Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к цветным фиброцементным изделиям, содержащим по меньшей мере цемент, пигмент и синтетические волокна.
Настоящее изобретение также относится к способам получения таких фиброцементных изделий, а также к вариантам их применения в строительной промышленности.
Предпосылки изобретения
Черные или цветные фиброцементные изделия известны из уровня техники. Получения цвета достигают либо посредством применения цементной матрицы, которая содержит один или более из черных и/или цветных пигментов, либо посредством нанесения покрытия с помощью черной или цветной краски на обычные серые изделия на основе волокнистого цемента. Последний способ применяется чаще всего, поскольку он является легко осуществимым, менее дорогим по сравнению с применением пигментов в цементе и поскольку он позволяет получить любой требуемый цветовой оттенок.
Суть изобретения
Авторы настоящего изобретения в ходе данной работы разработали новые и патентоспособные цветные фиброцементные изделия, содержащие по меньшей мере цемент, пигмент и синтетические волокна.
Более конкретно, фиброцементные изделия по настоящему изобретению содержат по меньшей мере:
- цементную матрицу, содержащую черный пигмент и/или цветной пигмент, и
- синтетические волокна, при этом указанные синтетические волокна характеризуются тем, что являются пигментированными с помощью по меньшей мере одного белого пигмента.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению являются эстетично привлекательными. Это обусловлено, главным образом, хорошим контрастом между черным основным цветом или основным цветом темного оттенка у изделия и ярко-белым цветом у синтетических волокон, последние из которых произвольным образом распределены по цементной матрице изделия.
Кроме того, и что еще более важно, было отмечено, что фиброцементные изделия по настоящему изобретению обладают очень хорошими механическими и физическими свойствами.
При разработке новых фиброцементных изделий авторы настоящего изобретения обнаружили, что важно окрашивать синтетические волокна белым пигментом, чтобы можно было визуально отличить их от черного фонового цвета или фонового цвета темного оттенка, обеспечиваемого пигментом(пигментами), присутствующим(присутствующими) в цементной матрице. Фактически, в ходе разработки настоящего изобретения авторы обнаружили, что технически очень трудно обеспечить эстетичный внешний вид черного фиброцементного изделия или цветного фиброцементного изделия (темного оттенка), содержащего ярко-белые волокна, распределенные в нем равномерно, но произвольным образом.
Например, было обнаружено, что органические натуральные волокна, окрашенные белым красителем, белыми чернилами или белой смолой, оказались неподходящими для получения цветных фиброцементных изделий по настоящему изобретению. Авторы настоящего изобретения отметили, что после включения окрашенных красителем или окрашенных чернилами волокон в фиброцементные изделия краситель или чернила обуславливали эффекты потеков и пятна по всей черной или цветной цементной матрице. В других случаях волокна просто полностью теряют свой белый цвет, а также, как следствие, свою видимость. Без ограничения какой-либо гипотезой или теорией авторы настоящего изобретения полагают, что водная щелочная среда цементной матрицы обуславливает изменение химической структуры определенного красителя (или чернил), за счет чего происходит разрыв химической связи между красителем (или чернилами) и волокном или что является причиной обесцвечивания.
В других случаях, при использовании синтетических волокон, имеющих естественный белый цвет, было отмечено, что волокна окрашивались пигментом, присутствующим в цементной матрице фиброцементных изделий и, следовательно, также теряли свою видимость.
В связи с этим авторы настоящего изобретения искали решение вышеуказанных проблем и неожиданно обнаружили, что при использовании белого пигмента для окрашивания синтетических волокон проблемы потеков или обесцвечивания не возникали.
Полученные черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению являются эстетично привлекательными, особенно благодаря тому, что поверхность данных изделий отображает текстуру и цвет основных материалов, что придает изделиям натуральный, но современный вид. В частности, цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению демонстрируют натуральную текстуру как цемента (который является черным или темного цвета), так и синтетических волокон (которые являются ярко-белыми), что создает привлекательный контраст между обоими компонентами. Кроме того, цветные изделия по настоящему изобретению обладают механической прочностью и высокой устойчивостью к появлению трещин и изнашиванию, даже при суровых и неблагоприятных погодных условиях. Дополнительным преимуществом изделий в соответствии с настоящим изобретением является то, что поскольку внутреннее ядро и поверхность состоят из одного и того же материала, любые дефекты или повреждения, которые могут возникнуть на протяжении срока службы изделий, будут менее заметными по сравнению с изделиями с нанесенным покрытием, которые, как правило, имеют цвет поверхности, отличающийся от цвета внутренней массы.
В настоящее время у архитекторов и дизайнеров существует возрастающая потребность в разработке новых фиброцементных изделий, визуализирующих натуральный фиброцементный основной материал. Разумеется, такие натурально выглядящие строительные изделия должны соответствовать тем же стандартным национальным требованиям в отношении механических и физических свойств (т.е. механической прочности, гигроскопического движения и т.д.), что и их соответствующие предшественники. Авторы настоящего изобретения удовлетворили данный растущий рыночный спрос с помощью изделий по настоящему изобретению.
Соответственно, в первом аспекте настоящее изобретение предусматривает цветные фиброцементные изделия, содержащие по меньшей мере:
- цементную матрицу, содержащую черный пигмент и/или цветной пигмент, и
- синтетические волокна, при этом указанные синтетические волокна характеризуются тем, что являются пигментированными с помощью по меньшей мере одного белого пигмента.
В конкретных вариантах осуществления синтетические волокна, содержащиеся в черных или цветных фиброцементных изделиях по настоящему изобретению, представляют собой полипропиленовые волокна. В дополнительных конкретных вариантах осуществления синтетические волокна представляют собой полипропиленовые волокна, имеющие толщину от приблизительно 70 дтекс до приблизительно 110 дтекс, например, толщину приблизительно 70 дтекс и/или толщину приблизительно 110 дтекс. В дополнительных конкретных вариантах осуществления синтетические волокна представляют собой измельченные полипропиленовые волокна. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления синтетические волокна представляют собой измельченные полипропиленовые волокна, имеющие среднюю длину от приблизительно 1 мм до приблизительно 2 мм.
В конкретных вариантах осуществления синтетические волокна, содержащиеся в черных или цветных фиброцементных изделиях по настоящему изобретению, являются пигментированными с помощью по меньшей мере одного белого пигмента. В дополнительных конкретных вариантах осуществления белый пигмент выбран из группы, состоящей из оксида титана, оксида бария, сульфата бария и смеси, содержащей барий. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления белый пигмент представляет собой оксид титана (TiO2).
В конкретных вариантах осуществления черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению дополнительно содержат известняк (CaCO3) в количестве от приблизительно 5 вес. % до приблизительно 15 вес. % (в пересчете на общий сухой вес фиброцементной композиции указанного фиброцементного изделия). В частности, авторы настоящего изобретения обнаружили, что CaCO3 улучшает свойства проникновения воды фиброцементных изделий по настоящему изобретению. Без ограничения какой-либо гипотезой или теорией авторы настоящего изобретения полагают, что это связано с тем, что белый цемент имеет относительно низкую удельную площадь поверхности по сравнению с общепринятым серым цементом и, следовательно, имеет склонность к заключению воды в большей степени. Однако заключенные количества воды являются нежелательными, поскольку они могут являться причиной трещин и набухания фиброцементного материала при воздействии дождя и условий заморозки-оттаивания. Авторы настоящего изобретения смогли решить данную проблему посредством добавления известняка. Данный ингредиент обеспечивает создание сети каналов между частицами цемента фиброцементного изделия с обеспечением таким образом оптимального внутреннего потока и проникновения воды.
В конкретных вариантах осуществления на черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению нанесено бесцветное покрытие. В конкретных вариантах осуществления на черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению нанесено бесцветное покрытие, при этом бесцветное покрытие содержит от приблизительно 0,5% до приблизительно 4% (в пересчете на общий сухой вес композиции для нанесения покрытия) черного или цветного пигмента. В дополнительных конкретных вариантах осуществления бесцветное покрытие содержит от приблизительно 0,5% до приблизительно 4% (в пересчете на общий сухой вес композиции для нанесения покрытия) черного или цветного пигмента. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления бесцветное покрытие содержит от приблизительно 0,5% до приблизительно 4%, например от приблизительно 1% до приблизительно 2% (в пересчете на общий сухой вес композиции для нанесения покрытия) черного пигмента и/или цветного пигмента, выбранного из группы, состоящей из серого пигмента, зеленого пигмента, синего пигмента, красного пигмента и коричневого пигмента. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления бесцветное покрытие содержит от приблизительно 0,5% до приблизительно 4% (в пересчете на общий сухой вес композиции для нанесения покрытия) черного пигмента и/или цветного пигмента, которые выбраны из группы, состоящей из серого оксида железа, черного оксида железа, коричневого оксида железа и углеродной сажи.
В конкретных вариантах осуществления на черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению нанесено бесцветное покрытие, которое представляет собой бесцветное синтетическое покрытие, такое как бесцветное акриловое покрытие. В альтернативных конкретных вариантах осуществления бесцветное покрытие представляет собой отверждаемое под воздействием УФ-излучения бесцветное покрытие.
Во втором аспекте настоящее изобретение предусматривает способы изготовления черных или цветных фиброцементных изделий в соответствии с настоящим изобретением, при этом способы включают по меньшей мере стадии:
a) получения фиброцементного раствора, содержащего по меньшей мере:
- цементную матрицу, содержащую черный пигмент и/или цветной пигмент, и
- синтетические волокна, при этом синтетические волокна характеризуются тем, что являются пигментированными с помощью по меньшей мере одного белого пигмента;
b) изготовления фиброцементного изделия с помощью способа получения фиброцемента;
c) отверждения фиброцементного изделия с получением таким образом черного или цветного фиброцементного изделия.
В конкретных вариантах осуществления стадия c) способов в соответствии с настоящим изобретением предусматривает отверждение фиброцементного изделия на воздухе.
В конкретных вариантах осуществления настоящее изобретение предусматривает способы изготовления черных или цветных фиброцементных изделий, где стадию b) изготовления фиброцементного изделия осуществляют с помощью способа получения фиброцемента, выбранного из группы, состоящей из способа Гатчека, способа Маньяни, способа с применением экструзии и способа с применением технологии flow-on. В дополнительных конкретных вариантах осуществления настоящее изобретение предусматривает способы изготовления черных или цветных фиброцементных изделий, где стадию b) изготовления фиброцементного изделия осуществляют с помощью способа получения по Гатчеку.
