УСИЛИВАЮЩИЙ ЛИСТ ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ ПЛИТЫ НА ОСНОВЕ ВЯЖУЩЕГО ВЕЩЕСТВА
REINFORCING SHEET FOR REINFORCEMENT OF BOARD BASED ON BINDER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к усиливающему листу для усиления плиты на основе вяжущего вещества и к плите на основе вяжущего вещества с усиливающим листом. Плита на основе вяжущего вещества представляет собой строительную панель для обшивки стены и потолка здания.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Заявка на патент США 2004/0084127 А1 раскрывает усиленную стекловолокном плиту на основе вяжущего вещества, которая усилена стекловолоконным усиливающим листом, и гидрофильный покрывающий материал на покрытых вяжущим стекловолокнах.
Патент США №7429544 раскрывает облицовочный материал, имеющий сетку из волокон со случайно ориентированными границами ячеек с первым вяжущим, второй водной вяжущей смолой с вязкостью, достаточной для частичного проникновения через сетку из волокон с открытыми ячейками, и водное покрытие, где водное покрытие включает наполнитель, игловидные синтетические волокна и вяжущее с довольно низкой температурой стеклования.
Патент США №6524679 раскрывает усиленную стекловолокном плиту на основе вяжущего вещества с сердечником на основе вяжущего вещества. Сердечник образован посредством гидравлического вяжущего соединения в виде суспензии. Под и на суспензию стелят стекловолоконные усиливающие листы для упаковки сердечника. Затем, смотрящие наружу поверхности листов накрывают или покрывают посредством нанесения тонкой пленки дополнительной суспензии с целью обеспечения покрытия и во избежание открытых стекловолокон листов. Стекловолоконные профили покрыты тонкой пленкой, но видимы под тонкой пленкой. Применяют нагревание для ускорения гидратации суспензии и сушки для образования затвердевшего сердечника на основе вяжущего вещества по мере того, как рассеивается избыточная вода взвеси посредством испарений в виде водяного пара через листы для осушения сердечника.
Патент США №4378405 раскрывает усиленную стекловолокном плиту на основе вяжущего вещества, для которой сердечник на основе вяжущего вещества формируют путем вибрационного уплотнения гидравлического вяжущего соединения, представляющего собой суспензию, в то время как под и на суспензию стелят стекловолоконные усиливающие листы для упаковки суспензии. Вибрации заставляют суспензию проходить через поры листов с образованием тонкой пленки суспензии на основе вяжущего вещества с целью обеспечения покрытия и во избежание открытых стекловолокон и для обеспечения гладкой вяжущей поверхности на тонкой пленке.
Кроме того, патент США №4378405 раскрывает, что при обычных условиях трудно соответствующим образом связать суспензию на основе вяжущего вещества со стекловолокнами листов, которые служат в качестве заменителей традиционных бумажных облицовок для упаковки суспензии.
Кроме того, стекловолокна листа связываются вместе вяжущим на стекловолокнах. Гидрофобное вяжущее препятствует смачиванию суспензией с тем, чтобы воспрепятствовать формированию тонкой пленки суспензии поверх стекловолокон. Гидрофильное вяжущее на стекловолокнах является влагопоглощающим со сбором влаги, что способствует нежелательному росту плесени и бактериальному росту.
Водное содержимое гидравлического вяжущего соединения препятствует связыванию гидрофобных стекловолокон и гидрофобного вяжущего на стекловолокнах. Однако гигроскопическое вяжущее или гидрофильное вяжущее, такое как вяжущее из группы полярных (образование полярной химической связи) акриловых вяжущих или вяжущее на основе поливинилового спирта, на стекловолокнах поглощает и удерживает влагу, при этом удерживаемая влага будет содействовать нежелательному росту плесени и бактериальному росту на плите на основе вяжущего вещества. Кроме того, гигроскопическое или гидрофильное полярное вяжущее теряет прочность на разрыв вяжущего, становясь мягким и нежестким, при смачивании суспензией на основе вяжущего вещества.
Кроме того, гидравлическое вяжущее соединение может содержать добавки, которые повышают вязкость суспензии, затрудняя ее связывание с покрытыми вяжущим стекловолокнами. Кроме того, для получения водостойкого сердечника, который препятствует поглощению влаги, гидравлическое вяжущее соединение может включать в своем составе водостойкую добавку, такую как парафиново-битумная эмульсия, силоксан, стироловый/акрилатный полимер или силикон.
Устройство, пригодное для производства усиленной стекловолокном плиты на основе вяжущего вещества, описано в любом из документов US 2004/0084127; US 7049251; US 6524679 и US 4378405, где US 2004/0084127 раскрывает волоконный усиливающий лист, обработанный распылением, например, вещества для улучшения его характеристик смачивания и склеивания, и конвейерную ленту, поддерживающую суспензию плиты на основе вяжущего вещества и волоконный усиливающий лист. Однако остатки вещества в плите на основе вяжущего вещества будут способствовать нежелательной гигроскопичности или гидрофобности плиты на основе вяжущего вещества.
Патент США №7049251 раскрывает верхний лист и нижний лист с суспензией между ними и выдерживаемые в сушильной печи, что ускоряет сушку посредством повышения скорости испарения избыточной воды.
Для усиливающих листов было бы желательно, чтобы они были гидрофильными при начальном контакте с суспензией гидравлического вяжущего соединения с тем, чтобы способствовать смачиванию суспензией, распределению суспензии и формированию соответствующей связи с суспензией, а после этого чтобы они были гидрофобными в то время как погружены в сердечник плиты на основе вяжущего вещества с тем, чтобы препятствовать поглощению и удержанию влаги.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Усиливающий лист для плиты на основе вяжущего вещества включает тонкий проницаемый для водяного пара слой стекловолокон, связанных друг с другом посредством отвержденного вяжущего с получением покрытых вяжущим стекловолокон, и гидрофильный покрывающий материал на покрытых вяжущим стекловолокнах, при этом гидрофильный покрывающий материал является растворимым и переносимым в водную суспензию вяжущего соединения и, кроме того, является летучим в воде суспензии с рассеиванием посредством испарения при повышенной температуре, при которых высушивается вяжущее соединение с формированием плиты на основе вяжущего вещества.
