ВНЕШНЕСТЕНОВАЯ СТРОИТЕЛЬНАЯ ПАНЕЛЬ И СПОСОБ ЕЕ ОКРАШИВАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК E04C2/00 

Область техники

Изобретение относится к внешнестеновой строительной панели с рельефной декоративной лицевой поверхностью, а также к способу окрашивания этой панели.

Уровень техники

В качестве внешнестеновых материалов для строительства жилищ широко используются строительные панели с рельефным узором на лицевой поверхности, обладающие хорошими декоративными свойствами. В последнее время особенно широко применяются керамические внешнестеновые панели со сложным рельефным узором в виде блоков, плитки или натурального камня.

Указанные внешнестеновые панели обычно изготавливают по технологии сухого или влажного бумагоделательного производства. В этом случае при формировании четкого рельефного узора тиснением путем прессования под высоким давлением в угловых областях 7 при вершинах выступов рельефа (фиг.1 (А)) и на глубоких криволинейных участках рельефа исходной плиты (без покрытия) в результате прессования происходит концентрация напряжений, что приводит к образованию трещин, волосовин, ямок и точечных отверстий в плите. Для устранения таких проблем предлагался способ кратковременного прессования под высоким давлением, однако из-за высокой стоимости оборудования он оказался трудно реализуемым¹⁾.

При формировании покрытия на внешнестеновой панели, в дополнение к грунтовочному, промежуточному и верхнему слоям лакокрасочного покрытия, часто проводят разнообразное декорирование поверхности панели, например, путем распыления или струйного нанесения декорирующих материалов, после чего наносят прозрачный лицевой слой. Для повышения климатостойкости в промежуточный слой добавляют мелкие шарики, после чего на всей лицевой поверхности среднего слоя формируют прозрачное покрытие²⁾.

Для улучшения декоративных свойств, в дополнение к грунтовочному, промежуточному и верхнему слоям лакокрасочного покрытия, способом печати формируют цветной прозрачный слой, затем тем же способом формируют на выступах рельефа перламутровый прозрачный слой, содержащий наполнитель в виде чешуек, и после этого на всю поверхность панели напыляют прозрачный слой с высокой глянцевитостью. В результате между разделительными канавками и выступами рельефа лицевой поверхности возникают цветовые и яркостные контрасты, что создает эффект объемности и естественности поверхности панели³⁾.

Для повышения климатостойкости внешнестеновых панелей обычно формируют прозрачный слой на всей декоративной поверхности. Однако этот прозрачный слой имеет тенденцию создавать слишком сильный глянец на всей площади панели, даже в разделительных впадинах рельефа, где это не требуется. Если же использовать сплошной прозрачный слой с мелкими шариками и т.п., то, наоборот, глянец исчезает на всей площади панели, как в области разделительных впадин, так и в области вершин выступов, что делает внешний вид панели слишком мрачным и монотонным.

Обычно во внешнестеновых панелях с рельефом горизонтальные участки рельефа (вершины выступов и дно разделительных канавок) позволяют сформировать на них стабильное лакокрасочное покрытие, однако на наклонных стенках рельефа возникают проблемы со стабильностью покрытия. Причина состоит в том, что нанесенный лакокрасочный материал стекает по наклонным стенкам, так что при одном и том же уровне нанесенного материала его количество, по меньшей мере в верхней части наклонных стенок, обязательно будет ниже, чем на горизонтальных поверхностях, что не позволяет в полной мере обеспечить стабильность покрытия на наклонных стенках. Из-за этого на наклонных стенках рельефа вблизи углов при вершинах (фиг.1 (А)) даже после нанесения покрытия сохраняется риск образования трещин, волосовин, ямок, мелких отверстий и т.п.