В конкретных вариантах осуществления настоящее изобретение предусматривает способы изготовления черных или цветных фиброцементных изделий, где в ходе стадии (i) получения фиброцементного раствора в фиброцементный раствор добавляют по меньшей мере один черный и/или цветной пигмент. В дополнительных конкретных вариантах осуществления черный и/или цветной пигмент добавляют в количестве от приблизительно 2 вес. % до приблизительно 6 вес. % (в пересчете на общий сухой вес фиброцементной композиции) фиброцементного изделия. В дополнительных конкретных вариантах осуществления по меньшей мере один черный пигмент и/или цветной пигмент выбраны из группы, состоящей из серого пигмента, зеленого пигмента, синего пигмента, красного пигмента и коричневого пигмента. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления по меньшей мере один черный пигмент и/или цветной пигмент выбраны из группы, состоящей из серого оксида железа, черного оксида железа, коричневого оксида железа и углеродной сажи.
В третьем аспекте настоящее изобретение предусматривает черные или цветные фиброцементные изделия, получаемые с помощью любого из способов в соответствии с настоящим изобретением.
В четвертом аспекте настоящее изобретение предусматривает варианты применения черных или цветных фиброцементных изделий в соответствии с настоящим изобретением в качестве строительных материалов.
В конкретных вариантах осуществления настоящее изобретение предусматривает варианты применения черных или цветных фиброцементных изделий в соответствии с настоящим изобретением в качестве внешней отделки стен, наносимой внутри или снаружи, например, в виде фасадной плиты, сайдинга и т.д. В других конкретных вариантах осуществления черные или цветные фиброцементные изделия в соответствии с настоящим изобретением можно использовать для вариантов применения в качестве настила, вариантов применения в качестве ограждений и/или вариантов применения в качестве покрытий.
В независимых и зависимых пунктах формулы изобретения изложены конкретные и предпочтительные признаки настоящего изобретения. Признаки в зависимых пунктах формулы изобретения могут быть объединены с признаками в независимых пунктах или в других зависимых пунктах формулы изобретения и/или с признаками, изложенными в описании выше и/или ниже, в соответствующих случаях.
Вышеуказанные и другие характеристики, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего подробного описания, рассматриваемого в сочетании с прилагаемыми графическими материалами, на которых проиллюстрированы в качестве примера принципы настоящего изобретения. Это описание предоставлено только в качестве примера, без ограничения объема настоящего изобретения.
Подробное описание изобретения
Необходимо отметить, что термин «содержащий», используемый в формуле изобретения, не следует интерпретировать как ограничиваемый средствами, перечисленными далее; он не исключает других элементов или стадий. Таким образом, его необходимо интерпретировать как определяющий наличие указанных признаков, стадий или компонентов, на которые делается ссылка, но в то же время не исключающий наличия или добавления одного или более других признаков, стадий или компонентов или их групп. Таким образом, объем выражения «устройство, содержащее средства A и B» не следует ограничивать устройствами, состоящими исключительно из компонентов A и B. Оно означает, что согласно настоящему изобретению единственными значимыми компонентами устройства являются A и B.
По всему данному описанию делается ссылка на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления». Такие ссылки показывают, что конкретный признак, описанный в отношении варианта осуществления, включен в по меньшей мере один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, появление в различных местах по всему данному описанию фраз «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» не обязательно означает один и тот же вариант осуществления, хотя может означать и это. Кроме того, конкретные признаки или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом в одном или более вариантах осуществления, как будет очевидно специалисту в данной области техники.
Следующие термины предусмотрены исключительно для того, чтобы способствовать пониманию настоящего изобретения.
В контексте данного документа формы единственного числа означают как единственное число, так и множественное число, если только из контекста явно не следует иное.
Термины «содержащий», «содержит» и «состоящий из», используемые в данном документе, являются синонимами терминов «включающий», «включает» или «вмещающий», «вмещает» и являются охватывающими или ничем не ограниченными, а также не исключают дополнительных, неуказанных компонентов, элементов или стадий способа.
Указание диапазонов числовых значений с использованием предельных значений означает все числа и дробные числа, входящие в соответствующие диапазоны, в том числе указанные предельные значения.
Подразумевается, что термин «приблизительно», используемый в данном документе, в случае ссылки на измеряемое значение, такое как параметр, количество, продолжительность во времени и т. п., охватывает отклонения +/− 10% или меньше, предпочтительно +/− 5% или меньше, более предпочтительно +/− 1% или меньше и еще более предпочтительно +/− 0,1% или меньше некоторой заданной величины и до нее в таком объеме, что такие отклонения являются целесообразными для осуществления в раскрытом изобретении. Следует понимать, что само по себе значение, к которому относится наречие «приблизительно», также специально и по возможности раскрывается.
Термины «раствор (фибро)цемента» или «(фибро)цементный раствор», упоминаемые в данном документе, в целом относятся к растворам, содержащим по меньшей мере воду, волокна и цемент. Фиброцементный раствор в контексте настоящего изобретения также может дополнительно содержать другие компоненты, такие как, но без ограничения, известняк, мел, негашеная известь, гашеная или гидратированная известь, измельченный песок, порошкообразный кварцевый песок, кварцевая мука, аморфный кремнезем, уплотненный тонкодисперсный кремнеземный порошок, микрокремнезем, метакаолин, волластонит, слюда, перлит, вермикулит, гидроксид алюминия, пигменты, противовспенивающие средства, флокулянты и другие добавки.
«Волокно(волокна)», присутствующее(присутствующие) в фиброцементном растворе, описанном в данном документе, может(могут) относиться, например, к обработанным волокнам и/или армирующим волокнам, при этом как те, так и другие могут быть органическими волокнами (как правило, целлюлозными волокнами) или синтетическими волокнами (на основе поливинилового спирта, полиакрилонитрила, полипропилена, полиамида, сложного полиэфира, поликарбоната и т.д.).
«Цемент», присутствующий в фиброцементном растворе, описанном в данном документе, может представлять собой, например, но без ограничения, портландцемент, цемент с высоким содержанием оксида алюминия, железистый портландцемент, пуццолановый цемент, шлаковый цемент, штукатурный цемент, силикаты кальция, полученные путем обработки в автоклаве, и комбинации отдельных связующих веществ.
«Белый цемент», присутствующий в фиброцементном растворе для изготовления фиброцементных изделий по настоящему изобретению, может представлять собой, например, без ограничения белый портландцемент.
В контексте данного документа термины «предварительно определенный» и «предварительно заданный», когда речь идет об одном или более параметрах или свойствах, в целом означают, что требуемое(требуемые) значение(значения) данных параметров или свойств было(были) определено(определены) или задано(заданы) заранее, т.е. до начала процесса производства изделий, которые характеризуются одним или более из этих параметров или свойств.
Термин «цементный», как в словосочетаниях «цементное изделие» или «цементный материал», в контексте данного документа относится к любому изделию или материалу, содержащему цемент, такой как, но без ограничения, портландцемент, цемент с высоким содержанием оксида алюминия, железистый портландцемент, пуццолановый цемент, шлаковый цемент, штукатурный цемент, силикаты кальция, полученные путем обработки в автоклаве, и комбинации отдельных связующих веществ. В более конкретных вариантах осуществления цементом в изделиях согласно настоящему изобретению является портландцемент.
Термин «фиброцементное изделие» в контексте данного документа относится к изделиям, содержащим по меньшей мере волокна и цемент. Фиброцементные изделия в контексте настоящего изобретения также может дополнительно содержать другие компоненты, такие как, но без ограничения, известняк, мел, негашеная известь, гашеная или гидратированная известь, измельченный песок, порошкообразный кварцевый песок, кварцевая мука, аморфный диоксид кремния, уплотненный тонкодисперсный кремнеземный порошок, микрокремнезем, метакаолин, волластонит, слюда, перлит, вермикулит, гидроксид алюминия, пигменты, противовспенивающие средства, флокулянты и другие добавки.
В контексте данного документа под термином «(фиброцементный) лист», также называемым панелью или плитой, следует понимать плоский, обычно прямоугольный элемент, при этом фиброцементная панель или фиброцементный лист изготовлены из фиброцементного материала. Панель или лист имеют две главные стороны, или поверхности, являющиеся поверхностями с самой большой площадью поверхности. Лист может быть использован для внешней отделки стен как внутри, так и снаружи зданий или конструкций, например, в виде фасадной плиты, сайдинга и т.д.
Термин «фиброцементный слой» в контексте данного документа в целом и в контексте настоящего изобретения в частности относится к любому плоскому, необязательно по существу прямоугольным слою или плитке, главным образом состоящим из фиброцементной композиции и имеющим толщину, составляющую по меньшей мере приблизительно 1 мм, в частности, от приблизительно 1 мм до 200 мм, более конкретно от приблизительно 2 мм до приблизительно 150 мм, наиболее конкретно от приблизительно 4 мм до приблизительно 100 мм, например, от приблизительно 8 мм до приблизительно 10 мм.
«Полученный способом Гатчека фиброцементный слой» или «полученный способом Гатчека слой», взаимозаменяемо используемые в контексте данного документа, относятся к фиброцементному слою (определенному в данном документе), который производят согласно способу Гатчека, включающему по меньшей мере стадии:
(i) формирования фиброцементной пленки на сите, причем сито вращается так, чтобы оно находилось в контакте с фиброцементным раствором в баке;
(ii) переноса фиброцементной пленки с сита на транспортную ленту из нетканого материала и
(iii) накопления фиброцементной пленки на накопительном валу с помощью транспортной ленты из нетканого материала.
В контексте настоящего изобретения использование термина «фиброцементная пленка» относится к такому тонкому слою фиброцемента, который наносят на транспортную ленту из нетканого материала с помощью одного или более сит, вращающихся в фиброцементном растворе, который содержится в одном или более баках согласно способу Гатчека. Как можно понять из вышеприведенного, на одном или более ситах листоформовочной машины Гатчека производят группу тонких фиброцементных слоев, которые затем накладывают друг на друга и перемещают с одного или более сит на транспортную ленту с получением одного или более неотвержденных полученных способом Гатчека фиброцементных слоев после накопления на накопительном валу. Таким образом, будет понятно, что когда в контексте настоящего изобретения речь идет о «фиброцементной пленке», то следует понимать, что этот термин охватывает, когда это применимо, как значение одной отдельной фиброцементной пленки с толщиной от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 0,9 мм, например, в частности, от приблизительно 0,05 мм до приблизительно 0,5 мм, например, от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 0,4 мм, например, приблизительно 0,3 мм (т.е. одного тонкого слоя фиброцемента, также называемого монослоем, отдельным слоем или основным слоем, который наносят на транспортную ленту из нетканого материала с помощью сита из бака согласно способу Гатчека), так и значение слоя, содержащего два или более наложенных друг на друга фиброцементных слоя, толщина каждого из которых составляет от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 0,9 мм, например, в частности, от приблизительно 0,05 мм до приблизительно 0,5 мм, например, от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 0,4 мм, например, приблизительно 0,3 мм (т.е. двух или более наложенных друг на друга тонких слоев фиброцемента, нанесенных на транспортную ленту из нетканого материала с помощью двух или более сит из бака согласно способу Гатчека). Специалисту в данной области техники будет понятно, что в зависимости от конкретной конфигурации участка для производства способом Гатчека, когда речь идет о способах согласно настоящему изобретению, в целом будут применимы оба значения термина «фиброцементная пленка», описанные выше, тогда как в более конкретных вариантах осуществления применимо только одно из двух значений. Например, в конкретном случае, когда для осуществления способов согласно настоящему изобретению на участке для производства способом Гатчека применяется только одно сито, «фиброцементная пленка» в контексте данного документа означает только один отдельный слой с толщиной от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 0,9 мм, который наносят на транспортную ленту из нетканого материала с помощью сита из бака согласно способу Гатчека. С другой стороны, когда для осуществления способов согласно настоящему изобретению на участке для производства способом Гатчека применяются два или больше сит, «фиброцементная пленка» в контексте данного документа означает наложение друг на друга двух или больше отдельных слоев, толщина каждого из которых составляет от приблизительно 0,01 мм до приблизительно 0,9 мм, причем их наносят на транспортную ленту из нетканого материала с помощью сита из бака согласно способу Гатчека.
