СПОСОБ И СИСТЕМА ГЕРМЕТИЗАЦИИ КРАЕВ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЙ ДРЕВЕСНОЙ ПОДЛОЖКИ
METHOD AND SYSTEM TO SEAL SPECIAL WOOD SUBSTRATE EDGES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу, который может использоваться при производстве специализированной продукции из дерева, такой как, например, ориентированно-стружечные плиты (ОС-плиты) с повышенной стойкостью к набуханию и с улучшенным внешним видом.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Специализированные продукты из дерева, такие как ориентированно-стружечные плиты, древесно-волокнистые плиты и клееные изделия из шпона, широко используются в жилищном строительстве и строительстве коммерческого назначения и приобретают популярность в промышленности обработки материалов и изготовления мягкой мебели. Указанные продукты выпускаются в самых разных формах, таких как панели из ориентированно-стружечных плит, древесно-волокнистые плиты средней плотности, продукты из клееного шпона и т.п.
Специализированные продукты из дерева обычно изготавливают из небольших фрагментов древесины и клеящих материалов, отверждаемых при нагревании. Ориентированно-стружечные плиты изготавливают из клеящих материалов, отверждаемых при нагревании, и прямоугольных страндов (щеп), которые укладываются взаимно перпендикулярными слоями. Они обычно позиционируются как специализированные конструкционные панели и используются для обшивки крыш, стен и покрытий полов при строительстве жилых домов. Производственный процесс дает возможность производителям плит придавать им новые свойства, такие как, например, текстура, снижающая возможность проскальзывания для панелей, предназначенных для обшивки крыш, и возможность поставки метрических панелей и панелей больших размеров.
Под действием влаги специализированные продукты из дерева, такие как панели из ОС-плит, подвергаются необратимому разбуханию по толщине. Наиболее неприятно такое разбухание проявляется на краях панели. Для специализированных панелей из дерева характерно наибольшее разбухание в центре краев, подвергшихся действию влаги. Например, ОС-плиты, имеющие толщину 720 мил (0,720 дюйма/1,829 см) могут реально разбухать на краях до толщины, превышающей 1000 мил (1 дюйм/2,54 см). После высушивания толщина этих плит не восстанавливается и может составлять примерно 900 мил (2,3 см).
Существуют решения проблемы разбухания краев. Большинство производителей специализированных продуктов из дерева, таких как, например, ОС-плиты, пытаются улучшить устойчивость плит к деформациям путем нанесения герметизирующих композиций, таких как красочные покрытия, на все четыре края ОС-плиты. Обычно герметизирующий материал при высыхании превращается в гидрофобную пленку, которая прилипает к ОС-плите и уменьшает впитывание воды по ее краям. Таким образом, герметизирующий материал может обеспечивать снижение степени разбухания краев, когда плита подвергается действию влаги.
Герметизирующие материалы обычно наносят на края специализированных продуктов из дерева в месте производства таких продуктов. Обычной практикой для жидких герметизирующих составов является их нанесение на плиты вскоре после изготовления плит. Как правило, состав быстро высыхает после нанесения на плиты без использования нагревательных или вентиляционных устройств. Нанесение герметиков является уже промышленным стандартом, поскольку оно представляет эстетическую ценность для целей общего маркетинга и обеспечивает улучшение характеристик, заключающееся в защите панелей от влаги и дождя при строительстве дома.
Большинство герметизирующих составов окрашены, и их нанесение придаст специализированному продукту из дерева солидный, завершенный и привлекательный вид. После того, как герметик будет нанесен на края специализированного продукта из дерева и высушен, он обеспечивает уменьшение степени разбухания, которое обычно происходит, когда продукт подвергается действию воды. Таким образом, герметик должен быть высушен для формирования пленки, которая приклеивается к продукту из дерева и является относительно эластичной, чтобы растягиваться при разбухании продукта из дерева.
Существует потребность в улучшении способов защиты специализированных продуктов из дерева, в частности их поверхностей и краев, которые могут подвергаться действию окружающей среды, например воды, в процессе доставки товаров заказчикам.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении предлагается способ защиты краев специализированных продуктов из дерева. Способ содержит нанесение двухкомпонентной композиции герметизации краев, в которой первый компонент содержит коагулянт, а второй компонент содержит водную композицию герметизации краев, наносимую по меньшей мере на один край древесной подложки (изделия). В одном из вариантов осуществления изобретения первый и второй компоненты могут наноситься на подложку последовательно. Способ обеспечивает улучшение стойкости к разбуханию и повышение долговечности и устойчивости к деформациям краев специализированных продуктов из дерева при воздействии на них воды. Использование изобретения позволяет также обеспечить превосходную укрывистость покрытия и сгладить поверхность изделия, которая первоначально может быть неровной и пористой, придав ей более привлекательный вид. Способ может обеспечивать получение пленки, которая не прилипает и не клеится.
В другом варианте осуществления изобретения первый и второй компоненты смешиваются при распылении до нанесения на поверхность подложки или непосредственно при нанесении. Смешивание двухкомпонентной системы до нанесения на поверхность подложки позволяет уменьшить необходимое количество композиции герметизации краев. Способ может обеспечивать получение пленки, которая не прилипает и не клеится.
