DE102016001328A1

DE102016001328A1 - Tintenstrahldruck auf Faserzementerzeugnissen

Info

Publication number: DE102016001328A1
Application number: DE102016001328.1A
Authority: DE
Inventors: Nicolas Lüders; Gerhard Schmidt; Raphael Hoque Chowdhury
Original assignee: Eternit AG
Current assignee: Eternit AG
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2016-02-05
Publication date: 2016-09-15
Also published as: RU2017133019A; CL2017002239A1; SG11201705746PA; NZ733584A; EP3067218A1; US10562824B2; CN107406337A; PE20180140A1; CN107406337B; MX2017011694A; KR20170127509A; EP4230601A3; MA42587A; UA122406C2; CO2017006895A2; BR112017015553A2; EP4230601A2; AR104014A1; RU2729289C2; ECSP17067530A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Faserzementerzeugnissen, sowie hiermit erhältliche Faserzementerzeugnisse. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, wobei die Faserzementerzeugnisse zumindest auf ihrer äußeren Oberfläche eine oder mehrere gehärtete Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung umfassen, welche zumindest ein Bindemittel und ein Pigment umfasst und durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von mehr als etwa 40% gekennzeichnet ist. Die Erfindung stellt weiterhin Verfahren zur Herstellung derartiger Faserzementerzeugnisse bereit. Die vorliegende Erfindung stellt darüber hinaus Verfahren zur Herstellung von tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnissen, sowie hiermit erhältliche tintenstrahlbedruckte Faserzementerzeugnisse bereit. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin verschiedene Anwendungen dieser Faserzementerzeugnisse, insbesondere als Baumaterialien.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Faserzementerzeugnissen, sowie hiermit erhältliche Faserzementerzeugnisse. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, sowie Verfahren zur Herstellung derartiger Faserzementerzeugnisse. Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung von tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnissen, sowie hiermit erhältliche tintenstrahlbedruckte Faserzementerzeugnisse bereit. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin verschiedene Anwendungen dieser Faserzementerzeugnisse, insbesondere als Baumaterialien.
Hintergrund der Erfindung
Faserzementerzeugnisse sind wohlbekannt und werden weithin als Baumaterialien verwendet. Um diese Materialien vor eventuellen Transport- und Installationsschäden sowie vor Mängeln aufgrund von Verwitterung und Feuchtigkeit zu schützen, werden während der Herstellung oftmals eine oder mehrere Deckschichten auf die äußere Oberfläche aufgebracht. Darüber hinaus wurden farbige Beschichtungen entwickelt, um Faserzementerzeugnisse mit einem ästhetisch gewünschten Erscheinungsbild der äußeren Oberfläche bereitzustellen.
Allerdings wäre es weiterhin wünschenswert, Faserzementerzeugnisse herzustellen, welche mit einem Zierdesignmuster, einem Werbemuster und/oder einem Erkennungsdruck auf der äußeren Oberfläche versehen sind.
Tintenstrahldruck mit herkömmlichen lösungsmittelbasierten oder wasserbasierten, pigmentierten Tinten stellt ein bekanntes Verfahren zum direkten Gestalten und Herstellen von Mustern dar, ohne dass hierfür Masken benötigt werden. Während dieses Verfahren weithin zur direkten Herstellung von Zier- und Werbemustern auf Objekten wie beispielsweise Keramiken und Glas verwendet wurde, war dies mit Faserzementerzeugnissen aufgrund der inhärent heterogenen Zusammensetzung sowie der Oberflächenrauheit von Faserzement bislang nicht möglich. Tatsächlich führte eine direkte Tintenstrahlbedruckung der Oberfläche eines Faserzementobjekts mit herkömmlichen lösungsmittelbasierten oder wasserbasierten, pigmentierten Tinten bislang zu einem Ausbluten von Tinte, und hierdurch zu einer erheblichen Verringerung der Druckqualität aufgrund der Erzeugung gezackter Ränder und sogar unerwünschter Tintenflecken.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung verbesserter Faserzementerzeugnisse sowie von Verfahren zu deren Herstellung, wobei die Erzeugnisse für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl unter Verwendung herkömmlicher lösungsmittelbasierter oder wasserbasierter, pigmentierter Tinten geeignet sind, d. h. ohne dass die vorstehend beschriebenen unerwünschten Folgen einer Ausbreitung von Tinte innerhalb der Faserzementstruktur resultieren.
In diesem Zusammenhang haben die vorliegenden Erfinder neue und verbesserte Faserzementerzeugnisse entwickelt, welche mit hoher Effizienz und Güte mittels Tintenstrahl bedruckt werden können.
Insbesondere wurde herausgefunden, dass durch die Bereitstellung von Faserzementerzeugnissen mit zumindest einer Deckschicht, welche ein Bindemittel und ein Pigment umfasst und durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration (PVC) von mehr als etwa 40% gekennzeichnet ist, eine Bedruckung mittels Tintenstrahl durchgeführt werden kann, ohne dass eines der vorstehend erwähnten Probleme auftritt. Die Erfinder haben herausgefunden, dass dies auf der Tatsache beruht, dass die in der vorliegenden Erfindung beschriebene Deckschicht, verglichen mit der äußeren Oberfläche bekannter beschichteter und unbeschichteter Faserzementerzeugnisse, eine verbesserte (d. h. erhöhte) Porosität für Tintenstrahltintenzusammensetzungen aufweist. Indem sie die Tintenzusammensetzung relativ schnell nach dem Ausströmen der Tinte absorbieren und in sich aufnehmen kann, verhindert die Deckschicht der erfindungsgemäßen Erzeugnisse eine Ausbreitung dieser Tintenzusammensetzung über die Oberfläche des Faserzementerzeugnisses. Die Erfinder haben herausgefunden, dass dieser Effekt insbesondere dann beobachtet wird, wenn Hauptpigmente (Primepigmente) (wie hierin definiert), wie beispielsweise TiO₂, verwendet werden, wobei diese Hauptpigmente in einer effektiven, volumenbezogenen Pigmentkonzentration (wie hierin definiert) von zumindest etwa 40% vorliegen.
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Faserzementerzeugnisse bereit, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, wobei die Faserzementerzeugnisse zumindest auf einem Teil ihrer äußeren Oberfläche eine oder mehrere gehärtete Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung umfassen, wobei die Zusammensetzung zumindest ein Bindemittel und ein Pigment umfasst und durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration (PVC) von zumindest etwa 40%, bevorzugt von zwischen etwa 40% und etwa 80%, beispielsweise von zwischen etwa 40% und etwa 70%, stärker bevorzugt von zwischen etwa 40% und etwa 60%, gekennzeichnet ist. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Beschichtungszusammensetzung der Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von zumindest etwa 50%, stärker bevorzugt von zwischen etwa 50% und etwa 80%, beispielsweise von zwischen etwa 50% und etwa 70%, am stärksten bevorzugt von zwischen etwa 50% und etwa 60%, gekennzeichnet. In noch weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Beschichtungszusammensetzung der Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von zwischen etwa 40% und etwa 50%, stärker bevorzugt von zwischen etwa 45% und etwa 50%, beispielsweise etwa 46%, gekennzeichnet.
In bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei dem Bindemittel, welches in der auf der äußeren Oberfläche der Faserzementerzeugnisse der vorliegenden Erfindung bereitgestellten ersten Beschichtungszusammensetzung enthalten ist, um ein Acrylpolymer. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist das Acrylpolymer aus der Gruppe bestehend aus Styrolacrylaten, Siloxanacrylaten, Epoxyacrylaten, Polyesteracrylaten, Polyharnstoffacrylaten und Urethanacrylaten ausgewählt.
In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung von Faserzementerzeugnissen, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, bereit, wobei die Verfahren zumindest die Schritte umfassen:

– Bereitstellen eines Faserzementerzeugnisses,
– Aufbringen von einer oder von mehreren Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung auf zumindest einen Teil der äußeren Oberfläche des Faserzementerzeugnisses, wobei die Zusammensetzung zumindest ein Bindemittel und ein Pigment umfasst und durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration (PVC) von mehr als etwa 40% gekennzeichnet ist, und
– Härten der einen oder der mehreren Schichten der ersten Beschichtungszusammensetzung, um auf diese Weise ein Faserzementerzeugnis zu erhalten, welches für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet ist.

In bevorzugten Ausführungsformen dieser Verfahren zur Herstellung von Faserzementerzeugnissen, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, ist die erste Beschichtungszusammensetzung durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von zumindest etwa 50%, stärker bevorzugt von zwischen etwa 50% und etwa 80%, beispielsweise von zwischen etwa 50% und etwa 70%, am stärksten bevorzugt von zwischen etwa 50% und etwa 60%, gekennzeichnet.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen dieser Verfahren zur Herstellung von Faserzementerzeugnissen, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, handelt es sich bei dem in der ersten Beschichtungszusammensetzung enthaltenen Bindemittel um ein Acrylpolymer. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist das Acrylpolymer aus der Gruppe bestehend aus Styrolacrylaten, Siloxanacrylaten, Epoxyacrylaten, Polyesteracrylaten, Polyharnstoffacrylaten und Urethanacrylaten ausgewählt.
In einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung von tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnissen bereit, wobei die Verfahren zumindest die Schritte umfassen:

– Bereitstellen eines hierin beschriebenen Faserzementerzeugnisses, welches für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet ist, wobei die Faserzementerzeugnisse zumindest auf einem Teil ihrer äußeren Oberfläche eine oder mehrere gehärtete Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung umfassen, wobei die Zusammensetzung zumindest ein Bindemittel und ein Pigment umfasst und durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration (PVC) von mehr als etwa 40% gekennzeichnet ist,
– Aufbringen eines Tintendrucks auf die Oberseite der einen oder der mehreren gehärteten Schichten der ersten Beschichtungszusammensetzung unter Verwendung eines Tintenstrahldruckers, und
– Trocknen des Tintendrucks, um auf diese Weise ein tintenstrahlbedrucktes Faserzementerzeugnis zu erhalten.

In bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung tintenstrahlbedruckter Faserzementerzeugnisse wird der Tintendruck unter Verwendung einer Tinte gebildet, welche zumindest ein anorganisches Pigment umfasst.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfassen die erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung tintenstrahlbedruckter Faserzementerzeugnisse weiterhin die Schritte:

– Aufbringen von einer oder von mehreren Schichten einer strahlungshärtbaren zweiten Beschichtungszusammensetzung auf die Oberseite der einen oder der mehreren gehärteten Schichten der ersten Beschichtungszusammensetzung und/oder auf die Oberseite des getrockneten Tintendrucks, und
– Strahlungshärten der einen oder der mehreren Schichten der strahlungshärtbaren zweiten Beschichtungszusammensetzung.

In einem vierten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung tintenstrahlbedruckte Faserzementerzeugnisse bereit, welche mittels der vorstehend beschriebenen Verfahren erhältlich sind, wobei die tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnisse zumindest auf einem Teil ihrer äußeren Oberfläche zumindest umfassen:

– eine oder mehrere gehärtete Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung, welche zumindest ein Bindemittel und ein Pigment umfasst, wobei die erste Beschichtungszusammensetzung durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von mehr als etwa 40% gekennzeichnet ist, und
– einen getrockneten Tintendruck, welcher auf die Oberseite der einen oder der mehreren gehärteten Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung aufgebracht ist.

In bevorzugten Ausführungsformen wird der auf den erfindungsgemäßen tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnissen befindliche Tintendruck unter Verwendung einer pigmentierten, lösungsmittelbasierten oder wasserbasierten Tinte gebildet.
In bevorzugten Ausführungsformen wird der auf den erfindungsgemäßen tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnissen befindliche Tintendruck unter Verwendung einer Tinte gebildet, welche zumindest ein anorganisches Pigment umfasst.
In bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei der Tinte um eine nicht UV-gehärtete Tinte.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfassen die erfindungsgemäßen tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnisse weiterhin eine oder mehrere strahlungsgehärtete Schichten einer zweiten Beschichtungszusammensetzung, welche auf die Oberseite der einen oder der mehreren gehärteten Schichten der ersten Beschichtungszusammensetzung und/oder auf die Oberseite des getrockneten Tintendrucks aufgebracht ist/sind.
In einem fünften Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Anwendungen der Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, oder Anwendungen der tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnisse als Baumaterialien bereit. In bevorzugten Ausführungsformen können die mittels der Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Faserzementerzeugnisse zur Bereitstellung einer äußeren Oberfläche von Wänden, sowohl im Inneren als auch auf den Außenseiten eines Gebäudes oder einer Konstruktion, z. B. als Fassadenplatte, Paneel, etc., verwendet werden.
Die unabhängigen und die abhängigen Ansprüche weisen besondere und bevorzugte Merkmale der Erfindung aus. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche können mit Merkmalen der unabhängigen Ansprüche oder mit Merkmalen von anderen abhängigen Ansprüchen kombiniert werden, und/oder können, sofern erforderlich, mit Merkmalen kombiniert werden, welche in der vorstehenden und/oder nachfolgenden Beschreibung ausgewiesen sind.
Die vorstehenden sowie andere Besonderheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen verdeutlicht, welche beispielhaft die Grundsätze der Erfindung veranschaulichen. Diese Beschreibung wird lediglich beipielshalber vorgelegt, ohne dabei den Schutzumfang der Erfindung einzuschränken. Die nachfolgend angeführten Referenzfiguren beziehen sich auf die beigefügten Zeichnungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Abbildung der Komposition einer zumindest ein Bindemittel und ein Pigment umfassenden Beschichtungszusammensetzung mit schrittweise ansteigender Volumenkonzentration an Pigment.
2 zeigt eine schematische Abbildung einer Seitenansicht eines Faserzementerzeugnisses, welches für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
3 zeigt eine schematische Abbildung einer Seitenansicht eines tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnisses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
4 zeigt eine schematische Abbildung einer Aufsicht eines tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnisses gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
In den verschiedenen Figuren bezeichnen die gleichen Bezugszeichen jeweils gleiche, ähnliche oder analoge Elemente.
Bezugszeichenliste

1: Faserzementerzeugnis
2: gehärtete erste Beschichtungszusammensetzung
3: Bindemittel
4: Pigment
5: Hohlräume
6: Tintenpigment
7: Tintendruck
8: strahlungsgehärtete zweite Beschichtungszusammensetzung

