DE69403372T2

DE69403372T2 - Poliermittel und Verfahren zur Behandlung von calciumcarbonathaltigen Oberflachen

Info

Publication number: DE69403372T2
Application number: DE1994603372
Authority: DE
Inventors: James R Harrison; Jon P Mcgurran; Gary S Williamson; Diane R Wolk
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-03-24
Filing date: 1994-03-23
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: ES2103547T3; DE69403372D1; EP0617099B1; BR9401203A; EP0617099A1; JPH078433A

Description

Gegenstand dieser Erfindung ist die Aufnahme eines organischen Lösungsmittels in eine wäßrige Zusammensetzung, die zum Kristallisieren einer calciumcarbonathaltigen Oberfläche, wie eines Marmorbodens, in Kombination mit einem Schleifgegenstand verwendet wird.
Kristallisation ist ein Ausdruck, der in der Marmorbodenindustrie verwendet wird, um ein Verfahren zur Verbesserung der Haltbarkeit von Marmor zu bezeichnen. Eine wäßrige saure Lösung eines Fluorsilicatsalzes, wie Magnesiumhexafluorosilicat, wird auf die Oberfläche aufgetragen, und anschließend wird die benetzte Fläche mit einer Stahlwollematte unter einer Rotationsbodenmaschine geschwabbelt. Eine Theorie besagt, daß das durch Reibung induzierte Erhitzen des Bodens in Kombination mit der Gegenwart des Eisens in der Stahlwollematte bewirkt, daß eine chemische Reaktion an der calciumcarbonathaltigen Oberfläche stattfindet, bei der das Calciumcarbonat der Oberfläche in eine Calciumfluoridspezies umgewandelt wird. Calciumfluoride sind verschleißfester, fleckenbeständiger und glänzender als die ursprüngliche calciumcarbonathaltige Oberfläche. Eine Diskussion des Kristallisationsvorgangs und der typischerweise verwendeten Materialien wurde in das US-Patent Nr. 5,282,900 der Anmelderin aufgenommen.
In dem oben genannten Patent erwies sich eine besondere Nonwoven- Schleifmattenzusammensetzung als wirksame Schwabbelmatte für den Kristallisationsvorgang, obwohl es kein Eisen enthält. Es wurde vorgebracht, daß die Industrie Nonwoven-Gegenstände, die nicht ausstahlwolle gebildet sind (d.h. kein Eisen enthalten), bei der Kristallisation von calciumcarbonathaltigen Böden, wie Marmorböden, als nicht wirksam ansieht. Die Erfinder waren daher überrascht, eine nichteisenhaltige Nonwoven-Mattenkonstruktion zu finden, die mit üblicherweise verwendeten Kristallisationschemikalien, wie sauren Lösungen von Metallhexafluorosilikaten, verwendet werden konnte, um die haltbare, glänzende Oberfläche zu erzeugen, von der man zuvor annahm, daß sie nur mit den Stahlwollematten erreicht werden kann.
Das US-Patent Nr. 4,738,876 beschreibt die Verwendung eines Glycolethers in einer Primerzusammensetzung, die vor der Kristallisationschemikahe auf eine Marmoroberfläche aufgetragen wird. Während es eine ausführliche Dokumentation chemischer Kristaihsationszusammensetzungen gibt, die Metallhexafluorosilikatsalze, Wasser und Hilfschemikalien, wie Tenside oder Wachsemulsionen, enthalten, gibt es keine Dokumentation, von der die Erfinder Kenntnis hätten, für die Aufnahme einer salierstoffhaltigen organischen Verbindung in die Kristallisationschemikalie. Dies ist ziemlich überraschend, da Reinigungschemikalien für harte Oberflächen und Bodenbeschichtungen schon seit langem mit Wasser und sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen sowie anderen Chemikalien, die notwendig sind, um die gewünschte Funktion zu erfüllen, hergestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung haben die Erfinder gefunden, daß die Aufnahme bestimmter sauerstoffhaltiger organischer Verbindungen in Kristallisationszusammensetzungen eine erhebliche Wirkung dadurch hat, daß sie den "Widerstand" (Reibung) beim Kristallisieren der Oberfläche reduziert. Weiterhin verbessern einige der bevorzugten sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen bei der Verwendung mit Wasser und einer Metallhexafluorosilicatverbindung erheblich den "Glanz" der Oberfläche.
Ein Aspekt der Erfindung ist also eine Zusammensetzung, die zum Kristallisieren calciumcarbonathaltiger Oberflächen geeignet ist, wobei die Zusammensetzung durch eine wirksame Menge einer sauerstoffhaltigen organischen Verbindung, wobei die organische Verbindung wenigstens geringfügig wasserlöslich ist (Wasserlöslichkeit von mehr als 0,1 Gew.-% bei 20ºC) und 2 bis 10 Kohlenstoff- atome enthält, eine wirksame Menge eines Metallhexafluorosilicatsalzes, vorzugsweise Magnesiumhexafluorosilicat (MgSiF&sub6; 6H&sub2;O) und Wasser gekennzeichnet ist.
Zusammensetzungen innerhalb dieses Aspekts der Erfindung haben sich je nach der eingesetzten sauerstoffhaltigen organischen Verbindung und ihrer Konzentration als zum Kristallisieren (d.h. Erhöhen der Haltbarkeit) und vorzugsweise Polieren (d.h. Erhöhen des Glanzes) calciumcarbonathaltiger Oberflächen geeignet erwiesen. Es wurde gefunden, daß die Anwesenheit der sauerstoffhaltigen organischen Verbindung, vorzugsweise Propylenglycolmonomethylether, den Reibungswiderstand herkömmlicher Bodenpflegemaschinen reduziert, ohne den Glanz zu reduzieren (wobei er in manchen Fällen tatsächlich verbessert wird), den man erreicht, wenn man einen nichteisenhaltigen Nonwoven-Schleifgegenstand verwendet. Daher erhöht die Reduktion des Reibungswiderstands die Akzeptanz des nichteisenhaltigen Nonwoven-Gegenstands beim Anwender, da die mit Stahlwolle verbundenen Probleme (d.h. Rosten, Spanbildung, Farbübertragung auf den Boden und dergleichen) reduziert oder beseitigt werden. Die Reduktion des Reibungswiderstands hilft auch, die Ermüdung des Bedienpersonals zu reduzieren, was dazu dient, die Produktivität zu erhöhen. In manchen Ausführungsformen der Zusammensetzung dient die sauerstoffhaltige organische Verbindung dazu, den Glanz zu erhöhen, wenn sie mit Stahlwollematten verwendet wird, etwa wenn Methyllactat und ähnliche Alkylester eingesetzt werden.
Ein bevorzugter nichteisenhaltiger Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstand, der mit den Zusammensetzungen der Erfindung verwendet wird, umfaßt einen offenen, locker-elastischen, dreidimensionalen ungewebten Textilstoff, der eine Vielzahl thermoplastischer organischer Fasern, ein Bindemittel, das die Fasern an den Punkten des gegenseitigen Kontaktes miteinander verklebt, sowie Schleifteilchen, die durch das Bindemittel an die Fasern geklebt sind, umfaßt, wobei die Schleifteilchen vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von etwa 0,1 µm bis etwa 30 µm, noch mehr bevorzugt im Bereich von etwa 0,1 bis etwa 10 µm, haben.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein System zum Kristallisieren von Oberflächen, die Calciumcarbonat umfassen, wie Marmorböden, wobei das System gekennzeichnet ist durch:
a) die oben beschriebene erfindungsgemäße Kristallisationszusammensetzung; und
b) einen Oberflächenbehandlungsgegenstand, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus
i) einem Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstand, der einen offenen, locker-elastischen, dreidimensionalen ungewebten Textilstoff umfaßt, der eine Vielzahl thermoplastischer organischer Fasern, ein Bindemittel, das die Fasern an den Punkten des gegenseitigen Kontaktes miteinander verklebt, sowie Schleifteilchen, die durch das Bindemittel an die Fasern geklebt sind, umfaßt, sowie
ii) einem Gegenstand, der Stahlfasern umfaßt, besteht.
