CZ2002692A3

CZ2002692A3 - Extrudovatelný cementový materiál

Info

Publication number: CZ2002692A3
Application number: CZ2002692A
Authority: CZ
Inventors: Peter Cole Goodwin; Benjamin Douglas Porter; Nilmini Sureka Goringe; Chongjun Jiang
Original assignee: James Hardie Research Pty Limited
Priority date: 1999-08-26
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2003-01-15
Also published as: MXPA02002008A; CN1185180C; GT200000141A; PL353862A1; HK1047427A1; PE20010723A1; CN1376138A; EP1246782B1; AR038652A1; CA2382274A1; DK1246782T3; HK1047427B; KR20020042654A; DE60032023T2; JP2003508328A; PA8501501A1; WO2001016048A1; EP1246782A1; EP1246782A4; AUPQ246599A0

Description

Oblast techniky

Předložený vynález se týká stavebních produktů, a zejména cementových stavebních produktů vyztužených vlákny.

Dosavadní stav techniky

Cementové desky vyztužené vlákny a j iné výrobky se obecně používají jako materiály pro stěny, stropy, střechy, podlahy atd. ve stavebnictví a jako náhrada dřevěného obložení, rámů atd.

Existuje mnoho způsobů formování a tvarování takových FRC produktů, například plošný způsob Hatschek, trubicový způsob Mazza, plošný způsob Magnani, vstřikovací tváření, způsob ručního pěchování, odlévání, filtrační lisování, formování na válci.

Extruze vláknitých cementových produktů provedená na omezeném základě má ale řadu těžkostí, které snižují její komerční životaschopnost. Při extruzi se cementová kaše nebo pasta protlačí formou a materiál může být vystaven zvýšeným tlakům. Z tohoto důvodu je důležité, že tato cementová kaše nebo pasta mají dobrou charakteristiku tečení. Cementové kompozice často obsahují prvky, které jsou přítomny téměř vždy jako procesní prostředky, zvyšující vlastnosti tečení, tvarovou paměť nebo zvyšující konečnou povrchovou úpravu. Běžný typ těchto aditiv může být všeobecně klasifikován jako viskozitu zvyšující činidla (VEA) nebo pojivá. Jejich hlavní funkce je zvýšit viskozitu kapalné fáze, a čelit problémům jako je segregace kapalné a pevné fáze • · (zadržování vody), nedostatečné uchovávání tvaru, nejednotná disperze pevných složek atd.

Pro materiály jako jsou jíly extrudované do podoby hliněných nepálených cihel a průmyslových dlaždic, se základními dobrými vlastnostmi tečeni jílu se míní to, že se může minimalizovat použití VEA, a proto je to levné. Avšak když pevné suspenze, které vyžadují tvarování nejsou plastické (jako cementové kaše nebo pasty), a inherentně rezistentní k tečení, potom jsou aditivy často drahé organické polymery s vysokou molekulární hmotností. Kromě toho požadavek na činidla zvyšující viskozitu může být zvýšen přítomností vyztužujících vláken, zejména jestliže jsou ztěžka dispergovatelná nebo nemají dobrou charakteristiku vodní retence.

Azbesty obvykle mají lepší disperzi a vodní retenční vlastnosti než drt vláken, a když se použiji k vyztužení cementových kompozic, vyžaduje to méně rozsáhlé použiti činidel zvyšujících viskozitu, avšak jak je dobře známé ze stavu techniky, použití azbestových vláken- je zakázané v mnoha zemích, a jsou nežádoucí dokonce v těch zemích, kde je jejich použití legální.

Tedy, předchozí úsilí v hledání vyztužujících vláken pro extrudovatelné cementové pasty bylo soustředěno na neazbestová vlákna a, především, výběr nebo zpracování těchto neazbestových vláken tak, aby jejich disperzní a vodní retenční charakteristiky byly vhodné pro použiti při extruzním tváření s minimálním použitím činidel zvyšujících viskozitu. Například, patent US 5 891 374 uvádí způsob výroby vlákny vyztuženého cementového matricového kompozitu. V tomto dokumentu, se hydraulický cement, voda a malé množství pojiva rozpustného ve vodě smíchá společně se syntetickými vlákny k vytvoření extrudovaného a vytvrzeného kompozitního výrobku. Popřípadě, se může přidat činidlo • · redukující množství vody napomáhající preferenčnímu seskupení vláken ve směru zatížení.

Taková syntetická vlákna se běžně používají. Ale jsou drahá a některá jsou nezpůsobilá vytvrzení při vysokých teplotách jaké jsou v autoklávu. Současně, vlákna dřevěné drti jsou primárními vlákny při výběru pro vyztužené cementové kompozity pro stavební materiály, kde vykazují vynikající souhrn vlastností týkající se mechanické pevnosti, tuhosti a stálosti při nízkých nákladech. Avšak, extrudovatelné cementové kompozice obsahující vlákna dřevěné drti mají velmi přísné požadavky pro reologické přizpůsobení a vyžaduji drahé organické polymery s vysokou molekulární hmotností jako činidla zvyšující viskozitu.

Předpokládá se, že činidlo zvyšující viskozitu plní dvě funkce. Za prvé, působí jako vysoce pevné suspenzní zahušťovadlo pro zvýšení vodních retenčních vlastností cementové kaše, a za druhé také snižuje tření suspendovaných částic, tím dovoluje vysoce pevným suspenzím téci za přetváření bez fázové separace a segregace.

Předpokládá se, že účinnost takového činidla zvyšujícího viskozitu je kombinací tří dějů, jmenovitě: adsorpce vody molekulami polymeru s dlouhým řetězcem, zvýšením viskozity vázáním vody, sdružení sousedních polymerních řetězců, následované blokováním pohybu vody, a propletení a spletení polymerních řetězců, tímto chováním v prostém ředicím způsobu.

