Пористое изделие и способ его изготовления
Группа изобретений относится к строительству, а именно к получению пористого изделия. Технический результат - превосходные эффект предотвращения загрязнения поверхности и стойкость к щелочам и кислотам, технологическая обработки пористого изделия может быть выполнена при комнатной температуре или при относительно низкой температуре 100°C или ниже. Способ изготовления пористого изделия включает: первую стадию покрытия пор, по меньшей мере, основной поверхности пористого тела, которое сформировано из неорганического материала, первым смешанным раствором, содержащим частицы оксида металла, силикат щелочного металла и воду, для заполнения пор первым смешанным раствором; вторую стадию удаления остаточного первого смешанного раствора, который не использован для заполнения пор; и третью стадию дополнительного покрытия первого смешанного раствора, которым заполнены поры, из которых удален остаточный первый смешанный раствор, вторым смешанным раствором, содержащим водный щелочной раствор карбоната циркония и водный раствор силиката или коллоидный диоксид кремния, в котором частицы оксида металла являются частицами оксида алюминия α-типа, имеющего структуру корунда, силикат щелочного металла является силикатом лития, и массовое соотношение частицы оксида алюминия:силикат лития:вода в первом смешанном растворе составляет (40-60):(1-10):(30-59), значение D50 распределения частиц по размеру частиц оксида алюминия составляет 0,5-5 мкм и значение D90 распределения частиц по размеру частиц оксида алюминия составляет 3 мкм или более и второй смешанный раствор А содержит 0,5-15 мас.% циркония в пересчете на диоксид циркония и 0,005-7,5 мас.% силиката или коллоидного диоксида кремния в пересчете на диоксид кремния, и когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 мас.ч., масса диоксида кремния составляет 1-50 мас.ч., и второй смешанный раствор В содержит 0,005-4,5 мас.% циркония в пересчете на диоксид циркония и 0,5-15 мас.% силиката или коллоидного диоксида кремния в пересчете на диоксид кремния, и когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 мас.ч., масса диоксида циркония составляет 1-30 мас.ч. 2 н.п. ф-лы, 6 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к пористому изделию и способу его изготовления и, в частности, к предпочтительному пористому изделию, которое изготавливают с использованием пористого неорганического материала, такого как бетон, камень, или плитка, и к способу его изготовления.
Известный уровень техники
В известном уровне техники, так как материал покрытия, содержащий диоксид кремния (SiO2), является высокогидрофильным, поверхность изделия может быть защищена от загрязнения нанесением на поверхность изделия материала покрытия и сушкой поверхности изделия или нагревом поверхности высушиваемого изделия. Однако когда используется один диоксид кремния (SiO2), существует проблема, заключающаяся в низкой стойкости к щелочам и воде. В связи с этим для улучшения стойкости к щелочам и водостойкости к диоксиду кремния (SiO2) добавляют различные ионы магния, кальция, цинка, алюминия, циркония и т.п. Среди них, в частности, ионы циркония являются эффективными для повышения стойкости к щелочам и водостойкости.
В качестве материала покрытия раскрыт, например, гидрофильный материал покрытия состава LiaNabKc(SiOm)x(ZrOn)y(H2O)z (где a, b, c и z каждый независимо представляет произвольное число, m и n независимо представляют натуральное число в диапазоне 1-4, и x+y=1), (см PTL 1).
Этот гидрофильный материал покрытия содержит оксид циркония (ZrOn) в дополнение к диоксиду кремния (SiO2) и щелочному металлу и, таким образом, имеет превосходную стойкость к щелочам и водостойкость.
Кроме того, в качестве способа формирования пленки покрытия на поверхности изделия раскрыт, например, способ формирования слоистой пленки, в котором на поверхности изделия формируется слой цирконийсодержащей кремниевой кислоты в качестве первого слоя, и слой щелочного силиката в качестве второго слоя формируется на слое цирконийсодержащей кремниевой кислоты (см. PTL 2).
Список цитированных источников
Патентная литература
[PTL 1] патент JP №4131534
[PTL 2] патент JP №4012939
Раскрытие изобретения
Техническая проблема
Однако когда поверхность пористого тела покрывают материалом покрытия, раскрытого в PTL 1, существует весьма сложная проблема, состоящая в том, что, даже если жидкий материал покрытия поглощается отверстиями, более мелкие отверстия образуются после испарения растворителя, содержащегося в материале покрытия. Когда отверстия образуются на поверхности пористого тела, загрязняющее вещество попадает в отверстия. В результате возникает проблема, что, даже если поверхность является гидрофильной, загрязнения не могут быть удалены с поверхности.
Кроме того, когда толщина пленки покрытия увеличивается, отверстия могут быть закрыты, но на пленке покрытия могут формироваться трещины или разрывы.
Кроме того, когда толщина пленки покрытия является большой, существует проблема, заключающаяся в том, что ухудшается текстура поверхности пористого тела, которое является подложкой. Кроме того, обычно смолы, такие как силиконовые, также используются в качестве материала покрытия. Однако проблема смол, таких как силиконовые, состоит в скользкости при использовании в качестве напольного материала.
Кроме того, такой способ нанесения покрытия, обычно называемый золь-гель способом, подходит для нагрева и отверждения. Однако когда наносят покрытие на пористый материал, в частности бетон, нагрев чрезвычайно трудно выполнить. Таким образом, необходим способ отверждения, который проводят при комнатной температуре.
С другой стороны, в способе формирования слоистой пленки, описанном в PTL 2, слой силиката щелочного металла в качестве второго слоя, который формируется на слое цирконийсодержащей кремниевой кислоты, содержит большое количество кремниевого компонента. Таким образом, проблема состоит в том, что стойкость к щелочам слоя силиката щелочного металла в качестве второго слоя неудовлетворительна.