В другом варианте осуществления изобретения предлагается система герметизации краев для специализированной древесной подложки, в которой герметизирующая система содержит двухкомпонентную герметизирующую композицию для покрытия краев специализированных продуктов из дерева. Система герметизации краев содержит первый компонент, в состав которого входит коагулянт, и второй компонент, в состав которого входит водная композиция герметизации краев. Система герметизации краев может наноситься, как указано выше, и обеспечивает получение пленки, которая не липнет и не клеится.
В другом варианте осуществления изобретения двухкомпонентная система, в которой используется смешивание компонентов при распылении, до нанесения на поверхность подложки может повысить эффективность и улучшить характеристики композиции герметизации краев. Двухкомпонентная система герметизации краев может обеспечивать получение пленки, которая не прилипает и не клеится.
В другом варианте осуществления изобретения предлагаются изделия, которые изготовлены из специализированного продукта из дерева, и по меньшей мере на один край подложки нанесена двухкомпонентная система герметизации краев. Двухкомпонентная система герметизации краев содержит первый компонент, в состав которого входит коагулянт, и второй компонент, в состав которого входит водная композиция герметизации краев. Система герметизации краев содержит одну или несколько композиций покрытия, наносимых по меньшей мере на один край изделия.
Вышеприведенное краткое описание изобретения не предназначено для рассмотрения каждого раскрытого или возможного варианта осуществления настоящего изобретения. Другие признаки и достоинства изобретения станут понятными из описания и чертежей и из формулы изобретения. В нижеприведенном описании более подробно рассматриваются варианты, иллюстрирующие изобретение. В некоторых местах описания в перечне примеров даются указания относительно того, какие примеры могут использоваться в различных комбинациях. В каждом случае указанный перечень является группой типичных вариантов и не должен рассматриваться как единственно возможный перечень.
Подробности одного или нескольких вариантов осуществления изобретения показаны на прилагаемых чертежах и рассмотрены в описании.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - иллюстрация улучшения характеристик в отношении разбухания ОС-плиты толщиной 23/32 дюйма с покрытием краев при нанесении композиции предварительной обработки в соответствии с изобретением до нанесения основного покрытия.
Фиг.2 - иллюстрация улучшения характеристик в отношении разбухания ОС-плиты толщиной 7/16 дюйма с покрытием краев при нанесении композиции предварительной обработки в соответствии с изобретением до нанесения основного покрытия.
Фиг.3 - иллюстрация улучшения характеристик в отношении разбухания ОС-плиты толщиной 7/16 дюйма с покрытием краев при нанесении композиции предварительной обработки в соответствии с изобретением до нанесения основного покрытия.
Фиг.4 - вид гидрофобной композиции покрытия, нанесенного возле поверхностей испытываемых краев ("фартук") по периметру испытательных панелей.
Фиг.5 - вид испытательных панелей, помещенных в большую ванну при проведении испытаний на разбухание краев.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Термины "предпочтительный" и "предпочтительно" относятся к вариантам осуществления изобретения, которые при определенных условиях могут обладать определенными достоинствами. Однако при тех же или других условиях предпочтительными могут быть и другие варианты. Кроме того, указание одного или нескольких предпочтительных вариантов осуществления изобретения не означает, что не могут быть использованы и другие варианты, то есть другие варианты не исключаются из объема изобретения.
Указания признаков в единственном числе или же указания "по меньшей мере один" и "один или несколько" являются взаимозаменяемыми. Таким образом, например, указание композиции покрытия, содержащей "амин", может толковаться как указание того, что композиция содержит "один или несколько" аминов.
Термины "латексная полимерная смола", "латексная смола", "латексная эмульсия" или "латекс" относятся к дисперсии частиц полимера в воде и являются взаимозаменяемыми. Латексные полимерные смолы обычно содержат один или несколько диспергирующих компонентов (например, поверхностно-активное вещество) для создания дисперсии или эмульсии частиц полимера в воде.
Указание числовых диапазонов граничными значениями включает все числа, входящие в этот диапазон (например, диапазон 1-5 включает 1; 1,5; 2, 2,75; 3; 3,80; 4; 5 и т.д.).
В настоящем изобретении предлагается способ защиты краев специализированных продуктов из дерева, который содержит нанесение двухкомпонентного покрытия защитной композиции по меньшей мере на один край подложки, причем первый компонент содержит коагулянт, а второй компонент содержит водную композицию, герметизирующую края. В другом варианте осуществления изобретения первый компонент может содержать наполнитель.
В настоящем изобретении также предлагается система герметизации краев для подложки, такой как специализированный продукт из дерева. Система герметизации предпочтительно содержит первый компонент, в состав которого входит коагулянт, и второй компонент, в состав которого входит водная композиция герметизации краев. Система герметизации включает один или несколько слоев двухкомпонентной композиции герметизации краев, нанесенных по меньшей мере на один край подложки. В случае нанесения нескольких слоев композиция покрытия для каждого слоя может быть одинаковой или они могут различаться. Раскрытая в описании система герметизации особенно пригодна для покрытия краев специализированных продуктов из дерева, таких как, например, ОС-плиты.
