專利名稱：整體耐水性纖維水泥的制作方法
技術領域：
該具體發(fā)明涉及耐水性水泥。更具體地本發(fā)明涉及耐水性纖維水泥產(chǎn)品的制備和應用，從而生產(chǎn)纖維水泥板涂層(cladding)、瓦(tile)和/或嵌板(panel)。
背景技術：
纖維水泥產(chǎn)品通常在建筑工業(yè)中用于生產(chǎn)板壁、外部涂層、邊緣和內(nèi)部嵌板、以及許多其它內(nèi)部建筑材料，其中所述纖維水泥產(chǎn)品可以包括板狀瓦片和/或嵌板。在工業(yè)中，纖維水泥板也稱為“纖維板”。
纖維水泥產(chǎn)品的問題在于如果在安裝前水進入到產(chǎn)品(例如墻壁嵌板)中，則嵌板會輕微膨脹，并且如果安裝的話，隨著干燥應力會在嵌板中累積，而該應力可能會造成彎曲等問題。因此無疑希望纖維水泥產(chǎn)品耐水或疏水，從而對抗這些問題。
生產(chǎn)耐水性纖維水泥產(chǎn)品的困難主要是由于生產(chǎn)纖維水泥產(chǎn)品過程中所應用的苛刻條件。為了增加其撓曲強度，纖維水泥產(chǎn)品通常在高壓釜中進行熟化。所應用的飽和蒸汽壓力通常為約1000KPa。所述壓力在此水平下保持約8小時，并且板材的堿度可以高至pH值為13。這些苛刻條件影響了所應用的有機聚合物的分子完整性，并且這將阻止耐水性纖維水泥的形成。
雖然多種不同的疏水性聚合物在耐水性建筑材料如石膏中是很成功的，但它們不能使纖維水泥產(chǎn)品具有耐水性，這主要是由于在纖維水泥生產(chǎn)中所應用的熱壓處理的問題。
在本說明書中，疏水劑和纖維水泥之間的關系被描述為“完整結合”。這一術語被理解為描述了疏水劑在整個纖維水泥中基本上均勻分散或分布。
發(fā)明目的本發(fā)明的一個目的是克服或減少已知纖維水泥產(chǎn)品的缺點，或者至少為公眾提供一種有用的替代品。
通過以下描述本發(fā)明的其它目的會變得很明顯，而這些描述只是通過實施例的方式給出。
發(fā)明概述按照本發(fā)明的一個方面，提供一種生產(chǎn)耐水性纖維水泥產(chǎn)品的方法，所述方法包括使疏水劑與纖維水泥材料混合；由所述混合物形成纖維水泥產(chǎn)品，從而使疏水劑與纖維水泥完整結合。
所述疏水劑優(yōu)選為由乙烯、氯乙烯和/或乙烯基月桂酸酯得到的長鏈三元共聚物。
所述三元共聚物優(yōu)選包括硅烷基官能團。
在一種優(yōu)選方式中，疏水劑作為分散液和/或乳液加入到纖維水泥中。
所述分散液和/或乳液優(yōu)選包括懸浮在水中或堿性溶液如石灰水中的疏水劑。
所述耐水性纖維水泥產(chǎn)品優(yōu)選為耐水性纖維水泥板狀瓦片、嵌板和/或外涂層材料。
所述方法優(yōu)選包括熱壓處理纖維水泥產(chǎn)品的步驟。
按照本發(fā)明的另一個方面，提供一種耐水性纖維水泥，其中所述纖維水泥包括與纖維水泥完整結合的疏水劑。
所述疏水劑優(yōu)選為由乙烯、氯乙烯或乙烯基月桂酸酯得到的長鏈三元共聚物。
所述三元共聚物優(yōu)選包括硅烷基官能團。
以用于生產(chǎn)纖維水泥的全部材料為基準，疏水劑的優(yōu)選比例基本上為0.5wt％至10wt％。
在一種優(yōu)選方式中，以用于生產(chǎn)纖維水泥的全部材料為基準，疏水劑的比例基本上為1wt％。
在另一種優(yōu)選方式中，以用于生產(chǎn)纖維水泥的全部材料為基準，疏水劑的比例基本上為7wt％。
所述產(chǎn)品的耐水質(zhì)量優(yōu)選不被熱壓處理所降低。
