СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДООТТАЛКИВАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА И ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
METHOD OF MAKING WATER-REPELLENT ELEMENT AND USE THEREOF

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение предназначено для изготовления водоотталкивающего элемента покрытия из материала на биологической основе и, в частности, из органических веществ, получаемых из устойчиво возобновляемых ресурсов.
Под «материалом на биологической основе» следует понимать материал, получаемый из биомассы растительного или животного происхождения.
Под «органическими веществами, получаемыми из устойчиво возобновляемых ресурсов» следует понимать совокупность химических соединений, образованных органическими молекулами, встречающимися в природных средах на земле или в море, запас которых может восстанавливаться за короткий период в масштабе жизни человека, возобновляясь по меньшей мере так же быстро, как и расходуется, например, из различных ресурсов животного происхождения или растительного происхождения в ходе сельскохозяйственной деятельности (биомасса).
Элемент покрытия можно использовать для покрытия по меньшей мере части внутренней поверхности, такой как стена и/или потолок, или поверхности, входящей в контакт с наружным пространством, такой как крыша или обшивка, с целью защиты этой поверхности от влаги или непогоды.
Элемент покрытия можно использовать в качестве отделочного элемента и можно применять в области декорирования.
Уровень техники
Как правило, материалы для отделки стен, в основном образованные органическим веществом, получаемым из устойчиво возобновляемых ресурсов, главным образом представляют собой обои, которые содержат очень тонкий слой целлюлозы с нанесенным на него слоем часто вспененных синтетических материалов или без такого слоя, при этом их общая толщина не превышает 3 мм. Эти отделочные материалы продаются в рулонах. Их укладывают на стену последовательными полотнищами и наклеивают по всей их площади.
В качестве альтернативного варианта можно использовать рельефные элементы покрытия, как правило, выполненные из спрессованных древесных волокон типа MDF, склеенных синтетической смолой, из пенополистирола или из пробки. Для получения каждого из этих материалов применяют особый процесс. Эти элементы имеют вид панелей толщиной от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров.
Ни один из этих известных материалов не может сохранять свою первоначальную форму под действием времени и влаги и не обеспечивает долгосрочной герметичности поверхности, на которую их наносят.
Что касается покрытия поверхностей, входящих в контакт с наружным пространством, существуют элементы кровельного покрытия из целлюлозы, пропитанные битумом или термореактивными смолами, такие как плиты, применяемые с соблюдением продольного и поперечного перекрывания, чтобы обеспечивать герметичность крыши, и с использованием аксессуаров, таких как конек, связующий элемент или кромка, соединяемых с этими элементами и предназначенных для закрывания отдельных точек кровли.
Битум и термореактивные смолы получают из ископаемых ресурсов, использование которых оказывает отрицательное воздействие на окружающую среду и на человека.
Ни один из современных материалов не позволяет удовлетворять одновременно всем необходимым требованиям, то есть обеспечивать герметичность и не влиять на окружающую среду и на человека.
Раскрытие сущности изобретения
Настоящее изобретение призвано преодолеть все или часть недостатков вышеупомянутых известных решений и предложить способ изготовления водоотталкивающего элемента покрытия в основном или полностью из устойчиво возобновляемых ресурсов, отвечающего критериям долгосрочного развития и безопасности для человека и окружающей среды, оставаясь при этом экономичным и обеспечивая герметичность покрываемой им поверхности.
Согласно изобретению, покрытие и/или отделку поверхности производят при помощи элемента покрытия, изготавливаемого исключительно или в основном из веществ, получаемых из устойчиво возобновляемых ресурсов. Элемент покрытия в соответствии с изобретением участвует в обеспечении герметичности поверхностей и позволяет предупреждать риски пожара, получать изоляцию от шума или от холода и т.д.
В связи с вышеизложенным, объектом настоящего изобретения является способ изготовления водоотталкивающего элемента покрытия, содержащий следующие этапы:
а) приготовление смеси из воды и органического вещества, получаемого из устойчиво возобновляемых ресурсов,
b) формование смеси, приготовленной на этапе а), для получения сформованного элемента,
c) сушка и уплотнение сформованного элемента, полученного на этапе b), для получения высушенного и уплотненного элемента,
d) полная пропитка высушенного и уплотненного элемента, полученного на этапе с), связующим, состоящим из органических веществ, получаемых из устойчиво возобновляемых ресурсов, для получения водоотталкивающего элемента покрытия.
Под «связующим» следует понимать вещество или вещества, получаемые из устойчиво возобновляемых ресурсов, способные обеспечивать сцепление волокон сформованного элемента и исключительно эффективные во влажной среде в основном за счет своих реологических свойств.
Таким образом, изготовленный при помощи этого способа водоотталкивающий элемент полностью получен из устойчиво возобновляемых ресурсов.
Согласно отличительному признаку, органическое вещество, используемое на этапе а), является не растворимым в воде и может быть диспергировано путем перемешивания для получения его суспензии в воде. В идеале оно содержит молекулы размером более 1 микрометра.
