CN106457607A - 提供纤维水泥产品的方法 - Google Patents

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Abstract

给出了一种提供纤维水泥产品的方法，所述方法包括以下步骤：·提供未固化的纤维水泥产品；·固化所述未固化的纤维水泥产品；·干燥所述固化的纤维水泥产品以得到所述固化的纤维水泥产品的湿度小于或等于约8％w；·对所述干燥的纤维水泥产品的至少一部分表面进行磨料喷砂。

Description

提供纤维水泥产品的方法
本发明涉及纤维水泥产品的制备，具体涉及纤维水泥片或板的制备，所述纤维水泥产品是例如纤维水泥片或纤维水泥板。
纤维水泥产品，特别是片材或板材是本领域众所周知的。它们通常包含水泥、填料、纤维以及添加剂，所述纤维包括例如在使用哈谢克法(Hatschek process)的情况中的加工纤维，如纤维素纤维、增强纤维，如聚乙烯醇(PVA)纤维、纤维素纤维、聚丙烯(PP)纤维等。在纤维水泥产品是空气固化的情况下，也可使用例如石灰石的填料。当高压釜固化所述纤维水泥产品时，添加硅酸盐源，如砂子。
得到的产品是众所周知的作为临时或永久的建筑材料，例如用于覆盖或提供墙体或屋顶，如屋顶板或外面板等。
当被用作永久建筑或建筑材料时，这样的纤维水泥产品(特别是片材或板材)的缺点是称为渗斑的危险。这是由通常包含在固化的纤维水泥材料中的盐引起的。在合适的环境条件下，例如潮湿条件下，这些盐会迁移到纤维水泥产品的表面，在表面上形成可见的白点。这样的称为渗斑的现象没有降低或影响纤维水泥产品的机械性质，但其被视为可见缺陷。在所述渗斑现象变为可见的之前，可能需要很长一段时间，例如数月。
为了减少所述渗斑的风险，通常提供具有疏水涂层，使产品的表面具有更大疏水性的纤维水泥产品。这样，可减少水的渗透，而水的渗透似乎是使盐迁移到表面所必需的。
在试图提供具有更蓬松、柔软、毛毡状外观的纤维水泥产品的过程中，发现了一种减少渗斑风险的意料不到的替代方法。
令人惊讶地发现，表面暴露于环境条件中的纤维水泥产品被磨料喷砂，与未被磨料喷砂的表面相比，其在表面具有显著减少的可见渗斑。甚至当被暴露于极度潮湿的环境条件下，该渗斑也较少并且保持在很大的不可见程度内。
这与现有技术的教导相反，例如WO2009021253，该文献说明了根据WO2009021253的教导制备的表面，当与水接触时显示渗斑，从而涂层的应用对于防止所述渗斑是必需的。
当通过干燥在固化的纤维水泥片的湿度达到小于或等于8％w之后，将纤维水泥产品，例如纤维水泥片或板，经过磨料喷砂操作时，这种可见渗斑的减少或避免更是如此。即使不能避免，所述由于渗斑的可见缺陷的风险也更明显地减少。
渗斑的可见效果可能不仅仅是被纤维水泥产品的蓬松外观所隐蔽，而且注意到盐向纤维水泥产品的表面迁移的趋势减少发生或甚至完全不发生。
得到的纤维水泥产品具有蓬松、柔软、毛毡状外观，而这不能通过任何其它处理得到。可避免在纤维水泥浆料中使用疏水添加剂、在固化的纤维水泥片的表面上使用疏水涂层或疏水剂、或者提供半透明的透明涂层、减少避免渗斑的所有已知方法。
根据本发明的第一个方面，提供用于提供纤维水泥产品的方法，所述方法包括以下步骤：
·提供未固化的纤维水泥产品；
·固化所述未固化的纤维水泥产品；