Термин «водопроницаемый» в контексте данного документа в целом, когда речь идет о водопроницаемой транспортной ленте (ее области), и в контексте настоящего изобретения в частности означает, что материал, из которого изготовлена водопроницаемая лента (ее область), позволяет воде проходить сквозь его структуру до определенной степени.
«Водопроницаемость» в контексте данного документа в целом, когда речь идет о водопроницаемости транспортной ленты (ее области), и в контексте настоящего изобретения в частности относится к уровню или степени, до которых материал, из которого изготовлена водопроницаемая лента (ее область), позволяет воде проходить сквозь его структуру. Подходящие материалы для водопроницаемых транспортных лент, такие как, но без ограничения, разновидности нетканых материалов, известны специалисту в данной области техники.
«Негидрофобизированное (фиброцементное) изделие» или «негидрофобизированный фиброцементный (пленочный) слой» в контексте данного документа относятся к изделию, такому как фиброцементное изделие или фиброцементный (пленочный) слой, которое не было обработано гидрофобизирующим средством перед его производством, а также в ходе или после этого. В частности, «негидрофобизированное фиброцементное изделие» или «негидрофобизированный фиброцементный лист» в контексте данного документа будут содержать только «фиброцементные пленочные слои», которые являются негидрофобизированными.
Термины «черный или цветной» и «белого цвета», когда речь идет о фиброцементном изделии, используются в данном документе взаимозаменяемо и они означают, что по меньшей мере часть и предпочтительно вся внутренняя структура фиброцементного изделия содержит белый цемент в качестве основного ингредиента.
Термины «внутренняя (фиброцементная) структура», «расположенная внутри (фиброцементная) структура», «внутренняя (фиброцементная) масса» или «расположенная внутри (фиброцементная) масса», упоминаемые в данном документе взаимозаменяемо, используются для обозначения фиброцементного материала, присутствующего в фиброцементном изделии, причем указанный материал нельзя увидеть невооруженным глазом, если смотреть на изделие снаружи.
Термины «внешняя (фиброцементная) структура» или «внешняя (фиброцементная) поверхность», упоминаемые в данном документе взаимозаменяемо, используются для обозначения фиброцементного материала, который открыт и виден снаружи фиброцементного изделия.
В контексте данного документа термин «прозрачный пигмент» предназначен для обозначения пигмента, в случае которого частицы пигмента обладают свойством пропускания видимого света. Таким образом, в контексте данного документа «прозрачный пигмент» представляет собой пигмент, в случае которого большинство частиц пигмента меньше длины волны видимого света.
В контексте данного документа термин «непрозрачный пигмент» предназначен для обозначения пигмента, в случае которого частицы пигмента не обладают свойством пропускания видимого света. Таким образом, в контексте данного документа «непрозрачный пигмент» представляет собой пигмент, в случае которого большинство частиц пигмента больше длины волны видимого света.
В контексте данного документа термин «полупрозрачный пигмент» (также известный из уровня техники как полуматовый пигмент) предназначен для обозначения пигмента, в случае которого лишь определенное, но существенное количество частиц пигмента в процентном выражении обладает свойством пропускания видимого света. Таким образом, в контексте данного документа «полупрозрачный пигмент» представляет собой пигмент, в случае которого определенное, но значительное количество частиц пигмента в процентном выражении больше длины волны видимого света и в случае которого остальное количество частиц пигмента в процентном выражении меньше длины волны видимого света.
Термин «пигмент» в контексте данного документа относится к сухому нерастворимому веществу, обычно порошкообразному, которое при суспендировании в жидком носителе становится краской, чернилами и т.д. Пигменты, как правило, состоят из очень маленьких твердых частиц, которые применяются для улучшения внешнего вида за счет обеспечения цвета и/или для улучшения физических (функциональных) свойств краски или чернил. Диаметр частиц пигментов, используемых для обеспечения цвета, обычно находится в диапазоне от 0,2 до 0,4 микрона. Диаметр частиц функциональных пигментов, как правило, составляет 2–4 микрона, но он может составлять вплоть до 50 микрон.
Термин «основной пигмент» в контексте данного документа относится к любому пигменту (определенному в данном документе), который способен придавать белизну и/или цвет веществу и в то же время значительно способствует кроющей способности указанного вещества. Основные пигменты можно разделить на белые пигменты и цветные пигменты.
Термин «белый пигмент», как изложено в данном документе, означает основной пигмент, способный рассеивать свет и обеспечивать белизну и кроющую способность в отношении матового или глянцевого вещества. Белые неорганические пигменты включают без ограничения сурьмяные пигменты, в том числе сурьмяный белый: Sb2O3; свинцовые пигменты (токсичные), в том числе свинцовый белый (PbCO3)2·Pb(OH)2; титановые пигменты, в том числе титановый белый: оксид титана(IV) TiO2, и цинковые пигменты, в том числе цинковый белый: оксид цинка (ZnO).
Термин «цветной пигмент», как изложено в данном документе, означает основной пигмент, способный выборочно поглощать свет и придавать цвет веществу. Существует два основных типа цветных пигментов: органические пигменты, которые обеспечивают более яркие цвета, но являются не очень долговечными при использовании вне помещений, и неорганические пигменты, которые являются не настолько яркими, как органические цвета, но представляют собой наиболее долговечные пигменты для использования вне помещений.
Термин «неорганический пигмент» в контексте данного документа относится к встречающимся в природе минеральным красящим соединениям, как правило, состоящим из солей металлов. Неорганические пигменты обычно представляют собой оксиды или сульфиды одного или более металлов.
Неорганические пигменты без ограничения включают, например:
синие неорганические пигменты:
алюминиевые пигменты, в том числе ультрамариновый: комплексный встречающийся в природе пигмент серосодержащего силиката натрия (Na8-10Al6Si6O24S2-4);
кобальтовые пигменты, в том числе кобальтовый синий и церулеум голубой: станнат кобальта(II);
медные пигменты, в том числе египетская синь: синтетический пигмент на основе медного силиката кальция (CaCuSi4O10) и ханьский синий BaCuSi4O10; и
железные пигменты, в том числе прусская синь: синтетический пигмент на основе гексацианоферрата железа (Fe7(CN)18);
зеленые неорганические пигменты:
кадмиевые пигменты, в том числе виридиан: темно-зеленый пигмент на основе гидратированного оксида хрома(III) (Cr2O3); и кадмий зеленый: светло-зеленый пигмент, состоящий из смеси хромового желтого (CrS) и виридиана (Cr2O3);
хромовые пигменты, в том числе хромовый зеленый;
медные пигменты, в том числе парижская зелень: ацетат-арсенит меди(II) (Cu(C2H3O2)2·3Cu(AsO2)2); и шеелева зелень (также называемая зелень Шееле): гидроарсенит меди(II) CuHAsO3;
желтые неорганические пигменты:
пигменты на основе мышьяка, в том числе аурипигмент – натуральный моноклинный минерал, представляющий собой сульфид мышьяка(III) (As2S3);
кадмиевые пигменты, в том числе кадмиевый желтый: сульфид кадмия (CdS);
хромовые пигменты, в том числе хромовый желтый: натуральный пигмент на основе хромата свинца(II) (PbCrO4);
кобальтовые пигменты, в том числе ауреолин (также называемый кобальтовый желтый): гексанитрокобальтат(III) калия (Na3Co(NO2)6;
железные пигменты, в том числе желтая охра: встречающаяся в природе глина с гидратированным оксидом железа (Fe2O3·H2O);
свинцовые пигменты, в том числе неаполитанский желтый;
титановые пигменты, в том числе титановый желтый;
пигменты на основе олова, в том числе муссивное золото: сульфид олова(IV) (SnS2);
оранжевые неорганические пигменты:
кадмиевые пигменты, в том числе кадмиевый оранжевый: среднее между кадмиевым красным и кадмиевым желтым: сульфоселенид кадмия;
хромовые пигменты, в том числе хромовый оранжевый: встречающаяся в природе пигментная смесь, состоящая из хромата свинца(II) и оксида свинца(II) (PbCrO4 + PbO);
красные неорганические пигменты:
кадмиевые пигменты, в том числе кадмиевый красный: селенид кадмия (CdSe);
железоокисные пигменты, в том числе сангина, колькотар, оксид красный, красная охра: безводный Fe2O3, сиена жженая: пигмент, получаемый нагреванием природной сиены, венецианский красный;
свинцовые пигменты (токсичные), в том числе сурик свинцовый: тетроксид свинца, Pb3O4;
пигменты на основе ртути (токсичные), в том числе вермилион: синтетический и натуральный пигмент: в природе встречается в минеральной киновари; сульфид ртути(II) (HgS);
коричневые неорганические пигменты:
земляные пигменты из глины (образовавшиеся естественным путем оксиды железа), в том числе натуральная умбра: пигмент из натуральной глины, состоящий из оксида железа, оксида марганца и оксида алюминия: Fe2O3 + MnO2 + nH2O + Si + AlO3; природная сиена: встречающийся в природе желто-коричневый пигмент из лимонита;
черные неорганические пигменты:
углеродные пигменты, в том числе углеродная сажа, сажа из слоновой кости, сажа виноградной лозы, ламповая сажа;
железные пигменты, в том числе Fe3O4;
титановые пигменты: титановый черный;
серые неорганические пигменты
серая Пейна: смесь ультрамарина и сажи или ультрамарина и сиены.
Термин «органический пигмент» в контексте данного документа относится к синтетическим органическим красящим соединениям, которые представляют собой молекулы на основе углерода, полученные из углеводородных соединений, кислот и других химических веществ обычно в условиях высоких температуры или давления.
