ОДНОСЛОЙНАЯ ШТУКАТУРКА ДЛЯ НАРУЖНЫХ СТЕНОВЫХ ПАНЕЛЕЙ И ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЕ
SINGLE-LAYER PLASTER FOR OUTER WALL PANELS AND ITS MANUFACTURING

Настоящее изобретение относится к новой штукатурке, в частности к однослойной штукатурке, в области строительства, а также к способу ее изготовления и ее применению для покрытия и обработки (наружных и возможно внутренних) поверхностей зданий, в частности наружных стеновых панелей.
Штукатурки или строительные растворы, используемые на наружных стеновых панелях, традиционно обеспечивают гидроизоляцию и декорирование наружных стен (в общем случае вертикальных или наклонных стен). Гидроизоляция препятствует, в частности, проникновению воды к подложке (это подразумевает также, что штукатурка не должна растрескиваться, должна сцепляться с подложкой и т.д.). Декорирование включает в себя, в частности, выравнивание (действие, обеспечивающее образование плоской поверхности), придание цвета и внешнего вида (например, вида гладкой, затертой, зачищенной, структурированной, промытой поверхности и т.п.). Существуют различные типы штукатурки (в частности, однослойные штукатурки или штукатурки, нанесенные в виде нескольких разных слоев с раздельной в общем случае функциональностью, штукатурки по существу минерального или органического типа и т.д.), при этом каждый тип штукатурки обладает специфическими свойствами и выбор штукатурки в общем случае зависит от различных критериев (таких, как стоимость, наличие одной или нескольких требуемых функций, манипулирование (нанесение вручную или механизированное нанесение), вид покрываемых подложек, режим использования, географическая ситуация, климатические условия, высота здания и т.д.).
Особенность однослойной штукатурки состоит в том, что она, будучи единственной, обеспечивает (за один или при необходимости несколько проходов нанесения, в частности, в зависимости от требуемого внешнего вида) функции гидроизоляции и декора в отличие от других так называемых "традиционных" штукатурок, в случае которых для получения такого же результата необходимо накладывать слои различных композиций, в частности, с более или менее продолжительными промежутками времени высушивания между нанесением таких слоев. Таким образом, однослойная штукатурка может быть использована как единственное покрытие поверхности и не нуждается в дополнении слоем другой штукатурки для обеспечения эксплуатационной пригодности, даже если нанесение других слоев при этом также не запрещено.
Однако, если однослойная штукатурка допускает быстрое нанесение и обеспечение требуемых функций за счет единственного продукта, то ее состав является более сложным, чем у других штукатурок; кроме того, также как и в случае других штукатурок, ее показатели в отношении водостойкости или гидрофобности не всегда являются достаточными для избежания ухудшений (в частности, в эстетическом отношении или потенциально видимых) во времени (в частности, в случае минеральных штукатурок), таких как изменения тона окраски, обусловленные, в частности, явлениями образования карбонатов или побеления и/или обусловленные явлениями избирательного растрескивания и/или высыхания в зависимости от места и т.д., или также загрязнения биологического (грибы и т.п.), минерального (пыль и т.п.) и/или органического (дымовые газы, сажа и т.п.) происхождения, или разрастание растительных образований и т.д.
Настоящее изобретение представляет собой попытку разработать улучшенную штукатурку для гидроизоляции и декорирования поверхностей зданий, в частности долговечную эстетически улучшенную однослойную штукатурку, имеющую и придающую покрываемым им поверхностям повышенную и длительную водостойкость (и позволяющее ограничить при необходимости видимые ухудшения, такие как изменения тона окраски и/или загрязнения, и/или разрастание растительных образований), так чтобы такое улучшение не осуществлялось в ущерб другим свойствам штукатурки, при этом такая штукатурка была бы, в частности, приемлемой для нового строительства или ремонта, практичной в обращении с ним и приемлемым для нанесения принятыми в настоящее время способами.
Данная цель достигается за счет штукатурки по настоящему изобретению, содержащей по меньшей мере один силан, имеющий по меньшей мере одну алкоксигруппу (или алкоксисилан).
Под выражением " штукатурка, содержащая …" понимают выражение " штукатурка, один или несколько исходных компонентов которой представляют собой …" или также выражение " штукатурка, образованная исходя из …", при этом штукатурка после смешивания, в частности, с водой и/или после нанесения на поверхность представляет собой пасту или твердеющий слой, в которой некоторые компоненты являются при необходимости реакционноспособными.