Усиливающий лист для плиты на основе вяжущего вещества включает тонкий проницаемый для водяного пара слой стекловолокон, связанных друг с другом отвержденным вяжущим с получением покрытых вяжущим стекловолокон, и гидрофильный покрывающий материал на покрытых вяжущим стекловолокнах, при этом гидрофильный покрывающий материал является маловязким в водной суспензии с тем, чтобы разводиться и диспергироваться при контакте с поверхностными молекулами воды суспензии на поверхности суспензии вяжущего соединения для смачивания покрытых вяжущим стекловолокон и распределения суспензии по покрытым вяжущим стекловолокнам, и при этом гидрофильный покрывающий материал является летучим с рассеиванием посредством испарения при повышенной температуре, при которой вяжущее соединение высыхает с формированием сухой плиты на основе вяжущего вещества, у которой как вяжущее соединение, так и покрытые вяжущим стекловолокна, по сути, не содержат гидрофильный покрывающий материал.
Способ изготовления усиливающего листа для плиты на основе вяжущего вещества включает нанесение гидрофильного покрывающего материала на покрытые вяжущим стекловолокна, где стекловолокна покрыты отвержденным вяжущим, при этом гидрофильный покрывающий материал является маловязким в водной суспензии с тем, чтобы разводиться и разбавляться при контакте с поверхностными молекулами воды суспензии на поверхности суспензии вяжущего соединения для разведения и диспергирования, и для смачивания и распределения суспензии по покрытым вяжущим стекловолокнам, и при этом гидрофильный покрывающий материал является летучим с рассеиванием посредством испарения при повышенной температуре, при которой высушивается вяжущее соединение, в результате чего покрытые вяжущим стекловолокна, по сути, не содержат гидрофильный покрывающий материал.
Плита на основе вяжущего вещества включает сердечник плиты на основе вяжущего вещества, сформированный посредством суспензии вяжущего соединения; и при этом каждая из одной или двух главных поверхностей плиты на основе вяжущего вещества имеет соответствующий усиливающий лист, где гидрофильный покрывающий материал на каждом соответствующем усиливающем листе является маловязким в водной суспензии с тем, чтобы разбавляться и диспергироваться при контакте с поверхностными молекулами воды суспензии на поверхности суспензии для смачивания покрытых вяжущим стекловолокон и распределения суспензии по покрытым вяжущим стекловолокнам, и при этом гидрофильный покрывающий материал в воде суспензии является летучим с рассеиванием посредством испарения при повышенной температуре и длительности, при которых вяжущее соединение высыхает с формированием сухого сердечника плиты на основе вяжущего вещества, у которого как вяжущее соединение, так и покрытые вяжущим стекловолокна, по сути, не содержат гидрофильный покрывающий материал. Вариант осуществления плиты на основе вяжущего вещества включает усиливающий лист с гидрофильным покрывающим материалом на покрытых вяжущим стекловолокнах и суспензию вяжущего соединения, при этом гидрофильный покрывающий материал является маловязким с тем, чтобы разбавляться и диспергироваться при контакте с поверхностными молекулами воды суспензии на поверхности суспензии для смачивания покрытых вяжущим стекловолокон и распределения суспензии по покрытым вяжущим стекловолокнам, и при этом гидрофильный покрывающий материал является летучим с рассеиванием посредством испарения при повышенной температуре и длительности, при которых вяжущее соединение высыхает с формированием сухой плиты на основе вяжущего вещества, у которой как вяжущее соединение, так и покрытые вяжущим стекловолокна, по сути, не содержат гидрофильный покрывающий материал.
Способ изготовления плиты на основе вяжущего вещества включает нанесение гидрофильного покрывающего материала на усиливающий лист с покрытыми вяжущим стекловолокнами и объединение усиливающего листа с суспензией вяжущего соединения, при этом гидрофильный покрывающий материал является маловязким с тем, чтобы разбавляться и диспергироваться при контакте с поверхностными молекулами воды суспензии на поверхности суспензии для смачивания и распределения суспензии по покрытым вяжущим стекловолокнам, и сушку вяжущего соединения при повышенной температуре, при которой гидрофильный покрывающий материал является летучим и рассеивается посредством испарения с формированием сухой плиты на основе вяжущего вещества, у которой как вяжущее соединение, так и покрытые вяжущим стекловолокна, по сути, не содержат гидрофильный покрывающий материал.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
Далее посредством примера будут описаны варианты осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые графические материалы.
ФИГ.1 является частичной изометрической проекцией части варианта осуществления плиты на основе вяжущего вещества.
ФИГ.2 является частичной изометрической проекцией варианта осуществления усиливающего листа, имеющего тонкий проницаемый слой покрытых вяжущим стекловолокон, имеющих сверху покрывающий материал.
