СТРУЙНАЯ ПЕЧАТЬ НА ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ФИБРОЦЕМЕНТА
JET PRINTING ON FIBER CEMENT PRODUCTS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способам изготовления изделий из фиброцемента, а также к получаемым ими изделиям из фиброцемента. Более конкретно, настоящее изобретение относится к изделиям из фиброцемента, подходящим для выполнения на них струйной печати, а также к способам изготовления таких изделий из фиброцемента. Более того, настоящее изобретение предоставляет способы изготовления отпечатанных способом струйной печати изделий из фиброцемента и полученные ими отпечатанные способом струйной печати изделия из фиброцемента. Настоящее изобретение дополнительно относится к различным применениям данных изделий из фиброцемента, в частности в качестве строительных материалов.
Уровень техники
Изделия из фиброцемента хорошо известны и широко используются в качестве строительных материалов. Для защиты данных материалов от потенциальных повреждений при транспортировке и установке, а также дефектов вследствие воздействия атмосферных условий и влажности, при изготовлении часто наносят на наружную поверхность один или более слоев покрытия. В дополнение, были разработаны цветные покрытия для обеспечения изделий из фиброцемента желаемым эстетичным видом на наружной поверхности.
Тем не менее, дополнительно будет желательно изготавливать изделия из фиброцемента, обеспеченные декоративным рисунком, рекламным рисунком и/или идентификационной печатью на наружной поверхности.
Струйная печать традиционными цветными красками на основе растворителя или на водной основе является известным методом нанесения рисунка и изготовления рисунков без необходимости в фотошаблонах. Тогда как данный способ широко применяли для нанесения декоративных и рекламных рисунков непосредственно на объекты, такие как керамика и стекло, до настоящего времени это было невозможно в отношении изделий из фиброцемента из-за специфического неоднородного состава и шероховатости поверхности фиброцемента. Действительно, выполнение струйной печати непосредственно на поверхности объекта из фиброцемента традиционными цветными красками на основе растворителя или на водной основе до настоящего времени приводило к растеканию краски и, таким образом, существенно снижало качество печати, приводя к образованию неровных краев и даже нежелательных пятен краски.
Сущность изобретения
Целью настоящего изобретения является предоставление улучшенных изделий из фиброцемента, а также способов их изготовления, причем изделия являются подходящими для выполнения на них струйной печати традиционными цветными красками на основе растворителя или на водной основе, т. е. без приведения к вышеописанным нежелательным последствиям растекания краски по всей структуре фиброцемента.
В связи с этим, авторы настоящего изобретения разработали новые и улучшенные изделия из фиброцемента, на которых может быть выполнена печать способом струйной печати с высокой эффективностью и производительностью.
2
В частности, было обнаружено, что посредством нанесения на изделия из фиброцемента по меньшей мере одного слоя покрытия, содержащего связующее вещество и пигмент, при том, что слой характеризуется объемной концентрацией пигмента (ОКП) выше приблизительно 40%, струйная печать может быть выполнена без столкновения с какой-либо из вышеизложенных проблем. Авторы изобретения обнаружили, что это обусловлено тем фактом, что слой покрытия, как описано в настоящем изобретении, имеет улучшенную (т. е. повышенную) проницаемость для составов струйной краски в сравнении с наружной поверхностью известных изделий из фиброцемента с покрытием и без. Будучи способным поглощать и захватывать состав краски относительно быстро после струйной печати, слой покрытия изделий согласно настоящему изобретению предотвращает растекание данного состава краски по поверхности изделия из фиброцемента. Авторы изобретения обнаружили, что данный эффект особенно заметен при использовании основных пигментов (как определено в настоящем документе), таких как, например, TiO, причем эти основные пигменты присутствуют в эффективной объемной концентрации пигмента (как определено в настоящем документе), составляющей по меньшей мере приблизительно 40%.
В первом аспекте настоящее изобретение предоставляет изделия из фиброцемента, подходящие для выполнения на них струйной печати, причем изделия из фиброцемента по меньшей мере содержат по меньшей мере на части своей наружной поверхности один или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия, причем композиция по меньшей мере содержит связующее вещество и пигмент и характеризуется объемной концентрацией пигмента (ОКП) по меньшей мере приблизительно 40%, конкретно от приблизительно 40% до приблизительно 80%, например, от приблизительно 40% до приблизительно 70%, более конкретно от приблизительно 40% до приблизительно 60%. В дополнительных конкретных вариантах осуществления первая композиция для покрытия изделий из фиброцемента, подходящих для нанесения на них струйной печати, характеризуется объемной концентрацией пигмента по меньшей мере приблизительно 50%, более конкретно от приблизительно 50% до приблизительно 80%, например, от приблизительно 50% до приблизительно 70%, наиболее конкретно от приблизительно 50% до приблизительно 60%. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления первая композиция для покрытия изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати, характеризуется объемной концентрацией пигмента от приблизительно 40% до приблизительно 50%, более конкретно от приблизительно 45% до приблизительно 50%, например, приблизительно 46%.
В конкретных вариантах осуществления связующее вещество в первой композиции для покрытия, выполненной на наружной поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, является акриловым полимером. В дополнительных конкретных вариантах осуществления акриловый полимер выбран из группы, состоящей из стирол-акрилового полимера, силоксан-акрилового полимера, эпокси-акрилового полимера, полиэстер-акрилового полимера, полимочевина-акрилового полимера и уретан-акрилового полимера.
Во втором аспекте настоящее изобретение предоставляет способы изготовления изделий из фиброцемента, подходящих для того, чтобы подвергаться струйной печати, причем указанные способы по меньшей мере включают этапы:
– предоставления изделия из фиброцемента,
– нанесения по меньшей мере на часть наружной поверхности изделия из фиброцемента одного или более слоев первой композиции для покрытия, причем композиция по меньшей мере содержит связующее вещество и пигмент и характеризуется объемной концентрацией пигмента (ОКП) выше приблизительно 40%, и
– отверждения одного или более слоев первой композиции для покрытия с получением изделия из фиброцемента, подходящего для выполнения на нем струйной печати.
В конкретных вариантах осуществления данных способов изготовления изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати, первая композиция для покрытия характеризуется объемной концентрацией пигмента по меньшей мере приблизительно 50%, более конкретно от приблизительно 50% до приблизительно 80%, например, от приблизительно 50% до приблизительно 70%, наиболее конкретно от приблизительно 50% до приблизительно 60%.
В дополнительных конкретных вариантах осуществления данных способов изготовления изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати, связующее вещество в первой композиции для покрытия является акриловым полимером. В дополнительных конкретных вариантах осуществления акриловый полимер выбран из группы, состоящей из стирол-акрилового полимера, силоксан-акрилового полимера, эпокси-акрилового полимера, полиэстер-акрилового полимера, полимочевина-акрилового полимера и уретан-акрилового полимера.
В третьем аспекте настоящее изобретение предоставляет способы изготовления изделий из фиброцемента с выполненной на них струйной печатью, причем способы по меньшей мере включают этапы:
– предоставления изделия из фиброцемента, подходящего для выполнения на нем струйной печати, как описано в настоящем документе, причем изделия из фиброцемента по меньшей мере содержат по меньшей мере на части их наружной поверхности один или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия, причем композиция по меньшей мере содержит связующее вещество и пигмент и характеризуется объемной концентрацией пигмента (ОКП) выше приблизительно 40%,
– нанесения красочной печати поверх одного или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия с помощью струйного принтера, и
– сушки красочной печати с получением изделия из фиброцемента с выполненной на нем струйной печатью.
В конкретных вариантах осуществления способов изготовления изделий из фиброцемента с нанесенной на них струйной печатью согласно изобретению красочную печать выполняют с применением краски, содержащей по меньшей мере один неорганический пигмент.
В дополнительных конкретных вариантах осуществления способы изготовления с нанесенной на них струйной печатью согласно изобретению, дополнительно содержит этапы:
– нанесения одного или более слоев отверждаемой под действием излучения второй композиции для покрытия поверх одного или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия и/или поверх высушенной красочной печати, и
– отверждения под действием излучения одного или более слоев отверждаемой под действием излучения второй композиции для покрытия.
В четвертом аспекте настоящее изобретение предоставляет отпечатанные изделия из фиброцемента с нанесенной на них струйной печатью, получаемые способами, как описано выше, причем изделия из фиброцемента с нанесенной на них струйной печатью по меньшей мере содержат по меньшей мере на части своей наружной поверхности:
– один или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия, по меньшей мере содержащей связующее вещество и пигмент, причем первая композиция для покрытия характеризуется объемной концентрацией пигмента выше приблизительно 40%, и
– высушенную красочную печать, нанесенную поверх одного или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия.