Beschreibung veranschaulichender Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben.
Es ist zu beachten, dass der in den Ansprüchen verwendete Begriff ”umfassend” nicht dahingehend zu interpretieren ist, dass er auf die nach ihm aufgelisteten Mittel beschränkt ist; er schließt andere Elemente oder Schritte nicht aus. Er ist somit dahingehend zu interpretieren, dass er die Anwesenheit der angegebenen Merkmale, Schritte oder Komponenten spezifiziert, die Anwesenheit oder die Hinzufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Schritte oder Komponenten, oder Gruppen hiervon, jedoch nicht ausschließt. Die Bedeutung des Ausdrucks ”eine Vorrichtung umfassend Mittel A und B” ist somit nicht auf Vorrichtungen beschränkt, welche lediglich aus den Komponenten A und B bestehen. Er bedeutet in Bezug auf die vorliegende Erfindung, dass A und B die einzig relevanten Komponenten der Vorrichtung darstellen.
Im Rahmen dieser Beschreibung finden sich Bezugnahmen auf ”eine Ausführungsform” (”one embodiment”) oder ”eine Ausführungsform” (”an embodiment”). Derartige Bezugnahmen deuten darauf hin, dass ein bestimmtes Merkmal, welches in Bezug auf die Ausführungsform beschrieben ist, von zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ist. Jegliches Auftreten der Formulierungen ”in einer Ausführungsform” (”in one embodiment”) oder ”in einer Ausführungsform” (”in an embodiment”) an verschiedenen Stellen dieser Beschreibung bezieht sich somit nicht notwendigerweise auf die gleiche Ausführungsform, wenngleich dies möglich wäre. Wie für den Durchschnittsfachmann klar ersichtlich ist, können die bevorzugten Merkmale oder Besonderheiten darüber hinaus in geeigneter Art und Weise in einer oder in mehreren Ausführungsformen miteinander kombiniert werden.
Die nachfolgenden Begriffe werden lediglich aufgeführt, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu gewährleisten.
Die Einzahlformen ”ein/eine” und ”der/die/das”, wie sie hierin verwendet werden, umfassen sowohl einzelne als auch mehrfache Bezugnahmen, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes vorschreibt.
Die Begriffe ”umfassend”, ”umfasst” und ”gebildet aus”, wie sie hierin verwendet werden, sind mit ”beinhaltend”, ”beinhaltet” oder ”enthaltend”, ”enthält” gleichzusetzen und als einschließend oder offen zu verstehen, und schließen zusätzliche, nicht-genannte Bauteile, Elemente oder Verfahrensschritte nicht aus.
Die Aufzählung numerischer Bereiche durch Endpunkte beinhaltet sämtliche Zahlen und Bruchteile innerhalb der jeweiligen Bereiche, sowie die aufgezählten Endpunkte.
Der Begiff ”etwa”, wie er hierin unter Bezugnahme auf einen messbaren Wert wie beispielsweise einen Parameter, eine Menge, eine Zeitdauer und dergleichen verwendet wird, soll Schwankungen von +/–10% oder weniger, bevorzugt von +/–5% oder weniger, stärker bevorzugt von +/–1% oder weniger, und noch stärker bevorzugt von +/–0.1% oder weniger vom angegebenen Wert umfassen, falls derartige Schwankungen geeignet sind, um eine Durchführung der offenbarten Erfindung zu gewährleisten. Es versteht sich, dass der Wert, auf den sich das Attribut ”etwa” bezieht, als solches ebenfalls spezifisch und bevorzugt offenbart ist.
Die Begriffe ”zementartige (Faser)Aufschlämmung” oder ”(Faser)Zementaufschlämmung”, wie sie hierin verwendet werden, bezeichnen allgemein Aufschlämmungen, welche zumindest Wasser, Fasern und Zement umfassen. Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendete Faserzementaufschlämmung kann weiterhin auch andere Komponenten wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Kalkstein, Kreide, gebrannten Kalk, gelöschten oder hydratisierten Kalk, gemahlenen Sand, Quarzsandmehl, Quarzmehl, amorphes Siliziumdioxid, kondensierten Silikastaub, Mikrosilika, Metakaolin, Wollastonit, Glimmer, Perlit, Vermiculit, Aluminiumhydroxid, Pigmente, Entschäumungsmittel, Flockungsmittel und andere Additive umfassen.
”Faser(n)”, welche in der hierin beschriebenen Faserzementaufschlämmung vorhanden sind, können beispielsweise Prozessfasern und/oder Verstärkungsfasern sein, bei welchen es sich jeweils um organische Fasern (üblicherweise Cellulosefasern) oder um synthetische Fasern (Polyvinylalkohol, Polyacrylnitril, Polypropylen, Polyamid, Polyester, Polycarbonat, etc.) handeln kann.
”Zement”, welcher in der hierin beschriebenen Faserzementaufschlämmung enthalten ist, kann beispielsweise Portlandzement, Zement mit hohem Aluminiumoxidgehalt, Eisenportlandzement, Trasszement, Schlackenzement, Mörtel, durch Autoklavbehandlung gebildete Calciumsilikate, und eine Kombination bevorzugter Bindemittel sein, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. In stärker bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei dem in den erfindungsgemäßen Erzeugnissen enthaltenen Zement um Portlandzement.
Der Begriff ”wasserdurchlässig”, wie er hierin unter Bezugnahme auf ein wasserdurchlässiges Transportband bzw. einen wasserdurchlässigen Bereich eines Transportbandes verwendet wird, bedeutet allgemein, dass das Material, aus welchem das wasserdurchlässige Band bzw. der wasserdurchlässige Bereich des Bandes besteht, zu einem gewissen Ausmaß das Hindurchfließen von Wasser durch seine Struktur gestattet.
Die ”Wasserdurchlässigkeit”, wie sie hierin unter Bezugnahme auf die Wasserdurchlässigkeit eines (Bereichs eines) Transportbandes verwendet wird, bezeichnet allgemein das Ausmaß oder den Grad, in welchem das Material, aus dem das wasserdurchlässige Band bzw. der wasserdurchlässige Bereich des Bandes besteht, das Hindurchfließen von Wasser durch seine Struktur gestattet. Geeignete Materialien für wasserdurchlässige Transportbänder sind dem Fachmann bekannt, nämlich beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Filz.
Die Begriffe ”vorbestimmt” und ”vordefiniert”, wie sie hierin unter Bezugnahme auf einen oder mehrere Parameter oder Eigenschaften verwendet werden, bedeuten allgemein, dass der/die gewünschte(n) Wert(e) dieser Parameter oder Eigenschaften vorab bestimmt oder definiert wurden, d. h. vor dem Beginn des Verfahrens zur Herstellung der Erzeugnisse, welche durch eine(n) oder mehrere dieser Parameter oder Eigenschaften gekennzeichnet sind.
Unter einer hierin verwendeten ”(Faserzement)Lage”, auch als Tafel oder Platte bezeichnet, wird ein flaches, üblicherweise rechteckiges Element, eine Faserzementtafel oder eine Faserzementlage verstanden, welche(s) aus Faserzementmaterial gebildet ist. Die Tafel oder die Lage besitzt zwei Hauptstirnseiten oder -oberflächen, bei denen es sich um die Oberflächen mit der größten Flächenausdehnung handelt. Die Lage kann zur Bereitstellung einer äußeren Oberfläche von Wänden, sowohl im Inneren als auch auf den Außenseiten eines Gebäudes oder einer Konstruktion, z. B. als Fassadenplatte, Paneel, etc., verwendet werden.
Der Begriff ”volumenbezogene Pigmentkonzentration (abgekürzt als PVC)”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet allgemein die Menge an Pigment(en) im Vergleich zur Gesamtmenge an Feststoffen (d. h. Pigment(en), Bindemittel(n), anderen Feststoffen) in einer Beschichtungszusammensetzung und kann unter Verwendung der nachfolgenden mathematischen Formel berechnet werden: ”volumenbezogene Pigmentkonzentration” (angegeben in %) = ”PVC” (angegeben in %) = Volumen an Pigment/(Volumen an Feststoffen)·100 (angegeben in %) = Volumen an Pigment/(Volumen an Pigment + Volumen an festem Bindemittel)·100 (angegeben in %) = Volumen an Pigment/(Volumen an Pigment + Volumen an nicht-flüchtigem Bindemittel)·100 (angegeben in %).
Der Begriff ”effektive volumenbezogene Pigmentkonzentration (abgekürzt als effektive PVC), wie er hierin verwendet wird, bezeichnet allgemein die Menge an Hauptpigmenten (wie hierin definiert) im Vergleich zur Gesamtmenge an Hauptpigmenten und Bindemittel(n) in einer Beschichtungszusammensetzung und kann unter Verwendung der nachfolgenden mathematischen Formel berechnet werden: ”Effektive volumenbezogene Pigmentkonzentration” (angegeben in %) = ”Effektive PVC” (angegeben in %) = (Volumen an Hauptpigmenten)/(Volumen an Hauptpigmenten + Volumen an festen Bindemittel(n))·100 (angegeben in %).
Der Begriff ”Pigment”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine trockene, unlösliche, üblicherweise zerkleinerte Substanz, welche durch Suspendieren in einem flüssigen Vehikel ein Anstrichmittel, eine Tinte, etc. bildet. Pigmente bestehen üblicherweise aus sehr kleinen festen Partikeln, welche durch die Bereitstellung von Farbe zur Aufwertung des Erscheinungsbildes und/oder zur Verbesserung der physikalischen (funktionellen) Eigenschaften des Anstrichmittels oder der Tinte verwendet werden. Pigmente, welche zur Bereitstellung von Farbe verwendet werden, weisen im Allgemeinen einen Durchmesser im Bereich von 0.2 bis 0.4 Mikrometer auf. Funktionelle Pigmente weisen üblicherweise einen Durchmesser von 2 bis 4 Mikrometer auf, können jedoch bis zu 50 Mikrometer groß sein.
Der Begriff ”Hauptpigment”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet ein beliebiges Pigment (wie hierin definiert), welches einer Substanz Weiße und/oder Farbe verleihen kann und gleichzeitig in signifikantem Ausmaß zum Deckvermögen der Substanz beiträgt. Hauptpigmente können in Weißpigmente und Farbpigmente unterteilt werden.
Der Begriff ”Weißpigment”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet ein Hauptpigment, welches Licht streuen und einem Matt- oder Glanzanstrichmittel oder einer Tinte Weiße und Deckkraft verleihen kann. Weiße anorganische Pigmente umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Antimonpigmente einschließlich Antimonweiß: Sb₂O₃, Bleipigmente (toxisch) einschließlich Bleiweiß (PbCO₃)₂·Pb(OH)₂, Titanpigmente einschließlich Titanweiß: Titan(IV)oxid TiO₂, und Zinkpigmente einschließlich Zinkweiß: Zinkoxid (ZnO).
Der Begriff ”Farbpigment”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet ein Hauptpigment, welches selektiv Licht absorbieren kann und einem Anstrichmittel oder einer Tinte Farbe verleiht. Es gibt zwei Hauptarten von Farbpigmenten: organische Pigmente, welche die leuchtenderen Farben beinhalten, im Außeneinsatz jedoch keine hohe Beständigkeit aufweisen, sowie anorganische Pigmente, welche weniger stark leuchten wie organische Pigmente, im Außeneinsatz jedoch die Pigmente mit der höchsten Beständigkeit darstellen.
Der Begriff ”anorganisches Pigment”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet natürlich vorkommende Mineralfarbmittel, welche üblicherweise aus Metallsalzen bestehen. Bei anorganischen Pigmenten handelt es sich üblicherweise um Oxide oder Sulfide von einem oder mehreren Metallen. Anorganische Pigmente umfassen beispielsweise, sind jedoch nicht beschränkt auf:
– Blaue anorganische Pigmente:

– Aluminiumpigmente einschließlich Ultramarin, ein komplexes, natürlich vorkommendes Pigment aus schwefelhaltigem Natriumsilikat (Na_8-10Al₆Si₆O₂₄S_2-4);
– Kobaltpigmente einschließlich Kobaltblau und Coelestinblau: Kobalt(II)stannat;
– Kupferpigmente einschließlich Ägyptisch Blau, ein synthetisches Pigment aus Calcium-Kupfer-Silikat (CaCuSi₄O₁₀), sowie Han-Blau BaCuSi₄O₁₀; und
– Eisenpigmente einschließlich Preußisch Blau, ein synthetisches Pigment aus Eisenhexacyanoferrat (Fe₇(CN)₁₈);

– Grüne anorganische Pigmente

– Cadmiumpigmente einschließlich \\EBM.Infra.Shared.Etex\wiki\Cadmium pigments Viridian, ein dunkelgrünes Pigment aus hydratisiertem Chrom(III)oxid (Cr₂O₃), sowie Cadmiumgrün, ein hellgrünes, aus einem Gemisch von Chromgelb (CrS) und Viridian (Cr₂O₃) bestehendes Pigment;
– Chrompigmente einschließlich Chromgrün;
– Kupferpigmente einschließlich Pariser Grün: Kupfer(II)acetoarsenit (Cu(C₂H₃O₂)₂·3Cu(AsO₂)₂), sowie Scheeles Grün (auch Schlossgrün genannt): Kupferarsenit CuHAsO₃;

– Gelbe anorganische Pigmente

– Arsenpigmente einschließlich Auripigment: natürliches monoklines Arsensulfid (As₂S₃);
– Cadmiumpigmente einschließlich Cadmiumgelb: Cadmiumsulfid (CdS);
– Chrompigmente einschließlich Chromgelb, ein natürliches Pigment aus Blei(II)chromat (PbCrO₄);
– Kobaltpigmente einschließlich Aureolin (auch Kobaltgelb genannt): Kaliumkobaltnitrit (Na₃Co(NO₂)₆);
– Eisenpigmente einschließlich Ockergelb, eine natürlich vorkommende Tonerde aus hydratisiertem Eisenoxid (Fe₂O₃·H₂O);
– Bleipigmente einschließlich Neapelgelb;
– Titanpigmente einschließlich Titangelb;
– Zinnpigmente einschließlich Mosaikgold: Zinnsulfid (SnS₂);