·干燥所述固化的纤维水泥产品以使得所述固化的纤维水泥产品的湿度小于或等于约8％w；
·对所述干燥的纤维水泥产品的至少一部分表面进行磨料喷砂。
本发明人发现，本发明方法的关键点在于将纤维水泥产品干燥成至少低于约8％的湿度的步骤之后结合对(至少部分)所述纤维水泥产品进行磨料喷砂的步骤。事实上，发明人发现这些步骤的组合对于获得防止由渗斑引起的对产品的任何可见缺陷的效果是必要的。实验证据显示，当仅对纤维水泥产品施加磨料喷砂的步骤，而不首先干燥它们时，效果不太明显(即可见缺陷减少至某一程度但不能完全避免)。
虽然现有技术已经公开了用于对水泥或混凝土产品进行磨料喷砂的方法以去除已存在的渗斑缺陷，但减少或防止(之后出现的)由渗斑引起的可见缺陷的问题之前从未解决，更不用说通过将湿度低于约8％的干燥步骤与磨料喷砂步骤结合来解决该问题。
在本发明具体实施方式的方法中，进行干燥纤维水泥产品的步骤直到获得纤维水泥产品的湿度低于约7％w。在本发明其它具体实施方式的方法中，进行干燥纤维水泥产品的步骤直到获得纤维水泥产品的湿度低于约6％w。在本发明其它具体实施方式的方法中，进行干燥纤维水泥产品的步骤直到获得纤维水泥产品的湿度低于约6％w。在本发明其它具体实施方式的方法中，进行干燥纤维水泥产品的步骤直到获得纤维水泥产品的湿度为约4-6％w，例如获得的湿度为约4-5％w，如湿度为约4％w、约5％w或约6％w。
本发明文本中的磨料喷砂是通过在高压下对待处理的表面强力推送磨料材料的料流或磨料颗粒的料流进行的表面的磨损。这样的磨料颗粒可以是矿物颗粒(例如但不限于砂、石榴石、硫酸镁、硫镁钒矿……)、天然或有机颗粒(例如但不限于碎坚果壳或果核……)、合成的颗粒(例如但不限于玉米淀粉或小麦淀粉及类似物、碳酸氢钠、干冰及类似物、铜渣、镍渣或煤渣、氧化铝或刚玉、碳化硅或金刚砂、玻璃珠、陶瓷弹丸/砂砾、塑料磨料、玻璃砂砾及类似物)、金属砂砾(例如但不限于钢弹丸、钢砂砾、不锈钢弹丸、不锈钢砂砾、刚玉弹丸、刚玉砂砾、切断的金属线、铜弹丸、铝弹丸、锌弹丸)以及它们的任意组合。
在具体的实施方式中，磨料材料是不锈钢砂砾，例如但不限于防锈高铬铸铁砂砾。在这些实施方式中，防锈高铬铸铁砂砾颗粒具有约0.09-3.5mm的长度。
在其它实施方式中，磨料材料是具有包含马氏体不锈钢，和任选的碳化铬的微结构的不锈钢砂砾。在这些实施方式中，马氏体不锈钢颗粒具有约0.09-3.5mm的长度。
在具体实施方式中，磨料材料是直径为约0.09-3.5mm的不锈钢弹丸颗粒。
在其它具体实施方式中，磨料材料是不锈钢弹丸。在这些实施方式中，不锈钢弹丸颗粒具有约0.09-3.5mm的长度。
根据本发明其它具体实施方式，磨料喷砂是通过使用例如弹丸喷砂轮涡轮进行的磨料弹丸喷砂，所述弹丸喷砂轮涡轮用离心力将高速颗粒(例如金属颗粒)的料流推送到待处理的表面。
在其它具体实施方式中，磨料喷砂是使用弹丸喷砂轮涡轮(康拉德·伦普(Konrad Rump)，德国萨尔茨科滕市(Salzkotten,Germany)的表面技术有限公司( GMBH&Co))进行的磨料弹丸喷砂。
在其它具体实施方式中，磨料喷砂是使用弹丸喷砂轮涡轮型号R320(康拉德·伦普，德国萨尔茨科滕市的表面技术有限公司)进行的磨料弹丸喷砂。
根据本发明某些具体实施方式，磨料喷砂是使用喷砂机器进行的喷砂，所述喷砂机器使用加压气体将高速的具有砂尺寸的颗粒流料推送到待处理的表面。