В конкретных вариантах осуществления красочная печать на изделиях из фиброцемента с нанесенной на них струйной печатью согласно настоящему изобретению выполнена путем применения цветных красок на основе растворителя или на водной основе.
В конкретных вариантах осуществления красочная печать на изделиях из фиброцемента с нанесенной на них струйной печатью согласно настоящему изобретению выполнена путем применения краски, содержащей по меньшей мере один неорганический пигмент.
В конкретных вариантах осуществления краска не является УФ-отвержденной краской.
В дополнительных конкретных вариантах осуществления изделия из фиброцемента с нанесенной на них струйной печатью согласно настоящему изобретению дополнительно содержат один или более отвержденных под действием излучения слоев второй композиции для покрытия, нанесенные поверх одного или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия и/или поверх высушенной красочной печати.
В пятом аспекте настоящее изобретение предоставляет применения изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати, или применения изделий из фиброцемента с нанесенной на них струйной печатью 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.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 показано схематическое изображение состава композиции для покрытия, содержащей по меньшей мере связующее вещество и по меньшей мере пигмент, с постепенно увеличивающимися объемными концентрациями пигмента.
На фиг. 2 показано схематическое изображение вида сбоку изделия из фиброцемента, подходящего для выполнения на нем струйной печати, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 3 показано схематическое изображение вида сбоку изделия из фиброцемента с нанесенной на него струйной печатью согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 4 показано схематическое изображение вида сверху изделия из фиброцемента с нанесенной на него струйной печатью согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Одинаковые ссылочные позиции относятся к одинаковым, подобным или аналогичным элементам на разных фигурах.
1 Изделие из фиброцемента
2 Отвержденная первая композиция для покрытия
3 Связующее вещество
4 Пигмент
5 Полости
6 Пигмент краски
7 Красочная печать
8 Отвержденная под действием излучения вторая композиция для покрытия
Описание иллюстративных вариантов осуществления
Настоящее изобретение будет описано с учетом конкретных 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 изложенного, 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, неперечисленные 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.
Термин «водопроницаемый», используемый в настоящем документе при ссылке на водопроницаемую конвейерную ленту (ее участок), обычно обозначает, что материал, из которого изготовлена конвейерная лента (ее участок), позволяет воде протекать через свою структуру до определенной степени.
Термин «водопроницаемость», используемый в настоящем документе при ссылке на водопроницаемость конвейерной ленты (ее участка), обычно относится к мере или степени, до которой материал, из которого изготовлена конвейерная лента (ее участок), позволяет воде протекать через свою структуру. Специалистам в данной области техники известны подходящие материалы для водопроницаемых конвейерных лент, такие как, помимо прочего, войлок.
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 имеет 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 «эффективная объемная концентрация пигмента (сокращенный как эффективная ОКП)»согласно настоящему документу обычно относится к количеству основных пигментов (как определено в настоящем документе) по отношению к общему количеству основных пигментов и связующего вещества (связующих веществ) в композиции для покрытия и может быть рассчитан по следующей математической формуле:
«Эффективная объемная концентрация пигмента» (выражено в %) = «Эффективная ОКП» (выражено в %) =
(Объем основных пигментов)/ (Объем основных пигментов + Объем твердого связующего вещества (связующих веществ)) * 100 (выражено в %)
Термин «пигмент» согласно настоящему документу относится к сухому нерастворимому веществу, обычно измельченному, которое, будучи взвешенным в жидком среде, становится краской, чернилами и т. д. Пигменты, как правило, состоят из крошечных твердых частиц, используемых для улучшения внешнего вида путем обеспечения цвета и/или для улучшения физических (функциональных) свойств краски или чернил. Пигменты, используемые для обеспечения цвета, как правило, имеют диаметр в диапазоне от 0,2 до 0,4 микронов. Функциональные пигменты, как правило, составляют 2–4 микрона в диаметре, но они могут достигать и 50 микронов.
Термин «основной пигмент» согласно настоящему документу относится к любому пигменту (как определено в настоящем документе), который способен обеспечивать белизну и/или цвет веществу, в то же время, в значительной мере способствуя укрывистости указанного вещества. Основные пигменты могут быть подразделены на белые пигменты и цветные пигменты.
Термин «белый пигмент», как он именуется в настоящем документе, обозначает основной пигмент, способный рассеивать свет и обеспечивать белизну и укрывистость матовой или глянцевой краски или чернил.
Белые неорганические пигменты
2
3
3
2
2
2
включают, помимо прочего, сурьмяные пигменты, в том числе сурьмяные белила:SbO; свинцовые пигменты (токсичные), в том числе свинцовые белила (PbCO)·Pb(OH); титановые пигменты, в том числе титановые белила: оксид титана(IV) TiO; и цинковые пигменты, в том числе цинковые белила: оксид цинка (ZnO).
Термин «цветной пигмент» согласно настоящему документу обозначает основной пигмент, способный выборочно поглощать свет и обеспечивать цвет краске или чернилам. Существует два основных типа цветных пигментов: органические пигменты, которые включают более яркие цвета, но менее стойкие при наружном применении, и неорганические пигменты, которые не такие яркие, как органические цвета, но наиболее стойкие пигменты наружного применения.
Термин «неорганический пигмент» согласно настоящему документу относится к минеральным красящим соединениям природного происхождения, как правило, состоящим из солей металлов. Неорганические пигменты обычно представляют собой оксиды или сульфиды одного или более металлов. Неорганические пигменты включают, например, помимо прочего:
- синие неорганические пигменты:
8–10
6
6
24
2–4
Алюминиевые пигменты, в том числе ультрамарин: сложный пигмент природного происхождения серосодержащего силиката натрия (NaAlSiOS);
- кобальтовые пигменты, в том числе кобальтовую синь и церулеум голубой: станнат кобальта(II);
4
10
- медные пигменты, в том числе египетскую синь: синтетический пигмент кальциевого силиката меди (CaCuSiO) и ханьскую лазурь BaCuSi4O10; и
7
18
- железные пигменты, в том числе прусскую лазурь: синтетический пигмент гексацианоферрата железа (Fe(CN));
- зеленые неорганические пигменты
2
3
2
3
Кадмиевые пигменты, в том числе виридиан: темно-зеленый пигмент гидратированного оксида хрома(III) (CrO) и кадмиевый зеленый: светло-зеленый пигмент, состоящий из смеси хромового желтого (CrS) и виридиана (CrO);
хромовые пигменты, в том числе хромовый зеленый;
2
3
2
2
2
2
3
- медные пигменты, в том числе: парижскую зелень: ацетат-арсенит меди(II) (Cu(CHO)·3Cu(AsO)) и зелень Шееле (также называемая замковой зеленью): арсенит меди CuHAsO;
- желтые неорганические пигменты
2
3
Мышьяковые пигменты, в том числе аурипигмент: природный моноклинный сульфид мышьяка (AsS);
кадмиевые пигменты, в том числе кадмиевый желтый: сульфид кадмия (CdS);
4
хромовые пигменты, в том числе хромовый желтый: природный пигмент хромата свинца(II) (PbCrO);
3
2
6
кобальтовые пигменты, в том числе ауреолин (также называемый кобальтовым желтым): гексанитрокобальтат калия (NaCo(NO);
2
3
2
железные пигменты, в том числе желтую охру: глину природного происхождения гидратированного оксида железа (FeO.HO);
свинцовые пигменты, в том числе неаполитанский желтый;
титановые пигменты, в том числе титановый желтый;
2
оловянные пигменты, в том числе мозаичное золото: сульфид олова (SnS);
- оранжевые неорганические пигменты
Кадмиевые пигменты, в том числе кадмиевый оранжевый: промежуточный между кадмиевым красным и кадмиевым желтым: сульфид-селенид кадмия;
4
хромовые пигменты, в том числе хромовый оранжевый: смесь пигментов природного происхождения, состоящая из хромата свинца(II) и оксида свинца(II). (PbCrO + PbO)
- красные неорганические пигменты
Кадмиевые пигменты, в том числе кадмиевый красный: селенид кадмия (CdSe);
2
3
пигменты оксида железа, в том числе сангину, капут-мортуум, оксид красный, красную охру: безводный FeO, жженую сиену: пигмент, изготовляемый нагревом природной сиены, венецианский красный;
3
4
свинцовые пигменты (токсичные), в том числе свинцовый сурик: тетраоксид свинца, PbO;
ртутные пигменты (токсичные), в том числе вермильон: синтетический и природный пигмент: природное происхождение минеральной киновари; сульфид ртути (HgS);
- коричневые неорганические пигменты
2
3
2
2
3
Земляные пигменты (образованные природным образом оксиды железа), в том числе природную умбру: природный глиняный пигмент, состоящий из оксида железа, оксида марганца и оксида алюминия: FeO + MnO + nHO + Si + AlO; природная сиена: желто-коричневый пигмент природного происхождения из озерной глины;
-черные неорганические пигменты
Углеродные пигменты, в том числе углеродную сажу, жженую слоновую кость, сажу слоновой кости, виноградный черный, ламповую сажу;
3
4
железные пигменты, в том числе FeO;
титановые пигменты: титановый черный;
-серые неорганические пигменты
Серый Пейна: смесь ультрамарина и черного или ультрамарина и сиены;
Термин «органический пигмент» согласно настоящему документу относится к синтетическим органическим красящим соединениям, которые представляют собой молекулы на основе углерода, произведенные из нефтяных соединений, кислот и других химикатов, обычно под воздействием высокой температуры или давления.
