ИЗДЕЛИЯ ИЗ ФИБРОЦЕМЕНТА С ПОКРЫТИЕМ И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
COATED FIBER CEMENT PRODUCTS AND THEIR MANUFACTURE METHODS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к изделиям из фиброцемента с покрытием, а также к способам изготовления таких изделий. Настоящее изобретение дополнительно относится к различным применениям данных изделий из фиброцемента с покрытием, в частности, в качестве строительных материалов.
Уровень техники
Изделия из фиброцемента с покрытием хорошо известны и широко используются в качестве строительных материалов.
Такие изделия из фиброцемента с покрытием описаны в европейском патенте EP 1914215 B1.
Однако остающимся недостатком известных изделий из фиброцемента с покрытием является то, что пигменты, присутствующие в слое (слоях) покрытия, по-видимому, постепенно дезинтегрируются химически. Это приводит к образованию видимых коричневатых пятен в слое (слоях) покрытия, что является нежелательным по очевидным эстетическим причинам.
До сих пор не существует эффективной стратегии для решения этой проблемы.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является предоставление улучшенных изделий из фиброцемента с покрытием, а также способов их изготовления, причем изделия не сталкиваются с явлением химической дезинтеграции пигментов в слое (слоях) покрытия и его нежелательными последствиями для внешнего вида.
Не будучи связанным или ограниченным какой-либо теорией или гипотезой, дальнейшее экспериментальное исследование, проводимое авторами настоящего изобретения, по-видимому, выявило, что химическая дестабилизация, дезинтеграция и/или разрушение пигментов в различном слое (слоях) покрытия изделий из фиброцемента с покрытием вызваны щелочным pH влаги, которая все еще присутствует в изделии из фиброцемента, но постепенно вытесняется и перемещается через пигментированные слои покрытия. Как следствие, любые пигменты, присутствующие в этом слое (слоях) покрытия, которые обычно являются нестабильными в щелочной среде, повреждаются и дезинтегрируют с образованием видимых коричневатых пятен на поверхности изделий из фиброцемента.
Настоящее изобретение предоставляет способы, в которых такое перемещение пигментов через слои покрытия по существу ограничено и в большинстве случаев даже предотвращено.
Согласно первому аспекту настоящее изобретение предоставляет способы изготовления изделий из фиброцемента с покрытием, причем эти способы включают этапы:
(i) предоставления отвержденного изделия из фиброцемента, имеющего по меньшей мере одну поверхность;
(ii) нанесения грунтовки на по меньшей мере одну поверхность отвержденного изделия из фиброцемента;
(iii) предоставления по меньшей мере одного слоя отверждаемой под действием излучения композиции на по меньшей мере одну поверхность, причем отверждаемая под действием излучения композиция содержит по меньшей мере один пигмент; и
(iv) отверждения слоя отверждаемой под действием излучения композиции посредством воздействия излучения.
В конкретных вариантах осуществления этих способов отверждаемая под действием излучения композиция содержит органические пигменты.
В определенных конкретных вариантах осуществления этих способов отверждаемая под действием излучения композиция содержит от одного до пяти различных пигментов.
В других конкретных вариантах осуществления этих способов отверждаемая под действием излучения композиция обладает укрывистостью от приблизительно 90% до приблизительно 100%.
В еще одних конкретных вариантах осуществления этих способов отверждаемая под действием излучения композиция обладает объемной концентрацией пигмента (ОКП) в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 10%.
В других дополнительных конкретных вариантах осуществления этих способов толщина слоя отверждаемой под действием излучения композиции находится в диапазоне от приблизительно 10 мкм до приблизительно 120 мкм.
В других дополнительных конкретных вариантах осуществления этих способов отверждаемая под действием излучения композиция представляет собой УФ-отверждаемые композиции.
В еще других дополнительных конкретных вариантах осуществления этих способов отверждаемая под действием излучения композиция представляет собой отверждаемую электронно-лучевым способом композицию.
В конкретных вариантах осуществления этих способов отверждаемая под действием излучения композиция представляет собой изоцианатсодержащий полиуретан, имеющий этиленненасыщенные двойные связи.
В других конкретных вариантах осуществления этих способов отверждаемую под действием излучения композицию покрывают проницаемой для излучения пленкой перед этапом отверждения.
В других конкретных вариантах осуществления этих способов этапу отверждения предшествует обработка по меньшей мере одного слоя отверждаемой под действием излучения композиции с помощью эксимерного лазера.
В других дополнительных конкретных вариантах осуществления этих способов грунтовка содержит по меньшей мере один пигмент.
В конкретных вариантах осуществления этих способов грунтовка представляет собой акриловую грунтовку.
Во втором аспекте настоящее изобретение предоставляет изделия из фиброцемента, получаемые способами согласно настоящему изобретению.
В третьем аспекте настоящее изобретение предоставляет изделия из фиброцемента с покрытием, содержащие:
отвержденную подложку из фиброцемента, которая по меньшей мере на части своей поверхности покрыта
a) первым слоем грунтовки, и
b) вторым слоем отвержденной под действием излучения композиции, причем второй слой расположен поверх указанного первого слоя, и отвержденная под действием излучения композиция содержит по меньшей мере один пигмент.
В конкретных вариантах осуществления второй слой отвержденной под действием излучения композиции изделий из фиброцемента с покрытием содержит органические пигменты.
В определенных конкретных вариантах осуществления второй слой отвержденной под действием излучения композиции изделий из фиброцемента с покрытием содержит от одного до пяти различных пигментов.
В других конкретных вариантах осуществления второй слой отвержденной под действием излучения композиции изделий из фиброцемента с покрытием обладает укрывистостью от приблизительно 90% до приблизительно 100%.
В еще одних конкретных вариантах осуществления второй слой отвержденной под действием излучения композиции изделий из фиброцемента с покрытием обладает объемной концентрацией пигмента (ОКП) в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 10%.
В других дополнительных конкретных вариантах осуществления толщина второго слоя отвержденной под действием излучения композиции изделий из фиброцемента с покрытием находится в диапазоне от приблизительно 10 мкм до приблизительно 120 мкм.
В других дополнительных конкретных вариантах осуществления отвержденная под действием излучения композиция изделий из фиброцемента с покрытием представляет собой УФ-отвержденную композицию.
В еще других дополнительных конкретных вариантах осуществления отвержденная под действием излучения композиция изделий из фиброцемента с покрытием представляет собой отвержденную электронно-лучевым способом композицию.
В еще других дополнительных конкретных вариантах осуществления грунтовка изделий из фиброцемента с покрытием содержит по меньшей мере один пигмент.
В других конкретных вариантах осуществления грунтовка изделий из фиброцемента с покрытием представляет собой акриловую грунтовку.
В конкретных вариантах осуществления изделия из фиброцемента с покрытием согласно настоящему изобретению являются строительными изделиями.
В других конкретных вариантах осуществления изделия из фиброцемента с покрытием согласно настоящему изобретению представляют собой шифер. В других конкретных вариантах осуществления изделия из фиброцемента с покрытием согласно настоящему изобретению могут быть использованы для обеспечения наружной поверхности стен, как внутренних, так и внешних, здания или сооружения, например, в качестве фасадной плитки, сайдинга и т.д.
В конкретных вариантах осуществления отвержденная подложка из фиброцемента изделий из фиброцемента с покрытием согласно настоящему изобретению представляет собой отвержденную на воздухе подложку из фиброцемента.
В четвертом аспекте настоящее изобретение использует изделия из фиброцемента, получаемые способами согласно настоящему изобретению, в качестве строительных материалов. В конкретных вариантах осуществления изделия из фиброцемента, изготовленные способами согласно настоящему изобретению, могут быть использованы для обеспечения наружной поверхности стен, как внутренних, так и внешних, здания или сооружения, например, в качестве фасадной плитки, сайдинга и т.д.
В независимых и зависимых пунктах формулы изобретения изложены конкретные и предпочтительные признаки изобретения. Признаки из зависимых пунктов формулы изобретения могут быть объединены с признаками независимых или других зависимых пунктов формулы изобретения и/или с признаками, изложенными в описании выше и/или ниже, соответственно.