在其它具体实施方式中，磨料喷砂是喷砂，所述砂尺寸的颗粒是包含砂的颗粒。
在另一具体实施方式中，磨料喷砂是喷砂，所述加压气体是压缩空气。
根据本发明的一些实施方式，所述产品可以是纤维水泥片。
片，也称为面板或板，应理解为平板，通常为矩形部件，由纤维水泥材料提供的纤维水泥面板或纤维水泥片。面板或片具有两个主要面或表面，所述主要面或表面是有最大表面积的表面。所述片可用于提供用于建筑或建筑物的内部和外部的墙体的外表面，例如幕墙板、侧板等。
根据本发明的一些实施方式，所述片的具有最大表面积的表面可被磨料喷砂。
根据本发明的一些实施方式，可使用金属砂砾、刚玉、金刚砂或它们的组合来对所述产品进行磨料喷砂。
更优选地，所述金属砂砾是钢砂砾，最优选为不锈钢砂砾，例如奥氏体不锈钢砂砾，例如铬－镍合金不锈钢砂砾，或包含含有碳化铬的铬－镍不锈钢合金的马氏体不锈钢砂砾。
优选使用金属砂砾和刚玉的混合物。
如果是金属砂砾，该砂砾可包含球状金属颗粒，甚至可由球状金属颗粒组成，或可以是具有粗糙表面和空间结构的碎金属物体。
虽然也可使用高压釜固化，但生坯纤维水泥片的固化步骤优选是空气固化。
根据本发明的一些实施方式，所述纤维水泥产品可以是空气固化的纤维水泥产品。
根据本发明的一些实施方式，可用哈谢克(Hatschek)法获得未固化的纤维水泥产品。
纤维水泥产品是本领域众所周知的。在本发明的文本中，纤维水泥产品应理解为含有水泥和合成或天然、有机纤维的水泥质产品。所述纤维水泥产品由纤维水泥浆料制得(其以所谓的生坯纤维水泥产品形式形成)并固化。
一定程度上取决于采用的固化方法，所述纤维水泥浆料通常含有水、工艺纤维或增强纤维(两者可都是天然有机纤维(通常为纤维素纤维)或合成的有机纤维(聚乙烯醇(polyvynilalcohol)、聚丙烯腈、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯等))、水泥，例如波特兰(Portland)水泥、石灰石、白垩、生石灰、熟石灰或消石灰、研磨砂、硅砂粉、石英粉、无定形二氧化硅、凝聚硅灰(condensed silica fume)、氧化硅微粉、高岭土、金属高岭土、硅石灰、云母、珍珠岩、蛭石、氢氧化铝(ATH)、颜料、消泡剂、絮凝剂和其它添加剂。加入任选的颜色添加剂(例如颜料)以大规模得到一般称为着色的纤维水泥产品。
所述生坯纤维水泥产品通常通过在空气中固化(空气固化的纤维水泥产品)或在压力下在水蒸汽存在下和升高的温度中固化(高压釜固化(autoclave crued))来进行固化。对于高压釜固化的产品，通常在所述纤维水泥浆料中加入砂。所述高压釜固化通常导致在所述纤维水泥产品中存在(埃)的雪硅钙石(Tobermorite)。
通常使用众所周知的哈谢克法(Hatschek-process)、流浆法(flow-on process)或马格纳尼法(Magnani-process)或它们的组合制备纤维水泥产品，例如纤维水泥板或纤维水泥片或纤维水泥面板。
当纤维水泥产品是面板、片或板时可通过首先提供作为面板、片或板形式的生坯纤维水泥产品，其在固化(即通过空气固化或高压釜固化)之前经过压制。
在通过哈谢克法制备之后，“生坯”纤维水泥板可首先在空气中预固化，随后将预固化的板进一步空气固化直到其具有最终强度，或用压力和蒸汽进行高压釜固化，以给予所述板最终性质。