Не вдаваясь в теорию, следует сказать, что первый компонент двухкомпонентной системы герметизации может улучшить характеристики композиции герметизации краев за счет замедления ее абсорбции в волокна дерева или улучшения коагуляции композиции герметизации краев на поверхности подложки, что обеспечивает минимизацию проникновения композиции покрытия в подложку. Минимизация проникновения композиции покрытия в пористые волокна дерева позволяет обеспечить более однородную сухую пленку и, соответственно, более привлекательный внешний вид. При использовании на краях специализированного продукта из дерева, например ОС-плиты, отмечается превосходная стойкость краев к разбуханию.
2
ТМ
В одном из вариантов осуществления изобретения первый компонент композиции содержит коагулянт или флоккулянт. Термины "коагулянт", "коагулирующий реагент", "флоккулянт" или "флоккулирующий реагент" являются взаимозаменяющими и означают вещества, способствующие объединению молекул или дисперсных частиц, в результате чего формируются хлопья. В качестве примеров коагулирующих реагентов можно указать, в частности, сульфаты, хлориды, фосфаты, карбонаты (сульфат магния, сульфат алюминия, аммоний-алюминий сульфат, сульфат железа, сульфат кальция, сульфат двухвалентного железа, сульфат трехвалентного железа, сульфат цинка, хлористый алюминий, Al(OH)Cl, хлорид магния, хлорид железа, хлорид кальция, хлорид олова, тетрахлорид олова, хлорид цинка, дихлорид железа, хлорное железо, карбонат цинк-аммония, карбонат алюминия, фосфат алюминия, фосфат цинка, фосфат железа, эфиры, такие как, например, фосфатные эфиры, кислоты, такие как сернистая кислота, соляная кислота, ортофосфорная кислота, уксусная кислота, лимонная кислота, пара-толуолсульфокислота и др.; поличетвертичный амин, алкиламин-эпихлоргидрин, полиакриламид и т.д. В качестве примеров таких коагулирующих реагентов, имеющихся на рынке, можно указать MARFLOC 5242, MARFLOC 2150, MILFLOC V-27, ALUM, TRAMFLOC 860-899, TRAMFLOC 100, TRAMFLOC 29, TRAMFLOC 540-559, TRAMFLOC 540-560, CRODAZOLINE "O", ZELEC "UN" и ARQUAD T-50. Группа предпочтительных коагулянтов содержит сульфат магния, сульфат алюминия, аммоний-алюминий сульфат, хлорид алюминия, хлорид магния, сульфат кальция, хлорид кальция или их смеси. Наиболее предпочтительным коагулирующим реагентом является сульфат алюминия.
Количество коагулянта в первом компоненте двухкомпонентной композиции герметизации краев может составлять от примерно 1% вес. до примерно 60% вес., предпочтительно от примерно 2% вес. до примерно 35% вес. и более предпочтительно от примерно 2% вес. до примерно 10% вес. от общего веса компонентов двухкомпонентной герметизирующей композиции.
В другом варианте осуществления изобретения первый компонент герметизирующей композиции дополнительно содержит наполнитель. Наполнитель может снизить стоимость или обеспечивать требуемые характеристики композиции до отверждения или после него. Неограничивающие примеры наполнителей включают глину, стеклянные шарики, карбонат кальция, тальк, кремнеземы, органические наполнители.
ТМ
ТМ
ТМ
ТМ
Композиции, герметизирующие края, могут содержать, например, воду, водную дисперсию одного или нескольких восков и водную полимерную смолу. Полимерные смолы могут включать латексные смолы. Неограничивающие примеры композиций покрытий приведены в патентах США №6,608,131 и №4,897,291. Неограничивающие примеры имеющихся на рынке водных композиций покрытия краев продуктов из дерева, таких как ОС-плиты, включают ULTRA SEAL или EDGE SEAL компании The Valspar Corporation, а также герметики CBS и WIL-SEAL для композитных плит, поставляемые компанией Willamette Valley Company.
Композиции для герметизации краев могут включать эмульсию восков и полимерную смолу. Типичные эмульсии восков содержат от примерно 20% вес. до примерно 90% вес. сухого вещества восков от общего веса первого компонента композиции герметизации краев. Предпочтительно композиции содержат от примерно 40% вес. до примерно 80% вес. сухого вещества воска. Более предпочтительно композиции содержат от примерно 60% вес. до примерно 80% вес. сухого вещества воска.
Полимерная смола в композиции герметизации краев практически не содержит химически активных олефиновых групп. Полимерная смола практически не содержит химически активных олефиновых групп, если прореагировало по меньшей мере 95% олефиновых мономеров, формирующих полимерную смолу (остается не более 5% непрореагировавших мономеров), предпочтительно по меньшей мере 97% олефиновых мономеров, формирующих полимерную смолу (остается не более 3% непрореагировавших мономеров) и более предпочтительно по меньшей мере 99% олефиновых мономеров, формирующих полимерную смолу (остается не более 1% непрореагировавших мономеров).