ФИГ.3 является видом, подобным ФИГ.2 и иллюстрирующим другой вариант осуществления усиливающего листа, имеющего тонкий проницаемый слой покрытых вяжущим стекловолокон, имеющих сверху покрывающий материал, объединенный с сеткой, изображенной в покомпонентной конфигурации и имеющей сверху некоторое количество покрывающего материала.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ФИГ.1 иллюстрирует усиленную стекловолокном плиту 100 на основе вяжущего вещества, имеющую сердечник 102 на основе вяжущего вещества. Сердечник 102 сформирован суспензией гидравлического вяжущего соединения. Суспензия формирует толщину слоя между поверхностью на обработанной стороне 104 сердечника 102 и поверхностью на необработанной стороне 106 сердечника 102. Под суспензию подстелен лист 108 для усиления сердечника 102. Один лист 108 покрывает поверхность 104 на обработанной стороне сердечника 102. Лист 108 может иметь размер площади, аналогичный поверхности 104 на обработанной стороне. Альтернативно, лист 108 может иметь больший размер площади и обворачиваться вокруг краев 102а, 102b сердечника 102. Поверхность 106 на необработанной стороне плиты 100 на основе вяжущего вещества может иметь бумажный лист 110, тогда как обработанная сторона имеет стекловолоконный усиливающий лист 108. В еще одном варианте осуществления каждый из листов 108, 110 представляет собой стекловолоконный усиливающий лист. В варианте осуществления листы 108, 110 перекрываются вдоль границ 108а, 110а их краев для окружения суспензии.
Суспензия смачивается и распределяется по усиливающим листам 108, 110. Усиливающие листы 108, 110 и суспензия при производстве поддерживаются снизу, что формирует гладкую поверхность, направлению к поддерживающей поверхности конвейерной ленты или формовочного стола. В варианте осуществления, в котором суспензия проходит через поры листа 108, суспензия образует тонкую пленку суспензии на внешней поверхности листа 108. Тонкая пленка сформирована гладкой поверхностью, направленной к поддерживающей поверхности конвейерной ленты или формовочного стола. Необработанная сторона поверхности 106 не поддерживается и склонна к образованию менее гладкой поверхности для образования необработанной стороны поверхности 106 плиты 100 на основе вяжущего вещества.
Нагревание применяют для ускорения гидратирования и отверждения суспензии. Суспензия гидратируется и отверждается, по меньшей мере, частично для образования отверджденного сердечника 102 на основе вяжущего вещества, при этом избыточная вода суспензии рассеивается посредством испарения в виде водяного пара через листы 108, 110 для высушивания сердечника 102. Вода гидратирования относится к части воды, содержащейся в суспензии, которая химически реагирует с вяжущим соединением для образования гидрата сердечника 102. Вода для удобства манипуляции относится к другой части содержания воды в гидравлическом вяжущем соединении, которая присутствует в основном, чтобы обеспечивать достаточную текучесть суспензии для обработки. Вода для удобства манипуляции представляет собой воду, которая рассеивается посредством испарения через поры вариантов осуществления листов 108, 110, имеющих тонкий проницаемый слой стекловолокон. Каждый усиливающий лист 108, 110 усиливает соответствующую поверхность 104, 106 плиты на основе вяжущего вещества для противодействия растягивающим и изгибающим нагрузкам, которые вызваны нежелательными повреждениями плиты.
В некоторых вариантах осуществления суспензия проникает через листы 108, 110 и вытесняет воздух, находящийся в порах листов 108, 110. Вытесненный воздух просачивается через тонкую пленку суспензии, при этом он имеет склонность нарушать поверхность суспензии и создавать неровности рельефа поверхности. Неровности рельефа поверхности включают миниатюрные пики и углубления, и капилляры для сбора или удержания влаги, что содействует развитию плесени и милдью. Для минимизации этих недостатков поверхности желательно, чтобы стекловолоконные усиливающие листы 108, 110 были гидрофильными при первоначальном контакте с суспензией на основе вяжущего вещества для того, чтобы способствовать увлажнению суспензией, в результате чего воздух будет быстро вытеснен из листов 108, 110. Более того, гидрофильные листы 108, 110, которые являются гидрофильными при первоначальном контакте с суспензией, будут образовывать эффективную связь с вяжущим соединением после гидратирования и сушки сердечника.
Изобретение обеспечивает стекловолоконный усиливающий лист 108, 110, частично погружаемый в плиту 100 на основе вяжущего вещества для нахождения на поверхности 104, 106 плиты 100. Альтернативно лист 108, 110 полностью погружен в плиту 100 на основе вяжущего вещества. Лист 108, 110 может быть частично или полностью погружен в одну или обе главные поверхности 104, 106 плиты 100, и может быть обернут вокруг краев 102а, 102b плиты 100. Кроме того, изобретение обеспечивает плиту 100 на основе вяжущего вещества, имеющую частично или полностью погруженный стекловолоконный усиливающий лист 108, 110. Раскрыты способы изготовления листа 108, 110 и плиты 100 на основе вяжущего вещества.
Варианты осуществления гидравлического вяжущего соединения включают матрицы из гидратирующего вяжущего материала, включая, кроме прочего, гипс, портландцемент, известковый раствор, геополимеры и глинистые минералы. Вариант осуществления гидравлического вяжущего соединения может включать смесь вяжущего материала со структурными добавками, включая, кроме прочего, усиливающие волокна и наполнители, и заполнители из песка или камня и повторно используемых вяжущих материалов.
Другие варианты осуществления гидравлического вяжущего соединения могут представлять собой смесь с добавкой в водном растворе или эмульсии. Воздействие добавки на адгезию может быть положительным (например, уменьшающая усадку примесь), нейтральным (например, светостабилизатор) или негативным (например, силоксаны, парафины). Добавка включает полимеры, такие как крахмал, EVA, PvOH, акриловые смолы, поливинилацетат или подобное, ускорители схватывания, устойчивые к биоцидам и/или огнестойкие добавки, такие как силоксан, бура, наполнители, замедлители схватывания, диспергирующие средства, пигменты и красящие вещества, светостабилизаторы, термостабилизаторы, уменьшающие усадку примеси, воздухововлекающие средства, ускорители схватывания, пенообразующие средства, красящие средства и отверждающие средства.