固化后，成为面板、片或板的纤维水泥产品可仍然包含显著重量的水，呈现潮湿状。其湿度可高达10％w，甚至是15％w，相对于干燥产品重量表示。干燥产品重量定义如下：当在约70-150℃的温度下在通风炉中将产品经过干燥，直到获得恒定重量，此时的重量即为干燥产品的重量。
在产品经过磨料喷砂之前，将纤维水泥产品干燥。优选通过空气干燥进行所述干燥，并当纤维水泥产品的湿度％w小于或等于约8％w，甚至小于或等于约6％w，相对于干燥产品的重量表示，最优选为约4-6％w(包括端值)时终止干燥。
在本发明具体实施方式的方法中，进行干燥纤维水泥产品的步骤直到纤维水泥产品的湿度低于或等于7％w。在本发明另一具体实施方式的方法中，进行干燥纤维水泥产品的步骤直到纤维水泥产品的湿度低于或等于6％w。在本发明其它具体实施方式的方法中，进行干燥纤维水泥产品的步骤直到纤维水泥产品的湿度为约4-8％w，例如获得的湿度为约4-7％w，如湿度为约4-6％w、如湿度为约4-5％w、如湿度为约4％，或湿度为约5％w。
如果纤维水泥产品是面板、片或板，对其至少一个主表面进行磨料喷砂，但任选地可对其两个表面都磨料喷砂。
优选的纤维水泥产品是纤维水泥片。所述片的密度可在约0.5-2.2kg/dm3之间变化，例如为约0.6-2.0kg/dm3。更优选地，所述片具有大于或等于约1.7kg/dm3的密度。
所述纤维水泥面板或片或板可优选具有最厚至45mm的厚度。典型性质是所述片的厚度，其可在4-20mm之间变化，例如约7.0-13.0mm。根据本发明成为面板、片或板的纤维水泥产品通常可具有最高达4m的高度以及最宽达约1.5m的宽度。成为面板、片或板的纤维水泥产品的高度可优选为约1.5-4m，最优选为约2-4m，例如为约2.5-3.7m，如约2.5m、约2.6m、约2.7m、约2.8m、约2.9m、约3.0m、约3.1m、约3.2m、约3.3m、约3.4m、约3.5m、约3.6m和约3.7m。成为面板、片或板的纤维水泥的宽度可优选为约0.6-1.75m，最优选为约0.6-1.5m，例如约0.75-1.5m，如约1.0m、约1.1m、约1.2m、约1.3m、约1.4m或约1.5m。
优选地，所述纤维水泥产品是具有两个基本平整表面的纤维水泥板或片。
由于磨料喷砂，被喷砂的表面表现为不平整的。
任选地，可用疏水剂处理经过磨料喷砂的表面以进一步增加表面的疏水性。
根据本发明的第二方面，提供纤维水泥产品，所述产品使用根据本发明第一方面所述的方法得到。
所述纤维水泥产品，优选为片或面板，可具体用作临时或永久的建筑结构部件，例如用于提供和/或覆盖墙体，通常是外侧墙和屋顶，例如作为砖片或石板。得到的纤维水泥产品具有蓬松、柔软、毛毡状外观，而这尚未能够通过任何其它处理得到。
根据本发明的第三部分，将具有至少一个至少部分被磨料喷砂的水泥表面的纤维水泥产品用作建筑结构的覆盖物。
根据一些实施方式，使用根据本发明的第一方面得到的纤维水泥产品，和/或根据本发明的第二方面的纤维水泥产品可用作建筑结构的覆盖物。
至少部分被磨料喷砂的水泥表面未涂覆任何材料。由此所述被部分磨料喷砂的表面是水泥质的，这是因为一些水泥材料存在于所述表面的外侧。
所述至少部分被磨料喷砂的水泥质表面提供了建筑结构的面，所述面经受环境条件，优选是室外环境条件。
