СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРЖДЕННЫХ НА ВОЗДУХЕ ФИБРОЦЕМЕНТНЫХ ПРОДУКТОВ
METHODS FOR PRODUCING AIR-CURED FIBER CEMENT PRODUCTS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способам получения отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов. Более конкретно, настоящее изобретение обеспечивает способы получения отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов, включающие, по меньшей мере, стадии обеспечения раздробленного отвержденного фиброцементного материала, являющегося порошком, и получения отвержденного на воздухе фиброцементного продукта, в котором используют раздробленный отвержденный фиброцементный материал в качестве одного из сырьевых материалов. Настоящее изобретение также относится к отвержденным на воздухе фиброцементным продуктам, полученным этими способами, а также к применениям этих фиброцементных продуктов в строительной промышленности.
Предпосылки к созданию изобретения
Фиброцементный материал представляет собой композитный материал, обычно содержащий цемент, целлюлозные волокна и по меньшей мере одно из кварцевого песка, синтетических волокон и наполнителей. Он широко используется в строительстве и может принимать вид множества продуктов, таких как, например, гофрированные листы для крыш, небольшие листы для плитки (кровельная плитка), листы для сайдинга, облицовка, плиты и пр.
Материал на основе отвержденных фиброцементных отходов имеет химический состав, подобный соответствующим свежим фиброцементным продуктам, из которых получены отходы, и, таким образом, может и в идеале будет, рециркулироваться и повторно использоваться. Патентные документы уровня техники US 20080168927 и US 20080072796 относятся к способам повторного использования фиброцементных отходов.
Однако повторное использование отходов из отвержденных фиброцементных продуктов, например, готовых продуктов, не отвечающих техническим условиям, строительных отходов и/или мусора и подобного, остается основной задачей. Например, из известных способов повторного использования фиброцементных отходов, выяснено, что сложно получать раздробленный фиброцементный материал, т.e. фиброцементный порошок, полученный из отвержденного фиброцементного материала, который можно затем использовать в качестве сырьевого материала для свежих фиброцементных продуктов. Кроме того, до сих пор неизвестны признаки процесса, которые необходимы для получения свежих отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов из материала на основе раздробленных фиброцементных отходов. Фактически, до сих пор попытки использовать размолотые отходы для получения свежих отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов давали продукты, не удовлетворяющие требованиям качества, которые предписаны национальным законодательством.
Более конкретно, любая попытка в прошлом использовать раздробленный фиброцементный материал в качестве одного из сырьевых материалов для получения свежих отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов приводила к увеличению поглощения воды готовыми продуктами. Это делает эти продукты непригодными по различным причинам, таким как повышенный риск заплесневения, набухание и растрескивание.
Тем не менее, повторное использование фиброцементных отходов для различных новых целей остается основным, если не единственным, подходом, чтобы избежать утилизации больших потоков фиброцементных отходов.
Краткое описание изобретения
Целью настоящего изобретения является обеспечение новых и улучшенных способов получения свежих отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов с использованием материала на основе раздробленных отвержденных фиброцементных отходов в качестве одного из сырьевых материалов.
Как описано выше, любые попытки в прошлом использовать раздробленный фиброцементный материал в качестве одного из сырьевых материалов для получения свежих фиброцементных продуктов приводили к повышенному поглощению воды готовыми продуктами, что делало эти продукты непригодными по различным причинам, таким как повышенный риск заплесневения, набухание и растрескивание.
Авторы настоящего изобретения решили эту проблему путем разработки улучшенного способа получения свежих отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов, используя материал на основе раздробленных фиброцементных отходов. Более конкретно, обнаружили, что водный фиброцементный раствор, который следует использовать в качестве исходного материала для получения свежих отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов, должен содержать от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 40 мас.% отвержденных раздробленных фиброцементных отходов, которые можно получить, как объяснено ниже в данном документе. В дополнительных конкретных вариантах осуществления такой фиброцементный раствор содержит от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 30 мас.% порошка из отвержденных раздробленных фиброцементных отходов, например, от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 15 мас.% отвержденного фиброцементного порошка. В еще одних конкретных вариантах осуществления фиброцементный раствор для получения свежих отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов согласно способам настоящего изобретения содержит менее чем приблизительно 15 мас.% отвержденного фиброцементного порошка, полученного согласно способам настоящего изобретения, например, менее чем приблизительно 10 мас.% отвержденного фиброцементного порошка, более предпочтительно менее чем приблизительно 5 мас.% отвержденного фиброцементного порошка. В отношении вышесказанного единица «мас.%» относится к массовым процентам компонента относительно всей сухой массы композиции, т.e. всех компонентов за исключением свободной воды.
Фактически, авторы настоящего изобретения наблюдали, что при использовании менее чем приблизительно 40 мас.% фиброцементных отходов в фиброцементном растворе для получения свежих фиброцементных продуктов, поглощение воды свежими продуктами можно снизить или по меньшей мере сохранять на том же уровне, тогда как плотность можно снизить, по сравнению со свежими отвержденными на воздухе фиброцементными продуктами, не содержащими никаких отходов.
Таким образом, при помощи способов настоящего изобретения авторы обнаружили новый путь переработки фиброцементных отходов в свежие отвержденные на воздухе продукты с низкой плотностью по сравнению со свежими фиброцементными продуктами, не содержащими отходы, и при этом без влияния на степень поглощения воды. Свойство снижения плотности остается важным аспектом в отношении улучшения применимости фиброцементных продуктов в общем.
В первом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способы получения отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов, включающие, по меньшей мере, стадии:
(a) обеспечения отвержденного фиброцементного порошка путем дробления отвержденного фиброцементного материала;
(b) обеспечения водного фиброцементного раствора, содержащего воду, цементное связующее, натуральные или синтетические волокна и менее чем приблизительно 40 мас.% указанного отвержденного фиброцементного порошка;
(c) обеспечения сырого фиброцементного листа и
(d) отверждения на воздухе указанного сырого фиброцементного листа, при этом обеспечивая отвержденный на воздухе фиброцементный продукт.
В конкретных вариантах осуществления способов согласно настоящему изобретению стадия обеспечения водного фиброцементного раствора включает смешивание по меньшей мере воды, цементного связующего, натуральных или синтетических волокон и отвержденного фиброцементного порошка, так что отвержденный фиброцементный порошок находится в водном фиброцементном растворе в количестве от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 35 мас.% в пересчете на сухую массу указанного раствора. В дополнительных конкретных вариантах осуществления способов согласно настоящему изобретению стадия обеспечения водного фиброцементного раствора включает смешивание по меньшей мере воды, цементного связующего, натуральных или синтетических волокон и отвержденного фиброцементного порошка, так что отвержденный фиброцементный порошок находится в водном фиброцементном растворе в количестве от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 25 мас.% в пересчете на сухую массу указанного раствора. В еще одних дополнительных конкретных вариантах осуществления способов согласно настоящему изобретению стадия обеспечения водного фиброцементного раствора включает смешивание по меньшей мере воды, цементного связующего, натуральных или синтетических волокон и отвержденного фиброцементного порошка, так что отвержденный фиброцементный порошок находится в водном фиброцементном растворе в количестве от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 15 мас.% в пересчете на сухую массу указанного раствора.
В конкретных вариантах осуществления способы согласно настоящему изобретению дополнительно включают стадию прессования сырого фиброцементного листа перед отверждением на воздухе. В дополнительных конкретных вариантах осуществления стадия прессования сырого фиброцементного листа включает прессование сырого фиброцементного листа под давлением от приблизительно 100 кг/см² до 300 кг/см², например, от приблизительно 200 кг/см² до 300 кг/см², например, приблизительно 230 кг/см².
В конкретных вариантах осуществления способов согласно настоящему изобретению стадия прессования сырого фиброцементного листа включает прессование сырого фиброцементного листа в течение периода времени по меньшей мере 300 секунд, например, по меньшей мере 500 секунд, например, по меньшей мере 600 секунд или по меньшей мере 700 секунд. В дополнительных конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения стадия прессования сырого фиброцементного листа включает прессование сырого фиброцементного листа в течение периода времени от приблизительно 300 секунд до приблизительно 700 секунд.
В конкретных вариантах осуществления способов согласно настоящему изобретению стадия обеспечения отвержденного фиброцементного порошка включает дробление отвержденного на воздухе фиброцементного продукта. В дополнительных конкретных вариантах осуществления способов согласно настоящему изобретению стадия обеспечения отвержденного фиброцементного порошка включает дробление отвержденного на воздухе фиброцементного продукта путем использования маятниковой мельницы.
Во втором аспекте настоящее изобретение обеспечивает отвержденный на воздухе фиброцементный продукт, полученный при помощи способов согласно настоящему изобретению.
В третьем аспекте настоящее изобретение обеспечивает применение отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов, полученных способами настоящего изобретения, в качестве строительного материала.
Краткое описание графических материалов
Фиг. 1
показывает кривые распределения частиц по размерам частиц цемента и раздробленного фиброцементного порошка, полученного способами согласно настоящему изобретению. Как образцы цемента, так и образцы отвержденных на воздухе фиброцементных плиток размалывали при помощи валковой мельницы маятникового типа от Poittemill Group (FR). Распределение частиц по размерам затем измеряли для обоих типов образцов посредством лазерной дифракции в сухой дисперсии при 3 бар при помощи Malvern MasterSizer 2000. Фиг. 2 показывает объемные проценты меньших частиц в зависимости от размера частиц.
Фиг. 2
показывает кривые распределения частиц по размерам частиц цемента и раздробленного фиброцементного порошка, полученного способами согласно настоящему изобретению. Как образцы цемента, так и образцы отвержденных на воздухе фиброцементных плиток размалывали при помощи валковой мельницы маятникового типа от Poittemill Group (FR). Распределение частиц по размерам затем измеряли для обоих типов образцов посредством лазерной дифракции в сухой дисперсии при 3 бар при помощи Malvern MasterSizer 2000. Фиг. 3 показывает объемные проценты частиц в зависимости от класса размера частиц.