Pro suspenze zahrnující cement a drú vláken, které se zpracovávají extruzí, obvykle používanými činidly zvyšujícími viskozitu jsou vysoce viskozní ethery celulózy, jako je methylcelulóza, hydroxypropylmethylcelulóza nebo hydroxyethylmethylcelulóza. Patent US 5 047 086 uvádí použití extrémně vysoce viskózní (>80000 cps při 2% roztoku

a 20 °C) alkylcelulózy a/nebo hydroxyalkylalkylcelulózy v rozmezí 0,2 až 1 % hmotn. při přípravě těchto kompozic. Tento patent saké uvádí, že jestliže se použije nižší stupeň viskozity (12000 až 40000 cps při 2% roztoku a 20 °C) těchto kompozic (podobným těm používaným v kompozicích azbestové vlákno/cementová extrudovaná kompozice), je potřebný mnohem vyšší přídavek aditiva.

Dokonce když se vyrábí výlisky s činidly s tak vysokým stupněm viskozity za účelem minimalizace použitého množství, poměr náklacď činidla zvyšujícího viskozitu k celkovým nákladům extrudovaných výlisků může být v uvedeném pořadí 1/4 k 1/2. Tudíž je jasné, že způsob redukování nákladů a/nebo množsrví činidel zvyšujících viskozitu potřebných k dosažení vynikající tvářitelnosti, je velmi žádoucí.

Navíc z hlediska nákladů, je zde vysoce účinné činidlo zvyšující viskozitu jako hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC) a hydroxyethyimethylcelulóza (HEMC), zkušenosti a jev známý jako vysoko teplotní gelovatění. To je, že viskozita činidla podstupuje ostré zvýšení, až teplota překoná specifickou limitní teplozu, známou jako gelová teplota. Gelová teplota těchto činidel zvyšujících viskozitu se mění v souladu s určitými chemickými vlastnostmi (např. stupeň substituce atd.). Ačkoliv tento jev může být užitečný v některých aplikacích, omezuje to jiné. Například, pro chladicí pláště se někdy požaduje čelit růstu teploty v tělese během dlouhých period rychlého provozu, držet výtlaček pod gelovou teplotou použitého činidla zvyšujícího viskozitu. Následkem toho, v některých případech jsou činidla zvyšující viskozitu s vyšší gelovou teplotou preferována, aby se předešlo uvedeným komplikacím. Proto způsobilost použití určitého typu činidla zvyšujícího viskozitu, které nepodstupuje teplotní gelovatění (jako hydroxyethylcelulóza (HEC)) by bylo velkou výhodou v určitých aplikacích.

• · • · · ·

Předložený vynález usiluje o zlepšení alespoň některých nevýhod stavu techniky nebo o poskytnutí komerční alternativy.

Podstata vynálezu

V prvním aspektu předložený vynález představuje extruzní prostředek pro použití při extrudování cementového materiálu obsahující činidlo zvyšující viskozitu a disperzní činidlo v množství dostačujícím pro zvýšení během extruze že přídavkem účinnosti uvedeného vhodného zvýšena účinnost činidla činidla zvyšujícího viskozitu cementového materiálu.

Přihlašovatel zjistil, disperzního činidla může být zvyšujícího viskozitu. Zvýšení účinnosti činidla zvyšujícího viskozitu se vztahuje k přídavku vhodného disperzního činidla dostatečného k získání jednoho ze tří výsledků

i) dosažení extudovatelnosti s menším množstvím činidla zvyšujícího viskozitu ve srovnání s běžnou dávkou bez disperzního činidla ii) dosažení extudovatelnosti s použitím nižšího stupně (levnějšího) činidla zvyšujícího viskozitu než je běžně používán, nebo iii) zlepšení extudovatelnosti pro totéž množství činidla zvyšujícího viskozitu ve srovnání s běžnou dávkou.

V souvislosti s požadavkem na jasnost celého popisu a nároků, slova zahrnuje, zahrnující a podobně, na rozdíl proti výlučnému nebo vyčerpávajícímu významu, mají význam obsahuje, ale ne výlučně.

Ve druhém aspektu, předložený vynález představuje extudovatelné cementové kompozice obsahující cementový ···· • · materiál, popřípadě s vápnem, oxidem křemičitým, modifikátory hustoty, vyztužujícími vlákny ve vodě, a činidlo zvyšující viskozitu a disperzní činidlo v množství dostačujícím pro zvýšení účinnosti činidla zvyšujícího viskozitu během extruze uvedené cementové kompozice.

Ve třetím aspektu, předložený vynález představuje použití jednoho nebo více disperzních činidel při extruzi cementového materiálu ve smyslu zvýšení účinnosti činidla zvyšujícího viskozitu během extruze.

Disperzní činidla, také známá jako plastifikátory nebo super plastifikátory, se dlouho používají v betonářském průmyslu pro zlepšení zpracovatelnosti pasty nebo pro zvýšení tekutosti. Přitažlivé síly existující mezi cementovými částicemi, které způsobují aglomeraci se neutralizují adsorpcí anionických polymerů. Disperze těchto cementových částic má souvislost s elektrickým odpuzováním vznikajícím pohlcením negativně nabitých skupin. Tento mechanismus je potvrzen v disperzních činidlech sulfonového typu jako je sulfonovaný melaminformaldehyd a sulfonovaný naftalenformaldehyd. Disperzní mechanismus pro akrylové polymery je připisován sférickým překážkovým efektům spíše než elektrostatickému odpuzování. Tato disperzní činidla se však nepoužívají jako reologické modifikátory v cementové kaši vyztužené vlákny.

• · • 0

0 • ·

0 0 *

000· · ·

0 ·

0 0 0 · 0

Přihlašovatel zjistil překvapivou synergii mezi činidly zvyšujícími viskozitu a disperzními činidly. Kombinace činidla zvyšujícího viskozitu a disperzního činidla je daleko lepší za podmínky reologické modifikace než když je složka osamocena. Přídavek disperzního činidla také dovoluje použít dalekc širší řadu činidel zvyšujících viskozitu než bylo z jiného hlediska navrhováno. To vysvětluje, jak bylo zmiňováno výše, že většina běžných činidel zvyšujících viskozitu je hydroxypropylmethylcelulóza, hydroxyethylmethylcelulóza a methylcelulóza. Tyto produkty jsou dost drahé, a proto je třeba se velkým přídavkům vyhnout.

