JP2004530614A - 表面の修復および保守用組成物および表面を修復する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、有機酸と金属酸化物と可塑剤とを含む表面修復用組成物を対象とする。場合により、その組成物には、分散剤、増粘剤および水を含ませることができる。本発明の組成物は、石材表面に塗布し、バフ仕上げで乾燥して所望の光沢レベルを達成する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、表面、特に石材表面を修復するための組成物に関する。より詳しくは、石材表面層を除去してから高光沢仕上げを生み出す必要をなくするような上記組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
大理石は比較的軟らかい天然石であり、そのため、高度の保守を必要とする引っかき傷およびその他の損傷を引き起こす。そのうえ、大理石およびその他の石材表面は、通常の洗剤およびつや出し剤中に見られる成分と反応性のあることがしばしばである。これらの理由により、健全な見栄えの表面を維持するためには相当の注意を払わなければならない。テラゾ、マグネサイト、石灰石、御影石およびトラバーチンを含むその他のタイプの床張り用石材もまた、引っかき傷を低減または除去するために高いレベルで保守することが必要である。
【０００３】
石材表面の光沢を増して表面の外観を維持するためのコーティングとして、ワックスおよび仕上げ材が使用されているが、これらのタイプの製品は、石材表面に対する接着性が問題で長持ちせず、それによって得られる外観は、むしろプラスチックのように見えるので望ましくない。
【０００４】
そのうえ、長年にわたって、シュウ酸等の有機酸が、石材タイプの表面特に床を「再結晶化」するために使用されてきた。そのような方法を使用する１つの欠点は、塗布時間が長いことおよびその後の掃除が厄介なことである。例えば、シュウ酸またはシュウ酸に基づく製品の一般的な塗布は、２０〜２５平方フィート当たり約５〜１５分を要する。上記の組成物は、大量の水と一緒に粉体またはスラリーとしてバフみがきしながら塗布され得る。好ましくない目立った縞が生じるので、その組成物を乾燥することができない。その後の掃除は、その製品を床の次の区分に移動させるかまたは残りを全て拭き取ることが必要となる。そのうえ、塗布している間、達成された光沢のレベルを測定するためにその組成物を絶えず除去しなければならない。工程の制御ができないこと、並びに、多大な労力、汚れやすい塗布および掃除が、上記の従来技術の組成物を使用する時に遭遇する重大な問題である。
【０００５】
そのうえ、上記の組成物は、効果的であるために表面自体中の鉱物に依存しており、そのため表面自体のある部分を除去することになる。そのようなシュウ酸を含有する組成物の例は、米国特許第９０，７５４号、第１３３，０９５号、第１４５，９７１号、第１８１，７９０号、第３７０，５５１号、第５４２，５２４号、第１，５７４，４０６号、第３，４８１，８７９号、および第４，２９７，１４８号に見出すことができる。
【０００６】
ケイフッ化物、特にケイフッ化マグネシウムもまた、大理石およびその他の石材の床張り表面を「再結晶させる」ために使用されたが大した成功はなかった。上記の組成物は、光沢の修復および損傷の補修においてシュウ酸を含有するものより効果が少ない。特に、これらの組成物は、一般的に、表面をエッチングしてかなりの損傷を引き起こす。上記組成物の例は、米国特許第５，８３０，５３６号、第４，７３８，８７６号、および第４，７５６，７６６号に見出すことができる。
【０００７】
そのうえ、シュウ酸およびケイフッ化物は、どちらもよく石材表面を処理するために使用され、例えば、米国特許第５，４９０，８８３号はシュウ酸およびケイフッ化物を含有する床石材用組成物について論じている。しかしながら、上記の製品には、ケイフッ化物およびシュウ酸に基づく組成物それ自体と同一の短所が有り、そのうち、表面のエッチング、汚れ、長い塗布時間および不十分管理が主な欠点である。
【０００８】
さらに、上記の組成物に、追加のつや出しを付加するための研磨剤として金属酸化物を時々加えるが、当分野の熟練技術者の多くは、上記のつや出し効果はほとんどないかまたはないものと考えている。
【０００９】
要約すると、石材表面修復用組成物および塗布の方法に関する技術分野では相当数の欠陥が存在する。従来技術のシュウ酸含有組成物は、ある程度の光沢と修復を提供するが、多大な労力を要し時間のかかるそのような組成物の塗布方法および掃除が、それら組成物を、妥当とはとても言えない、不経済で時間のかかるものとしている。そのうえ、達成される光沢は容易に制御できない。さらに、ワックスおよび床仕上げ材による石材表面のコーティングは、光沢の増大をもたらし床の外観を維持するが、長期間の接着およびプラスチックのようで魅力のない外観に伴う難点がある。さらに、組成物の多くは、表面をエッチングしてかなりの損傷を引き起こす傾向がある。そのうえ、上記の組成物は、塗布するのに汚れやすく時間を浪費する。
【００１０】
そういうわけで、作業時間および汚れを減少し且つ光沢達成の度合の制御をもたらす満足のいく塗布方法を維持しながら、容易に広げることができ、所望される高光沢および石材表面の引っかき傷および溝の修復をもたらすことができる修復および保守用組成物への探究が継続している。明らかに、多大な労力を要する塗布方法を軽減しながら高い光沢を提供し、且つ、繰り返される激しい人通りおよび酷使に耐える、改良された新規な石材表面の修復および保守用組成物が必要となっている。特に、従来技術の組成物の短所を克服する改良された修復用組成物が必要となっている。
【特許文献１】
米国特許第９０，７５４号
【特許文献２】
米国特許第１３３，０９５号
【特許文献３】
米国特許第１４５，９７１号
【特許文献４】
米国特許第１８１，７９０号
【特許文献５】
米国特許第３７０，５５１号
【特許文献６】
米国特許第５４２，５２４号
【特許文献７】
米国特許第１，５７４，４０６号
【特許文献８】
米国特許第３，４８１，８７９号
【特許文献９】
米国特許第４，２９７，１４８号
【特許文献１０】
米国特許第５，８３０，５３６号
【特許文献１１】
米国特許第４，７３８，８７６号
【特許文献１２】
米国特許第４，７５６，７６６号
【特許文献１３】
米国特許第５，４９０，８８３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、従来技術のいくつかの問題と短所を克服する表面の修復および保守用組成物を提供することである。本発明のさらなる目的は、効率的な方式で石材表面上に使用することができる修復用組成物を提供することである。本発明の他の目的は、石材表面上に所望される高い光沢を生み出すと共に改良された耐久性を示す修復用組成物を提供することである。本発明の他の目的は、適切に制御された方式で石材表面に対する高光沢耐久性仕上げを提供することである。これらおよびその他の重要な目的は、以下の記述および図面から明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、有機酸と金属酸化物と可塑剤とを含有する表面修復用組成物を対象とする。その組成物は、さらに分散剤を含有していてもよい。そのうえに増粘剤を含有させることもできる。その組成物は、場合によって、水を含有することもできる。典型的な組成物は、約１〜５０重量パーセントの有機酸と、約１〜５０重量パーセントの金属酸化物と、約０〜５パーセントの可塑剤とを含有する。