Фиг. 3
показывает кривые распределения частиц по размерам частиц кварцевого песка и раздробленного фиброцементного порошка, полученного способами согласно настоящему изобретению. Как образцы кварцевого песка, так и образцы отвержденных на воздухе фиброцементных плиток размалывали при помощи валковой мельницы маятникового типа от Poittemill Group (FR). Распределение частиц по размерам затем измеряли для обоих типов образцов посредством лазерной дифракции в сухой дисперсии при 3 бар при помощи Malvern MasterSizer 2000. Фиг. 4 показывает объемные проценты меньших частиц в зависимости от размера частиц.
Фиг. 4
показывает кривые распределения частиц по размерам частиц цемента и раздробленного фиброцементного порошка, полученного способами согласно настоящему изобретению. Как образцы кварцевого песка, так и образцы отвержденных на воздухе фиброцементных плиток размалывали при помощи валковой мельницы маятникового типа от Poittemill Group (FR). Распределение частиц по размерам затем измеряли для обоих типов образцов посредством лазерной дифракции в сухой дисперсии при 3 бар при помощи Malvern MasterSizer 2000. Фиг. 5 показывает объемные проценты частиц в зависимости от класса размера частиц.
Фиг. 5
представляет собой изображение, показывающее морфологию частиц раздробленного фиброцементного порошка, полученного способами настоящего изобретения, который имеет сыпучий характер, который подобен сыпучему характеру цементного порошка, кварцевой муки или известковой муки.
Фиг. 6 и 7
представляют нормализованный по плотности предел прочности на изгиб (предел прочности при разрыве; MOR), измеренный через 29 дней после изготовления, 5 различных тестовых образцов (из которых состав образцов 2, 3, 4, 5, 6 представлен в таблице 1) и двух эталонных образцов (из которых состав образцов 1 и 7 представлен в таблице 1). Предел прочности при разрыве (MOR; выраженный в Па = кг/м⋅с²) измеряли используя устройство UTS/INSTRON (тип 3345; усилие=5000 Н).
Фиг. 8 и 9
представляют нормализованный по плотности предел прочности на изгиб (предел прочности при разрыве; MOR), измеренный через 7 и 28 дней после изготовления, 6 различных тестовых образцов (из которых состав образцов 9, 10, 11, 12, 13 и 14 представлен в таблице 3) и двух эталонных образцов (из которых состав образцов 8 и 15 представлен в таблице 3). Предел прочности при разрыве (MOR; выраженный в Па = кг/м⋅с²) измеряли используя устройство UTS/INSTRON (тип 3345; усилие=5000 Н).
Фиг. 10 и 11
представляют плотность, измеренную через 7 и 28 дней после изготовления, 6 различных тестовых образцов (из которых состав образцов 9, 10, 11, 12, 13 и 14 представлен в таблице 3) и двух эталонных образцов (из которых состав образцов 8 и 15 представлен в таблице 3). Плотность измеряли путем насыщения образцов в течение 72 часов водопроводной водой. Вес образцов затем определяли как при условиях насыщения, так и условиях погружения. Затем образцы оставляли сушиться в течение 48 часов при приблизительно 105°C. Для каждого из высушенных образцов снова определяли вес. Плотность (X) каждого образца рассчитывали делением сухого веса (C) на разницу между весом в погруженном состоянии (B) и весом в насыщенном состоянии (A) согласно следующей формуле: X = C/(A-B).
Фиг. 12
показывает поглощение воды в зависимости от времени 3 различных тестовых образцов (из которых состав образцов 9, 12 и 14 представлен в таблице 3) и двух эталонных образцов (из которых состав образцов 8 и 15 представлен в таблице 3), что измерено перед прессованием. Поглощение воды измеряли с помощью теста Карстена, как далее описано в данном документе.
Фиг. 13
показывает поглощение воды в зависимости от времени 3 различных тестовых образцов (из которых состав образцов 9, 12 и 14 представлен в таблице 3) и двух эталонных образцов (из которых состав образцов 8 и 15 представлен в таблице 3), что измерено после прессования. Поглощение воды измеряли с помощью теста Карстена, как далее описано в данном документе.
Фиг. 14
представляет нормализованный по плотности предел прочности на изгиб (предел прочности при разрыве; MOR; % относительно образца 16) 6 различных тестовых образцов (из которых состав образцов 17, 18, 20, 21, 22 и 23 представлен в таблице 4) и двух эталонных образцов (из которых состав образцов 16 и 19 представлен в таблице 4). Предел прочности при разрыве (MOR; выраженный в Па = кг/м⋅с²) измеряли используя устройство UTS/INSTRON (тип 3345; усилие=5000 Н).
Фиг. 15
представляет плотность (% относительно образца 16) 6 различных тестовых образцов (из которых состав образцов 17, 18, 20, 21, 22 и 23 представлен в таблице 4) и двух эталонных образцов (из которых состав образцов 16 и 19 представлен в таблице 4). Плотность измеряли путем насыщения образцов в течение 72 часов водопроводной водой. Вес образцов затем определяли как при условиях насыщения, так и условиях погружения. Затем образцы оставляли сушиться в течение 48 часов при приблизительно 105°C. Для каждого из высушенных образцов снова определяли вес. Плотность (X) каждого образца рассчитывали делением сухого веса (C) на разницу между весом в погруженном состоянии (B) и весом в насыщенном состоянии (A) согласно следующей формуле: X = C/(A-B).
Фиг. 16
показывает поглощение воды в зависимости от времени 3 различных тестовых образцов (из которых состав образцов 21, 22 и 23 представлен в таблице 4) и двух эталонных образцов (из которых состав образцов 16 и 19 представлен в таблице 4). Поглощение воды измеряли с помощью теста Карстена, как далее описано в данном документе.
Фиг. 17
представляет нормализованный по плотности предел прочности на изгиб (предел прочности при разрыве; MOR) 6 различных тестовых образцов (из которых состав образцов 25, 26, 27, 28, 29 и 30 представлен в таблице 5) и двух эталонных образцов (из которых состав образцов 24 и 31 представлен в таблице 5). Предел прочности при разрыве (MOR; выраженный в Па = кг/м⋅с²) измеряли используя устройство UTS/INSTRON (тип 3345; усилие=5000 Н).
Фиг. 18
представляет плотность 6 различных тестовых образцов (из которых состав образцов 25, 26, 27, 28, 29 и 30 представлен в таблице 5) и двух эталонных образцов (из которых состав образцов 24 и 31 представлен в таблице 5). Плотность измеряли путем насыщения образцов в течение 72 часов водопроводной водой. Вес образцов затем определяли как при условиях насыщения, так и условиях погружения. Затем образцы оставляли сушиться в течение 48 часов при приблизительно 105°C. Для каждого из высушенных образцов снова определяли вес. Плотность (X) каждого образца рассчитывали делением сухого веса (C) на разницу между весом в погруженном состоянии (B) и весом в насыщенном состоянии (A) согласно следующей формуле: X = C/(A-B).
Фиг. 19
показывает поглощение воды в зависимости от времени 6 различных тестовых образцов (из которых состав образцов 25, 26, 27, 28, 29 и 30 представлен в таблице 5) и двух эталонных образцов (из которых состав образцов 24 и 31 представлен в таблице 5), что измерено перед прессованием. Поглощение воды измеряли с помощью теста Карстена, как далее описано в данном документе.
Фиг. 20
показывает поглощение воды в зависимости от времени 6 различных тестовых образцов (из которых состав образцов 25, 26, 27, 28, 29 и 30 представлен в таблице 5) и двух эталонных образцов (из которых состав образцов 24 и 31 представлен в таблице 5), что измерено после прессования. Поглощение воды измеряли с помощью теста Карстена, как далее описано в данном документе.
Фиг. 21
представляет изображение SEM (сканирующей электронной микроскопии) образца отвержденного на воздухе фиброцементного продукта, который содержит повторно использованные отвержденные в автоклаве фиброцементные отходы (характеризующиеся явно видимыми белыми частицами кварцевого песка в продукте), изготовленные согласно способам настоящего изобретения.
Фиг. 22
представляет изображение SEM (сканирующей электронной микроскопии) образца свежего отвержденного на воздухе фиброцементного продукта, где белые частицы кварцевого песка – как наблюдается в повторно использованных отвержденных на воздухе продуктах согласно способам настоящего изобретения – полностью отсутствуют.
Одни и те же ссылочные позиции относятся к тем же, подобным или аналогичным элементам на разных фигурах.
Подробное описание настоящего изобретения
Настоящее изобретение будет описано в отношении конкретных вариантов осуществления.
Необходимо отметить, что термин «содержит», используемый в формуле изобретения, не следует интерпретировать как ограничиваемый средствами, перечисленными далее; он не исключает других элементов или этапов. Таким образом, его необходимо интерпретировать как определяющий наличие заявленных признаков, стадий или компонентов, на которые делается ссылка, однако не препятствующий наличию или добавлению 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 только из компонентов A и B. Оно означает, что в отношении настоящего изобретения 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 по меньшей мере в один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, появления фраз «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» в различных местах в этом описании не обязательно, но могут означать ссылки на один и тот же вариант осуществления. Кроме этого, конкретные признаки или характеристики могут быть соединены любым подходящим образом в одном или более вариантах осуществления, как будет очевидно специалисту в данной области техники.
Следующие термины предоставлены с единственной целью – способствовать пониманию настоящего изобретения.
В контексте данного документа формы единственного числа включают как единственное число, так и множественное число, кроме тех случаев, когда из контекста явно не следует иное.
В контексте данного документа термины «состоящий», «состоит» и «состоящий из» являются синонимами терминам «включающий», «включает» или «содержащий», «содержит», и являются охватывающими или ничем не ограниченными и не исключают дополнительных, не перечисленных частей, элементов или этапов способа.
Перечисление диапазона числовых значений с использованием предельных значений предусматривает все числовые значения и дробные числовые значения, относящиеся к соответствующим диапазонам, в том числе и перечисленные предельные значения.
В контексте данного документа термин «приблизительно», когда ссылаются на измеряемые значения, такие как параметр, величина, временная продолжительность и т.п, охватывает отклонения +/-10% или менее, предпочтительно +/-5% или менее, более предпочтительно +/-1% или менее, и еще более предпочтительно +/-0,1% или менее от и до некоторой заданной величины в такой мере, что данные отклонения являются целесообразными для осуществления в настоящем изобретении. Следует понимать, что значение, к которому относится термин «приблизительно», само по себе также является конкретным и предпочтительно раскрытым.