Kombinací činidla zvyšujícího viskozitu s disperzním činidlem se zvýší účinnost činidla zvyšujícího viskozitu, takto se zlepší jeho extrudovatelnost, tj . schopnost tečení za působení síly, nebo se sníží množství činidla zvyšujícího viskozitu potřebného pro dosažení extrudovatelnosti. Dále, jako levnější činidla zvyšující viskozitu mohou být použita hydroxypropylmethylcelulóza nebo hydroxyethylcelulóza o nižším stupni (viskozity). Tato levnější činidla zvyšující viskozitu mohou stát . kolem poloviny ceny etherů celulózy o vysokém stupni (viskozity).

Předložený vynález umožňuje formování kompozicí se zlepšenou tvářitelností a zpracovatelností nebo alternativně snížení nákladů použitím menšího množství činidel zvyšujících viskozitu a/nebo použitím o nižším stupni (levnějších) činidel zvyšujících viskozitu. Přídavek 0,05 až 0,5 % hmotn. disperzního činidla má za následek, že potřeba činidel zvyšujících viskozitu se sníží na asi 20 % a/nebo může být použito méně účinné činidlo zvyšující viskozitu se stejnou nebo lepší extrudovatelnost! než u běžného vhodného činidla zvyšujícího viskozitu.

·· » 9 9 <

► ♦ ’

9999 99 • »

9 9

9 999

Odborníkovi v oboru bude také jasné, jak je uvedeno výše, že zvýšením účinnosti činidla zvyšujícího viskozitu se zlepší/dosáhne se extudovatelnosti, také se odstraní nebo sníží běžné extruzní problémy jako je segregace, vznik trhlinek, separace fází, odvodňování, atd následek zvýšení strukturální celistvosti tvaru výlisku.

V některých případech se zlepšení v extudovatelnosti projeví zvýšením rychlosti extruze. Například některé cementové kompozice obsahující činidlo zvyšující viskozitu a popřípadě nějaké disperzní činidlo se mohou extudovat, ale relativně nízkou rychlostí s relativně vysokým čelním tlakem. Přihlašovatel zjistil, že přídavkem přiměřeného množství disperzního činidla se může značně zvýšit rychlost extruze a podobně se čelní tlak sníží. Takových výsledků se běžně dosahuje zvýšením množství nebo stupně (viskozity) činidla zvyšujícího viskozitu v cementové pastě. Je zcela neočekávané, že takových zlepšení může být dosaženo jednoduchým přídavkem disperzního činidla.

Příkladem činidel zvyšujících viskozitu o vysokém stupni (viskozity) jsou ethery molekulární hmotností, například hydroxyalkyl-celulóza. VEA o nižším stupni (viskozity) mohou být uvedené sloučeniny ale s nižší molekulární hmotností. Vhodná činidla zvyšující viskozitu používaná podle předloženého vynálezu zahrnují methylcelulózu, hydroxyethylcelulózu, hydroxyethylmethylcelulózu, hydroxypropylmethylcelulózu, karboxymethylcelulózu, ethylcelulózu, hydroxybutylmethyl-celulózu, polyvinylalkohol, jíly/ modifikované jíly, Welan gumu a jiné přírodní gumy. Činidlo

Το může mít za a lepší udržení celulózy s vysokou alkylcelulóza nebo • * • · • 9 ·

9 99· • · zvyšující viskozitu a/nebo disperzní činidlo se může přidat společně nebo odděleně do cementové kaše nebo se vlastně může zahrnout do suché kompozice před přípravou cementové kaše.

Také bude jasné odborníkovi v oboru, že je důležité, aby disperzní činidlo a činidlo zvyšující viskozitu byly důkladně smíchány do cementové kaše za vzniku homogenní směsi.

Vhodná disperzní činidla zahrnují sulfonovaný melaminformaldehyd, sulfonovaný naftalenformaldehyd, aminosulfonovaný polymer, modifikované lignosulfonátové materiály a akrylové polymery jako je kopolymer kyseliny akrylové s akrylovým esterem, kopolymery akrylové kyseliny s polykarboxylátovým esterem a akrylové polymery se zesítněnými vazbami.

Ve čtvrtém aspektu, předložený vynález poskytuje zlepšený způsob pro extrudování cementového materiálu, přičemž zlepšení zahrnuje přidání disperzního činidla v množství dostačujícím pro zvýšení účinnosti činidla zvyšujícího viskozitu obsaženého v uvedeném cementovém materiálu.

V pátém aspektu, předložený vynález poskytuje způsob zpracování cementového materiálu pro extruzi, kde uvedený způsob zahrnuje přidání, k cementovému materiálu, činidla zvyšujícího viskozitu a disperzního činidla v množství dostačujícím pro zvýšení účinnosti činidla zvyšujícího viskozitu během uvedené extruze.

Jak je uvedeno výše, je důležité, aby při extruzi cementové pasty nebo kaše byla splněna přísná reologická «Μ· 4« • 4 « · ··- .··.

• · ♦ ί 5 4

4 4 4 · J * « 444*444 · ·

4 4 4 4 4 .« · ·· ···· kritéria při minimalizaci nákladů způsobených použitím činidel zvyšujících viskozitu.

Za účelem určení vhodných množství činidla zvyšujícího viskozitu a disperzního činidla, nebo vlastně provedení srovnávací analýzy různých kompozic, může být proveden jednoduchý extruzní test, pomocí něhož je připravena cementová pasta obsahující činidlo zvyšující viskozitu a disperzní činidlo. Zpracovaná pasta se potom aplikuje do testovací fcrmy při zkušebním tlaku k ověření extrudovatelnosti. Jak také bude jasné odborníkovi v oboru, přesná množství činidla zvyšujícího viskozitu a disperzního činidla závisí na množství faktorů včetně typu použitého činidla, obsahu cementové pasty a samozřejmě na extruzním zařízení, ve kterém bude cementová pasta zpracovávána.