Кроме того, в известном уровне техники оксид циркония обладает превосходной стойкостью к щелочам, но не обладает превосходной стойкостью к кислотам. В частности, когда требуется высокая стойкость к щелочам, когда содержание оксида циркония является высоким, возникает следующая проблема. Обычно материал, содержащий оксид циркония, дает стабильное соединение при нагреве до 200°C или выше и обладает стойкостью к кислотам. Однако когда пористый материал, который нельзя нагревать, нагревают до 200°C или выше ухудшается стойкость к действию кислот.
Когда соответствующую кремниевую кислоту добавляют к материалу покрытия, содержащему оксид циркония в качестве основного компонента, улучшается стойкость к кислотам. Однако при использовании воды в качестве растворителя материала покрытия, оксид циркония и кремниевая кислота быстро осаждаются, что вызывает проблемы при нанесении покрытия. При использовании органического растворителя в качестве растворителя, можно избежать осаждения оксида циркония и кремниевой кислоты. Однако когда используется пористый материал, который не пригоден для применения органической кислоты с различных точек зрения, включая условия окружающей среды, возникает проблема.
Кроме того, тонкая пленка, сформированная из этого материала покрытия, является чрезвычайно тонкой, и таким образом недостаточна для изоляции отверстий пористого материала. Соответственно, по существу, нельзя ожидать эффекта предотвращения загрязнения этой тонкой пленкой.
Настоящее изобретение было осуществлено с учетом вышеописанных обстоятельств, и его целью является создание пористого изделия и способ его изготовления, в котором вода используется в качестве растворителя, технологическая обработка которого может быть выполнена при комнатной температуре или при относительно низкой температуре 100°C или ниже, с превосходным эффектом предотвращения загрязнения поверхности, и с превосходной стойкостью не только к щелочам, но и к кислотам.
Решение проблемы
В результате тщательного исследования для решения вышеописанных проблем, авторы настоящего изобретения установили, что, когда поры пористого тела заполнены смесью, и эта смесь покрыта пленкой, их технологическая обработка может быть выполнена при относительно низкой температуре и с превосходной стойкостью к щелочам и кислотам, пористое тело формируется из неорганического материала, смеси, содержащей частицы оксида металла и силиката щелочного металла, и пленки, содержащей гидратированное соединение циркония и силиката. На основе этих данных было завершено настоящее изобретение.
То есть в соответствии с настоящим изобретением предложено пористое изделие, полученное путем заполнения пор, по меньшей мере, одной основной поверхности пористого тела смесью и покрытием заполненной смеси пленкой, пористое тело формируется из неорганического материала, смеси, содержащей частицы оксида металла и силикат щелочного металла, и пленки, содержащей гидратированное соединение циркония и силиката.
Предпочтительно частицы оксида металла являются частицами оксида алюминия α-типа, имеющие структуру корунда; и силикат щелочного металла является силикатом лития.
Значение D50 распределения частиц по размерам частиц оксида алюминия предпочтительно составляет 0,5-5 мкм; и значение D90 распределения частиц по размерам частиц оксида алюминия составляет 3 мкм или более.
Смесь предпочтительно содержит соединение циркония, имеющее состав, который является таким же или отличается от циркониевой композиции.
В соответствии с настоящим изобретением, предложен способ изготовления пористого изделия, который включает первую стадию покрытия пор, по меньшей мере, основной поверхности пористого тела, которое сформировано из неорганического материала, первым смешанным раствором, содержащим частицы оксида металла, силикат щелочного металла и воду для заполнения пор первым смешанным раствором; вторую стадию удаления остаточного первого смешанного раствора, который не используется для заполнения пор; и третью стадию дополнительного покрытия всей поверхности пористого тела, содержащего поры, с которого удален остаточный первый смешанный раствор, вторым смешанным раствором, содержащим водный щелочной раствор карбоната циркония и водный раствор силиката или коллоидного диоксида кремния.
Частицы оксида металла предпочтительно являются частицами оксида алюминия α-типа, имеющими структуру корунда; силикат щелочного металла является силикатом лития; и массовое соотношение (частицы оксида алюминия : силикат лития : вода) частиц оксида алюминия, силиката лития и воды в первом смешанном растворе составляет (40-60):(1-10):(30-59).
Значение D50 распределения частиц по размерам частиц оксида алюминия предпочтительно составляет 0,5-5 мкм; и значение D90 распределения частиц по размерам частиц оксида алюминия составляет 3 мкм или более.
Второй смешанный раствор предпочтительно содержит 0,5-15% масс., циркония в пересчете на диоксид циркония и 0,005-7,5% масс. силиката или коллоидного диоксида кремния в пересчете на диоксид кремния; и, когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 частей масс., масса диоксида кремния составляет 1-50 частей масс.
Второй смешанный раствор предпочтительно содержит 0,005-4,5% масс. циркония в пересчете на диоксид циркония и 0,5-15% масс. силиката или коллоидного диоксида кремния в пересчете на диоксид кремния; и когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 частей масс., масса диоксида циркония составляет 1-30 частей масс.
Положительные эффекты изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предложено пористое изделие, полученное заполнением пор, по меньшей мере, одной основной поверхности пористого тела смесью и нанесением покрытия пленки на заполненную смесь, причем пористое тело сформировано из неорганического материала, смеси, содержащей частицы оксида металла и силиката щелочного металла, и пленка содержит гидратированное соединение циркония и силикат. Таким образом, создается превосходный эффект предотвращения загрязнения поверхности, а также превосходная стойкость к щелочам и кислотам.
Кроме того, в этом пористом изделии его технологическая обработка может быть выполнена при комнатной температуре или при относительно низкой температуре 100°C или ниже. Таким образом, может быть существенно снижена стоимость производства.