Типичные латексные полимерные смолы включают полиуретаны, полиамиды, хлорированные полиолефины, акриловые смолы, винилопласты, полимеры, модифицированные маслом, полиэфиры и смеси их сополимеров. Неограничивающими примерами латексных смол являются виниловые смолы, такие как акриловые смолы, бутадиен-стирольные смолы каучука, винил-галогенидные смолы, ацетатные смолы и их смеси. Латексные полимеры могут быть получены путем полимеризации с ростом цепи с использованием одного или нескольких олефиновых мономеров.
Подложки или изделия, на которые могут быть нанесены покрытия с использованием предлагаемого в изобретении способа, включают специализированные подложки из дерева, имеющие края, которые могут подвергаться воздействию внешней среды. Термин "специализированные продукты из дерева" обычно относится к продуктам или подложкам, которые получают из каких-либо частей древесины, таких как, например, тонкие листы, пластинки, хлопья, волокна, странды (например, деревянные странды, имеющие прямоугольную форму), опилки и т.п. Такие части могут быть соединены друг с другом, часто с помощью клеящего материала. Неограничивающие примеры специализированных продуктов из дерева включают плиты с ориентированной стружкой (ОС-плиты), древесно-волокнистые плиты, ламинированные изделия из шпона, такие как, например, фанера.
Термин "древесно-волокнистые плиты" относится к продуктам из дерева, получаемым из древесного волокна. Обычно древесно-волокнистые плиты представляют собой строительный материал, состоящий из древесной стружки или растительных волокон, соединенных друг с другом и спрессованных в жесткие плиты. Типы древесно-волокнистых плит в порядке возрастания плотности включают древесно-стружечные плиты, древесно-волокнистые плиты средней плотности и твердые древесно-волокнистые плиты, называемые также древесно-волокнистыми плитами высокой плотности. Древесно-волокнистые плиты иногда используются в качестве синонима древесно-стружечных плит. Однако термин "древесно-стружечные плиты" обычно относится к древесно-волокнистым плитам низкой плотности. Древесно-волокнистые плиты, в частности древесно-волокнистые плиты средней плотности очень широко используются в мебельной промышленности. На внешние поверхности изделия, которые будут видны, может наклеиваться шпон для придания поверхностям изделия вида натуральной древесины.
Подложки покрывают по одной или нескольким краевым поверхностям двухкомпонентной системой герметизации краев. Система герметизации содержит первый компонент, в состав которого входит коагулянт, и второй компонент, в состав которого входит водная композиция герметизации краев. Система герметизации может наноситься в один или несколько слоев.
Двухкомпонентная герметизирующая композиция имеет хорошую укрывистость и необходимую кроющую способность. Термин "укрывистость" относится к способности композиции покрытия покрывать или закрашивать равномерно и делать неразличимыми какие-либо оттенки цвета покрытой поверхности подложки. Как правило, для обеспечения приемлемой однородности окраски законченной поверхности герметизирующую систему с "хорошей" укрывистостью требуется наносить более тонким слоем. Термин "кроющая способность" относится к способности покрытия противодействовать избыточному проникновению в поры покрываемой поверхности подложки. Для обеспечения приемлемой однородности законченной поверхности подложки не требуется большого расхода системы покрытия, имеющей хорошую кроющую способность. Предлагаемый в изобретении способ может обеспечить уменьшение количества композиции герметизации краев, необходимого для получения покрытия с хорошей укрывистостью и кроющей способностью.
Раскрытый в описании способ покрытия краев и систем герметизации может иметь улучшенные характеристики содержания летучих органических компонентов (ЛОК), а именно пониженную концентрацию таких компонентов. Предпочтительные системы герметизации краев содержат меньше чем примерно 5% ЛОК, более предпочтительно меньше чем примерно 2% и наиболее предпочтительно меньше чем примерно 0,5% от общего веса двухкомпонентной композиции герметизации краев.
Композиция герметизации краев может наноситься в один слой или в несколько слоев с использованием одной или нескольких композиций герметизации краев (например, первый слой одной герметизирующей композиции и второй слой другой герметизирующей композиции). Специалист в области получения и нанесения герметизирующих композиций легко может выбрать конкретные композиции и определить порядок их нанесения на края. Такие типичные водные системы покрытия были описаны выше. Соответственно, двухкомпонентная композиция герметизации краев может быть нанесена на подложки один раз (один слой) или может быть нанесено несколько слоев таких композиций. Композиции герметизации краев предпочтительно наносят при содержании от примерно 5% вес. до примерно 65% вес. сухого вещества, более предпочтительно от примерно 20% вес. до примерно 55% вес. и наиболее предпочтительно от примерно 35% вес. до примерно 50% вес. Предпочтительные композиции герметизации краев содержат меньше чем 5% летучих органических компонентов (ЛОК), более предпочтительно меньше чем примерно 2% и наиболее предпочтительно меньше чем примерно 0,5% от полного веса системы покрытия.