Такая штукатурка (или строительный раствор) по настоящему изобретению предпочтительно представляет собой минеральную штукатурку (т.е. штукатурку, в которой, в частности, вяжущее вещество - по меньшей мере на 95% и в общем случае на 100% - является по существу минеральным) или может представлять собой при необходимости органическую штукатурку (в которой, например, вяжущее вещество представляет собой вяжущее вещество по существу на основе одной или нескольких органических смол). Кроме одного или нескольких упомянутых ранее силанов в штукатурку входит (или ее образует или ее получают, используя) смесь компонентов (основная смесь), при этом данная смесь может быть выбрана при необходимости из существующих композиций для штукатурок или строительных растворов, традиционно применяемых для штукатурки наружных стеновых панелей (в частности для термического изолирования наружных поверхностей). В общем случае данная смесь компонентов содержит по меньшей мере одно вяжущее вещество и зернистые материалы.
Вяжущее вещество влияет, в частности, на сцепление, когезию и прочность штукатурки и может быть минеральным и/или органическим; в общем случае оно состоит (или образовано) по меньшей мере из цемента (в частности, портландцемента, в частности, белого или серого цвета и т.п.) и/или строительного гипса и может содержать также известь (в частности, воздушную или гидравлическую) и/или одну или несколько органических смол (например, типа акриловой или стирольной смолы и т.п.). В общем случае его вносят в смесь в виде порошка с гранулометрическим составом, в частности, в интервале от 0 до 200 мкм. Содержание вяжущего вещества в композиции покрытия по настоящему изобретению находится в общем случае в интервале от 5 до 30% масс. относительно композиции покрытия, готовой для затворения (т.е. перед добавлением воды, при этом такая композиция традиционно представляет собой порошкообразную смесь).
Зернистые материалы (или заполнители, или песок) влияют, в частности, на толщину, твердость, конечный внешний вид и проницаемость покрытия и в общем случае представляют собой кремнеземистый, известковый и/или известково-кремнеземистый песок, имеющий в общем случае гранулометрический состав в интервале от 100 мкм до 5 мм, в частности в интервале от 100 мкм до 3 мм. Содержание зернистых материалов в составе штукатурки, готовой для затворения, находится в общем случае в интервале от 60 до 90% масс.
Основная смесь или композиция штукатурки может содержать также компоненты, называемые порошкообразными наполнителями и представляющие собой в общем случае порошок с гранулометрическим составом, в частности, в интервале от 0 до 120 мкм, причем такие порошкообразные наполнители в общем случае являются известковыми или кремнеземистыми. Содержание порошкообразных наполнителей в композиции штукатурки, готовой для затворения, находится в общем случае в интервале от 0 до 30% масс., причем общая сумма вяжущего вещества и порошкообразных наполнителей в общем случае находится в интервале от 5 до 60% масс.
Смесь может содержать также наполнители, понижающие плотность, например, вспученный вермикулит и/или вспученный перлит, и/или вспученное стекло, и/или вспученный полистирол, а также растительные волокна и т.п., причем такие наполнители при необходимости имеют гранулометрический состав в общем случае в интервале от 0 до 3 мм. Содержание наполнителей, понижающих плотность, в композиции штукатурки, готовой для затворения, находится в общем случае в интервале от 0 до 10% масс.
К предыдущей смеси могут быть прибавлены также одна или несколько добавок или присадок, придающих особые свойства, например, реологические добавки, средства, удерживающие воду, воздухововлекающие добавки, загустители, защитные биоцидные средства, диспергаторы, средства, способствующие удалению воздуха, пигменты (в частности, минеральные пигменты), армирующие или влияющие на реологические свойства волокна (в случае волокносодержащих покрытий), ускорители и/или замедлители, и/или другие средства для улучшения схватывания, затвердевания и стабильности штукатурки после нанесения, и/или добавки, влияющие на цвет, использование штукатурки и т.п. Содержание таких добавок и присадок в композиции штукатурки, готовой для затворения, не превосходит в общем случае примерно 10% масс. и более часто находится в интервале от 0,1 до 10% масс.
Алкоксисилан по настоящему изобретению представляет собой присадку или добавку, которую на практике можно прибавлять к уже образованной смеси (также он может быть прибавлен к исходной смеси) или которую можно прибавлять во время изготовления смеси или штукатурки (готовой для затворения или смешанной с водой) исходя из различных упомянутых ранее компонентов.