В соответствии с настоящим изобретением предложен способ получения пористого изделия, включающий: первую стадию покрытия пор, по меньшей мере, основной поверхности пористого тела, которое сформировано из неорганического материала, первым смешанным раствором, содержащим частицы оксида металла, силикат щелочного металла и воду для заполнения пор первым смешанным раствором; вторую стадию удаления остаточного первого смешанного раствора, который не используется для заполнения пор; и третью стадию дополнительного покрытия всей поверхности пористого тела, содержащего поры, с которого удален остаточный первый смешанный раствор, вторым смешанным раствором, содержащим водный щелочной раствор карбоната циркония и водный раствор силиката или коллоидного диоксида кремния. Таким образом, поры, присутствующие в пористом изделии, легко могут быть закрыты по низкой стоимости. Соответственно, может быть создано пористое изделие, имеющее превосходный эффект предотвращения загрязнения поверхности и превосходную стойкость к щелочам и кислотам.
Кроме того, этим методом может быть получено пористое изделие при комнатной температуре или при относительно низкой температуре 100°C или ниже. Соответственно, стоимость изготовления может быть существенно снижена.
Лучший вариант осуществления изобретения
Будут описаны осуществления пористого изделия и способа его изготовления в соответствии с настоящим изобретением.
Следующие осуществления являются конкретными примерами для облегчения понимания объема притязаний настоящего изобретения. Если не указано иное, настоящее изобретение не ограничивается этими осуществлениями.
Пористое изделие
Пористое изделие в соответствии с осуществлением получают заполнением пор, по меньшей мере, одной основной поверхности пористого тела смесью и покрытием заполненной смеси пленкой, пористое тело сформировано из неорганического материала, смеси, содержащей частицы оксида металла и силикат щелочного металла, и пленки, содержащей гидратированное соединение циркония и силикат.
Это пористое тело не имеет ограничений, при условии, что оно имеет форму, сформированную из пористого неорганического материала. Например, в качестве пористого тела, которое, в частности, имеет низкую стойкость к кислотам и может быть загрязнено, могут быть использованы бетон, камень или плитка.
Большое число пор сформировано на одной поверхности (по меньшей мере, одной основной поверхности) или по всей поверхности пористого тела. Размер отверстий пор предпочтительно составляет 1 мм или менее. В данном случае размер отверстий предпочтительно не более 1 мм, потому что поры недостаточно заполняются смесью, содержащей частицы оксида металла и силиката щелочного металла.
Поры заполняют смесью, содержащей частицы оксида металла и силикат щелочного металла.
В описании примеры частиц оксида металла включает оксид алюминия, оксид циркония, оксид титана и композитный оксид этих металлов. Эти оксиды металлов могут быть использованы по отдельности или в виде смеси двух или более видов.
Кроме того, неорганический оксид, такой как оксид кремния, может быть использован вместо оксида металла.
Неорганический оксид, такой как оксид кремния, может быть объединен с вышеописанным оксидом металла для формирования композитного неорганического оксида.
В частности, в качестве частиц оксида алюминия предпочтительно используют частицы оксида алюминия α-типа, имеющие структуру корунда, то есть так называемые частицы корунда.
Распределение размера частиц корунда может быть измерено с помощью анализатора распределения частиц по размеру по светопропусканию.
В описании величина D50 обозначает размер частиц общего числа частиц с размером частиц от нижнего предела в распределении частиц по размерам, составляющего 50% общего количества частиц, и значение D90 обозначает размер частиц общего числа частиц с размером частиц от нижнего предела размера частиц в распределении частиц по размерам, составляющего 90% общего числа частиц.
При этом значение D50 распределения частиц по размерам частиц корунда составляет 0,5-5 мкм и более, предпочтительно 0,8-3 мкм и значение D90 составляет 3 мкм или более и более предпочтительно 5 мкм или более.
Причина контроля распределения по размерам частиц корунда в пределах вышеописанного диапазона состоит в следующем. Значение D50 менее 0,5 мкм не является предпочтительным, потому что, когда раствор покрытия получают с использованием частиц корунда, вязкость увеличивается, и сложно нанести покрытие. Если воду добавляют для облегчения выполнения покрытия, пленка покрытия имеет значительную усадку при сушке, и, таким образом, могут образовываться отверстия или разрывы на полученной пленке. С другой стороны, когда значение D50 составляет более 5 мкм, заполнение частицами корунда недостаточно, и эффект не может проявляться в достаточной степени.
Кроме того, причина контроля значения D90, равного 3 мкм или более, состоит в следующем. Когда значение D90 менее 3 мкм, распределение частиц по размерам чрезвычайно узкое и ухудшается эффективность заполнения. Для эффективного выполнения заполнения предпочтительно, чтобы распределение частиц по размерам было широким. Кроме того, причина отсутствия верхнего предела величины D90 состоит в следующем. Даже если содержатся крупные частицы, общее число которых составляет 10% общего количества частиц, а другие частицы мелкие, проблемы заполнения отсутствуют и крупные частицы, общее число которых составляет 10% общего количества частиц, могут быть удалены на второй стадии, описанной ниже.
В качестве силиката щелочного металла может быть использован, например, силикат лития.
В качестве силиката лития предпочтительно используют соединение, содержащее диоксид кремния (SiO2) и оксид лития (LiO2) с заданным отношением, например, предпочтителен силикат лития с мольным отношением (SiO2/LiO2) 3,5-7,5.
На практике, водный раствор силиката лития, содержащий около 20% масс. силиката лития в пересчете на диоксид кремния (SiO2), предпочтительно используют вместо порошка силиката лития для стабильности и легкости в обращении.
Силикат щелочного металла включает силикат натрия и силикат калия. Однако силикат натрия и силиката калия не являются предпочтительными, так как они могут стать мутными и ухудшать тон цвета или текстуру поверхности пористого тела.