Andere Systeme innerhalb der Erfindung können verwendet werden, wenn gewünscht wird, eine calciumcarbonathaltige Oberfläche sowohl zu kristallisieren als auch zu polieren. Bei einem der Systeme werden sauerstoffhaltige organische Verbindungen, die aus der Gruppe Glycolether und Alkohole ausgewählt sind, ein Metallhexafluorsilicatsalz und Wasser mit einem nichteisenhaltigen Nonwoven-Gegenstand, wie er oben beschrieben ist, eingesetzt. Bei einem anderen bevorzugten System zum Kristallisieren und Polieren calciumcarbonathaltiger Oberflächen wird eine Kristallisations- Zusammensetzung, die einen Alkylester mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, der geringfügig wasserlöslich ist, umfaßt, mit einem Scheuergegenstand eingesetzt, der Stahlfasern, vorzugsweise Stahlwolle, umfaßt.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Kristallisieren calciumcarbonathaltiger Oberflächen unter Verwendung der Systeme der Erfindung. Eines der Verfahren beinhaltet die Schritte:
(a) Auftragen eines Kristallisationsmittels der Erfindung entweder auf eine Steinoberfläche, die Calciumcarbonat umfaßt, oder auf einen Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstand oder beides, wobei die Zusammensetzung eine wirksame Menge einer sauerstoffhaltigen organischen Verbindung, wobei die organische Verbindung wenigstens geringfügig wasserlöslich ist und 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist, eine wirksame Menge eines Metallhexafluorosilicatsalzes, vorzugsweise Magnesiumhexafluorosilicat (MgSiF&sub6; 6H&sub2;O), und Wasser umfaßt, wobei der Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstand einen offenen, locker-elastischen, dreidimensionalen ungewebten Schleiftextilstoff umfaßt-, der eine Vielzahl thermoplastischer organischer Fasern, ein Bindemittel und Schleifteilchen, die vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von etwa 0,1 µm bis etwa 30 µm haben, umfaßt; sowie
(b) In-Kontakt-Bringen des Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstands mit der calciumcarbonathaltigen Oberfläche in Gegenwart der Kristallisationszusammensetzung, wobei man während einer Zeit, die ausreicht, um eine dauerhafte gute Oberflächenqualität auf der Oberfläche, die Calciumcarbonat umfaßt, zu erzeugen, für eine relative Bewegung zwischen der Oberfläche und dem Gegenstand sorgt.
Bevorzugt sind solche Verfahren, bei denen das System die Oberfläche sowohl kristallisiert als auch poliert und bei denen die Kristallisationszusammensetzung in flüssiger Form vorliegt und vor Schritt (b) auf die Calciumcarbonat umfassende Oberfläche und/oder den Schleifgegenstand aufgetragen oder aufgesprüht wird.
Zusammensetzungen der Erfindung, die sich für die Verwendung zum Kristallisieren calciumcarbonathaltiger Oberflächen eignen, umfassen eine wirksame Menge einer sauerstoffhaltigen organischen Verbindung, ein Metallhexafluorosilicat und Wasser, wobei die organische Verbindung wenigstens geringfügig wasserlöslich ist und 2 bis 10 Kohlenstoffatome aufweist. Vorteilhafterweise ist die sauerstoffhaltige organische Verbindung ausreichend wasserlöslich und hat eine solche Verdampfungsgeschwindigkeit, daß beim Auftragen der Kristallisationszusammensetzungen der Erfindung auf den Oberflächenbehandlungsgegenstand oder die calciumcarbonathaltige Oberfläche eine erhebliche Reduktion des Reibungswiderstands bei einer Rotationsschwabbelmaschine und vorzugsweise eine Erhöhung des Glanzes erreicht wird.
Vorzugsweise enthält die sauerstoffhaltige organische Verbindung 4 bis 8 Kohlenstoffatome und ist unter Berücksichtigung der oben genannten Einschränkungen hinsichtlich der Wasserlöslichkeit und der Zahl der Kohlenstoffatome aus. der Gruppe ausgewählt, die aus Glycolethern, Alkylalkoholen und Alkylestern besteht. Bevorzugte Glycolether sind Propylenglycolmonomethylether und Ethylenglycolmono-n-butylether. Propylenglycolmonomethylether ist unter den Handelsbezeichnungen "Dowanol PM" (erhältlich von Dow Chemical Corp.) und "Propasol M" (erhältlich von Union Carbide Corp.) bekannt. Dieses organische Lösungsmittel ist in Wasser bei 20ºC vollständig löslich, hat einen Flammpunkt von etwa 33ºC und eine Verdampfungsgeschwindigkeit von 70 (n-Butylacetat = 100). Ein bevorzugter Alkylester ist Methyllactat, während Isobutanol und sec-Butanol bevorzugte Alkylalkohole sind.
Eine andere Möglichkeit, geeignete sauerstoffhaltige organische Verbindungen zu charakterisieren, beruht auf der Verdampfungsgeschwindigkeit im Vergleich zu einer Standardchemikalie, wie n-Butylacetat. Bevorzugte sauerstoffhaltige organische Verbindungen haben eine Verdampfungsgeschwindigkeit, die im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 300 liegt, wenn n-Butylacetat eine Verdampfungsgeschwindigkeit von 100 hat.
Zusammensetzungen gemäß der Erfindung enthalten vorzugsweise etwa 5 bis etwa 25 Gew.-% sauerstoffhaltige organische Verbindung. Bei Konzentrationen von über etwa 25 Gew.-% kann es sein, daß die sauerstoffhaltige organische Verbindung nicht in einer vom Anwender annehmbaren Zeit verdampft, während weniger als etwa 5 Gew.-% sauerstoffhaltige organische Verbindung bewirken können, daß der Reibungswiderstand bei einer Rotationsschwabbelmaschine für den Anwender der Maschine unangenehm ist. Niedrigere Konzentrationen werden typischerweise bei den flüchtigeren sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen verwendet, die für die Erfindung geeignet sind, wie Isopropanol.
Das Metallhexafluorosilicat hat die Funktion, mit dem Calcium in der calciumcarbonathaltigen Oberfläche unter Bildung einer Calciumfluoridspezies zu reagieren, die härter und haltbarer ist als Calciumcarbonat. Wirksame Mengen des Metallhexafluorosilicats werden verwendet, vorzugsweise etwa 10 bis etwa 30 Gew.-% Metallhexafluorosilicat, noch mehr bevorzugt etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% der Zusammensetzung der Erfindung.
Bei der Metallhexafluorosilicat-Komponente der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung kann es sich um Magnesiumhexafluorosilicat (MgSiF&sub6; 6H&sub2;O), Zinkhexafluorosilicat (ZnSiF&sub6;) und dergleichen handeln. Es kann jedoch jedes Metallhexafluorosilicatsalz als Metallhexafluorosilicat verwendet werden. Bevorzugt wird Magnesiumhexafluorosilicat. Die Kristallisations zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sollten einen pH-Wert (negativen dekadischen Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration) im Bereich von etwa 1 bis etwa 5 haben.
Wahlfreie Bestandteile können zu der Kristallisationszusammensetzung gegeben werden. Solche wahlfreien Bestandteile umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, eine Quelle für freie Fluoridionen, die die Fluorierung der calciumcarbonathaltigen Oberfläche fördern und beschleunigen kann (wie Ammoniumhydrogendifluorid und dergleichen), einen Glanzverstärker (wie Magnesiumcitrat, zwei basiges Calciumcitrat und dergleichen), eine Säure zum Einstellen des pH-Werts der Zubereitung, wie Oxalsäure, ein Tensid, um die Benetzung des behandelten Bodens oder der behandelten Oberfläche zu unterstützen, wie ethoxylierte lineare Alkohole und dergleichen.
Calciumcarbonathaltige Oberflächen, die für die Behandlung mit den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, Systemen und Verfahren geeignet sind, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Marmor, Terrazzo, synthetisches Terrazzo, Magnesit, Beton, hydraulische Mosaiken, Natursteinplatten und jedes andere calciumcarbonathaltige Material, das zur Herstellung harter Oberflächen eingesetzt wird. Zu den bevorzugten calciumcarbonathaltigen Oberflächen für die Behandlung gehören Marmor- und Terrazzoböden. Im wesentlichen jede calciumcarbonathaltige Oberfläche, die beim Auftragen einer verdünnten Salzsäurelösung aufschäumt, kann unter Verwendung der Gegenstände, des Systems und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung kristallisiert werden.

Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände

Schleifteilchen

Die Größe der Schleifteilchen, die in die für die Erfindung geeigneten Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände eingebaut sind, ist nur dann ein entscheidender Aspekt der Erfindung, wenn der Anwender den Glanz der Oberfläche erhöhen möchte. Experimente mit handelsüblichen beschichteten Schleifmaterialien (wie sehr feinen Sandpapiergraden oder losen Schleifteilchen) zeigten, daß Schleifmaterialien, die unter Verwendung von Schleifteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 30 µm oder feiner hergestellt wurden, beim Erzeugen eines hohen Glanzes (d.h. einer Glanzmesser-Ablesung von 60 oder mehr bei Verwendung einer Glanzmessergeometrie von 60º gemäß American Society of Testing Materials D-523) auf einer Marmoroberfläche besonders effektiv sind. Gröbere Grade von Schleifmaterial erzeugten keinen hohen Glanz.
Es sollte klar sein, daß jede Größe der Schleifteilchen (oder überhaupt keine Schleifteilchen) ausreichend sein kann, wenn der Anwender nur eine haltbare calciumcarbonathaltige Oberfläche wünscht. Tatsächlich ist der primäre Gedanke in vielen Fällen die Haltbarkeit der erzeugten Oberfläche.
Um die Haltbarkeit von Marmoroberflächen zu testen, wurden Marmorfliesen einem Haltbarkeitstest unterzogen (der Gardner-Haltbarkeitstest ist unten unter "Testverfahren" beschrieben), bei dem eine Lösung von Calciumcarbonat in Leitungswasser (10 Gew.-%; Handelsbezeichnung "Gammasperse 960") als Schleifmedium auf einem Standardabriebtester (Warenbezeichnung "Gardner Abrasion Tester", erhältlich von Pacific Scientific) verwendet wurde. Die Haltbarkeit wurde anhand der Änderung des Glanzes der hochglänzenden Oberflächen vor und nach dem Haltbarkeitstest gemessen. Je weniger sich die Glanzmesserablesung änderte, desto "haltbarer" war die Oberfläche auf der Marmortestfliese. Eine Abnahme der Glanzmesserablesung von 25 oder weniger zeigte einen annehmbaren Wert für die Haltbarkeit an.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Systems dieser Erfindung (ein "System" bedeutet so, wie der Ausdruck hier verwendet wird, eine Kombination, die eine Kristallisationszusammensetzung der Erfindung und einen Schleifgegenstand umfaßt) wird ein Nonwoven- Gewebe mit einer Bindemittelvorstufenlösung beschichtet, die ein Harz in Latexform sowie Mikroschleifteilchen (d.h. Schleifteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von weniger als 30 µm, aber mehr als etwa 0,1 µm) umfaßt.
Schleifteilchen werden vorzugsweise durch die Harze der unten beschriebenen Bindemittel überall in den Fasern des dreidimensionalen Nonwoven-Gewebes verteilt und mit diesen verklebt. Bei den Schleifteilchen, die für die Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände der vorliegenden Erfindung geeignet sind, kann es sich um einzelne Schleifmittelkörnchen oder Agglomerate einzelner Schleifmittelkörnchen händeln.
Die Schleifteilchen können aus jedem bekannten Schleifmaterial bestehen, das gewöhnlich auf dem Fachgebiet der Schleifmittel verwendet wird und eine größere Härte als Marmor hat. Das CRC "Handbook of Chemistry and Physics", 61. Auflage, 1980/81, S. F24, nennt für Marmor eine Härte von 3-4 Möhs, für Talk von 1 Mohs, für Granat von 7 Mohs, für Aluminiumoxid von 9+ Mohs und für Siliciumcarbid von 9+ Mohs.
Vorzugsweise haben die Schleifteilchen eine Härte von etwa 6 Mohs oder darüber. Beispiele für geeignete Schleifteuchen sind einzelne Siliciumcarbid-Schleifkörnchen (einschließlich feuerfest beschichteter Siliciumcarbid-Schleifkörnchen, wie sie im US-Pat. Nr. 4,505,720 offenbart sind), Schmelzaluminiumoxid, hitzebehandeltes Schmelzaluminiumoxid, Aluminiumoxid/Zirconiumoxid (einschließlich.Schmelz-Aluminiumoxid/Zirconiumoxid, wie es in den US-Patenten Nr. 3,781,172, 3,891,408 und 3,893,826 offenbart und kommerziell von der Norton Company of Worcester, Mass., unter der Handelsbezeichnung "Norzon" erhältlich ist), kubisches Bornitrid, Granat, Bimsstein, Sand, Schmirgel, Glimmer, Korund, Quarz, Diamant, Borcarbid, Schmelztonerde, gesinterte Tonerde, keramisches Material auf der Basis von α-Aluminiumoxid (erhältlich von der Minnesota Mining and Manufacturing Company (3M), St. Paul, MN, unter der Handelsbezeichnung "Cubitron"), wie die in den US-Patenten Nr. 4,314,827, 4,518,397, 4,574,003, 4,744,802, 4,770,671 und 4,881,951 offenbarten, sowie Kombinationen davon.
Die Schleifteilchen sind vorzugsweise in einer beschichtungsfähigen Bindemittelvorstufenlösung (die Wasser und/oder organisches Lösungsmittel, Latex oder ein anderes Harz, Schleifteilchen sowie andere Bestandteile enthält) in einem Anteil im Bereich von etwa 10 bis etwa 65 Gew.-%, noch mehr bevorzugt von etwa 40 bis etwa 60 Gew.-% (bezogen auf das Gesamtgewicht der beschichtungsfähigen Lösung), vorhanden.
Die Schleifteilchen brauchen nicht gleichmäßig auf den Fasern der Nonwoven-Gegenstände verteilt zu sein, aber eine gleichmäßige Verteilung kann gleichmäßigere Schleifeigenschaften liefern.