Содержание одной или нескольких присадок в виде одного или нескольких силанов, имеющих по меньшей мере одну алкоксигруппу, в композиции штукатурки, готовой для затворения, составляет предпочтительно не менее 0,1% масс. и преимущественно не превышает (меньше или равно) 1% масс.; в общем случае содержание одного или нескольких силанов, имеющих по меньшей мере одну алкоксигруппу, составляет примерно от 0,1 до 0,5% масс. от массы композиции штукатурки, готовой для затворения.
Силан по настоящему изобретению имеет по меньшей мере один и предпочтительно несколько алкоксильных фрагментов (или группировок, или групп) (при этом данная алкоксильная группа при необходимости способствует связыванию, в частности, в конечном покрытии и/или в смеси в цементной матрице). В общем случае она содержит также по меньшей мере одну группу, образованную углеводородной цепью, которая при необходимости может быть разветвленной и при необходимости может содержать заместители. Такая цепь предпочтительно представляет собой ациклическую (или алифатическую, или не содержащую циклов) цепь и, в частности, представляет собой алкильную группу, причем такая цепь является, в частности, насыщенной.
Таким образом, в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения силан представляет собой алкилалкоксисилан, соответствующий, в частности, следующей формуле:
1
2
3
4
Si(R)(R)(R)(R),
где:
1
2
3
- R, R и R означают алкоксигруппы;
4
- R означает алкил, главная цепь которого содержит предпочтительно от 1 до 12 атомов углерода.
1
2
3
Группы R, R и R могут быть одинаковыми или различающимися и выбраны, в частности, из алкоксигрупп, содержащих от 1 до 4 атомов углерода, в частности, из метокси-, этокси- и пропоксигрупп.
4
Алкил R может быть разветвленным, причем в общем случае одна или несколько боковых цепей могут независимо содержать при этом от 1 до 4 атомов углерода, но предпочтительно является линейным (неразветвленным).
1
2
3
4
2
3
2
2
2
2
2
2
2
3
Таким образом, в предпочтительном варианте осуществления штукатурка содержит в качестве одного или нескольких силанов по меньшей мере один алкилтриалкоксисилан (при этом алкил предпочтительно является линейным), например, соответствующий предыдущему определению, где: R=R=R=-O-CH-CH, а R=-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH-CH, т.е. октилтриэтоксисилан.
Штукатурка по настоящему изобретению может содержать при необходимости в качестве присадок несколько различных силанов, имеющих по меньшей мере одну алкоксигруппу. Аналогично не исключается, что штукатурка по настоящему изобретению может содержать другие присадки различного состава, которые могут также способствовать улучшению водостойкости и долговечности (в частности, в эстетическом отношении) штукатурки, например, некоторые полисилоксаны, и/или дополнительные присадки с водоотталкивающим эффектом, например, стеарат цинка, олеат натрия и т.д.
Штукатурка по настоящему изобретению представляет собой порошок в форме, готовой для затворения, т.е. перед добавлением воды, и позволяющей получить сметанообразную консистенцию, приемлемую для нанесения. Степень затворения (или доля добавленной воды) в общем случае составляет примерно от 15 до 40 массовых частей (на 100 массовых частей композиции, готовой для затворения и образованной из порошкообразной смеси). Следует заметить, что настоящее изобретение относится к штукатурка в форме, готовой для затворения, а также в форме, смешанной с водой.
Штукатурка по настоящему изобретению предпочтительно представляет собой однослойную штукатурку, обеспечивающую, в частности, за один или два прохода нанесения гидрофобность/водоотталкивание и требуемый декорирующий эффект. Она может быть использована в качестве облицовочной штукатурки, предназначенного для нанесения (набрасывания, наложения и т.п.) на поверхность (или подложку), такую, как поверхность стены или наружной стеновой панели здания, и обеспечивающего эстетический эффект и защиту. Поверхность или подложка, на которую наносится штукатурка, может быть выполнена из различных материалов, таких как бетон или стеновые блоки, кирпич, цемент, известковый цемент, каменная кладка, стекловата или минеральная вата и т.п.