Органические пигменты включают, например, помимо прочего:
–желтые органические пигменты:
Желтые лаки, которые представляют собой прозрачные пигменты, используемые в качестве желтого цвета для покрытия других красок, но не сокрытия их, тартразиновый желтый лак (также называемый FD&C желтый №. 5 и используемый как краситель в пищевых продуктах), желтая ганза и диарилидные желтые, которые являются самыми распространенными желтыми пигментами, используемыми в красках для печати. Флуоресцентный желтый также используется в некоторых специализированных применениях. Органические желтые часто используются для замены хромовых желтых;
оранжевые органические пигменты:
–
Наиболее распространенным оранжевым пигментом является диарилидовый оранжевый, прозрачный, но очень светостойкий пигмент. Другие подходящие оранжевые материалы, как правило, используются там, где необходимы оранжевые пигменты, и включают динитроанилиновый оранжевый, пиразолоновый оранжевый, оранжевый прочный F2G, бензимидазолоновый оранжевый HL и этиловый красный лак C;
красные органические пигменты:
-
Красные включают паранитроанилины красные, толуидиновый красный, [«постоянный красный «R»»], кармин F.B., нафтоловые красные и рубиновые, постоянный красный FRC, бордо FRR, рубиновые красные, литоли красные, красный BON, литоли рубиновые 4B, темно-бордовый BON, родаминовый 6G, красный лак C, ариламидовый красный BON, хинакридоновый пурпурный, медный ферроцианидовый розовый, бензимидазолоновые карминовые и красные, азопурпурный G, антрахиноновый алый и мареновые лаки;
синие органические пигменты:
-
Синие включают фталоцианиновые синие (наиболее широко используемая группа органических синих пигментов), виктория голубой PMTA, виктория голубой CFA, ультрамариновый синий, индантреновый синий, щелочные голубые и переливчатый синий;
фиолетовые органические пигменты:
-
Фиолетовые незначительно пересекаются с некоторыми из более синих красных (таких как бензимидазолоновый бордо HF 3R (см. бензимидазолоновые карминовые и красные), а также включают такие пигменты как родаминовый PMTA, фиолетовый PMTA (также известный как метиловый фиолетовый), диоксазиновый фиолетовый (RL) карбазольный фиолетовый, кристаллический фиолетовый, диоксазиновый фиолетовый B и тиоиндигоидный красный;
зеленые органические пигменты:
-
Распространенной серией зеленых являются фталоцианиновые зеленые, а также зеленые PMTA;
коричневые органические пигменты:
-
Коричневые пигменты включают диазо-коричневый и бензимидазолоновый коричневый HFR;
Термины «наполнительный пигмент» или «заполняющий пигмент», используемые в настоящем документе, относятся к любому пигменту (как определено в настоящем документе), имеющему низкий коэффициент преломления или непрозрачность и, таким образом, не обеспечивающему цвета или укрывистости веществу. Наполнительные или заполняющие пигменты кажутся прозрачными в краске или чернилах. Наполнительные пигменты оказывают значительное положительное влияние на различные свойства краски, например, как описано ниже, слюда может улучшить водостойкость пленки, благодаря «пластинчатой» форме ее частиц и склонности ориентировать себя в перекрывающихся слоях горизонтально к поверхности. Наполнительные пигменты или заполняющие пигменты, например, включают, помимо прочего, сульфат бария, карбонат кальция, силикат магния, слюду, каолин (китайскую глину), асбестин, тальк, кремнезем / кварц, гидрат алюминия, алюмокалиевый квасец, пемзу, бентонит, вермикулит и стеклянные шарики.
Термины «УФ-отверждаемая» или «УФ-отвержденный» относятся 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.
Термин «краска на основе растворителя» согласно настоящему документу относится к краске, содержащей пигменты в коллоидной суспензии в растворителе, не являющемся водой. Основной растворитель в красках на основе растворителя, как правило, представляет собой одно или более летучих органических соединений, таких как, помимо прочего, этанол, этилацетат, этиленгликоль, сложный гликолевый эфир, гексан, изопропанол, метанол, метилэтилкетон, уайт-спирит, лигроин, нормальный пропилацетат, нормальный пропиловый спирт, толуол и ксилол.
Термин «краска на водной основе» согласно настоящему документу относится к краске, содержащей пигменты в коллоидной суспензии в воде. Несмотря на то, что основным растворителем в красках на водной основе является вода, также могут присутствовать другие сорастворители. Эти сорастворители, как правило, представляют собой летучие органические соединения, такие как, помимо прочего, этанол, этилацетат, этиленгликоль, сложный гликолевый эфир, гексан, изопропанол, метанол, метилэтилкетон, уайт-спирит, лигроин, нормальный пропилацетат, нормальный пропиловый спирт, толуол и ксилол.
Термины «УФ-отвержденная краска» или «УФ-отверждаемая краска», взаимозаменяемо используемые в настоящем документе, относятся к составу краски с возможностью полимеризации при воздействии УФ-облучением. Термины «УФ-отвержденная краска» или «УФ-отверждаемая краска», используемые в настоящем документе, относятся к составу краски, который не содержит растворителя, но содержат один или более пигментов, внедренных в матрицу фотополимеризуемых мономеров или олигомеров, и фотоинициаторы и/или фотосенсибилизаторы.
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 изделия из фиброцемента, имеющие улучшенные свойства в отношении способности быть подвергнутыми процессам струйной печати. В частности, до настоящего времени, всегда существовала проблема того, что печать, и, в частности, струйную печать красками на основе растворителя или на водной основе было очень сложно, если вообще возможно, осуществить на поверхностях фиброцемента, как таковую. В этом заключается отличие от других материалов, таких как керамика или стекло, которые легко снабжаются информативным или декоративным рисунком при помощи струйной печати. Главной причиной этого различия является то, что составы из фиброцемента имеют специфические структурные свойства высокой степени неоднородности и шероховатости поверхности, неизбежно вызывающие проблемы растекания краски, явления, которое характеризуется неровными краями печати, и даже нежелательных пятен краски вокруг или возле напечатанного рисунка или печатей.
Чтобы решить эти проблемы, авторы настоящего изобретения разработали новые и улучшенные изделия из фиброцемента, на которых может быть выполнена струйная печать традиционными цветными красками на основе растворителя или на водной основе с высокой эффективностью и производительностью.
В частности, было обнаружено, что путем покрытия изделий из фиброцемента композицией для покрытия, где количество пигмента по отношению к общему количеству твердых фракций (например, пигментов и компонентов твердого связующего вещества) в композиции для покрытия (т. е. так называемая «объемная концентрация пигмента» (ОКП) композиции для покрытия) выше приблизительно 40%, струйная печать может быть выполнена без столкновения с какой-либо из вышеизложенных проблем.
Авторы изобретения полагают, что данный обнаруженный благоприятный эффект является следствием того факта, что проницаемость слоя покрытия, имеющего ОКП по меньшей мере приблизительно 40%, выше, чем проницаемость наружных поверхностей известных изделий из фиброцемента с покрытием. Данная увеличенная проницаемость приводит к тому факту, что слой покрытия, нанесенный на изделия из фиброцемента, способен поглощать и захватывать состав краски относительно быстро после струйной печати, предотвращая таким образом возможности растекания данного состава краски по поверхности изделия из фиброцемента с покрытием.