Органическое вещество, используемое на этапе а), можно выбрать из группы, в которую не ограничительно входят:
- целлюлоза или гемицеллюлоза, получаемая из растительных волокон, например, древесины, хлопка, конопли, джута, льна, бамбука, абаки, кокоса, сизаля, кормовых и злаковых трав, водорослей, грибов,
- жмыхи из масличных культур или масличные растения, такие как рапс, подсолнечник, лен, соя, клещевина, арахис, кунжут, хлопок, морская капуста, конопля, ятрофа и/или мелия азедарах,
- отходы агропищевой промышленности или сельского хозяйства, такие как отходы злаковых и, в частности, стебли и лузга или полова кукурузы, пшеницы, овса, ячменя, риса или отходы рыбной промышленности,
- вещества, получаемые при измельчении ядер или скорлупы плодов, таких как оливки, сливы, орехи, фисташки, арахис, бобы какао, семечки яблок,
- древесные стружки или опилки,
- смесь этих органических веществ.
Предпочтительно, органическое вещество, используемое на этапе а), является целлюлозным волокном, предпочтительно получаемым при переработке бумаги.
Преследуя цели охраны окружающей среды и активного участия в долгосрочной разработке в связи с новыми международными законодательными положениями, настоящее изобретение ставит своей целью ограничение использования целлюлозных волокон, получаемых непосредственно из древесины, за счет применения волокон, получаемых из рециркулируемой бумаги, что дает вторую жизнь этим материалам.
В варианте, органическое вещество, используемое на этапе а), является смесью, содержащей по меньшей мере одно из вышеперечисленных веществ, а также:
- растительные белки, такие как альбумин, глобулин, протамин, глютелин, казеин, коллаген и/или кератин,
- растительные волокна любого размера и, в частности, очень небольшого размера менее 5 микрометров, такие как микроволокна целлюлозы или нановолокна целлюлозы или нанокристаллическая целлюлоза,
- биосинтетические полимеры, такие как лигнин,
- танины,
- полимерные соединения, выбираемые из группы, в которую входят полисахариды, полипептиды и галактозы, такие как пектины, пектиновые вещества, агар-агар, хитин и/или хитозан, гуммиарабик, или соединения, получаемые при ферментации сахаров растений, такие как полимолочная кислота и ее производные или семейство полигидроксиалканоатов (PHA, PHB, PHBV…), или получаемые в результате химической реакции с реактивом, таким как эфир целлюлозы,
- мука злаковых, свекловичный жом и/или мука белковых культур,
- кератин, получаемый из шерсти овцы, козы, кролика, ламы, альпага, гуанако, верблюда и/или яка, или из перьев курицы, утки и/или гуся, или из копыт или рогов млекопитающих,
- смесь этих элементов.
Предпочтительно хитин получают из грибов, ракообразных или насекомых.
В варианте, на этапе а) добавляют пигменты минерального или органического происхождения, в идеале получаемые из устойчиво возобновляемых материалов, в количествах от 0,1 до 10% от общей массы сухих органических веществ на этапе а).
Количество воды в смеси на этапе а) предпочтительно превышает количество органических веществ, при этом количество органического вещества предпочтительно составляет от 1 до 20%.
Предпочтительно все или часть органических веществ, получаемых из устойчиво возобновляемых ресурсов, можно подвергнуть или были предварительно подвергнуты механической обработке типа очистки, что позволяет увеличить количество физических связей между ними и усилить таким образом характеристики водоотталкивающего элемента.
Согласно отличительному признаку, сформованный элемент на выходе этапа b) содержит от 20 до 35% органических веществ и от 80 до 65% воды. Эти составы в основном зависят от типа используемых органических веществ, от исходной концентрации органического вещества в смеси, приготавливаемой на этапе а), от продолжительности формования, от температуры воды и от применяемого способа формования.
Предпочтительно этап b) формования осуществляют при помощи процесса вакуумного формования.
Этот процесс состоит в создании разрежения внутри так называемой формы, погружаемой в смесь, приготовленную на этапе а), при этом указанная форма содержит отверстия размером, предпочтительно составляющим от 0,5 до 15 мм, еще предпочтительнее от 5 до 10 мм, и обтянута металлической сеткой с ячейками, имеющими размер, меньший размера указанных отверстий.
Таким образом, смесь, приготовленную на этапе а), пропускают и фильтруют на поверхности металлической сетки, и воду удаляют через отверстия формы.
Предпочтительно форма является металлической или изготовлена из пластического материала, стойкого к воде и к температурам, достигающим 75°С.
Форму выдерживают в смеси, приготовленной на этапе а), в течение времени от 0,5 до 10 секунд в зависимости от исходной концентрации органического вещества и от толщины и веса изготавливаемого элемента.
В варианте выполнения изобретения этап b) формования осуществляют при помощи предпочтительно четырехстороннего барабана, содержащего по меньшей мере одну форму на каждой из этих сторон, при этом предпочтительно формы являются идентичными, при этом барабан вращается в течение заранее определенного временного цикла таким образом, чтобы каждая форма погружалась в смесь, приготовленную на этапе а).