В смеси массовое соотношение (частицы оксида алюминия : силикат лития : вода) частиц оксида алюминия, силиката лития и воды предпочтительно составляет (40-60):(1-10):(30-59), и более предпочтительно (45-55):(2-8):(37-53).
Причина контроля массового соотношения частиц оксида алюминия, силиката лития и воды состоит в следующем. В пределах этого диапазона эффект предотвращения загрязнения поверхности превосходный, разделение за счет осаждения частиц оксида алюминия незначительное, и стабильно получается смесь с превосходной стойкостью к щелочам и кислотам. Не является предпочтительным, чтобы вышеописанное массовое соотношение было вне указанного диапазона, поскольку низкие эффект предотвращения загрязнения и гладкость полученной пленки.
Смесь предпочтительно содержит соединение циркония, имеющего тот же состав или отличающийся от циркониевой композиции, содержащейся в пленке, описанной ниже.
В качестве соединения циркония предпочтительным является, например, карбонат циркония щелочного металла. В качестве карбоната циркония щелочного металла может быть использован, например, карбонат циркония калия или карбоната циркония аммония.
Смесь, которой заполнены поры, покрыта пленкой, содержащей гидратированное соединение циркония и силикат.
Эту пленку получают способом, в котором соединение циркония просачивается через смесь, содержащую частицы оксида металла и силиката щелочного металла во время нанесения покрытия так, чтобы образовать гидрат силиката циркония, у которого превосходная стойкости к щелочам и кислотам.
В качестве этого циркониевого соединения, обладающего фильтруемостью, предпочтительным является, например, карбонат циркония щелочного металла. В качестве карбоната циркония щелочного металла может быть использован, например, карбонат циркония калия или карбонат циркония аммония.
К пленке, содержащей гидратированное соединение циркония и силикат, органическое соединение, такое как поверхностно-активное вещество, может быть добавлено в диапазоне, не ухудшающем свойства пленки.
Способ изготовления пористого изделия
Способ изготовления пористого изделия в соответствии с осуществлением включает: первую стадию покрытия пор, по меньшей мере, основной поверхности пористого тела, которое сформировано из неорганического материала, первым смешанным раствором, содержащим частицы оксида металла, силикат щелочного металла и воду, чтобы заполнить поры первым смешанным раствором; вторую стадию удаления остаточного первого смешанного раствора, который не используется для заполнения пор; и третью стадию дополнительного покрытия всей поверхности пористого тела, содержащего поры, с которого удален остаточный первый смешанный раствор, вторым смешанным раствором, содержащим водный раствор карбоната циркония щелочного металла и водный раствор силиката или коллоидного диоксида кремния.
Далее этот способ изготовления будет описан подробно.
Первая стадия
На этой стадии поры, по меньшей мере, основной поверхности пористого тела, которое сформировано из неорганического материала, покрывают первым смешанным раствором, содержащим частицы оксида металла, силикат щелочного металла и воду, чтобы заполнить поры первым смешанным раствором.
Предпочтительно перед нанесением первого смешанного раствора покрываемые поверхности пористого тела промывают водой, органическим раствором или т.п., чтобы получить чистую поверхность с точки зрения адгезии при нанесении раствора покрытия.
В качестве частиц оксида металла, используемых в первом смешанном растворе, могут быть использованы частицы оксида алюминия α-типа, имеющие структуру корунда, то есть, так называемые частицы корунда. В этом случае, значение D50 распределения частиц по размерам частиц корунда составляет 0,5-5 мкм и более, предпочтительно 0,8-3 мкм, и их значение D90 составляет 3 мкм или более и более предпочтительно 5 мкм или более.
В первом смешанном растворе, массовое соотношение (частицы корунда : силикат лития : вода) частиц корунда, силиката лития и воды предпочтительно составляет (40-60):(1-10):(30-59) и более предпочтительно (45-55):(2-8):(37-53).
Причина контроля массового соотношения частиц корунда в пределах 40-50 состоит в следующем. Когда массовое соотношение частиц корунда менее 40, отверстия во время сушки увеличиваются и не достигается достаточное заполнение. С другой стороны, когда массовое соотношение частиц корунда составляет более 60, текучесть смешанного раствора плохая и не достигается достаточная проницаемость пор.
Кроме того, причина контроля массового соотношения силиката лития в пределах 1-10 состоит в следующем. Когда массовое соотношение силиката лития менее 1, получается недостаточная водостойкость. С другой стороны, когда массовое соотношение силиката лития более 10, остаточный смешанный раствор, который не проникает в поры, высыхает и отверждается, и трудно удалить остаточный отвержденный смешанный раствор.
Кроме того, причина контроля массового соотношения воды в пределах 30-59 состоит в следующем. Когда массовое соотношение воды менее 30, текучесть смешанного раствора низкая и не достигается достаточная проницаемость пор. С другой стороны, когда массовое соотношение воды составляет более 59, увеличиваются отверстия во время сушки, и не достигается достаточного заполнения.
Способ смешивания для приготовления первого смешанного раствора, особенно не ограничен, при условии, что могут быть смешаны частицы корунда, силикат лития и вода. Однако, например, могут быть использованы шаровая мельница, различные мешалки или смеситель.
В течение этого смешивания вышеописанное поверхностно-активное вещество и т.п. могут быть соответствующим образом добавлены для улучшения диспергируемости частиц и свойств покрытия.
Способ покрытия пор пористого тела первым смешанным раствором особенно не ограничен, при условии, что поры могут быть надежно заполнены смешанным раствором. Однако, например, может быть использован способ покрытия валиком или способ нанесения покрытия с помощью такого инструмента, как кисть или шпатель.