Соответственно, изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению характеризуются содержанием цветного слоя покрытия с ОКП по меньшей мере приблизительно 40%, достигая таким образом эффекта получения, как однородной поверхности, так и однородной и высокой проницаемости. Данный эффект имеет преимущество в том, что, когда на данных изделиях выполняют струйную печать краской на основе растворителя или на водной основе, получается однородное и одинаковое качество печати по всей поверхности изделия из фиброцемента.
Таким образом, в первом аспекте настоящее изобретение предоставляет изделия из фиброцемента, подходящие для выполнения на них струйной печати, причем изделия из фиброцемента по меньшей мере содержат по меньшей мере на части их наружной поверхности один или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия, причем композиция по меньшей мере содержит связующее вещество и пигмент и характеризуется объемной концентрацией пигмента (ОКП; как определено в настоящем документе) выше 40%.
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, и 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. Необязательно добавляют цветные добавки (например, пигменты), чтобы получить изделие из волокнистого цемента, так называемое окрашенное в массе.
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 листы 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 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.
Первая композиция для покрытия, обеспеченная на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, по меньшей мере содержит связующее вещество и пигмент.
Связующие вещества и пигменты для композиций для покрытия хорошо известны из уровня техники и не являются существенными для настоящего изобретения до тех пор, пока покрытия характеризуются объемной концентрацией пигмента (ОКП; как определено в настоящем документе) выше приблизительно 40%. В конкретных вариантах осуществления первый слой покрытия, обеспеченный на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, не является отверждаемым излучением или химическим перекрестным сшиванием.
Подходящие композиции связующего вещества для использования в качестве первого слоя покрытия в изделиях согласно настоящему изобретению представляют собой, например, связующие вещества, полученные путем свободнорадикальной или ионной эмульсионной полимеризации в водной среде. Например, подходящими связующими веществами для использования в качестве первого слоя покрытия в изделиях согласно настоящему изобретению являются акриловые и/или метакриловые (со-) полимеры. Такие акриловые и/или метакриловые (со-) полимеры обычно подготовлены 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. В этом отношении, предпочтение отдается, в частности, сложным эфирам акриловой и метакриловой кислоты с алканолами C1–C8.
Таким образом, в конкретных вариантах осуществления связующий полимер может быть предоставлен в виде чистого акрилового полимера, стирол-акрилового полимера, фторполимер-акрилового полимера, уретан-акрилового полимера, винил-акрилового полимера и/или модифицированного акрилом сополимера этилена и винилацетата или их комбинаций. Полимер может быть получен из по меньшей мере одного акрилового мономера, такого как акриловая кислота, сложный эфир акриловой кислоты, метакриловая кислота и сложный эфир метакриловой кислоты. Как правило, связующий полимер получают из одного или более мономеров, примеры которых включают поливинилиденфторид, стирол, альфа-метилстирол, винилхлорид, акрилонитрил, метакрилонитрил, уреидометакрилат, винилацетат, сложные виниловые эфиры ответвленных третичных одноосновных карбоновых кислот, итаконовую кислоту, кротоновую кислоту, малеиновую кислоту, фумаровую кислоту, этилен и диены с сопряженными двойными связями C4–C8.
В определенных конкретных вариантах осуществления связующий полимер первой композиции для покрытия изделий согласно настоящему изобретению выбран по степени гидрофобности и/или размера частиц. Частицы полимера для композиций, описанных в настоящем документе, находятся, как правило, в нанометровом диапазоне, тогда как размер частиц полимера в других стандартных составах краски находится в диапазоне от 50 до 250 нанометров.
Связующее вещество частиц полимера, как правило, обеспечено в весовых процентах (вес.%) менее 60%, предпочтительно в диапазоне, равном или приблизительно равном 20–55% для первого покрытия на водной основе, предоставленного в настоящем документе.
Первая композиция для покрытия, обеспеченная на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению дополнительно содержит один или более пигментов для получения объемной концентрации пигмента (ОКП, как определено в настоящем документе) по меньшей мере 40%. Пигменты обеспечивают цвет, укрывистость и/или присутствуют в качестве наполнителей. Пигменты включают 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, оксид цинка, сульфит цинка и их смесей или органических щелочестойких пигментов, таких как фталоцианины и азосоединения.
2
3
3
2
2
2
В конкретных вариантах осуществления первая композиция для покрытия согласно настоящему изобретению содержит один или более основных пигментов (как определено в настоящем документе) так, чтобы была достигнута эффективная объемная концентрация пигмента (эффективная ОКП, как определено в настоящем документе) по меньшей мере 40%. Как определено в настоящем документе, объемное содержание в процентах пигментов, не являющихся основными пигментами, например, помимо прочего, объем наполнительных пигментов или заполняющих пигментов (как определено в настоящем документе), не включено в расчет эффективной объемной концентрации пигмента. Эффективная ОКП первой композиции для покрытия рассчитана, таким образом, только с учетом объема основных пигментов по отношению к общему объему основного пигмента (основных пигментов) и твердого связующего вещества (связующих веществ) в композиции. Авторы изобретения обнаружили, что когда основные пигменты присутствуют в первой композиции для покрытия в эффективной объемной концентрации пигмента по меньшей мере 40%, достигаются крайне хорошие результаты печати. В конкретных вариантах осуществления, один или более основных пигментов, содержащихся в первой композиции для покрытия, обеспеченной на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, являются одним или более пигментами белого цвета, такими как, помимо прочего, сурьмяные пигменты, бариевые пигменты, свинцовые пигменты, титановые пигменты и цинковые пигменты. В дополнительных конкретных вариантах осуществления один или более основных пигментов, содержащихся в первом слое покрытия, обеспеченном на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, являются одним или более пигментами белого цвета, такими как, помимо прочего, оксид сурьмы (сурьмяные белила, SbO), основной карбонат свинца (PW1, кремницкие белила, (PbCO)·Pb(OH)), оксид титана (PW6, титановые белила, TiO) и оксид цинка (PW4, цинковые белила, ZnO).
2
В дополнительных конкретных вариантах осуществления основные пигменты, подходящие для использования в первой композиции для покрытия в способах и изделиях согласно настоящему изобретению для получения эффективной ОКП по меньшей мере 40%, являются одним или более белыми основными пигментами. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления основные пигменты, подходящие для использования в первой композиции для покрытия в способах и изделиях согласно настоящему изобретению, по меньшей мере содержат диоксид титана (TiO).
В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения пигменты, подходящие для использования в первой композиции для покрытия в способах и изделиях согласно настоящему изобретению, являются по существу щелочестойкими, т. е. стойкими к pH приблизительно 8 или выше, например, стойкими к pH приблизительно 9 или выше, например, стойкими к pH приблизительно 10 или выше, например, стойкими к pH приблизительно 11 или выше, более конкретно стойкими к pH выше приблизительно 12 или выше приблизительно 13.
Композиция для покрытия, используемая для обеспечения первого слоя покрытия на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, дополнительно содержит, помимо полимерных связующих веществ и пигментов, также обычные вспомогательные вещества, например, заполнители, соединяющие средства, удаляющие пузыри средства, реологические модификаторы, поверхностно-активные вещества, смачивающие средства, модификаторы вязкости, диспергаторы, пеноудаляющие средства, консерванты и гидрофобизаторы, биоциды, волокна, красители, воск, ароматизаторы и сорастворители 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.
Соответственно, композиция для покрытия, используемая для обеспечения первого слоя покрытия на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, может дополнительно содержать одну или более пленкообразующих добавок или соединяющих средств. Подходящие пленкообразующие добавки или соединяющие средства включают эфиры гликоля (например, продукцию от Eastman Chemical Company, Кингспорт, Теннесси, включая DB, EB, PM, EP) и сложноэфирные спирты (например, продукцию от Eastman Chemical Company, Кингспорт, Теннесси, включая Texanol), как примеры.
В дополнение к указанному выше, композиция для покрытия, используемая для обеспечения первого слоя покрытия на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, может дополнительно 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.
Для эмульсионной полимеризации композиции для покрытия необходимо применение поверхностно-активных веществ в качестве стабилизаторов. Предпочтительны неионогенные поверхностно-активные вещества. Особенно предпочтительны этоксилаты спирта. Предпочтительны стандартные покрытия с гидроксильным числом (измеренным согласно ISO 4629) по меньшей мере 1. Особенно предпочтительны гидроксильные числа по меньшей мере 1,5.