Nonwoven-Gewebe

Die aus einem offenen, locker-elastischen, nichteisenhaltigen Nonwoven bestehenden Oberflächenbehandlungsgegenstände, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, bestehen vorzugsweise aus gekräuselten, thermoplastischen organischen Stapelfasern, wie Polyamid- und Polyesterfasern. Ein Kräuseln ist zwar für die Erfindung nicht notwendig, jedoch können gekräuselte Stapelfasern mit herkömmlichen gewebebildenden Maschinen, wie der unter der Warenbezeichnung "Rando Webber" vertriebenen, die von der Curlator Corporation kommerziell erhältlich ist, zu Nonwoven- Geweben verarbeitet und verharkt werden. Verfahren, die sich zur Herstellung von Nonwoven-Geweben, die für die Verwendung in der Erfindung geeignet sind, aus gekräuselten synthetischen Stapelfasern eignen, werden von Hoover et al. in den US-Patenten Nr. 2,958,593 und 3,537,121 offenbart. Kontinuierliche gekräuselte oder ungekräuselte Fasern können ebenfalls verwendet werden, aber diese neigen dazu, den Reibungswiderstand des Gegenstands zu erhöhen.
Bei den Stapelfasern kann es sich um in der Stauchkammer gekräuselte, spiralförmig gekräuselte, wie sie zum Beispiel im US-Patent Nr. 4,893,439 beschrieben sind, oder eine Kombination von beiden handeln, und die Nonwoven-Gewebe, die zur Herstellung von für die Erfindung geeigneten nichteisenhaltigen Nonwoven- Oberflächenbehandlungsgegenständen geeignet sind, können gegebenenfalls bis zu etwa 50 Gew.-%, vorzugsweise etwa 20 bis etwa 30 Gew.-%, schmelzverklebbarer Fasern enthalten, um die Stabilisierung des Nonwoven-Gewebes zu unterstützen und das Auftragen des Beschichtungsharzes zu erleichtern.
In der Technik bekannte geeignete Stapelfasern bestehen typischerweise aus Polyester oder Polyamid, obwohl die Verwendung anderer Fasern, wie Rayon, ebenfalls bekannt ist.
Schmelzverklebbare Fasern, die zur Herstellung von für die vorliegende Erfindung geeigneten nichteisenhaltigen Oberflächenbehandlungsgegenständen geeignet sind, können aus Polypropylen oder anderen niedrigschmelzenden Polymeren, wie Polyestern, bestehen, solange die Temperatur, bei der die schmelzverklebbaren Fasern schmelzen und somit in der Struktur des Nonwoven-Gewebes an den anderen Fasern haften, niedriger ist als die Temperatur, bei der die physikalischen Eigenschaften der Stapelfasern oder schmelzverklebbaren Fasern schlechter werden. Zu den geeigneten und bevorzugten schmelzverklebbaren Fasern gehören die im oben erwähnten US-Patent Nr. 5,082,720 beschriebenen. Schmelzverklebbare Fasern, die für die Verwendung in dieser Erfindung geeignet sind, müssen bei erhöhten Temperaturen unterhalb von Temperaturen, die die spiralförmig gekräuselten Fasern beeinträchtigen würden, aktivierbar sein. Außerdem lassen sich diese Fasern vorzugsweise unter Verwendung herkömmlicher Gewebebildungsausrüstung mit den spiralförmig gekräuselten Fasern gemeinsam unter Bildung eines locker-elastischen, offenen, unverklebten Nonwoven-Gewebes verarbeiten. Typischerweise haben schmelzverklebbare Fasern einen Kern und eine Hülle, die konzentrisch sind, wurden in der Stauchkammer mit etwa 6 bis etwa 12 Kräuseln pro 25 mm gekräuselt und besitzen eine Stapelschnittlänge von etwa 25 bis etwa 100 mm. Verbundstoffasern haben eine Reißlänge von etwa 2-3 g/denier. Alternativ dazu können schmelzverklebbare Fasern eine Nebeneinander-Struktur oder eine exzentrische Kern- Hülle-Struktur haben.
Die bevorzugten Fasern zur Verwendung bei der Herstellung nichteisenhaltiger Nonwoven für die Verwendung in dieser Erfindung sind spiralförmig gekräuselte Polyesterstapelfasern in Kombination mit einer schmelzverklebbaren Faser aus niedrigschmelzendem Polyester. Besonders bevorzugt sind spiralförmig gekräuselte Fasern aus Polyethylenterephthalat (PET).
Das US-Patent Nr. 3,595,738 offenbart Verfahren zur Herstellung spiralförmig gekräuselter zweikomponentiger Polyesterfasern, die für die Verwendung in dieser Erfindung geeignet sind. Die nach dem Verfahren dieses Patents hergestellten Fasern haben eine revertierende spiralförmige Kräuselung. Fasern mit einer revertierenden spiralförmigen Kräuselung werden gegenüber Fasern, die in einer schraubenartigen Struktur, wie eine Spiralfeder, gekräuselt sind, bevorzugt. Beide Typen spiralförmig gekräuselter Fasern sind jedoch für diese Erfindung geeignet. Die US-Patente Nr. 3,868,749, 3,619,874 und 2,931,089 offenbaren verschiedene Verfahren zum Kantenkräuseln synthetischer organischer Fasern unter Bildung spiralförmig gekräuselter Fasern.
Spiralförmig gekräuselte Fasern weisen typischerwe-ise und vorzugsweise etwa 1 bis etwa 15 Vollkreiskräuselungen pro 25 mm Faserlänge auf, während in der Stauchkammer gekräuselte Fasern etwa 3 bis etwa 15 Vollkreiskräuselungen pro 25 mm Faserlänge aufweisen. Wenn spiralförmig gekräuselte Fasern in Verbindung mit in der Stauchkammer gekräuselten Fasern verwendet werden, haben gemäß der Lehre des '439er Patents die spiralförmig gekräuselten Fasern vorzugsweise weniger Kräuselungen pro Längeneinheit als die Stauchkammerfasern.
Der Kräuselungsindex, ein Maß für die Faserelastizität, liegt für spiralförmig gekräuselte Fasern vorzugsweise in einem Bereich von etwa 35 bis etwa 70%, der für in der Stauchkammer gekräuselte Fasern etwa derselbe ist. Der Kräuselungsindex kann bestimmt werden, indem man die Fas-erlänge mit einer geeigneten, an der Faser befestigten "hohen Belastung" mißt, dann die Faserlänge mit einer geeigneten, daran befestigten "niedrigen Belastung" davon abzieht und dann das Ergebnis- durch die Länge der Faser bei der hohen Belastung dividiert und diesen Wert mit 100 multipliziert. (Die Werte der geeigneten "hohen Belastung" und "niedrigen Belastung" hängen von der Fadenfeinheit der Faser ab. Für organische Fasern, die für die Erfindung geeignet sind, mit 50-100 denier beträgt die niedrige Belastung etwa 0,1-0,2 Gramm, und die hohe Belastung beträgt etwa 5-10 Gramm.) Der Kräuselungsindex kann auch bestimmt werden, nachdem man die Testfasern 5 bis 15 Minuten lang einer erhöhten Temperatur, z.B. 135ºC bis 175ºC, ausgesetzt hat, und dieser Wert kann mit dem Index vor der Hitzeeinwirkung verglichen werden. Der Kräuselungsindex, der gemessen wird, nachdem die Faser 5 bis 15 Minuten lang einer erhöhten Temperatur, z.B. 135ºC bis 175ºC, ausgesetzt wurde, sollte sich gegenüber dem, der vor der Hitzeeinwirkung gemessen wurde, nicht wesentlich geändert haben. Die Belastung kann entweder horizontal oder vertikal angebracht werden.
Die Länge der eingesetzten Fasern hängt von den Einschränkungen der Verarbeitungsausrüstung ab, auf der das offene Nonwoven- Gewebe gebildet wird. Je nach dem Typ der Ausrüstung können jedoch bei der Bildung der locker-elastischen offenen Gewebe mit den hier näher angegebenen gewünschten Endeigenschaften sehr wahrscheinlich Fasern unterschiedlicher Länge oder Kombinationen davon verwendet werden. Faserlängen, die für spiralförmig gekräuselte Fasern geeignet sind, liegen vorzugsweise in einem Bereich von etwa 60 mm bis etwa 150 mm, während geeignete Faserlängen für Stauchkammerfasern in einem Bereich von etwa 25 bis etwa 70 mm liegen.
Im Unterschied zu anderen Nonwoven-Schleifmittelprodukten ist die Dicke (Fadenfeinheit- in denier oder Gramm pro 9000 Meter Faser) der zur Herstellung der für die vorliegende Erfindung geeigneten nichteisenhaltigen Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände verwendeten Fasern entscheidend. Wie auf dem Gebiet der Nonwoven- Schleifmittel allgemein bekannt ist, werden Fasern mit größerer Fadenfeinheit für Gegenstände mit stärkerem Abrieb bevorzugt, Fasern mit kleinerer Fadenfeinheit werden für Gegenstände mit geringerem Abrieb bevorzugt, und die Fasergröße muß für lockerelastische, offene Schleifmittelprodukte geringer Dichte geeignet sein. Obwohl die Fadenfeinheit von Fasern, die typischerweise für Nonwoven-Schleifmittelgegenstände verwendet werden, im groben Bereich von etwa 6 bis etwa 400 denier liegen kann, liegt die Fasergröße für Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände der Erfindung im Bereich von 15 bis 200 denier, vorzugsweise etwa 15 bis etwa 100 denier. Feinheiten von weniger als etwa 15 denier führen zu einem erhöhten Reibungswiderstand, wenn die für diese Erfindung geeigneten nichteisenhaltigen Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände an herkömmlichen Bodenmaschinen (d.h. einer, die so entworfen ist, daß sie rotiert und den Schleifmittelgegenstand gegen die Oberfläche drückt und so die Oberfläche poliert) befestigt werden. Faserfeinheiten von mehr als etwa 200 denier reduzieren typischerweise den Widerstand, aber das Drehmoment von der Bodenmaschine kann das Gewebe verdrehen, anstatt es, wie gewünscht, zu rotieren.
Wenn die für die Erfindung geeigneten nichteisenhaltigen Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände zur Verwendung als Bodenmatten zur Verwendung in herkömmlichen Bodenmaschinen, wie zum Beispiel die, die von Mirade Sealants Company, El Monte, California, kommerziell erhältlich ist, ausgebildet sind, haben sie vorzugsweise eine nichtkomprimierte Dicke von wenigstens etwa 0,5 cm, vorzugsweise im Bereich von etwa 2 cm bis etwa 4 cm. Wie oben erwähnt, hängt die Dicke von der für die besondere Anwendung gewählten Faserfeinheit ab. Wenn die Faser zu fein ist, sind die Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände weniger locker-elastisch und offen und damit dünner, was dazu führt, daß der Gegenstand leichter zu einer Befrachtung mit Kristallisationschemikalien und Schmutz von dem behandelten Boden oder der behandelten Oberfläche neigt.