Není úplně jasné v tomto stádiu, proč trvá synergický efekt mezi disperzním činidlem a činidlem zvyšujícím viskozitu. Synergický účinek se liší, ale mezi různými činidly zvyšujícími viskozitu a disperzními činidly. Zatímco v některých případech účinnost činidla zvyšujícího viskozitu je zvýšena pouze okrajově, všechny směsi vykazují nějaký synergický účinek a přihlašovatel nevidí žádný důvod, proč by synergický účinek neměl trvat v celém rozsahu operace.

Činidlo zvyšující viskozitu a disperzní činidlo se mohou do cementového materiálu přidat současně nebo odděleně. Činidlo zvyšující viskozitu a disperzní činidlo se mohou přidat jako suché pevné látky, bud' před nebo po přídavku vody do dalších pevných komponent. Činidlo zvyšující viskozitu a disperzní činidlo se mohou také dispergovat nejprve ve vodě a potom přidat do dalších pevných komponent. Činidla zvyšující viskozitu a disperzní činidla mohou být použita ve formě kapaliny, pevné látky, roztoku, emulze nebo suspenze.

·· ·· • < · · • * · » * · • * · •Λ ·<♦· '* *· *·. · • ‘ * · · ϊ » • 5 ϊ · · · ♦··« *· · · · Ϊ l ·· ·* ·

Je také možné připravit činidlo zvyšující viskozitu, disperzní činidlo a všechny další výrobní komponenty včetně cementového materiálu, modifikátorů hustoty, vláken atd. , suché je společně smísit pro následné smíchání s vodou do podoby pasty nebo kaše.

Alternativně některé pevné komponenty, např. cementový materiál, vápno, oxid křemičitý, modifikátory hustoty atd. se mohou suché důkladně smísit s činidlem zvyšujícím viskozitu. Voda se potom může přidat k předvlhčení směsi. Disperzní činidlo se může poté rozpustit ve zbytku vody a přidat k roztoku do směsi. Míchání se zpravidla nepožaduje delší než pět minut. Celková doba mokrého míchání by výhodně neměla přesáhnout 15 minut. Výsledná směs se potom hněte po dobu uvedených asi pěti minut, což závisí na účinnosti hnětačiho zařízení. V tomto ohledu by se mělo zabránit dlouhému hnětení. Tento materiál je potom vhodný pro použití v extruzním zařízení.

Alternativně, cementová kaše nebo pasta mohou být připraveny v požadované konzistenci, s vyhovujícími množstvími činidla zvyšujícího viskozitu a disperzního činidla, které jsou postupně přidány jako prášek do pasty. V tomto případě, může být požadována delší doba k hnětení, aby se důkladně smíchalo činidlo zvyšující viskozitu a disperzní činidlo do pasty.

Jestliže je požadováno, činidlo zvyšující viskozitu a disperzní činidlo se může připravit do cementové kaše nebo pasty pomocí jednotlivých komponent FRC směsi. Pro vysvětlení, je vhodné předběžně zpracovat vyztužující drú vláken s disperzním činidlem. Cementový materiál by mohl být předem dopován činidlem zvyšujícím viskozitu, který je kombinován s disperzním činidlem po smíchání s vláknem.

• · ·· · ······

To by mělo též být pochopeno tak, že v této směsi se může použít více než jedno činidlo zvyšující viskozitu a více než jedno disperzní činidlo.

Kompozice vytvořené výše uvedenými způsoby mohou být vytvrzeny za okolní teploty a tlaku nebo za vyšších teplot a tlaků. Způsoby vytvrzování jako je zpracování s párou při vysokých teplotách nebo v autoklávu při vysokých teplotách a tlacích jsou možné. Na rozdíl od stávajícího stavu techniky, výsledný extrudovaný cementový materiál je vhodný pro vytvrzování v autoklávu. To je další rozdíl proti stavu techniky, kde použití syntetických vláken pro zpracování v autoklávu je nevhodné.

Přesný režim vytvrzování, jako je doba předvytvrzování, teploty, tlaky a doba vytvrzení musejí být pro specifické kompozice optimalizovány. Jak je dobře známo, pro dosaženi optimální pevnosti je důležité vyhnout se cementovým produktům, které se vysoušejí během vytvrzování.

Kompozice vytvářené použitím způsobu podle tohoto vynálezu nevykazují žádné nepříznivé účinky v rámci fyzikálních nebo mechanických vlastností během vytvrzování nebo později, když se porovnávají se zkušebními vzorky vyrobenými běžnými technikami použitím činidel zvyšujících viskozitu o vysokém stupni (viskozity). Ve skutečnosti použití disperzních činidel pomáhá vytvářet kvalitní konečnou úpravu povrchu.

Objevený způsob a prostředek pro zpracování jsou také zvláště vhodné pro výrobu kompozitních výrobků s nízkou hustotou, které mají velkou poměrnou část aditiv modifikujících hustotu. Příklady takových aditiv mohou být perlit, vermikulit, hydrát křemičitanu vápenatého s nízkou hustotou, keramické duté kuličky, polétavý popílek atd. Tento vynález se může také využít s přídavkem činidel • to • to · · · « zadržujících vzduch k úpravě hustoty. Podle předloženého vynálezu se může dosáhnout hustot 1,2 g/cm³ nebo nižších.

V ještě dalším aspektu, předložený vynález představuje způsob tváření cementových výrobků s nízkou hustotou zahrnující přídavek cementového materiálu, aditiva modifikujícího hustotu, činidlo zvyšující viskozitu a disperzní činidlo ve vodě, extrudovatelnost výsledné pasty a vytvrzení extrudovaného výrobku, kde disperzní činidlo se přidává v množství dostačujícím pro zvýšení účinnosti činidla zvyšujícího viskozitu.