Термины «(фибро) цементирующий раствор», «(фибро) цементный раствор», «фиброцементирующий раствор» или «фиброцементный раствор», как изложено в данном документе, как правило, относятся к растворам, по меньшей мере содержащим воду, волокна и цемент. Фиброцементный раствор, как использовано в контексте настоящего изобретения, также может дополнительно содержать другие компоненты, такие как, но без ограничения, известняк, мел, негашеную известь, гашеную или гидратированную известь, измельченный песок, порошкообразный кварцевый песок, кварцевую муку, аморфный диоксид кремния, концентрированный тонкий кремнеземный порошок, микрокремнезем, метакаолин, волластонит, слюду, перлит, вермикулит, гидроксид алюминия, пигменты, противовспенивающие средства, флокулянты и другие добавки.
«Волокно (волокна)», присутствующее в фиброцементном растворе, как описано в данном документе, может быть, например, обработанными волокнами и/или армирующими волокнами, при этом как те, так и другие волокна могут представлять собой органические волокна (как правило, целлюлозные волокна) или синтетические волокна (на основе поливинилового спирта, полиакрилонитрила, полипропилена, полиамида, сложного полиэфира, поликарбоната и т.д.).
«Цемент», присутствующий в фиброцементном растворе, как описано в данном документе, может представлять собой, например, но без ограничения, портландцемент, цемент с высоким содержанием оксида алюминия, железистый портландцемент, пуццолановый цемент, шлаковый цемент, гипс, силикаты кальция, образованные обработкой в автоклаве, и комбинации отдельных связующих. В более конкретных вариантах осуществления цементом в изделиях согласно изобретению является портландцемент.
В контексте данного документа термин «водопроницаемый», когда ссылаются на водопроницаемость транспортной ленты (области транспортной ленты), как правило, означает, что материал, из которого изготовлена водопроницаемая лента (область транспортной ленты), позволяет воде проходить через ее структуру до определенной степени.
Термин «насыпная плотность» при использовании в данном документе следует понимать как свойство порошка, или гранул, или другого твердого вещества в виде частиц, в частности при ссылке на минеральные компоненты (частицы цемента, частицы наполнителя или частицы диоксида кремния). Насыпная плотность выражается в килограммах на кубический метр (1 г/мл = 1000 кг/м³) или в граммах на миллилитр (г/мл), поскольку измерения осуществляют при помощи цилиндров. Ее также можно выражать в граммах на кубический сантиметр (г/см³). Насыпная плотность определяется как вес определенного количества частиц конкретного материала, разделенная на общий объем, который занимает это количество частиц. Общий объем включает объем частиц, объем пустот между частицами и объем внутренних пор. Насыпная плотность порошков при использовании в данном документе также называется плотностью «в условиях свободного осаждения» или «наливной» плотностью, т.e. насыпная плотность, измеренная после выливания порошка без применения какого-либо дополнительного процесса прессования.
Насыпная плотность порошка может определяться любым стандартным способом измерения насыпной плотности, известным специалисту в данной области.
Например, насыпная плотность порошка может определяться путем измерения объема известной массы образца порошка, который мог быть пропущен через сито, в измерительном цилиндре (ниже описан как способ A), или путем измерения массы известного объема порошка, который был вылит в измерительный сосуд (ниже описан как способ B).
Способ A. Измерение в измерительном цилиндре
Процедура
. Пропустить количество порошка, достаточное для выполнения теста, через сито с отверстиями большими или равными 1,0 мм, при необходимости, для разрушения агломератов, которые могли образоваться при хранении; это следует выполнять аккуратно, чтобы избежать изменения природы материала. В сухой измерительный цилиндр объемом 250 мл (с метками по 2 мл), аккуратно вводят, без прессования, приблизительно 100 г тестового образца (m), взвешенного с точностью 0,1%. Тщательно выровнять порошок без прессования, при необходимости, и считать кажущийся объем в неосевшем состоянии (V0) до ближайшей отмеченной единицы. Рассчитать насыпную плотность в (г/мл) при помощи формулы m/V0. В общем, повторные определения желательны для определения этого свойства.
Если плотность порошка слишком низкая или слишком высокая, так что тестовый образец имеет кажущийся объем в неосевшем состоянии или более чем 250 мл, или менее 150 мл, невозможно использовать 100 г образца порошка. Таким образом, другое количество порошка следует выбирать в качестве тестового образца, так чтобы его кажущийся объем в неосевшем состоянии составлял 150-250 мл (кажущийся объем больший или равный 60% общего объема цилиндра); массу тестового образца указывается в выражении результатов.
Для тестовых образцов с кажущимся объемом от 50 мл до 100 мл можно использовать цилиндр на 100 мл с точностью деления 1 мл; объем цилиндра указывается в выражении результатов.
Способ B. Измерение в сосуде
Устройство
. Устройство состоит из цилиндрического сосуда из нержавеющей стали на 100 мл. Процедура. Пропустить количество порошка, достаточное для выполнения теста, через 1,0 мм сито, при необходимости, для разрушения агломератов, которые могли образоваться при хранении, и позволить полученному образцу свободно течь в измерительный сосуд, пока он не переполнится. Аккуратно счистить избыток порошка сверху сосуда. Определить массу (M0) порошка до ближайших 0,1% путем вычитания ранее определенной массы пустого измерительного сосуда. Рассчитать насыпную плотность (г/мл) при помощи формулы M0/100 и записать среднее трех определений при помощи трех различных образцов порошка.
«(Фиброцементный) лист» или «фиброцементный лист» или «лист», как попеременно использовано в данном документе, и также называемая как панель или пластина, представляет собой горизонтальный, обычно прямоугольный элемент, фиброцементную панель или фиброцементный лист, изготовленный из фиброцементного материала. Панель или лист имеет две главные стороны или поверхности, являющиеся поверхностями с самой большой площадью поверхности. Лист может быть использован для придания внешней поверхности стенам, как внутренним, так и наружным, зданию или конструкции, например в виде фасадной плиты, сайдинга и т.д.
Настоящее изобретение обеспечивает новые и улучшенные способы получения свежих отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов при помощи материала на основе раздробленных отвержденных фиброцементных отходов в качестве одного из сырьевых материалов.
В частности, авторы настоящего изобретения обнаружили, что количество фиброцементных отходов, используемых для получения фиброцементных продуктов, важно для улучшения характеристик готового продукта. Более конкретно, обнаружили, что водный фиброцементный раствор, который следует использовать в качестве исходного материала для получения свежих фиброцементных продуктов, должен содержать менее чем приблизительно 40 мас.% фиброцементных отходов в пересчете на сухое вещество указанного раствора, и предпочтительно от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 35 мас.% фиброцементных отходов в пересчете на сухое вещество указанного раствора, более предпочтительно от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 25 мас.% фиброцементных отходов в пересчете на сухое вещество указанного раствора, наиболее предпочтительно от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 25 мас.% фиброцементных отходов в пересчете на сухое вещество указанного раствора. Авторы настоящего изобретения наблюдали, что при использовании менее чем приблизительно 40 мас.% фиброцементных отходов в фиброцементном растворе для получения свежих фиброцементных продуктов, поглощение воды свежими отвержденными на воздухе продуктами снижается или по меньшей мере сохраняется на том же уровне по сравнению со свежими отвержденными на воздухе продуктами, не содержащими никаких фиброцементных отходов, и снижается плотность. Это наблюдение отличается от того, что обычно наблюдается при попытке снизить плотность фиброцементных продуктов известными способами, где обычно низкая плотность приводит к нежелательному повышению поглощения воды.
Основным преимуществом получения фиброцементных листов или плит с низкими плотностями по сравнению с обычными (т.e. не содержащими отходы или не использованными повторно) фиброцементными продуктами является то, что продукты, полученные способами согласно настоящему изобретению, легче чем продукты, не содержащие отходы, равных размеров, и вследствие этого имеют улучшенную применимость. Применимость включает простоту, с которой плиту обрабатывают и устанавливают.
В первом аспекте настоящее изобретение обеспечивает способы получения отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов, включающие, по меньшей мере, стадии:
(a) обеспечения отвержденного фиброцементного порошка путем дробления отвержденного фиброцементного материала;
(b) обеспечения водного фиброцементного раствора, содержащего воду, цементное связующее, натуральные или синтетические волокна и менее чем приблизительно 40 мас.% указанного отвержденного фиброцементного порошка;
(c) обеспечения сырого фиброцементного листа и
(d) отверждения на воздухе указанного сырого фиброцементного листа, при этом обеспечивая отвержденный на воздухе фиброцементный продукт.
Единицы «мас.%» относятся к массовым процентам компонента относительно всей сухой массы композиции, т.e. всех компонентов за исключением свободной воды.
Первая стадия в способах согласно настоящему изобретению включает обеспечение отвержденного фиброцементного порошка путем дробления отвержденного фиброцементного материала.
Отвержденный фиброцементный материал, который следует раздробить, обычно является отходом, например, строительным мусором, производственными отходами с завода производства фиброцемента, отходами со стройплощадок или бракованными фиброцементными продуктами. Раздробленный отвержденный фиброцементный материал, обычно в виде отвержденного фиброцементного порошка, можно использовать в качестве сырьевого материала для свежих отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов, в которых отвержденный фиброцементный порошок повторно используют.
Отвержденный фиброцементный порошок для использования в свежих отвержденных на воздухе фиброцементных продуктах, предпочтительно, хотя и не обязательно, представляет собой отвержденный на воздухе раздробленный фиброцементный порошок.
В качестве альтернативы, отвержденный фиброцементный продукт, раздробленный для получения отвержденного фиброцементного порошка, может представлять собой отвержденный в автоклаве раздробленный фиброцементный порошок.
В некоторых конкретных вариантах осуществления дробление отвержденного фиброцементного материала выполняют при помощи маятниковой мельницы. В дополнительных конкретных вариантах осуществления способы получения раздробленного отвержденного фиброцементного материала также включают стадию сушки отвержденного фиброцементного материала при дроблении в маятниковой мельнице. В еще одних дополнительных конкретных вариантах осуществления стадию сушки отвержденного фиброцементного материала при дроблении в маятниковой мельнице выполняют путем впрыска горячего воздуха в маятниковую мельницу при дроблении.
