修补并修护表面的组合物以及修补表面的方法

专利名称：修补并修护表面的组合物以及修补表面的方法
相关申请本申请享有于2001年2月20日提交、美国临时专利申请60/270,044的优先权。
声明不存在联邦政府资助的相关研究或开发发明背景本发明涉及修补表面的组合物，特别是石材表面。更特别的是，本发明涉及能减少对石材表面层的去除并产生高光泽度的组合物。
背景技术：
大理石是一种硬度相对较低的天然石料，因此产生了需要高级修护的划痕和其它表面损伤。此外，大理石和其它石材表面经常与普通清洁剂与磨光剂的成份发生反应。基于这些原因，必须相当小心，以维持其表面的正常外观。其它类型的石材地板，包括水磨石、菱镁石、石灰石、花岗石、和钙华石，也需要高级修护，以减少或去除划痕。
采用上蜡并抛光，在石材表面形成涂层，以增加光泽度，并修护表面的外观。然而，问题之一就是，这些类型的产品不能长期附着在石材表面；并且形成的外观更多地表现出人们不期望看到的塑料外观。
此外，多年以来，有机酸诸如草酸，已经用于“重结晶”石材表面，特别是地板。采用此工艺的缺点是，处理时间长、需要不断笨重地进行清除。例如，通常使用草酸或草酸产品，处理20-25平方英尺表面，需要大约5-15分钟。抛光时，该组合物以粉末、或浆液形式与大剂量的水共同使用。该组合物不能自然干燥，而重要的是，处理表面上会出现不期望的斑纹。后续的清除工作包括，将该产品移至地板的邻接部分，或者擦净所有的残余物。此外，在使用期间，必须不断地清除此组合物，以测定所达到的光泽度。当使用先有技术的组合物时，所遇到的重要问题有，过程中缺少控制、劳动强度大、以及施用与清除繁琐。
此外，该组合物依赖于使用表面的无机物产生效果，从而去除了部分石材表面。含有草酸组合物的实例出现在如下专利中，美国专利90,754、133,095、145,971、181,790、370,551、542,524、1,574,406、3,481,879和4,297,148。
硅氟化物，特别是硅氟化镁，已经应用于“重结晶”大理石和其它石材地板的表面，但是并不太成功。就拿恢复光泽并修补损伤来讲，该组合物的效果不如含有草酸的组合物。特别是，通常该组合物会侵蚀表面，造成相当的损伤。该组合物的实例出现在如下专利中，美国专利No5,830,536；4,738,876；和4,756,766。
有时，草酸与硅氟化物同时用于处理石材表面，例如，美国专利5,490,883公开了含有草酸与硅氟化物的石材地板组合物。然而，由于侵蚀表面与处理繁琐、处理时间长和缺少控制是其主要缺点，所以该产品具有与草酸组合物和硅氟化物组合物相同的缺点。
另外，有时也向该组合物加入作为磨蚀剂的金属氧化物，以增加抛光度。然而，业内的一些技术人员认为该抛光效果很差或根本没有效果。
总之，对于石材修补表面的组合物及其使用方法，存在着大量的缺陷。尽管先有技术的草酸组合物修补表面并产生一定光泽，但是由于劳动强度大、施用方法费时、并需要清除该组合物，使其不仅费时且花费较高，不尽人意。而且，不易控制达到的光泽度。此外，以上蜡并抛光地板涂层石材表面，尽管增加了光泽度，并修护了地板外观，但是也造成了一些难题，该涂层不能持久地附着以及令人讨厌的塑料状外观。而且，一些组合物会侵蚀表面，造成相当的损伤。此外，该组合物的施用既繁琐又费时。
因此，人们一直寻找一种修补并修护的组合物，其易于推广，可以产生所需的高光泽度，修补石材表面的划痕与凿槽，同时采取可接受的使用方法，不仅减少了人力时间与繁琐，也在一定程度上控制了光泽的效果。很显然，人们仍需要改进的修补并修护石材表面的新型组合物，其在降低了使用方法的劳动强度、并承受了反复蹬踏与过分使用同时，也产生了高光泽度。特别需要能够克服当前技术组合物缺点的、改进的修补组合物。