Bindemittelzusammensetzungen

Bindemittel, die für die Verwendung zur Herstellung der für die Erfindung geeigneten nichteisenhaltigen Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände geeignet sind, können jedes thermoplastische oder duroplatische Harz umfassen, das sich zur Herstellung von Nonwoven-Gegenständen eignet, aber dem Fachmann auf dem Gebiet einer solchen Herstellung wird klar sein, daß das Harz in seinem endgültigen, gehärteten Zustand mit den gewählten Fasern verträglich sein (oder verträglich gemacht werden können) muß.
Das gehärtete Harz haftet vorzugsweise an allen Typen von Fasern in einem bestimmten Nonwoven-Gegenstand der Erfindung, so daß es einen vorzeitigen Verschleiß des anschließend hergestellten- Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstands während der Verwendung abwendet (vorzugsweise verhindert). Außerdem haften gehärtete Harze, die sich für die Verwendung in der Erfindung eignen, vorzugsweise an den Schleifmittelteilchen, so daß sie ein vorzeitiges Ablösen der Teilchen von den Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenständen der Erfindung während der Verwendung verhindern, sollten jedoch ermöglichen, daß der behandelten Oberfläche neue Schleifteilchen dargeboten werden.
Eine weitere überlegung ist, daß das gehärtete Harz weich genug sein sollte, um zu erlauben, daß die Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände der Erfindung während der Verwendung als Polier- oder Kristallisiermatte etwas flexibel sind, so daß sich die Matte Unregelmäßigkeiten im Boden anpassen kann. Das gehärtete Harz sollte jedoch nicht so weich sein, daß es einen unangemessen hohen Reibungswiderstand zwischen den Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenständen und dem behandelten Boden bewirkt. Obwohl wir uns nicht auf eine bestimmte Theorie festlegen wollen, könnte es sein, daß die sauerstoffhaltigen organischen Verbindungen, die sich als für die Erfindung geeignet erwiesen haben, dazu dienen, die gehärteten Harze weichzumachen, wodurch sich die Glasübergangstemperatur des Harzes ändert. Im Falle, daß die nichteisenhaltigen Nonwoven-Gegenstände, die für die Erfindung geeignet sind, an einer herkömmlichen elektrischen Bodenpoliermaschine befestigt sind, kann ein hoher Reibungswiderstand zu einer erhöhten elektrischen Leistungsaufnahme von Seiten der Bodenmaschine führen und kann dazu führen, daß elektrische Schmelzsicherungen "durchbrennen" bzw. Leistungsschalter "herausfliegen".
Geeignete Harze werden nicht leicht unerwünschte Reaktionen eingehen, werden über einen weiten pH- und Feuchtigkeitsbereich hinweg stabil sein und werden einer mäßigen Oxidation und Reduktion widerstehen. Die gehärteten Harze sollten bei höheren Temperaturen stabil sein und eine relativ hohe Lagerbeständigkeit haben.
Die Harze der Bindemittel, die sich für die Verwendung in den für die Erfindung geeigneten nichteisenhaltigen Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenständen eignen, können eine große Vielfalt von Harzen umfassen, einschließlich synthetischer Polymere, wie Styrol/Butadien-Copolymere (SBR), carboxylierte SBR-Copolymere, Melaminharze, Phenol-Aldehyd-Harze, Polyester, Polyamide, Polyhamstoffe, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid, Acrylsäure/Methylmethacrylat-Copolymere, Acetalcopolymere, Polyurethane sowie Gemische und vernetzte Versionen davon.
Eine bevorzugte Gruppe von Harzen, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, insbesondere wenn es sich bei einer wesentlichen Anzahl der Fasern des Nonwoven-Gewebes um Polyester handelt, sind terpolymere Latexharze, die durch lineare oder verzweigte Copolymerisation eines Gemischs aus einem nichtfunktionalisierten monoethylenisch ungesättigten Comonomer, einem funktionalisierten monoethylenisch ungesättigten Comonomer und einem nichtfunktionalisierten diethylenisch ungesättigten Comonomer gebildet werden. (Der hier verwendete Ausdruck "funktionalisiert" bedeutet ein Monomer mit einer reaktiven Struktureinheit, wie -OH, NH&sub2;, COOH und dergleichen, wobei "nichtfunktionalisiert" ein Monomer bedeutet, das keine solche reaktive Struktureinheit aufweist.)
Besonders bevorzugte Terpolymer-Latexharze, die verwendet werden, wenn es sich bei den Fasern des Nonwoven-Gewebes im wesentlichen um Polyester handelt, werden durch statistische oder Block-Terpolymerisation von Styrol, Butadien und einem funktionalisierten monoethylenisch ungesättigten Monomer gebildet, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Monomeren mit der allgemeinen Formel R¹R²C=CR³COOH und Anhydriden davon besteht, wobei R¹ und R² unabhängig aus H und CH&sub3; ausgewählt sind und R³ aus H, CH&sub3; und COOH ausgewählt ist. In handelsüblichen Harzen dieses Typs ist die Menge des funktionalisierten monoethylenisch ungesättigten Monomers typischerweise nicht allgemein bekannt, beträgt jedoch vermutlich etwa 1 bis etwa 10 Mol-% des Gesamtmonomers. Die Menge des Styrols liegt in einem Bereich von etwa 50 Mol-% bis etwa 80 Mol-%, vorzugsweise von etwa 60 bis etwa 70 Mol-%, besonders bevorzugt etwa 65 Mol-%, als Molprozentwert von Styrol und Butadien.
Ein im Handel erhältliches und besonders bevorzugtes Terpolymer- Latexharz ist das von Unocal unter dem Handelsnamen "AMSCO RES 5900" vertriebene. Dieses wäßrige Latexharz ist ein Terpolymer von Styrol/Butadien/funktionalisiertem monoethylenisch ungesättigtem Monomer mit einem Styrol/Butadien-Stoffmengenverhältnis von 65/35, 1-10 Mol-% funktionalisiertem monoethylenisch ungesättigtem Monomer, einem Feststoffgehalt von 50 Gew.-%, einem pH von 9,0, einer anionischen Teilchenladung, einer Teilchengröße von 0,2 µm und einer Glasübergangstemperatur von -5ºC. Höhere Stoffmengenverhältnisse an Butadien führen zu einem weicheren Harz, jedoch auf Kosten eines größeren Reibungswiderstands. Typische und bevorzugte beschichtungsfähige Bindemittelvorstufenlösungen, die dieses Latexharz und Schleifteilchen enthalten und zur Bildung gehärteter Bindemittel geeignet sind, sind in Tabelle A angegeben (Naßgewichtsteile).