В конкретных вариантах осуществления отвержденный фиброцементный материал для использования в качестве исходного материала для получения раздробленного отвержденного фиброцементного материала имеет содержание воды меньшее или равное приблизительно 10% по весу. В дополнительных конкретных вариантах осуществления отвержденный фиброцементный материал для использования в качестве исходного материала для получения раздробленного отвержденного фиброцементного материала имеет содержание воды меньшее или равное приблизительно 10% по весу, например, меньшее или равное приблизительно 8% по весу, например, меньшее или равное приблизительно 6% по весу, например, меньшее или равное приблизительно 5% по весу.
В некоторых конкретных вариантах осуществления отвержденный фиброцементный материал для использования в качестве исходного материала для получения раздробленного отвержденного фиброцементного материала представляет собой отвержденный на воздухе фиброцементный материал.
Альтернативно, отвержденный в автоклаве фиброцементный продукт может быть раздроблен для получения отвержденного фиброцементного порошка. Комбинация отвержденного на воздухе и отвержденного в автоклаве фиброцементного продукта может быть раздроблена или отвержденный на воздухе фиброцементный порошок и отвержденный в автоклаве фиброцементный порошок могут быть объединены с получением отвержденного фиброцементного порошка.
Одним из наиболее важных преимуществ раздробленного фиброцементного порошка, полученного согласно способам настоящего изобретения, является то, что частицы имеют гранулированную, подобную песку структуру и имеют сыпучий характер, который подобен сыпучему характеру и насыпной плотности (как определено в данном документе) цементного порошка, кварцевой муки или известковой муки (например, см. фиг. 5). В конкретных вариантах осуществления раздробленный порошок, полученный способами согласно настоящему изобретению, в частности характеризуется насыпной плотностью от 1000 кг/м³ до 1600 кг/м³ и предпочтительно от 1000 кг/м³ до 1300 кг/м³.
Таким образом, порошок подходит для повторного использования в свежих фиброцементных продуктах без необходимости в осуществлении сильного изменения процесса производства (например, способ Гачека) для получения свежих отвержденных фиброцементных продуктов, т.e. или отвержденных на воздухе, или отвержденный в автоклаве фиброцементных продуктов.
3
Кроме того, полученные частицы отвержденного фиброцементного порошка настоящего изобретения имеют распределение частиц по размерам, которое подобно распределению частиц по размерам цементного связующего материала (например, цемента) или содержащего кремний источника (например, песка или кварца) или материала-наполнителя (например, CaCO). В конкретных вариантах осуществления полученные частицы отвержденного фиброцементного порошка характеризуются распределением частиц по размерам, которое подобно распределению частиц по размерам цемента (например, см. фиг. 1 и 2). В конкретных вариантах осуществления полученные частицы отвержденного фиброцементного порошка характеризуются распределением частиц по размерам, которое подобно распределению частиц по размерам содержащего кремний источника (например, см., фиг. 3 и 4).
Под «соответствием распределения частиц по размерам» различных материалов, таких как цемент, наполнители, содержащий кремний материал (например, песок) и раздробленный фиброцементный продукт, при использовании в данном документе понимается, что эти материалы можно использовать вместе в процессе для получения фиброцементного раствора для получения свежих отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов, в частности при помощи способа Гачека, без необходимости существенного изменения настроек способа.
Таким образом, отвержденный фиброцементный порошок может заменять часть наполнителя, такого как известняк, и/или цемента, используемого для получения свежих отвержденных на воздухе фиброцементных листов. Отвержденный фиброцементный порошок может заменять часть цемента, используемого для получения свежего отвержденного на воздухе фиброцементного материала, и/или может заменять часть содержащего кремний источника (например, часть измельченного песка) для отвержденных в автоклаве фиброцементных продуктов, и/или может заменять часть наполнителей (например, измельченного известняка), используемых в отвержденных в автоклаве или отвержденных на воздухе фиброцементных продуктах.
Предпочтительно отвержденный фиброцементный материал, который обеспечивают в качестве исходного материала для получения раздробленного отвержденного фиброцементного материала, обеспечивают в виде частей с максимальным размером не более 5 см, обычно в виде прямоугольных кусков со сторонами не более 3 см или даже не более 2 см, перед тем как их дробят, например, при помощи маятниковой мельницы. В этом контексте часть с размером не более A см означает, что наибольшая длина частицы составляет не более A см.
На фиг. 1-4 изображены распределения частиц по размерам измельченных отвержденных фиброцементных плиток относительно частиц цемента (фиг. 1 и 2) и относительно частиц диоксида кремния (фиг. 3 и 4). Отвержденные на воздухе фиброцементные плитки, получаемые в виде Alterna от Eternit NV, Бельгия, сначала предварительно измельчали до размера не более 2 на 2 см. Общая влажность материала на основе предварительно измельченных отвержденных фиброцементных отходов, в этом случае отвержденного на воздухе фиброцементного материала, составляла приблизительно 5-6% по весу в пересчете на сухой вес.
% по весу в пересчете на сухой вес представляет собой разницу между значениями веса материала в качестве образцов и материала, высушенного в вентилируемой печи при 105°C до получения постоянного веса.
Этот предварительно измельченный материал подавали с расходом от приблизительно 350 кг/ч до приблизительно 800 кг/ч в валковую мельницу маятникового типа Poittemill Group (FR), в которой материал дробили со скоростью вращения от приблизительно 100 до приблизительно 400 об/мин. Для компенсации влажности предварительно измельченного материала горячий воздух (с температурой от приблизительно 20°C до приблизительно 100°C) подавали вместе с предварительно измельченным материалом для мгновенного снижения влажности предварительно измельченного материала и полученного измельченного фиброцементного порошка.
Таким образом, получали раздробленный отвержденный фиброцементный материал, кривая распределения частиц по размерам которого была получена путем измерения при помощи лазерной дифракции на сухом диспергированном материале при 3 бар с помощью устройства Malvern mastersizer 2000.
Этот фиброцементный порошок, полученный измельчением в маятниковой мельнице, имел хорошую консистенцию (не хлопьевидный или не рыхлый), подходящую насыпную плотность (от приблизительно 1000 кг/м³ до приблизительно 1300 кг/м³) и хорошее распределение частиц по размерам для использования при получении свежих фиброцементных продуктов. Без ограничения какой-либо гипотезой или теорией авторы настоящего изобретения считают, что измельчение в маятниковой мельнице, используемое в способах согласно настоящему изобретению, обеспечивает новый и улучшенный порошок из раздробленных фиброцементных отходов, поскольку с этой техникой фиброцементные отходы давятся или сплющиваются в отличие от других техник измельчения, которые обычно размалывают дроблением или перемалыванием.
В конкретных вариантах осуществления желаемое распределение частиц раздробленного отвержденного фиброцементного материала согласно способам настоящего изобретения можно получить путем размола отвержденного фиброцементного материала в отсутствие песка или другого источника диоксида кремния. Это также облегчает использование раздробленного отвержденного фиброцементного материала в качестве хорошего сырьевого материала как для материала на основе отвержденных на воздухе, так и отвержденных в автоклаве фиброцементных отходов.
В дополнительных конкретных вариантах осуществления измельчение отвержденного фиброцементного материала выполняют в так называемом сухом состоянии, т.e. обеспеченный отвержденный фиброцементный материал не вводят в суспензии жидкости (обычно воды) для облегчения размола, как в случае некоторых других техник измельчения. В результате получают относительно сухой раздробленный отвержденный фиброцементный материал в виде порошка. Это облегчает хранение промежуточного продукта до его использования, например для получения материала на основе свежих отвержденных фиброцементных отходов, который является материалом на основе свежих отвержденных на воздухе и отвержденных в автоклаве фиброцементных отходов.
Вторая стадия способов согласно настоящему изобретению включает обеспечение водного фиброцементного раствора, содержащего воду, цементное связующее, натуральные или синтетические волокна и отвержденный фиброцементный порошок. В конкретных вариантах осуществления фиброцементный раствор содержит по меньшей мере 5 мас.% отвержденного фиброцементного порошка, предпочтительно по меньшей мере 10 мас.% отвержденного фиброцементного порошка. В дополнительных конкретных вариантах осуществления фиброцементный раствор содержит предпочтительно менее 40 мас.% отвержденного фиброцементного порошка, предпочтительно менее 35 мас.% отвержденного фиброцементного порошка, более предпочтительно менее 20 мас.% отвержденного фиброцементного порошка, даже менее 15 мас.%.
В дополнительных конкретных вариантах осуществления способов согласно настоящему изобретению стадия обеспечения водного фиброцементного раствора включает смешивание по меньшей мере воды, цементного связующего, натуральных или синтетических волокон и отвержденного фиброцементного порошка, так что отвержденный фиброцементный порошок находится в водном фиброцементном растворе в количестве от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 40 мас.%, предпочтительно от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 30 мас.%, более предпочтительно от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 20 мас.%, наиболее предпочтительно от приблизительно 5 мас.% до приблизительно 15 мас.% в пересчете на сухую массу указанного раствора.
В отношении вышесказанного единицы «мас.%» относятся к массовым процентам компонента относительно всей сухой массы композиции, т.e. всех компонентов за исключением воды.
На следующей стадии способов настоящего изобретения свежие фиброцементные материалы или продукты получают из фиброцементного раствора, который сформирован в так называемый сырой фиброцементный продукт.
Фиброцементный раствор обычно содержит воду, технологические и армирующие волокна, которые могут быть природными органическими волокнами (обычно целлюлозными волокнами) и синтетическими органическими волокнами (поливиниловый спирт, полиакрилонитрил, полипропилен, полиамид, сложный полиэфир, поликарбонат, полиэтилен и пр.), причем волокна могут быть обработанными на поверхности (химически или механически) или нет, синтетическими неорганическими волокнами, такими как стекловолокна, цемент, например, портландцемент, известняк, мел, негашеную известь, гашеную или гидратированную известь, измельченный песок, муку из кремнистого песка, кварцевый песок, аморфный диоксид кремния, уплотненный тонкодисперсный диоксид кремния, микрокремнезем, метакаолин, волластонит, слюду, перлит, вермикулит, гидроксид алюминия, противовспенивающие средства, флокулянты, и другие добавки, такие как плохо впитывающие воду средства или водоотталкивающие средства. В некоторых случаях можно добавлять окрашивающие добавочные вещества (например, пигменты) для получения фиброцементного продукта, который представляет собой так называемую окрашенную массу.