– Orange anorganische Pigmente

– Cadmiumpigmente einschließlich Cadmiumorange, eine Zwischenstufe zwischen Cadmiumrot und Cadmiumgelb: Cadmiumsulfoselenid;
– Chrompigmente einschließlich Chromorange, ein natürlich vorkommendes Pigmentgemisch bestehend aus Blei(II)chromat und Blei(II)oxid (PbCrO₄ + PbO);

– Rote anorganische Pigmente

– Cadmiumpigmente einschließlich Cadmiumrot: Cadmiumselenid (CdSe);
– Eisenoxidpigmente einschließlich Blutrot, Englischrot, Oxidrot, Ockerrot: wasserfreies Fe₂O₃, gebranntes Siena: ein durch Erhitzen von natürlichem Siena erzeugtes Pigment, Venezianischrot;
– Bleipigmente (toxisch) einschließlich Bleirot: Bleitetroxid (Pb₃O₄);
– Quecksilberpigmente (toxisch) einschließlich Zinnober, ein synthetisches und natürliches Pigment, welches natürlich in dem Mineral Cinnabarit vorkommt; Quecksilbersulfid (HgS);

– Braune anorganische Pigmente

– Tonerdepigmente (natürlich gebildete Eisenoxide) einschließlich ungebrannte Umbra, ein natürliches, aus Eisenoxid, Manganoxid und Aluminiumoxid bestehendes Tonpigment: Fe₂O₃ + MnO₂ + nH₂O + Si + AlO₃; natürliches Siena, ein natürlich vorkommendes gelbbraunes Pigment aus Limonit-Ton;

– Schwarze anorganische Pigmente

– Kohlenstoffpigmente einschließlich Kohlenschwarz, Elfenbeinschwarz, Rebschwarz, Lampenschwarz;
– Eisenpigmente einschließlich Fe₃O₄;
– Titanpigmente: Titanschwarz;

– Graue anorganische Pigmente

– Paynes Grau: ein Gemisch aus Ultramarin und Schwarz oder aus Ultramarin und Siena.