Die oben beschriebenen Terpolymere können unvernetzt verwendet werden, werden jedoch vorzugsweise durch die Reaktion der reaktiven COOH-Struktureinheit mit einem polyfunktionalisierten Monomer, wie einem Phenol- oder Melaminharz, wie es in Tabelle A angegeben ist, vernetzt.
Vernetzende Harze, wie sie in Tabelle A unten erwähnt sind, können verwendet werden, um die Wasser- und Lösungsmittelbeständigkeit der schließlich gebildeten Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände der Erfindung zu verbessern und um ihre Festigkeit zu erhöhen. Melamin-Formaldehyd-Harze, wie die vollständig methylierten Melamin-Formaldehyd-Harze mit geringem Gehalt an freiem Methylol, die unter den Handelsbezeichnungen "Cymel 301", 1133 und 1168, "Cymel 303" und "Aerotex M-3" vertrieben werden (alle zur Zeit von der American Cyanamid Company erhältlich), und dergleichen, sind geeignet. Ersteres ergibt eine geringfügig höhere Zugfestigkeit, während letzteres die Steifigkeit und Elastizität des Nonwovens erhöht. Phenolharze wurden ebenfalls als vernetzende Harze verwendet, wie die unter den Handelsbezeichnun gen "433" (Monsanto) und "R-7" (Carborundum) vertriebenen, und dergleichen.
Wenn die für die vorliegende Erfindung geeigneten Latexharze vernetzt sind, weisen sie eine Vernetzung von mehr als 10%C auf, wobei sie gewöhnlich eine Vernetzung im Bereich von etwa 15% bis 80% aufweisen, noch häufiger eine Vernetzung im Bereich von etwa-25% bis 60% aufweisen und typischerweise in einem Vernetzungsbereich von etwa 45% bis 55% liegen. Die vernetzten Latexharzteilchen können als organische Füllstoffe wirken, wobei sie helfen, die Beschichtung der Fasern der Nonwoven-Gewebe mit den linearen oder verzweigten Copolymeren zu glätten.
Der berechnete oder theoretische Prozentsatz der Vernetzung ist definiert als Gewicht des polyfunktionalisierten Monomers (oder der polyfunktionalisierten Monomere), dividiert durch das Gesamtgewicht der Monomere. Tabelle A: Bevorzugte Bindemittelvorstufenlösungen
Zu den nichtfunktionalisierten monoethylenisch ungesättigten Monomeren, die zur Herstellung hier geeigneter linearer, verzweigter und vernetzter Latexharze allgemein geeignet sind, gehören Styrol, Ethylvinylbenzol und Vinyltoluol, wobei Styrol besonders bevorzugt ist.
Zu den diethylenisch ungesättigten Monomeren, die für die Erfindung geeignet sind, gehören Isopropen, Butadien und Chloropren, wobei Butadien besonders bevorzugt ist.
Wenn die Nonwoven-Schleifmittelgegenstände eine wesentliche Menge Fasern aus Polyamid (z.B. Nylon 6,6) umfassen, können andere Harze als Harzkomponente des Bindemittels bevorzugt sein. Beispiele für geeignete Bindemittel zur Verwendung, wenn die Fasern Polyamide umfassen, sind: Phenolharze, Aminoplastharze, Urethanharze, Harnstoff-Aldehyd-Harze, Isocyanuratharze und Gemische davon.
Beispiele für im Handel erhältliche Phenolharze sind die unter den Warennamen "Varcum" und "Durez" (von Occidental Chemicals Corp., N. Tonawanda, New York) und "Arofene" (von Ashiand Chemical Co.) bekannten. Das Resol-Phenol-Harz der Wahl hat ein Gewichtsverhältnis von Formaldehyd zu Phenol von etwa 1,7:1 und einen Feststoffgehalt von 76 Gew.-%.
Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung für die Erfindung geeigneter nichteisenhaltiger Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände wird eine beschichtungsfähige Bindemittelvorstufenlösung, die ungehärtetes Harz, Schleifteilchen und je nach dem Beschichtungsverfahren andere Bestandteile, wie Verdickungsmittel, umfaßt, mit Hilfe der Zweiwalzenbeschichtung auf ein Nonwoven-Gewebe aufgetragen. Dann wird die Bindemittelvorstufe im Verlaufe der weiteren Verarbeitung unter Bildung eines gehärteten Bindemittels gehärtet oder polymerisiert. Selbstverständlich können auch andere Beschichtungsverfahren eingesetzt werden, wie sie in der Technik bekannt sind, wie Sprühbeschichtung und dergleichen. Die Bindemittelvorstufenlösung kann alternativ dazu ohne Schleifteilchen in der Lösung auf das Gewebe aufgetragen werden, wobei die Schleifteilchen elektrostatisch oder mechanisch auf dem Gewebe abgeschieden werden. Vorzugsweise werden jedoch die in der Erfindung verwendeten Mikroschleifteilchen mit der Bindemittelvorstufenlösung gemischt, um unnötige Gefahren durch Staub zu verhindern.
Bindemittelvorstufenlösungen und gehärtete Bindemittel, die für die Verwendung in der Erfindung geeignet sind, können geeignete Härtungsmittel, nichtschleifende Füllstoffe, Pigmente und andere Stoffe, die man wünscht, um die endgültigen Eigenschaften der für die Erfindung geeigneten nichteisenhaltigen Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände zu verändern, enthalten. Insbesondere im Bereich des Bodenpolierens dient die Farbe der Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände dazu, den Gegenstand zu charakterisieren (wobei weiß am wenigsten schleifend ist und dunklere Farben stärker schleifende anzeigen). Daher sind die für die Erfindung geeigneten Harze, Bindemittelvorstufenlösungen und Bindemittel vorzugsweise mit Pigmenten verträglich oder können damit verträglich gemacht werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein System, mit dem man Calciumcarbonat umfassende Oberflächen kristallisieren kann, wobei das System die Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände der Erfindung in Kombination mit einem sauren Kristallisationsmittel umfaßt.