Фиброцементные продукты, также называемые фиброцементными листами или фиброцементными панелями, обычно получают при помощи хорошо известных способа Гачека, способа подачи или способа Маньяни, или их подходящих комбинаций.
В конкретных вариантах осуществления сырые фиброцементные продукты необязательно прессуют перед отверждением.
В конкретных вариантах осуществления необязательную стадию прессования сырого фиброцементного продукта проводят при помощи одного или более механических прессов, включая, помимо прочего, один или более обжимных прессов.
В конкретных вариантах осуществления необязательную стадию прессования сырого фиброцементного продукта проводят под давлением от приблизительно 180 кг/см² до приблизительно 250 кг/см², таком как от приблизительно 200 кг/см² до приблизительно 240 кг/см², например, приблизительно 230 кг/см².
В конкретных вариантах осуществления способов согласно настоящему изобретению необязательная стадия прессования сырого фиброцементного продукта включает прессование сырого фиброцементного листа в течение периода времени от приблизительно 5 минут до приблизительно 15 минут, например, от приблизительно 5 минут до приблизительно 10 минут, например, от приблизительно 5 минут до приблизительно 7 минут, предпочтительно приблизительно 6 минут.
Давление, прикладываемое к сырому, т.e. неотвержденному фиброцементному листу, вызывает увеличение плотности сырого фиброцементного листа (например, см. таблицу 2).
Плотность фиброцементных готовых продуктов, полученных при помощи способов согласно настоящему изобретению, может варьировать от приблизительно 1,0 кг/дм³ до приблизительно 2,5 кг/дм³, например, от приблизительно 1,3 кг/дм³ до приблизительно 2,0 кг/дм³, предпочтительно приблизительно 1,5 кг/дм³.
В конкретных вариантах осуществления непрессованный сырой фиброцементный лист может иметь толщину в диапазоне от приблизительно 3 мм до приблизительно 25 мм, например, от приблизительно 4 мм до приблизительно 20 мм, например, от приблизительно 4 мм до приблизительно 12 мм, предпочтительно приблизительно 5 мм.
В конкретных вариантах осуществления прессованный сырой фиброцементный лист имеет толщину в диапазоне от приблизительно 2 мм до приблизительно 20 мм, например, от приблизительно 3 мм до приблизительно 15 мм, например, от приблизительно 3 мм до приблизительно 10 мм, предпочтительно приблизительно 4 мм.
Наконец, способы настоящего изобретения включают стадию отверждения на воздухе фиброцементного листа, обеспечивая при этом свежий отвержденный на воздухе фиброцементный продукт.
«Сырой» фиброцементный продукт, после получения при помощи способа получения листа, такого как способ Гачека, и прессования, может быть сначала предварительно отвержден на воздухе, после чего предварительно отвержденный продукт дополнительно отверждают на воздухе, пока он не получит своей окончательной прочности.
Свежие сырые листы после получения можно укладывать с металлическими листами, помещенными между уложенными сырыми фиброцементными листами, и прессовать в уложенном виде. Альтернативно, свежие сырые листы можно прессовать по отдельности и затем складывать с металлическими листами, помещенными между сложенными и спрессованными сырыми фиброцементными листами. Свежие сырые листы можно формовать, например, делать волнистыми, перед складыванием промежуточных, сформованных металлических листов, помещенных между фиброцементными листами. Для сформованных, например, волнистых листов, листы обычно прессуют по отдельности.
Стадия предварительного отверждения может занимать несколько часов, например, от приблизительно 1 часа до 10 часов, например, от 2 часов до 8 часов, например, от 3 часов до 5 часов, предпочтительно приблизительно 4 часа, в течение которых температура листов растет из-за экзотермической реакции отверждения цемента. Предварительное отверждение может происходить при контролируемых условиях, регулируя влажность, температуру или и то и другое.
После первой стадии предварительного отверждения при отверждении сырых листов на воздухе в сложенном виде с промежуточными металлическими листами листы можно перекладывать, в то же время удаляя металлические листы, находящиеся между сырыми фиброцементными предварительно отвержденными листами. После удаления металлических пластин предварительно отвержденные сырые фиброцементные листы дополнительно отверждают на воздухе во время стадии отверждения, которая может занимать несколько дней, обычно 2-4 недели.
Толщина фиброцементных готовых продуктов, полученных при помощи способов согласно настоящему изобретению, может варьировать от приблизительно 4 мм до приблизительно 20 мм, например, от приблизительно 7 мм до приблизительно 13 мм.
Длина и ширина фиброцементных готовых продуктов, полученных при помощи способов согласно настоящему изобретению, может варьировать от приблизительно 1 метра до приблизительно 1,7 метра по ширине и от приблизительно 1 метра до приблизительно 3,6 метра по длине.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение обеспечивает отвержденные на воздухе фиброцементные продукты, полученные способами настоящего изобретения.
В дополнительном аспекте настоящее изобретение обеспечивает применение отвержденных на воздухе фиброцементных продуктов, полученных способами настоящего изобретения, в качестве строительного материала.
Преимуществом некоторых вариантов осуществления настоящего изобретения является то, что полученные отвержденные на воздухе фиброцементные листы подходят и могут использоваться в качестве волнистой обшивки крыши, кровельной плитки и других продуктов, которые требуют присутствия большого количества цемента.
Настоящее изобретение в настоящий момент будет дополнительно детально проиллюстрировано со ссылкой на следующие примеры.
ПРИМЕРЫ
Должно быть ясно, что следующие примеры, предоставленные для иллюстративных целей, не должны быть истолкованы как ограничение объема настоящего изобретения. Хотя только несколько иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения описаны детально выше, специалист в данной области техники будет без труда понимать в полной мере, что многие модификации являются возможными в примерных вариантах осуществления без существенного отхождения от принципиально новых методик и преимуществ настоящего изобретения. Соответственно, все такие модификации предназначены для включения в рамки объема данного настоящего изобретения, который определяется в следующих пунктах формулы и в дополнение всеми эквивалентами. Дополнительно, следует иметь в виду, что многие варианты осуществления могут быть разработаны таким образом, чтобы не получать всех преимуществ некоторых вариантов осуществления, при этом отсутствие определенных преимуществ не должно быть истолковано в обязательном порядке как намерение того, что данный вариант осуществления находится за пределами объема настоящего изобретения.
Пример 1: Получение отвержденного на воздухе раздробленного фиброцементного порошка, полученного при помощи маятниковой мельницы согласно способам настоящего изобретения
В конкретных вариантах осуществления желаемое распределение частиц раздробленного отвержденного на воздухе фиброцементного материала согласно способам настоящего изобретения можно получить путем размола отвержденного на воздухе фиброцементного материала в отсутствие песка или другого источника диоксида кремния. Это также облегчает использование раздробленного отвержденного фиброцементного материала в качестве хорошего сырьевого материала как для материала на основе отвержденных на воздухе, так и отвержденных в автоклаве фиброцементных отходов.
В дополнительных конкретных вариантах осуществления измельчение отвержденного фиброцементного материала выполняют в так называемом сухом состоянии с влажностью от приблизительно 5% до приблизительно 10%, предпочтительно от приблизительно 5% до приблизительно 6%. Обеспеченный отвержденный фиброцементный материал, таким образом, не вводят в суспензии жидкости (обычно воды) для облегчения размола, как в случае некоторых других техник размола. В результате получают относительно сухой раздробленный отвержденный фиброцементный материал в виде порошка. Это облегчает хранение промежуточного продукта до его использования, например для получения материала на основе свежих отвержденных фиброцементных отходов, который является материалом на основе свежих отвержденных на воздухе и отвержденных в автоклаве фиброцементных отходов.
Отвержденный фиброцементный порошок, полученный измельчением отвержденного фиброцементного материала согласно способам настоящего изобретения, имеет распределение частиц по размерам, как показано, например, на фиг. 1-4. Как можно увидеть на фиг. 1-4, распределение частиц аналогично распределению стандартных свежих исходных материалов для получения фиброцемента, например, частиц цемента, размолотых частиц диоксида кремния и/или размолотых частиц извести.
В конкретных вариантах осуществления способов настоящего изобретения отвержденный фиброцементный материал подают в маятниковую мельницу (т.e. для измельчения) в виде частей с максимальным размером не более 5 см, обычно в виде прямоугольных кусков со сторонами не более 3 см или даже не более 2 см. В контексте настоящего изобретения часть с размером не более A см означает, что наибольшая длина частицы составляет не более A см.
На фиг. 1-4 изображены распределения частиц по размерам измельченных отвержденных фиброцементных плиток относительно частиц цемента (фиг. 1 и 2) и относительно частиц диоксида кремния (фиг. 3 и 4). Отвержденные на воздухе фиброцементные плитки, получаемые в виде Alterna от Eternit NV, Бельгия, сначала предварительно измельчали до размера не более 2 на 2 см. Общая влажность материала на основе предварительно измельченных отвержденных фиброцементных отходов, в этом случае отвержденного на воздухе фиброцементного материала, составляла приблизительно 5-6% по весу в пересчете на сухой вес.
% по весу в пересчете на сухой вес представляет собой разницу между значениями веса материала в качестве образцов и материала, высушенного в вентилируемой печи при 105°C до получения постоянного веса.
Этот предварительно измельченный материал подавали с расходом от приблизительно 350 кг/ч до приблизительно 800 кг/ч в валковую мельницу маятникового типа Poittemill Group (FR), в которой материал дробили со скоростью вращения от приблизительно 100 до приблизительно 400 об/мин. Для компенсации влажности предварительно измельченного материала горячий воздух (с температурой от приблизительно 20°C до приблизительно 100°C) подавали вместе с предварительно измельченным материалом для мгновенного снижения влажности предварительно измельченного материала и полученного измельченного фиброцементного порошка.