Штукатурка по настоящему изобретению, используемая, в частности, в качестве конечного слоя, одновременно обеспечивает требуемый эстетический эффект (цвет и т.д.) и функции, требуемые для данного рода покрытий, такие как гидроизоляцию, сцепление с подложкой, механическая прочность (прочность при изгибе и при сжатии, ударопрочность, стойкость к трещинообразованию и т.п.), сопротивление температурным перепадам, морозостойкость, стойкость к ультрафиолетовому излучению, паропроницаемость, легкость применения и возможность доработки. Она обеспечивает получение с первого раза, без необходимости обработки или нанесения дополнительного слоя, заметно улучшенную защиту от проникновения воды, при этом вода, контактирующая с такой штукатуркой, удаляется, стекая по покрытию, и эффективно противодействует появлению ухудшений (загрязнений, растительных образований, побеления, обусловленного образованием карбонатов, растрескивания, различий при высыхании и т.п.). Она обладает также эффектом самоочищения, поскольку вода, стекающая по покрытию, увлекает за собой пыль и загрязнения. Штукатурка является приемлемой для нового строительства и ремонта и может быть, в частности, использована в любом способе термического изолирования наружных поверхностей; она отвечает нормам безопасности, действующим в данной области, и обладает, в частности, долговечностью и свойствами старения, совместимыми с ее применением в качестве штукатурки наружных стеновых панелей, в частности не проявляет ни деградацию, ни трещинообразование после циклов старения, описанных в руководстве EOTA и используемых в способах термического изолирования наружных поверхностей (ITE) посредством покрытий, и/или после испытаний на искусственное старение покрытий наружных поверхностей (ITE) по стандарту NF T 30-049 и/или NF P 84-402, и/или по стандарту EN 1015-21 (совместимость покрытий с подложками) и т.п.
Как было упомянуто ранее, штукатурка обладает особенно действенным эффектом в отношении водостойкости, при этом вода не поглощается, а удаляется в виде капель с поверхности слоя штукатурки, при этом такой значительный и улучшенный "капельный" эффект проявляется, в частности, в краевом угле (при нахождении капли воды на поверхности слоя затвердевшего покрытия), превышающем 140°, и/или в срывном угле (при отрыве капли воды от поверхности слоя затвердевшего покрытия), меньшем 30°.
Краевой угол измеряют, помещая каплю дистиллированной воды объемом 8 мкл с помощью микропипетки на гладкую поверхность слоя затвердевшей штукатурки (толщиной 10 мм) и затем, измеряя с помощью микроскопа относительно верха капли диаметр капли (2 измерения для каждой капли), при этом получаемое значение диаметра позволяет сделать вывод о краевом угле контакта капли с поверхностью.
Аналогично измеряют срывной угол, при этом десять капель дистиллированной воды объемом 48 мкл случайным образом помещают на поверхность слоя затвердевшей штукатурки, нанесенной на плоскую пластину, затем наклоняют пластину с постоянной скоростью (в частности, примерно 0,25°/с) и отмечают угол наклона, при котором капля падает.
Настоящее изобретение относится также к способу получения штукатурки по настоящему изобретению, в котором к другим ингредиентам композиции штукатурки добавляют по меньшей мере один силан, имеющий по меньшей мере одну алкоксигруппу.
Силан может быть добавлен к другим ингредиентам композиции штукатурки в композицию, готовую для затворения, или в штукатурку, готовую к нанесению после прибавления воды. Силан предпочтительно прибавляют к композиции штукатурки в виде порошка, при этом силан предварительно адсорбирован по меньшей мере одним из твердых компонентов композиции. Таким образом, способ по настоящему изобретению предпочтительно включает стадию предварительной адсорбции силана, изначально находящегося в жидком виде (в общем случае в растворе), поверхностью компонента покрытия, способного захватывать силан (в частности, за счет физической сорбции) перед его введением в композицию штукатурки. Такую адсорбцию осуществляют, в частности, на компоненте на основе кремния и/или возможно на известковом компоненте, в частности, используя всю совокупность или часть зернистых материалов композиции штукатурки, смешивая, например, силан в жидком виде с зернистыми материалами. Затем полученную смесь, содержащую силан, прибавляют при необходимости к другим ингредиентам композиции штукатурки, при этом силан при необходимости легко выделяется в полученную конечную композицию.
Как уже было упомянуто, штукатурка по настоящему изобретению перед применением предпочтительно представляет собой порошок (например, находящийся в мешке и готовый для затворения). Перед нанесением на подложку штукатурку предварительно смешивают, как правило, с водой и затем наносят на поверхность, например, на наружную стеновую панель здания. Поверхность или подложка перед нанесением штукатурки в общем случае должна быть чистой, неповрежденной (в частности, без риска фрагментирования или разрыхления), очищенной от пыли и сухой. При необходимости она может быть предварительно обработана (например, протравлена, зачищена, промыта, оштукатурена, законопачена и т.п.), например, для выравнивания поверхности и обеспечения ее способности принимать штукатурку по настоящему изобретению с целью заполнения трещин и изолирования подложки и т.п.