1. Токкай кохо 2001 - 121523

2. Токкай кохо 2000 - 302570

3. Токкай кохо 2006 - 264036

Раскрытие сути изобретения

Цель изобретения

Целью изобретения является разработка внешнестеновой панели, позволяющей устранить вышеперечисленные проблемы, а также разработка способа окрашивания такой панели. В частности, благодаря изобретению в панели должна быть обеспечена стабильность лакокрасочного покрытия даже при наличии трещин, волосовин, ямок и точечных отверстий в угловых областях при вершинах выступов рельефа. В местах впадин должно обеспечиваться отсутствие глянца при хорошей климатостойкости. В местах же, где легче всего образуются трещины, волосовины, ямки и точечные отверстия, а именно в углах при вершинах выступов рельефа и прилегающих участках наклонных стенок, должен быть обеспечен глянец, т.е. внешнестеновая панель должна одновременно обладать повышенной климатостойкостью и улучшенными декоративными свойствами.

Пути достижения

Для реализации целей, указанных в заявке на изобретение, в п.1 формулы изобретения предложена внешнестеновая панель, отличающаяся тем, что на рельефной декоративной поверхности исходной плиты последовательно сформированы грунтовочный и промежуточный слои лакокрасочного покрытия, на лицевой поверхности промежуточного слоя сформирован первый прозрачный лицевой слой, содержащий мелкие шарики, а на лицевой поверхности первого лицевого слоя в областях углов при вершинах выступов рельефа и на прилегающих участках наклонных стенок сформирован второй прозрачный (или полупрозрачный) лицевой слой.

Основной идеей изобретения является формирование первого прозрачного слоя, содержащего мелкие шарики, на поверхности лакокрасочного покрытия, состоящего из грунтовочного и промежуточного слоев, по всей площади рельефа и последующее формирование второго прозрачного или полупрозрачного слоя в областях углов при вершинах выступов рельефа и на прилегающих к ним участках наклонных стенок.

Ниже подробно пояснен механизм действия изобретения. Сформированный на всей площади рельефа первый прозрачный слой, содержащий мелкие шарики, легко проникает в поверхностные дефекты исходной плиты, в частности трещины, волосовины, ямки и точечные отверстия, и фиксируется в них. В угловых областях при вершинах выступов рельефа благодаря шарикам повышается фрикционное сопротивление, что также повышает прочность фиксации и стабильность первого прозрачного слоя. Благодаря тому что слой является прозрачным или полупрозрачным, обеспечивается глянец. А по причине того, что слой утолщен в местах, где сконцентрировано наибольшее количество трещин, волосовин, ямок, точечных отверстий и других поверхностных дефектов, а именно на углах при вершинах выступов рельефа и на прилегающих участках наклонных стенок, повышена надежность защиты этих мест и тем самым повышена климатостойкость панели.

Благодаря наличию прозрачного слоя с мелкими шариками, сформированного на всей поверхности рельефа, в областях впадин рельефа создается повышенная шероховатость, ослабляется глянец и уменьшается цветовая яркость. Одновременно с этим, благодаря наличию утолщенных участков прозрачного (или полупрозрачного) слоя в областях углов при вершинах выступов рельефа и на прилегающих к ним участках наклонных стенок, подобные места приобретают зеркальность и повышенную яркость, а поскольку участки с различной яркостью (выступы и впадины) соседствуют друг с другом, декоративный узор становится более четким. В результате при взгляде на внешнестеновую панель как на целое, благодаря четкому контрасту различных цветов и текстур, создается особое ощущение объема и естественности, и панель приобретает улучшенные декоративные свойства даже без нанесения специальных декорирующих покрытий.

Таким образом, изобретение обеспечивает возможность высокотехнологичного нанесения защитного покрытия с высокой климатостойкостью даже на области, в которых сконцентрировано наибольшее количество трещин, волосовин, ямок, точечных отверстий и других поверхностных дефектов, в частности на углы при вершинах выступов рельефа и прилегающие участки наклонных стенок. При этом данные области приобретают дополнительный глянец, а места впадин теряют глянец, в результате чего возникает четкое разграничение цветов и текстур и значительно улучшаются декоративные качества панели.

Согласно п.2 формулы изобретения угол наклона к горизонтали наклонных стенок рельефа, проходящих от углов при вершинах выступов до нижней поверхности впадин, должен составлять не менее 30°. Если этот угол будет меньше 30°, то образование трещин, волосовин, ямок, точечных отверстий и других поверхностных микродефектов практически исключается. При угле же наклона от 30° и выше происходит увеличение числа указанных микродефектов под действием напряжений, возникающих при прессовании, поэтому с увеличением угла усиливается цветовой и яркостный контраст.