Органические пигменты без ограничения включают, например:
желтые органические пигменты:
желтые лаки, которые представляют собой прозрачные пигменты, используемые для обеспечения желтого цвета для покрытия других чернил, но не для их скрытия, желтый лак тартразин (также называемый FD&C желтый № 5 и используемый в качестве красящего вещества в продуктах питания), разновидности ганза желтого, а также диарилидные желтые пигменты, которые представляют собой наиболее распространенные желтые пигменты, используемые в печатных чернилах. Флуоресцентный желтый также используют в некоторых особых вариантах применения. Органические желтые пигменты обычно используют для замены хромовых желтых пигментов;
оранжевые органические пигменты:
наиболее распространенным оранжевым пигментом является диарилидный оранжевый, прозрачный, но не очень светостойкий пигмент. Когда необходимы оранжевые пигменты, применяют также другие разные оранжевые материалы, к которым относится DNA-оранжевый, пиразолоновый оранжевый, пигмент для красок Fast Orange F2G, пигмент бензимидазолон оранжевый HL и этиловый лаковый красный C;
красные органические пигменты:
к красным пигментам относятся разновидности паранитроанилина красного, толуидиновый красный, [Permanent Red «R»], кармин F.B., разновидности нафтолового красного и фуксина, постоянный красный FRC, пигмент цвета бордо FRR, разновидности рубинового красного, разновидности литола красного, красный BON, литол рубиновый 4B, темно-красный BON, родамин 6G, лаковый красный C, ариламид красный BON, разновидности хинакридонового пурпурного пигмента, ферроцианид меди розовый, разновидности бензимидазолонового кармина и красного, пурпурный пигмент на основе азосоединения G, антрахиноновый ярко-красный и разновидности краплака;
синие органические пигменты:
«разновидности синьки»; к разновидностям синьки относятся разновидности фталоцианинового синего (наиболее широко используемая группа органических синих пигментов), виктория голубая PMTA, виктория голубая CFA, ультрамариновый синий, индантреновый синий, разновидности щелочного голубого и переливчатый синий;
фиолетовые органические пигменты:
фиолетовые пигменты слегка перекрываются с некоторыми из красных пигментов с синим оттенком (например, бензимидазолон бордовый HF 3R (см. разновидности бензимидазолонового кармина и красного)), а также включают такие пигменты, как родамин PMTA, PMTA-фиолетовый (также известный как метилфиолетовый), диоксазиновый фиолетовый (RL), карбазоловый фиолетовый, кристаллический фиолетовый, диоксазиновый фиолетовый B и тиоиндигоидный красный;
зеленые органические пигменты:
в традиционную группу зеленых пигментов входят разновидности зеленого фталоцианинового пигмента, а также разновидности PMTA-зеленого;
коричневые органические пигменты:
коричневые пигменты включают диазо-коричневый и бензимидазолоновый коричневый HFR.
Термины «наполняющий пигмент» или «заполняющий пигмент» в контексте данного документа относятся к любому пигменту (определенному в данном документе), характеризующемуся низким индексом преломления или коэффициентом непрозрачности и, следовательно, не придающему цвет или кроющую способность веществу. Наполняющие или заполняющие пигменты выглядят прозрачными в краске или чернилах. Наполняющие пигменты оказывают значительные положительные эффекты на различные свойства краски, например, как дополнительно описано ниже, слюда может повышать водостойкость пленки благодаря «пластинчатой» форме своих частиц и тому, что она обычно располагается горизонтально относительно поверхности в перекрывающихся слоях. Например, к наполняющим пигментам или заполняющим пигментам относятся, но без ограничения, сульфат бария, карбонат кальция, силикат магния, слюда, каолин (белая фарфоровая глина), асбестин, тальк, кремнезем/кварц, гидрат оксида алюминия, калунит, пемза, бентонит, вермикулит и стеклянные гранулы.
Термин «отверждаемый под воздействием УФ-излучения» относится к композиции, которая способна к полимеризации под воздействием УФ-излучения. Как правило, это по меньшей мере подразумевает присутствие фотополимеризуемых мономеров или олигомеров, вместе с фотоинициаторами и/или фотосенсибилизаторами.
В контексте данного документа термины «бесцветное покрытие» или «бесцветная композиция для нанесения покрытия» используются для указания состава или композиции для нанесения покрытия, обладающих свойством пропускания лучей света через свою массу таким образом, что поверхности или объекты, которые находятся за покрытием или под ним, например поверхности или объекты, покрытые таким прозрачным покрытием, отчетливо видны.
Термин «прозрачный» или «прозрачность», когда речь идет о композиции для нанесения покрытия или слое покрытия, относится к физической характеристике обеспечения прохождения света через покрытие без рассеивания. Прозрачность можно измерить посредством любого способа, известного из уровня техники. Например, посредством нефелометра измеряют прозрачность, матовость, степень прозрачности и общий коэффициент пропускания покрытия, исходя из того, сколько видимого света распространяется или рассеивается при прохождении через покрытие. Матовость измеряют посредством теста широкоугольного рассеяния, при котором свет распространяется во всех направлениях, что приводит к потере контраста. Данную выраженную в процентах норму света, который при прохождении отклоняется от падающего луча в среднем на более 2,5 градуса, определяют как матовость. Степень прозрачности измеряют посредством теста узкоугольного рассеяния, при котором свет распространяется в небольшом диапазоне с высокой концентрацией. В данном тесте измеряют четкость, с которой можно увидеть мелкие предметы через тестируемое покрытие. Посредством нефелометра также измеряют общий коэффициент пропускания. Общий коэффициент пропускания является мерой всего падающего света по сравнению со светом, который в действительности проходит (например, общий коэффициент пропускания). Таким образом, падающий свет может составлять 100%, но из-за поглощения и отражения общий коэффициент пропускания может составлять лишь 94%. Данные, полученные посредством нефелометра, можно перенести в PC для дополнительной обработки данных для обеспечения соответствующего изделия.
Термин «(штапельная) длина волокна(волокон)» в контексте данного документа относится к средней длине группы (штапельных) волокон любой композиции. Для отрезанных синтетических волокон, таких как полипропиленовые волокна, (штапельная) длина относится к дискретной длине, до которой данные волокна были отрезаны, и, таким образом, является одинаковой для каждого волокна, присутствующего в группе. Для оборванных или разорванных синтетических волокон, таких как полипропиленовые волокна, (штапельная) длина относится к средней длине, до которой данные волокна были оборваны или разорваны.
В контексте настоящего изобретения термин «полипропилен» предназначен для включения любой полимерной композиции, содержащей пропиленовые мономеры, в качестве либо гомополимера, либо сополимера с другими полиолефинами, диенами или другими мономерами (такими как этилен, бутилен и т. п.). Термин также предназначен для охвата какой-либо различной конфигурации и расположения составляющих мономеров (таких как синдиотактический, изотактический и т. п.). Таким образом, термин при применении в отношении нитей, моноволокон, мультиволокон или волокон в данном документе предназначен для охвата бесконечных отрезков, фактических длинных прядей, тяжей и т. п. гомополимера или сополимера полипропилена.
Далее настоящее изобретение будет дополнительно подробно объяснено со ссылкой на различные варианты осуществления. Следует понимать, что каждый вариант осуществления предусмотрен в качестве примера и никоим образом не ограничивает объем настоящего изобретения. В этом отношении специалисту в данной области техники будет понятно, что без отклонения от объема или сути настоящего изобретения в настоящее изобретение могут быть внесены различные модификации и изменения. Например, признаки, показанные или описанные как часть одного варианта осуществления, могут быть использованы в другом варианте осуществления с получением еще одного дополнительного варианта осуществления. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и изменения, которые входят в объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.
Настоящее изобретение предусматривает новые черные или цветные фиброцементные изделия, которые обладают механической прочностью и высокой устойчивостью к появлению трещин и изнашиванию, даже при суровых и неблагоприятных погодных условиях.
Кроме того, фиброцементные изделия, предусмотренные настоящим изобретением, имеют привлекательный внешний вид благодаря их особым эстетическим свойствам, в результате чего видна натуральная текстура как цемента (который является черным или темного цвета), так и синтетических волокон (которые являются ярко-белыми), что создает привлекательный контраст между обоими компонентами. Это придает изделиям натуральный, но современный вид, а также обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что любые дефекты или повреждения, возникающие на протяжении срока службы изделий, будут менее заметны по сравнению с изделиями с нанесенным покрытием, которые, как правило, имеют цвет поверхности, отличающийся от цвета внутренней массы.
Следовательно, с учетом вышесказанного, очевидно, что в настоящем изобретении предусматриваются фиброцементные изделия, которые улучшены как технически (хорошая механическая прочность и ударная вязкость, а также высокая износостойкость), так и эстетически (насыщенный, но в то же время натуральный на вид цвет и отсутствие изменения цвета при повреждении).
В первом аспекте настоящее изобретение предусматривает черные или цветные фиброцементные изделия, содержащие по меньшей мере цемент, черный и/или цветной пигмент и синтетические волокна, при этом синтетические волокна пигментированы с помощью по меньшей мере одного белого пигмента.
В контексте настоящего изобретения под фиброцементными изделиями следует понимать цементные изделия, содержащие цемент и синтетические (и необязательно натуральные) волокна. Фиброцементные изделия изготавливают из фиброцементного раствора, из которого формируют так называемое «сырое» фиброцементное изделие, а затем отверждают.
Зависимо, в некоторой степени, от применяемого способа отверждения, фиброцементный раствор обычно содержит воду, обработанные или армирующие волокна, которые представляют собой синтетические органические волокна (и необязательно также натуральные органические волокна, например целлюлозные), цемент (например, портландцемент), известняк, мел, негашеную известь, гашеную или гидратированную известь, измельченный песок, порошкообразный кварцевый песок, кварцевую муку, аморфный кремнезем, уплотненный тонкодисперсный кремнеземный порошок, микрокремнезем, каолин, метакаолин, волластонит, слюду, перлит, вермикулит, гидроксид алюминия (ATH), пигменты, противовспенивающие средства, флокулянты и/или другие добавки.
Фиброцементные изделия в соответствии с настоящим изобретением являются черными, цветными темного оттенка или цветными (как определено в данном документе). Цвет изделий по настоящему изобретению получают путем смешивания цемента, такого как, например, общепринятый серый портландцемент, с черным пигментом или цветным пигментом, таким как предпочтительно, но без ограничения, цветной пигмент темного оттенка.
Черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению содержат от 20 до 95 вес. % цемента в качестве гидравлического связующего вещества. В конкретных вариантах осуществления цемент в изделиях по настоящему изобретению представляет собой серый портландцемент.
Черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению дополнительно содержат в своей цементной матрице черный пигмент или цветной пигмент, такой как предпочтительно, но без ограничения, цветной пигмент темного оттенка. В дополнительных конкретных вариантах осуществления черный пигмент или цветной пигмент присутствует в количестве от приблизительно 2 вес. % до приблизительно 6 вес. %, например более конкретно в количестве от приблизительно 3 вес. % до приблизительно 5 вес. %, например наиболее предпочтительно в количестве приблизительно 4 вес. %, пигмента (в пересчете на общий сухой вес фиброцементной композиции). В других дополнительных конкретных вариантах осуществления пигмент выбран из группы, состоящей из черного пигмента, коричневого пигмента, красного пигмента, синего пигмента, зеленого пигмента и серого пигмента. В конкретных вариантах осуществления пигмент выбран из группы, состоящей из серого оксида железа, черного оксида железа, коричневого оксида железа и углеродной сажи. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления пигмент присутствует в количестве приблизительно 4,6 вес. % (в пересчете на общий сухой вес фиброцементной композиции).
Черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению по меньшей мере дополнительно содержат пигментированные синтетические волокна.
В конкретных вариантах осуществления фиброцементные изделия по настоящему изобретению содержат от приблизительно 0,1 до приблизительно 5 вес. %, например предпочтительно от приблизительно 0,5 до приблизительно 4 вес. % пигментированных синтетических волокон, например более предпочтительно от приблизительно 1 до 3 вес. % пигментированных синтетических волокон, например наиболее предпочтительно приблизительно 2 вес. % пигментированных синтетических волокон в пересчете на общий вес фиброцементного изделия.
В дополнительных конкретных вариантах осуществления пигментированные синтетические волокна в черных или цветных фиброцементных изделиях по настоящему изобретению выбраны из группы, состоящей из пигментированных полипропиленовых волокон, пигментированных волокон на основе поливинилового спирта, пигментированных полиакрилонитрильных волокон, полиэтиленовых волокон, пигментированных полиамидных волокон, пигментированных волокон на основе сложного полиэфира, пигментированных арамидных волокон и пигментированных углеродных волокон. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления пигментированные синтетические волокна в черных или цветных фиброцементных изделиях по настоящему изобретению являются пигментированными полипропиленовыми волокнами.
В конкретных вариантах осуществления пигментированные синтетические волокна представляют собой полипропиленовые волокна, имеющие толщину от приблизительно 70 дтекс до приблизительно 110 дтекс, например, толщину приблизительно 70 дтекс и/или толщину приблизительно 110 дтекс.
В конкретных вариантах осуществления пигментированные синтетические волокна представляют собой измельченные пигментированные полипропиленовые волокна.
В конкретных вариантах осуществления синтетические волокна представляют собой измельченные полипропиленовые волокна, имеющие среднюю длину от приблизительно 1 мм до приблизительно 2 мм.
Пигментированные синтетические волокна в черных или цветных фиброцементных изделиях по настоящему изобретению являются пигментированными по меньшей мере одним белым пигментом. В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения пигменты, подходящие для пигментирования синтетических волокон, предназначенных для применения в черных или цветных фиброцементных изделиях по настоящему изобретению, являются по существу щелочестойкими, т.е. стойкими к pH приблизительно 8 или выше, например стойкими к pH приблизительно 9 или выше, например стойкими к pH приблизительно 10 или выше, например стойкими к pH приблизительно 11 или выше, более конкретно стойкими к pH выше приблизительно 12 или выше приблизительно 13. В дополнительных конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения пигменты, подходящие для пигментирования синтетических волокон, предназначенных для применения в черных или цветных фиброцементных изделиях по настоящему изобретению, выбраны из группы, состоящей из оксида титана, оксида бария, сульфата бария и смеси, содержащей барий. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления белый пигмент представляет собой оксид титана (TiO2).
В конкретных вариантах осуществления фиброцементные изделия в соответствии с настоящим изобретением характеризуются тем, что они дополнительно содержат непигментированные или не содержащие пигмента синтетические волокна в количестве, выраженном в вес. %, составляющем от приблизительно 0,1 до приблизительно 5, например предпочтительно от приблизительно 0,5 до приблизительно 4, например более предпочтительно от приблизительно 1 до 3 в пересчете на общий вес фиброцементного изделия. Наиболее предпочтительно синтетические волокна, не содержащие пигмент, присутствуют в черных или цветных фиброцементных изделиях по настоящему изобретению в количестве, выраженном в вес. %, составляющем приблизительно 2 вес. % в пересчете на общий вес фиброцементного изделия.
В конкретных вариантах осуществления такие не содержащие пигмента синтетические волокна выбраны из группы, состоящей из полипропиленовых волокон, волокон на основе поливинилового спирта, полиакрилонитрильных волокон, полиэтиленовых волокон, полиамидных волокон, волокон на основе сложного полиэфира, арамидных волокон и углеродных волокон. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления данные не содержащие пигмента синтетические волокна представляют собой волокна на основе поливинилового спирта (PVA), такие как, но без ограничения, не содержащие пигмента PVA-волокна толщиной приблизительно 2 дтекс.
В дополнительных конкретных вариантах осуществления в фиброцементные составы согласно настоящему изобретению дополнительно можно добавлять натуральные волокна, такие как целлюлозные волокна. В этих конкретных вариантах осуществления фиброцементные изделия согласно настоящему изобретению могут содержать от приблизительно 2 до приблизительно 5 вес. %, например предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно 4 вес. %, целлюлозных волокон, например более конкретно приблизительно 3 вес. % целлюлозных волокон в пересчете на общий вес фиброцементного изделия. Данные целлюлозные волокна могут представлять собой, например, целлюлозные крафт-волокна из мягкой древесины, такие как отбеленные целлюлозные крафт-волокна из мягкой древесины.
В дополнительных конкретных вариантах осуществления в цементные составы могут быть добавлены дополнительные волокна, которые могут быть выбраны из группы, состоящей из стеклянных волокон, волокон из минеральной ваты, волокон из шлаковой ваты, волокон из волластонита, керамических волокон и т. п. В дополнительных конкретных вариантах осуществления фиброцементные изделия согласно настоящему изобретению могут дополнительно содержать волокнистые связующие для элементарных волокон, такие как, например, но без ограничения, полиолефиновые волокнистые связующие для элементарных волокон в количестве, выраженном в вес. %, составляющем от приблизительно 0,1 до 3, например, «синтетическую древесную массу».
В конкретных вариантах осуществления черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению дополнительно содержат известняк (CaCO3) в количестве от приблизительно 5 вес. % до приблизительно 15 вес. %, например от приблизительно 7 вес. % до приблизительно 13 вес. %, например более предпочтительно от приблизительно 9 вес. % до приблизительно 11 вес. %, например наиболее предпочтительно приблизительно 10 вес. % CaCO3 (в пересчете на общий сухой вес фиброцементной композиции указанного фиброцементного изделия). В частности, авторы настоящего изобретения обнаружили, что CaCO3 улучшает свойства проникновения воды фиброцементных изделий по настоящему изобретению. Без ограничения какой-либо гипотезой или теорией авторы настоящего изобретения полагают, что это связано с тем, что белый цемент имеет относительно низкую удельную площадь поверхности по сравнению с общепринятым серым цементом и, следовательно, имеет склонность к заключению воды в большей степени. Однако заключенные количества воды являются нежелательными, поскольку они могут являться причиной трещин и набухания фиброцементного материала при воздействии дождя и условий заморозки-оттаивания. Авторы настоящего изобретения смогли решить данную проблему посредством добавления известняка. Данный ингредиент обеспечивает создание сети каналов между частицами цемента фиброцементного изделия с обеспечением таким образом оптимального внутреннего потока и проникновения воды.
Согласно конкретным вариантам осуществления фиброцементные изделия согласно настоящему изобретению необязательно содержат дополнительные компоненты. Данные дополнительные компоненты в фиброцементных изделиях по настоящему изобретению могут быть выбраны из группы, состоящей из воды, песка, порошкообразного кварцевого песка, уплотненного тонкодисперсного кремнеземного порошка, микрокремнезема, зольной пыли, измельченного кварца, измельченной породы, разновидностей глины, пигментов, каолина, метакаолина, доменного шлака, карбонатов, пуццоланов, гидроксида алюминия, волластонита, слюды, перлита, карбоната кальция и других добавок (например, окрашивающих добавок) и т.д. Следует понимать, что каждый из данных компонентов присутствует в соответствующих количествах, которые зависят от типа конкретного фиброцементного изделия и могут быть определены специалистом в данной области техники. В конкретных вариантах осуществления общее количество таких дополнительных компонентов составляет предпочтительно менее 70 вес. % в пересчете на первоначальный общий сухой вес композиции.
Дополнительные добавки, которые могут присутствовать в фиброцементных изделиях по настоящему изобретению, могут быть выбраны из группы, состоящей из диспергирующих средств, пластификаторов, противовспенивающих средств и флокулянтов. Общее количество добавок предпочтительно составляет от приблизительно 0,1 до приблизительно 2 вес. % в пересчете на первоначальный общий сухой вес композиции.
В конкретных вариантах осуществления фиброцементные изделия по настоящему изобретению имеют толщину от приблизительно 5 мм до приблизительно 25 мм, в частности от приблизительно 5 мм до приблизительно 20 мм.
В конкретных вариантах осуществления фиброцементные изделия по настоящему изобретению имеют длину от приблизительно 2 м до приблизительно 6 м, предпочтительно от приблизительно 2 м до приблизительно 4 м, более предпочтительно приблизительно 2,40 м или приблизительно 3,50 м.
В конкретных вариантах осуществления фиброцементные изделия по настоящему изобретению имеют ширину от приблизительно 1 м до приблизительно 4 м, более предпочтительно приблизительно 1,20 м.
В конкретных вариантах осуществления на черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению наносят бесцветное покрытие (определенное в данном документе).
В дополнительных конкретных вариантах осуществления бесцветное покрытие представляет собой традиционное (т.е. не отверждаемое под воздействием излучения) бесцветное покрытие. Подходящие традиционные бесцветные покрытия представляют собой таковые со связующими веществами, полученными посредством свободно-радикальной полимеризации в водной среде или ионной полимеризации в эмульсии. Акриловые и/или метакриловые (co)полимеры являются особенно предпочтительными в качестве связующих веществ традиционных бесцветных покрытий. Данные акриловые и/или метакриловые (co)полимеры обычно получают путем радикально инициируемой полимеризации в водной эмульсии сложных эфиров акриловой кислоты и/или метакриловой кислоты с C1-C12алканолами, а также небольшим количеством акриловой и/или метакриловой кислоты в качестве мономеров. Предпочтение отдается, в частности, сложным эфирам акриловой и метакриловой кислоты с C1-C8алканолами; при этом этилакрилат, н-бутилакрилат, этилгексилакрилат и метилметакрилат являются особенно предпочтительными. Для полимеризации в эмульсии требуется применение поверхностно-активных веществ в качестве стабилизаторов. Предпочтительными являются неионогенные поверхностно-активные вещества. Особенно предпочтительными являются этоксилаты спирта. Предпочтительными являются традиционные покрытия с гидроксильным числом (измеренным согласно стандарту ISO 4629) по меньшей мере 1. Особенно предпочтительными являются гидроксильные числа, составляющие по меньшей мере 1,5. Предпочтительно минимальная температура пленкообразования во время высушивания традиционного покрытия составляет менее 60°C.