Der Begriff ”organisches Pigment”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet synthetische organische Farbmittel, bei welchen es sich um kohlenstoffbasierte Moleküle handelt, die üblicherweise unter Einwirkung von starker Wärme oder starkem Druck aus Erdölverbindungen, Säuren und anderen Chemikalien hergestellt werden.
Organische Pigmente umfassen beispielsweise, sind jedoch nicht beschränkt auf:
– Gelbe organische Pigmente:
Gelbe Farblacke, bei welchen es sich um transparente Pigmente handelt, die als ein zur Bedeckung, jedoch nicht zur vollständigen Verdeckung anderer Tinten dienendes Gelb verwendet werden, Tartrazin-Lackgelb (auch FD&C Gelb Nr. 5 genannt und als Lebensmittelfarbstoff verwendet), Hansagelbs, sowie Diarylidgelbs, bei welchen es sich um die in Druckertinten am häufigsten verwendeten Gelbpigmente handelt. Für einige Spezialanwendungen wird auch Fluoreszenzgelb verwendet. Organische Gelbs werden häufig als Ersatz für Chromgelbs verwendet;
– Orange organische Pigmente:
Das am weitesten verbreitete Orangepigment ist Diarylidorange, ein transparentes, jedoch nicht sonderlich lichtechtes Pigment. Andere ausgesuchte orangefarbene Materialien werden tendenziell dort verwendet, wo Orangepigmente benötigt werden, und umfassen DNA-Orange, Pyrazolonorange, Fast Orange F2G, Benzimidazolonorange HL und Ethyllackrot C;
– Rote organische Pigmente:
Rots umfassen Pararots, Toluidinrot, [”Permanentrot ”R”], Karmin F. B., Naphtholrots und -rubine, Permanentrot FRC, Bordeaux FRR, Rubinrots, Litholrots, BON-Rot, Litholrubin 4B, BON-Maroon, Rhodamin 6G, Lackrot C, BON-Arylamidrot, Chinacrinon-Magentas, Kupferferrocyanid-Pink, Benzimidazolonkarmine und -rots, Azomagenta G, Anthrachinon-Scharlachrot und Krapprots;
– Blaue organische Pigmente:
”Blaus”. Blaus umfassen Phthalocyaninblaus (die am häufigsten verwendete Gruppe organischer Blaupigmente), PMTA-Viktoriablau, Viktoriablau CFA, Ultramarinblau, Indanthrenblau, Alkaliblaus und Pfauenblau;
– Violette organische Pigmente:
Violetts überlappen teilweise mit einigen der bläulicheren Rots (wie beispielsweise Benzimidazolon Bordeaux HF 3R (siehe Benzimidazolonkarmine und -rots)) und umfassen auch solche Pigmente wie PMTA-Rhodamin, PMTA-Violett (auch bekannt als Methylviolett), Dioxazinviolett (RL), Carbazolviolett, Kristallviolett, Dioxazinviolett B und Thioindigorot;
– Grüne organische Pigmente:
Verbreitete Serien von Grüns sind die Phthalocyaningrüns sowie die PMTA-Grüns;
– Braune organische Pigmente:
Braune Pigmente beinhalten Diazobraun und Benzimidazolonbraun HFR.
Die Begriffe ”Verschnittpigment” oder ”Füllpigment”, wie sie hierin verwendet werden, bezeichnen ein beliebiges Pigment (wie hierin definiert) mit niedrigem Brechungsindex oder niedriger Opazität, welches einer Substanz daher keinerlei Farbe oder Deckkraft verleiht. Verschnitt- oder Füllpigmente erscheinen in einem Anstrichmittel oder in einer Tinte transparent. Verschnittpigmente wirken sich in signifikanter Weise positiv auf verschiedene Eigenschaften des Anstrichmittels aus; wie nachfolgend beschrieben, kann beispielsweise Glimmer die Wasserbeständigkeit eines Films aufgrund seiner ”plattenförmigen” Partikelform sowie seiner Tendenz zur Selbstorientierung in überlappenden Schichten horizontal zur Oberfläche verbessern. Verschnittpigmente oder Füllpigmente umfassen beispielsweise, sind jedoch nicht beschränkt auf, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Magnesiumsilikat, Glimmer, Kaolin (Porzellanerde), Asbest, Talk, Siliziumdioxid/Quarz, Aluminiumoxid-Hydrat, Kalinit, Bimsstein, Bentonit, Vermiculit und Glaskügelchen.
Der Begriff ”UV-härtbar” oder ”UV-gehärtet” bezeichnet eine Zusammensetzung, welche bei Einwirkung von UV-Strahlung polymerisieren kann. Üblicherweise impliziert dies zumindest die Anwesenheit photopolymerisierbarer Monomere oder Oligomere, zusammen mit Photoinitiatoren und/oder Photosensibilisatoren.
Der Begriff ”lösungsmittelbasierte Tinte”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine Tinte, welche eine kolloidale Suspension von Pigmenten in einem von Wasser unterschiedlichen Lösungsmittel umfasst. Das Hauptlösungsmittel in lösungsmittelbasierten Tinten ist/sind üblicherweise eine oder mehrere flüchtige organische Verbindungen wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Ethanol, Ethylacetat, Ethylenglykol, Glykolester, Hexan, Isopropanol, Methanol, Methylethylketon, Lösungsbenzin, Rohbenzin, n-Propylacetat, n-Propylalkohol, Toluol und Xylol.
Der Begriff ”wasserbasierte Tinte”, wie er hierin verwendet wird, bezeichnet eine Tinte, welche eine kolloidale Suspension von Pigmenten in Wasser umfasst. Obwohl das Hauptlösungsmittel wasserbasierter Tinten Wasser ist, können auch andere Co-Lösungsmittel vorhanden sein. Bei diesen Co-Lösungsmitteln handelt es sich üblicherweise um flüchtige organische Verbindungen wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Ethanol, Ethylacetat, Ethylenglykol, Glykolester, Hexan, Isopropanol, Methanol, Methylethylketon, Lösungsbenzin, Rohbenzin, n-Propylacetat, n-Propylalkohol, Toluol und Xylol.
Die Begriffe ”UV-gehärtete Tinte” oder ”UV-härtbare Tinte”, wie sie hierin untereinander austauschbar verwendet werden, bezeichnen eine Tintenzusammensetzung, welche bei Einwirkung von UV-Strahlung polymerisieren kann. Eine hierin verwendete ”UV-gehärtete Tinte” oder ”UV-härtbare Tinte” bezeichnet eine Tintenzusammensetzung, welche kein Lösungsmittel umfasst, sondern vielmehr ein oder mehrere Pigmente, das/die in eine Matrix aus photopolymerisierbaren Monomeren und/oder Oligomeren eingebettet ist/sind, sowie Photoinitiatoren und/oder Photosensibilisatoren umfasst.
Die Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsformen näher erläutert. Es versteht sich, dass jede Ausführungsform lediglich beispielhaft angeführt wird und den Schutzumfang der Erfindung in keinster Weise einschränkt. In diesem Zusammenhang ist dem Fachmann klar, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung verschiedene Modifikationen und Variationen vorgenommen werden können, ohne dabei vom Schutzumfang oder Geist der Erfindung abzuweichen. So können beispielsweise Merkmale, welche als Teil einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, in einer anderen Ausführungsform verwendet werden, wodurch sich noch eine weitere Ausführungsform ergibt. Es ist somit beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Variationen abdeckt, wie sie vom Schutzumfang der beigefügten Ansprüche sowie von deren Äquivalenten umfasst sind.
Die vorliegende Erfindung stellt Faserzementerzeugnisse mit verbesserten Eigenschaften in Bezug auf ihre Anwendbarkeit in Verfahren zur Bedruckung mittels Tintenstrahl bereit. Insbesondere bestand bislang stets das Problem, dass eine Bedruckung, und insbesondere eine Tintenstrahlbedruckung von Faserzementoberflächen mit lösungsmittelbasierten oder wasserbasierten Tinten per se nur sehr schwer, wenn überhaupt, zu erreichen war. Dies steht im Widerspruch zu anderen Materialien wie beispielsweise Keramik oder Glas, welche unter Verwendung von Tintenstrahldruck problemlos mit Informations- oder Ziermustern versehen werden können. Der Hauptgrund für diesen Unterschied liegt darin, dass Faserzementzusammensetzungen als strukturelle Eigenschaften inhärent einen hohen Grad an Heterogenität und eine hohe Oberflächenrauheit aufweisen, was unweigerlich das Problem des Ausblutens von Tinte hervorruft, bei welchem es sich um ein Phänomen handelt, das durch gezackte Druckränder und sogar unerwünschte Tintenflecken rund um die oder in der Nähe der Druckmuster oder Drucke gekennzeichnet ist.
Um diese Probleme zu lösen, haben die vorliegenden Erfinder neue und verbesserte Faserzementerzeugnisse entwickelt, welche mittels Tintenstrahldruck unter Verwendung herkömmlicher lösungsmittelbasierter oder wasserbasierter, pigmentierter Tinten mit hoher Effizienz und Güte bedruckt werden können.
Insbesondere wurde herausgefunden, dass durch Beschichten von Faserzementerzeugnissen mit einer Beschichtungszusammensetzung, in welcher die Menge an Pigmenten im Vergleich zur Gesamtmenge an Feststoffen (z. B. Pigmenten und festen Bindemittelkomponenten) in der Beschichtungszusammensetzung (d. h. die sogenannte ”volumenbezogene Pigmentkonzentration” (PVC) der Beschichtungszusammensetzung) mehr als etwa 40% beträgt, eine Bedruckung mittels Tintenstrahl durchgeführt werden kann, ohne dass eines der vorstehend beschriebenen Probleme auftritt.
Die Erfinder nehmen an, dass der beobachtete vorteilhafte Effekt auf der Tatsache beruht, dass die Porosität einer Deckschicht mit einer PVC von zumindest etwa 40% höher ist als die Porosität der äußeren Oberflächen von bekannten beschichteten Faserzementerzeugnissen. Diese erhöhte Porosität führt dazu, dass die auf die Faserzementerzeugnisse aufgebrachte Deckschicht die Tintenzusammensetzung nach dem Ausströmen der Tinte relativ schnell absorbieren und in sich aufnehmen kann, wodurch verhindert wird, dass sich diese Tintenzusammensetzung über die Oberfläche des beschichteten Faserzementerzeugnisses verteilt.
Dementsprechend sind die Faserzementerzeugnisse gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie eine pigmentierte Deckschicht mit einer PVC von zumindest etwa 40% umfassen, wodurch der Effekt einer sowohl einheitlichen Oberfläche als auch einer homogenen und hohen Porosität erzielt wird. Dieser Effekt hat den Vorteil, dass im Falle einer Tintenstrahlbedruckung dieser Erzeugnisse mit einer lösungsmittelbasierten oder mit einer wasserbasierten Tinte eine homogene und gleichmäßige Druckqualität über die gesamte Oberfläche des Faserzementerzeugnisses erhalten wird.
In einem ersten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung somit Faserzementerzeugnisse bereit, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, wobei die Faserzementerzeugnisse zumindest auf einem Teil ihrer äußeren Oberfläche zumindest eine oder mehrere gehärtete Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung umfassen, wobei die Zusammensetzung zumindest ein Bindemittel und ein Pigment umfasst und durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration (PVC; wie hierin definiert) von mehr als etwa 40% gekennzeichnet ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter Faserzementerzeugnissen zementartige Erzeugnisse verstanden, welche Zement und synthetische (und gegebenenfalls natürliche) Fasern umfassen. Die Faserzementerzeugnisse werden aus einer Faserzementaufschlämmung hergestellt, welche in ein sogenanntes ”rohes” Faserzementerzeugnis geformt und anschließend gehärtet wird.
