greece, 1997; Mosquera MJ, Pozo, J, Esquivias, L. J. Sol-Gel Sci &

Tech. 26, 1227, 2005) . Nuestro grupo de investigación ha diseñado una estrategia para evitar fracturas, basada en la adición de un surfactante que actúa como plantilla de los poros del material, creando un nanomaterial con tamaño de poro uniforme. Esta ruta permite obtener geles monolíticos debido a dos razones:

(1) el surfactante aumenta el radio de poro del gel, reduciendo la presión capilar responsable de la fractura del material.

(2) La reducción de la tensión superficial originada por el surfactante también

reduce el valor de la presión capilar. Este proceso ha sido objeto de una patente (N° P200501887/2) y de una publicación (Mosquera MJ, de los Santos Valdez-Castro, L, Montes, A, Langmuir, 24, 2772, 2008) . Recientemente, nuestro equipo ha diseñado un nuevo producto en el que se adiciona al precursor polimérico de silicio (TEOS) un polidimetilsiloxano (PDMS) con grupos OH terminales en presencia del surfactante. La cocondensación de TEOS y PDMS produce un gel mesoporoso híbrido orgánicoinorganico libre de fracturas. El componente orgánico (PDMS) incrementa la flexibilidad del gel, reduciendo el riesgo de fracturas. Además, los grupos metilo del PDMS se integran en el polímero de silicio, dotándolo de propiedades hidrófobas. En una reciente publicación hemos demostrado que el nuevo producto incrementa la resistencia mecánica de las rocas tratadas y crea una cubierta superficial hidrofóbica en dicha roca (Mosquera MJ, de los Santos DM, Rivas, T, Langmuir, 26, 6737, 2010) . Este producto ha sido también objeto de una patente de invención (N° P200702976) El otro gran inconveniente de los alcoxisilanos como consolidante y/o hidrofugante de rocas es su ineficacia cuando se aplica a rocas calcáreas que no contienen silicio en su composición. De acuerdo con la literatura, el carbonato cálcico ralentiza el proceso sol-gel, de tal forma que se produce la evaporación del sol antes que ocurra el proceso de gelificación en los poros de la roca. Además, la ausencia de grupos Si-OH en la roca impide que se produzcan reacciones de condensación entre el producto aplicado y el sustrato

pétreo alterado (Wheeler G 2005 Alkoxysilanes and the Consolidation of Stone. The Getty Conservation Institute: Los Angeles, USA) y (Ferreira A P, Delgado J

J. Cultural Heritage, 9, 38, 2008) . Como solución a este problema, se ha optado por la aplicación de agentes de acoplamiento, capaces de enlazar el gel con los grupos Si-OH de la roca (Danehey C, Wheeler G, Su S H 1992. Proc. 17th Int. Congress on Deterioriation and Conservation of Stone, Lisbon, Portugal) . Otra posible solución ha consistido en realizar una hidroxilación previa de la superficie pétrea, mediante aplicación de ácido tartárico, para generar grupos OH que puedan reaccionar con los productos (Weiss, N, Slavid, 1, Wheeler G 2000. Proc. 9th Int. Congress on Deterioriation and Conservation of Stone, Venice, Italy; USA Patent 6296205) .

EXPLICACiÓN DE LA INVENCiÓN.