Вторая стадия
Когда поры пористого тела покрыты вышеописанным первым смешанным раствором, остаточный первый смешанный раствор, который не использован для заполнения пор, удаляется.
В качестве способа удаления остаточного первого смешанного раствора может быть использован, например, способ протирки, способ стирания с использованием скребка и т.п., или способ всасывания.
Третья стадия
На этой стадии всю поверхность пористого тела, содержащего поры, с которого удален остаточный первый смешанный раствор, дополнительно покрывают вторым смешанным раствором, содержащим водный раствор карбоната циркония щелочного металла и водный раствор силиката или коллоидного диоксида кремния.
В качестве второго смешанного раствора предпочтительно используют следующие два вида смешанных растворов.
(1) смешанный раствор A
Смешанный раствор A содержит 0,5-15% масс. циркония в пересчете на диоксид циркония и 0,005-7,5% масс. силиката или коллоидного диоксида кремния в пересчете на диоксид кремния и, когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 частей масс., масса диоксида кремния составляет 1-50 частей масс.
(2) смешанный раствор B
Смешанный раствор B содержит 0,005-4,5% масс. циркония в пересчете на диоксид циркония и 0,5-15% масс. силиката или коллоидного диоксида кремния в пересчете на диоксид кремния, и когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 частей масс., масса диоксида циркония составляет 1-30 частей масс.
В смешанных растворах A и B предпочтительно, чтобы массовое соотношение диоксида циркония и массовое соотношение диоксида кремния не находились в промежуточном диапазоне вышеописанных соотношений, то есть не является предпочтительным, когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 частей масс., масса диоксида кремния находится в диапазоне от более 50 частей масс. до менее 70 частей масс. Это связано с тем, что в указанном диапазоне состояние смешанного раствора неустойчивое, возможно осаждение, и это затрудняет выполнение покрытия. В диапазоне, отличном от вышеуказанного промежуточного диапазона, то есть в случае состава вышеописанного смешанного раствора A или B, смешанный раствор стабилен в течение длительного периода времени и покрытие выполняется соответствующим образом.
При приготовлении смешанного раствора, содержащего водный раствор карбоната циркония щелочного металла и водный раствор силиката или коллоидный диоксид кремния, может быть использован следующий способ. Например, водный раствор, содержащий 20% масс. коммерчески доступного карбоната циркония щелочного металла, в пересчете на диоксид циркония, разбавляют водой при перемешивании смесителем или т.п., чтобы приготовить водный раствор, содержащий 0,5-15% масс. или 0,005-7,5% масс. карбоната циркония щелочного металла в пересчете на диоксид циркония. К этому водному раствору добавляют 0,005-4,5% масс. или 0,5-15% масс. водного раствора силиката или коллоидного диоксида кремния в пересчете на диоксид кремния для приготовления смешанного раствора А, содержащего 1-50 частей масс. диоксида кремния, когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 частей масс., или для приготовления смешанного раствора B, содержащего 1-30 частей масс. диоксида циркония, когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 частей масс.
В качестве силиката могут быть использованы водорастворимые соли различных силикатов щелочных металлов, такие как силикат натрия, силикат калия, силикат лития.
В смешанном растворе A содержание силиката или коллоидного диоксида кремния предпочтительно составляет 0,005-7,5% масс. в пересчете на диоксид кремния.
Не является предпочтительным, чтобы количество силиката или коллоидного диоксида кремния составляло менее 0,005% масс. в пересчете на диоксид кремния, поскольку не достигается эффект стойкости к кислотам. С другой стороны, также не является предпочтительным, чтобы содержание силиката или коллоидного диоксида кремния было более 7,5% масс. в пересчете на диоксид кремния, поскольку вязкость полученного смешанного раствора резко возрастает, и покрытие не может быть выполнено.
Кроме того, предпочтительно, чтобы, когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 частей масс., масса диоксида кремния составляла 1-50 частей масс.
Не является предпочтительным, чтобы масса диоксида кремния была менее 1 части масс., поскольку не достигается достаточная стойкость к кислотам. С другой стороны, также не является предпочтительным, чтобы масса диоксида кремния была более 50 частей масс., так как смешанный раствор загущается, вязкость слишком возрастает, покрытие не может быть выполнено.
В смешанном растворе B содержание силиката или коллоидного диоксида кремния предпочтительно составляет 0,5-15% масс. в пересчете на диоксид кремния.
Не является предпочтительным, чтобы содержание силиката или коллоидного диоксида кремния составляло менее 0,5% масс. в пересчете на диоксид кремния, поскольку не достигается эффект стойкости к кислотам. С другой стороны, также не является предпочтительным, чтобы содержание силиката или коллоидного диоксида кремния было более 15% масс. в пересчете на диоксид кремния, поскольку вязкость полученного смешанного раствора резко возрастает, и покрытие не может быть выполнено.
Кроме того, предпочтительно, чтобы, когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 частей масс., масса диоксида циркония составляла 1-30 частей масс.
Не является предпочтительным, чтобы масса диоксида циркония составляла менее 1 части масс., поскольку не достигается достаточная стойкость к кислотам. С другой стороны, также масса диоксида циркония предпочтительно составляет не более 30 частей масс., так как смешанный раствор сгущается, вязкость слишком возрастает, и покрытие не может быть выполнено.
Для улучшения свойств покрытий, поверхностно-активное вещество, водорастворимый органический полимер и т.п., как описано выше, соответствующим образом добавляют к смешанным растворам A и B.
Для обеспечения в достаточной степени химического взаимодействия первого смешанного раствора, которым заполняются поры пористого тела, со смешанным раствором A или B, предпочтительно эти смешанные растворы выдерживать при комнатной температуре (25°C) в течение около 3 дней или дольше. Более предпочтительно, эти смешанные растворы выдерживать при температуре 50-100°C с использованием термостатируемой ванны или нагревательного устройства, чтобы ускорить химическую реакцию.