Приведенные выше и другие характеристики, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего подробного описания, приведенного в связи с сопутствующими графическими материалами, которое иллюстрирует, в качестве примера, принципы настоящего изобретения. Это описание дано исключительно для примера, без ограничения объема настоящего изобретения. Фигуры со ссылками, приведенные ниже, относятся к приложенным графическим материалам.
ОПИСАНИЕ ИЛЛЮСТРАТИВНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Следует отметить, что термин «содержащий», используемый в формуле изобретения, не следует рассматривать как ограниченный средствами, перечисленными далее; он не исключает другие элементы или этапы. Таким образом, его следует рассматривать как определение присутствия указанных признаков, этапов или компонентов, согласно изложенному, но без исключения присутствия или добавления одного или более других признаков, этапов или компонентов, или их групп. Таким образом, объем выражения «устройство, содержащее средства А и В», не должен ограничиваться устройствами, состоящими только из компонентов А и В. Это означает, что в отношении настоящего изобретения, только соответствующие компоненты устройства являются А и B.
В данном описании выполнены ссылки на «один вариант осуществления» или «вариант осуществления». Такие ссылки свидетельствуют о том, что конкретный признак, описанный в связи с вариантом осуществления, включен по меньшей мере в один из вариантов осуществления настоящего изобретения. Поэтому появления фраз «в одном варианте осуществления изобретения» или «в варианте осуществления изобретения» в различных местах данного описания могут, но необязательно, относиться к одному и тому же варианту осуществления изобретения. Кроме того, конкретные особенности или характеристики могут быть объединены любым подходящим образом в одном или нескольких вариантах осуществления, как будет очевидно специалисту в данной области техники.
Следующие термины предоставлены исключительно с целью помощи в понимании настоящего изобретения.
Согласно данному документу формы единственного числа включают ссылочные объекты, как в единственном, так и во множественном числе, если содержание явно не предписывает иного.
Термины «содержащий», «содержит» и «состоит из», используемые в настоящем документе, являются синонимами к терминам «включающий», «включает» или «имеющий», «имеет», и являются открытыми терминами, и не исключают дополнительные, не перечисленные компоненты, элементы или этапы способа.
Приведение числовых диапазонов с помощью предельных значений включает все числа и дробные числа, входящие в пределы соответствующих диапазонов, а также перечисленные конечные точки.
Термин «приблизительно», используемый в настоящем документе при ссылке на измеряемое значение, такое как параметр, количество, временная продолжительность и т.п., предназначен для охвата вариации +/-10% или менее, предпочтительно +/-5% или менее, более предпочтительно +/-1% или менее, а еще более предпочтительно +/-0,1% или менее, от указанного значения, поскольку такие вариации подходят для выполнения в описанном изобретении. Следует понимать, что значение, к которому относится определение «приблизительно» само по себе также конкретно, и предпочтительно раскрыто.
Термины «(фибро-) цементный раствор» или «раствор (фибро-) цемента», как он именуется в настоящем документе, обычно относится к растворам, по меньшей мере содержащим воду, волокна и цемент. Раствор фиброцемента, используемый в контексте настоящего изобретения, может также дополнительно содержать другие компоненты, кроме прочего, такие как известняк, мел, негашеная известь, гашеная или гидратированная известь, молотый песок, мука кремнистого песка, кварцевая мука, аморфный кремнезем, конденсированный кремнеземный порошок, микрокремнезем, метакаолин, волластонит, слюда, перлит, вермикулит, гидроксид алюминия, пигменты, пеногасители, флокулянты и другие добавки.
«Волокно (волокна)», присутствующее в растворе фиброцемента, как описано в настоящем документе, может быть, например, технологическими волокнами и/или армирующими волокнами, при этом и те, и другие могут быть органическими волокнами (как правило, целлюлозными волокнами) или синтетическими волокнами (поливинилспиртовыми, полиакрилонитрильными, полипропиленовыми, полиамидными, полиэфирными, поликарбонатными, полиэтиленовыми и т.п.).
«Цемент», присутствующий в растворе фиброцемента, как описано в настоящем документе, может быть, например, кроме прочего, портландцементом, цементом с высоким содержанием оксида алюминия, железопортландцементом, трассовым цементом, шлаковым цементом, гипсом, силикатами кальция, образованными путем обработки в автоклаве и комбинациями конкретных связующих веществ. В более конкретных вариантах осуществления цемент в изделиях согласно настоящему изобретению является портландцементом.
Термины «предварительно заданный» и «предварительно определенный», используемые в настоящем документе при ссылке на один или более параметров или свойств, обычно обозначает, что требуемое значение (значения) этих параметров или свойств были заданы или определены заранее, т. е. перед началом способа изготовления изделий, которые характеризуются одним или более из этих параметров или свойств.
Термин «лист (из фиброцемента)» согласно настоящему документу также именуемый как панель или плита, следует понимать как плоский, обычно прямоугольный элемент, панель из фиброцемента или лист из фиброцемента, изготовленные из фиброцементного материала. Панель или лист имеют две основные грани или поверхности, являющиеся поверхностями с самой большой площадью поверхности. Лист может быть использован для обеспечения наружной поверхности стен, как внутренних, так и внешних, здания или сооружения, например, в качестве фасадной плиты, сайдинга и т.д.
Термин «объемная концентрация пигмента (сокращенный как ОКП)» согласно настоящему документу обычно относится к количеству пигмента (пигментов) по отношению к общему количеству твердых фракций (т. е. пигмента (пигментов), связующего вещества (связующих веществ), других твердых фракций) в композиции для покрытия, и может быть рассчитан по следующей математической формуле:
«Объемная концентрация пигмента» (выражено в %) = «ОКП» (выражено в %) =
Объем пигмента/ (Объем твердых фракций) * 100 (выражено в %) =
Объем пигмента/ (Объем пигмента + Объем твердого связующего вещества) * 100 (выражено в %) =
Объем пигмента/ (Объем пигмента + Объем нелетучего связующего вещества) * 100 (выражено в %)
Термин «УФ-отверждаемая» относится к композиции с возможностью полимеризации при воздействии УФ-облучением. Как правило, это по меньшей мере подразумевает присутствие фотополимеризуемых мономеров или олигомеров, наравне с фотоинициаторами и/или фотосенсибилизаторами.
Термины «окрашенное в массе», «окрашиваемое в массе», «окрашенное сквозным образом», при ссылке на изделие из фиброцемента, означают, что по меньшей мере часть, а предпочтительно вся внутренняя структура этого изделия из фиброцемента содержит по меньшей мере один пигмент.
Термин «укрывистость» согласно настоящему документу представляет собой свойство покрытия, которое позволяет ему скрывать поверхность, на которую оно наносится. Укрывистость напрямую зависит от способа нанесения пленки и толщины пленки. В покрытии с высокой укрывистостью частицы пигмента рассеивают свет так сильно, что он едва достигает подложки. Если остаточный свет отражается от подложки, он настолько сильно рассеивается, что не достигает глаза. Доступен ряд стандартных способов испытания. Например, BS 3900-D4 (т. е. также называемый ISO 2814), BS 3900-D7 (т. е. также называемый ISO 6504/1) или BS 3900-D11 (также называемый ISO 6504/3) представляет собой стандартный способ определения укрывистости покрытий.
Термин «прозрачный» или «прозрачность» при ссылке на композицию покрытия или слой покрытия относится к физическим характеристикам, позволяющим свету проходить через покрытие без рассеяния. Прозрачность может быть измерена любым способом, известным из уровня техники. Например, мутномер измеряет прозрачность, мутность, качество просвечиваемости и общий коэффициент пропускания покрытия, основываясь на том, сколько видимого света распространяется или рассеивается при прохождении через покрытие. Мутность измеряется посредством испытания рассеяния под широким углом, во время которого свет распространяется по всем направлениям, что приводит к потере контраста. Та процентная доля света, которая при прохождении отклоняется от падающего луча, который в среднем больше на 2,5 градуса, определяется как мутность. Качество прозрачности измеряется посредством испытания рассеяния под малым углом, во время которого свет распространяется на небольшом расстоянии с высокой концентрацией. Это испытание измеряет чистоту, с которой более мелкие детали можно увидеть через испытуемое покрытие. Мутномер также измеряет общий коэффициент пропускания. Общий коэффициент пропускания является мерой общего падающего света по сравнению со светом, который передается фактически (например, общий коэффициент пропускания). Таким образом, падающий свет может составлять 100%, но из-за поглощения и отражения общий коэффициент пропускания может составлять только 94%. Данные, полученные с помощью мутномера, могут быть переданы на ПК для дальнейшей обработки данных с целью обеспечения унифицированного изделия.