Примеры подходящих поверхностно-активных диспергирующих или смачивающих средств включают доступные под торговыми обозначениями, такими как STRODEX™ KK-95H, STRODEX™ PLF100, STRODEX™ PKOVOC, STRODEX™ LFK LFK70, STRODEX™ SEK50D, и DEXTROL OC50 (торговые марки Dexter Chemical LLC, Уилмингтон, Делавэр); HYDROPALAT™ 100, HYDROPALAT™ 140, HYDROPALAT™ 44, HYDROPALAT™ 5040 и HYDROPALAT™ 3204 (торговые марки Cognis Corp., Монхайм, Германия); LIPOLIN™ A, DISPERS™ 660C, DISPERS™ 715W (торговые марки Evonik Degussa GmbH, Германия); BYK 156, BYK 2001 и ANTI-TERRA™ 207 (торговые марки Byk-Cera, Германия); DISPEX™ A40, DISPEX™ N40, DISPEX™ R50, DISPEX™ G40, DISPEX™ GA40, EFKA 1500, EFKA 1501, EFKA 1502, EFKA 1503, EPKA™ 3034, EFKA 3522, EFKA 3580, EFKA™ 3772, EFKA 4500, EFKA 4510, EFKA 4520, EFKA 4530, EFKA 4540, EFKA 4550, EFKA 4560, EFKA 4570, EFKA 6220, EFKA 6225, EFKA 6230 и EFKA 6525 (торговые марки Ciba Specialty Chemicals, Базель, Швейцария); SURFYNOL™ CT-111, SURFYNOL™ CT-121, SURFYNOL™ CT-131, SURFYNOL™ CT-211, SURFYNOL™ CT 231, SURFYNOL™ CT-136, SURFYNOL™ CT-151, SURFYNOL™ CT-171, SURFYNOL™ CT-234, CARBOWET™ DC-01, SYRFYNOL™ 104, SURFYNOL™ PSA-336, SURFYNOL™ 420, SURFYNOL™ 440, ENVIROGEM™ AD-01 и ENVIROGEM™ AE01 (торговые марки Air Products и Chemicals, Inc., Долина Лихай, Пенсильвания); TAMOL™ 1124, TAMOL™ 165A, TAMO™ 850, TAMOL™ 681, TAMOL™ 731 и TAMOL™ SG-1 (торговые марки Rohm & Haas Company, Филадельфия, Пенсильвания); IGEPAL™ CO-210, IGEPAL™ CO-430, IGEPAL™ CO-630, IGEPAL™ CO-730, и IGEPAL™ CO-890 (торговые марки Rhodia Inc., Кранбери, Нью-Джерси); T-DET™ и T-MULZ™ (торговые марки Harcros Chemicals Inc., Канзас-Сити, Канзас).
Примеры подходящих пеноудаляющих средств включают, помимо прочего, BYK™ 018, BYK 019, BYK 020, BYK 022, BYK 025, BYK 032, BYK 033, BYK 034, BYK 038, BYK 040, BYK 060, BYK 070 и BYK 077 (торговые марки Byk-Cera, Германия); SURFYNOL™ DF-695, SURFYNOL™ DF-75, SURFYNOL™ DF-62, SURFYNOL™ DF-40 и SURPYNOL™ DF-110D (торговые марки Air Products и Chemicals, Inc., Долина Лихай, Пенсильвания); DEE FO 3010A, DEE FO 2020E/50, DEE FO 215, DEE FO 806-102 и AGITAN™ 31BP, AGITAN™ 731 (торговые марки Munzing Chemie GmbH, Германия); EFKA 2526, EFKA 2527 и EFKA 2550 (торговые марки Ciba Specialty Chemicals, Базель, Швейцария); TEGO Foamex 8050, TEGO Foamex 1488, TEGO Foamex 7447, TEGO Foamex 800, TEGO Foamex 1495 и TEGO Foamex 810 (торговые марки Evonik Degussa GmbH, Германия); FOAMASTER 714, FOAMASTER A410, FOAMASTER 111, FOAMASTER 333, FOAMASTER 306, FOAMASTER SA-3, FOAMASTER AP, DEHYDRAN 1620, DEHYDRAN 1923 и DEHYDRAN 671 (торговые марки Cognis Corp., Монхайм, Германия).
Загуститель и реологический модификатор включены для улучшения распределения, обращения и нанесения композиции для покрытия при необходимости. Предпочтительно, загуститель представляет собой загуститель не на основе целлюлозы из-за предпочтительных характеристик ненабухания от влаги. Ассоциативные загустители, такие как, например, гидрофобно модифицированные акриловые сополимеры, набухающие в щелочных условиях, и гидрофобно модифицированные уретановые сополимеры, как правило, придают более ньютоновские реологические свойства эмульсионным краскам в сравнении с традиционными загустителями, такими как, например, загустители на основе целлюлозы. Загустители на основе целлюлозы проявляют набухание в воде и являются нежелательными в нескольких предпочтительных вариантах осуществления, как описано далее в настоящем документе. Типичные примеры подходящих ассоциативных загустителей, используемых в настоящем изобретении, включают Acrysol™ RM 8W и Acrysol™ RM-2020 NPR (торговые марки Rohm & Haas Company, Филадельфия, Пенсильвания).
Композиции для покрытия, используемые для обеспечения первого слоя покрытия на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, могут также дополнительно содержать другие добавки, такие как пластификатор, пеногаситель, регулятор pH (аминовый или аммониевый), оттеняющую краску и биоцид. Такие добавки покрытия, как правило, присутствуют в составе в количестве от приблизительно 0 до приблизительно 18 вес.% или до 18 вес.% и от приблизительно 1 до приблизительно 15 вес.% на основании общего веса состава.
В дополнение, композиции для покрытия, используемые для обеспечения первого слоя покрытия на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, 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 нескольких вариантах осуществления будет желательно включить биоцид или противогрибковое средство, или фунгицид в композиции для покрытия, используемые для обеспечения первого слоя покрытия на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению. Предпочтительные примеры включают, помимо прочего, сульфат бария, ROZONE™ 2000, BUSAN™ 1292, BUSAN 11M1, BUSAN 11M2, и BUSAN 1440 (торговые марки Rohm & Haas Company, Филадельфия, Пенсильвания или ее дочерних или ассоциированных предприятий); POLYPHASE 663 и POLYPHASE 678 (торговая марка Troy Chemical Corporation, Ньюарк, Нью-Джерси); и KATHON™ LX (торговая марка Rohm & Haas Company, Филадельфия, Пенсильвания, или ее дочерних или ассоциированных предприятий).
Композиции для покрытия, используемые для обеспечения первого слоя покрытия на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, как правило, составлены с содержанием по меньшей мере приблизительно 50 об.% сухих твердых фракций. В конкретных вариантах осуществления остатком в композициях для покрытия, используемых для обеспечения первого слоя покрытия на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, является вода. Вода присутствует со связующим полимером, когда представлена в дисперсии и в других компонентах композиций для покрытия. Воду, как правило, также добавляют отдельно.
В конкретных вариантах осуществления первая композиция для покрытия изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати, характеризуется объемной концентрацией пигмента (ОКП, как определено в настоящем документе) по меньшей мере приблизительно 40%, конкретно от приблизительно 40% до приблизительно 80%, например, от приблизительно 40% до приблизительно 70%, более конкретно от приблизительно 40% до 60%. В дополнительных конкретных вариантах осуществления первая композиция для покрытия изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати, характеризуется объемной концентрацией пигмента по меньшей мере приблизительно 50%, более конкретно от приблизительно 50% до приблизительно 80%, например, от приблизительно 50% до приблизительно 70%, наиболее конкретно от приблизительно 50% до приблизительно 60%. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления первая композиция для покрытия изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати, характеризуется объемной концентрацией пигмента от приблизительно 40% до приблизительно 50%, более конкретно от приблизительно 45% до приблизительно 50%, например, приблизительно 46%. В дополнительных конкретных вариантах осуществления отвержденный первый слой покрытия изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати, характеризуется объемной концентрацией пигмента (ОКП) по меньшей мере приблизительно 40%, например, по меньшей мере приблизительно 45%, конкретно по меньшей мере приблизительно 50%, например, по меньшей мере приблизительно 55%, более конкретно по меньшей мере приблизительно 60%, например, по меньшей мере приблизительно 65%, наиболее конкретно по меньшей мере приблизительно 70%, например, по меньшей мере приблизительно 75%, или по меньшей мере приблизительно 80%.