Двухкомпонентная композиция герметизации краев предпочтительно наносится с использованием любых технологий нанесения покрытий, известных в данной области техники, в том числе с использованием нанесения кистью, щеткой, валиком, реверсивным валиком, нанесения погружением, с использованием вакуумной установки для нанесения покрытий, установки для нанесения покрытия поливом или различных распылительных устройств. В качестве примеров таких распылительных устройств можно указать установки с двумя распылительными пистолетами, установки с двумя распылительными головками, пистолеты с несколькими распылительными головками и т.п. Оба компонента могут быть нанесены с помощью одной комбинированной установки, которая может наносить компоненты независимо (то есть, компоненты не смешиваются внутри установки) или же оба компонента могут наноситься одновременно независимыми распылительными устройствами, например независимыми распылительными пистолетами. Неограничивающими примерами комбинированных установок являются многокомпонентный краскораспылитель Mach 1 PCX компании Binks, распылительные пистолеты, описанные в патентных заявках США №6,264,113, №5,639,027 и №5,400,971 и др. Различные технологии нанесения покрытий характеризуются конкретными достоинствами и недостатками в зависимости от профиля подложки, ее структуры и приемлемой эффективности нанесения покрытия.
Толщина пленки может регулироваться скоростью нанесения покрытия. Толщина сухой пленки композиции герметизации краев на специализированной древесной подложке может находиться в диапазоне от примерно 1 мил до примерно 10 мил (0,0025-0,025 см), более предпочтительно от примерно 2 мил до примерно 8 мил (0,0051-0,203 см) и наиболее предпочтительно от примерно 2 мил до примерно 6 мил (0,0051-0,015 см).
Типичная толщина сухой пленки двухкомпонентной композиции герметизации краев специализированных древесных подложек находится в диапазоне от примерно 2 мил до примерно 20 мил, более предпочтительно от примерно 4 мил до примерно 15 мил и наиболее предпочтительно от примерно 4 мил до примерно 8 мил.
Подложки покрывают описанной системой герметизации по меньшей мере по одному краю. Более предпочтительно подложки покрывают по четырем краям. Кроме того, непосредственно на описанную систему герметизации может быть нанесено поверхностное покрытие.
В раскрытых композициях герметизации краев могут использоваться такие типичные пигменты (необязательный компонент), как, например, титановые белила, углеродная сажа, ламповая сажа, черный железоокисный пигмент, красный железоокисный пигмент, желтый железоокисный пигмент, коричневый железоокисный пигмент (смесь красного и желтого железоокисных пигментов с черным), зеленый фталоцианиновый пигмент, голубой фталоцианиновый пигмент, красные органические пигменты (красный нафтол, красный хинакридон и красный толуидиновый пигмент), пурпурный хинакридин, фиолетовый хинакридин, оранжевый ДНК-краситель или органические желтые пигменты (например, Ганза желтый пигмент). Композиция может также содержать добавку, регулирующую блеск, или имеющийся на рынке оптический отбеливатель, такой как, например, UVITEX ОВ компании Ciba-Geigy.
Композиции герметизации краев также могут содержать наполнитель (необязательный компонент). Типичными наполнителями и инертными компонентами для использования в описанных кроющих композициях являются, например, глина, стеклянные шарики, карбонат кальция, тальк, кремнеземы, органические наполнители и др.
Описанные композиции герметизации краев могут также содержать и другие ингредиенты, модифицирующие свойства композиции, связанные с ее хранением, транспортировкой или нанесением. Дополнительные необязательные компоненты или добавки для использования в композициях герметизации краев включают поверхностно-активные вещества, пигменты, красители, замедлители осадкообразования, поглотители УФ-излучения, оптические отбеливатели, загустители, термостабилизаторы, выравнивающие добавки, индикаторы затвердения, пластификаторы, биоциды, фунгициды, диспергирующие добавки, противовспениватели и т.п. Матирующие средства, средства, придающие стойкость к истиранию, и другие добавки, улучшающие характеристики композиций, могут использоваться в таких количествах, которые могут быть необходимы для улучшения характеристик отвержденного покрытия и герметизирующих композиций. К таким характеристикам композиций относятся стойкость к химическим воздействиям, стойкость к истиранию, твердость, блеск, отражающая способность, внешний вид или сочетания указанных характеристик, и другие аналогичные характеристики. Неограничивающие примеры добавок, которые могут использоваться в описанных композициях герметизации краев, описаны в публикации "Промышленность красителей и покрытий", Koleske и др., апрель, 2003, стр.12-86.
Изобретение описывается далее на следующих неограничивающих Примерах.
Пример 1: Общие положения проведения испытаний для оценки разбухания краев
Испытательные панели получали нарезанием ОС-панелей с помощью острой дисковой пилы на пластины размерами 12×4 дюйма. Перед нанесением герметика на края испытательные пластины складывали в пакет и помещали на два часа в печь при температуре 150°F.