Настоящее изобретение далее будет подробно объяснено со ссылкой на различные варианты осуществления. Следует понимать, что каждый вариант осуществления предоставлен в качестве примера и никоим образом не ограничивает объем настоящего изобретения. В связи с этим, специалистам в данной области техники будет очевидно, что могут быть выполнены различные модификации и вариации в отношении настоящего изобретения, не выходящие за рамки объема или сущности настоящего изобретения. Например, признаки, изображенные или описанные в качестве части одного варианта осуществления, могут быть использованы в другом варианте осуществления для создания дополнительного варианта осуществления. Таким образом, предполагается, что настоящее изобретение охватывает такие модификации и вариации, как заключенные в объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.
Настоящее изобретение предоставляет улучшенные изделия из фиброцемента с покрытием, а также способы их изготовления, причем изделия не сталкиваются с явлением химической дезинтеграции пигментов в слое (слоях) покрытия и его нежелательными последствиями для внешнего вида.
Обширное экспериментальное исследование, проводимое авторами настоящего изобретения, по-видимому, выявило, что химическая дестабилизация, дезинтеграция и/или разрушение пигментов в различном слое (слоях) покрытия изделий из фиброцемента с покрытием вызваны щелочным pH влаги, которая все еще присутствует в изделии из фиброцемента, но постепенно вытесняется и перемещается через пигментированные слои покрытия. Как следствие, любые пигменты, присутствующие в этом слое (слоях) покрытия, которые обычно являются нестабильными в щелочной среде, повреждаются и дезинтегрируют с образованием видимых коричневатых пятен на поверхности изделий из фиброцемента.
Настоящее изобретение предоставляет способы, в которых такое перемещение пигментов через слои покрытия по существу ограничено и в большинстве случаев полностью предотвращено.
Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение предоставляет способы обеспечения изделий из фиброцемента с покрытием, причем эти способы включают этапы:
(i) предоставления отвержденного изделия из фиброцемента, имеющего по меньшей мере одну поверхность;
(ii) нанесения грунтовки на по меньшей мере одну поверхность отвержденного изделия из фиброцемента;
(iii) предоставления по меньшей мере одного слоя отверждаемой под действием излучения композиции на по меньшей мере одну поверхность, покрытую указанной грунтовкой, причем отверждаемая под действием излучения композиция содержит по меньшей мере один пигмент; и
(iv) отверждения слоя отверждаемой под действием излучения композиции посредством воздействия излучения.
Первый этап способов согласно настоящему изобретению включает предоставление отвержденного изделия из фиброцемента, имеющего по меньшей мере одну поверхность, причем этап может быть осуществлен согласно любому способу, известному из уровня техники, для подготовки изделий из фиброцемента.
Например, раствор фиброцемента может быть сначала приготовлен при помощи одного или более источников по меньшей мере цемента, воды и волокон. В определенных конкретных вариантах осуществления эти один или более источников по меньшей мере цемента, воды и волокон функционально связаны с устройством непрерывного смешения, сконструированным с возможностью формирования цементного раствора фиброцемента. В конкретных вариантах осуществления при использовании целлюлозных волокон или эквивалента волокон бумажной макулатуры по меньшей мере приблизительно 3%, например, приблизительно 4% данных целлюлозных волокон использовано от общей массы раствора. В дополнительных конкретных вариантах осуществления при использовании исключительно целлюлозных волокон используют от приблизительно 4% до приблизительно 12%, например, более конкретно, от приблизительно 7% до приблизительно 10% данных целлюлозных волокон от общей массы раствора. Если целлюлозные волокна заменены на короткие минеральные волокна, такие как минеральная вата, наиболее преимущественной является их замена в соотношении 1,5 к 3 по весу для сохранения приблизительно одинакового объема. Для длинных и штапельных волокон, таких как пучки стеклянных волокон, или синтетических высокомодульных волокон, таких как полипропиленовые, поливинилацетатные, поликарбонатные или акрилонитриловые волокна, соотношение может быть ниже, чем соотношение замененных целлюлозных волокон. Степень помола волокон (измеренная в градусах Шоппера-Риглера) в принципе не является критичной для способов согласно настоящему изобретению. В других конкретных вариантах осуществления было обнаружено, что диапазон от приблизительно 15 °ШР до приблизительно 45 °ШР может быть особенно предпочтительным для способов согласно настоящему изобретению.
Когда раствор фиброцемента получен, изготовление изделия из армированного волокном цемента может быть выполнено в соответствие с любой известной процедурой. Способ, наиболее широко применяемый для изготовления изделий из фиброцемента, является способом Гачека, который осуществляют с применением модифицированной бумагоделательной машины с решетчатым цилиндром. Другие способы изготовления включают способ Магнани, впрыскивание, выдавливание, технологию flow-on и другие. В конкретных вариантах осуществления изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению предоставлены посредством применения способа Гачека. «Сырое» или неотвержденное изделие из фиброцемента необязательно впоследствии уплотняют, обычно под давлением в диапазоне от приблизительно 22 до приблизительно 30 МПа, для получения требуемой плотности.
Способы согласно настоящему изобретению могут дополнительно включать этап резки изделий из фиброцемента на предварительно заданную длину с образованием изделия из фиброцемента. Резка изделий из фиброцемента на предварительно заданную длину может быть выполнена с помощью любой методики, известной из уровня техники, такой как, помимо прочего, гидроабразивная резка, аэроабразивная резка или тому подобное. Изделия из фиброцемента могут быть разрезаны на любую требуемую длину, например, помимо прочего, длину от приблизительно 1 м до приблизительно 15 м, например, от приблизительно 1 м до приблизительно 10 м, более конкретно от приблизительно 1 м до приблизительно 5 м, наиболее конкретно от приблизительно 1 м до приблизительно 3 м.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что способы согласно настоящему изобретению могут дополнительно включать дополнительные этапы обработки изготовленных изделий из фиброцемента.
Например, в определенных конкретных вариантах осуществления во время способов согласно настоящему изобретению, раствор фиброцемента и/или изделия из фиброцемента могут проходить различные промежуточные обработки, такие как, помимо прочего, обработка одним или более гидрофобными средствами, обработка одним или более флокулянтами, дополнительные или промежуточные этапы прессования и т.д.
После того, как изделия из фиброцемента сформированы, их обрезают по боковым краям. Крайние полоски необязательно могут быть переработаны посредством незамедлительного смешения с рециркуляционной водой и направления смеси повторно в смесительную систему.
После изготовления, полученные изделия из фиброцемента отверждают. Действительно, после изготовления изделиям из фиброцемента можно позволить отвердеть с течением времени в окружающих условиях, в которых они были сформированы, или альтернативно они могут быть подвергнуты тепловому отверждению (например, посредством автоклавирования или тому подобного).
В дополнительных конкретных вариантах осуществления «сырое» изделие из фиброцемента твердеет, обычно посредством отверждения на воздухе (изделия из фиброцемента, отвержденные на воздухе) или под давлением в присутствии пара и повышенной температуры (отвержденные в автоклаве). Для изделий, отвержденных в автоклаве, в исходный раствор фиброцемента обычно добавляют песок. Отверждение в автоклаве обычно приводит к присутствию 11,3 Å (ангстрем) тоберморита в изделии из фиброцемента.
В других дополнительных конкретных вариантах осуществления, «сырое» изделие из фиброцемента может быть сначала предварительно отверждено на воздухе, после чего предварительно отвержденное изделие дополнительно твердеет на воздухе до его конечной крепости или твердеет в автоклаве с применением давления и пара, для придания изделию его конечных свойств.