Согласно вариантам выполнения, этап с) сушки и уплотнения осуществляют при помощи прессовочной системы, содержащей по меньшей мере одну пару из формы и контрформы.
Под уплотнением следует понимать уплотнение сформованного элемента путем прессования по мере удаления воды.
Таким образом, этап с) сушки и уплотнения осуществляют при помощи прессовочной системы, содержащей по меньшей мере одну форму и по меньшей мере одну контрформу.
Согласно вариантам выполнения, пару из формы и контрформы подвергают разрежению, одновременно нагревая, и форму и контрформу прижимают друг к другу.
Каждая форма и контрформа содержит отверстия предпочтительно размером от 3 до 10 мм.
Предпочтительно эти отверстия закрывают соплами с щелями или отверстиями таким образом, чтобы через них удалялась только вода.
Элемент, сформованный на этапе b), помещают в указанную прессовочную систему, при этом в каждой форме и контрформе прессовочной системы создают разрежение путем нагрева до температуры, предпочтительно составляющей от 160 до 280°С, чтобы удалить воду, содержащуюся в сформованном элементе, и предпочтительно составляющей от 200 до 280°С.
Давление, применяемое между каждой формой и контрформой во время прижатия их друг к другу, предпочтительно составляет от 3 до 50 бар и еще предпочтительнее от 3 до 10 бар, чтобы уплотнить сформованный элемент.
Температура и давление зависят от количества или от толщины элемента, сформованного на этапе b), чтобы не разрушить органическое вещество.
Предпочтительно температура каждой формы и контрформы приблизительно равна 180°С при толщине сформованного элемента около 1 мм и приблизительно равна 200°С и предпочтительно 220°С при толщине сформованного элемента около 2 мм, и приблизительно равна 280°С при толщине сформованного элемента около 3 мм.
Если в сформованном на этапе b) элементе присутствует полимеризованное органическое вещество, такое как полимолочная кислота, температуру форм и контрформ необходимо регулировать таким образом, чтобы она превышала по меньшей мере на несколько градусов температуру точки плавления указанного полимера.
Согласно отличительному признаку, прессовочная система содержит несколько форм и контрформ.
Предпочтительно температура каждой формы и контрформы является одинаковой.
В варианте температуру каждой формы и контрформы регулируют раздельно, чтобы сушка могла следовать температурному профилю в зависимости от остающегося количества удаляемой воды, что позволяет предохранить органическое вещество и оптимизировать расход электроэнергии.
Давление, прикладываемое к каждой форме и контрформе, предпочтительно регулируют раздельно.
Предпочтительно каждая форма и контрформа является металлической и жаростойкой.
В варианте выполнения, в котором прессовочная система содержит несколько форм и/или несколько контрформ, указанные формы располагают в линию горизонтально, и указанные контрформы располагают сверху тоже в линию горизонтально. При этом говорят о прямолинейной системе.
Согласно этому варианту выполнения, формы являются подвижными вертикально в направлении контрформ, и контрформы являются подвижными горизонтально, чтобы перемещать сформованный элемент от одной формы к другой.
Согласно отличительному признаку, прессовочная система содержит две формы и три контрформы.
В другом варианте выполнения, в котором прессовочная система содержит несколько форм и/или несколько контрформ, формы и контрформы расположены по кругу и могут перемещаться за счет вращения указанного круга. При этом говорят о карусельной системе.
В этом варианте выполнения каждая контрформа расположена сверху над формой, чтобы образовать пары из формы и контрформы.
Форма и контрформа одной пары перемещаются вместе.
При этом прессовочная система содержит несколько пар из формы и контрформы, при этом пары расположены по кругу и могут перемещаться за счет вращения указанного круга.
Этап с) содержит ряд этапов сушки и уплотнения между формой и контрформой.
В карусельной системе элемент, сформованный на этапе b), сушат и уплотняют в одной паре из формы и контрформы в течение времени оборота указанной карусели.
Карусельная система позволяет ограничить бесполезно теряемое время, в течение которого не происходит никакого действия прессования и сушки и которое соответствует времени, когда действие вакуума и давления прекращается и когда происходят перемещения. Эта потеря времени обработки вещества предпочтительно сокращается, благодаря этого монтажа в виде карусели. При эквивалентном количестве форм и контрформ система кругового перемещения позволяет повысить производительность по сравнению с прямолинейной системой.
Предпочтительно элемент, сформованный на этапе b), перемещают в прессовочной системе при помощи контрформы, называемой трансферной контрформой.
Согласно вариантам выполнения, этап с) включает в себя дополнительную сушку в печи с горячим воздухом или в инфракрасной печи или в микроволновой печи или в высокочастотной печи.
Эта дополнительная сушка может происходить непрерывно, при этом элемент, сформованный на этапе b), перемещают на конвейере, входящем и выходящим с двух сторон печи.
Дополнительная сушка позволяет повысить производительность за счет максимизации объема производства в установке изготовления.
Температуру сушки регулируют таким образом, чтобы сушку можно было адаптировать к количеству удаляемой воды в зависимости от параметров, измеряемых в режиме онлайн, и от веса получаемого элемента.