Кроме того, для улучшения водостойкости вяжущих соединений добавка включает резинаты металлов; парафиновые или битумные эмульсии или их смеси; смесь парафина и/или битума, а также кукурузный крахмал и перманганат калия; нерастворимые в воде термопластические органические материалы, такие как нефть и природный битум, коксовый деготь, и термопластические синтетические смолы, такие как поли(винилацетат), поливинилхлорид и сополимер винилацетата и винилхлорида, и акриловые смолы; смесь канифольного мыла (резинаты металлов), растворимой в воде соли щелочноземельного металла и мазута; смесь нефтяного парафина в форме эмульсии и одного из мазута, хвойной смолы или коксового дегтя; смесь, включающую мазут и канифоль, ароматические изоцианаты и дизоцианаты; органогидрогенполисилоксаны и другие кремнийорганические материалы, акриловые смолы и парафино-битумную эмульсию с или без таких материалов, как сульфат калия, щелочные и щелочноземельные элементы. Влияющие на технические характеристики добавки могут быть введены прямо в суспензию.
4
2
4
2
Если гипс применяется как первичное гидравлическое вяжущее, суспензия может быть сформирована смешиванием воды с порошкообразным безводным сульфатом кальция или гемигидратом сульфата кальция (Ca-SO·½HO), также известным как обожженный гипс, и после этого смесь может гидратироваться или схватываться в дигидрат сульфата кальция (CaSO·2HO), относительно твердый материал. Суспензия включает по меньшей мере около 85 вес.% схватившегося гипса или вяжущего.
Гидравлическое вяжущее соединение может составлять смесь, имеющую добавку-наполнитель, включая летучую золу, шлак, керамические материалы, включающие диоксид кремния, диоксид титана и нитрит кремния, и метакаолин, и усиливающие волокна, включающие волокна, выполненные из стекловолокна, арамидов, полиолефинов, углерода, графита, сложного полиэфира, PVA, полипропилена, натуральных волокон, целлюлозных волокон, вискозного волокна, соломы, бумаги и их комбинации.
Предпочтительный вариант осуществления стекловолоконного усиливающего листа 108, 110 включает тонкий проницаемый слой стекловолокон 202, покрытый по меньшей мере частично отвержденным вяжущим 204 для связывания стекловолокон 202 вместе и обеспечения покрытых вяжущим стекловолокон 202. Поры, находящиеся между покрытыми вяжущим стекловолокнами 202 тонкого проницаемого слоя 108 или 100, являются порами для водяного пара, предназначенными для пропускания водяного пара, испаряющегося из суспензии. В предпочтительном варианте осуществления стекловолокна 202 порублены для обеспечения рубленных волокон с необходимыми длинами. Волокна складывают для образования слоя. После этого вяжущее 204 наносят на волокна и отверждают для обеспечения покрытых вяжущим стекловолокон 202 в тонком, проницаемом для водяного пара слое 200 стекловолоконного усиливающего листа 108, 100. В альтернативном варианте осуществления стекловолокна 202 собирают посредством сплетения, включая плетение и скручивание, после чего связывают вместе посредством вяжущего 204, или просто укладывают поперек друг друга без использования процесса тканья, после чего связываются вместе посредством вяжущего 204. Другой предпочтительный вариант осуществления стекловолоконного усиливающего листа 108, 110 включает тонкий, проницаемый для водяного пара слой 200, усиленный сеткой 300, адгезивно присоединены для того, чтобы лежать на направленной к суспензии стороне тонкого, проницаемого для водяного пара слоя 200. Сетка 300 содержит отверстия сетки, достаточно большие для прохождения суспензии.
Некоторые варианты осуществления тонкого, проницаемого для водяного пара слоя 200 обеспечивают полностью погруженный тонкий, проницаемый для водяного пара слой 200 в главную поверхность 108, 110 усиленной плиты 100 на основе вяжущего вещества. В варианте осуществления тонкого, проницаемого для водяного пара слоя 200 поры, находящиеся между покрытыми вяжущим стекловолокнами 202, являются порами для водяного пара, предназначенными для пропускания водяного пара, при этом небольшой размер пор является непроницаемым для полностью гидратированного вяжущего соединения с целью предотвращения прохождения суспензии. Стекловолоконный усиливающий лист 108, 110 расположен поверх сердечника 102 для обеспечения липкой поверхности для непосредственного окрашивания или других непосредственно наносимых на стену, отделочных и покрывающих материалов. Кроме того, тонкий, проницаемый для водяного пара слой 200, по меньшей мере, частично доступен для обеспечения липкой поверхности для покрытия из водоотталкивающего материала, например, акрилового покрытия на гипсовой плите. Другие варианты осуществления стекловолоконного усиливающего листа 108, 110 обеспечивают часть тонкого, проницаемого для водяного пара слоя 200 усиливающего листа 108, 110, которая остается доступной на усиленной плите 100 на основе вяжущего вещества для обеспечения поверхности сцепления, и на которую наносят и приклеивают отделку EIPS после установки усиливающего листа 108, 110 с целью создания наружной поверхности стены здания. В другом варианте осуществления тонкого, проницаемого для водяного пара слоя 200 поры, находящиеся между покрытыми вяжущим стекловолокнами 202, являются порами для водяного пара, предназначенными для пропускания водяного пара и имеющими размер пор, достаточный для прохождения частичек суспензии, меньших, по меньшей мере, большего размера пор листа 108, 110. Суспензия проходит через тонкий, проницаемый для водяного пара слой 200 и образует слой тонкой пленки вяжущего соединения на покрытых вяжущим стекловолокнах 202, при этом профили покрытых стекловолокон 202 видны под тонкой пленкой.
Согласно другому варианту осуществления тонкого, проницаемого для водяного пара слоя 200 стекловолокна 202 доступны для принятия покрытия из дополнительной суспензии с высоким содержанием воды, наносимого на тонкий проницаемый слой 200 таким образом, что волокна 202 тонкого проницаемого слоя 202 становятся поверхностью, покрытой тонкой пленкой суспензии с высоким содержанием воды, при этом профили покрытых стекловолокон 202 видны под тонкой пленкой. Кроме того, суспензия с высоким содержанием воды сливается с суспензией, образующей сердечник.