В особенно предпочтительных вариантах осуществления отвержденные изделия из фиброцемента в способах согласно настоящему изобретению представляют собой отвержденный на воздухе шифер из фиброцемента. Такой отвержденный на воздухе шифер из фиброцемента может быть использован в различных применениях строительной промышленности, например, для кровельных работ и для фасадных работ.
В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения способы могут дополнительно включать этап термической сушки полученных изделий из фиброцемента. После отверждения изделие из волокнистого цемента, будь то панель, лист или плита, может по-прежнему содержать значительную массовую долю воды, присутствующую в качестве влажности. Она может составлять до 10, даже 15 вес.%, выраженных по весу сухого изделия. Вес сухого изделия определяется как вес изделия, когда изделие подвергают сушке при 105°C в вентилируемой печи, до тех пор, пока не будет получен постоянный вес.
В определенных вариантах осуществления изделие из фиброцемента высушивают. Такую сушку проводят предпочтительно на воздухе и заканчивают, когда процентная доля веса влажности изделия из фиброцемента меньше или равна 8 вес.%, даже меньше или равна 6 вес.%, выраженная на вес сухого изделия, и наиболее предпочтительно - от 4 вес.% и 6 вес.%, включительно.
Дополнительный этап в способах согласно настоящему изобретению включает нанесение грунтовки на по меньшей мере одну поверхность отвержденного изделия из фиброцемента. Этот этап включает использование композиции грунтовочного покрытия, содержащей связующее вещество (т. е. по меньшей мере одно) и, необязательно, пигмент.
Связующие вещества и пигменты для грунтовок хорошо известны из уровня техники и не являются существенными для настоящего изобретения до тех пор, пока грунтовки стабильны в щелочной среде и пригодны для использования на поверхностях из фиброцемента.
В конкретных вариантах осуществления грунтовка представляет собой стандартное покрытие, используемое в способе согласно настоящему изобретению и которое не является отверждаемым под действием излучения или химического перекрестного сшивания. Подходящими грунтовочными покрытиями являются покрытия со связующими веществами, полученные путем свободнорадикальной или ионной эмульсионной полимеризации в водной среде. Акриловые и/или метакриловые полимеры (сополимеры) являются особенно предпочтительными для использования в качестве связующих веществ для грунтовочных покрытий. В конкретных вариантах осуществления грунтовка представляет собой акриловую грунтовку на водной основе, которая обладает свойством уменьшать перемещение щелочной влаги из изделия из фиброцемента. Это имеет преимущество в том, что любые пигменты, присутствующие в слоях покрытия, расположенных поверх этой грунтовки, по меньшей мере частично защищены от щелочного воздействия.
Эти акриловые и/или метакриловые полимеры (сополимеры) путем радикально инициируемой эмульсионной полимеризации в водной среде сложных эфиров акриловой кислоты и/или метакриловой кислоты с алканолами C1-C12, а также небольшим количеством акриловой и/или метакриловой кислоты в качестве мономеров. Предпочтение отдается, в частности, сложным эфирам акриловой и метакриловой кислоты с алканолами C1-C8; этилакрилат, n-бутилакрилат, этилгексилакрилат и метилметакрилат являются особенно предпочтительными. Для эмульсионной полимеризации необходимо применение поверхностно-активных веществ в качестве стабилизаторов. Предпочтительны неионогенные поверхностно-активные вещества. Особенно предпочтительны этоксилаты спирта. Грунтовочные покрытия с гидроксильным числом (измеренным согласно ISO 4629) по меньшей мере 1 являются предпочтительными. Особенно предпочтительны гидроксильные числа по меньшей мере 1,5.
Предпочтительно, минимальная температура образования пленки во время сушки грунтовочного покрытия находится ниже 60°C.
В конкретных вариантах осуществления композиция грунтовочного покрытия содержит по меньшей мере один пигмент. Типичными пигментами являются оксиды металлов, такие как диоксид титана, оксиды железа, шпинельные пигменты, титанаты и другие оксиды, или органические щелочестойкие пигменты, такие как фталоцианины и азосоединения.
Предпочтительно, объемная концентрация пигмента в пигментированном слое стандартного покрытия находится в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 25%. Объемные концентрации пигмента в диапазоне от 0,05 до 20% являются особенно предпочтительными.
Композиция грунтовочного покрытия, как правило, содержит, помимо полимерных связующих веществ и пигментов, также обычные вспомогательные вещества, например, наполнители, смачивающие вещества, модификаторы вязкости, диспергаторы, пеноудаляющие средства, консерванты и гидрофобизаторы, биоциды, волокна и другие обычные составляющие. Примерами подходящих заполнителей являются алюмосиликаты, силикаты, карбонаты щелочноземельных металлов, предпочтительно карбонат кальция в форме кальцита или извести, доломит, а также силикаты алюминия или силикаты магния, например, тальк.
Содержание твердых веществ в подходящих грунтовочных покрытиях, как правило, находится в диапазоне от приблизительно 20% до приблизительно 60 вес.%.
Композиции грунтовочного покрытия содержат в качестве жидкого компонента по существу воду и, в случае необходимости, органическую жидкость, смешиваемую с водой, например, спирт.
Композиции грунтовочного покрытия наносят при массе влажного покрытия в диапазоне от приблизительно 50 до приблизительно 500 г/м², в частности от приблизительно 70 до приблизительно 300 г/м², известным образом, например, посредством распыления, затирки, нанесения ножом, кистью, валиком или заливкой на цементную плиту или посредством комбинации одного или более способов нанесения.
В конкретных вариантах осуществления композиция грунтовочного покрытия, используемая в способах согласно настоящему изобретению, представляет собой стирол-акрилатную грунтовку.
В конкретных вариантах осуществления композиция грунтовочного покрытия, используемая в способах согласно настоящему изобретению, представляет собой «Natura Walzgrundierung».
Дополнительный этап в способах согласно настоящему изобретению включает обеспечение по меньшей мере одного слоя отверждаемой под действием излучения композиции поверх слоя грунтовки, присутствующего на по меньшей мере одной поверхности. Отверждаемая под действием излучения композиция содержит по меньшей мере один пигмент, или же, например, помимо прочего, от одного до пяти различных пигментов.
В конкретных вариантах осуществления этих способов отверждаемая под действием излучения композиция содержит по меньшей мере один органический пигмент.
Факт того, что пигменты включены в состав отверждаемого под действием излучения слоя, предоставляет важное преимущество в способе изготовления изделий из фиброцемента с цветным покрытием. По сути, отверждаемый под действием излучения слой образует водонепроницаемую поверхность, т.е. слой водонепроницаемого покрытия. Наличие такой водонепроницаемой поверхности имеет преимущество, которое заключается в том, что предотвращается перемещение щелочной влажности, которая обычно присутствует в массе фиброцемента изделия из фиброцемента, от материала из фиброцемента (через грунтовку) в этот пигментированный отверждаемый под действием излучения слой. Как было описано ранее, щелочная влажность при контакте с пигментами, особенно с органическими пигментами, приводит к тому, что пигменты теряют свой цвет или полностью разрушаются. Однако из-за того, что эти пигменты включены в водонепроницаемый слой отверждаемой под действием излучения композиции, щелочная влажность, таким образом, не сможет контактировать с пигментами, присутствующими в этом отверждаемом под действием излучения слое. В связи с этим, пигменты, которые визуально присутствуют на поверхности изделия из фиброцемента, защищены от щелочного разрушения и от неизбежных последствий дезинтеграции пигмента, т. е. коричневатых пятен, появляющихся на поверхности изделия из фиброцемента.
Наконец, слой отверждаемой под действием излучения композиции отверждается посредством воздействия излучения.
В конкретных вариантах осуществления отверждаемая под действием излучения композиция содержит по меньшей мере один полимер, имеющий этиленненасыщенные двойные связи и который отверждается под действием излучения.
Возможные отверждаемые под действием излучения полимеры для отверждаемой под действием излучения композиции для покрытия представляют собой, в принципе, любые полимеры, которые содержат этиленненасыщенные двойные связи и которые могут проходить радикально инициируемую полимеризацию при подвергании УФ-излучению или электронно-лучевому излучению.