Verfahren zum Kristallisieren von Marmorböden

Ein Verfahren der Erfindung umfaßt das Behandlen einer Calciumcarbonat umfassenden Oberfläche, zum Beispiel Marmor, durch Auftragen (vorzugsweise Aufsprühen) einer Kristallisationszusammensetzung der Erfindung entweder auf die Marmoroberfläche oder auf einen nichteisenhaltigen Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstand (oder beides). Dann wird der nichteisenhaltige Nonwoven- Oberflächenbehandlungsgegenstand in Gegenwart der Kristallisationszusammensetzung mit der Marmoroberfläche in Kontakt gebracht, wobei man eine relative Bewegung zwischen der Oberfläche und dem Nonwoven-Gegenstand bewirkt, wodurch auf der calciumcarbonathaltigen Oberfläche eine haltbare und vorzugsweise hochglänzende Oberfläche entsteht.
Wie oben erwähnt, wird die Kristallisationszusammensetzung der Erfindung entweder auf die zu behandelnde Oberfläche, auf den Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstand oder auf beide aufgetragen (vorzugsweise aufgesprüht). Die Oberflächenbehandlungsgegenstände werden vorzugsweise an einer herkömmlichen Bodenmaschine befestigt, die an einen Betrieb mit geringer Geschwindigkeit (100-200 U/min) angepaßt ist und an der schwere Gewichte befestigt sind. Das Gesamtgewicht der Maschine und der Gewichte liegt vorzugsweise in einem Bereich von etwa 32 bis etwa 135 kg, noch mehr bevorzugt von etwa 40 bis etwa 82 kg. Die genaue Art der Maschine, der Matte, die Schwabbelrotationsgeschwindigkeit und das Gewicht sind für die praktische Durchführung der Erfindung nicht entscheidend; wie in der Technik wohlbekannt ist, führt eine schwerere Maschine jedoch zu einem höheren Glanz auf einer polierten Oberfläche, nachdem die Kristallisationszusammensetzung aufgetragen wurde. Im Falle herkömmlicher Bodenmaschinen werden die für die Erfindung geeigneten nichteisenhältigen Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstände vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von etwa 25 bis etwa 75 cm, noch mehr bevorzugt im Bereich von etwa 40 bis etwa 50 cm, haben.
In den folgenden Abschnitten "Testverfahren" und "Beispiele" sind alle Teile und Prozentangaben gewichtsbezogen. "APS" bezieht sich auf die mittlere Teilchengröße

Testverfahren

Glanzmessungen

Für die Glanzmessungen wurden Glanzmessergeometrien von 20º und 60º verwendet und fünf Messungen pro geschwabbelte Fläche bei jeder Geometrie durchgeführt. Die Messungen wurden nach dem Schwabbeln vorgenommen, und der Mittelwert davon wurde aufgezeichnet. Zur Bestimmung der Spiegelglanzwerte wurde das Testverfahren ASTM D-523 befolgt. Man beachte, daß sich der "Glanzwert bei einer Glanzmessergeometrie von 60º" (d.h. einfallendes Licht, das von der Testoberfläche reflektiert und bei einem Einfallswinkel von 60º gegen die Vertikale gemessen wird) auf das "Blank-sein" der Oberfläche bezieht und mit dem Aussehen des Bodens 3 Meter vor dem Beobachter korreliert. Ein "Glanzwert bei einer Glanzmessergeometrie von 20º" bezieht sich auf die Tiefe der Reflexion und korreliert mit dem Aussehen des Bodens 60 cm vor dem Beobachter. Eine Ablesung an einem Glanzmesser ist ein indizierter Wert, wobei ein Wert von "100" einer Glanzmesserablesung (von irgendeinem Winkel aus) von einem hochpolierten, ebenen schwarzen Glas mit einem Brechungsindex von 1,567 für die Natrium-D-Linie entspricht. Der einfallende Strahl wird vom Tester selbst geliefert. Ein Wert von 0 bedeutet keinen oder sehr wenig Glanz, während bei einer Geometrie von 60º ein "hoher Glanz" etwa 75 oder mehr bedeutet (oder 30 oder mehr bei einer Geometrie von 20º), was bevorzugt ist. Es wurde ein Glanzmesser von BYK Gardner verwendet, der unter der Warenbezeichnung "Micro-TRI" bekannt ist.

Beispiele

Beispiel 1 und 2 und Vergleichsbeispiel A und B

Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel A

Ein vorgebondetes Nonwoven-Gewebe mit geringer Dichte für die Verwendung in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel A wurde mit einer herkömmlichen Gewebeherstellungsmaschine (Warenbezeichnung "Rando Webber") gebildet. Das gebildete Gewebe war ein Gemisch von Fasern, das 75 Gew.-% spiralförmig gekräuselte PET-Polyesterstapelfasern mit einer Länge von 84 mm, einer Fadenfeinheit von 100 denier und einem Kräuselungsindex von 49% sowie 25 Gew.-% gekräuselte, schmelzverklebbare Kern-Hülle-Polyesterstapelfasern (wobei der Kern Polyethylenterephthalat umfaßte und die Hülle einen Copolyester von Ethylenterephthalat und -isophthalat umfaßte) mit einer Länge von 58 mm, einer Fadenfeinheit von denier, etwa 5 Kräuselungen pro 25 mm und einem Gewicht der Hülle von etwa 50% umfaßte. Das gebildete Gewebe wurde etwa drei Minuten in einem heißen Umluftofen bei 160ºC erhitzt, so daß die schmelzverklebbaren Fasern unter Bildung eines vorgebondeten Gewebes an den Schnittpunkten miteinander verklebt wurden. Das vorgebondete Gewebe wog etwa 420 g/m².
Eine Bindemittelvorstufenlösung mit einem Gehalt an nichtflüchtigen Stoffen von etwa 77 Gew.-% wurde hergestellt, indem man die Bestandteile in den in Tabelle 1 angegebenen Mengen miteinander kombinierte: Tabelle 1
¹ "DC Q2-3168" ist ein von Dow Corning erhältliches Silikonemulsionstensid.
² "Triton GR-SM" ist ein von Rohm & Haas erhältliches Dioctylnatriumsulfosuccinat-Tensid.
Die Bindemittelvorstufenlösung wurde auf das vorgebondete Gewebe aufgetragen, indem man das vorgebondete Gewebe zwischen einem Paar senkrecht einander gegenüberstehender, rotierender, mit Kautschuk bedeckter Preßwalzen mit einem Durchmesser von 25Q mm hindurchführte. Die rotierende untere Walze, die in die Bindemittelvorstufenlösung eingetaucht war, beförderte die Lösung auf das vorgebondete Gewebe, so daß es gleichmäßig über die ganze Gewebestruktur verteilt wurde. Das nasse vorgebondete Gewebe wurde getrocknet, und das Imprägniermittel wurde etwa fünf bis sieben Minuten in einem Umluftofen bei etwa 175ºC gehärtet. Das trockene, beschichtete, vorgebondete Gewebe wog etwa 1800 g/m².
Die in Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel B verwendeten Schleifgegenstände waren Jumbo #1 Stahlwollematten, die von International Steel Wool, Inc., erhältlich sind.
Die in Beispiel 1 und 2 und Vergleichsbeispiel A und B verwendeten Schleifgegenstände wurden getrennt an einer Standard-Rotationsbodenpflegemaschine angebracht und auf vier verschiedenen Flächen auf demselben Boden getrennt auf Glanzerzeugung getestet, wie es in Tabelle 2 näher ausgeführt ist. Tabelle 2
* kW = Leistung in Kilowatt, mit der die Bodenmaschine betrieben wurde.
Das für Beispiel 1 der Erfindung verwendete System bestand in der Verwendung eines nichteisenhaltigen Nonwoven-Gegenstands mit einem Durchmesser von 43 cm, der wie oben beschrieben hergestellt wurde und der an einer von Mastercraft Corp. erhältlichen Bodenmaschine befestigt war, die mit 160 U/min betrieben wurde und an der ein Gewicht von etwa 40 kg befestigt war. Bei den Bodenflächen 1-4 handelte es sich um Bodenfliesen aus weißem Kalkutta- Marmor, die unter Verwendung eines Diamant-Nonwoven-Schleifgegen stands von 3M (500 grit) vorbereitet und vor dem Schwabbeln mit der Zusammensetzung der Erfindung und den Vergleichszusammensetzungen gründlich getrocknet wurden.
Für Beispiel 1 bestand die Kristallisationszusammensetzung aus 75 Gew.-% Wasser, 15 Gew.-% Magnesiumhexafluorosilicat und 10 Gew.-% Propylenglycolmonomethylether.
Für Vergleichsbeispiel A wurde dieselbe Nonwoven-Matte verwendet, wie sie oben für die Verwendung im System von Beispiel 1 beschrieben wurde, doch bestand die Kristallisationszusammensetzung nur aus 85% Wasser und 15% Magnesiumhexafluorosilicat.
Für Vergleichsbeispiel B war der verwendete Nonwoven-Oberflächenbehandlungsgegenstand eine Matte des Typs Jumbo Stahlwolle #1, und die Kristallisationszusammensetzung bestand aus 15 Gew.-% Magnesiumhexafluorosilicat und 85 Gew.-% Wasser.
Für das System von Beispiel 2 wurde wieder eine Matte des Typs Jumbo Stahlwolle #1 verwendet, aber die Kristallisationszusammensetzung von Beispiel 1 wurde verwendet.
Aus den Daten von Tabelle 2 geht hervor, daß bei der Fläche des mit dem System der Erfindung (Beispiel 1) polierten Bodens der Glanz bei 20º und 60º wenigstens soviel zunahm wie bei Vergleichsbeispiel A, während der Glanz bei 20º und 60º in Beispiel 2 tatsächlich abnahm, aber im Vergleich zu Vergleichsbeispiel B war eine Abnahme des Reibungswiderstands zu beobachten. Die Verwendung des Systems von Beispiel 1 (Kristallisationszusammensetzung, die ein Metallhexafluorosilicat, einen Glycolether und Wasser umfaßte, mit einem nichteisenhaltigen Nonwoven-Schleifgegenstand) erhöhte also den Glanz auf Oberflächen von weißem Kalkutta-Marmor, während die Verwendung des Systems von Beispiel 2 (Stahlwollematte mit einem Glycolether und einem Metallhexafluorosilicat) den auf der gleichen Oberfläche erreichten Glanz tatsächlich reduzierte, aber auch den Reibungswiderstand reduzierte. Aus Tabelle 2 geht auch hervor, daß der Propylenglycolmonomethylether den Reibungswiderstand (in Kilowatt gemessen und in ft lbs als Drehmoment umgerechnet) sowohl für Stahlwolle als auch für die Nonwoven-Gegenstände aus nichteisenhaltiger organischer Faser reduzierte.