Предпочтительно эту дополнительную сушку производят перед этапом с) сушки для элементов, сформованных на этапе b), содержащих от 80 до 50% воды, чтобы удалить некоторое количество воды и повысить температуру воды, остающейся в сформованном элементе.
В варианте эту дополнительную сушку производят после первого этапа сушки и уплотнения сформованного элемента при помощи первой пары из формы и контрформы.
Предпочтительно этап с) включает в себя конечный этап сушки элемента, осуществляемый в печи с горячим воздухом или в инфракрасной печи или в микроволновой печи или в высокочастотной печи.
В варианте конечный этап сушки элемента осуществляют посредством сушки между формой и контрформой с предварительным этапом увлажнения посредством опрыскивания водой на двух сторонах элемента.
Конечный этап сушки позволяет довести количество органического вещества до 75-100%.
Таким образом, этап сушки осуществляют при помощи системы форм и контрформ прессования и нагрева, обеспечивающей прямолинейное или цикличное круговое перемещение элемента с регулируемыми давлением и температурой, или при помощи комбинации этой системы с дополнительной сушкой или дополнительными сушками в печи с горячим воздухом или в инфракрасной печи или в микроволновой печи или в высокочастотной печи.
Полная пропитка (этап d)) состоит в погружении высушенного и уплотненного элемента, полученного на этапе с), в связующее, состоящее из органических веществ, полученных из устойчиво возобновляемых ресурсов, при температуре, предпочтительно составляющей от 150 до 220°С и еще предпочтительнее составляющей от 170 до 190°С.
Это позволяет понизить вязкость связующего, чтобы оно могло нормально пропитать элемент, полученный на этапе с). Предпочтительно вязкость связующего имеет значение ниже 500 МПа при температуре 160°С.
Температура размягчения связующего, определенная в соответствии с французским стандартом NF EN 1427, составляет от 10 до 150°С или предпочтительно от 20 до 80°С и еще предпочтительнее равна 45°С.
Согласно отличительному признаку, органическое вещество связующего может представлять собой:
- остатки процессов разложения древесины, в частности, хвойной древесины при сульфатном процессе, такие как сырое талловое масло, талловая смола, жирные кислоты таллового масла и их производные, смолы таллового масла и их производные, канифольные смолы и их производные,
- липиды, такие как предпочтительно ненасыщенные жирные кислоты и, в целом, растительные или животные масла, такие как клещевинное масло, тунговое масло, льняное масло, касторовое масло,
- полимерные соединения, выбираемые из группы, в которую входят полисахариды, полипептиды и галактозы, такие как пектины, пектиновые вещества, агар-агар, хитин и/или хитозан, гуммиарабик, танины, или соединения, получаемые при ферментации сахаров растений, такие как полимолочная кислота и ее производные или семейство полигидроксиалканоатов (PHA, PHB, PHBV…), или получаемые в результате химической реакции с реактивом, таким как эфир целлюлозы,
- смесь нескольких из этих органических веществ.
Предпочтительно хитин получают из грибов, ракообразных или насекомых.
В варианте органическое вещество связующего является смесью, содержащей по меньшей мере одно из вышеперечисленных органических веществ, называемое главным органическим веществом, и другие органические вещества, получаемые из устойчиво возобновляемых ресурсов, называемые вспомогательными органическими веществами, такие как:
- канифольные смолы и их производные, терпен-фенольные смолы, смолы жирной кислоты,
- смолы таллового масла и их производные,
- биосинтетические полимеры, получаемые из устойчиво возобновляемых ресурсов, такие как лигнины, полимолочная кислота и ее производные или семейство полигидроксиалканоатов (PHA, PHB, PHBV…),
- полимеризованные растительные масла,
- натуральный воск,
- гумми-смолы.
Связующее содержит от 20 до 100 мас.%, предпочтительно от 50 до 100 мас.% и еще предпочтительнее от 65 до 95 мас.% или от 80 до 100 мас.% главного органического вещества. Можно напомнить, что это главное органическое вещество получают из устойчиво возобновляемых ресурсов.
В зависимости от состава связующее предпочтительно может содержать антиоксидант и/или сиккатив в количестве от 0,1 мас.% до 5 мас.% связующего.
Согласно вариантам выполнения, связующее представляет собой органическое вещество, получаемое из устойчиво возобновляемых ресурсов, в виде жидкости при температуре от 20 до 150°С или смесь органических веществ, получаемых из устойчиво возобновляемых ресурсов, при этом смесь находится в жидком виде при температуре от 20 до 150°С.
Как правило, состав связующего зависит от типа воздействия, которому подвергается водоотталкивающий элемент, чтобы сохранять характеристики последнего, например, в холодном, умеренном, теплом или тропическом климате.
Талловое масло и его производные являются остатками обработки хвойных пород во время изготовления бумаги в соответствии с сульфатным процессом.
Производные таллового масла являются, например, нелетучими остатками, называемыми талловыми смолами, полученными после омыления и подкисления таллового масла.
Согласно вариантам выполнения, связующее является растительным связующим, состоящим из производных таллового масла, таких как талловая смола.