In gewissem Ausmaß abhängig vom jeweils verwendeten Härtungsprozess umfasst die Faserzementaufschlämmung üblicherweise Wasser, Prozess- oder Verstärkungsfasern, bei welchen es sich um synthetische organische Fasern (und gegebenenfalls auch natürliche organische Fasern wie beispielsweise Cellulose) handelt, Zement (z. B. Portlandzement), Kalkstein, Kreide, gebrannten Kalk, gelöschten oder hydratisierten Kalk, gemahlenen Sand, Quarzsandmehl, Quarzmehl, amorphes Siliziumdioxid, kondensierten Silikastaub, Mikrosilika, Kaolin, Metakaolin, Wollastonit, Glimmer, Perlit, Vermiculit, Aluminiumhydroxid (ATH), Pigmente, Entschäumungsmittel, Flockungsmittel und/oder andere Additive. Um ein sogenanntes in der Masse gefärbtes Faserzementerzeugnis zu erhalten, werden gegebenenfalls Farbadditive (z. B. Pigmente) zugegeben.
In bevorzugten Ausführungsformen weisen die erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse eine Dicke von zwischen etwa 4 mm und etwa 200 mm auf, bevorzugt von zwischen etwa 6 mm und etwa 200 mm, stärker bevorzugt von zwischen etwa 8 mm und etwa 200 mm, am stärksten bevorzugt von zwischen etwa 10 mm und etwa 200 mm.
Die hierin beschriebenen Faserzementerzeugnisse umfassen aus Faserzement bestehende Dach- oder Wandverkleidungserzeugnisse, wie beispielsweise Faserzementpaneele, Faserzementtafeln, flache Faserzementlagen, gewellte Faserzementlagen, und dergleichen. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen können die erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse Dach- oder Fassadenelemente, flache Lagen oder gewellte Lagen sein.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei den Faserzementerzeugnissen der vorliegenden Erfindung um Faserzementlagen.
Die Faserzementerzeugnisse der vorliegenden Erfindung umfassen von etwa 0.1 bis etwa 5 Gew.-%, bevorzugt beispielsweise von etwa 0.5 bis etwa 4 Gew.-% an Fasern, stärker bevorzugt beispielsweise von etwa 1 bis 3 Gew.-% an Fasern, bezogen auf das Gesamtgewicht des Faserzementerzeugnisses.
In bevorzugten Ausführungsformen sind die erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse dadurch gekennzeichnet, dass sie Fasern ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Cellulosefasern oder anderen anorganischen oder organischen Verstärkungsfasern in einer Menge von etwa 0.1 bis etwa 5 Gew.-% umfassen. In bevorzugten Ausführungsformen sind die organischen Fasern aus der Gruppe bestehend aus Polypropylen, Polyvinylalkohol-Polyacrylnitril-Fasern, Polyethylen, Cellulosefasern (beispielsweise Holz- oder einjährigen Kraftzellstoff), Polyamidfasern, Polyesterfasern, Aramidfasern und Kohlenstofffasern ausgewählt. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind die anorganischen Fasern aus der Gruppe bestehend aus Glasfasern, Steinwollefasern, Schlackenwollefasern, Wollastonitfasern, Keramikfasern und dergleichen ausgewählt. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen können die Faserzementerzeugnisse der vorliegenden Erfindung fibrillierte Fibride wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, polyolefinische fibrillierte Fibride in einer Menge von etwa 0.1 bis 3 Gew.%, beispielsweise ”synthetischen Holzzellstoff”, umfassen.
Gemäß bestimmten bevorzugten Ausführungsformen umfassen die Faserzementerzeugnisse der vorliegenden Erfindung 20 bis 95 Gew.-% an Zement als hydraulisches Bindemittel.
Der in den erfindungsgemäßen Erzeugnissen enthaltene Zement ist aus der Gruppe bestehend aus Portlandzement, Zement mit hohem Aluminiumoxidgehalt, Eisenportlandzement, Trasszement, Schlackenzement, Mörtel, durch Autoklavbehandlung gebildete Calciumsilikate, und Kombinationen bevorzugter Bindemittel ausgewählt. In stärker bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei dem in den erfindungsgemäßen Erzeugnissen enthaltenen Zement um Portlandzement.
In bevorzugten Ausführungsformen umfassen die erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse gegebenenfalls weitere Komponenten. Diese weiteren, in den Faserzementerzeugnissen der vorliegenden Erfindung enthaltenen Komponenten können aus der Gruppe bestehend aus Wasser, Sand, Quarzsandmehl, kondensiertem Silikastaub, Mikrosilika, Flugasche, amorphem Siliziumdioxid, gemahlenem Quarz, gemahlenem Stein, Tonerden, Pigmenten, Kaolin, Metakaolin, Hochofenschlacke, Carbonaten, Puzzolanen, Aluminiumhydroxid, Wollastonit, Glimmer, Perlit, Calciumcarbonat und anderen Additiven (z. B. Farbadditiven) etc. ausgewählt sein. Es versteht sich, dass jede dieser Komponenten in einer geeigneten Menge vorliegt, welche von der Art des spezifischen Faserzementerzeugnisses abhängt und von einem Fachmann bestimmt werden kann. In bevorzugten Ausführungsformen beträgt die Gesamtmenge derartiger weiterer Komponenten vorzugsweise weniger als 70 Gew.-%, bezogen auf das anfängliche Gesamttrockengewicht der Zusammensetzung.
Weitere Additive, welche in den Faserzementerzeugnissen der vorliegenden Erfindung enthalten sein können, können aus der Gruppe bestehend aus Dispergiermitteln, Weichmachern, Entschäumungsmitteln und Flockungsmitteln ausgewählt sein. Die Gesamtmenge an Additiven beträgt vorzugsweise zwischen etwa 0.1 und etwa 1 Gew.-%, bezogen auf das anfängliche Gesamttrockengewicht der Zusammensetzung.
Die auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse bereitgestellte erste Beschichtungszusammensetzung umfasst zumindest ein Bindemittel und ein Pigment.
Bindemittel und Pigmente für Beschichtungszusammensetzungen sind im Fachbereich bekannt und stellen keinen kritischen Aspekt der Erfindung dar, solange die Beschichtungen durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration (PVC; wie hierin definiert) von mehr als etwa 40% gekennzeichnet sind. In bevorzugten Ausführungsformen kann die auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse bereitgestellte erste Deckschicht nicht mittels Strahlung oder durch chemische Vernetzung gehärtet werden.
Bindemittelzusammensetzungen, welche für eine Verwendung als erste Deckschicht in den Erzeugnissen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, beinhalten beispielsweise Bindemittel, die durch eine radikalische oder ionische, wässrige Emulsionspolymerisation erhalten worden sind. Bindemittel, welche für eine Verwendung als erste Deckschicht in den Erzeugnissen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, beinhalten beispielsweise Acryl- und/oder Methacryl(co)polymere. Derartige Acryl- und/oder Methacryl(co)polymere werden üblicherweise durch eine radikalisch initiierte, wässrige Emulsionspolymerisation von Estern der Acrylsäure- und/oder Methacrylsäure mit C1-C12-Alkanolen und einer kleineren Menge an Acrylsäure- und/oder Methacrylsäure als Monomere hergestellt. In diesem Zusammenhang gelten insbesondere Ester von Acryl- und Methacrylsäure mit C1-C8-Alkanolen als bevorzugt.
In bevorzugten Ausführungsformen kann das polymere Bindemittel somit in Form eines reinen Acrylats, eines Styrolacrylats, eines Fluorpolymeracrylats, eines Urethanacrylats, eines Vinylacrylats und/oder eines acrylathaltigen Ethylenvinylacetat-Copolymers, oder in Form von Kombinationen hiervon bereitgestellt werden. Das Polymer kann zumindest einem Acrylmonomer, wie beispielsweise einer Acrylsäure, einem Acrylsäureester, einer Methacrylsäure und einem Methacrylsäureester, entstammen. Üblicherweise entstammt das polymere Bindemittel einem oder mehreren Monomeren, wobei Beispiele hierfür Polyvinylidenfluorid, Styrol, α-Methylstyrol, Vinylchlorid, Acrylnitril, Methacrylnitril, Ureidomethacrylat, Vinylacetat, Vinylester von verzweigten tertiären Monocarbonsäuren, Itakonsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Ethylen, sowie C4-C8-konjugierte Diene umfassen.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen wird das polymere Bindemittel der ersten Beschichtungszusammensetzung der erfindungsgemäßen Erzeugnisse im Hinblick auf den Hydrophobizitätsgrad und/oder die Partikelgröße ausgewählt. Polymerpartikel für die hierin beschriebenen Zusammensetzungen weisen üblicherweise eine Größe im Nanometerbereich auf, während Polymerpartikel in anderen herkömmlichen Anstrichformulierungen eine Größe im Bereich von 50 bis 250 Nanometern besitzen.
Das aus Polymerpartikeln bestehende Bindemittel wird üblicherweise mit einem prozentualen Gewichtsanteil (Gew.-%) von weniger als 60%, bevorzugt im Bereich von oder von etwa 20 bis 55%, für eine hierin vorgesehene wasserbasierte erste Beschichtung bereitgestellt.
Die auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse bereitgestellte erste Beschichtungszusammensetzung umfasst weiterhin ein oder mehrere Pigmente, um auf diese Weise eine volumenbezogene Pigmentkonzentration (PVC, wie hierin definiert) von zumindest 40% zu erhalten. Pigmente verleihen Farbe, Deckkraft, und/oder sind als Verschnittmittel vorhanden. Pigmente umfassen Titanoxid, Eisenoxide, Calciumcarbonat, Spinnellpigmente, Titanate, Tonerden, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Magnesiumoxid, Magnesiumsilikat, Bariummetaborat-Monohydrat, Natriumoxid, Kaliumoxid, Talk, Baryte, Zinkoxid, Zinksulfit und Gemische hiervon, oder umfassen organische, alkaliresistente Pigmente wie beispielsweise Phthalocyanine und Azoverbindungen.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die erfindungsgemäße erste Beschichtungszusammensetzung ein oder mehrere Hauptpigmente (wie hierin definiert), so dass eine effektive volumenbezogene Pigmentkonzentration (effektive PVC, wie hierin definiert) von zumindest 40% erzielt wird. Wie hierin definiert, ist der volumenbezogene Prozentsatz an Pigmenten, bei welchen es sich nicht um Hauptpigmente handelt, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Verschnittpigmente oder Füllpigmente (wie hierin definiert), im Rahmen der Berechnung der effektiven volumenbezogenen Pigmentkonzentration nicht berücksichtigt. Die effektive PVC der ersten Beschichtungszusammensetzung wird daher lediglich unter Berücksichtigung des Volumens an Hauptpigmenten im Vergleich zum Gesamtvolumen an Hauptpigment(en) und festem/festen Bindemittel(n) in der Zusammensetzung berechnet. Die Erfinder haben herausgefunden, dass im Falle des Vorliegens von Hauptpigmenten in der ersten Beschichtungszusammensetzung in einer effektiven volumenbezogenen Pigmentkonzentration von zumindest 40% extrem gute Druckergebnisse erzielt werden. In bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei dem einen oder den mehreren Hauptpigmenten, welche in der auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse bereitgestellten ersten Beschichtungszusammensetzung enthalten sind, um ein oder mehrere weißgefärbte Pigmente wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Antimonpigmente, Bariumpigmente, Bleipigmente, Titanpigmente und Zinkpigmente. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei dem einen oder den mehreren Hauptpigmenten, welche in der auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse bereitgestellten ersten Deckschicht enthalten sind, um ein oder mehrere weißgefärbte Pigmente wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Antimonoxid (Antimonweiß, Sb₂O₃), basisches Bleicarbonat (PW1, Kremserweiß, (PbCO₃)₂·Pb(OH)₂), Titanoxid (PW6, Titanweiß, TiO₂) und Zinkoxid (PW4, Zinkweiß, ZnO).