Каждый материал покрытия (материал предварительной обработки и композиция покрытия) загружался в отдельный безвоздушный распылитель Kremlin с давлением флюида 600 psi. На расстоянии примерно 5 дюймов от поверхности края ОС-пластины устанавливался один для всех материалов распылительный наконечник 1299 с ограничителем 0,33 (компания Spray Systems Co.). Состав для предварительной обработки, полученный растворением в воде 49,7 г/л алюминиево-аммониевых квасцов, наносили распылением на края пакета до нанесения кроющей композиции. Композиция наносимого покрытия содержала 40% сухого вещества от веса анионноактивной водной дисперсии воска и стирольно-акрилатового латексного полимера.
Образцы извлекали из печи и наносили покрытие на сложенный пакет на устройстве безвоздушного распылителя. Наносили материал предварительной обработки и сразу после этого наносили композицию покрытия. Образцы выдерживали по меньшей мере 24 часа при температуре окружающего воздуха для высыхания или отверждения покрытия краев.
После высушивания пакет испытательных пластин разъединяли, и возле краев, покрытых герметизирующей композицией, наносили кистью в полосе шириной 1 дюйм защитное гидрофобное покрытие ("фартук") по всему периметру для защиты от проникновения воды через поверхности, не защищенные испытываемой композицией. После этого испытательные пластины выдерживали в течение трех дней до начала испытаний на впитывание воды (см. фиг.4).
Измерения толщины осуществляли с использованием цифрового измерителя Mitutoyo, установленного на измерительной стойке и откалиброванного для используемого испытательного стенда. Измерения толщины выполнялись с интервалами в 1 дюйм, начиная с 1 1/2 дюйма от концов испытательных пластин. При этом для каждой пластины выполнялось девять измерений. Измерения усреднялись для получения величины толщины для каждого образца.
После выполнения начальных измерений все образцы помещали в большую ванну для проведения испытаний на впитывание воды (см. фиг.5). Под испытательными пластинами в ванне помещали лист поролона (изделие #000853440 компании Hancock Fabrics) толщиной 2 дюйма. Количество водопроводной воды в ванне поддерживалось на уровне на 1/8 дюйма ниже поверхности полиэтиленового или аналогичного поролона путем пополнения по меньшей мере один раз в день в течение периода испытаний.
Испытательные пластины извлекали из ванны через 72 часа и выполняли измерения для контроля и оценки. Разбухание в процентах для каждой группы испытательных образцов определяли вычитанием средней конечной толщины из средней начальной толщины и делением на среднюю начальную толщину. Эффективность в процентах для каждой группы испытательных образцов определяли вычитанием средней величины разбухания для группы образцов из величины разбухания ОС-панелей без покрытия (контрольные образцы) и делением на величину разбухания ОС-панелей без покрытия. Результаты приведены на фиг.1, 2 и 3.
Пример 2: Нанесение композиции герметизации на края ОС-панели толщиной 23/32 дюйма
Были изготовлены испытательные пластины (3 группы по 12 пластин) толщиной 23/32 дюйма, как описано в Примере 1. Испытательные пластины первой группы не имели покрытия. Испытательные пластины второй группы были покрыты одной только композицией герметизации краев, толщина слоя - 8 мил (влажный слой). Испытательные пластины третьей группы были покрыты слоем композиции предварительной обработки толщиной 2 мил (влажный слой), а затем - слоем композиции герметизации краев толщиной 5 мил (влажный слой). После высушивания возле испытываемой поверхности наносился "фартук". После этого выполняли измерения толщины пластин. После измерения пластины помещали в ванну для испытаний на впитывание в течение 72 часов. После указанного времени снова проводили измерения толщины пластин. Результаты приведены на фиг.1 и в Таблице 1.
Таблица 1. Определение разбухания краев ОС-пластин толщиной 23/32 дюйма
Герметизирующее покрытие
Подготовительное покрытие
Размер образца (н)
Среднее разбухание через 72 часа, %
Эффективность, %
Нет (контрольные образцы)
Нет
12
15.3
-
8,0 мил (влажн.)
Нет
12
12,6
17,70
5,0 мил (влажн.)
2,0 мил (влажн.)
12
5,6
63,40
Пример 3: Нанесение композиции герметизации на края ОС-панели толщиной 7/16 дюйма
Были изготовлены испытательные пластины (3 группы по 12 пластин) толщиной 7/16 дюйма, как описано в Примере 1. Пластины первой группы не имели покрытия. Испытательные пластины второй группы были покрыты одной только композицией герметизации краев, толщина - 8 мил (влажный слой). Испытательные пластины третьей группы были покрыты слоем композиции предварительной обработки толщиной 2 мил (влажный слой), а затем - слоем композиции герметизации краев толщиной 5 мил (влажный слой). После высушивания возле испытываемой поверхности наносился "фартук". После этого выполняли измерения толщины пластин. После измерения пластины помещали в ванну для испытаний на впитывание в течение 72 часов. После указанного времени снова проводили измерения толщины пластин. Результаты приведены на фиг.2 и в Таблице 2.
Таблица 2. Определение разбухания краев ОС-пластин толщиной 7/16 дюйма
Герметизирующее покрытие
Подготовительное покрытие
Размер образца (н)
Среднее разбухание через 72 часа, %
Эффективность, %
Нет (контрольные образцы)
Нет
12
21,2
-
8,0 мил (влажн.)