Предпочтительно лигнины получают при сульфатном процессе изготовления бумаги (крафт-лигнин) или при сульфитном процессе (лигносульфонат).
Канифольную смолу и терпены получают из растительной смолы, извлекаемой из хвойных деревьев при помощи операции подсочки (надрез под корой дерева, обеспечивающий вытекание смолы), или из остатков при изготовлении бумаги в ходе сульфатного процесса.
В предпочтительном примере связующее содержит 75 мас.% талловой смолы, 15% терпен-фенольной смолы и 10% добавок, таких ка растительный воск или льняное масло.
В другом примере связующее содержит 49 мас.% терпен-фенольной смолы, 49% этерифицированной канифольной смолы и 2% антиоксиданта и танинов.
Связующее предварительно готовят партиями или непрерывно, предпочтительно в инертной атмосфере.
Приготовление связующего состоит в нагреве главного органического вещества до температуры не менее 150°С и в его непрерывном смешивании с вспомогательным органическим веществом, нагретом до 150°С, в статическом смесителе.
В варианте главное органическое вещество, предварительно нагретое до 150°С, смешивают с вспомогательным органическим веществом в шнековом или лопастном смесителе, нагретом до 150°С.
Полученное таким образом связующее питает в замкнутом контуре пропиточный бак.
Элемент, полученный на этапе с), имеет общее количество веществ не менее 97%, чтобы избегать слишком сильного испарения воды во время его пропитки.
Продолжительность пропитки составляет от 5 до 30 минут или от 10 до 30 минут и предпочтительно от 10 до 20 минут или от 15 до 20 минут. В варианте в пропиточном баке, содержащем элементы, создают вакуум, прежде чем погрузить их в связующее, затем во время пропитки создают повышенное давление, чтобы ускорить этап пропитки. После этого связующее постепенно удаляют из бака при помощи системы откачки, после чего извлекают пропитанный элемент.
Под «постепенно» следует понимать равномерную линейную скорость опорожнения пропиточного бака менее 1 метра в минуту или предпочтительно менее 30 см в минуту. Скорость опорожнения является скоростью, с которой элемент проходит через свободную поверхность связующего.
Предпочтительно каждый элемент располагают стоя в пропиточном баке таким образом, чтобы его толщина была обращена к свободной поверхности связующего. Предпочтительно свободная поверхность связующего следует длине элемента во время опорожнения пропиточного бака.
Изобретение соответствует инициативе длительного развития и обеспечивает использование отходов от сульфатного процесса изготовления бумаги.
Согласно вариантам выполнения, способ изготовления содержит дополнительный этап е), на котором на водоотталкивающий элемент, полученный на этапе d), наносят покрытие.
Этап е) называют отделочным этапом.
Покрытие представляет собой слой или несколько слоев отделочного материала, такого как краска, выбираемая из группы, в которую входят вещества на основе минеральных пигментов и минеральных наполнителей, органических пигментов на биологической основе, получаемых из устойчиво возобновляемых ресурсов, веществ на основе растительных смол, получаемых из биомассы, веществ на основе синтетических смол.
Согласно отличительному признаку, покрытие содержит минеральные пигменты или органические пигменты, получаемые из возобновляемых веществ, и минеральные наполнители.
Согласно другому отличительному признаку, покрытие содержит органические смолы, получаемые из устойчиво возобновляемых ресурсов.
В варианте покрытие содержит синтетические смолы, такие как акриловые смолы.
Согласно вариантам выполнения, осуществляют огнеупорную и/или гидрофобную обработку на этапе а) и/или на этапе d) и/или на этапе е).
Таким образом, огнеупорную и/или гидрофобную обработку можно производить на этапе а) и/или во время этапа пропитки и/или во время описанной выше отделки (этап е)). Для этого на этих этапах добавляют вещества, придающие огнеупорные и/или гидрофобные свойства.
Объектом изобретения является также водоотталкивающий элемент покрытия по меньшей мере части поверхности, такой как стена, и/или потолок, и/или поверхность, входящая в контакт с наружным пространством, при этом указанный элемент имеет развертываемую или не развертываемую форму и содержит обратную сторону, входящую в контакт с указанной поверхностью, и видимую сторону, отличающийся тем, что содержит более 90% и предпочтительно более 99% органического вещества, полученного из устойчиво возобновляемых ресурсов.
Под «развертываемой формой» следует понимать форму, которую можно наложить на плоскость в рамках дифференциальной геометрии. Таким образом, развертываемую форму можно развернуть вдоль образующей, имеющей такую же касательную к ней плоскость.
В противоположность к ней развернутая форма является формой, которая уже была развернута.
Водоотталкивающий элемент покрытия практически не оказывает влияния на окружающую среду; с учетом его состава он имеет незначительный вес, что облегчает его применение, обладает стойкостью к воде и к термическим и механическим напряжениям, например, является элементом покрытия крыши.
В дальнейшем тексте описания под «водоотталкивающим элементом» следует понимать водоотталкивающий элемент покрытия.
Водоотталкивающий элемент может принимать множество развертываемых или не развертываемых форм, что позволяет адаптировать его к локальной архитектуре или предлагать новые формы.