В других дополнительных конкретных вариантах осуществления первая композиция для покрытия изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати, характеризуется эффективной объемной концентрацией пигмента (эффективной ОКП, как определено в настоящем документе) по меньшей мере приблизительно 40%, конкретно от приблизительно 40% до приблизительно 80%, например, от приблизительно 40% до приблизительно 70%, более конкретно от приблизительно 40% до 60%. В дополнительных конкретных вариантах осуществления первая композиция для покрытия изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати, характеризуется эффективной объемной концентрацией пигмента по меньшей мере приблизительно 50%, более конкретно от приблизительно 50% до приблизительно 80%, например, от приблизительно 50% до приблизительно 70%, наиболее конкретно от приблизительно 50% до приблизительно 60%. В других дополнительных конкретных вариантах осуществления первая композиция для покрытия изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати, характеризуется эффективной объемной концентрацией пигмента от приблизительно 40% до приблизительно 50%, более конкретно от приблизительно 45% до приблизительно 50%, например, приблизительно 46%. В дополнительных конкретных вариантах осуществления отвержденный первый слой покрытия изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати, характеризуется эффективной объемной концентрацией пигмента (ОКП) по меньшей мере приблизительно 40%, например, по меньшей мере приблизительно 45%, конкретно по меньшей мере приблизительно 50%, например, по меньшей мере приблизительно 55%, более конкретно по меньшей мере приблизительно 60%, например, по меньшей мере приблизительно 65%, наиболее конкретно по меньшей мере приблизительно 70%, например, по меньшей мере приблизительно 75%, или по меньшей мере приблизительно 80%.
В конкретных вариантах осуществления минимальная температура образования пленки во время сушки одного или более слоев первой композиции для покрытия изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати, находится ниже приблизительно 60°C.
В дополнительных конкретных вариантах осуществления первая композиция для покрытия, используемая для обеспечения одного или более первых слоев покрытия на поверхности изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, содержит в качестве жидкого компонента по существу воду и, в случае необходимости, органическую жидкость, смешиваемую с водой, например, спирт. Первую композицию для покрытия наносят в качестве влажного покрытия с весом в диапазоне от приблизительно 30 до приблизительно 500 г/м², конкретно от приблизительно 40 до приблизительно 300 г/м², более конкретно от приблизительно 50 до приблизительно 500 г/м², известным образом, 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 первую композицию для покрытия предпочтительно наносят распылением.
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.
Во втором аспекте настоящее изобретение предоставляет способы изготовления изделий из фиброцемента, подходящих для выполнения на них струйной печати.
Первый этап в этих способах согласно настоящему изобретению состоит в предоставлении изделия из фиброцемента, что может быть осуществлено согласно любому способу, известному из уровня техники, для подготовки изделий из фиброцемента, по существу состоящих из по меньшей мере воды, цемента и волокон.
В данном этапе, 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 в устройство непрерывного смешения, сконструированное 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 волокнах, таких как пучки стеклянных волокон, или синтетических высокомодульных волокнах, 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 усиленного волокнами 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 последовательно 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.
В конкретных вариантах осуществления 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 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.
Следующий этап в способах изготовления изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, подходящих для выполнения на них струйной печати, включает нанесение по меньшей мере на часть наружной поверхности изделия из фиброцемента одного или более слоев первой композиции для покрытия, причем композиция по меньшей мере содержит связующее вещество и пигмент, и характеризуется объемной концентрацией пигмента выше приблизительно 40%. Дополнительные характеристики первой композиции для покрытия являются такими, как определено и описано выше для изделий согласно настоящему изобретению.
Дальнейший этап в способах изготовления изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению, подходящих для выполнения на них струйной печати, включает отверждение одного или более слоев первой композиции для покрытия с получением изделия из фиброцемента, подходящего для выполнения на нем струйной печати. В принципе, любой подходящий этап отверждения, известный из уровня техники, может быть применен для образования пленки, сушки и укрепления одного или более слоев первой композиции для покрытия. В конкретных вариантах осуществления первую композицию для покрытия сушат при комнатной температуре или, предпочтительно, при повышенной температуре, например от 40 до 150 °C. Толщина в сухом состоянии первого стандартного покрытия находится, как правило, в диапазоне от приблизительно 20 пм до приблизительно 100 пм, предпочтительно, от приблизительно 50 пм до приблизительно 70 пм.
В третьем аспекте настоящее изобретение предоставляет способы изготовления изделия из фиброцемента с нанесенной на него струйной печатью.
Первый этап в этих способах включает предоставление изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению, которое является подходящим для выполнения на нем струйной печати, как описано в настоящем документе, причем изделие содержит по меньшей мере на части его наружной поверхности один или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия, по меньшей мере содержащей связующее вещество и пигмент, причем первая композиция для покрытия характеризуется объемной концентрацией пигмента выше приблизительно 40%.
Перед нанесением красочной печати первую композицию для покрытия сушат при комнатной температуре или, предпочтительно, при повышенной температуре, например от приблизительно 40°C до приблизительно 150°C. Толщина в сухом состоянии первой композиции для покрытия находится, как правило, в диапазоне от приблизительно 20 мкм до приблизительно 100 мкм, предпочтительно, от приблизительно 50 мкм до 70 мкм.
Следующий этап в способах изготовления изделия из фиброцемента с нанесенной на нем струйной печатью согласно настоящему изобретению включает нанесение красочной печати поверх одного или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия с помощью струйного принтера.
Этап нанесения красочной печати на один или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению может быть выполнен любым известным способом, основанным на струйной печати с применением краски, по меньшей мере содержащей: жидкую среду и один или более пигментов.
Таким образом, в конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения краска не является УФ-отвержденной краской или УФ-отверждаемой краской (как определено в настоящем документе), так как данные краски не содержат жидкой среды.
Краска характеризуется несколькими признаками. Она имеет вязкость, позволяющую осуществлять ее нанесение посредством струйной печати, как правило, вязкость (при комнатной температуре) ниже приблизительно 50 сП, или вязкость при струйной температуре (температуре на печатающей головке краски во время печати) ниже приблизительно 20 сП, наиболее предпочтительно ниже приблизительно 15 сП, наиболее предпочтительно от приблизительно 10 до приблизительно 13 сП. Термин «струйная температура» относится к температуре краски на печатающей головке и равна, как правило, от приблизительно 30°C до приблизительно 60°C, предпочтительно от приблизительно 35°C до приблизительно 45°C. Вязкость красок может, например, быть измерена вискозиметром Брукфильда DV-II+ с небольшим адаптером образца, с использованием шпинделя S18, при 80 об/мин.
2
3
В конкретных вариантах осуществления составы краски, подходящие для использования в способах и изделиях согласно настоящему изобретению по существу содержат субмикронные частицы нагревостойкого неорганического пигмента. Предпочтительно, средний размер неорганических пигментов меньше приблизительно 1,2 мкм, предпочтительно меньше приблизительно 0,9 мкм, более предпочтительно меньше приблизительно 0,7 мкм, наиболее предпочтительно, средний размер частиц неорганического пигмента меньше приблизительно 550 нанометров (0,55%). Термин «неорганический пигмент» относится к пигменту, который является по меньшей мере частично неорганическим. В предпочтительном варианте осуществления неорганические пигменты являются оксидами металлов, которые изначально присутствуют в форме, подходящей для придания требуемых свойств. Могут быть использованы различные оксиды металлов, такие как оксид хрома, оксид меди, смешанный оксид CuCrO (для черного цвета), красный оксид железа (пигмент красный 101), никель-сурьма-титан желтый рутил (пигмент желтый 53), синяя шпинель алюмината кобальта (пигмент синий 28), и т. д.
2
В конкретных вариантах осуществления, где цвет пигмента в составе краски белый и, таким образом, пигмент является белым пигментом (таким как, например, диоксид титана (TiO)), средний размер частиц пигмента находится в диапазоне от приблизительно 0,17 мкм до приблизительно 0,25 мкм.
В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения составы краски, подходящие для использования в способах и изделиях согласно настоящему изобретению, являются по существу щелочестойкими, т. е. стойкими к pH приблизительно 8 или выше, например, стойкими к pH приблизительно 9 или выше, например, стойкими к pH приблизительно 10 или выше, например, стойкими к pH приблизительно 11 или выше, более конкретно стойкими к pH выше приблизительно 12 или выше приблизительно 13.
В конкретных вариантах осуществления настоящего изобретения пигменты в составах краски, подходящих для использования в способах и изделиях согласно настоящему изобретению, являются по существу щелочестойкими, т. е. стойкими к pH приблизительно 8 или выше, например, стойкими к pH приблизительно 9 или выше, например, стойкими к pH приблизительно 10 или выше, например, стойкими к pH приблизительно 11 или выше, более конкретно стойкими к pH выше приблизительно 12 или выше приблизительно 13.