Tento vynález je také vhodný pro kompozice obsahující rozmanitá vyztužující vlákna. Příklady takových vláken mohou být dřevěná drť (celulózových) vláken, azbestová vlákna, polymemí vlákna, skleněná nebo kovová vlákna. To je další výhoda vyplývající z předloženého vynálezu. Techniky extruze podle stavu techniky jsou limitovány jednotlivými vlákny a složením jednotlivého vlákna. Předložený vynález dovoluje specialistovi vybrat si typ a množství vláken ke specificky odpovídajícímu výrobku k jeho požadovanému použití např. až do asi 25 % obj.

Dále se zjistilo, že přídavek činidla zvyšujícího viskozitu a disperzního činidla poskytuje extrudované produkty se⁽ zlepšenou konečnou úpravou povrchu. Není zcela jasné, proč se to děje, avšak přihlašovatel zjistil jasně zřejmé zlepšení v konečném upraveném povrchu mezi extudovanými výrobky podle předloženého vynálezu a výrobky známými ze stavu techniky. To platí dokonce pro výrobky s vyššími obsahy vláken, např. 15 % a výše.

Předložený vynález bude nyní popsán se zřetelem na následující neomezující příklady.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Kompozice byla připravena z materiálů a v poměrech uváděných v tabulce 1, pevné komponenty byly smíchány ve vysokorychlostním Eirichově mixéru a potom hněteny společně s vodou v Hobartově mixéru. Produkovaná pasta byla potom extrudována na desky 50 mm široké a 10 mm tlusté použitím laboratorního extrudéru Handle se 75 mm válcem. Pro každý typ činidla zvyšujícího viskozitu byly prováděny opakované pokusy s odlišným množstvím aditiva, aby se zjistilo minimum potřebné pro dobrou extruzi, konečný povrch a tvarovou stálost. Tabulka 2 uvádí seznam zkoušených činidel zvyšujících viskozitu a disperzních činidel s detailem týkajícím se jejich původu, chemického složení a nákladů. Tabulka 3 vyjmenovává množství činidel zvyšujících viskozitu a kombinace činidel zvyšujících viskozitu a disperzních činidel, která mají ekvivalentní výkon při extruzním tváření a umožňují srovnání účinnosti disperzního činidla.

Tabulka 1

Materiál	Detaily	Použité množství
Vlákno	bělená sulfátová buničina z měkkého dřeva od Weyerhaeuser	11 % hmotn. pevného podílu
Cement	OPC typ 1 od Blue Circle Southern	Cement : Oxid křemičitý 60:40
Oxid křemičitý	200G mletý křemen	Cement : Oxid křemičitý 60:40
Voda		30 % celkové hmotnosti

Tabulka 2

Typ	Detaily	Náklady
VEAl	Shin-Etsu 90SHV-WF hydroxyethyImethylcelulóza (HEMC) (12000 mPas, 1% roztok při 20 °C, Brookfield)	8,00 US$/kg
VEA2	Wolff Walsrode Walocel VP-M20677 hydroxyethyImethylcelulóza (HEMC) (75000-85000 mPas, 2% roztok při	7,41US$/kg

	20 °C, Haake Rotovisko)
VEA3	Dow J75 hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC) (75000 mPas, 2% roztok a 3000 mPas, 1% roztok při 20 °C, Ubbelohde tube)	8,50 US$/kg
VEA4	Union Carbide Cellosize QP 100MH hydroxyethylcelulóza (HEC) (4000-6000 mPas, 1% roztok při 25°C , Brookfield)	6,50 US$/kg
VEA5	Dow J20 hydroxypropylmethylcelulóza (HPMC) (20000 mPas, 2% roztok a 900 mPas, 1% roztok při 2 0 °C, Ubbelohde tube)
VEA6	Sigma Aldrich-41,933 - 8 karboxymethylcelulóza (CMC) molekul.hmotnost 700000 stupeň substituce = 0,9
DA1	SKW Melment F15 sulfonovaný melaminformaldehyd (SMF)	2,80 US$/kg

Tabulka 3

	Potřebné množství bez DA1	Potřebné množství 0,2% DA1	Cena kompozice v US$/tuna
stará	nová
VEA1	1,5%	1,2%	158,22	145,38
VEA2	1,5%	1,2%	151,98	140,39
VEA3	1,75%	1,5%	163,89	149,92
VEA4	nedostatečné provedení	1,2%		132,77

Příklad 2

Kompozice byla připravena z materiálů a v poměrech uváděných v tabulce 4. Pevné komponenty byly smíchány ve vysokorychlostním Eirichově mixéru a potom hněteny společně s vodou/VEA roztokem v Hobartově mixéru. Produkovaná pasta byla potom extrudována na desky 50 mm široké a 10 mm tlusté použitím laboratorního extrudéru Handle se 75 mm válcem. Pro • · · · · · • · ·« · Φ· ··

9 9 · · · *

9 9 9 9 9 9 9 9 ♦ • · · · · · 9999 9 9 9 9

- ·· ·· ·, · ·· ···· každý typ činidla zvyšujícího viskozitu byly prováděny opakované pokusy s odlišným množstvím aditiva, aby se zjistilo minimum potřebné pro dobrou extruzi, konečný povrch a tvarovou stálost. Tabulka 6 ukazuje množství činidla zvyšujícího viskozitu potřebného při použití způsobu podle nového vynálezu a bez něj.