Важно отметить, что развертываемая или не развертываемая форма не связана с конкретным применением или с конкретным контекстом использования элемента.
Предпочтительно водоотталкивающий элемент имеет не развертываемую форму.
Водоотталкивающий элемент выполнен с возможностью покрывать поверхность, такую как стена, потолок или крыша.
Согласно вариантам осуществления, видимая сторона может иметь рельеф декоративного назначения.
Кроме того, видимая сторона водоотталкивающего элемента может иметь разнообразные визуальные аспекты, образующие предметы и формы декора, такие как рельефы разных форм, которые могут покрывать по меньшей мере часть поверхности стены, потолка или крыши.
Согласно вариантам осуществления, водоотталкивающий элемент выполнен с возможностью противостоять климатическим воздействиям, таким как солнце, ветер, дождь, снег и т.д. Этот аспект представляет особый интерес для покрытия поверхности, входящей в контакт с наружным пространством, такой как крыша.
Как правило, водоотталкивающий элемент совсем не содержит битума или аналогичного вещества.
Согласно отличительному признаку, водоотталкивающий элемент получают при помощи описанного выше способа.
Предпочтительно степень пропитки связующим составляет от 30 до 60% или от 40 до 55% и предпочтительно от 45 до 50% в зависимости от толщины и плотности элемента.
Степень пропитки связующим определяют как количество связующего, поделенное на количество высушенного и уплотненного элемента, полученного на этапе с), плюс количество связующего.
Предпочтительно количество веществ, синтетических или получаемых из устойчиво возобновляемых ресурсов, наносимых в виде покрытия на этапе е), составляет менее 10% от общего количества веществ, используемых для выполнения водоотталкивающего элемента.
Объектом изобретения является также применение водоотталкивающего элемента для покрытия по меньшей мере части поверхности, входящей в контакт с наружным пространством, такой как крыша или обшивка.
Изобретение относится также к применению водоотталкивающего элемента покрытия в качестве предмета декорирования, выбираемого из группы, в которую входят фризы, плинтусы, мулюры, декоративные панели.
В вариантах осуществления водоотталкивающий элемент можно также использовать для маскировки кабелей или устройств тревожной сигнализации, таких как датчики, срабатывающие в случае взлома или пожара. Для этого, кроме рельефов на видимой стороне, он может содержать ниши как на уровне видимой стороны, так и на уровне своей обратной стороны.
Таким образом, водоотталкивающий элемент можно применять в качестве элемента покрытия, например, крыши, стены, портика.
Например, элемент укладывают на строительную конструкцию со скатом не менее 12°, располагая подкладные брусья с промежутком 480 мм таким образом, чтобы каждый водоотталкивающий элемент опирался на три бруса (по одному на каждом конце и один в центре водоотталкивающего элемента).
Крепление водоотталкивающего элемента осуществляют при помощи гвоздей, таких как гвозди с пластиковой головкой, или винтов, таких как винты с пластиковой головкой. Предпочтительно они являются гвоздями или винтами с дополнительно отлитыми головками.
На строительной конструкции располагают несколько водоотталкивающих элементов, чтобы они обеспечивали герметичность кровли.
Предпочтительно целиковый водоотталкивающий элемент чередуют с водоотталкивающим полуэлементом, располагая их в шахматном порядке.
Заявленный водоотталкивающий элемент может иметь разные формы с высотой рельефа от нескольких миллиметров до 20 сантиметров, и его толщину определяют в зависимости от риска воздействий, которым он может подвергаться. Например, толщина может меняться от 0,5 до 6 мм, а высота рельефа - от 1 до 200 мм.
Например, водоотталкивающий элемент, предназначенный для укладки на потолок, будет иметь толщину, например, 1 мм, тогда как водоотталкивающий элемент, укладываемый на стене и подвергающийся воздействиям при касаниях или точечных ударах, будет иметь более значительную толщину, например, 3 мм. Размеры водоотталкивающего элемента зависят от его применения. В случае фриза или мулюры он может иметь круглую форму с диаметром, например, от нескольких миллиметров до 600мм, или может иметь прямолинейную форму с длиной, например, от нескольких миллиметров до 1000 мм, и ширину, например, от нескольких миллиметров до 600 мм. В случае фриза или декоративной панели он может иметь разные формы, но предпочтительно прямоугольную форму, например, с размером 600 х 1000 мм. В этом случае он может покрывать всю стену, при этом каждый элемент устанавливают встык.
Водоотталкивающий элемент можно укладывать на поверхность при помощи двухстороннего адгезива или при помощи клея, наносимого на обратную сторону элемента или на покрываемую поверхность.