Предпочтительными полимеризуемыми мономерами являются мономеры, содержащие ненасыщенные двойные связи, такие как акриламидные мономеры, мономеры метакриловой кислоты, мономеры акриловой (метакриловой) кислоты, N-винилпирролидон и кротоновая кислота.
Здесь следует следить за тем, чтобы содержание этиленненасыщенных двойных связей в полимере было достаточным для обеспечения эффективного перекрестного сшивания. Содержание этиленненасыщенных двойных связей в полимере находится, как правило, в диапазоне от приблизительно 0,01 до приблизительно 1,0 моль/100 г полимера, более предпочтительно от приблизительно 0,05 до приблизительно 0,8 моль/100 г полимера и наиболее предпочтительно от приблизительно 0,1 до приблизительно 0,6 моль/100 г полимера. Подходящими полимерами являются, например, помимо прочего, производные полиуретана, которые содержат этиленненасыщенные двойные связи, такие как акрилаты полиуретана.
Согласно определенным вариантам осуществления отверждаемая под действием излучения композиция представляет собой УФ-отверждаемую композицию, причем УФ-отверждаемая композиция содержит первый полимер A, содержащий производное полиуретана, которое содержит этиленненасыщенные двойные связи, и второй полимер B, представляющий собой свободные изоцианат-содержащие полиуретаны, имеющие этиленненасыщенные двойные связи.
Подходящими полимерами A являются производные полиуретана, которые содержат этиленненасыщенные двойные связи, такие как акрилаты полиуретана.
Отверждаемая под действием излучения композиция, применяемая в способе, содержит по меньшей мере один перекрестно сшиваемый химически и под действием излучения полимер B.
Подходящими полимерами B являются свободные изоцианат-содержащие полиуретаны, имеющие этиленненасыщенные двойные связи. Акрилаты полиуретана со свободными изоцианатными группами являются предпочтительными. Содержание свободного изоцианата B, измеренное в соответствии с DIN EN ISO 11 909, обычно находится в диапазоне от 5 до 20 вес.%. Предпочтительно содержание свободного изоцианата В составляет от 8 до 20 вес.%, и более предпочтительно от 10 до 18 вес.%.
Весовое соотношение B/A предпочтительно находится в диапазоне 0,03-0,2. Весовое соотношение B/A в диапазоне 0,05-0,1 является особенно предпочтительным.
Кроме полимеров A и B, отверждаемые под действием излучения композиции могут также содержать соединение, отличное от полимера A и полимера B, имеющее молекулярный вес менее 800 г/моль и способное на полимеризацию катионным или свободнорадикальным путем. Данные соединения содержат, как правило, по меньшей мере одну этиленненасыщенную двойную связь и/или одну эпоксидную группу, и молекулярный вес составляет менее 800 г/моль. Такие соединения обычно служат для доведения отверждаемых под действием излучения композиций до желаемой рабочей консистенции. Это особенно важно в случае, если композиция не содержит других разбавителей, таких как вода и/или инертные органические растворители, или содержит их только в подчиненной степени. Такие соединения, таким образом, также называют реактивными разбавителями. Соотношение реактивных разбавителей, основанное на общем количестве (A+B), и реактивного разбавителя в отверждаемой под действием излучения композиции предпочтительно находится в диапазоне от 0 до 100 вес.%, и наиболее предпочтительно в диапазоне от 5 до 50 вес.%.
Кроме отверждаемого под действием излучения полимера, отверждаемая под действием излучения композиция для покрытия может также содержать другое соединение, имеющее молекулярных вес меньше чем приблизительно 800 г/моль и способное на полимеризацию катионным или свободнорадикальным путем. Данные соединения содержат, как правило, по меньшей мере одну этиленненасыщенную двойную связь и/или одну эпоксидную группу и имеют молекулярный вес меньше приблизительно 800 г/моль. Такие соединения обычно служат для доведения отверждаемых под действием излучения композиций до желаемой рабочей консистенции. Это особенно важно в случае, если композиция не содержит других разбавителей, таких как вода и/или инертные органические растворители, или содержит их только в подчиненной степени. Такие соединения, таким образом, также называют реактивными разбавителями. Соотношение реактивных разбавителей, основанное на общем количестве полимера и реактивного разбавителя в отверждаемой под действием излучения композиции, находится, предпочтительно, в диапазоне от приблизительно 0 вес.% до приблизительно 90 вес.%, и наиболее предпочтительно в диапазоне от приблизительно 5 вес.% до приблизительно 50 вес.%. Предпочтительными реактивными разбавителями являются продукты эстерификации двух- или многоатомных спиртов с акриловой и/или метакриловой кислотой. Такие соединения, как правило, называют полиакрилатами или полиэфирными акрилатами. Особенно предпочтительны диакрилат гександиола, диакрилат трипропиленгликоля и триакрилат триметилолпропана.
Отверждаемые под действием излучения композиции для покрытия могут также содержать полимеры, содержащие катионно-полимеризуемые группы, в частности, эпоксидные группы. Они включают сополимеры этиленненасыщенных мономеров, сополимеры, содержащие в качестве сомономеров этиленненасыщенные эфиры глицидила и/или сложные эфиры глицидила этиленненасыщенных карбоновых кислот. Они также включают эфиры глицидила содержащих гидроксильную группу полимеров, таких как содержащие гидроксильную группу полиэфиры, сложные полиэфиры, полиуретаны и новолаки. Более того, они включают сложные эфиры глицидила полимеров, содержащих группы карбоновых кислот. Если необходимо иметь катионно-полимеризуемый компонент, то композиция может содержать вместо или вместе с катионно-полимеризуемыми полимерами катионно-полимеризуемое соединение низкомолекулярного веса, например, эфир ди- или полиглицидила ди- или полиола низкомолекулярного веса или сложный ди- или полиэфир ди- или поликарбоновой кислоты низкомолекулярного веса.
Отверждаемые под действием излучения композиции содержат обычные вспомогательные вещества, такие как загустители, средства контроля потока, пеноудаляющие средства, УФ-стабилизаторы, эмульгаторы, понизители поверхностного натяжения и/или защитные коллоиды. Подходящие вспомогательные вещества хорошо известны специалисту в области технологии покрытий. Силиконы, в частности, сополимеры модифицированного полиэфиром полидиметилсилоксана, могут быть использованы в качестве поверхностных добавок для обеспечения хорошей смачиваемости подложки и хорошей антикратерной характеристики посредством уменьшения поверхностного натяжения покрытий. Подходящие стабилизаторы включают типичные УФ-поглотители, такие как оксанилиды, триазины, бензотриазолы (получаемые в виде фракций Tinuvin™ от Ciba Geigy) и бензофеноны. Они могут быть использованы в комбинации с обычными ловушками свободных радикалов, например, стерически затрудненными аминами, например 2,2,6,6-тетраметилпиперидином и 2,6-ди-трет-бутилпиперидином (соединениями HALS). Стабилизаторы обычно используют в количестве от приблизительно 0,1 вес.% до приблизительно 5,0 вес.% и, предпочтительно, от приблизительно 0,3 вес.% до приблизительно 2,5 вес.%, на основании полимеризуемых компонентов, присутствующих в композиции.
Отверждаемая под действием излучения композиция для покрытия, используемая в способах согласно настоящему изобретению, дополнительно содержит один или более пигментов. В конкретных вариантах осуществления один или более пигментов, присутствующих в отверждаемой под действием излучения композиции для покрытия, обеспечивают цвет, укрывистость, и/или присутствуют в качестве наполнителей. В конкретных вариантах осуществления один или более пигментов, присутствующих в отверждаемой под действием излучения композиции для покрытия, могут быть неорганическими или органическими пигментами. Такие пигменты включают, помимо прочего, пигменты, имеющие форму оксида титана, оксидов железа, карбоната кальция, шпинельных пигментов, титанатов, глины, оксид алюминия, диоксида кремния, оксида магния, силиката магния, моногидрата метабората бария, оксида натрия, оксида калия, талька, баритов, оксида цинка, сульфита цинка и их смесей, таких как фталоцианины и азосоединения.