Beispiel 3 und 4 und Vergleichsbeispiel C und D

Für diese Gruppe von Beispielen wurde Propylenglycolmonomethylether in der Kristallisationszusammensetzung durch Methyllactat ersetzt. Ansonsten waren die Systeme von Beispiel 1 und 3 identisch, wie auch die Systeme von Vergleichsbeispiel A und C, Vergleichsbeispiel B und D bzw. die Systeme von Beispiel 2 und 4. Die in Beispiel 3 und 4 und in Vergleichsbeispiel C und D verwendeten Schleifgegenstände wurden an einer Standard-Rotationsbodenpflegemaschine angebracht und auf vier verschiedenen Flächen auf demselben Boden auf Glanzerzeugung getestet, wie es in Tabelle 2 beschrieben ist. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt. Tabelle 3
* kW = Leistung in Kilowatt, mit der die Bodenmaschine betrieben wurde.
Aus den Daten von Tabelle 3 geht hervor, daß bei der Fläche des mit dem System von Beispiel 3 polierten Bodens der Glanz bei 20º und 60º wenigstens soviel zunahm wie bei Vergleichsbeispiel C, aber der Reibungswiderstand war geringer. Man beachte, daß die Verwendung des Systems von Beispiel 4, das aus einer Kristallisationszusammensetzung, die aus einem Metallhexafluorosilicat, Methyllactat und Wasser bestand, mit einer Stahlwollematte bestand, den Glanz auf Oberflächen von weißem Kalkutta-Marmor erhöhte und den Reibungswiderstand im Vergleich zu dem System von Vergleichsbeispiel D reduzierte.

Claims

1. Zusammensetzung, die für die Verwendung beim Kristallisieren calciumcarbonathaltiger Oberflächen geeignet ist, wobei die Zusammensetzung durch eine wirksame Menge einer sauerstoffhaltigen organischen Verbindung, ein Metallhexafluorosilicat und Wasser gekennzeichnet ist, wobei die organische Verbindung 2 bis 10 Kohlenstoffatome enthält und bei 20ºC eine Wasserlöslichkeit von mehr als 0,1 Gew.-% besitzt und aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Glycolethern, Alkylalkoholen und Alkylestern besteht.

2. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Verbindung eine Verdampfungsgeschwindigkeit hat, die im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 300 liegt, wenn n-Butylacetat eine Verdampfungsgeschwindigkeit von 100 hat.

3. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Metallhexafluorosilicat um Magnesiumhexafluorosilicat handelt.

4. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Glycolether um Propylenglycolmonomethylether handelt.

5. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Glycolether um Ethylenglycolmono-n- butylether handelt.

6. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Alkylester um Methyllactat handelt.

7. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Alkylalkohol um Isobutanol handelt.

8. System zum Kristallisieren von Oberflächen, die Calciumcarbonat umfassen, wie Marmorböden, wobei das System gekennzeichnet ist durch:

a) die Kristallisationszusammensetzung von Anspruch 1; und

b) einen Oberflächenbehandlungsgegenstand, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus

i) einem ungewebten Oberflächenbehandlungsgegenstand, der einen offenen, locker-elastischen, dreidimensionalen ungewebten Textilstoff umfaßt, der eine Vielzahl thermoplastischer organischer Fasern von 15 bis 200 denier, ein Bindemittel, das die Fasern an den Punkten des gegenseitigen Kontaktes miteinander verklebt, sowie Schleifteilchen, die durch das Bindemittel an die Fasern geklebt sind, umfaßt, sowie

ii) einem Gegenstand, der Stahlfasern umfaßt, besteht.

9. System zum Kristallisieren und Polieren von Oberflächen, die Calciumcarbonat umfassen, wie Marmorböden, wobei das System gekennzeichnet ist durch:

a) eine Kristallisationszusammensetzung, die eine wirksame Menge eines Alkylesters gemäß Anspruch 1, ein Metallhexafluorosilicat und Wasser umfaßt; sowie

b) einen Gegenstand, der Stahlfasern umfaßt.

10. Verfahren zum Kristallisieren einer Oberfläche, die Calciumcarbonat umfaßt, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch:

(a) Auftragen eines sauren Kristallisationsmittels entweder auf die Oberfläche oder auf einen ungewebten Oberflächenbehandlungsgegenstand oder sowohl auf die Oberfläche als auch auf den Gegenstand, wobei das saure Kristallisationsmittel eine wirksame Menge einer sauerstoffhaltigen organischen Verbindung gemäß Anspruch 1, ein Metallhexafluorosilicat und Wasser umfaßt, wobei der ungewebte Oberflächenbehandlungsgegenstand einen offenen, locker-elastischen, dreidimensionalen ungewebten Schleiftextilstoff umfaßt, der eine Vielzahl thermoplastischer organischer Fasern von 15 bis 200 denier, ein Bindemittel und Schleifteuchen umfaßt; sowie

(b) In-Kontakt-Bringen des ungewebten Oberflächenbehandlungsgegenstands mit der Oberfläche, wobei man während einer Zeit, die ausreicht, um eine dauerhafte gute Oberflächenqualität zu erzeugen, für eine relative Bewegung zwischen der Oberfläche und dem ungewebten Oberflächenbehandlungsgegenstand sorgt.

11. Verfahren zum Kristallisieren und Polieren einer Oberfläche, die Calciumcarbonat umfaßt, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch:

(a) Auftragen eines sauren Kristallisationsmittels entweder auf die Oberfläche oder auf einen Gegenstand, der Stahlfasern umfaßt, oder sowohl auf die Oberfläche als auch auf den Gegenstand, wobei das saure Kristallisationsmittel eine wirksame Menge eines Alkyllactats gemäß Anspruch 1, ein Metailhexafluorosilicat und Wasser umfaßt; sowie

(b) In-Kontakt-Bringen des Gegenstands mit der Oberfläche, wobei man während einer Zeit, die ausreicht, um eine dauerhafte gute Oberflächenqualität mit hohem Glanz zu erzeugen, für eine relative Bewegung zwischen der Oberfläche und dem Gegenstand sorgt.