Нет
12
12,7
40,10
5,0 мил (влажн.)
2,0 мил (влажн.)
12
4,1
80,70
Пример 4: Нанесение композиции герметизации на края ОС-панели толщиной 7/16 дюйма
Были изготовлены испытательные пластины (7 групп по 12 пластин) толщиной 7/16 дюйма, как описано в Примере 1. Пластины первой группы не имели покрытия. Испытательные пластины второй группы были покрыты одной только композицией герметизации краев, толщина - 6 мил (влажный слой). Испытательные пластины третьей группы были покрыты слоем композиции предварительной обработки толщиной 1,5 мил (влажный слой), а затем - слоем композиции герметизации краев толщиной 6 мил (влажный слой). Испытательные пластины четвертой группы были покрыты слоем композиции предварительной обработки толщиной 2 мил (влажный слой), а затем - слоем композиции герметизации краев толщиной 6 мил (влажный слой). Испытательные пластины пятой группы были покрыты одной только композицией герметизации краев, толщина - 8 мил (влажный слой). Испытательные пластины шестой группы были покрыты слоем композиции предварительной обработки толщиной 1,5 мил (влажный слой), а затем - слоем композиции герметизации краев толщиной 8 мил (влажный слой). Испытательные пластины седьмой группы были покрыты слоем композиции предварительной обработки толщиной 2 мил (влажный слой), а затем - слоем композиции герметизации краев толщиной 8 мил (влажный слой). После высушивания возле испытываемой поверхности наносился "фартук". Затем выполняли измерения толщины пластин. После измерения пластины помещали в ванну для испытаний на впитывание в течение 72 часов. После указанного времени снова проводили измерения толщины пластин. Результаты приведены на фиг.3 и в Таблице 3.
Таблица 3. Определение разбухания краев ОС-пластин толщиной 7/16 дюйма
Герметизирующее покрытие
Подготовительное покрытие
Размер образца (н)
Среднее разбухание через 72 часа, %
Эффективность, %
Нет (контрольные образцы)
Нет
12 янв.
21,7
-
6,0 мил (влажн.)
Нет
12 февр.
15,1
30,40
6,0 мил (влажн.)
1,5 мил (влажн.)
12 мар.
7,4
65,90
6,0 мил (влажн.)
2,0 мил (влажн.)
12 апр.
5,9
72,80
8,0 мил (влажн.)
Нет
12 мая
12,1
44,20
8,0 мил (влажн.)
1,5 мил (влажн.)
12 июня
6,1
71,90
8,0 мил (влажн.)
2,0 мил (влажн.)
12 июля
5
77,00
Пример 5: Определение разбухания краев ОС-пластин толщиной 7/16 дюйма с герметизирующим покрытием CBS компании Willamette Valley
В соответствии с Примером 3 были изготовлены испытательные пластины (7 групп по 12 пластин) толщиной 7/16 дюйма, как описано в Примере 1. Пластины первой группы не имели покрытия. Испытательные пластины второй группы были покрыты одной только композицией герметизации краев, толщина - 8 мил (влажный слой). Испытательные пластины третьей группы были покрыты слоем композиции предварительной обработки толщиной 1,0 мил (влажный слой), а затем - слоем композиции герметизации краев толщиной 6,5 мил (влажный слой). После высушивания возле испытываемой поверхности наносился "фартук". Затем выполняли измерения толщины пластин. После измерения пластины помещали в ванну для испытаний на впитывание в течение 72 часов. После указанного времени снова проводили измерения толщины пластин. Полученные результаты приведены в Таблице 4.
Таблица 4. Определение разбухания краев ОС-пластин толщиной 7/16 дюйма с покрытием CBS компании Willamette Valley
Герметизирующее покрытие CBS
Подготовительное покрытие
Размер образца (н)
Среднее разбухание через 72 часа, %
Эффективность, в
Нет (контрольные образцы)
Нет
8
11,4
-
8,0 мил (влажн.)
Нет
8
6,5
42,90
6,5 мил (влажн.)
1,0 мил (влажн.)
8
3,9
65,70
Пример 6: Определение разбухания краев ОС-пластин толщиной 23/32 дюйма с герметизирующим покрытием CBS компании Willamette Valley
В соответствии с Примером 3 были изготовлены испытательные пластины (7 групп по 12 пластин) толщиной 23/32 дюйма, как описано в Примере 1. Пластины первой группы не имели покрытия. Испытательные пластины второй группы были покрыты одной только композицией герметизации краев, толщина - 8 мил (влажный слой). Испытательные пластины третьей группы были покрыты слоем композиции предварительной обработки толщиной 1,0 мил (влажный слой), а затем - слоем композиции герметизации краев толщиной 6,5 мил (влажный слой). После высушивания возле испытываемой поверхности наносился "фартук". Затем выполняли измерения толщины пластин. После измерения пластины помещали в ванну на 72 часа для испытаний на впитывание. После указанного времени снова проводили измерения толщины пластин. Полученные результаты приведены в Таблице 5.