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei den Hauptpigmenten, welche für eine Verwendung in der ersten Beschichtungszusammensetzung im Rahmen der Verfahren und Erzeugnisse der vorliegenden Erfindung geeignet sind, um eine effektive PVC von zumindest 40% zu erhalten, um ein oder mehrere weiße Hauptpigmente. In noch weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfassen die Hauptpigmente, welche für eine Verwendung in der ersten Beschichtungszusammensetzung im Rahmen der Verfahren und Erzeugnisse der vorliegenden Erfindung geeignet sind, zumindest Titandioxid (TiO₂).
In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Pigmente, welche für eine Verwendung in der ersten Beschichtungszusammensetzung im Rahmen der Verfahren und Erzeugnisse der vorliegenden Erfindung geeignet sind, im wesentlichen alkaliresistent, d. h. resistent gegenüber einem pH von etwa 8 oder höher, beispielsweise resistent gegenüber einem pH von etwa 9 oder höher, beispielsweise resistent gegenüber einem pH von etwa 10 oder höher, beispielsweise resistent gegenüber einem pH von etwa 11 oder höher, stärker bevorzugt resistent gegenüber einem pH von mehr als etwa 12 oder mehr als etwa 13.
Die zur Bereitstellung der ersten Deckschicht auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse verwendete Beschichtungszusammensetzung umfasst neben den polymeren Bindemitteln und Pigmenten weiterhin auch übliche Hilfsstoffe, z. B. Füllstoffe, Koaleszenzmittel, Antiblasenmittel, Rheologieveränderer, Tenside, Benetzungsmittel, Viskositätsveränderer, Dispergiermittel, Entschäumungsmittel, Konservierungsmittel und Hydrophobierungsmittel, Biozide, Fasern, Farbmittel, Wachse, Duftstoffe und Co-Lösungsmittel, sowie andere übliche Bestandteile. Beispiele für geeignete Füllmittel sind Aluminosilikate, Silikate, Erdalkalimetallcarbonate, bevorzugt Calciumcarbonat in Form von Kalzit oder Kalk, Dolomit, und auch Aluminiumsilikate oder Magnesiumsilikate, z. B. Talk.
Dementsprechend kann die zur Bereitstellung der ersten Deckschicht auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse verwendete Beschichtungszusammensetzung weiterhin ein/eine oder mehrere Filmbildungshilfen oder Koaleszenzmittel umfassen. Geeignete Filmbildungshilfen oder Koaleszenzmittel umfassen beispielsweise Glykolether (z. B. Produkte von Eastman Chemical Company, Kingsport, Tenn., einschließlich DB, EB, PM, EP) und Esteralkohole (z. B. Produkte von Eastman Chemical Company, Kingsport, Tenn., einschließlich Texanol).
Neben den vorstehend genannten Substanzen kann die zur Bereitstellung der ersten Deckschicht auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse verwendete Beschichtungszusammensetzung weiterhin ein oder mehrere Additive umfassen, welche aufgrund ihrer Eigenschaften, beispielsweise zwecks Regulation von Fließfähigkeit und Egalisierung, Schimmer, Schaumbildung, Vergilbung, Resistenz gegenüber Flecken, Reinigungsmitteln, Politur, Klumpen, Schimmel, Schmutz oder Korrosion, sowie zur Fixierung von Farbe und Glanz enthalten sind.
Die Emulsionspolymerisation der Beschichtungszusammensetzung erfordert die Verwendung von Tensiden als Stabilisatoren. Nichtionische Tenside sind bevorzugt. Alkoholethoxylate sind besonders bevorzugt. Herkömmliche Beschichtungen mit einer Hydroxylzahl (gemessen in Übereinstimmung mit ISO 4629) von zumindest 1 sind bevorzugt. Hydroxylzahlen von zumindest 1.5 sind besonders bevorzugt.
Beispiele für geeignete oberflächenaktive Dispergier- oder Benetzungsmittel umfassen jene, welche unter Handelsbezeichnungen wie beispielsweise STRODEX^TM KK-95H, STRODEX^TM PLF100, STRODEX^TM PKOVOC, STRODEX^TM LFK LFK70, STRODEX^TM SEK50D und DEXTROL^® OC50 (Marken von Dexter Chemical LLC, Wilmington, Del.); HYDROPALAT^TM 100, HYDROPALAT^TM 140, HYDROPALAT^TM 44, HYDROPALAT^TM 5040 und HYDROPALAT^TM 3204 (Marken von Cognis Corp., Monheim, Deutschland); LIPOLIN^TM A, DISPERS^TM 660C, DISPERS^TM 715W (Marken von Evonik Degussa GmbH, Deutschland) ; BYK^® 156, BYK^® 2001 und ANTI-TERRA^TM 207 (Marken von Byk-Cera, Deutschland) ; DISPEX^TM A40, DISPEX^TM N40, DISPEX^TM R50, DISPEX^TM G40, DISPEX^TM GA40, EFKA^® 1500, EFKA^® 1501, EFKA^® 1502, EFKA^® 1503, EPKA^TM 3034, EFKA^® 3522, EFKA^® 3580, EFKA^TM 3772, EFKA^® 4500, EFKA^® 4510, EFKA^® 4520, EFKA^® 4530, EFKA^® 4540, EFKA^® 4550, EFKA^® 4560, EFKA^® 4570, EFKA^® 6220, EFKA^® 6225, EFKA^® 6230 und EFKA^® 6525 (Marken von Ciba Specialty Chemicals, Basel, Schweiz); SURFYNOL^TM CT-111, SURFYNOL^TM CT-121, SURFYNOL^TM CT-131, SURFYNOL^TM CT-211, SURFYNOL^TM CT 231, SURFYNOL^TM CT-136, SURFYNOL^TM CT-151, SURFYNOL^TM CT-171, SURFYNOL^TM CT-234, CARBOWET^TM DC-01, SYRFYNOL^TM 104, SURFYNOL^TM PSA-336, SURFYNOL^TM 420, SURFYNOL^TM 440, ENVIROGEM^TM AD-01 und ENVIROGEM^TM AE01 (Marken von Air Products and Chemicals, Inc., Lehigh Valley, Pa.) ; TAMOL^TM 1124, TAMOL^TM 165A, TAMO^TM 850, TAMOL^TM 681, TAMOL^TM 731 und TAMOL^TM SG-1 (Marken von Rohm & Haas Company, Philadelphia, Pa.); IGEPAL^TM CO-210, IGEPAL^TM CO-430, IGEPAL^TM CO-630, IGEPAL^TM CO-730 und IGEPAL^TM CO-890 (Marken von Rhodia Inc., Cranbury, N. J.); T-DET^TM und T-MULZ^TM (Marken von Harcros Chemicals Inc., Kansas City, Kans.) erhältlich sind.
Beispiele für geeignete Entschäumungsmittel umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, BYK^TM 018, BYK^® 019, BYK^® 020, BYK^® 022, BYK^® 025, BYK^® 032, BYK^® 033, BYK^® 034, BYK^® 038, BYK^® 040, BYK^® 060, BYK^® 070 und BYK^® 077 (Marken von Byk-Cera, Deutschland); SURFYNOL^TM DF-695, SURFYNOL^TM DF-75, SURFYNOL^TM DF-62, SURFYNOL^TM DF-40 und SURPYNOL^TM DF-110D (Marken von Air Products and Chemicals, Inc., Lehigh Valley, Pa.); DEE FO^® 3010A, DEE FO^® 2020E/50, DEE FO^® 215, DEE FO^® 806-102 und AGITAN^TM 31BP, AGITAN^TM 731 (Marken von Munzing Chemie GmbH, Deutschland); EFKA^® 2526, EFKA^® 2527 und EFKA^® 2550 (Marken von Ciba Specialty Chemicals, Basel, Schweiz); TEGO^® Foamex 8050, TEGO^® Foamex 1488, TEGO^® Foamex 7447, TEGO^® Foamex 800, TEGO^® Foamex 1495 und TEGO^® Foamex 810 (Marken von Evonik Degussa GmbH, Deutschland); FOAMASTER^® 714, FOAMASTER^® A410, FOAMASTER^® 111, FOAMASTER^® 333, FOAMASTER^® 306, FOAMASTER^® SA-3, FOAMASTER^® AP, DEHYDRAN^® 1620, DEHYDRAN^® 1923 und DEHYDRAN^® 671 (Marken von Cognis Corp., Monheim, Deutschland).
Sofern gewünscht, sind ein Verdickungsmittel und ein Rheologieveränderer zur Verbesserung der Verteilung, der Handhabung, sowie der Aufbringung der Beschichtungszusammensetzung enthalten. Aufgrund der bevorzugten Quelleigenschaften im feuchtigkeitsfreien Zustand handelt es sich bei dem Verdickungsmittel bevorzugt um ein nicht auf Cellulose basierendes Verdickungsmittel. Assoziative Verdickungsmittel, wie beispielsweise hydrophob-modifizierte, mittels Alkali quellbare Acrylcopolymere und hydrophob-modifizierte Urethancopolymere, verleihen emulsionsbasierten Anstrichmitteln üblicherweise eine stärker ausgeprägte Newtonsche Rheologie als herkömmliche Verdickungsmittel, wie beispielsweise cellulosebasierte Verdickungsmittel. Cellulosebasierte Verdickungsmittel entfalten ihre Wirkung durch Quellung in Wasser und sind, wie hierin weiterhin beschrieben ist, in verschiedenen bevorzugten Ausführungsformen unerwünscht. Repräsentative Beispiele geeigneter, hierin verwendeter assoziativer Verdickungsmittel umfassen Acrysol^TM RM 8W und Acrysol^TM RM-2020 NPR (Marken von Rohm & Haas Company, Philadelphia, Pa.).
Beschichtungszusammensetzungen, welche zur Bereitstellung der ersten Deckschicht auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse verwendet werden, können weiterhin auch andere Additive, wie beispielsweise Weichmacher, Entschäumungsmittel, pH-Einstellungsmittel (Amin oder Ammoniak), Abtönfarbe und Biozide, umfassen. Derartige Beschichtungsadditive sind in der Formulierung üblicherweise in einer Menge von etwa 0 bis etwa 18 Gew.-% oder bis zu 18 Gew.-%, und von etwa 1 bis etwa 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Formulierung, enthalten.
Beschichtungszusammensetzungen, welche zur Bereitstellung der ersten Deckschicht auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse verwendet werden, können darüber hinaus ein oder mehrere funktionelle Verschnittmittel zur Erhöhung des Deckvermögens, Reduzierung der Kosten, Erlangung von Haltbarkeit, Veränderung des Erscheinungsbildes, Kontrolle der Rheologie und/oder Beeinflussung anderer gewünschter Eigenschaften umfassen. Beispiele für funktionelle Verschnittmittel umfassen beispielsweise Bariumsulfat, Aluminiumsilikat, Magnesiumsilikat, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Tonerde, Gips, Siliziumdioxid und Talk.
In verschiedenen Ausführungsformen ist es erwünscht, der zur Bereitstellung der ersten Deckschicht auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse verwendeten Beschichtungszusammensetzungen ein Biozid oder Antischimmelmittel, oder ein Fungizid hinzuzufügen. Bevorzugte Beispiele umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Bariumsulfat, ROZONE^TM 2000, BUSAN^TM 1292, BUSAN 11M1, BUSAN 11M2 und BUSAN 1440 (Marken von Rohm & Haas Company, Philadelphia, Pa., oder ihrer Tochtergesellschaften oder angeschlossener Unternehmen); POLYPHASE^® 663 und POLYPHASE^® 678 (Marken von Troy Chemical Corporation, Newark, N. J.); und KATHON^TM LX (Marke von Rohm & Haas Company, Philadelphia, Pa., oder ihrer Tochtergesellschaften oder angeschlossener Unternehmen).