В конкретных вариантах осуществления отверждаемая под действием излучения композиция для покрытия содержит от одного до пяти различных пигментов, например, один, два, три, четыре или пять различных пигментов, каждый из которых может независимо представлять собой органические или неорганические пигменты.
В других конкретных вариантах осуществления один или более пигментов, содержащиеся в отверждаемой под действием излучения композиции для покрытия, представляют собой органические пигменты, такие как, помимо прочего, азосоединения или азопигменты, хиназидоны и/или фталоцианины.
В еще одних конкретных вариантах осуществления этих способов отверждаемая под действием излучения композиция для покрытия обладает объемной концентрацией пигмента (ОКП) (как определено в настоящем документе) в диапазоне от приблизительно 2% до приблизительно 10%, например, от приблизительно 3% до приблизительно 9%, например, от приблизительно 4% и 8%, или, например, ОКП, составляющей приблизительно 5%, приблизительно 6% или приблизительно 7%.
Отверждаемая под действием излучения композиция для покрытия может дополнительно содержать обычные вспомогательные вещества, например, наполнители, поверхностно-активные вещества, смачивающие вещества, диспергаторы, пеноудаляющие средства, красители, воск и другие обычные составляющие. Примерами подходящих заполнителей являются алюмосиликаты, силикаты, карбонаты щелочноземельных металлов, предпочтительно карбонат кальция в форме кальцита или извести, доломит, а также силикаты алюминия или силикаты магния, например, тальк.
В дополнение к указанному выше, отверждаемая под действием излучения композиция для покрытия может содержать одну или более добавок, введенных для свойств, таких как регулирование потока и выравнивание, блеск, вспенивание, пожелтение, стойкость к пятнам, моющему средству, полированию, слипанию, плесени, грязи или коррозии и для сохранения цвета и блеска.
Примеры подходящих поверхностно-активных диспергирующих или смачивающих веществ включают доступные под торговыми обозначениями, такими как EFKA 4310, EFKA PX 4330, EFKA 7701 (BASF).
Примеры подходящих пеноудаляющих средств включают, помимо прочего, BYK 057, BYK 088, BYK 1790, BYK 1791, BYK 1794, BYK 1798 (BYK Cera), EFKA 2721 (BASF).
В дополнение, композиции для покрытия, используемые для обеспечения отверждаемой под действием излучения композиции для покрытия, могут включать один или более функциональных наполнителей для увеличения кроющей способности, уменьшения стоимости, достижения стойкости, изменения внешнего вида, управления реологическими свойствами и/или влияния на другие требуемые свойства. Примеры функциональных наполнителей включают, например, сульфат бария, силикат алюминия, силикат магния, сульфат бария, карбонат кальция, глину, гипс, кремнезем и тальк.
В других конкретных вариантах осуществления способов согласно настоящему изобретению отверждаемая под действием излучения композиция для покрытия обладает укрывистостью (как определено в настоящем документе) от приблизительно 90% до приблизительно 100%.
В конкретных вариантах осуществления отверждаемую под действием излучения композицию для покрытия наносят в качестве влажного покрытия с весом в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 200 г/м², конкретно от приблизительно 50 до приблизительно 190 г/м², более конкретно от приблизительно 100 до приблизительно 180 г/м². В других конкретных вариантах осуществления отверждаемую под действием излучения композицию для покрытия наносят в качестве влажного покрытия с весом приблизительно 160 г/м² на поверхность изделия из фиброцемента. В других конкретных вариантах осуществления толщина слоя отверждаемой под действием излучения композиции находится в диапазоне от приблизительно 10 мкм до приблизительно 120 мкм.
Отверждаемые под действием излучения композиции наносят любым известным способом, например, посредством распыления, затирки, нанесения ножом, кистью, валиком, покрытия поливом или заливкой на цементную плиту или посредством комбинации одного или более способов нанесения. В конкретных вариантах осуществления композицию для покрытия предпочтительно наносят посредством нанесения покрытия валиком. Также можно допустить, что композиция может быть нанесена на цементную плиту способами расплава или способами порошкового покрытия. Отверждаемую под действием излучения композицию предпочтительно наносят валиком. Нанесение может быть выполнено, либо при комнатной температуре, либо при повышенной температуре, но предпочтительно не выше 100°C.
Таким образом, композиции для покрытия, описанные в настоящем документе, могут быть нанесены на поверхность изделия из фиброцемента посредством кисти, лопатки, валика, распылителя (например, с пневматическим усилением или безвоздушного, электростатического), установки вакуумного напыления, установки для нанесения покрытия поливом, устройства для нанесения покрытия обливанием или любого подходящего устройства, которое обеспечивает равномерное распределение композиции для покрытия по поверхности, даже если поверхность повреждена, истерта или содержит трещины. Композиции для покрытия могут быть нанесены для обеспечения гладкой поверхности, цветной поверхности или текстурированной поверхности. Часть или вся поверхность изделия из фиброцемента может быть покрыта одновременно. В дополнение или в качестве альтернативы, вся или часть поверхности может быть покрыта более чем один раз для достижения требуемой толщины, блеска и/или поверхностного эффекта. Величина кроющей способности, полученная посредством величины композиции, будет различаться в зависимости от требования и/или состояния покрываемой поверхности и толщины наносимого покрытия.
В способах согласно настоящему изобретению этап (iv) отверждения отверждаемой под действием излучения композиции для покрытия для получения изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению может быть выполнен с использованием любого подходящего способа отверждения под действием излучения, известного из уровня техники.
Например, отверждение под действием излучения композиций для покрытия может включать отверждение посредством теплового отверждения, двойного отверждения, отверждения под действием УФ-излучения, электронно-лучевого (EB) отверждения, светодиодного отверждения и других технологий отверждения в термопластиковых или термореактивных системах.
Если отверждение выполняют с помощью УФ-излучения, то используемые композиции содержат по меньшей мере один фотоинициатор. Здесь следует установить различие между фотоинициаторами для механизмов свободнорадикального отверждения (полимеризация этиленненасыщенных двойных связей) и фотоинициаторами для механизмов катионного отверждения (катионная полимеризация этиленненасыщенных двойных связей или полимеризация соединений, содержащих эпоксидные группы). Фотоинициаторы не являются необходимыми для отверждаемых электронно-лучевым способом композиций.
Подходящими фотоинициаторами для свободнорадикальной фотополимеризации, т. е. полимеризации этиленненасыщенных двойных связей, являются бензофенон и производные бензофенона, такие как 4-фенилбензофенон и 4-хлоробензофенон, кетон Михлера, антрон, производные ацетофенона, такие как 1-бензоилциклогексан-1-ол, 2-гидрокси-2,2-диметилацетофенон и 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон, бензоин и эфиры бензоина, такие как метиловый эфир бензоина, этиловый эфир бензоина и бутиловый эфир бензоина, кетали бензила, такие как бензилдиметилкеталь, 2-метил-1-[4-(метилтио) фенил]-2-морфолинопропан-1-он, антрахинон и его производные, такие как бета-метилантрахинон и трет-бутилантрахинон, ацилфосфиноксиды, такие как 2,4,6-триметилбензоилдифенилфосфиноксид, этил-2,4,6-триметилбензоилфенилфосфинат и бис-ацилфосфиноксиды.
Подходящими фотоинициаторами для катионной фотополимеризации, т. е. полимеризации виниловых соединений или соединений, содержащих эпоксидные группы, являются ариловые соли диазония, такие как гексафторфосфат 4-метоксибензолдиазония, тетрафторборат бензолдиазония и тетрафторарсенат толуолдиазония, соли арилиодония, такие как гексафторарсенат дифенилиодония, соли арилсульфония, такие как гексафторфосфат трифенилсульфония, гексафторфосфат бензол- и толуолсульфония и бис-гексафторфосфат бис[4-дифенилсульфониофенил]сульфида, дисульфоны, такие как дифениловый дисульфон и фенил-4-толиловый дисульфон, диазодисульфоны, имидотрифлаты, бензоин тозилаты, соли изохинолиния, такие как гексафторфосфат N-этоксиизохинолиния, соли фенилпиридиния, такие как гексафторфосфат N-этокси-4-фенилпиридиния, соли пиколиния, такие как гексафторфосфат N-этокси-2-пиколиния, соли ферроцения, титаноцены и соли титаноцения.