Таким образом, получали раздробленный отвержденный фиброцементный материал, кривая распределения частиц по размерам которого была получена путем измерения при помощи лазерной дифракции на сухом диспергированном материале при 3 бар с помощью устройства Malvern mastersizer 2000.
Этот фиброцементный порошок, полученный измельчением в маятниковой мельнице, имел хорошую консистенцию (не хлопьевидный или не рыхлый), подходящую насыпную плотность (от приблизительно 1000 кг/м³ до приблизительно 1300 кг/м³) и хорошее распределение частиц по размерам для использования при получении получения свежих фиброцементных продуктов.
Пример 2: Получение отвержденных на воздухе фиброцементных плиток, содержащих от 5 мас.% до 10 мас.% отвержденного на воздухе раздробленного фиброцементного порошка, полученного согласно способам настоящего изобретения
Фиброцементный порошок, полученный как описано в примере 1, использовали для получения свежих фиброцементных плиток, т.e. свежих фиброцементных отвержденных на воздухе продуктов.
Для получения фиброцементных плиток обычно используют следующий состав водного фиброцементного раствора:
- 73-80 мас.% цемента, такого как портландцемент
- 3-4 мас.% целлюлозных волокон (таких как неотбеленная крафт-целлюлоза из мягкой древесины)
- 1,5-1,9 мас.% поливинилспиртовых волокон
- 10-18 мас.% углеродистого наполнителя (обычно известняка)
- и необязательно небольшое количество других добавок.
Мас.% относится к массе компонента относительно общей массы всех компонентов кроме свободной воды, т.e. в пересчете на сухое вещество.
Ряд из 5 тестовых образцов раствора получали (см. таблицу 1 ниже: образцы 2-6), где по меньшей мере часть или весь углеродистый наполнитель, или по меньшей мере часть цемента, или как часть углеродистого наполнителя, так и часть цемента, заменяли раздробленным отвержденным фиброцементным порошком, полученным при помощи способа измельчения, объясненного в примере 1. Кроме того, получали 2 эталонных образца раствора (см. таблицу 1 ниже: образцы 1 и 7), которые не содержали никакого раздробленного порошка из отходов.
Таким образом, получали следующие 7 составов фиброцементного раствора:
Таблица 1 – Составы FC с мас.% образцов 1-7 (PVA: поливинилспиртовое волокно Kuraray A8; целлюлоза: Solombala UKP 60°SR; уплотненный тонкодисперсный диоксид кремния: EMSAC 500S Elkem Materials Ltd.; наполнитель CaCO
: Calcitec 2001S, Carmeuse SA; цемент: CEMI 42.5N, CBR SA, Lixhe)
3
Составы фиброцементного раствора, представленные в таблице 1, использовали для получения сырых листов фиброцемента на установке получения Гачека из уровня техники.
Половину сырых листов прессовали при 230 кг/см² и отверждали на воздухе путем подвергания их отверждению при 60°C в течение 8 часов, и затем отверждению при окружающих условиях. Другую половину сырых листов оставляли непрессованной и отверждали на воздухе путем подвергания их отверждению при 60°C в течение 8 часов, и затем отверждению при окружающих условиях.
Плотности эталонного образца 1 и тестовых образцов 3 и 4 (составы которых представлены в таблице 1) измеряли, как для непрессованных, так и прессованных образцов (см. таблицу 2).
Таблица 2 – Плотности (г/см³) образцов 1, 3 и 4, непрессованных и прессованных
Как можно увидеть из таблицы 2 выше, плотность фиброцементных продуктов, содержащих отходы, снижается по сравнению с контролем, не содержащим никаких отходов, как в случае непрессованных, так и прессованных образцов.
Отвержденные на воздухе листы затем нарезали соответствующих размеров и наносили покрытие для обеспечения отвержденных на воздухе фиброцементных плиток.
Через 29 дней сформованные отвержденные на воздухе листы анализировали на их физико-механические характеристики, т.e. предел прочности при разрыве (MOR; выраженный в Па= кг/м⋅с²). Предел прочности при разрыве (MOR; выраженный в Па = кг/м⋅с²) измеряли используя устройство UTS/INSTRON (тип 3345; усилие=5000 Н).
Также определяли поглощение воды, измеренное тестом Карстена. Тест проводили как при условиях сухого воздуха, так и при условиях насыщения влагой (условие сухого воздуха получают путем обработки образцов в вентилируемой печи при 40°C в течение 3 дней; условия насыщения влагой получают путем погружения на 3 дня образцов в водопроводную воду при комнатной температуре и атмосферном давлении).
Для каждого из высушенного на воздухе и насыщенного водой образца определяли толщину образца. Затем, пробирку Карстена закрепляли на центральной части каждого образца с помощью силикона. Через 24 часа пробирку Карстена заполняли деминерализованной водой и закрывали для предотвращения испарения. Поглощение воды (т.e. объем воды, поглощенный из пробирки Карстена образцом) определяли через 1, 2, 4, 6, 8, 24, 32 и 48 часов.
Результаты представлены на фиг. 6 и 7.
Как можно увидеть с графиков на фиг. 6 и 7, которые представляют нормализованный по плотности предел прочности при изгибе (предел прочности при разрыве; MOR) 5 различных тестовых образцов (2, 3, 4, 5, 6, составы которых представлены в таблице 1) и двух эталонных образцов (1 и 7, составы которых представлены в таблице 1), можно сделать вывод, что нормализованный по плотности предел прочности при изгибе или предел прочности при разрыве (MOR/d²) выше у тестовых образцов по сравнению с эталонными образцами. Это означает, что образцы, содержащие порошок из раздробленных фиброцементных отходов в количествах от 5 мас.% до 15 мас.%, полученный согласно способам настоящего изобретения, имеют более высокую прочность, чем эталонные образцы, не содержащие никакого порошка из отходов.
Кроме того, на основе результатов тестов Карстена (данные не показаны), можно сделать вывод, что добавление порошка из фиброцементных отходов согласно настоящему изобретению вместо цемента или материала-наполнителя не влияет на поглощение воды по сравнению с эталонными образцами, не содержащими никакого порошка из раздробленных фиброцементных отходов.
Таким образом, из вышесказанного, можно сделать вывод, что фиброцементные продукты, содержащие от 5 мас.% до 15 мас.% порошка из раздробленных фиброцементных отходов, полученного способами настоящего изобретения, имеют характеристики по меньшей мере сравнимые и по существу даже лучшие, чем у эталонных фиброцементных продуктов, не содержащих никакого порошка из раздробленных отходов.
Пример 3: Получение отвержденных на воздухе фиброцементных плиток, содержащих от 15 мас.% до 40 мас.% отвержденного на воздухе раздробленного фиброцементного порошка, полученного согласно способам настоящего изобретения
Фиброцементный порошок, полученный как описано в примере 1, использовали для получения свежих фиброцементных плиток, т.e. свежих фиброцементных отвержденных на воздухе продуктов.
Для получения фиброцементных плиток обычно используют следующий состав водного фиброцементного раствора:
- 73-80 мас.% цемента, такого как портландцемент
- 3-4 мас.% целлюлозных волокон (таких как неотбеленная крафт-целлюлоза из мягкой древесины)
- 1,5-1,9 мас.% поливинилспиртовых волокон
- 10-18 мас.% углеродистого наполнителя (обычно известняка)
- и необязательно небольшое количество других добавок.
Мас.% относится к массе компонента относительно общей массы всех компонентов кроме свободной воды, т.e. в пересчете на сухое вещество.
Ряд из 6 тестовых образцов раствора получали (см. таблицу 3 ниже: образцы 9-14), где по меньшей мере часть или весь углеродистый наполнитель, или по меньшей мере часть цемента, или как часть углеродистого наполнителя, так и часть цемента, заменяли раздробленным отвержденным фиброцементным порошком, полученным при помощи способа измельчения, объясненного в примере 1. Кроме того, получали 2 эталонных образца раствора (см. таблицу 3 ниже: образцы 8 и 15), которые не содержали никакого раздробленного порошка из отходов.
Таким образом, получали следующие 8 составов фиброцементного раствора:
Таблица 3 – Составы FC с мас.% образцов 8-15 (PVA: поливинилспиртовое волокно Kuraray A8; целлюлоза: Solombala UKP 60°SR; уплотненный тонкодисперсный диоксид кремния: EMSAC 500S Elkem Materials Ltd.; наполнитель CaCO
: Calcitec 2001S, Carmeuse SA; цемент: CEMI 42.5N, CBR SA, Lixhe)
3
Составы фиброцементного раствора, представленные в таблице 2, использовали для получения сырых листов фиброцемента на установке получения Гачека из уровня техники. Половину сырых листов прессовали при 230 кг/см² и отверждали на воздухе путем подвергания их отверждению при 60°C в течение 8 часов, и затем отверждению при окружающих условиях. Другую половину сырых листов оставляли непрессованной и отверждали на воздухе путем подвергания их отверждению при 60°C в течение 8 часов, и затем отверждению при окружающих условиях.
Отвержденные на воздухе листы затем нарезали соответствующих размеров и наносили покрытие для обеспечения отвержденных на воздухе фиброцементных плиток.
Через 7 и 29 дней сформованные отвержденные на воздухе листы анализировали на их физико-механические характеристики, т.e. предел прочности при разрыве (MOR).
Предел прочности при разрыве (MOR; выраженный в Па = кг/м⋅с²) измеряли используя устройство UTS/INSTRON (тип 3345; усилие=5000 Н).
Плотность образцов измеряли путем насыщения сначала образцов в течение 72 часов водопроводной водой. Вес образцов затем определяли как при условиях насыщения, так и условиях погружения. Затем образцы оставляли сушиться в течение 48 часов при приблизительно 105°C. Для каждого из высушенных образцов снова определяли вес. Плотность (X) каждого образца рассчитывали делением сухого веса (C) на разницу между весом в погруженном состоянии (B) и весом в насыщенном состоянии (A) согласно следующей формуле: X = C/(A-B).
Наконец, определяли поглощение воды, измеренное тестом Карстена. Тест проводили как при условиях сухого воздуха, так и при условиях насыщения влагой (условие сухого воздуха получают путем обработки образцов в вентилируемой печи при 40°C в течение 3 дней; условия насыщения влагой получают путем погружения на 3 дня образцов в водопроводную воду при комнатной температуре и атмосферном давлении).