发明目的本发明的一个目的是，提供一种修补并修护表面的组合物，该组合物能够克服先有技术的一些问题与缺点。本发明的另一目的是，提供了能以有效方式施用于石材表面的修补组合物。本发明的另一目的是，提供了能在石材表面产生所需高光泽度、并改善其耐久性的修补组合物。本发明的另一目的是，以可控方式在石材表面产生耐久的高光泽度。参照下文描述与附图，上述重要目的与其它重要目的将显而易见。
发明概述本发明涉及一种含有有机酸、金属氧化物、增塑剂的修补表面组合物。该组合物还可含有分散剂。此外，该组合物可含有稠化剂。并可任意含有水。典型的组合物含有大约1-50％重量百分比的有机酸，大约1-50％重量百分比的金属氧化物，和大约0-5％重量百分比的增塑剂。
有机酸可以是草酸、乙醛酸、马来酸、水杨酸、酒石酸、乙酸及其混合物。可取的是，有机酸是草酸。可用于本发明的金属氧化物有氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化硅、氧化锆、氧化锰、氧化镁及其组合。通常，金属氧化物具有特殊形式，其粒径大约1-100,000纳米，在可取实施方案中，使用粒径大约10-100纳米的金属氧化物。
本发明组合物也含有增塑剂。可用的增塑剂有伯醇、仲醇，伯碳(饱和与不饱和)羧酸、仲碳羧酸、叔碳羧酸、芳香族羧酸，和苯甲酸衍生物，磷酸衍生物及其混合物。
已经发现，该组合物可以非研磨方式修补并修护石材表面，使其具有高光泽度。
通过浇灌、喷射、喷洒、滚压等方式施用本发明组合物，用以修补或修护其表面，再将此组合物抛光干燥。
附图简述

图1说明受损石材表面的剖面图。
图2说明本发明组合物修补石材表面损伤的剖面图。
优选实施方案的详细描述本发明涉及对处理石材表面组合物的改进，即修补并修护石材表面的组合物以及修补该石材表面的方法。本发明修补表面的组合物含有有机酸、金属氧化物、和增塑剂，将在下文详细描述。
有机酸诸如草酸、乙醛酸、马来酸、水杨酸、酒石酸、乙酸及其混合物与其它类型的酸共同使用，特别适用于本发明。特别是，当用于本组合物时，草酸能够产生满意的效果。通常，本发明组合物含有大约1-85％重量百分比的有机酸。可取实施方案中，使用大约5-60％重量百分比的有机酸。
本发明的金属氧化物对于受损表面起到了填料的作用，并起到了网状结构稳定剂或粘合剂、以及光泽增强剂的作用。此类金属氧化物，包括氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化硅、氧化锆、氧化锰、氧化镁及其组合，可用于本发明的组合物。可取的是，本发明组合物含有大约1-50％重量百分比的金属氧化物。可取实施方案中，使用了大约1-25％重量百分比的金属氧化物。
特别适用的是特殊形式的金属氧化物。该金属氧化物粒径大约1-100,000纳米，可取实施方案中，使用10-10,000纳米的颗粒。特别可取实施方案中，使用粒径大约10-100纳米的金属氧化物颗粒。
本发明增塑剂可降低毛细压力，因而本发明组合物在表面干燥时，限制了裂缝的数量，并增加了可塑性，因此产生了较少的斑纹，改进了整体光泽的一致性。可以使用不同的增塑剂，包括伯醇和仲醇，例如丙醇、丙三醇；伯碳(饱和与不饱和)羧酸、仲碳羧酸、叔碳羧酸、芳香族羧酸，例如癸酸、油酸、2-甲基已酸、新癸酸和苯甲酸；苯甲酸衍生物，例如苯甲酸异癸酯；磷酸衍生物，诸如磷酸三丁氧乙酯及其混合物。本发明组合物可取地含有大约0-10％重量百分比的增塑剂。可取实施方案中，使用0.25-2.0％重量百分比的增塑剂。
本发明组合物也任意含有分散剂。分散剂是促进一种物质在另一种物质中生成并稳定的物质。该分散剂可用于本发明，由于草酸钙，使生成的大于100埃晶体最小化。人们认为，通过中和高电荷/体积比，分散剂起到稳定更小晶体的作用，因此阻止了大晶体的生成。