独立权利要求和从属权利要求列出了本发明的具体特征和优选特征。从属权利要求的特征可适当地与独立权利要求或其它从属权利要求的特征结合，和/或与在上述说明书和/或下文中列出的特征结合。
本发明的上述和其它特性、特征和优点会在下文详细说明中变得显而易见，其通过例子说明本发明的原理。本说明书仅为了举例，而不是限制本发明的范围。
本发明将描述具体实施方式。
应注意，权利要求中使用的术语“包含”不应解释为被限制为其后列出的部分，其不排除其它部件或步骤。因此，其应被理解为指出所述特征、步骤或组分的存在，但这并不排除一种或多种其它特征、步骤或组分或其组合的存在或添加。因此，表述"包括部件A和B的装置"不应被限制为所述装置仅由部件A和B构成。其表示对于本发明，所述装置的相关部件仅为A和B。
整个说明书中，参考“一个实施方式”或“一种实施方式”。这样的参考表示在相关实施方式中描述的具体的特征包含在本发明的至少一个实施方式中。因此，在说明书中各处出现的短语“在一个实施方式中”或“在一种实施方式中”不一定全部都涉及同一个实施方式，虽然它们可能会涉及同一个实施方式。此外，具体特征或特性可以任何合适的方式在一个或多个实施方式中结合，这对于本领域普通技术人员而言是显而易见的。
除非上下文另外清楚地说明，否则，本文所用的单数形式“一个”、“一种”以及该“/所述”包括单数和复数指代。
本文所用的术语“包含”、“包括”和“由……组成”与“含有”、“蕴含”或“涵盖”、“囊括”同义，为封闭式或开放式表述，并不排除其它未列举的要素或方法步骤。
用端点列举的数值范围包括归入相应范围内的所有数值和部分，以及列举的端点。
本文中使用的术语“约”当用作定量值如参数、含量、持续时间等时是指包括特定值的+/-10％或更少，优选为+/-5％或更少，更优选为+/-1％或更少，更优选为+/-0.1％或更少的变量，所述变量适合于在本发明中使用。应理解，使用“约”的值其自身也是具体且优选被公开的。
当在本文中提及产品的含水量或湿度时，表示为％w，该数字是指重量差，表示为相对于干重的百分数，所述重量差是制样的产品的重量与干燥产品的重量之间的差异，所述干燥产品的重量被定义为当产品经过在约70-105℃的温度下在通风炉中干燥，直到得到恒定的重量时的产品的重量。
附图的简要说明
图1显示了在经过所谓的冷凝测试之前和之后的本发明的片，在经过所谓的冷凝测试之前或之后的现有技术的比较片。
示例性实施方式的描述
在第一个实施方式中，通过哈谢克法得到所述纤维水泥片、板或面板。
提供纤维水泥浆料，其除水之外还含有：
·水泥(波特兰型水泥)，含量为约80-90％w；
·纤维素纤维，含量为约1.5-5％w；
·合成纤维(例如PVA、PE、PP等)，含量为约1.5-5％w；
·另外的添加剂，例如颜料、消泡剂、絮凝剂、填料、含有氧化硅源的反应性填料和其它添加剂。
％w表示为相对于浆料的干重的组分的百分数，浆料的干重即所有不含水的组分的重量。
通过哈谢克法将该浆料转化成生坯纤维水泥片。
对该生坯片进行压制步骤，将其压制成约8mm的厚度并具有约1.75kg/m3的密度。该生坯片的尺寸为约3.1m×1.3m。
或者，制备具有相似尺寸和密度的生坯片，厚度为约12mm。
总体来说，可提供密度为约1.5-1.8kg/m3的生坯片，厚度为约7-13mm。