Таблица 5. Определение разбухания краев ОС-пластин толщиной 23/32 дюйма с покрытием CBS компании Willamette Valley
Герметизирующее покрытие CBS
Подготовительное покрытие
Размер образца (н)
Среднее разбухание через 72 часа, %
Эффективность, %
Нет (контрольные образцы)
Нет
8
21.7
-
8,0 мил (влажн.)
Нет
8
13.1
39.60
6,5 мил (влажн.)
1,0 мил (влажн.)
8
7.9
63.50
Примеры 7-10: Покрытие и общие положения проведения испытаний для оценки разбухания краев
Для использования в качестве коагулянта получали раствор сульфата алюминия (компонент А), содержащий 20% вес. сухого вещества. Для проведения испытаний была получена водная композиция (компонент В) герметизации краев, содержащая следующие ингредиенты: стирол-акриловую смолу (20% вес.), кремнийорганические поверхностно-активные добавки (0,5% вес.), эмульсии восков (50% вес.), пеногасители (0,2% вес.), красители (2% вес.), пигменты (5% вес.), фунгициды (0,1% вес.), регуляторы вязкости (1,8% вес.), вода (20,4% вес.).
Испытательные образцы получали разрезанием ОС-панели на пластины размерами 12×4 дюйма. Перед нанесением системы герметизации на края испытательные пластины складывали в пакет и помещали на два часа в печь при температуре 150°F.
Каждый компонент системы герметизации (компонент А - коагулянт, компонент В - композиция герметизации краев) загружался в модифицированный многокомпонентный краскопульт Mach 1 PCX компании Вinks. Краскопульт использовался для нанесения смешанного потока компонента А (давление флюида 20-60 psi и давление воздуха 20-80 psi) и компонента В (давление флюида 60-80 psi и давление воздуха 50-60 psi).
2
Испытательные пластины извлекали из печи и наносили покрытие на сложенный пакет на устройстве распылителя. Вес покрытия поддерживался на уровне 16 г/фут или 3-4 мил (сух.). Были подготовлены следующие испытательные пластины:
Пример 7 - контрольные (без покрытия);
Пример 8 - покрытые только компонентом В;
Пример 9 - покрытые сначала компонентом А и затем компонентом В;
Пример 10 - покрытые компонентами А и В, смешанными непосредственно при нанесении.
При подготовке испытательных образцов может осуществляться независимое включение/отключение компонентов А и В.
Пример 7 является контрольным. Пример 8: наносился только компонент В (композиция герметизации краев). Пример 9: сначала наносился компонент А, а затем компонент В. Пример 10: компонент А и компонент В наносились одновременно.
Образцы выдерживали по меньшей мере 24 часа при температуре окружающего воздуха для высыхания или отверждения покрытия краев. После высушивания пакет испытательных пластин разъединяли, и возле краев, покрытых герметизирующей композицией, наносили кистью в полосе шириной 1 дюйм защитное гидрофобное покрытие ("фартук") по всему периметру для защиты от проникновения воды через поверхности, не защищенные испытываемой композицией. После этого испытательные пластины выдерживали в течение трех дней до начала испытаний на впитывание воды.
Измерения величины разбухания осуществляли с использованием цифрового измерителя Mitutoyo, установленного на измерительной стойке и откалиброванного для используемого испытательного стенда. Измерения толщины выполнялись с интервалами в 1 дюйм, начиная с 1 1/2 дюйма от концов испытательных пластин. При этом для каждой пластины выполнялось девять измерений. Измерения усреднялись для получения величины толщины для каждого образца.
После выполнения начальных измерений образцы помещали в большую ванну для проведения испытаний на впитывание воды. Под испытательными пластинами в ванне помещали лист полиэтиленового поролона толщиной 2 дюйма с открытыми порами. Количество водопроводной воды в ванне поддерживали на уровне на 1/8 дюйма ниже поверхности поролона путем пополнения по меньшей мере один раз в день в течение периода испытаний.
Испытательные пластины извлекали из ванны через 72 часа и выполняли измерения для контроля и оценки. Разбухание в процентах для каждой группы испытательных пластин определяли вычитанием средней конечной толщины из средней начальной толщины и делением на среднюю начальную толщину. Эффективность в процентах для каждой группы испытательных пластин определяли вычитанием средней величины разбухания пластин из величины разбухания пластин без покрытия и делением на величину разбухания пластин без покрытия. Полученные результаты приведены ниже в Таблице 6.
Таблица 6. Нанесение герметика на края и испытания
Пример
Система покрытия
Вес покрытия, г/фут<sup>2</sup>
Разбухание краев, %
Поглощение воды, %
Эффективность компонента А, %
Внешний вид
7
Контрольные образцы (без покрытия)
0
25-30
11
Нет данных
Видны пустоты
8
Компонент В
16
15-20
6
Нет данных
Видны пустоты
9
Компонент А и затем компонент В
12
2-5
0.5-1.5
100%
Большая часть пустот заполнена, пленка непрерывна
10
Компонент А и одновременно компонент В
12
2-5
0.5-1.5
Необходимо 25-30% компонента А
Большая часть пустот заполнена, пленка непрерывна