【００１３】
有機酸は、シュウ酸、グリオキシル酸、マレイン酸、サリチル酸、酒石酸、酢酸およびそれらの混合物であり得る。好ましくは、その有機酸は、シュウ酸である。本発明で有用であると認められる金属酸化物としては、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化マンガン、酸化マグネシウム、およびそれらの組合せが含まれる。一般的に、その金属酸化物は、粒子の形状をしており、約１ナノメートル〜約１００，０００ナノメートルの粒径を有しており、好ましい実施形態では、約１０ナノメートル〜約１００ナノメートルの粒径を有する金属酸化物を利用する。
【００１４】
本発明の組成物はまた可塑剤を含有する。有用な可塑剤としては、第一級および第二級アルコール、第一級（飽和および不飽和）、第二級、第三級および芳香族カルボン酸、安息香酸エステル誘導体、リン酸エステル誘導体およびそれらの混合物を挙げることができる。
【００１５】
本発明の組成物は、修復または保守すべき表面に適用するが、それは、流し、吹き付け、散布、ロール等によってその組成物をその表面に塗布し、その組成物をバフ仕上げで乾燥させることによって行う。
【発明の効果】
【００１６】
上記の組成物は、石材表面を非研磨方式で高光沢の仕上りに修復および保守するのに有用であることが見出されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、石材表面を処理するための組成物、すなわち、石材表面を修復および保守するための組成物の改良、および、上記石材表面を修復する方法を対象としている。本発明の表面修復用組成物は、以下にさらに詳細に説明するように、有機酸と金属酸化物と可塑剤とを含む。
【００１８】
シュウ酸、グリオキシル酸、マレイン酸、サリチル酸、酒石酸、酢酸およびそれらの混合物等の有機酸は、その他のタイプの酸と共に、本発明において特に有用であることがわかっている。特に、シュウ酸が、本発明で使用した時満足できる結果を生むことがわかった。本発明の組成物は、一般的には、有機酸を約１〜８５重量パーセント含む。好ましい実施形態では、有機酸を約５〜６０重量パーセント含む。
【００１９】
本発明の金属酸化物は、損傷した表面の充填剤、ネットワーク安定剤またはバインダ、および、光沢増強剤として作用する。酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化マンガン、酸化マグネシウム、およびそれらの組合せを含むタイプの金属酸化物を、本発明の組成物中に利用することができる。好ましくは、本発明の組成物は、約１〜５０重量パーセントの金属酸化物を含む。好ましい実施形態では、約１〜２５重量パーセントの金属酸化物を含む。
【００２０】
粒子の形状をした金属酸化物を利用するのが特に有用である。このような金属酸化物粒子は、約１ナノメートルから約１００，０００ナノメートルの大きさのものであり、好ましい実施形態では１０〜１０，０００ナノメートルの大きさの粒子を利用すべきである。高度に好ましい実施形態では、約１０〜１００ナノメートルの範囲の金属酸化物粒子を使用する。
【００２１】
本発明の可塑剤は、毛管圧を下げ、それによって本発明の組成物が表面で乾燥するときの亀裂の量を制限するため、および、加工性を増して、それによって、縞が少なく、全体の光沢の均一性が改良される結果となるようにするために利用する。様々な可塑剤を使用することができ、第一級および第二級アルコール、例えば、プロパノールおよびグリセロールと、第一級（飽和および不飽和）、第二級、第三級および芳香族カルボン酸、例えば、カプリン酸、オレイン酸、２−メチルヘキサン酸、ネオデカン酸および安息香酸と、安息香酸エステル誘導体、例えば、安息香酸イソデシルと、リン酸トリブトキシエチル等のリン酸エステル誘導体とそれらの混合物が挙げられる。本発明の組成物は、好ましくは、可塑剤を約０〜１０重量パーセント含む。好ましい実施形態では、約０．２５重量パーセントから約２．０重量パーセントの可塑剤を含む。
【００２２】
本発明の組成物はまた、場合によって、分散剤を含むことができる。分散剤とは、ある物質が他物質中に存在する状態を形成してその安定化を促進する物質である。シュウ酸カルシウムによる１００Åより大きい結晶の形成を最小限に抑えるために、分散剤を本発明中に含めることができる。分散剤は、高い電荷／体積比を中和することによって小さい結晶を安定化するように作用し、それにより大きい結晶の形成を防いでいるものと考えられる。
【００２３】
大理石は、炭酸カルシウムが主成分であり他の金属酸化物および／または金属塩の不純物を含むが、御影石は、主として二酸化ケイ素からなる。本発明の組成物を石材表面に塗布し、表面になじむと、酸が炭酸カルシウムと反応してシュウ酸カルシウムを形成し、それが炭酸カルシウム結晶の大きな粒子の間の隙間をシュウ酸カルシウムのガラス質（非晶質、ガラス状）層で満たすものと考えられる。大きな結晶は、光の散乱を増し、光沢を低下してくぼみ効果をもたらす。分散剤を加えた場合は、プラスに帯電した部分が影響し合って大きな粒子が形成される機会を少なくするので表面は安定化されたものとなる。本発明の組成物に有用な分散剤は、当該分野の当業者によって広く知られており、ポリアクリル酸およびポリホスホネートを挙げることができる。このような分散剤の１つ、ＡＣＵＳＯＬ ４２５Ｎは、ロームアンドハース（Ｒｈｏｍ ａｎｄ Ｈａａｓ）社から入手できるポリアクリル酸である。本発明の組成物は、分散剤を約０．１０重量パーセントから約１０重量パーセント含むことができる。非常に好ましい実施形態では、約０．２５重量パーセントから約２．０重量パーセントの分散剤を含む。
【００２４】
そのうえ、キサンタンゴム等の増粘剤を、金属酸化物粒子を懸濁させるために本発明の組成物に加えることができる。好ましい増粘剤はケルコ（Ｋｅｌｃｏ）社からＫＥＬＺＡＮの名称で入手することができる。増粘剤の一般的な範囲は、組成物の約０．２５重量パーセントから約２．０重量パーセントである。組成物はまた水も含むことができる。
【００２５】
図１は、損傷した石材表面１を例示している。表面１は、溝または引っかき傷２を含んでいる。図２でわかるように、本発明の組成物３を表面１に塗布すると、組成物３が引っかき傷２中に堆積し、それによってガラス質の高光沢表面をもたらす。
【００２６】
石材表面に本組成物を塗布する新しい方法を利用することが有用であることがわかった。従来の塗装方法とは異なり、本発明の組成物は、追加の水を導入することなく石材表面に塗布する。本発明の組成物を乾燥した形で塗布する場合のみ水の添加が必要となる。その組成物を、次いで、表面上にのばし、バフ仕上げで乾燥させる。この工程は、所望される光沢レベルが達成されるまで必要なら繰り返すことができる。本発明の組成物は、流し、吹き付け、散布、ロール等を含む多くの方法で表面に塗布することができる。
【００２７】
実施例１は、本発明の組成物を表す。
【表１】