通过使水泥在环境条件下固化约3周来将生坯片空气固化。
空气固化后，所述片的含水量(或湿度)为约10％w。使用通风炉在升高的温度(通常高于70℃但低于105℃)下将所述片干燥成湿度为4-6％w。
在一个主表面上对经固化和干燥的产品进行磨料喷砂操作。磨料喷砂操作采用“Grittal GM”型的马氏体不锈钢碎砂砾(购自加拿大安大略省的伏尔坎公司(companyVulkan in Ontario CA))。将这些片保持相对于垂直方向倾斜，从而使得通过重力将磨料材料从表面去除。本实施例中使用的磨料喷砂可通过喷砂或磨料弹丸喷砂进行。在喷砂的情况中，使用砂尺寸颗粒，例如但不限于砂颗粒。
在几个月(包括冬天)的过程中，通过将所述片外侧暴露于欧洲的气候元素中，即雨、风、阳光、霜冻等来对未经后处理的所述经过磨料喷砂的纤维水泥片进行耐久性测试。没有观察到由于渗斑产生的可见缺陷。
对完全一致的产品进行冷凝测试，模拟严苛的湿度天气条件。将19×7cm的样品片安装在固定器上(其在样品边缘把持样品)并将其保持在60℃的去离子水浴(demin-waterbath)上16个小时，经过磨料喷砂的表面朝向水并与所述水表面相距25cm的距离。该设备位于封闭的箱体中，从而水蒸气不能逸出到环境中。16小时后，将所述片干燥至环境条件。
在图1中，显示了该冷凝测试之前和之后的经过磨料喷砂的表面。图1中的样品C是测试前的经过磨料喷砂的表面，样品D是在该冷凝测试后的同样的样品。
可看到一些表面外观的发白。颜色上的小变化可能是由于渗斑造成的，不过注意到没有阻碍渗斑效果。
在图1中，作为参考，显示了该冷凝测试之前和之后的未处理的表面。图1中的样品A是测试前的参照表面，样品B是在该冷凝测试后的同样的样品。
在样品B上可见严重发白的表面，发白断开呈岛状。所述发白是由于表面的渗斑造成的。
应理解，虽然已讨论了优选的实施方式和/或材料以提供根据本发明的实施方式，但可对本发明做出各种改性或改变而不偏离本发明的构思和范围。

Claims (9)

1.-一种提供纤维水泥产品的方法，所述方法包括以下步骤：
·提供未固化的纤维水泥产品；
·使所述未固化的纤维水泥产品固化；
·干燥所述固化的纤维水泥产品以使得所述固化的纤维水泥产品的湿度小于或等于约8％w；
·对所述干燥的纤维水泥产品的至少一部分表面进行磨料喷砂。
2.-如权利要求1所述的方法，其中所述产品是纤维水泥片。
3.-如权利要求2所述的方法，其中所述片的具有最大表面积的表面被磨料喷砂。
4.-如前述任一项权利要求所述的方法，其中用金属粗砂、刚玉、金刚砂或它们的组合来对所述产品磨料喷砂。
5.-如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述纤维水泥产品是空气固化的纤维水泥产品。
6.-如前述任一项权利要求所述的方法，其中使用哈谢克法得到所述未固化的纤维水泥产品。
7.-一种使用根据前述任一项权利要求所述的方法得到的纤维水泥产品。
8.-具有至少一个至少部分被磨料喷砂的水泥表面的纤维水泥产品作为建筑结构的覆盖物的用途。
9.-使用如权利要求1-6中任一项所述的方法得到的纤维水泥产品作为建筑结构的覆盖物的用途。
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