所述產(chǎn)品優(yōu)選可以為瓦、嵌板和/或外部涂層材料。
在另一個方面，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)耐水性纖維水泥產(chǎn)品的方法，所述方法包括應用由乙烯、氯乙烯或乙烯基月桂酸酯得到的三元共聚物來形成纖維水泥產(chǎn)品，并且熱壓處理所述產(chǎn)品，其中所述三元共聚物與纖維水泥完整結合。
所述熱壓處理方法優(yōu)選包括在堿性環(huán)境下應用一定壓力的飽和蒸汽。
所述飽和蒸汽的壓力優(yōu)選為約1000KPa。
所述堿環(huán)境優(yōu)選為pH值高至約13。
在纖維水泥的形成過程中，優(yōu)選將三元共聚物噴撒到纖維水泥上。
在最后一個方面，本發(fā)明涉及通過上述任一方法生產(chǎn)的耐水性纖維水泥板。
由以下通過實施例并參考附圖給出的描述，本發(fā)明的其它方面將會變得很明顯。
附圖的簡要描述下面僅通過實施例并參考附圖對本發(fā)明進行描述，其中

圖1為按照本發(fā)明生產(chǎn)纖維水泥板狀瓦片和/或嵌板的方法的示意性流程圖。
圖2為本發(fā)明的耐水性板(Monotek)與其它相當?shù)目色@得的纖維板產(chǎn)品的比較。
發(fā)明的詳細描述這里所描述的本發(fā)明涉及耐水性纖維水泥和/或耐水性纖維水泥產(chǎn)品。本發(fā)明還涉及制備耐水性纖維水泥的方法以及其用于生產(chǎn)耐水性纖維水泥產(chǎn)品的應用。
耐水性纖維水泥產(chǎn)品廣泛用于建筑和建筑材料中，例如外部和內(nèi)部涂層、嵌板和/或瓦、厚板、建筑板材等。應該理解的是這里所應用的術語“耐水性纖維水泥產(chǎn)品”是廣義的，并不局限于特定的建筑或建筑材料。
所制造的耐水性纖維水泥產(chǎn)品包括疏水劑和纖維水泥。
所述纖維水泥由纖維、粘結劑以及本領域已知的其它添加劑組成。所述纖維水泥通過使產(chǎn)品保持所希望的形狀而為產(chǎn)品提供強度和穩(wěn)定性。
疏水劑的比例為約0.5wt％至10wt％。疏水劑的比例可以按照耐水性纖維水泥產(chǎn)品的具體用途而變化。例如當纖維水泥產(chǎn)品用作潮濕區(qū)域如廚房的內(nèi)表面時，則優(yōu)選包括約0.5wt％至2wt％的疏水劑。
用作外部涂層或用于濕壁區(qū)域中的纖維水泥產(chǎn)品可以包括約0.5wt％至2wt％的疏水劑，優(yōu)選為1wt％。另外，如果耐水性纖維水泥產(chǎn)品打算用作屋頂產(chǎn)品，則應用較高比例的疏水劑，例如約2至10wt％，優(yōu)選為約7wt％。
如果耐水性纖維水泥產(chǎn)品打算用作外部瓦或嵌板，則還希望包括較高比例的疏水劑。該比例也可以為2wt％至10wt％。因此在耐水性纖維水泥產(chǎn)品中所包括的疏水劑的比例可以針對所述耐水性纖維水泥產(chǎn)品具體的最終用途而進行調(diào)整。
所述耐水性纖維水泥產(chǎn)品可以針對一般或通用用途而制備。在這種情況下，疏水劑的量并不是由耐水性纖維水泥產(chǎn)品的最終用途所決定的。因此，在通用耐水性纖維水泥產(chǎn)品中疏水劑的量優(yōu)選在約2wt％至10wt％范圍內(nèi)，優(yōu)選為約4wt％至7wt％。
在耐水纖維水泥產(chǎn)品中疏水劑將與纖維水泥完整結合。因此，疏水劑將均勻分散在整個耐水性纖維水泥產(chǎn)品中。這意味著產(chǎn)品作為整體是耐水性的，表面損害不會影響其性能。