Благодаря этой химической реакции, пленка, содержащая гидрат силиката циркония, который является превосходным по стойкости к щелочам и кислотам, формируется на всей поверхности пористого тела, содержащего поры.
Вышеописанными стадиями может быть изготовлено пористое изделие в соответствии с осуществлением.
Как описано выше, в соответствии с осуществлением предложено пористое изделие, полученное заполнением пор, по меньшей мере, одной основной поверхности пористого тела смесью и покрытием заполненной смеси пленкой, пористое тело, сформированное из неорганического материала, смеси, содержащей частицы оксида металла и силиката щелочного металла, и пленки, содержащей гидратированное соединение циркония и силиката. Таким образом, превосходным является эффект предотвращения загрязнения поверхности и также с превосходной стойкостью к щелочам и кислотам.
Кроме того, технологическая обработка этого пористого изделия может быть выполнена при комнатной температуре или при относительно низкой температуре 100°C или ниже. Таким образом, стоимость производства может быть существенно снижена.
В соответствии с осуществлением предложен способ получения пористого изделия, включающий: первую стадию покрытия пор, по меньшей мере, основной поверхности пористого тела, которое сформировано из неорганического материала, первым смешанным раствором, содержащим частицы оксида металла, силикат щелочного металла и воду, для заполнения пор первым смешанным раствором; вторую стадию удаления остаточного первого смешанного раствора, который не использован для заполнения пор; и третью стадию дополнительного покрытия всей поверхности пористого тела, содержащего поры, с которой удален остаточный первый смешанный раствор, вторым смешанным раствором, содержащим водный раствор карбоната циркония щелочного металла и водного раствора силиката или коллоидного диоксида кремния. Таким образом, поры, присутствующие в пористом изделии, легко могут быть закрыты дешевым способом. Соответственно, может быть предложено пористое изделие с превосходным эффектом предотвращения загрязнения поверхности и превосходной стойкостью к щелочам и кислотам.
Кроме того, этим способом может быть изготовлено пористое изделие при комнатной температуре или при относительно низкой температуре 100°C или ниже. Соответственно, стоимость изготовления может быть существенно снижена.
Примеры
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно с помощью примеров и сравнительных примеров. Однако настоящее изобретение не ограничивается следующими примерами.
[1] Кислотостойкость бетонного блока
Примеры 1-5, сравнительные примеры 1-5 и обычный пример 1
A. Кислотостойкая обработка бетона
Бетон является пористым, серосодержащие соединения, такие как сера, могут просачиваться в его поры, и бетон значительно корродирует под действием этих серосодержащих соединений. В частности, бетон значительно изнашивается и загрязняется в спа или канализационных трубах, содержащих большое количество серного компонента, или на предприятии, где работают с кислотами. Таким образом, эффект настоящего изобретения проверен с использованием коммерчески доступного бетонного блока в качестве пористого тела.
Сначала готовят первый смешанный раствор, содержащий частицы оксида металла, силиката щелочного металла и воду, для заполнения пор бетонного блока.
С использованием частиц с D50=1 мкм и D90=10 мкм в виде частиц корунда и силиката лития 45 (торговое наименование, производства Nippon Chemical Industrial Co., Ltd.) в качестве силиката лития, первые смешанные растворы готовят с различными значениями массовых отношений частиц корунда, силиката лития и воды.
Таблица 1 представляет % масс. частиц корунда, силиката лития и воды в первом смешанном растворе каждого из примеров 1-5 и сравнительных примеров 1-4.
Затем поверхность бетонного блока промывают водой, сушат на воздухе и поверхность бетонного блока покрывают первым смешанным раствором, представленным в таблице 1, с помощью валика. Затем остаточный первый смешанный раствор удаляют резиновым скребком и поверхность сушат на воздухе. В результате поры бетонного блока заполнены первым смешанным раствором каждого из примеров 1-5 и сравнительных примеров 1-4, и получают бетонные блоки с заполненными порами каждого из примеров 1-5 и сравнительных примеров 1-4.
Затем готовят второй смешанный раствор, содержащий раствор карбоната циркония щелочного металла и коллоидный диоксид кремния.
С использованием карбоната циркония калия в качестве карбоната циркония щелочного металла и с использованием коллоидного диоксида кремния в качестве силиката, готовят смешанный водный раствор (второй смешанный раствор), содержащий 10% масс. карбоната циркония калия в пересчете на диоксид циркония и 3% масс. коллоидного диоксида кремния в пересчете на диоксид кремния.
Далее вышеописанный смешанный водный раствор наносят на поверхность заполненных пор бетонного блока каждого из примеров 1-5 и сравнительных примеров 1-4 с помощью валика. После нанесения покрытия, поверхность оставляют при комнатной температуре в течение 7 дней для естественной сушки. В результате получают бетонные блоки каждого из примеров 1-5 и сравнительных примеров 1-4, на которых нанесена пленка.
B. Изучение бетонных блоков
Оценивают внешний вид и чистоту бетонных блоков каждого из примеров 1-5 и сравнительных примеров 1-4.
(1) Внешний вид
10 г разбавленной серной кислоты, концентрацией 5% масс., наносят по каплям на поверхность бетонного блока и оставляют при комнатной температуре (25°C) в течение 24 часов. Затем изучают внешний вид поверхности бетонного блока, чтобы оценить степень разрушения поверхности серной кислотой.
(2) Чистота
10 г шлама наносят на поверхность бетонного блока, и оставляют при комнатной температуре (25°C) в течение 24 часов. Затем поверхность промывают водой и оценивают, остался или не остался шлам на поверхности. Состояние, когда шлама не остается, оценивают как «хорошее», и состояние, когда даже небольшое количество шлама остается, оценивают как "плохое".