Жидкая среда, присутствующая в красках, подходящих для использования в настоящем изобретении, является жидкой при комнатной температуре от приблизительно 15°C до приблизительно 28° C. Согласно определенным вариантам осуществления, «краска на основе растворителя» состоит из по меньшей мере одного органического растворителя (или комбинации нескольких органических растворителей). Альтернативно, согласно другим вариантам осуществления «краска на водной основе» состоит из раствора на водной основе.
Согласно определенным вариантам осуществления жидкая среда представляет собой органический растворитель, такой как PM (монометиловый эфир пропиленгликоля), DPM (монометиловый эфир дипропиленгликоля), TPM (монометиловый эфир трипропиленгликоля), PnB (н-бутиловый эфир пропиленгликоля), DPnB (н-бутиловый эфир дипропиленгликоля), TPNB (н-бутиловый эфир трипропиленгликоля), PnP (монопропиловый эфир пропиленгликоля), DPnP (монопропиловый эфир дипропиленгликоля), TPNB-H (бутиловый эфир пропиленгликоля), PMA (монометиловый эфир ацетат пропиленгликоля), Dowanol DB (монобутиловый эфир диэтиленгликоля) или другие эфиры этилен- или пропиленгликоля (Dow Chemical Company, США). Среда также может быть смесью двух и более разных органических растворителей. В дополнительных конкретных вариантах осуществления жидкая среда или растворитель, присутствующие в красках, подходящих для использования в настоящем изобретении, представляет собой краску на основе растворителя, такую как композиция на масляной основе.
В конкретных вариантах осуществления краска на основе растворителя, подходящая для использования в изделиях и способах согласно настоящему изобретению, содержит по меньшей мере один неорганический или по меньшей мере один белый пигмент и по меньшей мере один растворитель вместе с диспергирующим средством.
В конкретных вариантах осуществления краска дополнительно содержит по меньшей мере один диспергатор и/или смачивающее средство, такое как Bykumen (раствор кислого сложного полиэфира ненасыщенной поликарбоновой кислоты низкомолекулярного веса и уайт-спирита/изобутанола=2/1), Disperbyk-166 (раствор блок-сополимера высокомолекулярного веса с аффинными группами пигмента и метоксипропилацетата/бутилацетата=1/4), Disperbyk-164 (раствор блок-сополимера высокомолекулярного веса с аффинными группами пигмента и бутилацетата), Disperbyk-130 (раствор полиаминовых амидов ненасыщенных поликарбоновых кислот и алкилбензола/бутилгликоля=5/1), Disperbyk-182 (раствор блок-сополимера высокомолекулярного веса с аффинными группами пигмента и метоксипропилацетата/метоксипропоксипропанола/бутилацетата=4/4/4), Disperbyk-163 (раствор блок-сополимера высокомолекулярного веса с аффинными группами пигмента в ксилоле/бутиле/ацетате/метоксипропилацетате 3/1/1); Disperbyk-161 (раствор блок-сополимера высокомолекулярного веса с аффинными группами пигмента и метоксипропилацетата/бутилацетата=6/1), Disperbyk-101 (раствор соли длинноцепочечных полиаминовых амидов, полярных кислых сложных эфиров и уайт-спирита/бутилгликоля 8/1), Disperbyk-160 (раствор блок-сополимера высокомолекулярного веса с аффинными группами пигмента и ксилола/бутилацетата=6/1), BYK−P-104 (раствор полимера ненасыщенной поликарбоновой кислоты низкомолекулярного веса и ксилола/диизобутилкетона=9/1), BYK−P-104 S (раствор полимера ненасыщенной поликарбоновой кислоты низкомолекулярного веса с полисилоксановым сополимером и ксилола/диизобутилкетона=9/1), Disperbyk-180 (алкиламмониевой соли блок-сополимера с кислыми группами), Disperbyk-110 (раствор сополимера с кислыми группами и метоксипропилацетата/алкилбензола=1/1), BYK-348 (модифицированный полиэфиром полидиметилсилоксан), BYK-346 (раствор модифицированного полиэфиром полидиметилсилоксана в монометиловом эфире дипропиленгликоля), BYK-381 (раствор полиакрилового сополимера и монометилового эфира дипропиленгликоля) (Chemie-BYK, Германия), BYK-306 (раствор модифицированного полиэфиром полидиметилсилоксана и ксилола/монофенилгликоля=7/2), BYK-358N (раствор полиакрилатного сополимера и алкилбензолов), BYK-333 (модифицированный полиэфиром полидиметилсилоксан), Tego Dispers 650 (особый модифицированный полиэфир с аффинными группами пигмента), Tego Dispers 652 (концентрат производной жирной кислоты), Tego Dispers 710 (раствор основного уретанового сополимера). (TegoChemie Service, Германия), Solsperse 43000 (50% полимерный диспергатор в воде), Solsperse 40000 (84% полимерный диспергатор в воде с диэтаноламином) (Avecia, Великобритания). Некоторые из этих диспергаторов являются подходящими для составов для струйной печати, как на основе растворителя, так и на водной основе, а другие – для составов на основе растворителя или на водной основе или для обоих.
Краска согласно настоящему изобретению может содержать дополнительные компоненты, как правило, выбранные из смачивающих средств, диспергирующих средств, пеноудаляющих средств, увлажнителей, средств реологического контроля, органических полимеров в качестве связующих веществ и фиксирующих средств, которые обеспечивают «влажную прочность» (таких как полиакрилаты или поливинилпирролидон, PVP), антикоррозионных средств, соединяющих средств, средств контроля pH и биоцидов.
Следующий этап в способах изготовления изделия из фиброцемента с нанесенной на него струйной печатью согласно изобретению включает сушку красочной печати с получением изделия из фиброцемента с нанесенной на него струйной печатью. Хотя существуют различные способы сушки или отверждения красок, высушиваемая на воздухе краска на масляной основе, содержащая неорганические пигменты, предпочтительна для использования в настоящем изобретении.
В дополнительных конкретных вариантах осуществления способы изготовления изделий из фиброцемента с нанесенной на них струйной печатью согласно настоящему изобретению включают нанесение одного или более слоев отверждаемой под действием излучения второй композиции для покрытия поверх указанного одного или более отвержденных слоев первой композиция для покрытия и/или поверх указанной высушенной красочной печати. Отверждаемая под действием излучения вторая композиция для покрытия по способу согласно настоящему изобретению содержит по меньшей мере один полимер, содержащий этилен-ненасыщенные двойные связи, являющийся отверждаемым под действием излучения. Возможные полимеры для отверждаемых под действием излучения композиций для покрытия представляют собой, в принципе, любой полимер, который содержит этилен-ненасыщенные двойные связи и который может проходить радикально инициируемую полимеризацию при подвергании УФ-излучению или электронно-лучевому излучению.
Мономеры, содержащие ненасыщенные двойные связи, такие как акриламидные мономеры, мономеры метакриловой кислоты, мономеры (мет-) акриловой кислоты, N-винилпирролидон и кротоновая кислота, пока они используются в красках для струйной печати, предпочтительно, чтобы они были полимеризуемыми мономерами.
Здесь следует следить за тем, чтобы содержание этилен-ненасыщенных двойных связей в полимере было достаточным для обеспечения эффективного перекрестного сшивания. Содержание этилен-ненасыщенных 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 этилен-ненасыщенные двойные связи, такие как акрилаты полиуретана.
Кроме полимера, отверждаемая под действием излучения композиция для покрытия может также содержать другое соединение, имеющее молекулярных вес меньше приблизительно 800 г/моль и способное на полимеризацию катионным или свободнорадикальным путем. Данные соединения содержат, как правило, по меньшей мере одну этилен-ненасыщенную двойную связь и/или одну эпоксидную группу и имеют молекулярный вес меньше приблизительно 800 г/моль. Такие соединения в целом служат для изменения требуемой рабочей консистенции отверждаемых под действием излучения композиций. 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 этилен-ненасыщенных мономеров, сополимеры, содержащие в качестве сомономеров этилен-ненасыщенные эфиры глицидила и/или сложные эфиры глицидила этилен-ненасыщенных 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.
Способы изготовления изделия из фиброцемента с нанесенной на него струйной печатью согласно настоящему изобретению дополнительно включают этап отверждения под действием излучения одного или более слоев нанесенной отверждаемой под действием излучения второй композиции для покрытия. Такое отверждение под действием излучения композиций для покрытия может включать отверждение посредством теплового отверждения, двойного отверждения, УФ-отверждения, электронно-лучевого 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 этилен-ненасыщенных двойных связей) и фотоинициаторами для механизмов катионного отверждения (катионная полимеризация этилен-ненасыщенных 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 этилен-ненасыщенных
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.