本發(fā)明的另一個方面包括針對生產(chǎn)耐水性纖維水泥而具體選擇獨特的疏水劑。為制備耐水性纖維水泥而選擇的特定的疏水劑可以由許多因素來決定，包括在耐水性纖維水泥的制備過程中以及隨后制備耐水性纖維水泥產(chǎn)品過程中疏水劑的穩(wěn)定性；在耐水性纖維水泥產(chǎn)品中疏水劑的疏水特性的穩(wěn)定性；以及在耐水性纖維水泥產(chǎn)品中疏水劑的長期穩(wěn)定性。
在可能用于耐水性纖維水泥產(chǎn)品的溶劑基涂料和/或殘余物存在時，所述疏水劑也應該是穩(wěn)定的。在這種優(yōu)選方式中，耐水性纖維水泥產(chǎn)品應該能夠隨后用多種溶劑和水溶性涂料和/或織物涂層涂覆。因此，在對耐水性纖維水泥產(chǎn)品施用涂料涂層(或類似物)之后，所述疏水劑應該是穩(wěn)定的，并應基本保持分子完整性和/或避免分解。另外，在施用涂料或溶劑基涂層后疏水劑應該優(yōu)選保持其疏水特性。
已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)由乙烯、氯乙烯和/或乙烯基月桂酸酯得到的一些疏水性三元共聚物能夠在熱壓處理提高產(chǎn)品強度之后保持產(chǎn)品的耐水性。在一種優(yōu)選方式中，所述三元共聚物還包括硅烷(硅)官能團。這類化合物產(chǎn)生的產(chǎn)品能夠耐受纖維水泥的生產(chǎn)過程，并且能夠保持產(chǎn)品的疏水特性。由于用于增加纖維水泥產(chǎn)品強度所應用的熱壓處理過程的苛刻性質(zhì)(正如本申請其它地方所討論的)，這一點是特別令人驚訝的。所應用的一種特定產(chǎn)品為可由Waker Polymer得到的Vinnapas R1 554Z。
本發(fā)明的另一個方面包括制備耐水性纖維水泥的方法，而所述耐水性纖維水泥可以用于制備耐水性纖維水泥產(chǎn)品。
所述耐水性纖維水泥及其產(chǎn)品通過多個步驟來制備。圖1描述了耐水性纖維水泥產(chǎn)品的優(yōu)選制備方案。但應該意識到可能有多種不同的方法來制備纖維水泥，由圖1所描述的基本過程對生產(chǎn)纖維水泥產(chǎn)品來說是已知的。下面參考圖1所給出的描述僅描述了制備耐水性纖維水泥和耐水性纖維水泥產(chǎn)品的一種優(yōu)選方法。
參考圖1，最初的水和纖維水泥制備材料在混合裝置1中并利用該混合裝置1而混合在一起。所述材料可以包括纖維、粘結劑、二氧化硅以及所包括的本領域中已知的用于優(yōu)化性能的附加組分。
在所述過程中在多個不同階段均可以將疏水劑加入或用于纖維水泥(或形成纖維水泥的材料)中。
在一種優(yōu)選方式中，如圖1所示，在纖維水泥制備材料的混合步驟中向混合裝置1中加入疏水劑。在這種方式中疏水劑可以按多種方式加入。疏水劑可以作為乳液和/或堿性水溶液加入。在加入到混合裝置1之前，疏水劑的粉末可以與石灰水或只有水預先混合從而形成乳液/溶液?；旌蠒r間優(yōu)選為約4分鐘。
另外，疏水劑可以作為研磨粉末加入。在這種方式中，在纖維水泥制備材料與其它組分的混合過程中，將粉末加入到混合裝置1中。
在其中將疏水劑加入到纖維水泥制備材料中的方法中，也可以包括在混合開始之前或之后按一份或多份向混合裝置中倒入疏水劑。在這個階段加入疏水劑還有助于使疏水劑在整個纖維水泥中均勻分布。
在混合裝置1中由初始混合步驟產(chǎn)生漿液，然后將該漿液排放至緩沖罐2中。在另一種替換方式中，疏水劑也可以按一份或多份加入到緩沖罐2內(nèi)的漿液中，并混入漿液中。