Tabulka 4

Materiál	Detaily	Použité množství
Vlákno	bělená sulfátová buničina z měkkého od Weyerhaeuser	dřeva	9 % podílu	hmotn.	pevného
Cement	OPC typ 1 od Blue Southern	Circle	Cement 60:40	: Oxid	křemičitý
Oxid křemičitý	200G mletý křemen	Cement 60:40	: Oxid	křemičitý
Modifikátor hustoty	nízkohustotní hydrát křemičitanu vápenatého	10% podílu	hmotn.	pevného
Voda		38 % (41 % VEA6)	celkové hmotnosti když je použita

Tabulka 5

Potřebné množství bez DA1	Potřebné množství s 0,3% DA1	Cena kompozice
v US$/tun< stará	a nová
VEA3	2%	1,8%	183,11	177,68
VEA4	nedostatečné provedení	1,8%		154,84
VEA5	nedostatečné provedení	2%	-	-
VEA6	nedostatečné provedení	2,2%	-	147,63*

*Odhad ceny

Příklad 3

Dvě kompozice, jedna obsahující VEA3 (směs 1) a druhá VEA4/DA1 (směs 2) byly připraveny z materiálů a v poměrech

· specifikovaných v tabulce 6. VEA3 je HPMC o vysokém stupni a VEA4 je levnější sloučenina HEC. V každém případě všechny pevné komponenty byly smíchány ve vysokorychlostním Eirichově mixéru. Suché pevné podíly byly potom společně hněteny s vodou v Hobartově mixéru až do zformování homogenní pasty. Produkovaná pasta byla potom extrudována na desky 50 mm široké a 10 mm tlusté použitím laboratorního extrudéru Handle se 75 mm hlavou. Polovina vzorků byla předtvrzena při okolních podmínkách po dobu 8 hodin a druhá polovina při okolních podmínkách po dobu 36 hodin. Desky byly potom tvrzeny v autoklávu za tlaku nasycené páry pří 177 °C po dobu 8 hodin. Byly testovány mechanické vlastnosti těchto dvou komponent, a graf 1 ukazuje výsledky. Je zřejmé, že nejsou žádné podstatné rozdíly ve změřených mechanických vlastnostech mezi vzorky s VEA3 a VEA4/DA1. Bylo také pozorováno, že vzorek zhotovený s VEA4/DA1 měl lepší konečný povrch z těchro dvou vzorků.

Tabulka 6

Materiál	Detaily	Použité množství
Vlákno	bělená sulfátová buničina z měkkého dřeva od Weyerhaeuser	9 % hmotn. pevného podílu
Cement	OPC typ 1 od Blue Circle Southern	Cement : ’ Oxid křemičitý 60:40
Oxid křemičitý	200G mletý křemen	Cement : Oxid křemičitý 60 : 40
Modif ikátor hustoty	PQ Extendospheres (duté keramické koule, efektivní hustota ~ 0,7 g/cm3)	10 % hmotn. pevného podílu
Voda		30 % celkové hmotnosti
VEA3	jako v tabulce 2	2 % ve směsi 1
VEA4	jako v tabulce 2	2 % ve směsi 2
DA1	jako v tabulce 2	0,3% ve směsi 2

Graf 1

VEAX BhfPrecur· VEA3 Bhr Precure VEAX 36hr Precure VEA3 36hr Precure

Příklad 4

Kompozice byla připravena z materiálů a v poměrech specifikovaných v tabulce 7, pevné komponenty byly smíchané ve vysokorychlostním Eirichově mixéru a potom hnětené společně s vodou v Hobartově mixéru. Produkovaná pasta byla potom extrudována na desky 50 mm široké a 10 mm tlusté použitím laboratorního extrudéru Handle se 75 mm válcem. Tabulka 8 charakterizuje použité činidlo zvyšující viskozitu a disperzní činidlo a tabulka 9 ukazuje množství potřebného činidla zvyšujícího viskozitu s a bez disperzního činidla a vysvětluje synergii.

toto ·· • # · to ·· » ··· * · ·· ····

Tabulka 7

Materiál	Detaily	Použité množství
Vlákno	bělená sulfátová buničina z měkkého dřeva od Weyerhaeuser	9 % hmotn. pevného podílu
Cement	CPC typ 1 od Blue Circle Southern	Cement : Oxid křemičitý 60:40
Oxid křemičitý	200G mletý křemen	Cement : Oxid křemičitý 60:40
Modifikátor hustoty	nízkohustotni hydrát křemičitanu vápenatého	30 % hmotn. pevného podílu
Voda		52 % celkové hmotnosti

Tabulka 8

Typ	Detaily	Náklady
VEA7	Rheolate 101 od Elementis modifikovaná alkalická bobtnatelná emulze (15 Pas, 1% roztok při 1 1/S (rychlost ve smyku) a pH=7,0, 25°C, Brookfield)	6,28 US$/kg
DA1	SKW Melment F15 sulfonovaný melaminformaldehyd (SMF)	2,80 US$/kg

Tabulka 9

Potřebné množství bez DA1	Potřebné množství s 0,3% DA1	Náklady na kompozici (US$/tuna)
stará	nová
VEA7	5,5%	4,5%	233,87	206,63

Pro odborníka v oboru je zřejmé, že předmět vynálezu se neomezuje pouze na provedení předvedená pomocí příkladu, ale i jiné aplíkace/provedení mohou být rozvinuta v duchu a rozsahu předloženého vynálezu.

TV

9 9 9 9 1 9999 9 11 9 »· ·· ·· · ····<

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY (změněné)

1. Extruzní prostředek pro použití při extrudování cementového materiálu, vyznačující se tím, že obsahuje činidlo zvyšující viskozitu a disperzní činidlo v množství dostačujícím pro zvýšení účinnosti činidla zvyšujícího viskozitu během extruze uvedeného cementového materiálu.

. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že činidle zvyšující viskozitu je tvořeno z 0,3 až 5 % hmotn. suchým pevným cementovým materiálem a disperzní činidlo je tvořeno z 0,05 až 0,5 % hmotn. suchým pevným cementovým materiálem.
3. Prostředek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že disperzní činidlo je přidáno v množství dostatečném pro udržení cementového materiálu se činidla zvyšujícího s obvyklou dávkou.

extudovatelnosti zmenšenou dávkou viskozitu v porovnání
4. Prostředek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že disperzní činidlo je přidáno v množství dostatečném pro udržení extudovatelnosti cementového materiálu, s nižším stupněm viskozity nebo levnějším činidlem zvyšujícím viskozitu v porovnání s obvyklou dávkou.
5. Prostředek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že disperzní činidlo je přidáno v množství ·· ·· • » · · • · · » » · dostatečném pro zlepšení extudovate1 nosti, pokud jde o množství činidla zvyšujícího viskozitu v podstatě odpovídá obvyklé dávce.
6. Prostředek podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je ether celulózy.
7. Prostředek podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je hydroxyalkylcelulóza, hydroxyalkylalkylcelulóza, karboxy-alkylcelulóza, nebo alkylcelulóza, nebo jejich směsi.
8. Prostředek podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, viskozitu je zvoleno ze z hydroxypropylmethyl-celulózy, hydroxyethylmethylcelulózy, hydroxyethylcelulozy, ethylcelulozy a hydroxybutylmethylcelulózy, nebo jejich směsí.

ze činidlo zvyšující skupiny sestávající methylcelulózy, karboxymethylcelulózy,

Prostředek podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je zvoleno ze skupiny sestávající z polyvinylalkoholů, z gum zahrnujících Welan gumu, gumu ze svatojánského chleba, guarovou gumu, alginát sodný, bobtnatelné alkalické emulze akrylových kopolymerů, jíly nebo modifikované jíly/ polyethylenglykol a akrylové polymery nebo jejich směsi.

»· • · ♦

9999 • · * • · *

10. Prostředek podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že disperzní činidlo je disperzní činidlo sulfonovaného typu.

11. Prostředek podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že disperzní činidlo je sulfonovaný melaminformaldehyd nebo sulfonovaný naftalenformaldehyd.

12. Extudovatelná cementová kompozice vyznačující se tím, že obsahuje cementový materiál, popřípadě s vápencem, oxidem křemičitým, modifíkátory hustoty, vyztužujícími vlákny a vodou, a činidlo zvyšující viskozitu a disperzní činidlo v množství dostačujícím pro zvýšení účinnosti činidla zvyšujícího viskozitu během extruze uvedené cementové kompozice.

13. Cementová kompozice podle nároku 12, vyznačující se tím, že obsahuje 0,3 až 5 % hmotn. suchého pevného činidla zvyšujícího viskozitu a 0,05 až 0,5 % hmotn. suchého pevného disperzního činidla.

14. Cementová kompozice podle nároku 12 nebo 13, vyznačující se tím, že disperzní činidlo je přidáno v množství dostatečném pro extudovate1nosti s nižší dávkou zvyšujícího viskozitu v porovnání dávkou.

udržení činidla s obvyklou

15. Cementová vyznačující se v množství kompozice podle nároku 12 nebo 13, tím, že disperzní činidlo je přidáno dostatečném pro udržení • · • · * · · • · ·· · • · stupněm vis hmotností porovnáni kozity nebo činidla s obvyklou extudovatelnosti s nižším s nižší molekulovou zvyšujícího viskozitu v dávkou.

16. Cementová kompozice podle nároku 12 nebo 13, vyznačující se tím, že disperzní činidlo je přidáno v množství dostatečném pro zlepšení extudovatelnosti, pokud jde o množství činidla zvyšujícího viskozitu v podstatě odpovídá obvyklé dávce.

17. Cementová kompozice podle kteréhokoliv z nároků 12 až 16, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je ether celulózy.

18. Cementová kompozice podle kteréhokoliv z nároků 12 až 17, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je hydroxyalkylcelulóza, hydroxyalkylalkylcelulóza, karboxyalkylcelulóza, nebo alkylcelulóza, nebo jejich směsi.

19. Cementová kompozice podle kteréhokoliv z nároků 12 až 18, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je zvoleno ze skupiny sestávající z hydroxypropylmethyl-celulózy, hydroxyechylmethylcelulózy, methylcelulózy, hydroxye chylcelulózy, karboxyme thylcelulózy, ethylcelulózy a hydroxybutylmethylcelulózy, nebo jejich směsí.

Cementová kompozice podle až 15, vyznačující se tím viskozitu je zvoleno kteréhokoliv z nároků že činidlo zvyšující sestávaj ící ze skupiny ··♦· «· z polyvinylalkoholů, gum zahrnujících Welan gumu, gumu ze svatojánského chleba, guarovou gumu, alginát sodný, bobtnatelné alkalické emulze akrylových ko-polymerů, jíly nebo modifikované jíly, polyethylenglykol a akrylové polymery nebo jejich směsi.

21. Cementová kompozice podle kteréhokoliv z nároků 12 až 20, vyznačující se tím, že disperzní činidlo je disperzní činidlo sulfonového typu.

22. Cementová kompozice podle kteréhokoliv z nároků 12 až 21, vyznačující se tím, že disperzní činidlo je sulfonovaný melaminformaldehyd nebo sulfonovaný naftalenformaldehyd.

23. Použití jednoho nebo více disperzních činidel při extruzi cementového materiálu za účelem zvýšení účinnosti činidla zvyšujícího viskozitu během extruze.

24. Zlepšení při způsobu extrudování cementového materiálu, vyznačující se tím, že toto zlepšení zahrnuje přidání disperzního činidla v množství dostatečném pro zvýšení účinnosti činidla zvyšujícího viskozitu cementovém materiálu.

obsaženém v uvedeném

25. Způsob podle nároku 24, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je tvořeno z 0,3 až 5 % hmo:n. suchým pevným cementovým materiálem a disperzní činidlo je tvořeno z 0,05 až 0,5 % hmotn. suchým pevným cementovým materiálem.

26. Způsob podle nároku 24 nebo 25, vyznačující se tím, že disperzní činidlo se přidá v množství • · • · · pro udržení extudovatelnosti materiálu se zmenšenou dávkou viskozitu v porovnání ·· 99 • 9 9 9
9 * • 9 9 9

9 9

9999 dostatečném cementového činidla zvyšuj ícího s obvyklou dávkou.