На ФИГ.2 каждый усиленный стекловолокном лист 108 или 110 представляет собой тонкий проницаемый слой 200, имеющий стекловолокна 202, которые соединены вместе посредством отвержденного вяжущего 204, которое покрывает стекловолокна 204. Другой вариант осуществления на ФИГ.3 включает тонкий проницаемый слой 200, усиленный сеткой 300 на обращенной к суспензии стороне тонкого проницаемого слоя 200. Сетка 300 является решеткой из стекловолокон 302, обеспечивающей размер ячеек, больший, чем поры тонкого проницаемого слоя 200. Суспензия проходит через сетку 300 для взаимодействия с тонким проницаемым слоем 200. Сетка 300 погружена в суспензию гидравлического вяжущего соединения.
Сетка 300 выполнена из стекловолокон 302, которые толще и прочнее при нагрузке на растяжение, чем стекловолокна 202 тонкого проницаемого слоя 200. Стекловолокна 302 сетки 300 переплетены или уложены без переплетения для формирования решетки сетки 300. Вяжущее 304 соединяет стекловолокна 302 сетки 300 в местах их пересечения, когда волокна 302 взаимодействуют друг с другом. Сетка 300 установлена сверху тонкого проницаемого слоя стекловолокон и на нем. Вяжущее или другой подходящий адгезив дополнительно прикрепляет сетку 300 поверх тонкого проницаемого слоя 200 стекловолокон 202.
Вариант осуществления тонкого проницаемого слоя 200 представляет собой стекловолокна 202, переплетенные посредством тканья или вязания и покрытые вяжущим 204. Предпочтительный вариант осуществления тонкого проницаемого слоя 200 стекловолокон 202 содержит непереплетенные стекловолокна 202, собранные в случайном или выбранном направлениях. Волокна 202 вытягивают из стекломассы и разрубают на более короткие. Рубленные волокна накапливаются на ленточно-цепном конвейере и образуют тонкий, проницаемый для водяного пара слой 202, известный также как защитный слой. Вяжущее 204, составляющее смолу-вяжущее в текучей композиции вяжущего, рассеяно между волокнами 202 для вяжущего 204 для склеивания волокон 202 вместе в местах их зацепленных пересечений. Кроме того, вяжущее 204 покрывает основные поверхности стекловолокон 202. Остаточный нагрев стекловолокон 202 и нагрев, обеспеченный печью, отверждает вяжущее 204 и отделяет летучие вещества композиции вяжущего для обеспечения термоотверждающегося полимерного вяжущего 2-4, связывая волокна 202 вместе в местах их зацепленных пересечений. Полученный в результате тонкий, проницаемый для водяного пара слой 200 покрытых вяжущим стекловолокон 202 является проницаемым для пара и требует смачивания при начальном контакте суспензией для прилипания суспензии к обращенной к суспензии стороне тонкого проницаемого слоя. Кроме того, вариант осуществления тонкого, проницаемого для водяного пара слоя 200 покрытых вяжущим стекловолокон 202 требует смачивания при начальном контакте суспензией для проникновения суспензии через поры тонкого проницаемого слоя 200, чтобы суспензия покрыла покрытые вяжущим стекловолокна 202 тонкой пленкой суспензии. Кроме того, вариант осуществления тонкого, проницаемого для водяного пара слоя 200 покрытых вяжущим стекловолокон 202 требует смачивания при начальном контакте дополнительной суспензией для того, что дополнительная суспензия покрыла стекловолокна 202 тонкой пленкой из дополнительной суспензии, и проникла через поры тонкого проницаемого слоя 200, и слилась с суспензией, которая образует сердечник 102.
Стандартное или обычное вяжущее 204 включает термоотверждающуюся полимерную смолу. Композиция вяжущего включает смолу-вяжущее, рассеянное или растворенное в текучем носителе для формирования эмульсии на водной основе или раствора на основе растворителя. Композиция вяжущего может включать химические вещества, такие как огнестойкая добавка, фунгицид или биоцид, красящее вещество, или другое вещество в смеси с вяжущим. Полученная в результате композиция вяжущего находится в форме сухой смеси, диспергируемой смеси или растворимой смеси.
Композиция вяжущего может быть применена к волокнам 202 перед переплетением волокон 202. Альтернативно, композиция вяжущего может быть применена после переплетения волокон 202 или после сбора волокон 202 для формирования листа без переплетения. После нанесения композиции вяжущего используют нагревание для рассеивания посредством испарения летучих веществ композиции вяжущего и сушки вяжущего посредством полимеризации, отверждения или простой сушки и формирования термоотверждающегося полимера, который связывает стекловолокна друг с другом. После полимеризации вяжущее 204 находится на переплетенных или непереплетенных местах соединения волокон 202 для обеспечения покрытых вяжущим волокон 202. Согласно варианту осуществления вяжущее 204 обеспечивает покрытие для покрытия и защиты волокон 202. Альтернативно, волокна 202 не полностью покрыты вяжущим 204.
Патент США №7241487 раскрывает не содержащую формальдегид смолу - вяжущее для замены UF смолы-вяжущего, мочевиноформальдегида или смолы, которое является по существу гидрофобным особенно из-за высокой скорости отверждения для препятствования образованию эффективной связи с суспензией на основе вяжущего вещества. Не содержащие формальдегид смолы разработаны в интересах снижения выбросов летучих органических соединений, VOC выбросов. Одна такая не содержащая формальдегид смола-вяжущее является гидрофобным полимером на основе акриловой кислоты или другим поликарбоксильным полимером, соединенным с полиолом, таким как глицерин или низкомолекулярный оксиалкилат глицерина, обеспечивающим сшивающий элемент, который при отверждении обеспечивает сшитое термоотверждающееся полимерное вяжущее для связывания стекловолокон друг с другом. Акриловая смола-вяжущее полимеризируется с полиолом, таким как глицерин, для образования не содержащего UF, термоотверждающегося полимера в качестве вяжущего на стекловолокнах.
