НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВОЛОКНИСТОГО ЦЕМЕНТА И СООТВЕТСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ
NON-WOVEN FABRIC FOR ARTICLES OF FIBRE CEMENT AND METHODS USED

Область техники изобретения
Настоящее изобретение относится, в общем, к тканям, и более конкретно - к тканям, используемым для создания изделий из волокнистого цемента.
Уровень техники изобретения
Волокнистый цемент является широко известным материалом, используемым во многих составных частях здания, таких как облицовка, кровельное покрытие и внутренние конструкции, и в трубах, особенно для перемещения сточных вод. Волокнистый цемент обычно содержит цементную смесь (то есть известь, диоксид кремния и оксид алюминия), глину, загуститель, неорганические наполнители, такие как карбонат кальция, и один, или более, из волокнистых материалов. В прошлом, в качестве волокнистого материала обычно включали асбест (см. патент US 4216043, выданный на имя Газзард (Gazzard), и другие); из-за подтвержденных в достаточной степени проблем, связанных с асбестом, в настоящее время волокнистый цемент обычно содержит натуральное или синтетическое волокно, такое как акриловое, арамидное, поливиниловый спирт, полипропилен, целлюлозу или хлопок. Волокнистый цемент является широко известным для использования вышеупомянутых материалов вследствие сочетания прочности, вязкости, ударостойкости, гидролитической устойчивости и низкого коэффициента теплового расширения/сжатия.
Для использования в составных частях наружной обшивки или кровли волокнистому цементу зачастую придают форму листов или труб, которые можно использовать "как есть", или затем подвергают резанию или обработке иным образом до заданной формы. Один процесс создания изделий из волокнистого цемента известен как Hatschek процесс. Формовочное устройство для волокнистого цемента, с использованием Hatschek процесса, обычно содержит ленту из пористой ткани, установленную на последовательно расположенные опорные валки. Водный раствор волокнистого цемента из описанных выше компонентов готовят и осаждают в виде тонкого листа или ваточного холста на ленте из пористой ткани. Цементный раствор перемещается посредством ленты из ткани и посредством последовательно установленных валков для выравнивания и придания формы цементному раствору. При перемещении цементного раствора содержавшаяся в нем влага просачивается через отверстия в ткани. Удаление влаги обычно усиливается применением вакуумного отсасывания относительно цементного раствора через ткань (обычно посредством приемной коробки (на всасывающем трубопроводе) под пористой тканью). После прохождения через ряд прессующих валков полотно для волокнистого цемента может быть высушено и разрезано на отдельные листы, собрано на сборном цилиндре для последующего разматывания и разрезания на отдельные листы, или собрано в виде последовательно расположенных перекрывающих слоев на подборочном цилиндре, что в конечном итоге образует трубу из волокнистого цемента.
Пористая ткань, используемая для удерживания цементного раствора при удалении влаги, обычно является переплетенной из очень грубых (приблизительно между 2500 дтекс (dtcx) и 3000 дтекс (dtcx) полиамидных нитей. Обычно нити переплетают по форме “полотняного (ординарного) переплетения”, хотя также используют другие формы, такие как саржи и атласы. После переплетения нити покрывают слоем ватина на "плоской стороне" ткани (то есть стороне ткани, которая входит в контакт с раствором волокнистого цемента); в некоторых случаях "машинную сторону" ткани (то есть сторону ткани, которая не входит непосредственно в контакт с раствором волокнистого цемента) также покрывают слоем ватина. Слой ватина помогает при извлечении, или "подборке", цементного раствора из ванны или другого контейнера для обработки. Из-за наличия слоя(ев) ватина ткань обычно называют "нетканый материал" для волокнистого цемента.
"Нетканые материалы" для волокнистого цемента обычно содержат один слой или более слоев основы полотна, которые формируют в непрерывные ленты. Слои основы полотна могут быть "плоскопереплетенными" (flat-woven) и постоянно соединенными после переплетения в непрерывную ленту, или слои полотна могут быть сплетены в непрерывную форму. Продольные концы "плоскопереплетенных" тканей обычно соединяют для формирования непрерывной ленты.
Для улучшения соединения перекрывающих слоев на некоторых изделиях из волокнистого цемента предпочтительно наносят углубления на поверхности, известные как "маркировка". Такое изделие из волокнистого цемента обычно используют в кровельных листах, волнистых листах, трубах и т.п. В нетканых материалах, на которых производят маркировку, для получения волокна часто используют произведенные фильерным способом производства нити большого сечения в направлении, поперечном машинному направлению (CMD), в комбинации с гибридными комплексными нитями (продольного) машинного направления (MD), произведенными фильерным способом. Однако такие нетканые материалы с течением времени могут пострадать от загрязнения и сниженной способности маркировки. Может существовать потребность в предлагаемой продукции из волокнистого цемента, которая направлена на устранение таких недостатков.