27. Způsob podle nároku 24 nebo 25, vyznačující se tím, že disperzní činidlo se přidá v množství dostatečném pro udržení cementového materiálu, s nižším viskozity nebo s nižší molekulovou činidla zvyšujícího s obvyklou dávkou.

viskozitu extudovatelnosti stupněm hmotností v porovnaní

28. Způsob podle nároku 24 nebo 25, vyznačující se tím, že disperzní činidlo se přidá v množství dostatečném pro zlepšení extudovatelnosti, pokud jde o množství činidla zvyšujícího viskozitu v podstatě odpovídá obvyklé dávce.

29. Způsob podle nároku 24 nebo 25, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je ether celulózy.

30. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 24 až 29, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je hydroxyalkylcelulóza, hydroxyalkylalkylcelulóza, karboxy-alkylcelulóza, nebo alkylcelulóza, nebo jejich směsi.

31. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 24 až 30, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je zvoleno ze skupiny sestávající z hydroxypropylmethylcelulózy, hydroxyethylmethylcelulózy, methylcelulózy, hydroxyethylcelulózy, • ftftft ftft ft · · • · · • · • ftft •v ·« • «« « · »·(ΐ · ··>

·♦ ft·· karboxymethylcelulózy, ethylcelulózy a hydroxybutylmethylcelulózy, nebo jejich směsí.

32. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 24 až 31, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je zvoleno ze skupiny sestávající z polyvinylalkoholu, gum zahrnujících Welan gumu, gumu ze svatojánského chleba, guarovou gumu, alginát sodný, bobtnatelné alkalické emulze akrylových ko-polymerů, jíly nebo modifikované jíly, polyethylenglykol a akrylové polymery nebo jejich směsi.

33. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 24 až 32, vyznačující se tím, že disperzní činidlo je disperzní činidlo sulfonového typu.

34. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 24 až 33, vyznačující se tím, že disperzní činidlo je sulfonovaný melaminformaldehyd naftalenformaldehyd.

nebo sulfonovaný

35.

Způsob podle kteréhokoliv z nároků 24 až 34, vyznačující viskozitu a se tím, ze činidlo zvyšující disperzní činidlo se smísí před působením na cementový materiál.

36. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 24 až 35, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu a disperzní činidlo se smísí in sítu s cementovým materiálem.

37. Způsob přípravy cementového materiálu pro extruzi, vyznačující se tím, že tento způsob • tototo ·· ♦ to to to·· · · · ···· to · · ···· ·· · • · · · to to··*··# to to ·········· ^L ‘ ·· ·· ·· « ·· toto·· zahrnuje přidání činidla zvyšujícího viskozitu k cementovému materiálu, a disperzního činidla v množství dostačujícím pro zvýšení účinnosti činidla zvyšujícího viskozitu během uvedené extruze.

38. Způsob podle nároku 37, vyznačující se tím, že obsahuje 0,3 až 5 % hmotn. suchého pevného činidla zvyšujícího viskozitu a 0,05 až 0,5 % hmotn. suchého pevného disperzního činidla.

39. Způsob podle nároku 37 nebo 38, vyznačující se tím, že disperzní činidlo se přidá v množství dostatečném pro udržení extudovatelnosti se zmenšenou dávkou činidla zvyšujícího viskozitu v porovnání s obvyklou dávkou.

40. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 37 až 39, vyznačující se tím, že disperzní činidlo se přidá v množství dostatečném pro. udržení extudovatelnost! s nižším stupněm vizkozity nebo s nižší molekulovou hmotností činidla zvyšujícího viskozitu v porovnání s obvyklou dávkou.

41. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 37 až 40, vyznačující se tím, že disperzní činidlo se přidá v množství dostatečném pro zlepšení extudovatelnosti, pokud jde o dané množství činidla zvyšujícího viskozitu v podstatě odpovídá obvyklé dávce.

··»♦ *4

Μ « ·· ·· ♦ · © * · · 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9 9

999 9999999 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9

99 99 9 9 9 999 9

42. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 37 až 41, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je ether celulózy.

43. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 37 až 42, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je hycroxyalkylcelulóza, hydroxyalkylalkylcelulóza, karboxyalkylcelulóza, nebo alkylcelulóza, nebo jejich směsi.

44. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 37 až 43, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je zvoleno ze skupiny sestávající z hydroxypropylmethylcelulózy, hydroxyethylmethylcelulózy, methylcelulózy, hydroxyethylcelulózy, karboxymethylcelulózy, ethylcelulózy a hydroxybutylmethylcelulózy, nebo jejich směsí.

45. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 37 až 44, vyznačující se tím, že činidlo zvyšující viskozitu je zvoleno ze skupiny sestávající z polyvinylalkoholů, gum zahrnujících Welan gumu, gumu ze svatojánského chleba, guarovou gumu, alginát sodný, bobtnatelné alkalické emulze akrylových ko-polymerů, jíly nebo modifikované jíly, polyethylenglykol a akrylové polymery nebo jejich směsi.

Způsob podle kteréhokoliv z nároků 37 až 45, vyznačující se tím, že disperzní disperzní činidlo sulfonového typu.

.

Způsob podle některého z nároků 37 až 46, vyznačujici tím, že disperzní činidlo je činidlo je ··*· *· ·· · ·· »* • · ··· ·· · * · · » e · · · · · • · « * · · ···· · · · · • · · · · 4 · 4 · 4 ·· ·4 9Λ 9 99 ·4»4 sulfonovaný melaminformaldehyd nebo sulfonovaný naf taler.f ormaldehyd.

48. Způsob formování ní zkohustotního cementového výrobku, vyznačující se tím, že zahrnuje přidání cementového materiálu, aditiva modifikujícího hustotu, činidla zvyšujícího viskozitu a disperzního činidla do vody, extrudování výsledné pasty a vytvrzení extudovaného výrobku, přičemž disperzní činidlo se přidává v množství dostatečném ke zvýšení účinnosti činidla zvyšujícího hustotu.

49. Způsob podle nároku 49, vyznačující se tím, že se před excruzí může do cementového materiálu přidat vápno, oxid křemičitý a/nebo vláknová výztuž.

50. Způsob podle nároku 49 nebo 50, vyznačující se tím, že hustota vytvrzeného výrobku není větší než 1,2 g/cm³.