Краткое описание чертежей
Другие задачи, отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания чисто иллюстративных примеров осуществления, неограничивающих объем изобретения, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 схематично показаны этапы а) и b) заявленного способа, вид спереди;
на фиг. 2 схематично показана форма, используемая во время этапа b) заявленного способа, вид спереди;
на фиг. 3 и 4 схематично показаны варианты этапа b) заявленного способа;
на фиг. 5 схематично показан этап с) заявленного способа, вид сверху;
на фиг. 6а схематично показана форма, используемая во время этапа с) заявленного способа, вид спереди;
на фиг. 6b схематично показана форма, изображенная на фиг. 6а, вид сверху;
на фиг. 7 схематично показан примера водоотталкивающего элемента покрытия крыши, вид в перспективе сверху;
на фиг. 8 схематично показан вариант элемента, изображенного на фиг. 7, вид спереди;
на фиг. 9 представлен пример водоотталкивающего элемента покрытия стены, вид сверху;
на фиг. 10 показана стена во время покрытия водоотталкивающими элементами, изображенным на фиг. 9.
Осуществление изобретения
В дальнейшем тексте описания термины «горизонтальный», «вертикальный», «поперечный» и «продольный» следует рассматривать для элементов, расположенных неподвижно и параллельно относительно земли.
Заявленный способ содержит следующие этапы:
а) приготовление смеси из воды и органического вещества, получаемого из устойчиво возобновляемых ресурсов,
b) формование смеси, приготовленной на этапе а), для получения сформованного элемента,
c) сушка и уплотнение сформованного элемента, полученного на этапе b), для получения высушенного и уплотненного элемента,
d) полная пропитка высушенного и уплотненного элемента, полученного на этапе с), связующим, состоящим из органических веществ, получаемых из устойчиво возобновляемых ресурсов.
Заявленный способ позволяет получить водоотталкивающий элемент.
Этапы а) и b) приготовления смеси М из воды и целлюлозных волокон и формования указанной смеси представлены на фиг. 1.
Смесь М из воды и от 1 до 20% целлюлозных волокон готовят в баке 1 при температуре, составляющей от 10°С до 75°С и предпочтительно от 35 до 45°С.
Затем так называемую форму 2 с созданным в ней вакуумом (более детально показанную на фиг. 2) погружают в бак 1, содержащий смесь М, таким образом, чтобы часть Р смеси М переместилась на указанную форму.
Форму 2 располагают на барабане или валу 3 с четырьмя сторонами 3А, 3В, 3С, 3D, каждая из которых содержит одну форму 2.
После этого барабан 3 последовательно поворачивают на 90° вокруг центральной оси Х таким образом, чтобы каждая форма каждой стороны 3А, 3В, 3С, 3D погрузилась в бак 1, содержащий смесь М.
Скорость вращения барабана 3 составляет примерно от 1,5 до 30 об/мин.
Затем часть Р смеси М, переместившуюся на поверхность каждой формы 2, формуют, под действием вакуума, чтобы получить сформованный элемент Е.
После этого сформованный элемент Е перемещают на поверхность трансферной контрформы 4, под действием вакуума, расположенной на плите 40 над барабаном 3.
Этот этап перемещения сформованного элемента Е становится возможным, благодаря созданию повышенного давления (прекращения вакуума) в форме 2, содержащей сформованный элемент Е, и разрежения (вакуума) в трансферной контрформе 4.
В частности, на этапе формования:
- погружают сторону 3А барабана 3, содержащую форму 2, в бак 1, содержащий смесь М, таким образом, чтобы переместить часть Р смеси М на поверхность формы 2 при помощи первого поворота барабана 3 на 90° по часовой стрелке, что показано стрелкой F1,
- по истечении времени от 0,5 до 10 секунд производят второй поворот барабана 3 на 90° по часовой стрелке, что показано стрелкой F1, чтобы расположить сторону 3А перпендикулярно к баку 1 снаружи указанного бака,
- укладывают сетку, называемую формовочной сеткой 5, на часть Р смеси М в течение времени от 0,5 до 10 секунд, чтобы увеличить эффект всасывания на уровне формы 2 и получить сформованный элемент Е, при этом указанная сетка осуществляет поступательное горизонтальное движение в направлении формы 2, что показано стрелкой f,
- производят третий поворот барабана 3 на 90° по часовой стрелке, как показано стрелкой F1, таким образом, чтобы сторона 3А и сформованный элемент Е расположились параллельно относительно трансферной контрформы 4,
- трансферную контрформу 4 опускают на сформованный элемент Е по стрелке F2,
- в форме 2 создают разрежение и трансферную контрформу 4 поднимают таким образом, чтобы сформованный элемент Е оказался на поверхности указанной контрформы.
Таким образом, форма 2 стороны 3А оказывается пустой.
Четвертый поворот барабана 3 на 90° по часовой стрелке позволяет расположить сторону 3А перпендикулярно к баку 1, затем описанные выше этапы повторяют для формования нескольких элементов Е.
Создаваемый внутри формы 2 вакуум позволяет удерживать часть Р смеси М на поверхности формы 2.
Когда трансферную контрформу 4 опускают на форму 2, происходит сглаживание и уплотнение сформованного элемента Е.
На фиг. 2 видно, что каждая форма 2 содержит отверстия 20 и уложенную в нее металлическую сетку, называемую сеткой 21 дна.
Отверстия 20 имеют толщину, составляющую от 3 до 10 мм.
Сетка 21 дна содержит ячейки размером, меньшим размера отверстий 20.