Согласно п.3 формулы изобретения локальная толщина второго прозрачного слоя должна составлять не менее 10 мкм. Благодаря этому второй прозрачный (или полупрозрачный) слой еще плотнее прилегает к первому прозрачному слою с мелкими шариками, сформированному на всей лицевой поверхности рельефа, и таким образом эффективнее устраняются проблемы, связанные с наличием трещин, волосовин, ямок и мелких отверстий.

Согласно п.4 формулы изобретения способ окрашивания внешнестеновой панели состоит в следующем. На лицевой рельефной декоративной поверхности исходной плиты последовательно формируют грунтовочный и промежуточный слои лакокрасочного покрытия. На лицевой поверхности промежуточного слоя формируют первый прозрачный лицевой слой, который содержит мелкие шарики; а на лицевой поверхности первого лицевого слоя в областях углов при вершинах выступов рельефа и на прилегающих участках наклонных стенок рельефа формируют второй прозрачный (или полупрозрачный) лицевой слой.

Ниже пояснен эффект от применения способа, описанного в изобретении. При нанесении на всю поверхность рельефа внешнестеновой панели первого прозрачного слоя, содержащего шарики, последние оказываются открытыми на лицевой поверхности сформированного прозрачного слоя, в результате чего эта поверхность приобретает микрорельеф. Благодаря наличию локально утолщенных участков второго прозрачного или полупрозрачного слоя на углах при вершинах выступов и на прилегающих к ним участках наклонных стенок рельефа происходит проникновение нанесенного материала и тем самым устраняются проблемы, связанные с наличием трещин, волосовин, ямок и мелких отверстий. В итоге повышаются климатостойкость панели и технологичность нанесения покрытия.

На участках наклонных стенок рельефа, прилегающих к углам при вершинах выступов, появляется глянец и повышается яркость, а в областях впадин, наоборот, глянец исчезает и яркость снижается. Благодаря этому возникает значительное различие в яркости между участками наклонных стенок, прилегающими к углам при вершинах выступов, и впадинами, в результате чего декоративный узор панели приобретает повышенную четкость, причем усиливается ощущение естественности и объема декоративного рисунка.

Наилучший вариант практической реализации изобретения

Ниже с использованием чертежей подробно пояснен практический пример реализации изобретения.

На фиг.1 изображена структура поперечного сечения пленки покрытия внешнестеновой панели согласно изобретению. На фиг.2 изображено увеличенное поперечное сечение угловой области при вершине центрального выступа на фиг.1 (D). Как видно на фиг.1 (D), пленка покрытия 10 включает грунтовочный слой 3, промежуточный слой 4, первый прозрачный слой 5 и второй прозрачный слой 6, а сам рельеф декоративной поверхности внешнестеновой панели 1 имеет выступы 11, впадины 12, расположенные между выступами, и наклонные стенки, проходящие между нижними поверхностями впадин и вершинами смежных выступов.

Исходная плита

В качестве исходной плиты 2 для изготовления внешнестеновой панели 1 согласно изобретению может использоваться древесная плита (древесно-цементная плита) из цемента, смешанного с древесной щепой, древесной массой, древесными волокнами и т.п., цементная плита, изготовленная выдувным формованием, пульпоцементная плита, гипсовая плита, плита из силиката кальция, плита из карбоната магния и т.д. Следует отметить, что в подробных пояснениях к изобретению под выступами рельефа имеются в виду участки рельефа, расположенные выше середины наклонных стенок рельефа, а под впадинами рельефа - соответственно участки рельефа, расположенные ниже середины наклонных стенок (фиг.1 (D)). Под углом наклона наклонных стенок подразумевается угол их наклона к горизонтали (фиг.2).