実施例１の組成物は、高速でかき混ぜながらＡＣＵＳＯＬ ４２５Ｎを水に加えることによって調製する。シュウ酸を次に加え、高速で攪拌して均一なミルク状物質を形成する。酸化アルミニウムを加え、分散するまで高速で攪拌する。
【００２８】
表１は、大理石床表面上の結果と比較試験を表し、その表面では、最初に、ジョンソン・ワックス・プロフェッショナル（Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｗａｘ Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ）社の床仕上げ剤の取抜剤であるＦＲＥＥＤＯＭを１対４の希釈比で使用して、そこにある床仕上げ剤が取り除かれた。続いて、様々な組成物で試験する前にその表面をできるだけ均一にするために、それを４００グリットのダイヤモンド研磨石で磨き上げた。実施例１の組成物を使用した作業１および作業２には２つの異なる塗布の方式を使用した。
【００２９】
作業１は、産業上一般的な塗布技術を利用した。およそ２オンスの組成物を追加の水と共に床に塗布し、次いで使い捨てのカーペットで覆って５分間押し当てた。その組成物は、その後モップとバケツで除去した。
【００３０】
作業２は、新しい塗布技術を利用した。組成物は追加の水を加えることなく床表面に塗布し、使い捨てのカーペットで覆ってバフ仕上げで乾燥させた。バフ仕上げで乾燥させるのにおよそ３分間を要した。
【００３１】
作業３の「ＥＣ大理石研磨用粉末（ＥＣ Ｍａｒｂｌｅ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ Ｐｏｗｄｅｒ）」は、シンガポールのＥａｓｔ Ｃｈｅｍ， Ｐｔｅ， Ｌｔｄから入手が可能で、シュウ酸および酸化スズを含有している。ラベルに指示されている通りに１オンスの粉末を４オンスの水と一緒にして塗布した。この材料を５分間バフ仕上げし、その後でモップとバケツで除去した。
【００３２】
２０°と６０°における反射光を測定する光沢計を使用して初期光沢と最終光沢を測定した。高い数字ほど良好な光沢を示す。全般的外観は、処理表面の均一性、光沢および透明性に基づいて評価した。
【００３３】
【表２】