Вышеупомянутые фотоинициаторы используют в количестве от приблизительно 0,05 вес.% до приблизительно 20 вес.%, предпочтительно от приблизительно 0,1 вес.% до приблизительно 10 вес.% и в частности от приблизительно 0,1 вес.% до приблизительно 5 вес.%, на основании полимеризуемых компонентов отверждаемой под действием излучения композиции.
В конкретных вариантах осуществления фотоинициатор, используемый для УФ-отверждения в способах согласно настоящему изобретению, представляет собой фотоинициатор Irgacure 184. Irgacure 184 представляет собой высокоэффективный не желтеющий фотоинициатор, используемый для инициирования фотополимеризации химически ненасыщенных форполимеров, например, акрилатов в сочетании с моно- или мультифункциональными виниловыми мономерами.
В конкретных вариантах осуществления фотоинициатор, используемый для УФ-отверждения в способах согласно настоящему изобретению, представляет собой фотоинициатор Irgacure 819. Irgacure 819 представляет собой универсальный фотоинициатор для радикальной полимеризации ненасыщенных смол при воздействии УФ-излучения. Он особенно подходит для белых пигментированных составов, отверждения армированных стекловолокном систем сложного полиэфира/стирола и для прозрачных покрытий для наружного применения в сочетании со светостабилизаторами. С помощью этого фотоинициатора также возможно отверждение толстой пластинки.
2
Отверждаемая под действием излучения композиция для покрытия может быть отверждена посредством подвергания УФ-излучению длины волны, как правило, от приблизительно 200 нм до приблизительно 600 нм. Подходящими примерами источников УФ-освещения являются ртутные, железные, галлиевые или свинцовые газоразрядные лампы высокого и среднего давления, а также светодиодные матрицы. Ртутные газоразрядные лампы среднего давления и светодиодные матрицы особенно предпочтительны, например, источники CK или CK1 от компании IST (Institut für Strahlungstechnologie). Доза излучения, обычно достаточная для получения некоторой степени перекрестного сшивания, находится в диапазоне от приблизительно 80 до приблизительно 3000 мДж/см.
В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения для полного отверждения отверждаемой под действием излучения композиции, наносимой в качестве поверхностного покрытия, необходимо более 1000 мДж/см² излучения.
В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения этап частичного отверждения первого слоя отверждаемой под действием излучения композиции выполняется посредством облучения с использованием от приблизительно 100 до приблизительно 800 мДж/см².
Любой присутствующий растворитель, в частности воду, высушивают перед отверждением на отдельном этапе сушки, предшествующем отверждению, например, посредством нагрева до температур в диапазоне от приблизительно 40°C до приблизительно 80°C или посредством подвергания ИК-излучению.
В случае электронно-лучевого отверждения, облучение выполняют электронами высокой энергии (обычно то 100 до 350 кэВ) путем приложения высокого напряжения к вольфрамовым волокнам внутри вакуумной камеры), при этом непосредственный этап отверждения проходит в инертной, не содержащей кислорода газовой среде.
В других конкретных вариантах осуществления этих способов слой отверждаемой под действием излучения композиции покрывают проницаемой для излучения пленкой перед этапом отверждения. В частности, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления отверждаемый под действием излучения слой покрытия может быть покрыт с помощью валика проницаемой для излучения пленкой перед применением излучения. Принимаются меры для обеспечения непосредственного уплотнительного контакта между панелями с жидким покрытием и контролируемым поверхностным слоем пленки для того, чтобы удалить захваченные пузырьки и воздушные карманы между вышележащей пленкой и панелью с помощью валика. Эта пленка обеспечивает защиту от радикальной реакции обрыва цепи кислорода и позволяет избежать использования атмосферы инертного газа в случае электронно-лучевого отверждения. Более того, эта покрывающая пленка может иметь контролируемую глянцевую поверхность с предварительно заданной отделкой поверхности на стороне, контактирующей с поверхностью панели с жидким покрытием. Подходящие проницаемые для излучения пленки представляют собой тонкие пластиковые пленки из полиэстера или полиолефинов. Контролируемый блеск поверхности на проницаемой для излучения пленке может быть получен различными способами, такими как тиснение, печать, нанесение покрытия, травление или использование матирующих добавок. Более того, проницаемая для излучения пленка с ее равномерно распределенной поверхностной микрошероховатостью может быть текстурирована, например, позволяя наносить маркировку.
В других конкретных вариантах осуществления этих способов этапу отверждения предшествует обработка слоя отверждаемой под действием излучения композиции с помощью эксимерного лазера.
Излучение эксимерным лазером влияет на блеск второго слоя, т. е. ослабляет его, на его поверхности, которая обычно является наружной поверхностью изделия из фиброцемента. Таким образом, необязательно после нанесения слоя отверждаемого под действием излучения покрытия и перед отверждением этого слоя может быть применено излучение эксимерного лазера. Это приводит к эффекту слабого блеска неотвержденного слоя покрытия, который впоследствии отверждают излучением, например, УФ-излучением.
Также могут быть применены другие способы отделки, включая, помимо прочего, покрытие пола ПВХ или покрытие пола деревом.
Во втором аспекте настоящее изобретение предоставляет изделия из фиброцемента, получаемые способами согласно настоящему изобретению.
В третьем аспекте настоящее изобретение предоставляет изделия из фиброцемента с покрытием, содержащие:
отвержденную подложку из фиброцемента, которая по меньшей мере на части своей поверхности покрыта
a) первым слоем грунтовки, и
b) вторым слоем отвержденной под действием излучения композиции, причем второй слой расположен поверх указанного первого слоя, и отвержденная под действием излучения композиция содержит по меньшей мере один пигмент.
В контексте настоящего изобретения изделия из фиброцемента следует понимать как цементные изделия, содержащие цемент и синтетические (и необязательно природные) волокна. Изделия из волокнистого цемента изготовлены из раствора фиброцемента, который образован в так называемом «сыром» изделии из фиброцемента, а затем отвержден.
В некоторой зависимости от используемого способа отверждения, раствор фиброцемента, как правило, содержит воду, технологические или армирующие волокна, которые являются синтетическими органическими волокнами (и необязательно также природными органическими волокнами, такими как целлюлоза), цемент (например, портландцемент), известняк, мел, негашеную известь, гашеную или гидратированную известь, молотый песок, муку кремнистого песка, кварцевую муку, аморфный кремнезем, конденсированный кремнеземный порошок, микрокремнезем, каолин, метакаолин, волластонит, слюду, перлит, вермикулит, гидроксид алюминия (ATH), пигменты, пеногасители, флокулянты и другие добавки.
В конкретных вариантах осуществления изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению имеют толщину от приблизительно 4 мм до приблизительно 200 мм, конкретно от приблизительно 6 мм до приблизительно 200 мм, более конкретно от приблизительно 8 мм до приблизительно 200 мм, наиболее конкретно от приблизительно 10 мм до приблизительно 200 мм.
Изделия из фиброцемента, как они именуются в настоящем документе, включают изделия для покрытия крыши или стен, изготовленные из фиброцемента, такие как сайдинги из фиброцемента, плиты из фиброцемента, плоские листы из фиброцемента, волнистые листы из фиброцемента и т.п. Согласно конкретным вариантам осуществления изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению могут быть элементами кровли или фасада, плоскими листами или волнистыми листами. Согласно дополнительным конкретным вариантам осуществления изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению представляют собой шифер из фиброцемента, такой как отвержденный на воздухе шифер из фиброцемента.
Изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению содержат от приблизительно 0,1 до приблизительно 5 вес.%, например, конкретно от приблизительно 0,5 до приблизительно 4 вес.% волокон, например, более конкретно от приблизительно 1 до 3 вес.% волокон относительно общего веса изделия из фиброцемента.