La presente invención se refiere a un producto, específicamente diseñado para rocas calizas y rocas carbonatadas en general, que mejora sus propiedades superficiales, convirtiendo al sustrato pétreo tratado en un material de construcción idóneo para aplicaciones tales como pavimentos, fachadas, revestimientos y otros elementos arquitectónicos. En concreto, se trata de un producto capaz, mediante un único producto y una única aplicación, de: (1) mejorar las propiedades mecánicas, (2) hidrofugar, (3) incrementar la resistencia al manchado de las rocas carbonatadas. (4) facilitar la limpieza de pintadas (propiedades anti-grafiti) . El producto aplicado sobre el sustrato pétreo calcáreo es capaz de polimerizar espontáneamente en sus poros, formando un gel híbrido orgánico-inorgánico de naturaleza meso porosa y diámetro de poro uniforme. El sol de partida contiene, como principio activo, un polidimetilsiloxano con grupos OH terminales (su contenido debe ser superior al 30% del volumen total del sol) , un oligómero de silicio, un catalizador neutro y un tensioactivo no iónico. La novedad que presenta esta síntesis respecto a la patente anteriormente presentada por nuestro grupo se basa en la aceleración del proceso de gelificación del compuesto debido al aumento en la proporción de PDMS, combinado con la adición de un precursor del polímero de silicio hidrolizado y prepolimerizado y de un catalizador neutro. La combinación de estos tres factores permite que la formación del gel en el sustrato pétreo calcáreo se acelere y ocurra antes que se produzca la evaporación del sol, que es consecuencia de la ralentización del proceso sol-gel debido a la presencia de minerales carbonatados en la roca. Por otra parte, la co-condensación de PDMS y los oligómeros de silicio mejoran la resistencia al manchado de la roca debido a un efecto combinado:

1. Reducción de energía superficial por la presencia del componente orgánico

2. Incremento de la rugosidad superficial debido a la auto-condensación de las cadenas de polidimetilsiloxano que forman agregados particulares. El gel resultante está constituido por una topografía a dos escalas, constituida por la matriz de silicio y los agregados de PDMS. Como se discute en la literatura (Gao L, MCCarthy, Langmuir, 22, 5998, 2006) , la combinación de dos escalas de rugosidades produce un incremento de los ángulos de contacto y reduce la histéresis entre ángulo de avance y retroceso. Esta reducción de histéresis genera una disminución en la fuerza de deslizamiento de la gota, originando propiedades repelentes en el material.

La gran diferencia de este producto respecto a los hidrofugantes comerciales que contienen polisiloxanos como principio activo se centra en que estos productos comerciales son polímeros, que se tienen que aplicar disueltos en un disolvente orgánico, por lo que su penetración en el sustrato es escasa y tan sólo forma una película hidrofugante sobre la superficie pétrea, incapaz de incrementar la resistencia mecánica de la roca tratada. Además, las propiedades hidrofugantes y repelentes de los materiales objeto de esta invención mejoran, de forma significativa, las obtenidas con el hidrofugante comercial evaluado. Por otra parte, mencionar que el producto de esta patente, también contiene un tensioactivo que actúa como plantilla de los poros del gel, originando un

material mesoporoso y con poros uniformes, que no se fractura durante su

etapa de secado.

Finalmente, es importante resaltar que el material objeto de esta patente no

contiene ningún disolventes orgánico volátil (VOC) . Por tanto, se evita la

contaminación... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Producto consolidante, hidrofugante y repelente de manchas para

rocas carbonatadas y otros materiales de construcción que consiste en un sol estable que comprende:

Un oligómero de silicio o un alcoxisilano hidrolizado con un organosiloxano.

Un catalizador neutro.

Un tensioactivo no iónico.

2. Producto consolidante, hidrofugante y repelente de manchas para rocas carbonatadas y otros materiales de construcción que consiste en un sol estable que comprende:

Un oligómero de silicio o un alcoxisilano hidrolizado con un organosiloxano, cuya proporción respecto al otro componente debe ser superior al 30%Vol.

Un catalizador neutro en proporción inferior al 10%Vol.

Un tensioactivo no iónico.

3. Producto según reivindicaciones 1 y 2, dónde el oligómero de silicio es un oligómero de tetraetoxisilano.

4. Producto según reivindicaciones 1 y 2, dónde el catalizador neutro es dibutiltindilaurato.

5. Producto según reivindicaciones 1 y 2, donde el organoxilosano es polidimetilsiloxano con grupos OH terminales.

6. Producto según reivindicaciones 1 y 2, donde el tensioactivo no iónico es una amina primaria, preferentemente n-octilamina.


 

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