Традиционная бесцветная композиция для нанесения покрытия обычно содержит, помимо полимерных связующих веществ и пигментов, также общепринятые вспомогательные вещества, например, наполнители, смачивающие средства, модификаторы вязкости, диспергирующие средства, противовспениватели, консерванты и гидрофобизаторы, биоциды, волокна и другие общепринятые составляющие. Примерами подходящих наполнителей являются алюмосиликаты, силикаты, карбонаты щелочноземельных металлов, предпочтительно карбонат кальция в виде кальцита или извести, доломита, а также силикаты алюминия или силикаты магния, например тальк. Содержание твердых веществ в подходящих традиционных бесцветных покрытиях обычно находится в диапазоне 20-60% по весу. Традиционные композиции для нанесения бесцветного покрытия содержат в качестве жидкого компонента главным образом воду и, при необходимости, органическую жидкость, способную к смешиванию с водой, например спирт. Традиционные композиции для нанесения покрытия применяют в виде влажного покрытия с весом в диапазоне 50-500 г/м2, в частности 70-300 г/м2, известным способом, например путем распыления, затирки, нанесения покрытия поливом, нанесения ножевым устройством, нанесения кистью, нанесения валиком или наливом на цементно-стружечную плиту, или посредством комбинирования одного или более вариантов применения.
В альтернативных конкретных вариантах осуществления бесцветное покрытие представляет собой отверждаемое под воздействием излучения бесцветное покрытие. Отверждаемые под воздействием излучения покрытия известны из уровня техники и содержат по меньшей мере один полимер A, содержащий этиленненасыщенные двойные связи, который является отверждаемым под воздействием излучения. Возможные полимеры A для отверждаемых под воздействием излучения композиций представляют собой, в принципе, любые полимеры, содержащие этиленненасыщенные двойные связи, которые могут подвергаться радикально инициируемой полимеризации под воздействием УФ-излучения или электронно-лучевого излучения. В этом случае следует следить за тем, чтобы содержание этиленненасыщенных двойных связей в полимере было достаточным для обеспечения эффективного сшивания. Содержание этиленненасыщенных двойных связей в A обычно находится в диапазоне 0,01-1,0 моль/100 г A, более предпочтительно 0,05-0,8 моль/100 г A и наиболее предпочтительно 0,1-0,6 моль/100 г A.
Подходящие полимеры A представляют собой производные полиуретана, которые содержат этиленненасыщенные двойные связи, например акрилаты полиуретана.
Отверждаемая под воздействием излучения композиция дополнительно содержит по меньшей мере один сшиваемый под воздействием химического вещества и излучения полимер B. Подходящие полимеры B представляют собой несущие свободный изоцианат полиуретаны, содержащие этиленненасыщенные двойные связи. Акрилаты полиуретана со свободными изоцианатными группами являются предпочтительными. Реакция свободных изоцианатных групп со влагой, присутствующей в воздухе, происходит при комнатной температуре, в частности, в местах, не подвергающихся воздействию излучения и, следовательно, не полностью отверждаемых (задняя сторона, края, полости, образующиеся в отверждаемом под воздействием излучения покрытии, и т.д.). Содержание свободного изоцианата в B, измеренное в соответствии с DIN EN ISO 11 909, находится в диапазоне, как правило, 5-20% по весу. Предпочтительно содержание свободного изоцианата в B составляет 8-20% по весу и более предпочтительно 10-18% по весу. Весовое соотношение B/A предпочтительно находится в диапазоне 0,03/0,2. Весовое соотношение B/A в диапазоне 0,05/0,1 является особенно предпочтительным. Помимо полимеров A и B, отверждаемые под воздействием излучения препараты могут также содержать соединение, отличное от полимера A и полимера B, при этом характеризующееся молекулярной массой менее 800 г/моль и способное к полимеризации по катионному или свободно-радикальному механизму. Данные соединения обычно содержат по меньшей мере одну этиленненасыщенную двойную связь и/или одну эпоксигруппу и характеризуются молекулярной массой, составляющей менее 800 г/моль. Такие соединения в целом предназначены для регулирования консистенции отверждаемых под воздействием излучения препаратов до необходимого для обработки состояния. Это особенно важно, если препарат не содержит других разбавителей, например воду и/или инертные органические растворители, или содержит их только в незначительном количестве. Такие соединения, следовательно, также называются реактивными разбавителями. Доля реактивных разбавителей, в пересчете на общее количество (A+B) и реактивного разбавителя в отверждаемом под воздействием излучения препарате, предпочтительно находится в диапазоне 0-90% по весу и наиболее предпочтительно в диапазоне 5-50% по весу. Предпочтительные реактивные разбавители представляют собой продукты этерификации двух- или многоатомных спиртов с акриловой и/или метакриловой кислотой. Такие соединения обычно называются полиакрилатами или простыми полиэфирными акрилатами. Гександиолдиакрилат, трипропиленгликольдиакрилат и триметилолпропантриакрилат являются особенно предпочтительными. Отверждаемые под воздействием излучения композиции могут также содержать полимеры, которые содержат полимеризуемые по катионному механизму группы, в частности эпоксигруппы. Они включают сополимеры этиленненасыщенных мономеров, причем сополимеры содержат, в качестве сомономеров, этиленненасыщенные глицидиловые простые эфиры и/или глицидиловые сложные эфиры этиленненасыщенных карбоновых кислот. Они также включают глицидиловые простые эфиры полимеров, содержащих группу OH, например простые полиэфиры, сложные полиэфиры, полиуретаны и новолаки, содержащие группу OH. Более того, они включают глицидиловые сложные эфиры полимеров, содержащих группы карбоновой кислоты. Если требуется наличие компонента, полимеризуемого по катионному механизму, композиции могут содержать, вместо катионно-полимеризуемых полимеров или совместно с ними, низкомолекулярное полимеризуемое по катионному механизму соединение, например, ди- или полиглицидиловый простой эфир низкомолекулярного ди- или полиола или сложный ди- или полиэфир низкомолекулярной двух- или многоосновной карбоновой кислоты.
Отверждаемые под воздействием излучения композиции содержат обычные вспомогательные вещества, например загустители, регуляторы текучести, противовспениватели, УФ-стабилизаторы, эмульгаторы, средства для снижения поверхностного натяжения и/или защитные коллоиды. Подходящие вспомогательные вещества хорошо известны специалисту в области технологии нанесения покрытий. Силиконы, в частности модифицированные полиэфиром полидиметилсилоксановые сополимеры, могут применяться в качестве поверхностно-активных добавок для обеспечения удовлетворительного смачивания подложки и удовлетворительных антикратерных свойств за счет уменьшения поверхностного натяжения покрытий. Подходящие стабилизаторы включают стандартные УФ-поглотители, например, оксанилиды, триазины, бензотриазолы (получаемые как категории Tinuvin™ от Ciba Geigy) и бензофеноны. Они могут применяться в сочетании с обычными акцепторами свободных радикалов, например стерически затрудненными аминами, такими как 2,2,6,6-тетраметилпиперидин и 2,6-ди-трет-бутилпиперидин (соединения HALS). Стабилизаторы обычно применяются в количествах 0,1-5,0% по весу и предпочтительно 0,3-2,5% по весу в пересчете на вес полимеризуемых компонентов, присутствующих в препарате.
Если отверждение отверждаемого под воздействием излучения покрытия осуществляется под воздействием УФ-излучения (стадия f), подлежащие применению препараты содержат по меньшей мере один фотоинициатор. В данном случае следует провести различие между фотоинициаторами для отверждения по свободно-радикальному механизму (полимеризация этиленненасыщенных двойных связей) и фотоинициаторами для отверждения по катионным механизмам (катионная полимеризация этиленненасыщенных двойных связей или полимеризация соединений, содержащих эпоксигруппы). Фотоинициаторы не нужны для композиций, отверждаемых под воздействием электронно-лучевого излучения.
Подходящие фотоинициаторы для свободно-радикальной фотополимеризации, т.е. полимеризации этиленненасыщенных двойных связей, представляют собой бензофенон и производные бензофенона, например 4-фенилбензофенон и 4-хлорбензофенон, тетраметилдиаминобензофенон, антрон, производные ацетофенона, например, 1-бензоилциклогексан-1-ол, 2-гидрокси-2,2-диметилацетофенон и 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон, бензоин и простые эфиры бензоина, например, простой метиловый эфир бензоина, простой этиловый эфир бензоина и простой бутиловый эфир бензоина, бензилкетали, например, бензилдиметилкетали, 2-метил-1-[4-(метилтио)фенил]-2-морфолинопропан-1-он, антрахинон и его производные, например, бета-метилантрахинон и трет-бутилантрахинон, ацилфосфиноксиды, например, 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид, этил-2,4,6-триметилбензоилфенилфосфинат и бис-ацилфосфиноксиды. Подходящие фотоинициаторы для катионной фотополимеризации, т.е. полимеризации винильных соединений или соединений, содержащих эпоксигруппы, представляют собой соли арилдиазония, например, гексафторфосфат 4-метоксибензолдиазония, тетрафторборат бензолдиазония и тетрафторарсенат толуолдиазония, соли арилиодония, например, гексафторарсенат дифенилиодония, соли арилсульфония, например, гексафторфосфат трифенилсульфония, гексафторфосфат бензол- и толуолсульфония и бис-гексафторфосфат бис[4-дифенилсульфониофенил]сульфида, дисульфоны, например, дифенилдисульфон и фенил-4-толилдисульфон, диазодисульфоны, имидотрифлаты, бензоинтозилаты, соли изохинолиния, например, гексафторфосфат N-этоксиизохинолиния, соли фенилпиридиния, например, гексафторфосфат N-этокси-4-фенилпиридиния, соли пиколиния, например, гексафторфосфат N-этокси-2-пиколиния, соли ферроцения, титаноцены и соли титаноцения.
Вышеупомянутые фотоинициаторы применяют в количествах 0,05-20% по весу, предпочтительно 0,1-10% по весу и, в частности, 0,1-5% по весу в пересчете на вес полимеризуемых компонентов отверждаемой под воздействием излучения композиции.