表１からわかるように、組成物は全てが満足できるレベルの光沢を提供したが、視覚による全体的外観は大きく異なった。作業２の新しい塗布技術を利用して塗布した本発明の組成物は、他の組成物および塗布方法の全てに勝っていた。そのうえ、塗布時間がかなり短縮された。さらに、本発明の組成物の作業２の掃除は、バフ仕上げで乾燥させることによって最小限となった。
【００３４】
実施例２は、本発明の別の組成物を提供する。
【表３】

実施例２の組成物は、高速でかき混ぜながらＡＣＵＳＯＬ ４２５Ｎおよびリン酸トリブトキシエチルを水に加えることによって調製した。次にシュウ酸を加え、高速で攪拌して均一なミルク状物質を形成した。次に酸化アルミニウムをそこに加え、分散するまで高速で攪拌した。
【００３５】
表２は、試験前に４００グリットの研磨石で研磨した２５ｆｔ^２のベージュ色の大理石床表面および２５ｆｔ^２の白色の大理石床表面上で実施した試験による結果を示す。作業１と３は、実施例２の組成物２オンスを表面に流し塗りし、その後でバフ仕上げで乾燥させることにより行った。作業２と４は、実施例２の組成物を吹き付けし（約０．５オンス）、その後でバフ仕上げで乾燥させることにより行った。
【００３６】
【表４】