Для каждого из высушенного на воздухе и насыщенного водой образца определяли толщину образца. Затем, пробирку Карстена закрепляли на центральной части каждого образца с помощью силикона. Через 24 часа пробирку Карстена заполняли деминерализованной водой и закрывали для предотвращения испарения. Поглощение воды (т.e. объем воды, поглощенный из пробирки Карстена образцом) определяли через 1, 2, 4, 6, 8, 24, 32 и 48 часов.
Результаты представлены на фиг. 8 - 13.
Как можно увидеть с графиков на фиг. 8 и 9, которые представляют нормализованный по плотности предел прочности при изгибе (предел прочности при разрыве; MOR) 6 различных тестовых образцов (9, 10, 11, 12, 13 и 14, составы которых представлены в таблице 3) и двух эталонных образцов (8 и 15, составы которых представлены в таблице 3), можно сделать вывод, что нормализованный по плотности предел прочности при изгибе или предел прочности при разрыве (MOR/d²) по меньшей мере сравнимы и в некоторых случаях даже выше у тестовых образцов по сравнению с эталонными образцами. Это означает, что образцы, содержащие порошок из раздробленных фиброцементных отходов в количествах от 15 мас.% до 40 мас.%, полученный согласно способам настоящего изобретения, имеют по меньшей мере сравнимую прочность с эталонными образцами, не содержащими никакого порошка из отходов.
Кроме того, как показано на фиг. 10 и 11, плотность тестовых образцов 9 - 14, где часть или весь наполнитель и/или часть цемента были заменены раздробленным фиброцементным порошком настоящего изобретения, была значительно ниже по сравнению с эталонными образцами, не содержащими никакого порошка из отходов. Плотность, конечно, постепенно снижается, когда больше раздробленного фиброцементного порошка добавляют вместо наполнителя и/или цемента. Это очень важное открытие, поскольку более низкая плотность непосредственно связана с более низкой массой полученных продуктов, что сильно облегчает обработку, применимость и установку продуктов конечным пользователем.
Наконец, на основе результатов тестов Карстена, представленных на фиг. 12 и 13, можно сделать вывод, что добавление порошка из отвержденных на воздухе фиброцементных отходов в количествах 15 мас.% вместо цемента или материала-наполнителя не влияет на поглощение воды по сравнению с эталонными образцами, не содержащими никакого порошка из раздробленных фиброцементных отходов. Добавление порошка из отвержденных на воздухе фиброцементных отходов в более высоком количестве, например, 30 мас.% или 40 мас.% вместо цемента или материала-наполнителя приводит, однако, к повышению поглощения воды по сравнению с эталонными образцами, не содержащими никакого порошка из раздробленных фиброцементных отходов. Результаты наблюдали как для непрессованных (фиг. 12), так и прессованных (фиг. 13) образцов.
Таким образом, из вышесказанного можно сделать вывод, что фиброцементные продукты, содержащие от 15 мас.% до 40 мас.% порошка из отвержденных на воздухе раздробленных фиброцементных отходов, полученного способами настоящего изобретения, имеют характеристики по меньшей мере сравнимые и по существу даже лучшие, чем у эталонных фиброцементных продуктов, не содержащих никакого порошка из раздробленных отходов.
Пример 4: Получение отвержденного в автоклаве раздробленного фиброцементного порошка, полученного при помощи маятниковой мельницы согласно способам настоящего изобретения
Отвержденные в автоклаве фиброцементные продукты, получаемые в виде Cedral и Tectiva от Eternit NV, Бельгия, сначала предварительно измельчали до размера не более 2 на 2 см. Общая влажность материала на основе предварительно измельченных отвержденных фиброцементных отходов, в этом случае отвержденного на воздухе фиброцементного материала, составляла приблизительно 5-6% по весу в пересчете на сухой вес.
% по весу в пересчете на сухой вес представляет собой разницу между значениями веса материала в качестве образцов и материала, высушенного в вентилируемой печи при 105°C до получения постоянного веса.
Этот предварительно измельченный материал подавали с расходом от приблизительно 350 кг/ч до приблизительно 800 кг/ч в валковую мельницу маятникового типа Poittemill Group (FR), в которой материал дробили со скоростью вращения от приблизительно 100 до приблизительно 400 об/мин. Для компенсации влажности предварительно измельченного материала горячий воздух (с температурой от приблизительно 20°C до приблизительно 100°C) подавали вместе с предварительно измельченным материалом для мгновенного снижения влажности предварительно измельченного материала и полученного измельченного фиброцементного порошка.
Таким образом, получали раздробленный отвержденный фиброцементный материал, кривая распределения частиц по размерам которого была получена путем измерения при помощи лазерной дифракции на сухом диспергированном материале при 3 бар с помощью устройства Malvern mastersizer 2000.
Этот фиброцементный порошок, полученный измельчением в маятниковой мельнице, имел хорошую консистенцию (не хлопьевидный или не рыхлый), подходящую насыпную плотность (от приблизительно 1000 кг/м³ до приблизительно 1300 кг/м³) и хорошее распределение частиц по размерам для использования при получении свежих фиброцементных продуктов. Без ограничения какой-либо гипотезой или теорией авторы настоящего изобретения считают, что измельчение в маятниковой мельнице, используемое в способах согласно настоящему изобретению, обеспечивает новый и улучшенный порошок из раздробленных фиброцементных отходов, поскольку с этой техникой фиброцементные отходы давятся или сплющиваются в отличие от других техник измельчения, которые обычно размалывают дроблением или перемалыванием.
Пример 5: Получение отвержденных на воздухе фиброцементных плиток, содержащих от 5 мас.% до 15 мас.% отвержденного в автоклаве раздробленного фиброцементного порошка, полученного согласно способам настоящего изобретения
Порошки из отвержденных в автоклаве фиброцементных отходов, полученные из продуктов Cedral и фиброцементных продуктов Tectiva, полученные как описано в примере 4, использовали для получения свежих фиброцементных плиток, т.e. свежих фиброцементных отвержденных на воздухе продуктов.
Для получения фиброцементных плиток обычно используют следующий состав водного фиброцементного раствора:
- 73-80 мас.% цемента, такого как портландцемент
- 3-4 мас.% целлюлозных волокон (таких как неотбеленная крафт-целлюлоза из мягкой древесины)
- 1,5-1,9 мас.% поливинилспиртовых волокон
- 10-18 мас.% углеродистого наполнителя (обычно известняка)
- и необязательно небольшое количество других добавок.
Мас.% относится к массе компонента относительно общей массы всех компонентов кроме свободной воды, т.e. в пересчете на сухое вещество.
Ряд из 6 тестовых образцов раствора получали (см. таблицу 4 ниже: образцы 17, 18, 20, 21, 22 и 23), где по меньшей мере часть или весь углеродистый наполнитель, или по меньшей мере часть цемента, или как часть углеродистого наполнителя, так и часть цемента, заменяли раздробленным отвержденным в автоклаве фиброцементным порошком, полученным при помощи способа измельчения, объясненного в примере 4. Кроме того, получали 2 эталонных образца раствора (см. таблицу 4 ниже: образцы 16 и 19), которые не содержали никакого отвержденного в автоклаве раздробленного порошка из отходов.
Таким образом, получали следующие 8 составов фиброцементного раствора:
Таблица 4 – Составы FC с мас.% образцов 16-23 (PVA: поливинилспиртовое волокно Kuraray A8; целлюлоза: Solombala UKP 60°SR; уплотненный тонкодисперсный диоксид кремния: EMSAC 500S Elkem Materials Ltd.; наполнитель CaCO
: Calcitec 2001S, Carmeuse SA; цемент: CEMI 42.5N, CBR SA, Lixhe)
3
Составы фиброцементного раствора, представленные в таблице 4, использовали для получения сырых листов фиброцемента на установке получения Гачека из уровня техники. Половину сырых листов прессовали при 230 кг/см² и отверждали на воздухе путем подвергания их отверждению при 60°C в течение 8 часов, и затем отверждению при окружающих условиях. Другую половину сырых листов оставляли непрессованной и отверждали на воздухе путем подвергания их отверждению при 60°C в течение 8 часов, и затем отверждению при окружающих условиях.
Сформованные отвержденные на воздухе листы анализировали на их физико-механические характеристики, т.e. предел прочности при разрыве (MOR). Предел прочности при разрыве (MOR; выраженный в Па = кг/м⋅с²) измеряли используя устройство UTS/INSTRON (тип 3345; усилие=5000 Н).
Плотность образцов измеряли путем насыщения сначала образцов в течение 72 часов водопроводной водой. Вес образцов затем определяли как при условиях насыщения, так и условиях погружения. Затем образцы оставляли сушиться в течение 48 часов при приблизительно 105°C. Для каждого из высушенных образцов снова определяли вес. Плотность (X) каждого образца рассчитывали делением сухого веса (C) на разницу между весом в погруженном состоянии (B) и весом в насыщенном состоянии (A) согласно следующей формуле: X = C/(A-B).
Наконец, определяли поглощение воды, измеренное тестом Карстена. Тест проводили как при условиях сухого воздуха, так и при условиях насыщения влагой (условие сухого воздуха получают путем обработки образцов в вентилируемой печи при 40°C в течение 3 дней; условия насыщения влагой получают путем погружения образцов на 3 дня в водопроводную воду при комнатной температуре и атмосферном давлении).
Для каждого из высушенного на воздухе и насыщенного водой образца определяли толщину образца. Затем, пробирку Карстена закрепляли на центральной части каждого образца с помощью силикона. Через 24 часа пробирку Карстена заполняли деминерализованной водой и закрывали для предотвращения испарения. Поглощение воды (т.e. объем воды, поглощенный из пробирки Карстена образцом) определяли через 1, 2, 4, 6, 8, 24, 32 и 48 часов.
Результаты представлены на фиг. 14 - 16.