Отверждаемые под воздействием излучения композиции применяют известным способом, например, посредством распыления, затирки, нанесения ножевым устройством, нанесения кистью, нанесения валиком или наливом на цементно-стружечную плиту. Также понятно, что препарат можно применять по отношению к цементной плите с помощью способов нанесения расплава или с помощью способов покрытия порошком. Отверждаемую под воздействием излучения композицию наносят предпочтительно в виде покрытия с помощью валика. Отверждаемую под воздействием излучения композицию обычно наносят с получением ее толщины в сухом состоянии в диапазоне 10-100 пм, предпочтительно 50-80 пм. Нанесение можно осуществлять либо при комнатной температуре, либо при повышенной температуре, но предпочтительно не выше 100°C. Покрытую жидкостью поверхность покрывают проницаемой для излучения пленкой с помощью валика перед применением излучения. С помощью валика необходимо обеспечить тесный контакт между покрытыми жидкостью панелями и контролируемым поверхностным слоем пленки для удаления захваченных пузырьков и воздушных карманов между вышележащей пленкой и панелью. Данная пленка обеспечивает защиту от реакции разрушения цепи посредством радикалов кислорода и позволяет избежать применения атмосферы инертного газа в случае отверждения под воздействием электронно-лучевого излучения. Более того, данная покрывающая пленка имеет контролируемую глянцевую поверхность с предварительно определенным качеством поверхности на стороне, находящейся в контакте с поверхностью покрытой жидкостью панели. Подходящие проницаемые для излучения пленки представляют собой тонкие пластиковые пленки из сложного полиэфира или полиолефинов. Контролируемая глянцевая поверхность на проницаемой для излучения пленке может быть получена различными путями, такими как тиснение, печать, нанесение покрытия, травление, или посредством применения матирующих добавок. Более того, проницаемую для излучения пленку с ее равномерно распределенной поверхностной микрошероховатостью можно, вероятно, текстурировать, например, с обеспечением мечения.
Отверждаемое под воздействием излучения покрытие может быть отверждено посредством воздействия УФ-излучения с длиной волны в общем 200-600 нм. К подходящим примерам источников УФ-излучения относятся ртутные лампы высокого и среднего давления, легированные железом лампы, галлиевые лампы или лампы на парах свинца. Ртутные газоразрядные лампы среднего давления являются особенно предпочтительными, например источники CK или CK1 от компании IST (Institut für Strahlungstechnologie). Доза излучения, достаточная для образования поперечных связей, как правило, находится в диапазоне 80-3000 мДж/см2. Любой присутствующий растворитель, в частности воду, удаляют путем высушивания перед отверждением на отдельной стадии высушивания, предшествующей отверждению, например, посредством нагревания до значений температуры в диапазоне 40-80°C или посредством воздействия ИК-излучением.
В случае отверждения под воздействием электронно-лучевого излучения облучение осуществляют посредством высокоэнергетичных электронов (обычно от 100 до 350 кэВ, путем приложения высокого напряжения к вольфрамовым нитям внутри вакуумной камеры), и стадия фактического отверждения происходит в инертной атмосфере без содержания кислорода. После облучения покрывающую пленку удаляют, снимая ее.
В других конкретных вариантах осуществления бесцветное покрытие, нанесенное на черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению, представляет собой комбинацию одного или более слоев традиционного бесцветного покрытия и одного или более слоев отверждаемого под воздействием излучения бесцветного покрытия.
В конкретных вариантах осуществления по меньшей мере один слой композиции для нанесения традиционного бесцветного покрытия и/или по меньшей мере один слой отверждаемого под воздействием излучения бесцветного покрытия изделий по настоящему изобретению содержат по меньшей мере один черный пигмент и/или цветной пигмент (темного оттенка). В дополнительных конкретных вариантах осуществления по меньшей мере один слой традиционного бесцветного покрытия и/или композиции для нанесения отверждаемого под воздействием излучения бесцветного покрытия содержит от приблизительно 0,5 вес. % до приблизительно 4 вес. % (в пересчете на общий сухой вес композиции для нанесения покрытия) черного пигмента и/или цветного пигмента (темного оттенка). В дополнительных конкретных вариантах осуществления по меньшей мере один слой традиционного бесцветного покрытия и/или отверждаемого под воздействием излучения бесцветного покрытия содержит от приблизительно 1% до приблизительно 2% (в пересчете на общий сухой вес фиброцементной композиции указанного фиброцементного изделия) черного пигмента и/или цветного пигмента (темного оттенка). В других дополнительных конкретных вариантах осуществления по меньшей мере один слой традиционного бесцветного покрытия и/или композиции для нанесения отверждаемого под воздействием излучения бесцветного покрытия содержит от приблизительно 1 вес. % до приблизительно 2 вес. % (в пересчете на общий сухой вес композиции для нанесения покрытия) черного пигмента, коричневого пигмента, красного пигмента, синего пигмента, зеленого пигмента и серого пигмента. В конкретных вариантах осуществления пигмент выбран из группы, состоящей из серого оксида железа, черного оксида железа, коричневого оксида железа и углеродной сажи.
В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения черный пигмент и/или цветные пигменты (темного оттенка), подходящие для пигментирования бесцветного покрытия, предназначенного для нанесения на черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению, являются по существу щелочестойкими пигментами, т.е. стойкими к pH приблизительно 8 или выше, например стойкими к pH приблизительно 9 или выше, например стойкими к pH приблизительно 10 или выше, например стойкими к pH приблизительно 11 или выше, более конкретно стойкими к pH выше приблизительно 12 или выше приблизительно 13.
Во втором аспекте настоящее изобретение предусматривает способы изготовления черных или цветных фиброцементных изделий в соответствии с настоящим изобретением, при этом способы включают по меньшей мере стадии:
a) получения фиброцементного раствора, содержащего по меньшей мере цемент, черный и/или цветной пигмент и синтетические волокна, при этом синтетические волокна пигментированы по меньшей мере одним белым пигментом;
b) изготовления фиброцементного изделия с помощью способа получения фиброцемента;
c) отверждения фиброцементного изделия с получением таким образом черного или цветного фиброцементного изделия.
На первой стадии a) способов согласно настоящему изобретению фиброцементный раствор может быть получен с использованием одного или более источников по меньшей мере белого цемента, воды и пигментированных синтетических волокон в количествах, раскрытых в данном документе выше. В некоторых конкретных вариантах осуществления такие один или более источников по меньшей мере цемента, черного и/или цветного пигмента(пигментов), воды и пигментированных до белого цвета синтетических волокон функционально соединены со смешивающим устройством непрерывного действия, выполненным с возможностью получения цементирующего фиброцементного раствора.
В конкретных вариантах осуществления настоящее изобретение предусматривает способы изготовления черных или цветных фиброцементных изделий, где по меньшей мере один из черного и/или цветного(цветных) пигмента(пигментов) добавляют в фиброцементный раствор в ходе стадии a) получения фиброцементного раствора. В дополнительных конкретных вариантах осуществления черный и/или цветной пигмент(-ы) добавляют в количестве от приблизительно 3 вес. % до приблизительно 6 вес. % (в пересчете на общий сухой вес фиброцементной композиции) фиброцементного изделия. В дополнительных конкретных вариантах осуществления черный и/или цветной пигмент(-ы) представляют собой черный пигмент, коричневый пигмент, красный пигмент, синий пигмент, зеленый пигмент и/или серый пигмент. В конкретных вариантах осуществления пигмент выбран из группы, состоящей из серого оксида железа, черного оксида железа, коричневого оксида железа и углеродной сажи.
После получения фиброцементного раствора можно осуществлять изготовление фиброцементных изделий согласно любой известной процедуре. Действительно, в способах по настоящему изобретению стадию b) получения фиброцементного изделия можно проводить в соответствии с любым известным из уровня техники способом получения фиброцементных изделий, причем изделия содержат по меньшей мере белый цемент, воду и пигментированные синтетические волокна.
Наиболее широко применяемым способом изготовления фиброцементных изделий является способ Гатчека, который проводят с использованием модифицированной круглосеточной бумагоделательной машины. К другим способам изготовления, которые можно применять, относятся способ Маньяни, впрыскивание, технология flow-on, экструзия и другие. В конкретных вариантах осуществления фиброцементные изделия по настоящему изобретению получают с помощью способа Гатчека. «Сырое», или неотвержденное, фиброцементное изделие необязательно затем сжимают, обычно под давлением в диапазоне от приблизительно 22 до приблизительно 30 МПа, с получением необходимой плотности.
Способы согласно настоящему изобретению могут дополнительно включать стадию разрезания фиброцементных изделий до предварительно определенной длины с образованием фиброцементного изделия. Разрезание фиброцементных изделий до предварительно определенной длины может быть осуществлено посредством любой технологии, известной из уровня техники, такой как, но без ограничения, гидроструйная резка, резка струей воздуха или т. п. Фиброцементные изделия могут быть разрезаны до любой требуемой длины и ширины, но предпочтительно до таких размеров, которые были ранее раскрыты в данном документе в отношении изделий по настоящему изобретению. Таким образом, в конкретных вариантах осуществления черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению могут быть разрезаны до конкретных размеров с получением таким образом фиброцементных плит, панелей, пластин, сайдинга, планок, плиток и т.д.
Специалисту в данной области техники будет понятно, что способы согласно настоящему изобретению могут также включать дополнительные стадии обработки полученных фиброцементных изделий.
Например, в определенных конкретных вариантах осуществления в ходе осуществления способов согласно настоящему изобретению фиброцементный раствор и/или фиброцементные изделия могут подвергаться различным промежуточным видам обработки, таким как, но без ограничения, обработка одним или более гидрофобными средствами, обработка одним или более флокулянтами, дополнительные или промежуточные стадии прессования и т.д.
Сразу после образования фиброцементных изделий их подрезают по боковым краям. Боковые полосы необязательно могут быть повторно использованы путем непосредственного смешивания с повторно используемой водой и направления смеси снова в систему смешивания.
На стадии c) способов по настоящему изобретению полученные фиброцементные изделия отверждают. Действительно, фиброцементные изделия после производства можно оставить для отверждения в течение некоторого времени в среде, в которой они образованы, или альтернативно их можно подвергнуть тепловому отверждению (например, с помощью автоклавирования или т. п.).
В конкретных вариантах осуществления фиброцементные изделия по настоящему изобретению отверждают на воздухе. Данная стадия отверждения на воздухе включает отверждение сырых фиброцементных изделий в условиях окружающей среды в течение приблизительно 2-4 недель, например, в течение приблизительно 3 недель.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что отвержденные на воздухе фиброцементные изделия, полученные в соответствии со способами, раскрытыми в данном документе, демонстрируют особенно хорошие результаты, в частности, с учетом их механических характеристик, таких как ударная вязкость и механическая прочность. Это станет понятно из примеров, дополнительно описанных в данном документе.
В еще одних дополнительных конкретных вариантах осуществления «сырые» фиброцементные изделия можно сначала предварительно отверждать на воздухе, после чего, чтобы придать изделию его окончательные свойства, предварительно отвержденное изделие дополнительно отверждают на воздухе, пока оно не приобретет свою окончательную прочность.
В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения способы могут дополнительно включать стадию термического высушивания полученных фиброцементных изделий. После отверждения фиброцементное изделие, представляющее собой панель, лист или плиту и т.д., может все еще содержать значительное количество воды, присутствующей в виде влаги. Оно может составлять до 10 или даже до 15 вес. % в пересчете на вес сухого изделия. Вес сухого изделия определяют как вес изделия, когда изделие подвергается высушиванию при температуре 105°C в печи с вентиляцией, пока не получают постоянный вес.