В таблице 2 показаны результаты оценки. Бетонный блок, поры которого не заполнены и поверхность не имеет покрытия, представлен как обычный пример 1.
В таблице 2 показаны оценки.
[2] Кислотостойкость плитки
Примеры 6 и 7, сравнительные примеры 5-9 и обычный пример 2
A. Кислотостойкая обработка плитки
На поверхности полированной керамической плитки присутствует большое число пор, загрязнения могут проникнуть в поры, и проникшие в них загрязнения трудно удалить. В частности, когда плитка используется в качестве напольного материала, с нее трудно удалить грязь. Таким образом, результаты настоящего изобретения проверяют с использованием коммерчески доступной неглазурованной полированной плитки в качестве пористого тела.
Сначала готовят смешанный раствор, содержащий частицы оксида металла, силикат щелочного металла и воду, для заполнения пор неглазурованной полированной плитки.
Здесь с использованием частиц с распределением частиц, показанным в таблице 3, в качестве частиц корунда, смешивают частицы корунда, силикат лития и воду так, чтобы соотношение частиц корунда силиката лития и воды составляло 60:3:37 (% масс.). В результате получают первый смешанный раствор каждого из примеров 6 и 7 и сравнительных примеров 5-7.
Затем поверхность плитки промывают водой, поверхность обязательно сушат, и поверхность плитки покрывают первым смешанным раствором каждого из примеров 6 и 7 и сравнительных примеров от 5-7 с помощью валика. Затем остаточный первый смешанный раствор удаляют резиновым скребком и поверхность обязательно сушат. В результате поры плитки заполняются первым смешанным раствором каждого из примеров 6 и 7 и сравнительных примеров 5-7, и получают плитки с заполненными порами каждого из примеров 6 и 7 и сравнительных примеров 5-7.
Затем готовят второй смешанный раствор, содержащий раствор карбоната циркония щелочного металла и водный раствор силиката.
Готовят с использованием карбоната циркония калия в качестве карбоната циркония щелочного металла и с использованием силиката лития в качестве силиката, смешанный водный раствор (второй смешанный раствор), содержащий 2% масс. карбоната циркония калия в пересчете на диоксид циркония и 0,2% масс. силиката лития в пересчете на диоксид кремния.
Затем вышеописанный смешанный водный раствор наносят на поверхность плитки с заполненными порами каждого из примеров 6 и 7 и сравнительных примеров 5-7 с помощью валика. После нанесения покрытия поверхность сушат теплым воздухом при 70°C в течение 1 секунды. В результате получают плитку каждого из примеров 6 и 7 и сравнительных примеров 5-7, покрытую пленкой.
Кроме того, плитка с заполненными порами примера 6, которая не покрыта пленкой, представлена как сравнительный пример 8. Плитка примера 6, поры которой не заполнены первым смешанным раствором, и поверхность которой покрыта лишь смешанным водным раствором, представлена как сравнительный пример 9. Плитка, поры которой не заполнены и без покрытия поверхности, представлена как стандартный пример 2.
B. Оценка плитки
Оценивают внешний вид, эффективность удаления оксида железа и стойкость к щелочам плитки каждого из примеров 6 и 7, сравнительных примеров 5-9 и примера 2.
Методы оценки приведены ниже.
(1) Внешний вид
Поверхность плитки оценивают путем визуального осмотра.
(2) Эффективность удаления оксида железа
Проводят тест по удалению порошка оксида железа (EN ISO 10545-14) для оценки степени (чистоты) удаления оксида железа. Оценку проводят по шкале от 1 до 5 в соответствии с критериями оценки вышеописанного теста по удалению порошка оксида железа (EN ISO 10545-14). Здесь A или выше считается приемлемой оценкой.
(3) Стойкость к кислотам и щелочам
После теста по удалению порошка оксида железа (EN ISO 10545-14) проводят тест по химической стойкости (EN ISO 10545-13) для оценки стойкости к кислотам и щелочам. Оценку проводят по шкале от A до C в соответствии с критериями оценки вышеописанного теста по химической стойкости (EN ISO 10545-13). Здесь A считается приемлемой оценкой.
Результаты оценки приведены в таблице 4.
Примеры 8-18, сравнительные примеры 10-19, и обычный пример 3
A. Кислотостойкая обработка мрамора
Мрамор содержит карбонат кальция в качестве основного компонента, и, таким образом, существующая проблема состоит в том, что кислота с большой вероятностью проникает в него. Поэтому эффект настоящего изобретения проверяют с использованием мраморной плиты в качестве пористого тела.
Сначала готовят первый смешанный раствор, содержащий частицы оксида металла, силикат щелочного металла и воду, для заполнения пор мраморной плиты.
Здесь с использованием частиц с D50=1 мкм и D90=10 мкм в качестве частиц корунда и использованием силиката лития 45 (торговое наименование, производства Nippon Chemical Industrial Co., Ltd.) в качестве силиката лития, частицы корунда, силикат лития и воду смешивают так, чтобы отношение частиц корунда, силиката лития и воды составляло 50:5:45 (% масс.). В результате получают первый смешанный раствор.
Затем поверхность мраморной плиты промывают водой, поверхность сушат на воздухе и поверхность мраморной плиты покрывают первым смешанным раствором с использованием валика. После покрытия остаточный первый смешанный раствор удаляют путем полировки и поверхность сушат на воздухе.
Затем готовят второй смешанный раствор, содержащий раствор карбоната циркония щелочного металла и водный раствор силиката.
Здесь с использованием карбоната циркония калия в качестве карбоната циркония щелочного металла и с использованием силиката лития в качестве силиката готовят смешанные водные растворы (вторые смешанные растворы) с различными значениями массового отношения карбоната циркония калия в пересчете на диоксид циркония.