裝在緩沖罐2內(nèi)的旋轉(zhuǎn)篩3部分懸浮在緩沖罐2內(nèi)的漿液中，并且在所述篩子上累積漿液物料或纖維水泥。所述纖維水泥沿著旋轉(zhuǎn)篩3的外表面形成薄層和/或殼。旋轉(zhuǎn)篩3按與旋轉(zhuǎn)毛氈4相同的方向移動，致使篩子3上的纖維水泥在旋轉(zhuǎn)毛氈4上累積。
在另一種優(yōu)選方式中，不是緩沖疏水劑與纖維水泥組分，而是將疏水劑噴撒至在旋轉(zhuǎn)篩3或旋轉(zhuǎn)毛氈4上形成的移動的累積纖維水泥上。在這種優(yōu)選方式中，在旋轉(zhuǎn)篩3和旋轉(zhuǎn)毛氈4旋轉(zhuǎn)時，將疏水劑的水分散液噴撒到最新累積的纖維水泥上。一旦將疏水劑噴撒到累積的纖維水泥上，則疏水劑滲透至纖維水泥中而與纖維水泥完整結合。
通過噴撒來施用疏水劑還提供一種改變施用到纖維水泥上的疏水劑的量的便捷方式。所述噴撒輸送系統(tǒng)的運行速度可以按旋轉(zhuǎn)篩3和旋轉(zhuǎn)毛氈4的操作進行調(diào)整，從而可以將所希望的疏水劑量施用到纖維水泥上。還應想到的是也可以對噴撒輸送系統(tǒng)進行調(diào)整從而可以改變施用到纖維水泥上的疏水劑的量。
旋轉(zhuǎn)毛氈4從緩沖罐2向制板機5輸送累積的耐水性纖維水泥。在制板機5處，過量的水從耐水性纖維水泥中排出?？梢詰谜婵障涠谶@一操作。由旋轉(zhuǎn)毛氈4提供的耐水性纖維水泥通過切割機5壓制和/或切割成為所希望的耐水性纖維水泥產(chǎn)品的用途的合適形狀?？梢哉{(diào)節(jié)切割機5，從而所形成的耐水性纖維水泥產(chǎn)品可以相應地為嵌板、瓦和/或板。應該意識到旋轉(zhuǎn)篩3的周長決定旋轉(zhuǎn)毛氈4所提供的嵌板的長度。
然后由制板機5生產(chǎn)的耐水性纖維水泥產(chǎn)品或濕產(chǎn)品在6中進行預熟化，從而改進產(chǎn)品的濕強度，使其可以耐受熱壓處理。
在預熟化處理6之后，然后在高壓釜7中對嵌板進行熱壓處理，從而提高產(chǎn)品的強度(例如撓曲強度)。熱壓處理過程7在具體的時間溫度比下進行，從而可以控制硅酸鈣水合物晶體的生長，而這種晶體生長形成板的基體。
熱壓處理過程7通常在基本為1000KPa的飽和蒸汽壓水平下進行操作。熱壓處理的時間周期基本上為8小時。所述熱壓處理過程7包括如下步驟對高壓釜的室進行加壓；保持所述室處于一定的加壓水平；以及最終在所需時間之后對室進行放空。在該過程中，耐水性纖維水泥產(chǎn)品的堿度可以高達pH值為13。這里所描述的疏水劑基本上可以耐受這些苛刻條件，從而保持所形成的耐水性纖維水泥產(chǎn)品的耐水性。
最后在試驗室8中對所產(chǎn)生的耐水性纖維水泥產(chǎn)品進行測試；修整其形狀并檢測缺陷9；以及發(fā)貨10。
本領域熟練技術人員將會理解對纖維水泥產(chǎn)品來說熱壓處理熟化并不是很關鍵的。如果需要，所述耐水性纖維水泥產(chǎn)品可以進行空氣熟化。
在耐水性纖維水泥的生產(chǎn)中噴撒施用聚合物分散液混合應用高速分散槳葉在水中分散固體聚合物粉末。分散液的固體含量通常為10-20％的固體。
噴撒條件應用位于毛氈上方200-250mm的帶有4-6個噴射孔的噴撒棒。所述噴射孔為噴嘴孔徑為1-2mm的扇形噴射。所述噴射孔排成兩列，從而使來自一排的噴射孔的噴撒方式正好覆蓋來自第二排的噴射孔的噴撒方式。仔細控制噴撤寬度，從而使來自寬度修整操作的切割廢料含有盡可能少的聚合物。