Нанесение штукатурки может быть осуществлено любым способом, позволяющим получить требуемые толщину и внешний вид, например, распределением выбранноой штукатурки или набрасыванием с помощью устройства, использующего сжатый воздух, и т.п. Нанесение штукатурки может быть осуществлено при необходимости за один или несколько проходов (в зависимости, например, от требуемой толщины и т.п.) без промежуточного высушивания или при необходимости с высушиванием перед нанесением следующего слоя. Высыхание покрытия по настоящему изобретению происходит преимущественно однообразно, даже в случае смены подложки, что позволяет избегать таким образом различий в тоне окраски затвердевшей штукатурки.
В случае применения армирующих элементов (например, в виде сетки армирующих волокон), в частности, в термической изоляции наружных поверхностей такие элементы могут быть внедрены в слой штукатурки (при необходимости во время одного из проходов нанесения) непосредственно после нанесения на подстилающую поверхность. В случае нанесения излишнего количества штукатурка или строительный раствор могут быть при необходимости счищены, например, водой до высыхания или щеткой после высыхания.
В частности, в зависимости от композиции штукатурки и способа нанесения внешний вид, придаваемый штукатуркой, может характеризоваться гладкой или иной поверхностью, при этом не требуется какая-либо дополнительная обработка путем нанесения отделочной штукатурки или дополнительной пленки (однако при этом покрытие может быть снабжено дополнительными элементами декора, такими как роспись, профилированные, формованные или структурированные элементы и т.п.).
Выполненное покрытие может быть оставлено без изменений, может быть окрашено в массе (в силу присутствия в покрытии пигментов) и также может быть структурировано (снабжено особыми эффектами поверхности), например, рифлением, формовкой, металлической окантовкой, созданием нервюр и т.д., в частности, на уровне штукатурки.
Толщина конечной штукатурки (после нанесения и в зависимости от требуемого внешнего вида после возможной зачистки и т.п.) в общем случае составляет примерно от 8 до 20 мм, в частности приблизительно от 10 до 15 мм. Высушивание и возможное реагирование (сшивание, затвердевание) штукатурки или некоторых компонентов штукатурки происходит в общем случае при температуре окружающей среды (в частности, в интервале от 5 до 35°C).
Настоящее изобретение относится также к подложке (или элементу, или основе), такой как стена или наружная стеновая панель здания, покрытая по меньшей мере частично штукатуркой по настоящему изобретению.
Следующими неограничительными примерами поясняются композиция и эксплуатационные характеристики штукатурки по настоящему изобретению по сравнению с контрольной штукатуркой при одинаковой толщине, равной 10 мм. В данных примерах сравниваются краевой и срывной углы одной или нескольких капель воды, помещенных на каждый из слоев затвердевшей штукатурки в условиях измерения, описанных ранее. Композицию штукатурки по настоящему изобретению и контрольную композицию получают из одной и той же основной смеси, состоящей из строительного раствора, идентичного раствору, определяемому стандартом EN 196-1, при этом строительный раствор имеет в основе цемент и песок (включая зернистые материалы).
Контрольная штукатурка и штукатурка по настоящему изобретению отличаются тем, что в случае контрольной штукатурки основную смесь дополняют 2 массовыми частями стеарата цинка (на 1000 массовых частей основной смеси) в качестве присадки с водоотталкивающим эффектом, в то время как в случае штукатурки по настоящему изобретению основную смесь дополняют 2 массовыми частями (на 1000 массовых частей основной смеси) октилтриэтоксисилана.
Были получены следующие результаты: в 4 измерениях, выполненных в каждом случае, краевой угол капли воды, измеренный для покрытия по настоящему изобретению, превышает 165°, в то время как в случае контрольного покрытия он находится в интервале от 95 до 105°; в 3 испытаниях, осуществленных каждый раз с 10 каплями, срывной угол для покрытия по настоящему изобретению находится в интервале от 10 до 30° (преобладающая часть значений меньше 20°), тогда как в случае контрольного покрытия ни одна из капель не сместилась или не упала даже при угле, превышающем 90°, при этом такой угол невозможно было измерить (и он считался превышающим 90°). Представляется ясным, что в случае штукатурки по настоящему изобретению вода скользит по поверхности штукатурки и легко удаляется, в то время как в случае контрольной штукатурки вода имеет тенденцию внедряться.
Штукатурки по настоящему изобретению могут быть использованы, в частности, в качестве штукатурок для наружных стеновых панелей на наружных вертикальных или наклонных стенах зданий и т.п.