Прочность вяжущего касается прочности на растяжение вяжущего 204. Предпочтительный вариант осуществления вяжущего 204 или гидрофобный, или гидрофильный обеспечивает, что он сохраняет свою прочность вяжущего при смачивании суспензией. Варианты осуществления гидрофобного вяжущего 204 обеспечены UF смолой-вяжущим и акриловой смолой-вяжущим, которое полимеризуется с полиолом, таким как глицерин для формирования не содержащего UF термоотверждающегося полимера в качестве вяжущего для стекловолокна 202. Вариант осуществления гидрофильного вяжущего 204 на стекловолокне 202 обеспечен акриловой смолой-вяжущим с низким уровнем полимеризации, что ослабляет прочность на растяжение при смачивании суспензией.
Первый вариант стекловолоконного усиливающего листа 108, 110 обеспечен тонким проницаемым слоем 200 рубленных стекловолокон с диаметром в диапазоне 9-18 микрон и длиной в диапазоне 10-35 мм. Стекловолокна 202 собраны для того, чтобы обеспечить тонкий проницаемый слой 200 стекловолокон 202. Распыление первого пропуска термоотверждающейся смолы-вяжущего в водной смеси вяжущего диспергируется между стекловолокнами 202 в проницаемом слое 200 для обеспечения покрытых вяжущим стекловолокон 202. Тонкий проницаемый слой 200 проходит через печь инфракрасного нагрева или конвекционную печь для отверждения вяжущего 204 с термоотверждающимся полимером и связывания покрытых вяжущим стекловолокон 202 друг с другом.
Стекловолоконный усиливающий лист 108, 110 не следует путать с стекловолоконной изоляцией, где растянутые и слишком длинные стекловолокна покрыты вяжущим и распушены посредством воздуха до показателя толщины R распушенных посредством воздуха стекловолокон. Вяжущее отверждается для закрепления стекловолокон в их распушенных положениях. Стекловолокна связываются вместе посредством вяжущего для обеспечения защитного слоя со значением толщины R. Значение толщины R не подходит для выполнения в качестве стекловолоконного усиливающего листа, поскольку значение толщины R больше, чем плита на основе вяжущего вещества, которую необходимо усилить посредством стекловолоконного усиливающего листа. Стекловолоконная изоляция легко разделяется на куски необходимых размеров, что делает стекловолоконную изоляцию неподходящей касательно прочности на растяжение для выполнения в качестве стекловолоконного усиливающего листа.
Стекловолоконный усиливающий лист 108, 110 не следует путать с плитой вентиляционного канала, в которой стекловолокна находятся в компактной конфигурации для образования жесткой панели или плиты со значением толщины R. Плита вентиляционного канала собирается на широких поверхностях вентиляционного канала для обеспечения термоизоляции канала.
Покрытие второго пропуска покрывающим материалом 206, ФИГ.2, наносится на покрытые вяжущим стекловолокна 202 на обращенной к суспензии стороне листа 108, 110. Покрывающий материал 206 наносится аккуратно или разбавляется в виде раствора или эмульсии в воде или другом текучем носителе и предпочтительно сушится скрытым теплом, удерживаемым покрытыми вяжущим стекловолокнами 202, которые идут сразу за волокнами 202, нагреваемыми посредством горячей вулканизации вяжущего 204.
Второй вариант стекловолоконного усиливающего листа 108, 110 включает первый пример тонкого проницаемого слоя 200 покрытых вяжущим стекловолокон 202. Кроме того, сетка 300 покрытых вяжущим стекловолокон 302 применяется для того, чтобы покрывать сверху покрытые вяжущим стекловолокна 202 в тонком проницаемом слое 200, и прикреплена посредством адгезива. Покрытие второго пропуска покрывающим материалом 206 наносится на стекловолокна сетки 300 и тонкого проницаемого слоя 200 на обращенной к суспензии стороне листа 108, 110.
Покрывающий материал 206 не нужно путать с проклеивающим составом. Проклеивающий состав наносится на отдельные волокна для обеспечения каждого отдельного волокна прочностью на растяжение, а также поверхностными свойствами, такими как поверхностная твердость или мягкость, поверхностная прочность, водонепроницаемость или поглощающая способность. Проклеивающий состав обрабатывает отдельные волокна для прочности и обращения с ними при ткани или вязани с целью изготовления ткани для целей, отличающихся от усиления ткани. Как указано в патенте Соединенных Штатов №5393225, выданном Puckett и др., проклеивающий состав служит для защиты волокон от абразивного воздействия, возникающего при контакте друг с другом или с обрабатывающим оборудованием.
После того как вяжущее отверждено, например, посредством нагрева в печи, покрытые вяжущим стекловолокна 202 выходят из печи и удерживают остаточное тепло и немедленно покрываются покрывающим материалом 206, при этом тонкая пленка сухого гидрофильного смачивающего материала 206, которая покрывает ранее отвержденное вяжущее 204, является растворимой и подвижной в водном содержимом суспензии, а также летучей при температурном уровне и продолжительности нахождения в печи, используемым для сушки частично отвержденной суспензии. Когда сетка 300 присутствует на обращенной к суспензии стороне тонкого проницаемого слоя 200 стекловолокон 202, покрытые вяжущим стекловолокна 302 сетки 300 обеспечиваются покрывающим материалом 206.