Подходящие фотоинициаторы для катионной фотополимеризации, т. е. полимеризации виниловых соединений или соединений,
содержащих эпоксидные группы, представляют собой 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.
Отверждаемые под действием излучения композиции для покрытия наносят известным образом, например посредством распыления, затирки, нанесения ножом, кистью, валиком или поливом на изделие из фиброцемента. Также можно допустить, что композиция может быть нанесена на изделие из фиброцемента способами расплава или способами порошкового покрытия. Отверждаемую под действием излучения композицию предпочтительно наносят валиком. Отверждаемую под действием излучения композицию обычно наносят для получения толщины в сухом состоянии в диапазоне от приблизительно 10 до приблизительно 100 мкм, предпочтительно от приблизительно 50 до приблизительно 80 мкм. Нанесение может быть выполнено, либо при комнатной температуре, либо при повышенной температуре, но предпочтительно не выше 100 °C.
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. Ртутные газоразрядные лампы среднего давления особенно предпочтительны, например источники CK или CK1 от компании IST (Institut für Strahlungstechnologie). Доза излучения обычно достаточная для перекрестного сшивания находится в диапазоне от приблизительно 80 до приблизительно 3000 мДж/см. 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.
Отверждаемые под действием излучения вторые композиции для покрытия, как использовано в изделиях и способах согласно настоящему изобретению, описанные в настоящем документе, наносят по меньшей мере на часть наружной поверхности изделия из фиброцемента с применением 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 состава краски по поверхности, даже если поверхность повреждена, истерта или содержит трещины. Композиция может быть нанесена для обеспечения гладкой поверхности, цветной поверхности или текстурированной поверхности. Часть или вся поверхность подложки 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 состава краски, будет различаться в зависимости от требования и/или состояния покрываемой поверхности и толщины наносимого покрытия.
В четвертом аспекте настоящее изобретение предоставляет изделия из фиброцемента с нанесенной на них струйной печатью, получаемые способами, как описано выше, причем изделия из фиброцемента с нанесенной на них струйной печатью по меньшей мере содержат по меньшей мере на части их наружной поверхности:
– один или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия, по меньшей мере содержащей связующее вещество и пигмент, причем указанная первая композиция для покрытия характеризуется объемной концентрацией пигмента выше приблизительно 40%, и
– высушенную красочную печать поверх указанного одного или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия.
В конкретных вариантах осуществления с применением способом, как описано выше, эти изделия из фиброцемента могут дополнительно содержать один или более отвержденных под действием излучения слоев второй композиции для покрытия, нанесенной поверх указанного одного или более отвержденных слоев первой композиции для покрытия и/или поверх указанной высушенной красочной печати.
В пятом аспекте настоящее изобретение предоставляет применения изделий из фиброцемента согласно настоящему изобретению или применения изделий из фиброцемента с нанесенной на них струйной печатью согласно настоящему изобретению в качестве строительного материала. 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.
Примеры
Следует понимать, что следующие примеры, предоставленные в иллюстративных целях, не подразумеваются как ограничивающие объем настоящего изобретения. Несмотря на то, что выше были подробно описаны лишь некоторые приведенные в качестве примера варианты осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники легко поймут, что многие модификации возможны в приведенных в качестве примера вариантах осуществления без существенного отступления от новой идеи и преимуществ настоящего изобретения. Соответственно, подразумевается, что все такие модификации включены в объем настоящего изобретения, определенный в следующей формуле изобретения и всех ее эквивалентах. Дополнительно, следует учитывать, что могут быть предложены множество вариантов осуществления, которые не достигают всех преимуществ некоторых вариантов осуществления, но отсутствие конкретного преимущества не обязательно означает, что такой вариант осуществления находится вне объема настоящего изобретения.
Пример 1: Изготовление листов из фиброцемента согласно способам настоящего изобретения
Листы из фиброцемента были изготовлены согласно традиционному способу Гачека и затем отверждены.
Листы последовательно покрыли первым покрытием, а именно – акриловым покрытием на водной основе, содержащим пигмент диоксида титана, имеющим состав, как приведено в таблице 1 ниже. Объемная концентрация пигмента данной композиции для покрытия была приблизительно 62%.
Покрытие было отверждено сушкой.
Таблица 1
%
тип
Пигмент
37,45
Диоксид титана
Связующее вещество
22,82
чистый акриловый полимер
Добавки
2,18
---
Заполнитель/Наполнитель
нет
нет
растворители (вкл. воду)
37,55
---
Сумма
100,00
После сушки, покрытая поверхность листов была подвергнута струйной печати красками на масляной основе, содержащими кальцинированные неорганические пигменты (Esmalglass-Itaca; желтый (CIK-AM 5118); оранжево-коричневый (CIK-MA 5115) и синий (CIK-AZ 1114)). Красочным печатям дали высохнуть на воздухе.
Наконец, поверхность листов с нанесенной на нее печатью покрывали УФ-отверждаемым покрытием и отверждали УФ-излучением.
Наблюдаемые рисунки красочной печати на всех напечатанных листах были очень четкими и высокого качества печати, т. е. не было обнаружено растекания краски, неровных краев и пятен краски.
Наконец, отпечатанные листы из фиброцемента подвергали ряду тестов, чтобы характеризовать их физические и химические свойства.
Во-первых, покрытые листы подвергали испытанию на прочность склеивания (DIN ISO 2409), в котором к покрытой поверхности прижимали клейкую ленту. Затем ленту быстро (и одним движением) снимали. Было замечено, как отображено в таблице 2, что 0% покрытия могло быть оторвано лентой.
Также, был проведен тест решетчатого надреза (DIN ISO 2409), в котором в покрытии вырезали прямоугольный решетчатый узор, проходящий до подложки (т. е. поверхности листа из фиброцемента). Было замечено, что края вырезанного решетчатого узора были полностью гладкими и ни один из квадратов решетки не отстал (классификация GT 0; см. таблицу 2).
Кроме того, листы были испытаны в условиях искусственного старения (с применением ксеноновой лампы) в соответствии с DIN 53387. После теста, рисунок печати был оценен визуально и блеск листов был измерен, и оба параметра были сравнены с не подвергнутыми обработке образцами. Можно заключить, что выцветаний и визуальных изменений в блеске не было (таблица 2).
Также была измерена водопроницаемость. Видимых водяных разводов замечено не было (таблица 2).
Химическая стойкость листов из фиброцемента с нанесенным покрытием к ряду различных химикатов была измерена в соответствии с DIN EN 2812-4:2007-5. Листы были устойчивы почти ко всем испытанным химикатам.
Наконец, был проведен тест сопротивления к истиранию во влажном состоянии в соответствии с DIN EN ISO 11998, что привело к потере толщины листов приблизительно 6,5 мкм (классификация 2: с возможностью чистки щеткой).
На основании результатов, указанных выше, в целом можно заключить, что изделия из фиброцемента согласно настоящему изобретению особенно хорошо подходят для нанесения на них струйной печати, в отличие от изделий из фиброцемента, известных из предшествующего уровня техники. Это связано с тем, что авторы изобретения обнаружили, что нанесение композиции для покрытия, имеющей объемную концентрацию пигмента выше 40%, существенно повышает, как однородность, так и проницаемость наружной поверхности таких изделий для возможности более быстрого впитывание и захвата капель краски, нанесенных во время струйной печати. Нежелательные пятна краски, растекание краски и неровные края красочного рисунка, таким, образом, исключены и вместо этого получено оптимальное качество печати.
Таблица 2
<u>Тестируемое свойство</u>
<u>Нормальный тест</u>
<u>Установленные критические значения</u>
<u>Результаты</u>
Прочность склеивания:-  Тест ленты-  Тест решетчатого надреза
DIN EN ISO 2409
Тест ленты: <15 % повреждения;Тест решетчатого надреза: <GT3
Тест ленты: 0% поврежденияТест решетчатого надреза: GT 0
Искусственное старение (Ксенон)
DIN 53 387
Рисунок печати был оценен визуально и блеск был измерен (оба параметра сравнивали с не подвергнутым обработке образцом)
Выцветания нет даже после 4000 ч → OKВизуальных изменений в блеске также нет.Измеренные углы: 60°/85°Значения до: 26,3/30,4Значения после: 24,1/ 28,5→OK
Кроющая способность TC
Водопроницаемость
Нет водяных разводов
→ OK
Химическая стойкость
DIN EN 2812-4:2007-5
-----
Устойчивость практически ко всем испытанным химикатам
Сопротивление истиранию во влажном состоянии
DIN EN ISO 11998
-----
Потеря толщины 6,5 мкмКласс 2: «С возможностью чистки щеткой»