Покрытие

Покрытие наносится на лицевую поверхность исходной плиты 2, однако непосредственно на поверхность наносится только грунтовочный лакокрасочный слой, а далее друг на друга последовательно наносятся промежуточный лакокрасочный слой, верхний лакокрасочный слой и прозрачный лицевой слой. Для формирования грунтовочного, промежуточного, верхнего и первого прозрачного лицевого слоев предпочтительно использовать водоэмульсионные покрытия, в частности акриловое или силикон-акриловое водоэмульсионное покрытие, однако можно использовать и покрытия на основе растворителя, например акриловое прозрачное покрытие на основе растворителя сольвентного типа. Для формирования второго прозрачного лицевого слоя можно применять как прозрачные покрытия, так и полупрозрачные, содержащие некоторое количество красок и пигментов. С точки зрения адгезии, стабильности пленки и технологичности предпочтительно, чтобы первый 5 и второй 6 прозрачные лицевые слои были бы сформированы из одного и того же материала. Кроме того, как показано на фиг.2, между промежуточным и верхним слоями, а также между первым 5 и вторым 6 прозрачными лицевыми слоями путем инжекционного нанесения и офсетной или глубокой печати сформированы красочные слои 13, благодаря чему дополнительно улучшены декоративные качества панели.

Мелкие шарики

Предпочтительно, чтобы количество мелких шариков в смеси с материалом первого прозрачного слоя 5 составляло 5-20 мас.%. В этом случае обеспечивается еще более высокое качество нанесения второго прозрачного (или полупрозрачного) слоя 6 на первый прозрачный слой 5 и тем самым намного надежнее устраняются проблемы, связанные с климатостойкостью. Если количество мелких шариков окажется меньше 5 мас.%, то снизится эффект от применения изобретения, а если это количество превысит 20 мас.%, то из-за снижения вязкости и тиксотропности слоя 5, а также из-за оседания шариков произойдет снижение стабильности покрытия, в результате чего получение качественного покрытия станет невозможным. Мелкие шарики 51 должны иметь диаметр 50-150 мкм. Шарики 51 могут быть бесцветными и прозрачными, либо иметь такой же светлый цвет, что и выступы рельефа, либо цвет шариков может быть контрастным по отношению к цвету выступов рельефа. В качестве материала для изготовления шариков 51 может использоваться полимер на основе метилметакрилата или акрилонитрила либо стеклянные гранулы, тальк, карбонат кальция и т.п. Частицы материала шариков могут быть как сферическими, так и плоскими.

Практический пример 1

В данном практическом примере реализации изобретения предварительно была приготовлена исходная плита 2 с рельефной декоративной поверхностью. На всей лицевой поверхности плиты 2 путем напыления грунтовочного материала был сформирован грунтовочный слой покрытия 3 (фиг.1 (А)). Затем на всей поверхности слоя 3 путем напыления промежуточного материала был сформирован промежуточный слой покрытия 4 (фиг.1 (В)). Далее, на слое 4 путем напыления прозрачного материала, смешанного с мелкими шариками 51, был сформирован первый прозрачный лицевой слой 5 с мелкими шариками (фиг.1 (С)). Далее, на вершины и прилегающие к ним наклонные участки рельефа слоя 5 с помощью валика был нанесен прозрачный материал и таким образом сформирован второй прозрачный лицевой слой 6 (фиг.1 (D)). В результате получилась готовая внешнестеновая панель с многослойной пленкой покрытия, сформированной на исходной плите 2 и содержащей грунтовочный слой 3, промежуточный слой 4, первый прозрачный лицевой слой 5 и второй прозрачный лицевой слой 6. На фиг.2 показан в увеличенном виде центральный выступ рельефа, изображенного на фиг.1. Реально в описываемом практическом примере были нанесены только слои 4-6, однако на фиг.2 изображен возможный расширенный вариант нанесения, согласно которому с целью дополнительного улучшения декоративных качеств внешнестеновой панели между слоями 4 и 5 и между слоями 5 и 6 способом глубокой или офсетной печати формируют красочный слой 13.

Ниже пояснен эффект, достигаемый в указанном практическом примере. Благодаря наличию мелких шариков 51 в первом прозрачном лицевом слое 5 вся поверхность этого слоя приобретает матовый внешний вид без глянца, при этом шарики 51 образуют поверхностный микрорельеф. Снижение глянца наиболее заметно в области впадин 12 рельефа из-за частичного опускания шариков во впадины по наклонным стенкам, благодаря чему создается особенно резкий цветовой контраст.