Согласно конкретным вариантам осуществления изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению характеризуются тем, что они содержат волокна, выбранные из группы, состоящей из целлюлозных волокон или других неорганических или органических армирующих в вес.% от приблизительно 0,1 до приблизительно 5. В конкретных вариантах осуществления органические волокна выбраны из группы, состоящей из полипропилена, поливинилспиртовых полиакрилонитрильных волокон, полиэтилена, целлюлозных волокон (таких как крафт-целлюлоза из деревьев и однолетних растений), полиамидных волокон, волокон сложного полиэфира, арамидных волокон и углеродных волокон. В дополнительных конкретных вариантах осуществления неорганические волокна выбраны из группы, состоящей из стеклянных волокон, волокон минеральной ваты, волокон шлаковой ваты, волластонитовых волокон, керамических волокон и т.п. В дополнительных конкретных вариантах осуществления изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению могут содержать волокнистые материалы, такие как, например, помимо прочего, полиолефиновые волокнистые материалы в вес.% от приблизительно 0,1 до 3, такие как «синтетическая древесная целлюлоза».
Согласно определенным конкретным вариантам осуществления изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению содержат от 20 до 95 вес.% цемента в качестве гидравлического связующего вещества. Цемент в изделиях согласно настоящему изобретению выбран из группы, состоящей из портландцемента, цемента с высоким содержанием оксида алюминия, железопортландцемента, трассового цемента, шлакового цемента, гипса, силикатов кальция, образованных путем обработки в автоклаве, и комбинаций конкретных связующих веществ. В более конкретных вариантах осуществления цемент в изделиях согласно настоящему изобретению является портландцементом.
Согласно конкретным вариантам осуществления изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению необязательно содержат дополнительные компоненты. Эти дополнительные компоненты в изделиях из фиброцемента согласно настоящему изобретению могут быть выбраны из группы, состоящей из воды, песка, муки кремнистого песка, конденсированного кремнеземного порошка, микрокремнезема, летучей золы, аморфного кремнезема, кварцевой муки, молотого камня, глин, пигментов, каолина, метакаолина, доменного шлака, карбонатов, пуццоланов, гидроксида алюминия, волластонита, слюды, перлита, карбоната кальция и других добавок (например, красящих добавок) и т.д. Следует понимать, что каждый из этих компонентов присутствует в подходящих количествах, которые зависят от типа конкретного изделия из фиброцемента и могут быть определены специалистами в данной области техники. В конкретных вариантах осуществления общее количество таких дополнительных компонентов составляет предпочтительно меньше 70 вес.% в сравнении с общим изначальным сухим весом состава.
Дополнительные добавки, которые могут присутствовать в изделиях из фиброцемента согласно настоящему изобретению, могут быть выбраны из группы, состоящей из диспергаторов, пластификаторов, пеногасителей и флокулянтов. Общее количество добавок составляет предпочтительно от приблизительно 0,1 до приблизительно 1 вес.% в сравнении с общим изначальным сухим весом состава.
Наиболее широко используемым способом изготовления изделий из фиброцемента является способ Гачека, который подразумевает использование модифицированной бумагоделательной машины с решетчатым цилиндром. Другими способами изготовления являются способ Магнани, впрыскивание, выдавливание, технология flow-on и другие. Изделия из армированного волокном цемента предпочтительно изготавливаются посредством способа Гачека. Сырой или неотвержденный лист необязательно впоследствии уплотняют, обычно под давлением в диапазоне от 22 до 30 МПа, для получения требуемой плотности, и впоследствии отверждают на воздухе на протяжении приблизительно 5 часов в печи при температуре не выше 80°С.
Листы, возможно, но не обязательно могут быть обработаны в автоклаве, как правило, в течение 1 недели после изготовления неотвержденного листа, и отверждены при температурах в диапазоне от 160°C до 190°C, подвергаясь при этом давлениям, как правило, находящимся в диапазоне от приблизительно 0,7 МПа до 1,3 МПа в течение предпочтительно от 6 до 24 часов.
В конкретных вариантах осуществления первый слой грунтовки, который присутствует на поверхности изделия из фиброцемента, содержит по меньшей мере один пигмент. В других конкретных вариантах осуществления грунтовка, которая присутствует на поверхности изделий из фиброцемента, представляет собой акриловую грунтовку. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления грунтовка, которая присутствует на поверхности изделий из фиброцемента, представляет собой акриловую грунтовку на водной основе.
В конкретных вариантах осуществления второй слой отвержденной под действием излучения композиции изделий из фиброцемента с покрытием получают посредством нанесения поверх первого слоя грунтовки, присутствующего на поверхности изделия из фиброцемента, второго слоя отверждаемой под действием излучения композиции и отверждения этой отверждаемой под действием излучения композиции посредством излучения, как подробно описано в настоящем документе. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления отвержденная под действием излучения композиция изделий из фиброцемента с покрытием представляет собой УФ-отвержденную композицию. В еще других дополнительных конкретных вариантах осуществления отвержденная под действием излучения композиция изделий из фиброцемента с покрытием представляет собой отвержденную электронно-лучевым способом композицию.
В других конкретных вариантах осуществления второй слой отвержденной под действием излучения композиции изделий из фиброцемента с покрытием содержит органические пигменты. В определенных конкретных вариантах осуществления второй слой отвержденной под действием излучения композиции изделий из фиброцемента с покрытием содержит от одного до пяти различных пигментов.
В других конкретных вариантах осуществления второй слой отвержденной под действием излучения композиции изделий из фиброцемента с покрытием обладает укрывистостью от приблизительно 90% до приблизительно 100%.
В еще одних конкретных вариантах осуществления второй слой отвержденной под действием излучения композиции изделий из фиброцемента с покрытием обладает объемной концентрацией пигмента (ОКП) в диапазоне от приблизительно 2 до приблизительно 10%.
В других дополнительных конкретных вариантах осуществления толщина второго слоя отвержденной под действием излучения композиции изделий из фиброцемента с покрытием находится в диапазоне от приблизительно 10 мкм до приблизительно 120 мкм.
В конкретных вариантах осуществления изделия из фиброцемента с покрытием согласно настоящему изобретению являются строительными изделиями.
В других конкретных вариантах осуществления изделия из фиброцемента с покрытием согласно настоящему изобретению представляют собой шифер. В других конкретных вариантах осуществления изделия из фиброцемента с покрытием согласно настоящему изобретению могут быть использованы для обеспечения наружной поверхности стен, как внутренних, так и внешних, здания или сооружения, например, в качестве фасадной плитки, сайдинга и т.д.
В конкретных вариантах осуществления отвержденная подложка из фиброцемента изделий из фиброцемента с покрытием согласно настоящему изобретению представляет собой отвержденную на воздухе подложку из фиброцемента.
В четвертом аспекте настоящее изобретение предоставляет применения окрашенных изделий из фиброцемента, снабженных окрашенным покрытием согласно настоящему изобретению, в качестве строительных материалов. Эти строительные материалы из фиброцемента могут быть пористыми материалами, содержащими один или более различных материалов, таких как гипсовый композит, цементный композит, геополимерный композит и другие композиты, имеющие неорганическое связующее вещество. Поверхность материала может быть обработана песком, обработана на станке, экструдирована, сформована или образована другим образом в любой требуемой форме различными способами, известными из уровня техники. Строительные материалы из фиброцемента могут быть полностью отверждены, частично отверждены или быть в неотвержденном «сыром» состоянии. Строительные материалы из фиброцемента могут дополнительно включать гипсовую плиту, плиту из фиброцемента, плиту из фиброцемента, армированную сеткой или непрерывными волокнами, гипсовую плиту, армированную короткими волокнами, сеткой или непрерывными волокнами, неорганические связанные древесные и волокнистые композитные материалы, геополимерные связанные древесные и волокнистые плиты, бетонный черепичный материал и фибропластиковый композитный материал.
В конкретных вариантах осуществления изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению представляют собой листы из фиброцемента, изготовленные способами согласно настоящему изобретению, и могут быть использованы для обеспечения наружной поверхности стен, как внутренних, так и внешних, здания или сооружения, например, в качестве фасадной плитки, сайдинга и т.д. В особенно предпочтительных вариантах осуществления отвержденная подложка из фиброцемента изделий из фиброцемента с покрытием согласно настоящему изобретению представляет собой отвержденный на воздухе шифер из фиброцемента.