除了其它金属盐氧化物和/或金属盐杂质以外，碳酸钙是大理石的主要成份，而花岗石主要由二氧化硅构成。人们认为，当将本发明组合物施用于石材表面，草酸可穿过表面，与碳酸钙反应，生成草酸钙，该草酸钙填充了碳酸钙大晶体颗粒与草酸钙玻璃层(非晶体玻璃状)之间的空隙。大晶体增加了光线的散射，从而产生了较低的光泽度和波纹效果。如果加入分散剂，会使表面稳定，因为正电荷的质点相互作用，降低了大颗粒生成的机会。用于本组合物的分散剂在业内技术人员中众所周知，包括聚丙烯酸和聚膦酸酯。一种该类分散剂，ACUSOL 425N是一种来自Rhomand Haas公司的聚丙烯酸。本发明组合物可以含有大约0.10-10％重量百分比的分散剂。更可取的实施方案中，使用大约0.25-2.0％重量百分比的分散剂。
此外，稠化剂诸如xanthum胶质，可加入本发明的组合物，以悬浮金属氧化物颗粒。可取的稠化剂是一种来自Kelco、名称为KELZAN的稠化剂。通常，稠化剂的使用范围大约是组合物的0.25-2.0％重量百分比。组合物也可以含有水。
图1说明了受损的石材表面1。表面1带有凿槽或划痕2。如图2所示，当发明组合物3用于表面1时，组合物3在划痕2中沉积晶体状颗粒，因此产生了高光泽度玻璃状表面。
已经发现，以本组合物施用于石材表面的新方法很实用。不同于先有的施用方法，在不引入添加水的情况下，先将本发明组合物用于石材表面。只有以干态使用本发明组合物时，才需要加水。接着，将该组合物遍布于表面上，再抛光干燥。如果需要达到期望的光泽度，可以重复此过程。本发明组合物能够以多种方式施用于表面，包括浇灌、喷射、喷洒、滚压等。
实例1提供了本发明的一种组合物。
实例1
通过下列步骤制备实例1的组合物在高速搅拌的同时，先向水中加入ACUSOL 425N；然后加入草酸，在高速搅拌下生成均匀的乳状物；最后，加入氧化铝，高速搅拌直至胶态。
表1说明了大理石地板表面试验与对照试验的结果，首先用稀释率在1-4之间的Johnson wax专业地板剥离剂(FREEDOM)剥离该大理石地板的任何抛光。接着，使用400粒度金刚砂，研磨表面，使其在测试组合物之前尽可能均匀。试验1和试验2使用实例1组合物，并采用不同的施用方式。
试验1采用行业内传统的施用方法。将大约2盎司该组合物和添加水共同施加到地板上，再使用一次性毡状物，处理5分钟。然后，使用拖布与水桶，将该组合物清除。
试验2采用新型的施用方法。先将该组合物在不加水的条件下施加到地板表面上，再使用一次性毡状物，抛光干燥。抛光干燥大约用时3分钟。
试验3的“EC大理石抛光粉”来自Eastchem Pte公司，其含有草酸和氧化锡。如标签所示，1盎司该粉末与4盎司的水共同使用。此材料经过5分钟抛光后，再用拖布与水桶去除。
使用测定20度和60度反射率的光泽计，测定初始光泽度和最终光泽度，更高的数值表明生成了更好的光泽度。基于处理表面的一致性、光泽度和清晰度，对总外观做出评价。
表1
如表1所示，虽然所有组合物都产生了合意的光泽度，但是总视觉外观的差别很大。本发明组合物采用试验2的新型施用方法，优于其它所有组合物和其施用方法。此外，其使用时间相应缩短。而且，采用抛光干燥，试验2中本发明组合物的清除最简单。
实例2提供了本发明的另一组合物。
实例2
通过下列步骤制备实例2的组合物在高速搅拌的同时，先向水中加入ACUSOL 425N与磷酸三丁氧乙酯；然后加入草酸，在高速搅拌下生成均匀的乳状物；最后，加入氧化铝，高速搅拌直至胶态。
表2说明了在25平方英尺的米色和白色大理石地板表面进行的试验结果，测试前用400粒度金刚砂研磨该大理石表面。将2盎司实例2的组合物浇灌该表面，再抛光干燥，完成试验1和试验3。将实例2的组合物(0.5盎司钙)喷射在该表面上，再抛光干燥，完成试验2和试验4。
表2
与实例1的数值相比，实例2组合物的光泽度读数明显增长。由于在施用过程中采用抛光干燥，该组合物仅需要最简单的清除。由于该组合物是抛光干燥，而不象先有的工艺过程，需要清除稀浆，察看下层表面和光泽度，因此也容易判断，为了达到所需的光泽度，是否需要再施用组合物。