Как можно увидеть с графика на фиг. 14, который представляет нормализованный по плотности предел прочности при изгибе (предел прочности при разрыве; MOR) 6 различных тестовых образцов (17, 18, 20, 21, 22 и 23, составы которых представлены в таблице 4) и двух эталонных образцов (16 и 19, составы которых представлены в таблице 4), можно наблюдать, что нормализованный по плотности предел прочности при изгибе или предел прочности при разрыве (MOR/d²) у тестовых образцов не сильно отличается от MOR/d² эталонных образцов. Это означает, что образцы, содержащие порошок из раздробленных фиброцементных отходов в количествах от 5 мас.% до 15 мас.%, полученный согласно способам настоящего изобретения, имеют сравнимую механическую прочность относительно эталонных образцов, не содержащих никакого порошка из отходов.
Кроме того, как показано на фиг. 15, плотность тестовых образцов 17, 18, 20, 21, 22 и 23, где часть или весь наполнитель и/или часть цемента были заменены отвержденным в автоклаве раздробленным фиброцементным порошком настоящего изобретения, была значительно ниже по сравнению с эталонными образцами, не содержащими никакого порошка из отходов. Плотность, конечно, постепенно снижается, когда больше раздробленного фиброцементного порошка добавляют вместо наполнителя и/или цемента. Это очень важное открытие, поскольку более низкая плотность непосредственно связана с более низкой массой полученных продуктов, что сильно облегчает обработку, применимость и установку продуктов конечным пользователем.
Наконец, на основе результатов тестов Карстена, представленных на фиг. 16, можно сделать вывод, что добавление порошка из отвержденных в автоклаве фиброцементных отходов в количествах от 5 мас.% до 10 мас.% вместо цемента или материала-наполнителя не имеет значительного влияния на поглощение воды по сравнению с эталонными образцами, не содержащими никакого порошка из раздробленных фиброцементных отходов.
Таким образом, из вышесказанного, можно сделать вывод, что фиброцементные продукты, содержащие от 5 мас.% до 15 мас.% порошка из отвержденных в автоклаве раздробленных фиброцементных отходов, полученного способами настоящего изобретения, имеют характеристики значительно лучшие, чем у эталонных фиброцементных продуктов, не содержащих никакого порошка из раздробленных отходов. Конечно, механическая прочность и поглощение воды отвержденными на воздухе фиброцементными продуктами, содержащими порошок из раздробленных отходов, не изменяются по сравнению с отвержденными на воздухе фиброцементными продуктами, не содержащими отходы, тогда как плотность значительно снижается у продуктов, содержащих отходы, относительно тех, которые не содержат отходы.
Пример 6: Получение отвержденных на воздухе фиброцементных плиток, содержащих от 20 мас.% до 40 мас.% отвержденного в автоклаве раздробленного фиброцементного порошка, полученного согласно способам настоящего изобретения
Порошки из отвержденных в автоклаве фиброцементных отходов, полученные из продуктов Cedral и фиброцементных продуктов Tectiva, полученные как описано в примере 4, использовали для получения свежих фиброцементных плиток, т.e. свежих фиброцементных отвержденных на воздухе продуктов.
Для получения фиброцементных плиток обычно используют следующий состав водного фиброцементного раствора:
- 73-80 мас.% цемента, такого как портландцемент
- 3-4 мас.% целлюлозных волокон (таких как неотбеленная крафт-целлюлоза из мягкой древесины)
- 1,5-1,9 мас.% поливинилспиртовых волокон
- 10-18 мас.% углеродистого наполнителя (обычно известняка)
- и необязательно небольшое количество других добавок.
Мас.% относится к массе компонента относительно общей массы всех компонентов кроме свободной воды, т.e. в пересчете на сухое вещество.
Ряд из 6 тестовых образцов раствора получали (см. таблицу 5 ниже: образцы 25-30), где по меньшей мере часть или весь углеродистый наполнитель, или по меньшей мере часть цемента, или как часть углеродистого наполнителя, так и часть цемента, заменяли раздробленным отвержденным в автоклаве фиброцементным порошком, полученным при помощи способа измельчения, объясненного в примере 4. Кроме того, получали 2 эталонных образца раствора (см. таблицу 5 ниже: образцы 24 и 31), которые не содержали никакого отвержденного в автоклаве раздробленного порошка из отходов.
Таким образом, получали следующие 8 составов фиброцементного раствора:
Таблица 5 – Составы FC с мас.% образцов 24-31 (PVA: поливинилспиртовое волокно Kuraray A8; целлюлоза: Solombala UKP 60°SR; уплотненный тонкодисперсный диоксид кремния: EMSAC 500S Elkem Materials Ltd.; наполнитель CaCO
: Calcitec 2001S, Carmeuse SA; цемент: CEMI 42.5N, CBR SA, Lixhe)
3
Составы фиброцементного раствора, представленные в таблице 5, использовали для получения сырых листов фиброцемента на установке получения Гачека из уровня техники. Половину сырых листов прессовали при 230 кг/см² и отверждали на воздухе путем подвергания их отверждению при 60°C в течение 8 часов, и затем отверждению при окружающих условиях. Другую половину сырых листов оставляли непрессованной и отверждали на воздухе путем подвергания их отверждению при 60°C в течение 8 часов, и затем отверждению при окружающих условиях.
Сформованные отвержденные на воздухе листы анализировали на их физико-механические характеристики, т.e. предел прочности при разрыве (MOR). Предел прочности при разрыве (MOR; выраженный в Па = кг/м⋅с²) измеряли используя устройство UTS/INSTRON (тип 3345; усилие=5000 Н).
Плотность образцов измеряли путем насыщения сначала образцов в течение 72 часов водопроводной водой. Вес образцов затем определяли как при условиях насыщения, так и условиях погружения. Затем образцы оставляли сушиться в течение 48 часов при приблизительно 105°C. Для каждого из высушенных образцов снова определяли вес. Плотность (X) каждого образца рассчитывали делением сухого веса (C) на разницу между весом в погруженном состоянии (B) и весом в насыщенном состоянии (A) согласно следующей формуле: X = C/(A-B).
Наконец, определяли поглощение воды, измеренное тестом Карстена. Тест проводили как при условиях сухого воздуха, так и при условиях насыщения влагой (условие сухого воздуха получают путем обработки образцов в вентилируемой печи при 40°C в течение 3 дней; условия насыщения влагой получают путем погружения образцов на 3 дня в водопроводную воду при комнатной температуре и атмосферном давлении).
Для каждого из высушенного на воздухе и насыщенного водой образца определяли толщину образца. Затем, пробирку Карстена закрепляли на центральной части каждого образца с помощью силикона. Через 24 часа пробирку Карстена заполняли деминерализованной водой и закрывали для предотвращения испарения. Поглощение воды (т.e. объем воды, поглощенный из пробирки Карстена образцом) определяли через 1, 2, 4, 6, 8, 24, 32 и 48 часов.
Результаты представлены на фиг. 17 - 20.
Как можно увидеть с графиков на фиг. 17, который представляет нормализованный по плотности предел прочности при изгибе (предел прочности при разрыве; MOR) 6 различных тестовых образцов (17-22, составы которых представлены в таблице 5) и двух эталонных образцов (16 и 23, составы которых представлены в таблице 5), можно сделать вывод, что нормализованный по плотности предел прочности при изгибе или предел прочности при разрыве (MOR/d²) выше у тестовых образцов по сравнению с эталонными образцами, особенно когда образцы спрессованы. Это означает, что образцы, содержащие порошок из раздробленных фиброцементных отходов в количествах от 20 мас.% до 40 мас.%, полученный согласно способам настоящего изобретения, имеют более высокую прочность, чем эталонные образцы, не содержащие никакого порошка из отходов. Наилучшие результаты получали, когда образцы спрессованы.
Кроме того, как показано на фиг. 18, плотность тестовых образцов 17 - 22, где часть или весь наполнитель и/или часть цемента были заменены отвержденным в автоклаве раздробленным фиброцементным порошком настоящего изобретения, была значительно ниже по сравнению с эталонными образцами 16 и 23, которые не содержали никакого порошка из отходов. Плотность, конечно, постепенно снижается, когда больше раздробленного фиброцементного порошка добавляют вместо наполнителя и/или цемента. Этот эффект наблюдали как у прессованных, так и непрессованных образцов, когда соответственно сравнивали с соответствующими прессованными и непрессованными эталонными образцами. Это очень важное открытие, поскольку более низкая плотность непосредственно связана с более низкой массой полученных продуктов, что сильно облегчает обработку, применимость и установку продуктов конечным пользователем.
Наконец, на основе результатов тестов Карстена, представленных на фиг. 19 и 20, можно сделать вывод, что добавление порошка из отвержденных в автоклаве фиброцементных отходов в количествах 20 мас.% вместо цемента или материала-наполнителя не влияет на поглощение воды по сравнению с эталонными образцами, не содержащими никакого порошка из раздробленных фиброцементных отходов. Наилучшие результаты получают, когда образцы спрессованы.
Добавление порошка из отвержденных на воздухе фиброцементных отходов в более высоком количестве, например, 30 мас.% или 40 мас.% вместо цемента или материала-наполнителя приводит, однако, к повышению поглощения воды по сравнению с эталонными образцами, не содержащими никакого порошка из раздробленных фиброцементных отходов.
Таким образом, из вышесказанного можно сделать вывод, что фиброцементные продукты, содержащие от 15 мас.% до 40 мас.% порошка из раздробленных фиброцементных отходов, полученного способами настоящего изобретения, включающими стадию прессования перед стадией отверждения, имеют характеристики, сравнимые с фиброцементными продуктами, не содержащими никакого порошка из раздробленных отходов, и имеют характеристики, значительно лучшие, чем у непрессованных фиброцементных продуктов, содержащих такое же количество раздробленных отходов.
С изображений отвержденных на воздухе продуктов, изготовленных как описано в данных примерах, можно увидеть, что эти продукты содержат отвержденные в автоклаве фиброцементные отходы. Конечно, только отвержденный в автоклаве материал обычно содержит белые частицы кварцевого песка, причем частицы кварцевого песка также присутствуют в повторно используемых отвержденных на воздухе продуктах, полученных согласно способам настоящего изобретения (см. фиг. 20), но которые не присутствуют в свежих отвержденных на воздухе продуктах (см. фиг. 21).
Понятно, что хотя предпочтительные варианты осуществления и/или материалы рассматривались для осуществления изготовления вариантов осуществления согласно настоящему изобретению, различные модификации или изменения могут быть изготовлены без отхождения от объема и сути данного настоящего изобретения.