Покрывающий материал 206 наносится посредством распыления или ракеля, предпочтительно на обращенную к суспензии сторону тонкого проницаемого слоя 200 покрытых вяжущим стекловолокон 202 и на сетку 300, если она присутствует. Покрывающий материал 206 может проникать в тонкий, проницаемый для водяного пара слой 200 для покрытия противоположной стороны. Наиболее предпочтительно, чтобы покрывающий материал 206 наносился на обращенную к суспензии сторону покрытых вяжущим стекловолокон 202 и противоположную сторону, направленную от стороны, направленной к суспензии. Покрывающий материал 206 сушится предпочтительно посредством остаточного тепла покрытых вяжущим стекловолокон 202, выходящих из печи для отверждения вяжущего.
Покрывающий материал 206 подвижен в воде для быстрого растворения и диспергирования при начальном контакте с водой, в частности, с поверхностными молекулами на поверхности суспензии вяжущего соединения для обеспечения немедленного и быстрого смачивания суспензией и распределения суспензии при немедленном контакте тонкого, проницаемого для водяного пара слоя 200 покрытых вяжущим стекловолокон 202 с суспензией для обеспечения связывания покрытых вяжущим стекловолокон 202 с вяжущим соединением суспензии. Кроме того, покрывающий материал 206 обеспечивает немедленное и быстрое смачивание суспензией и распределение суспензии для удаления воздуха из пор и с поверхностей тонкого проницаемого слоя 200. Удаление воздуха из тонкого проницаемого слоя 200 минимизирует образование воздушных пузырьков во влажной суспензии, проходящей через тонкий проницаемый слой 200, для формирования тонкой пленки с гладкой поверхностью на покрытых вяжущим стекловолокнах 202. До данного изобретения тонкая пленка вяжущего соединения на покрытых вяжущим стекловолокнах 202 имела текстуру шероховатой поверхности из-за пиков и углублений, сформированных воздушными пузырьками во влажном покрытии. Текстура поверхности имеет склонность к сбору влаги, особенно когда текстура поверхности обеспечивает собирающие влагу углубления и захватывающие влагу капилляры, что способствует нежелательному образованию плесени и росту бактерий. Согласно варианту осуществления изобретения немедленное и быстрое увлажнение и распределение вяжущего соединения быстро формирует влажную поверхность на покрытых вяжущим волокнах 202. Влажная поверхность имеет время для того, чтобы выровняться при проседании под действием силы тяжести, тогда как летучая форма водорастворимого гидрофильного увлажняющего материла 206 выпускает и выгоняет захваченные воздушные пузырьки из поверхностей покрытых вяжущим стекловолокон 202 и формирует поры в тонком проницаемом слое 200.
Кроме того, покрывающий материал 206 гидроскопичен к водяному пару, испаряющемуся из суспензии, которая увлажняет растворимый, гидрофильный смачивающий материал 206 водяным паром перед смачиванием и разжижением или растворением молекулами воды суспензии. Гидроскопичность растворимого, гидрофильного смачивающего материала 206 также обеспечивает немедленное и быстрое смачивание и распределение суспензии по покрытым вяжущим стекловолокнам 202 тонкого проницаемого слоя 200.
Покрывающий материал 206 противодействует сопротивляемости смачиванию и связыванию суспензии вследствие высокого поверхностного натяжения воды в суспензии и вследствие гидрофобного вяжущего 204 и любой гидрофобности стекловолокон. Кроме того, покрывающий материал 206 противодействует замедлению смачиванию суспензией, замедлению распределения суспензии и замедлению сушки вследствие адсорбции воды суспензии гидрофильным вяжущим 204.
При изготовлении плиты на основе вяжущего вещества нагревание применяется для гидратирования и сушки вяжущего соединения, а также для ускорения испарения летучего покрывающего материала 206. Поры тонкого проницаемого слоя 200 образуют каналы для испарения летучего покрывающего материала 206 через поры в направлении от вяжущего соединения на обращенной к суспензии стороне тонкого проницаемого слоя 200. Вяжущее соединение становится, по сути, не содержащим летучий покрывающий материал 206. Кроме того, содержание воды в суспензии уменьшается вследствие испарения через поры тонкого проницаемого слоя 200 для выпускания летучего покрывающего материала 206 в направлении от вяжущего соединения.
Покрывающий материал 206 на покрытых вяжущим стекловолокнах 202 является подвижным в воде суспензии для разбавления и диспергирования при начальном контакте с поверхностными молекулами воды суспензии на поверхности суспензии для обеспечения немедленного и быстрого увлажнения суспензией и распределения суспензии при контакте усиливающего листа 108, 110 с суспензией, а также для обеспечения достаточного связывания суспензии и вяжущего на стекловолокнах 202 и любых других стекловолоконных поверхностях не покрытых вяжущим 204. Покрывающий материал 206 при начальном контакте с поверхностными молекулами воды, содержащейся в суспензии, противодействует сопротивляемости связыванию суспензии вследствие высокого поверхностного натяжения воды в суспензии, гидрофобного вяжущего 204 и любой гидрофобности стекловолокон 202. Покрывающий материал 206 растворим и подвижен в воде суспензии для быстрого разбавления и диспергирования в поверхностных молекулах воды суспензии для немедленного и быстрого увлажнения и распределения поверхности суспензии на покрытых вяжущим стекловолокнах 202, а также для приклеивания обращенной к суспензии стороны тонкого проницаемого для водяного пара слоя 200 к сердечнику 102, выполненному посредством суспензии. Для вариантов осуществления, где тонкий, проницаемый для водяного пара слой 200 пропитывается пропитывающей суспензией, подвижный покрывающий материал 206 в поверхностных молекулах воды суспензии проникает в тонкий, проницаемый для водяного пара слой 200 для смачивания и распределения поверхности суспензии пропитывающей суспензии на тонком, проницаемом для водяного пара слое 200, при этом покрытые вяжущим стекловолокна 202 приклеиваются к пропитывающей суспензии. После того как суспензия и стекловолоконный усиливающий лист 108, 110 собраны вместе, суспензия вяжущего соединения высушивается в печи при температурном уровне свыше 80°С, приблизительно 250°F в течение приблизительно 30 минут. Покрывающий материал 206 выполнен подвижным посредством разбавления и диспергирования в воде суспензии, при этом разбавленный и диспергированный покрывающий материал 206 быстро улетучивается при воздействии в печи температуры и длительности, используемых для высушивания суспензии. Неожиданный результат достигается, когда покрывающий материал 206 пропадает при испарении для того, чтобы оставить вяжущее соединение, по сути, не содержащим покрывающий материал 206 и неизменным в его химических и физических свойствах, при этом вяжущее 204, по сути, не содержит покрывающий материал 206 для того, чтобы вернуть его поверхность к ее первоначальным гидрофобным свойствам во избежание нежелательной адсорбции влаги и воды в изготовленной плите 100 на основе вяжущего вещества. Конечные остатки покрывающего материала 206 становятся растворимыми, подвижными и летучими и удаляются посредством испарения таким образом, что не остается остаточных эффектов покрывающего материала 206. Гидрофильный покрывающий материал 206 переносится как твердый из покрытых вяжущим стекловолокон 202 в воду суспензии вяжущего соединения для разбавления и диспергирования в воде суспензии и для быстрого рассеивания в атмосфере посредством того, что он является летучим в воде суспензии для рассеивания посредством испарения при воздействии температуры и длительности нахождения в печи, где вяжущее соединение высушивают с образованием плиты на основе вяжущего вещества 100.