Указанный цветовой контраст (разность двух смежных цветов) можно выразить в числовой форме. В колориметрической таблице, приведенной в Японском промышленном стандарте JIS-Z-8729, содержится формула для численного определения цветового контраста. Эта формула имеет вид ΔЕ*={(Δа*)²+(Δb*)²+(ΔL*)²}^1/2. Здесь ΔЕ* - результирующий цветовой контраст между двумя цветами; Δа* - цветовой контраст по оси а*; Δb - цветовой контраст по оси b*; ΔL* - цветовой контраст по оси L*.

Первый прозрачный слой 5, изготовленный из прозрачной смолы, смешанной с мелкими шариками и легко стекающей при нанесении напылением, эффективно заполняет трещины, волосовины, ямки и точечные отверстия в вершинах, угловых областях и прилежащих к ним участках наклонных стенок рельефа. Благодаря наличию мелких шариков происходит сцепление материала слоя 5 с трещинами, волосовинами, ямками и точечными отверстиями, что способствует более эффективной фиксации слоя 5, а это, в свою очередь, обеспечивает улучшенную адгезию материала второго прозрачного слоя 6 и его удерживание под действием силы поверхностного натяжения на наклонных участках рельефа, прилежащих к углам при вершинах выступов. В результате последующей сушки в угловых областях при вершинах выступов рельефа образуются твердые утолщенные участки слоя 6. Слой 5 остается тонким и сохраняет текучесть, однако при нанесении слоя 6 с помощью валика к лицевой пленке покрытия прикладывается давление, под действием которого лицевая пленка поднимается, утолщается и впоследствии затвердевает в утолщенном состоянии. В результате угловые области, содержащие трещины, волосовины, ямки и точечные отверстия, оказываются покрытыми толстой лицевой пленкой, содержащей первый 5 и второй 6 прозрачные слои. Таким образом, наименее климатостойкие угловые области при вершинах выступов рельефа внешнестеновой панели 1 оказываются надежно защищенными от действия атмосферных осадков.

Как следует из всего вышеизложенного, применение изобретения позволяет эффективно и легко сформировать защитную пленку покрытия с хорошей климатостойкостью даже в угловых областях при вершинах выступов и на прилежащих к ним участках наклонных стенок рельефа декоративной поверхности. При этом наклонные стенки рельефа приобретают глянец, а области впадин, наоборот, утрачивают его, что создает сильный цветовой и яркостный контраст, благодаря которому значительно улучшаются декоративные качества панели. Помимо этого, вышеуказанный контраст повышает четкость декоративного рисунка и создает ощущение естественности и объема.

Сравнительный пример

В сравнительном примере предварительно была приготовлена исходная панель 2. На всей лицевой поверхности панели 2 путем напыления грунтовочного материала был сформирован грунтовочный слой покрытия 3 (фиг.1 (А)). Затем на всей поверхности слоя 3 путем напыления промежуточного материала был сформирован промежуточный слой покрытия 4 (фиг.1 (В)). Далее, на всей поверхности слоя 4 путем напыления прозрачного материала, смешанного с мелкими шариками 51, был сформирован прозрачный лицевой слой 5 с мелкими шариками (фиг.1 (С)). и в результате получилась пленка покрытия 10, не имеющая глянца по всей поверхности. Сравнительные изображения структур пленки покрытия в практическом и сравнительном примерах приведены на фиг.3, 4.

Увеличенные изображения на фиг.3, 4 представляют собой схематичные изображения с 1000-кратным увеличением, полученные с помощью микроскопа VH-2450 (производство фирмы Keyence Corp.). Структуры, изображенные на фиг.3, 4, были получены следующим образом. На лицевую поверхность внешнестеновой панели 1, имеющей покрытие, наносилась композиция эмали, отвердителя и талька, смешанных в определенном соотношении, а затем было проведено отверждение при комнатной температуре в течение 48 часов с последующей резкой и шлифованием.