Сущность изобретения
В качестве первого аспекта варианты осуществления изобретения направлены на нетканый материал для волокнистого цемента, содержащий: слой основы полотна, содержащий нити продольного направления (MD) и нити поперечного направления (CMD), переплетенные одни относительно других, причем нити поперечного направления (CMD) содержат скрученные мононити; и по меньшей мере один слой ватина, перекрывающий слой основы полотна. В такой конфигурации нетканый материал для волокнистого цемента может иметь характеристики лучше, чем у существующих нетканых материалов для волокнистого цемента, включая более легкую очистку, лучшую износостойкость нитей поперечного направления (CMD), лучшую устойчивость к сжатию, более высокую прочность нитей поперечного направления (CMD) и лучшее скрепление нитей продольного направления (MD) нитями поперечного направления (CMD).
В качестве второго аспекта варианты осуществления изобретения направлены на способы создания изделия из волокнистого цемента, содержащего этапы: (a) обеспечения нетканого материала для волокнистого цемента, причем нетканый материал для волокнистого цемента содержит: слой основы полотна, содержащий нити продольного направления (MD) и нити поперечного направления (CMD), переплетенные одни относительно других, где нити поперечного направления (CMD) содержат скрученные мононити; и по меньшей мере один слой ватина, покрывающий слой основы полотна; (b) помещение нетканого материала для волокнистого цемента на последовательно расположенные валки машины для формования волокнистого цемента; (c) нанесение с осаждением раствора волокнистого цемента на нетканый материал для волокнистого цемента; и (d) удаление влаги из жидкого цементного раствора для формирования полотна волокнистого цемента.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - схематическое отображение устройства для получения волокнистого цемента согласно настоящему изобретению.
Фиг.2 - вид сверху в перспективе части основы полотна для волокнистого цемента в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения, с нитями поперечного направления (CMD), показанными проходящими в горизонтальном направлении, и с нитями продольного направления (MD), показанными проходящими в вертикальном направлении.
Фиг.3 - схематический вид в разрезе нетканого материала для волокнистого цемента, который содержит основу полотна согласно фиг.2.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
Настоящее изобретение описано ниже более полно, где показаны предпочтительные варианты осуществления изобретения. Данное изобретение, однако, может быть осуществлено в различных формах и не должно рассматриваться ограниченным вышеизложенными вариантами осуществления. Данные варианты осуществления изобретения представлены так, что это описание является полным и законченным и полностью передает объем изобретения специалистам в данной области техники. Одинаковые ссылочные позиции на чертежах относятся к аналогичным элементам по всему описанию. Толщина и размеры некоторых компонентов для ясности могут быть увеличены.
Как упомянуто в описании, “продольное направление” ("MD") и “поперечное направление” ("CMD") относятся, соответственно, к направлению, совпадающему с направлением перемещения нетканого материала для волокнистого цемента на машине для получения волокнистого цемента, и к направлению, параллельному поверхности полотна и поперечному относительно направления перемещения. Таким образом, ссылки на направление относительно положения по вертикали нитей в полотне (например, выше, ниже, верхняя часть, основание, нижняя часть и т.д.) дают основание полагать, что создание поверхности полотна волокнистого цемента является верхней стороной полотна, а поверхность полотна в сторону машинной является нижней стороной полотна.
Все использованные в данном документе термины (включая технические и научные термины), если не определено иным образом, имеют одинаковое значение, что обычно является очевидным для специалиста в данной области техники, к которой относится данное изобретение. Кроме того, должно быть понятно, что термины, определенные так, как в используемых обычно словарях, должны пониматься как имеющие значение, которое является подходящим для его значения в контексте соответствующей области техники и не будет интерпретировано в идеализированном или слишком формальном смысле, если это специально не определено в данном документе.
Терминология в данном документе использована только с целью описания конкретных вариантов осуществления изобретения и не предназначена для ограничения изобретения. Как использовано в данном документе, формы в единственном числе предназначены также для охватывания форм во множественном числе, если в контексте ясно не указано иначе. Кроме того, подразумевается, что термины "содержит" и/или "содержащий" при использовании в данном описании указывают на наличие упомянутых отдельных особенностей, систем, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличие или дополнение одной или более других особенностей, систем, этапов, операций, элементов, компонентов и/или их групп. Использованное в данном документе речевого оборота "и/или" заключает в себе любое и все комбинации одного или более ассоциируемых с ними упомянутых отдельных элементов.