噴撤壓力通常為1-2bar表壓。
噴撒流量通常為600-800升/小時。
噴撒棒定位噴撒棒位于最后一個篩輥之后的毛氈上方。所述毛氈載帶為機器長度的濕纖維水泥膜至累積輥，在其中被卷繞到已經(jīng)累積的膜上。當達到所希望的厚度時，切割濕板或濕板材，并通過帶狀輸送機將其輸送至修整區(qū)。
真空箱在由最后一個篩子到累積輥的運送時間過程中，聚合物分散液通過濕膜滲透。在這一點時所述膜通常為1.2mm厚。在毛氈到達累積輥之前，其通過一個真空箱。這提供脫水作用，使膜具有足夠的濕強度而被轉(zhuǎn)移到輥上。所述真空箱還有助于推動聚合物分散液通過濕膜，從而使聚合物在膜厚度上均勻分布。
描述與涂料和醫(yī)藥工業(yè)中應用的類似，在高速分散器中按不連續(xù)的間歇方式將875升水和所希望重量的聚合物如125kg混合在一起。一個變速泵使分散液沿著主環(huán)路循環(huán)。如上文所述的噴撒裝置與該主環(huán)路并列連接。當過程需要聚合物時，打開閥門，從而將主環(huán)路的壓力供給噴嘴。過量的流量返回緩沖罐，而緩沖罐為泵供料。
測試通過記錄初始高度為180mm的水柱的水位下降而對纖維水泥產(chǎn)品的耐水性進行測量。所述水柱用高度測量值進行標記，并靜置于纖維水泥產(chǎn)品上。在所進行的測試中，水柱的實際高度為180mm。記錄24小時前后的水位下降。
在24小時內(nèi)，未處理的外部涂層纖維水泥產(chǎn)品-標準的Harditex外部纖維水泥嵌板-的水柱降為75mm。在24小時內(nèi)，針對外部應用而調(diào)整的耐水性纖維水泥產(chǎn)品達到的水柱降為5-30mm。以纖維水泥的干重為基準，在該測試中所應用的耐水性纖維水泥產(chǎn)品含有1wt％的聚合物。該耐水性產(chǎn)品按照標準的Harditex外部嵌板而制備，只是如前文所述向纖維水泥上噴撒Vinnapas R1 554Z(可由WackerPolymer得到)。Vinnapas R1 554Z為帶有硅烷官能團的聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯基月桂酸酯的三元共聚物。
在生產(chǎn)過程中用Vinnapas R1 554Z處理的Harditex板的透水性的實施例水柱的滲透性(cm/天)
改變聚合物含量對所選擇的物理性質(zhì)的影響
注
參考圖2，將商購得到的纖維板與本發(fā)明生產(chǎn)的產(chǎn)品(標識為Monotek(45979)-1.0％Vinnapas)進行比較?？梢郧宄乜闯?，由增重減少得到證實，Monotek產(chǎn)品具有優(yōu)越的耐吸水性能。
應用這里所描述的疏水劑證實了即使在苛刻的熱壓處理條件下也能夠明顯地降低纖維水泥產(chǎn)品的透水性。應該意識到耐水性纖維水泥產(chǎn)品并不局限于用于潮濕區(qū)域中，也可以用于干燥和潮濕區(qū)域中。
雖然已經(jīng)參照耐水性纖維水泥板、瓦和/或嵌板的制備對耐水性纖維水泥進行了描述，但應該意識到這種水泥和技術對建筑工業(yè)來說可能具有更廣泛的用途。
在前面的描述過程中，參考了具有已知等效性的部件或數(shù)字，如果分別闡述時，這種等效性仍然適用。
雖然已經(jīng)通過實施例并參考特定實施方案描述了本發(fā)明，但應該理解的是在不偏離本發(fā)明的范圍或?qū)嵸|(zhì)的情況下可以進行調(diào)整和/或改進。