На фиг.3 показано увеличенное изображение наклонной стенки вблизи угловой области при вершине рельефа внешнестеновой панели в практическом примере 1. На фиг.4 показано аналогичное увеличенное изображение для сравнительного примера 1. Изображенная на фиг.2 пленка покрытия в практическом примере 1 сформирована на участке наклонной стенки рельефа вблизи угла при вершине и состоит из первого прозрачного слоя 5, содержащего мелкие шарики 51, и второго прозрачного слоя 6. Различие между структурами, изображенными на фиг.3, 4, заключается, во-первых, в том, что структура на фиг.3 (практический пример) содержит гораздо больше мелких шариков, чем структура на фиг.4 (сравнительный пример), а во-вторых, второй лицевой слой 6 структуры на фиг.3 имеет сравнительно большую толщину.

Как следует из всего вышеизложенного, настоящее изобретение позволяет, во-первых, повысить климатостойкость внешнестеновой панели благодаря надежной защите наименее стойких мест рельефа декоративной поверхности панели, а во-вторых, существенно улучшить декоративные качества панели благодаря повышению цветового и яркостного контраста между выступами и впадинами рельефа и созданию визуального эффекта объемности.

Краткие пояснения к чертежам

Фиг.1. Схематичное изображение поперечного сечения пленки покрытия внешнестеновой панели согласно изобретению.

Фиг.2. Схематичное увеличенное изображение поперечного сечения угловой области при вершине центрального выступа, изображенного на фиг.1 (D), и прилегающего к этой угловой области участка наклонной стенки рельефа.

Фиг.3. Увеличенное изображение поперечного сечения внешнестеновой панели в практическом примере 1 согласно изобретению.

Фиг.4. Увеличенное изображение поперечного сечения внешнестеновой панели в сравнительном примере 1.

Обозначения на чертежах

1 - внешнестеновая панель; 2 - исходная плита; 3 - грунтовочный слой; 4 - промежуточный слой; 5 - первый прозрачный лицевой слой; 51 - мелкие шарики; 6 - второй прозрачный лицевой слой; 7 - трещины, волосовины, ямки и точечные отверстия; 10 - поверхность пленки покрытия; 11 - вершины рельефа; 12 - впадины рельефа; 13 - красочный слой.

Изобретение относится к внешнестеновой строительной панели с рельефной декоративной лицевой поверхностью, а также к способу окрашивания этой панели. На рельефной декоративной поверхности исходной плиты последовательно сформированы грунтовочный и промежуточный слои лакокрасочного покрытия. На лицевой поверхности промежуточного слоя сформирован первый прозрачный лицевой слой, содержащий мелкие шарики, а на поверхности первого лицевого слоя в областях углов при вершинах выступов рельефа и на прилегающих участках наклонных стенок рельефа сформирован второй прозрачный или полупрозрачный лицевой слой. Охарактеризован способ окрашивания внешнестеновой панели. Технический результат: обеспечение стабильности окрашивания лакокрасочного покрытия. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Внешнестеновая панель, отличающаяся тем, что на рельефной декоративной поверхности исходной плиты последовательно сформированы грунтовочный и промежуточный слои лакокрасочного покрытия, на лицевой поверхности промежуточного слоя сформирован первый прозрачный лицевой слой, содержащий мелкие шарики, а на поверхности первого лицевого слоя в областях углов при вершинах выступов рельефа и на прилегающих участках наклонных стенок рельефа сформирован второй прозрачный или полупрозрачный лицевой слой.

2. Внешнестеновая панель по п.1, отличающаяся тем, что угол наклона наклонных стенок рельефа составляет не менее 30°.

3. Внешнестеновая панель по п.1 или 2, отличающаяся тем, что толщина второго прозрачного лицевого слоя составляет не менее 10 мкм.

4. Способ окрашивания внешнестеновой панели, отличающийся тем, что на рельефной декоративной поверхности исходной плиты последовательно формируют грунтовочный и промежуточный слои лакокрасочного покрытия; на лицевой поверхности промежуточного слоя формируют первый прозрачный лицевой слой, который содержит мелкие шарики, а на поверхности первого лицевого слоя в областях углов при вершинах выступов рельефа и на прилегающих участках наклонных стенок рельефа формируют второй прозрачный или полупрозрачный лицевой слой.