Кроме того, термины пространственной ориентации, такие как "под", "ниже", "нижний", "верхний" и т.п., могут быть использованы здесь для простоты описания, чтобы охарактеризовать один элемент или взаимосвязь с другим элементом или деталью(ми), как проиллюстрировано на фигурах. Подразумевается, что термины, связанные с пространственной ориентацией, предназначены охватывать различные положения ориентации устройства при использовании или функционировании в дополнение к отображенному на фигурах положению в пространстве. Например, если устройство на фигурах перевертывают, элементы, описанные как находящиеся "под" или "ниже" других элементов, или положения, характеризовались бы в таком случае "над" другим элементом или особенностями. Таким образом, термин "под" в качестве примера может охватить и положение сверху и снизу. Устройство может быть ориентировано иным образом (повернуто на 90° или с другой ориентацией) и с другими соответствующими ключевыми словами относительно пространства, используемыми в данном документе с соответствующим толкованием.
Известные функции или конструкции не могут быть описаны подробно в интересах краткости и/или ясности.
Со ссылкой на фиг.1 отображено устройство для получения волокнистого цемента, обозначенное в целом позицией 10. Формующее устройство 10, в котором осуществляют типичный Hatschek процесс, в общем содержит непрерывный нетканый материал 30 для волокнистого цемента, который помещен в контакт качения с множеством направляющих валков 20, обеспечивающих движение. Нетканый материал 30, с началом движения в нижнем правом углу на фиг.1, проходит над тремя ваннами 12, каждая из которых содержит партию жидкого раствора 14 волокнистого цемента. Как упомянуто, "волокнистый цемент" означает любой вяжущий состав, содержащий цемент, диоксид кремния, и волокно для армирования с содержанием асбеста, поливиниловый спирт, полипропилен, хлопок, древесный или другой целлюлозный материал, акриловое или арамидное волокно. Предполагается, что другие материалы, такие как загустители, глинистые материалы, пигменты и т.п., которые обеспечивают заданные технологические свойства или эксплуатационные характеристики жидкому раствору 14 волокнистого цемента или изделию, выполненному из него, также могут быть включены в состав. Каждая ванна 12 помещена ниже барабана 16 для осаждения, сопряженного с гауч-валом 18. Каждая ванна 12 также содержит мешалки 13, которые предотвращают затвердение (далее схватывание) в нем жидкого раствора 14 волокнистого цемента.
Вращение каждого барабана 16 для осаждения приводит к накапливанию жидкого раствора 14 волокнистого цемента на поверхности барабана; когда нетканый материал 30 перемещается поверх и входит в контакт с барабаном 16, жидкий раствор 14 передается от барабана 16 на нетканый материал 30. Количество жидкого раствора 14, нанесенного на ткань 30 каждым барабаном 16, управляется соответствующим гауч-валом 18. Как правило, жидкий раствор 14 волокнистого цемента наносится с осаждением в виде полотна 21 с толщиной приблизительно между 0,3 мм и 3 мм.
Также со ссылкой на фиг.1, когда полотно 21 из раствора волокнистого цемента из каждой из ванн 12 накоплено с осаждением на нетканом материале 30, нетканый материал 30 перемещает полотно 21 из раствора поверх одного направляющего валка 20, затем над одной или более приемной коробкой 26 (на фиг.1 показаны две), каждая из которых создает отрицательное давление относительно нетканого материала 30, способствуя, таким образом, удалению влаги из полотна 21 из раствора. В итоге нетканый материал 30 и полотно 21 из раствора проходят поверх второго направляющего валка 20, затем в зазор, образованный между боковым валком 24 и формующим валком 22. После прохождения через зазор, полотно 21 из раствора формируется в полутвердый лист 28 волокнистого цемента, который накапливается на поверхности формующего валка 22.
Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что другие формующие устройства также пригодны для использования с неткаными материалами для волокнистого цемента в соответствии с настоящим изобретением. Например, нетканые материалы согласно настоящему изобретению также могут использоваться для формования труб из волокнистого цемента. Для выполнения такой операции лист 28 из волокнистого цемента может быть собран с входящими в контакт слоями на формующем валке; по мере высыхания перекрывающие слои образуют цельную многослойную трубу. Устройство для формования трубы часто содержит небольшие гауч-валки, которые действуют совместно с формующим валком для улучшения межслоевой прочности. Кроме того, второе нетканое полотно может перемещаться поверх дополнительных гауч-валков, чтобы способствовать поглощению воды и финишной обработке.