權利要求
1.一種生產(chǎn)耐水性纖維水泥產(chǎn)品的方法，所述方法包括使疏水劑與纖維水泥材料混合；由混合物形成纖維水泥產(chǎn)品，從而使疏水劑與纖維水泥完整結合。
2.權利要求1的方法，其中所述疏水劑為由乙烯、氯乙烯和/或乙烯基月桂酸酯得到的長鏈三元共聚物。
3.權利要求2的方法，其中所述三元共聚物包括硅烷基官能團。
4.前述權利要求中任一項的方法，其中所述疏水劑作為分散液和/或乳液加入到纖維水泥中。
5.權利要求4的方法，其中分散液和/或乳液包括懸浮在水中或堿性溶液如石灰水中的疏水劑。
6.前述權利要求中任一項的方法，其中耐水性纖維水泥產(chǎn)品為耐水性纖維水泥板狀瓦片、嵌板和/或外部涂層材料。
7.前述權利要求中任一項的方法，其中所述方法包括熱壓處理纖維水泥產(chǎn)品的步驟。
8.前述權利要求中任一項的方法，其中所述方法包括空氣熟化纖維水泥產(chǎn)品的步驟。
9.一種耐水性纖維水泥，其中所述纖維水泥包括與纖維水泥完整結合的疏水劑。
10.權利要求9的耐水性纖維水泥，其中所述疏水劑為由乙烯、氯乙烯或乙烯基月桂酸酯得到的長鏈三元共聚物。
11.權利要求10的耐水性纖維水泥，其中所述三元共聚物包括硅烷基官能團。
12.權利要求9-11任一項的耐水性纖維水泥，其中以用于生產(chǎn)纖維水泥的全部材料為基準，疏水劑的比例基本上為0.5wt％至10wt％。
13.權利要求12的耐水性纖維水泥，其中以用于生產(chǎn)纖維水泥的全部材料為基準，疏水劑的比例基本上為0.5-2.0wt％。
14.權利要求12的耐水性纖維水泥，其中以用于生產(chǎn)纖維水泥的全部材料為基準，疏水劑的比例基本上為2-10wt％。
15.權利要求9-14任一項的耐水性纖維水泥，其中所述產(chǎn)品的耐水質(zhì)量不被熱壓處理所降低。
16.權利要求9-15任一項的耐水性纖維水泥，其中所述產(chǎn)品可以為瓦、嵌板和/或外部涂層材料。
17.一種生產(chǎn)耐水性纖維水泥產(chǎn)品的方法，所述方法包括應用由乙烯、氯乙烯或乙烯基月桂酸酯得到的三元共聚物來形成纖維水泥產(chǎn)品，并且熟化所述產(chǎn)品，其中所述三元共聚物與纖維水泥完整結合。
18.權利要求17的方法，其中所述產(chǎn)品至少部分通過空氣熟化而熟化。
19.權利要求17或18的方法，其中所述產(chǎn)品至少部分通過熱壓處理而熟化。
20.權利要求19的方法，其中熱壓處理過程包括應用一定壓力的飽和蒸汽。
21.權利要求20的方法，其中所述熱壓處理在堿性環(huán)境中進行。
22.權利要求20的方法，其中所述飽和蒸汽的壓力為約1000KPa。
23.權利要求21的方法，其中所述堿性環(huán)境的pH值高至約13。
24.權利要求17-23任一項的方法，其中在纖維水泥的形成過程中將三元共聚物噴撒到纖維水泥上。
全文摘要
一種生產(chǎn)耐水性纖維水泥產(chǎn)品的方法。在本方法中在多個不同的階段可以向纖維水泥中或者實際上形成纖維水泥的材料中加入或應用疏水劑。與常規(guī)的纖維水泥產(chǎn)品相比，所形成的材料具有提高的不透水性。
文檔編號C04B16/06GK1505597SQ02808856
公開日2004年6月16日 申請日期2002年4月9日 優(yōu)先權日2001年4月9日
發(fā)明者S·特里維西克, S 特里維西克 申請人:詹姆斯·哈迪研究有限公司, 詹姆斯 哈迪研究有限公司