PROCESS FOR INCREASING THE SOLIDITY OF A POROUS BODY

Abstract: The strength and weathering resistance of the porous body are increased by first removing gases and moisture from the porous body in a vessel which can be subjected to a vacuum. The vessel is then filled with an impregnating liquid consisting of a durable synthetic resin and curing agent. The body is fully immersed and held in the impregnating fluid under a positive pressure until the impregnating fluid has penetrated to a sufficient depth into the porous body. While maintaining the positive pressure, the impregnating liquid is then drained off and curing of the impregnating fluid absorbed by the porous body is initiated by supplying energy inside the vessel while maintaining the positive pressure. The vacuum is at most -0.1 to -0.3 bar, preferably -0.2 bar.

Description: Verfahren zum Erhöhen der Festigkeit eines porösen Körpers Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erhöhen der Festigkeit eines porösen Körpers und dessen Widerstandsfähigkeit gegen Verwitterung, bei dem zunächst dem porösen Körper in einem unter Vakuum zu setzenden Behälter Gase und Feuchtigkeit entzogen werden, worauf der Behälter mit einer aus einem härtbaren Kunstharz und Härter bestehenden Tränkflüssigkeit gefüllt wird oder bereits gefüllt war, der Körper vöilig eingetaucht wird und in der Tränkfiüssigkeit so lange unter ueberdruck gehalten wird, bis die Tränkflüssigkeit ausreichend tief in den porösen Körper eingedrungen ist, worauf die Tränkflüssigkeit unter Beibehaltung des Überdrucks abgelassen und das Aushärten der vom porösen Körper aufgenommenen Tränkflüssigkeit durch Energiezufuhr innerhalb des Behälters bei Aufrechterhaltung des Überdrucks eingeleitet wird. Aus dem deutschen Patent 22 54 146 ist es bekannt, poröse Körper, insbesondere Naturstein, vor Verwitterung dadurch dauerhaft zu schützen, dass der Körper vollständig mit einem organischen narz, insbesondere Methylmethacrylat getränkt und anschliessend polymerisiert wird. Vor dem Tränken wird der Körper einem möglichst hohen Vakuum ausgesetzt. Beim Eindringen des Gemisches aus monomerem Acryl und insbesondere einem geringen Anteil Polymer, führt das vorher in dem Stein angelegte Vakuum dazu, dass das eindringende Acryl verdampft, so dass im Verlaufe des Eindringens der Polymeranteil vorne in der Kapillare ständig grösser wird, und damit so hoch viskos wird, dass es durch die engen Kapillaren nicht weiter vordringen kann. Kommt im ungünstigsten Fall noch ein hoher Eisenhydroxid-Anteil in dem Gestein dazu, so polymerisiert dieses Material sehr schnell und erhärtet vollständig. In dem Steininneren befindet sich nunmehr eine Blase aus vergastem Acryl, die beim Einleiten der Polymerisation über die Erhöhung der Temperatur nicht mehr polymerisieren kann. Das Ergebnis ist ein mangelhaft durchtränkter Stein mit einer harten Schale und einer Gasblase in der Mitte. Dies führt zwangsläufig zu Verspannungen im Stein, und damit zu Rissbildungen und zur Zerstörung des Objektes. Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass auch bei Körpern, insbesondere Steinen mit engen Kapillaren und bei Steinen mit einem hohen Eisenhydroxid-Anteil eine vollständige Durchtränkung erreicht wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zum Erhöhen der Festigkeit eines porösen Körpers und dessen Widerstandsfähigkeit gegen Verwitterung, bei dem zunächst dem porösen Körper in einem unter Vakuum von maximal 30% zu setzenden Behälter Gase unnd Feuchtigkeit entzogen werden, worauf der Behälter mit einer aus einem härtbaren Kunstharz und Härter bestehenden Tränkflüssigkeit gefüllt wird oder bereits gefüllt war, der Körper völlig eingetaucht wird und in der Tränkflüssigkeit so lange unter Überdruck gehalten wird, bis die Tränkflüssigkeit ausreichend tief in den porösen Körper eingedrungen ist, worauf die Tränkflüssigkeit unter Beibehaltung des Überdrucks abgelassen und das Aushärten der vom porösen Körper aufgenommenen Tränkflüssigkeit durch Energiezufuhr innerhalb des Behälters bei Aufrechterhaltung des Überdrucks eingeleitet wird. Bei einem solchen geringen Vakuum ist die Gefahr des Verdampfens wesentlich geringer. Das Eindringen des monomeren Acryl geschieht jetzt weniger über ein Einziehen nach Aufheben des Vakuums als über den anschliessenden Überdruck. Es können alle Arten poröser Körper sicher bis ins Innerste vollständig getränkt werden; und dies auch bei sehr engen Kapillaren und Gesteinen mit hohem Eisenhydroxid-Anteil. Ein zu frühes Polymerisieren wird zusätzlich dadurch verhindert, dass die Temperatur des Körpers auf maximal 40 Grad Celsius, vorzugsweise auf maximal 35 Grad Celsius gehalten wird. Auch wird hierzu vorgeschlagen, dass die Tränkflüssigkeit monomeres Acrylharz ist und die Menge des Härteres maximal 1,5%, vorzugsweise maximal 1% beträgt. Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens wird im folgenden näher beschrieben. Ein poröser Stein, der verfestigt und gegen Verwittern widerstandsfähig gemacht werden soll, wird nach dem völligen Austrocknen in einen Behälter eingebracht, der unter Vakuum gesetzt wird. Das Vakkuum beträgt -0,1 bis -0,, vorzugsweise 0,2 bar. Hierdurch wird der Stein zum Teil entgast. Anschliessend wird unter Aufrechterhalten des Vakuums die Tränkflüssigkeit in den Behälter gegeben, so dass der Stein vollständig in die Tränkflüssigkeit eingetaucht ist. Als Tränkflüssigkeit eignen sich lösungsmittelfreie Reaktionsharzsysteme, z. B. Acrylate, Polyester, Epoxyharze, Silicon-Kautschukharze, die einen Härter enthalten, der bis zu einer bestimmten Temperatur, insbesondere der Raumtemperatur, stabil ist, damit die Tränkflüssigkeit unterhalb dieser Temperatur nicht erhärtet und der bei Überschreiten, insbesondere starkem Überschreiten der bestimmten Temperatur, die Reaktion der Reaktionsharzsysteme und damit deren Aushärten einleitet. Für ein nicht zu frühes Härten ist es von Vorteil, wenn bei Acryl die Menge des Härters maximal 1,5%, vorzugsweise 1% beträgt. Um zumindest einen Teil der im Kern komprimierten Luft herauszuziehen, wird der Druck noch einmal abgelassen und nunmehr ein hohes Vakuum aufgebaut von z.B. 80 bis 90%. Es zeigt sich, dass selbst bei Steinen mit sehr engen Kapillaren Restluft an der Tränkflüssigkeit vorbeigezogen werden kann. Nachdem der Stein vollständig in der Tränkflüssigkeit liegt, wird der Behälter unter Überdruck, z. B. unter 15 atü, gesetzt. Dieser Überdruck bewirkt, dass die Tränkflüssigkeit schneller und tiefer in den porösen Körper eindringt als es mit Atmosphärendruck möglich wäre. Da der Stein vorher entgast war und unter Vakuum in die Tränkflüssigkeit eingetaucht wurde, würde Atmosphärendruck nur ein mässiges tiefes und langsames Eindringen in die Poren des Steines bewirken. Der Überdruck wird mit Inertgas, insbesondere durch Stickstoff oder ein Edelgas aufgebaut und für eine bestimmte Zeit aufrechterhaiten, die ein genügend tiefes Eindringen der TränkSlüssigkeit in den Stein ermöglicht. Danach wird die Tränkflüssigkeit abgelassen, wobei aber der Überdruck im Behälter aufrechterhalten wird. Das Aufrechterhalten des Überdrucks ist notwendig, um die vom Stein aufgenommene Tränkflüssigkeit nicht aus den Poren des Steines austreten zu lassen. Während des gesamten Tränkvorgangs wird dafür gesorgt, dass das Vakuum maximal -0,1 bis -0,3 bar, vorzugsweise -0,2 bar beträgt. Hierdurch wird verhindert, dass die Tränkflüssigkeit nicht vorzeitig erhärtet. Danach wird die Temperatur des Gases im Behälter derart erhöht, dass das Aushärten eingeleitet wird. Statt die Temperatur im Behälter zu erhöhen, kann auch eine Flüssigkeit, die unter Aufrechterhaltung des Überdrucks im Behälter in den Behälter eingelassen worden ist, soweit erwärmt werden, bis die Reaktion der Tränkflüssigkeit und damit deren Aushärtung eingeleitet ist. Während des Aushärtens muss ebenfalls der Überdruck aus demselben Grunde aufrechterhalten werden. Eine erfindungsgemäss ausreichende Differenz zwischen der normaien Behandlungstemperatur und der Temperatur für das Einleiten des Aushärtens beträgt etwa ao Grad Celsius. Nach beendetem oder nahezu beendetem Aushärten kann der Behälter vom Überdruck entlastet werden. Der auf diese Weise behandelte, poröse und brüchige Stein ist fest geworden und geschützt gegen aggressive Stoffe, insbesondere gegen Verwitterung. Da die abgelassene Tränkflüssigkeit von selbst nicht aushärtet, kann sie über beliebig lange Zeit zum Tränken poröser Körper ohne Verlust an Wirksamkeit verwendet werden. Es kann in Kauf genommen werden, dass durch den hohen Überdruck eventuell im Stein und in den Kapillaren befindliche Luft komprimiert wird. Nachdem die Polymerisation erfolgt, stenen die im Stein verbliebenen Luftblasen unter Überdruck. Da Acrylharz dampfdurchlässig ist, baut sich dieser Überdruck mit der Zeit ab. Im Gegensatz zu bisher sind diese komprimierten Luftblasen aber kleiner als die durch das Verdampfen entstehenden Gasblasen.

Claims: A process for increasing the solidity of a porous body and its resistivity to weathering, wherein gases and moisture are removed from the porous body in a tank to be evacuated, whereafter the tank is filled or was already filled with an impregnating liquid consisting of a hardenable synthetic resin and a hardener, the body is completely immersed and retained in the impregnating liquid until the impregnating liquid has penetrated deeply enough into the porous body, whereafter the impregnating liquid is discharged, while maintaining the excess pressure, and the hardening of the impregnating liquid absorbed by the porous body is initiated by the supply of energy inside the tank, while maintaining the excess pressure, characterized in that the vacuum is at most -0.1 to -0.3 bar, preferably -0.2 bar. A process according to claim 1, characterized in that the temperature of the body is maintained at a maximum of 40°C, preferably at a maximum of 35°C. A process according to claims 1 or 2, characterized in that the impregnating liquid is monomeric acrylic resin and the quantity of the hardener is at most 1.5%, preferably at most 1%.

Inventors: IBACH, HERMANN WOLF
Applicants: IBACH STEINKONSERVIERUNG GMBH & CO. KOMMANDITGESELLSCHAFT
Application year: 1986
Main classification: C04B41
IPC codes: C04B41