В определенных вариантах осуществления фиброцементное изделие высушивают. Такое высушивание осуществляют предпочтительно путем высушивания на воздухе и прекращают, когда весовой процент влаги фиброцементного изделия становится меньшим или равным 8 вес. %, даже меньшим или равным 6 вес. % в пересчете на вес сухого изделия и наиболее предпочтительно находится в диапазоне от 4 вес. % до 6 вес. % включительно.
В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения способы могут дополнительно включать стадию обработки поверхности полученных черных или цветных фиброцементных изделий, не имеющих покрытия. Виды поверхностной обработки могут включать без ограничения абразивно-струйную обработку, гравирование, тиснение и т. п. декоративного узора на поверхность фиброцементного изделия или в нее.
В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения способы могут дополнительно включать стадию нанесения покрытия на полученные черные или цветные фиброцементные изделия с помощью бесцветного традиционного покрытия и/или бесцветного отверждаемого под воздействием излучения покрытия, подробно описанного в данном документе.
В третьем аспекте настоящее изобретение предусматривает черные или цветные фиброцементные изделия, получаемые с помощью любого из способов в соответствии с настоящим изобретением.
В четвертом аспекте настоящее изобретение предусматривает варианты применения черных или цветных фиброцементных изделий в соответствии с настоящим изобретением в качестве строительных материалов.
В конкретных вариантах осуществления настоящее изобретение предусматривает варианты применения черных или цветных фиброцементных изделий в соответствии с настоящим изобретением в качестве внешней отделки стен, наносимой внутри или снаружи, например, в виде фасадной плиты, сайдинга и т.д. В других конкретных вариантах осуществления черные или цветные фиброцементные изделия в соответствии с настоящим изобретением можно использовать для вариантов применения в качестве настила или напольного покрытия, вариантов применения в качестве ограждений и/или вариантов применения в качестве покрытий.
Далее настоящее изобретение будет дополнительно подробно проиллюстрировано со ссылкой на следующие примеры.
ПРИМЕРЫ
Следует понимать, что следующие примеры, предоставленные для иллюстративных целей, не должны рассматриваться как ограничивающие объем настоящего изобретения. Несмотря на то, что выше было подробно описано лишь несколько примерных вариантов осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники легко поймут, что без существенного отступления от новых идей и преимуществ настоящего изобретения в отношении примерных вариантов осуществления может быть предложено много модификаций. Соответственно, предполагается, что все такие модификации включены в объем настоящего изобретения, который определяется следующей формулой изобретения и всеми ее эквивалентами. Кроме того, следует иметь в виду, что может быть разработано много вариантов осуществления, которые не обеспечивают всех преимуществ некоторых вариантов осуществления, причем отсутствие конкретных преимуществ не должно быть истолковано как обязательно указывающее на то, что тот или иной вариант осуществления не входит в объем настоящего изобретения.
Из результатов экспериментов, описанных ниже, будет понятно, что фиброцементные изделия по настоящему изобретению характеризуются привлекательным эстетичным внешним видом благодаря их черному или цветному виду и их оригинальному узору поверхности, достигаемым за счет присутствия синтетических волокон, пигментированных в темный цвет.
Пример 1. Изготовление черных или цветных фиброцементных изделий в соответствии с настоящим изобретением
Фиброцементные изделия получали с помощью способов согласно настоящему изобретению, описанных в данном документе, в соответствии со следующими конкретными вариантами осуществления.
1.1. Материалы и способы
1.1.1. Получение образцов фиброцементного раствора
Составы фиброцементного раствора на водной основе готовили так, как показано в столбцах 1-7 таблицы. В эти составы могли быть добавлены другие добавки, которые существенно не влияли на полученные результаты относительно настоящего изобретения.
1.1.2. Изготовление фиброцементного изделия с помощью небольшой листоформовочной машины Гатчека
Цементные изделия изготавливали с применением технологии Гатчека в опытном способе, в котором воспроизводили основные характеристики изделий, получаемых с помощью промышленного способа.
Сырые листы прессовали при 230 кг/см² и отверждали на воздухе путем подвергания их отверждению при 60°C в течение 8 часов, а затем отверждению в условиях окружающей среды. Через две недели половину образованных фиброцементных изделий оставляли без покрытия, а на половину образованных фиброцементных изделий наносили традиционное бесцветное покрытие, содержащее 1-2% Fe2O3 в верхнем слое. Все полученные изделия осматривали и фотографировали, а также проводили измерения коэффициента отражения для определения белизны изделий.
Таблица 1. Фиброцементные составы черных или цветных фиброцементных изделий в соответствии с настоящим изобретением (PVA: поливиниловый спирт; PP: полипропилен; вес. % относится к массе компонента относительно общей массы всех компонентов, кроме свободной воды, т.е. в пересчете на сухое вещество).
*Целлюлоза Canfor, характеризующаяся значением градуса Шоппера-Риглера, равным 60
**Синтетические PP-волокна в ходе производства пигментировали белым пигментом и после этого измельчали. Измельчение PP-волокон обеспечивало распределение длин от приблизительно 0,2 мм до приблизительно 3 мм, при этом средняя длина волокна составляла от приблизительно 1 мм до приблизительно 2 мм.
1.2. Результаты
Поверхность фиброцементных изделий по настоящему изобретению отображает текстуру и цвет основных материалов, что придает изделиям натуральный, но современный вид. В частности, черные или цветные фиброцементные изделия по настоящему изобретению демонстрируют натуральную текстуру как цемента (который является черным или цветным), так и синтетических волокон (которые являются ярко-белыми), что создает привлекательный контраст между обоими компонентами.
Настоящее изобретение относится к цветным фиброцементным изделиям, содержащим по меньшей мере цемент, пигмент и синтетические волокна, к способам получения таких фиброцементных изделий, а также к вариантам их применения в строительной промышленности. Технический результат заключается в повышении механической прочности, высокой устойчивости к появлению трещин и изнашиванию. Цветное фиброцементное изделие содержит по меньшей мере: цементную матрицу, содержащую черный пигмент и/или цветной пигмент, и синтетические волокна, при этом указанные синтетические волокна пигментированы с помощью по меньшей мере одного белого пигмента. Способ изготовления цветного фиброцементного изделия включает по меньшей мере стадии: a) получения фиброцементного раствора, содержащего по меньшей мере воду, цемент, черный пигмент и/или цветной пигмент и синтетические волокна, при этом указанные синтетические волокна характеризуются тем, что являются пигментированными с помощью по меньшей мере одного белого пигмента; b) изготовления фиброцементного изделия с помощью способа получения фиброцемента из фиброцементного раствора, полученного на стадии a); c) отверждения фиброцементного изделия с получением таким образом указанного фиброцементного изделия. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл.
1. Цветное фиброцементное изделие, содержащее по меньшей мере:
- цементную матрицу, содержащую черный пигмент и/или цветной пигмент, и
- синтетические волокна, отличающееся тем, что указанные синтетические волокна пигментированы с помощью по меньшей мере одного белого пигмента.
2. Цветное фиброцементное изделие по п.1, где указанные синтетические волокна представляют собой полипропиленовые волокна.
3. Цветное фиброцементное изделие по п.1 или 2, где указанные синтетические волокна представляют собой полипропиленовые волокна, имеющие толщину от 70 дтекс до 110 дтекс.
4. Цветное фиброцементное изделие по любому из пп.1-3, где указанные синтетические волокна представляют собой измельченные полипропиленовые волокна, имеющие среднюю длину от приблизительно 1 мм до приблизительно 2 мм.
5. Цветное фиброцементное изделие по любому из пп.1-4, где указанная цементная матрица содержит черный пигмент и/или цветной пигмент, выбранный из группы, состоящей из серого пигмента, зеленого пигмента, синего пигмента, красного пигмента и коричневого пигмента.
6. Цветное фиброцементное изделие по любому из пп.1-5, где указанный черный пигмент и/или указанный цветной пигмент выбраны из группы, состоящей из серого оксида железа, черного оксида железа, коричневого оксида железа и углеродной сажи.
7. Цветное фиброцементное изделие по любому из пп.1-6, где указанный черный пигмент и/или указанный цветной пигмент присутствуют в количестве от приблизительно 2 вес.% до приблизительно 6 вес.% (в пересчете на общий сухой вес фиброцементной композиции) указанного фиброцементного изделия.
8. Цветное фиброцементное изделие по любому из пп.1-7, где указанные синтетические волокна пигментированы с помощью по меньшей мере одного белого пигмента, который представляет собой оксид титана (TiO2).
9. Цветное фиброцементное изделие по любому из пп.1-8, которое дополнительно содержит известняк (CaCO3) в количестве от приблизительно 5 вес.% до приблизительно 15 вес.% (в пересчете на общий сухой вес фиброцементной композиции указанного фиброцементного изделия).
10. Цветное фиброцементное изделие по любому из пп.1-9, на которое нанесено бесцветное покрытие.
11. Цветное фиброцементное изделие по п.10, где указанное бесцветное покрытие содержит от приблизительно 0,5 вес.% до приблизительно 4 вес.% (в пересчете на общий сухой вес фиброцементной композиции указанного фиброцементного изделия) черного пигмента и/или цветного пигмента.
12. Цветное фиброцементное изделие по п.11, где указанное бесцветное покрытие содержит черный пигмент и/или цветной пигмент, выбранный из группы, состоящей из серого пигмента, зеленого пигмента, синего пигмента, красного пигмента и коричневого пигмента.
13. Способ изготовления цветного фиброцементного изделия по любому из пп.1-12, включающий по меньшей мере стадии:
a) получения фиброцементного раствора, содержащего по меньшей мере воду, цемент, черный пигмент и/или цветной пигмент и синтетические волокна, при этом указанные синтетические волокна характеризуются тем, что являются пигментированными с помощью по меньшей мере одного белого пигмента;
b) изготовления фиброцементного изделия с помощью способа получения фиброцемента из фиброцементного раствора, полученного на стадии a);
c) отверждения фиброцементного изделия с получением таким образом указанного фиброцементного изделия.
14. Способ по п.13, где указанная стадия c) отверждения фиброцементного изделия предусматривает отверждение фиброцементного изделия на воздухе.
15. Применение цветного фиброцементного изделия по любому из пп.1-12 в качестве строительного материала.
| WO 2017001236 A1, 05.01.2017 | |||
| CN 106365521 A, 01.02.2017 | |||
| Линия изготовления деревянных панелей | 1984 |
|
SU1247290A1 |
| ФИБРОЦЕМЕНТНАЯ СМЕСЬ | 2012 |
|
RU2486150C1 |
| ЖАРОСТОЙКИЙ СВЕРХВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЙ БЕТОН, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ЦЕМЕНТИРУЮЩАЯ МАТРИЦА ДЛЯ ЭТОГО БЕТОНА | 2001 |
|
RU2274618C2 |