実施例２の組成物は、実施例１のものより著しく増加した光沢値を示している。その組成物は、その塗布においてバフ仕上げで乾燥させるので必要となる掃除は最小限となる。また、従来技術の方法が下地の表面と光沢のレベルを調べるためにスラリーを除去する必要があるのとは違って、本組成物はバフ仕上げで乾燥させるので所望の光沢を達成するために組成物をさらに塗布することが必要かどうかを見るのが容易である。
【００３７】
実施例３は、本発明のさらに別の組成物を提供する。
【表５】

実施例３の組成物は、水にＫＥＬＺＡＮ Ｔを加え、分散するまで高速で攪拌することにより調製する。残りの成分は、実施例２と同様に加える。
【００３８】
実施例４は、本発明のさらに別の組成物を提供する。
【表６】

実施例４の組成物は、水にＫＥＬＺＡＮ ＡＳＸを加え、分散するまで高速で攪拌することにより調製する。残りの成分は、実施例２と同様に加える。
【００３９】
表３は、試験前に４００グリットの研磨石で研磨した２０ｆｔ^２のベージュ色の大理石床表面上で実施した試験による結果を示す。本発明の組成物を従来技術の組成物と比較した。作業は、実施例４の組成物を表面に流し塗りし、その後でバフ仕上げで乾燥させることにより行った。
【００４０】
【表７】

これらの実施例は、本発明の組成物の考えられる調合物のいくつかを表している。本発明の原理を、特定の実施形態と関連付けて説明したが、これらの説明は単に例としてなされたものであって、本発明の範囲を限定することを意図するものではないことを明確に理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】損傷した石材表面を示す断面図である。
【図２】石材表面に対する損傷を修復した本発明の組成物を示す断面図である。

Claims (20)

1. 表面修復用組成物であって、
   有機酸と、
   金属酸化物と、
   可塑剤とを含む組成物。
2. 分散剤をさらに含む請求項１に記載の表面修復用組成物。
3. 増粘剤をさらに含む請求項１に記載の表面修復用組成物。
4. 約１〜５０重量パーセントの有機酸と、
   約１〜５０重量パーセントの金属酸化物と、
   約０〜５重量パーセントの可塑剤とを含む請求項１に記載の表面修復用組成物。
5. 水をさらに含む請求項１に記載の表面修復用組成物。
6. 有機酸が、シュウ酸、グリオキシル酸、マレイン酸、サリチル酸、酒石酸、酢酸およびそれらの混合物からなる群から選択される請求項１に記載の表面修復用組成物。
7. 有機酸が、シュウ酸である請求項６に記載の表面修復用組成物。
8. 金属酸化物が、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、二酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化マンガン、酸化マグネシウム、およびそれらの組合せからなる群から選択される請求項１に記載の表面修復用組成物。
9. 金属酸化物が、粒子の形状をしており、約１ナノメートル〜約１００，０００ナノメートルの粒径を有する請求項８に記載の表面修復用組成物。
10. 金属酸化物が、粒子の形状をしており、約１０ナノメートル〜約１００ナノメートルの粒径を有する請求項９に記載の表面修復用組成物。
11. 可塑剤が、第一級および第二級アルコール、第一級（飽和および不飽和）、第二級、第三級および芳香族カルボン酸、安息香酸エステル誘導体、リン酸エステル誘導体およびそれらの混合物である請求項１に記載の表面修復用組成物。
12. 表面修復用組成物であって、約１〜５０重量パーセントの有機酸と、約１〜５０重量パーセントの無機金属酸化物と、０〜５重量パーセントの可塑剤とを含む組成物。
13. 分散剤をさらに含む請求項１２に記載の表面修復用組成物。
14. 増粘剤をさらに含む請求項１２に記載の表面修復用組成物。
15. 水をさらに含む請求項１２に記載の表面修復用組成物。
16. 有機酸と無機金属酸化物粒子と可塑剤とを含む表面修復用組成物であって、石材表面を非研磨式で高光沢の仕上りに修復する組成物。
17. 約１〜５０重量パーセントの有機酸と、約１〜５０重量パーセントの無機金属酸化物と、０〜５重量パーセントの可塑剤とを含む請求項１６に記載の表面修復用組成物。
18. 石材表面を修復する方法であって、組成物を表面に塗布し、および組成物をバフ仕上げで乾燥させて石材表面の所望の光沢レベルを達成することからなる方法。
19. 前記組成物が、有機酸と金属酸化物と可塑剤とを含むことからなる請求項１８に記載の石材表面を修復する方法。
20. 前記組成物が、約１〜５０重量パーセントの有機酸と、約１〜５０重量パーセントの無機金属酸化物と、０〜５重量パーセントの可塑剤とを含むことからなる請求項１９に記載の石材表面を修復する方法。

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