Часть основы полотна для нетканого материала 30 для волокнистого цемента, обозначенной, в общем, ссылочной позицией 40, показана на фиг.2. Полотно 10 содержит нити 41 продольного (машинного) направления (MD) и нити 42 поперечного (относительно машинного), направления (CMD), сплетенные вместе одни с другими со структурой “полотняного переплетения” (то есть со структурой "одна сверху/одна снизу"). Такая структура повторяется по ширине полотна 40.
В полотне 40 нити 42 поперечного направления (CMD) являются скрутками мононитей. В некоторых вариантах осуществления нити 42 поперечного направления (CMD) являются скрутками мононитей со структурой, по существу не представляющей собой нетканый материал фильерного способа производства. Представленная в качестве примера нить поперечного направления (CMD) является круткой мононити со структурой 0,3×2×3; это обозначение указывает, что отдельные мононити выполнены с диаметром (a) 0,3 мм, которые являются (b) скрученными в пары, затем (c), скручиваемыми в комбинации из трех пар. Другими словами, каждая нить содержит три пары скрученных 0,3-миллиметровых мононитей. В некоторых вариантах осуществления мононити сформованы из полиамида (нейлона) и, в частности, могут быть из полиамида-6 (нейлона-6). Нити поперечного направления (CMD) обычно имеют размер 200-800 текс (tex). Другие варианты производственных возможностей содержат крутки мононитей с нижеследующими переплетениями: 0,3×2×4; 0,3×3×3; 0,2×3×4; 0,2×3×5.
Нити 41 продольного направления (MD) обычно являются гибридными комплексными нитями для нетканого материала фильерного способа производства, но могут содержать другие варианты. Примерная нить продольного направления (MD) является сформованной из крутки нити для нетканого материала фильерного способа производства (поставляемой от Tonak, a.s., Чешская республика) и полиамидной комплексной нити (например, трикотажного переплетения 3×4 полиамидной комплексной нити, поставляемой от Инвиста, Уичито, Канзас (Invista, Wichita, Kansas). Другие комплексные трикотажные переплетения могут содержать 3×5, 3×6 или 3×9 формы. Нити продольного направления (MD) обычно имеют размер 1000-5000 текс (tex).
Как показано на фиг.3, нетканый материал 30 также содержит верхний слой 52 ватина, который находится под полотном 40. Слои 52, 54 ватина могут быть сформованы из материала, такого как синтетическое волокно типа акрилового арамидного волокна, полиэфирного волокна, или полиамида, или натурального волокна, такого как шерсть, который способствует захватыванию жидкого раствора волокнистого цемента 14 из ванн 12 для формования полотна 21 волокнистого цемента на фиг.1. Примерные материалы содержат полиамидное и полиэфирное волокно и их композиции. Вес слоев ватина может изменяться, хотя предпочтительно, чтобы отношение веса ткани к весу слоя ватина составляло приблизительно между 1,0 и 2,0, наиболее предпочтительно, 1,5. Также в некоторых вариантах осуществления может быть желательным исключение нижнего слоя ватина.
Нетканый материал для волокнистого цемента с использованием в качестве материала основы, такого как полотно 30, может иметь улучшенные характеристики по сравнению с существующими неткаными материалами для волокнистого цемента, включая возможность более легкого очищения, более высокую износостойкость нитей поперечного направления (CMD), более высокое сопротивление сжатию, более высокую прочность нитей поперечного направления (CMD) и лучшее крепление нитей продольного направления (MD) посредством нитей поперечного направления (CMD). В частности, нити поперечного направления (CMD) могут иметь более низкую удельную поверхность, чем у известных нитей поперечного направления (CMD), что способствует уменьшению веса и толщины нетканого материала.
Вышеизложенное описание является иллюстрирующим настоящее изобретение и не должно рассматриваться как ограничивающее его. Хотя были описаны примерные варианты осуществления данного изобретения, специалисты в данной области техники без труда оценят, что возможны многие усовершенствования в этих примерных вариантах осуществления изобретения без существенного отступления от новых идей и преимуществ данного изобретения. Соответственно, предполагается, что все такие усовершенствования включены в объем данного изобретения, как определено в нижеследующей формуле изобретения.