实例3也提供了本发明的另一组合物。
实例3
通过下列步骤制备实例3的组合物向水中加入KELZANT，再高速搅拌直至胶态；如实例2所述，将剩余的成份加入混合物。
实例4也提供了本发明的另一组合物。
实例4
实例4组合物的制备是通过，先向水中加入KELZAN ASX，高速搅拌下直至胶态，如实例2所述，再将剩余成份加入混合物中。
表3说明了20平方英尺米色大理石地板表面上进行的试验结果，该大理石表面在试验前经400粒度金刚砂研磨。将本发明组合物与先有技术组合物相比较。通过将实例4组合物浇灌至平面上，再抛光干燥，完成试验。
表3
这些实例说明了本发明组合物的一些可能的配方。尽管在具体实施方案中，已经描述了本发明的原理，但是应当清楚地理解，仅以实例的方式对其进行描述，而不是对本发明范围进行限制。
权利要求
1.一种修补表面的组合物，其中含有有机酸、金属氧化物、和增塑剂。
2.根据权利要求1的修补表面组合物，进一步含有分散剂。
3.根据权利要求1的修补表面组合物，进一步含有稠化剂。
4.根据权利要求1的修补表面组合物，其中含有大约1-50％重量百分比的有机酸，大约1-50％重量百分比的金属氧化物，和大约0-5％重量百分比的增塑剂。
5.根据权利要求1的修补表面组合物，进一步含有水。
6.根据权利要求1的修补表面组合物，其中有机酸选自草酸、乙醛酸、马来酸、水杨酸、酒石酸、乙酸及其混合物。
7.根据权利要求6的修补表面组合物，其中有机酸是草酸。
8.根据权利要求1的修补表面组合物，其中金属氧化物选自氧化铝、氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化硅、氧化锆、氧化锰、氧化镁及其组合。
9.根据权利要求8的修补表面组合物，其中金属氧化物具有特殊形式，其粒径大约1-100,000纳米。
10.根据权利要求9的修补表面组合物，其中金属氧化物具有特殊形式，其粒径大约10-100纳米。
11.根据权利要求1的修补表面组合物，其中增塑剂是伯醇、仲醇，伯碳(饱和与不饱和)羧酸、仲碳羧酸、叔碳羧酸、芳香族羧酸，和苯甲酸衍生物，磷酸衍生物及其混合物。
12.一种修补表面的组合物，其中含有大约1-50％重量百分比的有机酸、大约1-50％重量百分比无机金属氧化物、和0-5％重量百分比的增塑剂。
13.根据权利要求12的修补表面组合物，进一步含有分散剂。
14.根据权利要求12的修补表面组合物，进一步含有稠化剂。
15.根据权利要求12的修补表面组合物，进一步含有水。
16.一种含有有机酸、无机金属氧化物、和增塑剂的修补表面组合物，其中所述的组合物以非研磨方式修补石材表面，使其具有高光泽度。
17.根据权利要求16的修补表面组合物，其中含有大约1-50％重量百分比的有机酸、大约1-50％重量百分比的无机金属氧化物、和0-5％重量百分比的增塑剂。
18.一种修补石材表面的方法，其中包括，先用组合物处理其表面，再将此组合物抛光干燥，使石材表面达到所需的光泽度。
19.根据权利要求18的修补石材表面的方法，其中所述组合物含有有机酸、金属氧化物、和增塑剂。
20.根据权利要求19的修补石材表面的方法，其中所述组合物含有大约1-50％重量百分比的有机酸、大约1-50％重量百分比的无机金属氧化物、和0-5％重量百分比的增塑剂。
全文摘要
本发明涉及一种含有有机酸、金属氧化物、增塑剂的修补表面的组合物。该组合物可任意含有分散剂、稠化剂和水。本发明组合物可用于石材表面，经抛光干燥，达到所需的光泽度。
文档编号C04B41/46GK1492846SQ02805267
公开日2004年4月28日 申请日期2002年2月11日 优先权日2001年2月20日
发明者布赖恩·T·荷兰德, 帕布罗·M·赫尔南德兹, M 赫尔南德兹, 布赖恩 T 荷兰德 申请人:约翰逊迪瓦西公司