Во втором варианте осуществления, представленном на фиг. 3, форму 2 с созданным в ней вакуумом погружают в бак 1, содержащий смесь М, затем форма 2, содержащая часть Р смеси М, производит поступательное вертикальное движение по стрелке F’1 для удаления формы 2 из бака 1.
Затем форма 2 осуществляет поступательное горизонтальное движение в направлении ленточного конвейера (не показан) по стрелке F’2 вплоть до получения сформованного элемента Е.
После этого сформованный элемент Е укладывают на ленточный конвейер (не показан) после создания повышенного давления (прекращения вакуума) в форме 2.
Форма 2 подвешена к плите 40’ при помощи элементов, обеспечивающих ее вертикальное и горизонтальное перемещение.
Ленточный конвейер позволяет перемещать сформованный элемент Е в направлении прессовочной системы 6 (фиг. 5).
В третьем варианте осуществления, представленном на фиг. 4, форму 2 с созданным в ней вакуумом погружают в бак 1, содержащий смесь М, затем форма 2 осуществляет поступательное вертикальное движение по стрелке F’’1 и вращательное движение на 180° по стрелке F’’2 таким образом, чтобы сформованный элемент Е оказался напротив трансферной контрформы 4, описанной со ссылками на фиг. 1.
Перемещение сформованного элемента Е от формы 2 на трансферную контрформу 4 происходит так же, как и в первом варианте осуществления.
На фиг. 5 показано, что сформованный элемент Е переместился на карусельную прессовочную систему 6.
Карусельная прессовочная система 6 содержит четыре пары 7А, 7В, 7С, 7D формы 70 (фиг. 6а, 6b) и контрформы (не показана).
В частности, сформованный элемент Е перемещается в первой паре 7А из формы и контрформы, в которой форму и контрформу прижимают друг к другу под действием вакуума, при этом форму и контрформу нагревают до температуры, составляющей от 160 до 280°С.
При этом карусельная прессовочная система 6 осуществляет последовательные повороты на 90° против часовой стрелки, что показано стрелками R1, R2, R3, R4, таким образом, чтобы сформованный элемент Е мог попасть в каждую пару 7А, 7В, 7С, 7D.
Когда пара 7А производит три поворота на 90°, получают высушенный и уплотненный элемент S.
Форму и контрформу пары 7А отводят друг от друга, и высушенный и уплотненный элемент S поступает на этап пропитки (не показан).
Как показано на фиг. 6а и 6b, каждая форма 70 содержит отверстия 72 предпочтительно размером от 3 до 10 мм.
Эти отверстия 72 закрыты соплами 73 с щелями или отверстиями.
Каждая контрформа тоже содержит отверстия и сопла.
В контексте строительства изобретение будет описано для водоотталкивающего элемента покрытия крыши или кровельного водоотталкивающего элемента, хотя и не ограничивается таким применением.
Под «элементом покрытия крыши» следует понимать элемент, выполненный с возможностью покрытия по меньшей мере части поверхности крыши.
В дальнейшем тексте описания термин «элемент покрытия крыши» будет обозначать как основные элементы покрытия для крыши, такие как плиты или черепица, так и аксессуары, такие как конек, гидроизоляционный элемент или кромка.
На фиг. 7 представлен пример водоотталкивающего элемента Н, полученного в результате этапа пропитки (не показан).
Водоотталкивающий элемент Н предназначен для применения на крыше.
Он имеет вид гофрированной плиты с видимой стороной 11 и обратной стороной. Плита имеет по существу форму параллелепипеда с длиной «L», равной 1020мм, шириной «W», равной 665 мм, толщиной «Т», равной 2,5 мм, и имеет не развертываемую форму.
По своей длине «L» он содержит шесть рядов по пять черепиц 8. Черепицы 8 расположены параллельно между собой, и продольное направление черепицы 8 идентично продольному направлению водоотталкивающего элемента Н.
Каждый ряд черепиц 8 отделен уступом 9, и черепицы 8 одного ряда соединены между собой канавкой 10.
Каждая черепица 8 имеет длину «L’», равную 160 мм.
На фиг. 8 представлен вариант H’ водоотталкивающего элемента Н, показанного на фиг. 7.
В этом варианте водоотталкивающий элемент H’ предназначен для использования в качестве конька или конькового аксессуара.
Его продольное направление включает в себя четыре черепицы 8, посаженные друг в друга в продольном направлении.
На фиг. 9 представлен другой пример водоотталкивающего элемента Н” покрытия с шириной «W”», длиной «L”» и толщиной «T”», вид сверху. Водоотталкивающий элемент H” имеет видимую сторону 11, содержащую рельеф 12 шестикратно повторяющейся веретенообразной формы.
На фиг. 10 показана укладка водоотталкивающих элементов Н” на поверхность 13, представляющую собой стену. Водоотталкивающие элементы H” являются водоотталкивающими элементами, показанными на фиг. 9. На стене 13, например, при помощи клея уже закреплены несколько водоотталкивающих элементов H”. Стрелками р1 и р2 на фиг. 10 показано направление укладки для завершения полного покрытия стены 13.