Подходящий покрывающий материал 206 при температурах окружающей среды нелетучий или очень низколетучий, а при сушке суспензии в печи - высоколетучий, например, при температуре приблизительно 250°F в течение приблизительно 30 минут. Подходящие покрывающие материалы 206 являются следующими:
Наиболее предпочтительный покрывающий материал: *Глицерин
Предпочтительный покрывающий материал: Спирты с низкой молекулярной массой, включающие: *этиленгликоль, *пропиленгликоль, *диэтиленгликоль, *термически неустойчивое вещество, подвижное в воде для разбавления и диспергирования, а при нагреве будет химически распадаться на вещества летучих компонентов более низкой молекулярной массы.
*летучее вещество при нагреве свыше 80°С быстро рассеивается посредством испарения из воды суспензии, устраняя побочный эффект остаточной гидроскопичности в суспензии и сердечнике плиты на основе вяжущего вещества и на покрытых вяжущим стекловолокнах. При температурах и давлениях окружающей среды вещество является труднолетучим, т.к. обладает низким уровнем летучести с течением времени. Летучесть уменьшается и срок хранения увеличивается посредством включения стекловолоконного усиливающего листа в фабричную упаковку, которая удаляется в целях изготовления плиты.
**гексанол (некоторые изомеры), ** бензиловый спирт
** частично растворимый в воде и смешиваемый или самоэмульгирующийся в воде… таким образом подвижный в воде.
Менее предпочтительный покрывающий материал: *** Простые сахара (моносахариды), такие как: рибоза, рибулоза, ксилоза, глицеральдегид,
Неорганические: хлорид натрия, хлорид калия, хлорид кальция, хлорид аммония (полулетучий до того момента, когда хлорид начинает реагировать с кальцием в вяжущих для образования нелетучего хлорида кальция).
*** преимущественно нелетучий при температурах и давлениях окружающей среды, но подвижный в воде. Это обеспечивает дисперсию и разбавление для быстрого испарения с водой суспензии при повышенной температуре и смягчение побочного эффекта остаточной гидроскопичности. Этот класс химических веществ не уменьшает поверхностное натяжения, однако, тем не менее может сделать лист более смачиваемым посредством увеличения свободной энергии эффективной поверхности листа. Этот класс химикатов является летучим для рассеивания посредством увеличенного испарения с водой суспензии посредством сушки с нагревом твердого сердечника плиты на основе вяжущего вещества в сушильной печи.
Неподходящий покрывающий материал: **** поверхностно-активные вещества
**** преимущественно нелетучие вещества, даже несмотря на то, что они в некоторой степени подвижны в воде, они остаются в суспензии и сердечнике плиты на основе вяжущего вещества и остаются на покрытых вяжущим стекловолокнах и в результате оказывают негативное влияние, заключающееся в постоянном увеличении смачиваемости и влагопоглощения в готовой плите на основе вяжущего вещества. Кроме того, поверхностно-активные вещества легко смываются водой, как было раскрыто в патенте Соединенных Штатов №7521587.
Данное описание примерных вариантов осуществления предполагается для рассмотрения в сочетании с сопроводительными чертежами, которые рассматриваются как часть всего написанного описания. В описании относительные понятия такие как "нижний", "верхний", "горизонтальный", "вертикальный", "выше", "ниже", "верх" и "низ", как и их производные (т.е. "горизонтально", "снизу", "сверху" и т.п.) следует рассматривать, как относящиеся к положению, как далее описано или показано на фигурах после описания. Эти относительные понятия предназначены для удобства описания и не требуют того, чтобы устройство было выполнено, или использовалось в определенном положении. Понятия, касающиеся крепления, соединений и подобного, такие как "соединен" и "взаимосвязаны" относятся к соединению, причем конструкции закреплены или прикреплены друг к другу непосредственно или опосредовано промежуточными конструкциями, наряду с подвижными и жесткими вариантами крепления или соединения, если явно не указано иное.
Патенты и патентные заявки, упомянутые в данном описании, данной ссылкой полностью включаются в данное описание. Хотя данное изобретение было описано в виде примерных вариантов осуществления, оно не ограничивается ими. Формула изобретения должна толковаться широко с тем, чтобы включать другие варианты, а также варианты осуществления изобретения, которые могут быть выполнены специалистами в данной области в рамках объема изобретения.