Таблица 5 показывает композицию каждого из примеров 8-18 и сравнительных примеров 10-19.
Затем смешанный водный раствор, представленный в таблице 5, наносят на высушенную на воздухе поверхность мраморной плиты с помощью валика. После нанесения покрытия поверхность оставляют при комнатной температуре (25°C) в течение 7 дней для высыхания на воздухе. Выполняют кислотостойкую обработку мрамора каждого из примеров 8-18, сравнительных примеров 10-19.
B. Оценка мраморной плиты
Оценивают внешний вид, эффективность удаления оксида железа и стойкость к щелочам мраморной плиты каждого из примеров 8 и 18, сравнительных примеров 10-19, и обычного примера 3.
Внешний вид и эффективность удаления оксида железа оценивают в соответствии с вышеописанным методом оценки плитки.
(1) Кислотостойкость
Лимонную кислоту с концентрацией 10% масс. по каплям наносят на поверхность мраморной плиты и оставляют при комнатной температуре (25°C) в течение 24 часов. Затем поверхность промывают водой и оценивают, ухудшается или не ухудшается поверхность. Здесь состояние, в котором поверхность не ухудшается, оценивают как «хорошее», и состояние, в котором поверхность ухудшается даже в небольшой степени, оценивают как "плохое".
(2) Стойкость к щелочам
Гидроксид натрия, с концентрацией 5% масс., по каплям наносят на поверхность мраморной плиты и оставляют при комнатной температуре (25°C) в течение 24 часов. Затем поверхность промывают водой и оценивают, ухудшается или не ухудшается поверхность. Здесь, состояние, в котором поверхность не ухудшается, оценивают как «хорошее», и состояние, в котором поверхность ухудшается даже в небольшой степени, оценивают как "плохое".
Результаты оценки приведены в таблице 6.
Промышленная применимость
Пористое изделие в соответствии с осуществлением получают заполнением пор, по меньшей мере, одной основной поверхности пористого тела смесью и покрытием пленкой заполненной смеси, пористое тело формируют из неорганического материала, смесь содержит частицы оксида металла и силикат щелочного металла, и пленка содержит гидратированное соединение циркония и силикат. Таким образом, эффект предотвращения загрязнения поверхности является превосходным и также превосходной является стойкость к щелочам и кислотам. Соответственно, пористое изделие в соответствии с осуществлением применимо не только к пористым телам, таким как бетон, камень и плитка, но также в различных областях, где необходимы эффект предотвращения загрязнения поверхности, стойкость к щелочам и кислотам, и имеет чрезвычайно большое промышленное значение.
1. Пористое изделие, включающее пористое тело, которое сформировано из неорганического материала, имеющее, по меньшей мере, одну основную поверхность, поры которой заполнены смесью, содержащей частицы оксида металла и силиката щелочного металла, в котором смесь, которой заполнены поры, покрыта пленкой, содержащей гидратированное соединение циркония и силикат, причем указанная пленка получена нанесением на смесь, которой заполнены поры, второго раствора А или второго раствора В, где раствор А содержит 0,5-15 мас.% циркония в пересчете на диокид циркония и 0,005-7,5 мас.% силиката или коллоидного диоксида кремния в пересчете на диоксид кремния, и когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 мас.ч., масса диоксида кремния составляет 1-50 мас.ч., и раствор В содержит 0,005-4,5 мас.% циркония в пересчете на диокид циркония и 0,5-15 мас.% силиката или коллоидного диоксида кремния в перечете на диоксид кремния, и когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 мас.ч., масса диоксида кремния составляет 1-30 мас.ч., причем
частицы оксида металла являются частицами оксида алюминия α-типа, имеющими структуру корунда, и силикат щелочного металла является силикатом лития, и массовое отношение частиц оксида алюминия к силикату лития составляет (40-60):(1-10),
значение D50 распределения частиц по размеру частиц оксида алюминия составляет 0,5-5 мкм и значение D90 распределения частиц по размеру частиц оксида алюминия составляет 3 мкм или более.
2. Способ изготовления пористого изделия, включающий:
первую стадию покрытия пор, по меньшей мере, основной поверхности пористого тела, которое сформировано из неорганического материала, первым смешанным раствором, содержащим частицы оксида металла, силикат щелочного металла и воду, для заполнения пор первым смешанным раствором;
вторую стадию удаления остаточного первого смешанного раствора, который не использован для заполнения пор; и
третью стадию дополнительного покрытия первого смешанного раствора, которым заполнены поры, из которых удален остаточный первый смешанный раствор, вторым смешанным раствором, содержащим водный щелочной раствор карбоната циркония и водный раствор силиката или коллоидный диоксид кремния,
в котором частицы оксида металла являются частицами оксида алюминия α-типа, имеющего структуру корунда,
силикат щелочного металла является силикатом лития и
массовое соотношение частицы оксида алюминия: силикат лития: вода в первом смешанном растворе составляет (40-60):(1-10):(30-59),
значение D50 распределения частиц по размеру частиц оксида алюминия составляет 0,5-5 мкм и
значение D90 распределения частиц по размеру частиц оксида алюминия составляет 3 мкм или более и
второй смешанный раствор А содержит 0,5-15 мас.% циркония в пересчете на диоксид циркония и 0,005-7,5 мас.% силиката или коллоидного диоксида кремния в пересчете на диоксид кремния, и когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 мас.ч., масса диоксида кремния составляет 1-50 мас.ч., и
второй смешанный раствор В содержит 0,005-4,5 мас.% циркония в пересчете на диоксид циркония и 0,5-15 мас.% силиката или коллоидного диоксида кремния в пересчете на диоксид кремния, и когда общая масса диоксида циркония и диоксида кремния составляет 100 мас.ч., масса диоксида циркония составляет 1-30 мас.ч.