Beschichtungszusammensetzungen, welche zur Bereitstellung der ersten Deckschicht auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse verwendet werden, sind üblicherweise so formuliert, dass sie zumindest etwa 50 Volumen% an trockenen Feststoffen enthalten. In bevorzugten Ausführungsformen enthalten die Beschichtungszusammensetzungen, welche zur Bereitstellung der ersten Deckschicht auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse verwendet werden, als Rest Wasser.
Wasser liegt zusammen mit dem bindenden Polymer, sofern dieses in Form einer Dispersion bereitgestellt wird, sowie in anderen Komponenten der Beschichtungszusammensetzungen vor. Im Allgemeinen wird Wasser auch separat zugesetzt.
In bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Beschichtungszusammensetzung der Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration (PVC, wie hierin definiert) von zumindest etwa 40%, bevorzugt von zwischen etwa 40% und etwa 80%, beispielsweise von zwischen etwa 40% und etwa 70%, stärker bevorzugt von zwischen etwa 40% und 60%, gekennzeichnet. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Beschichtungszusammensetzung der Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von zumindest etwa 50%, stärker bevorzugt von zwischen etwa 50% und etwa 80%, beispielsweise von zwischen etwa 50% und etwa 70%, am stärksten bevorzugt von zwischen etwa 50% und etwa 60%, gekennzeichnet. In noch weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Beschichtungszusammensetzung der Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von zwischen etwa 40% und etwa 50%, stärker bevorzugt von zwischen etwa 45% und etwa 50%, beispielsweise etwa 46%, gekennzeichnet. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die gehärtete erste Deckschicht der Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration (PVC) von zumindest etwa 40%, beispielsweise von zumindest etwa 45%, bevorzugt von zumindest etwa 50%, beispielsweise von zumindest etwa 55%, stärker bevorzugt von zumindest etwa 60%, beispielsweise von zumindest etwa 65%, am stärksten bevorzugt von zumindest etwa 70%, beispielsweise von zumindest etwa 75% oder von zumindest etwa 80%, gekennzeichnet.
In noch weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Beschichtungszusammensetzung der Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, durch eine effektive volumenbezogene Pigmentkonzentration (effektive PVC, wie hierin definiert) von zumindest etwa 40%, bevorzugt von zwischen etwa 40% und etwa 80%, beispielsweise von zwischen etwa 40% und etwa 70%, stärker bevorzugt von zwischen etwa 40% und 60%, gekennzeichnet. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Beschichtungszusammensetzung der Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, durch eine effektive volumenbezogene Pigmentkonzentration von zumindest etwa 50%, stärker bevorzugt von zwischen etwa 50% und etwa 80%, beispielsweise von zwischen etwa 50% und etwa 70%, am stärksten bevorzugt von zwischen etwa 50% und etwa 60%, gekennzeichnet. In noch weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Beschichtungszusammensetzung der Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, durch eine effektive volumenbezogene Pigmentkonzentration von zwischen etwa 40% und etwa 50%, stärker bevorzugt von zwischen etwa 45% und etwa 50%, beispielsweise etwa 46%, gekennzeichnet. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die gehärtete erste Deckschicht der Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, durch eine effektive volumenbezogene Pigmentkonzentration (PVC) von zumindest etwa 40%, beispielsweise von zumindest etwa 45%, bevorzugt von zumindest etwa 50%, beispielsweise von zumindest etwa 55%, stärker bevorzugt von zumindest etwa 60%, beispielsweise von zumindest etwa 65%, am stärksten bevorzugt von zumindest etwa 70%, beispielsweise von zumindest etwa 75% oder von zumindest etwa 80%, gekennzeichnet.
In bevorzugten Ausführungsformen beträgt die zur Ausbildung eines Films während des Trocknens der einen oder der mehreren Schichten der ersten Beschichtungszusammensetzung der Faserzementerzeugnisse, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, benötigte Mindesttemperatur weniger als etwa 60°C.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfasst die zur Bereitstellung der einen oder der mehreren ersten Deckschichten auf der Oberfläche der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse verwendete erste Beschichtungszusammensetzung als flüssige Komponente im Wesentlichen Wasser und, sofern gewünscht, eine mit Wasser mischbare organische Flüssigkeit, wie beispielsweise einen Alkohol. Die erste Beschichtungszusammensetzung wird mit einem Nassbeschichtungsgewicht im Bereich von etwa 30 bis etwa 500 g/m², bevorzugt von etwa 40 bis etwa 300 g/m², stärker bevorzugt von etwa 50 bis etwa 500 g/m² auf übliche Art und Weise, beispielsweise durch Sprühen, Spachteln, Rakeln, Streichen, Walzen, Vorhanggießen oder Gießen, oder durch eine Kombination einer oder mehrerer Anwendungen, auf die zementgebundene Tafel aufgebracht. In bestimmten Ausführungsformen wird die erste Beschichtungszusammensetzung bevorzugt durch Sprühen aufgebracht.
Die hierin beschriebenen Beschichtungszusammensetzungen können somit unter Verwendung eines Pinsels, einer Klinge, einer Walze, einer Sprühvorrichtung (z. B. luftunterstützt oder luftlos, elektrostatisch), einer Vakuumbeschichtungsvorrichtung, einer Vorhanggießvorrichtung, einer Flutbeschichtungsvorrichtung, oder einer beliebigen geeigneten Vorrichtung, welche eine gleichmäßige Verteilung der Beschichtungszusammensetzung auf der Oberfläche fördert, selbst wenn die Oberfläche beschädigt, abgenutzt oder gesprungen ist, auf eine Oberfläche eines Faserzementerzeugnisses aufgebracht werden. Die Beschichtungszusammensetzungen können zur Bereitstellung einer glatten Oberfläche, einer farbigen Oberfläche oder einer strukturierten Oberfläche aufgebracht werden. Hierbei kann jeweils ein Teil einer Oberfläche oder eine komplette Oberfläche des Faserzementerzeugnisses auf einmal beschichtet werden. Zusätzlich oder alternativ kann die komplette Oberfläche oder ein Teil der Oberfläche mehr als einmal beschichtet werden, um die gewünschte Dicke, den gewünschten Glanz und/oder den gewünschten Oberflächeneffekt zu erzielen. Das Ausmaß an Abdeckung, welches unter Einsatz einer bestimmten Menge der Zusammensetzung erhalten wird, hängt von den jeweiligen Begehrlichkeiten und/oder vom Zustand der zu beschichtenden Oberfläche und von der Dicke der aufgebrachten Beschichtung ab.
In einem zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung eines Faserzementerzeugnisses bereit, welches für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet ist.
Ein erster Schritt dieser erfindungsgemäßen Verfahren besteht in der Bereitstellung eines Faserzementerzeugnisses, welcher mittels eines beliebigen, im Fachbereich zur Herstellung von im Wesentlichen zumindest aus Wasser, Zement und Faserns bestehenden Faserzementerzeugnissen bekannten Verfahrens durchgeführt werden kann.
In diesem Schritt kann unter Verwendung einer oder mehrerer Quellen von zumindest Zement, Wasser und Fasern zunächst eine Faserzementaufschlämmung hergestellt werden. In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen ist diese eine oder sind diese mehreren Quellen von zumindest Zement, Wasser und Fasern operativ mit einer kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung verbunden, welche derart konstruiert ist, dass eine zementartige Faserzementaufschlämmung gebildet wird. Sofern Cellulosefasern oder das Äquivalent von Altpapierfasern verwendet werden, wird in bevorzugten Ausführungsformen eine Mindestmenge von etwa 3%, beispielsweise etwa 4%, der gesamten Aufschlämmungsmasse dieser Cellulosefasern verwendet. Sofern ausschließlich Cellulosefasern verwendet werden, wird in weiteren bevorzugten Ausführungsformen zwischen etwa 4% bis etwa 12%, stärker bevorzugt beispielsweise zwischen etwa 7% und etwa 10%, der gesamten Aufschlämmungsmasse dieser Cellulosefasern verwendet. Werden Cellulosefasern durch kurze Mineralfasern wie beispielsweise Steinwolle ersetzt, so ist es höchst vorteilhaft, sie in einem Anteil vom 1.5- bis 3-fachen des Gewichts zu ersetzen, um annähernd den gleichen Anteil pro Volumen beizubehalten. In langen und gekürzten Fasern, beispielswiese in Glasfaserrovings oder in synthetischen Hochmodulfasern wie beispielsweise Polypropylen-, Polyvinylacetat-, Polycarbonat- oder Acrylnitrilfasern, kann der Anteil geringer sein als der Anteil an ersetzten Cellulosefasern. Die Feinheit der Fasern (gemessen in Schopper-Riegler-Mahlgraden) stellt im Prinzip keinen kritischen Aspekt der erfindungsgemäßen Verfahren dar. In bevorzugten Ausführungsformen wurde dennoch herausgefunden, dass ein Bereich zwischen etwa 15 DEG SR und etwa 45 DEG SR im Rahmen der erfindungsgemäßen Verfahren besonders vorteilhaft sein kann.
Sobald eine Faserzementaufschlämmung erhalten worden ist, kann die Herstellung der faserverstärkten Zementerzeugnisse in Übereinstimmung mit einem beliebigen bekannten Prozess erfolgen. Das am häufigsten verwendete Verfahren zur Herstellung von Faserzementerzeugnissen ist das Hatschek-Verfahren, welches unter Verwendung einer modifizierten Siebzylinder-Papierherstellungsmaschine durchgeführt wird. Andere Herstellungsverfahren umfassen das Magnani-Verfahren, Einspritzverfahren, Extrusionsverfahren, Flow-on-Verfahren, und andere. In bevorzugten Ausführungsformen werden die Faserzementerzeugnisse der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des Hatschek-Verfahrens bereitgestellt. Das ”rohe” oder ungehärtete Faserzementerzeugnis wird zwecks Einstellung der gewünschten Dichte gegebenenfalls nachträglich komprimiert, üblicherweise bei Drücken im Bereich von etwa 22 bis etwa 30 MPa.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung können weiterhin den Schritt des Kürzens der Faserzementerzeugnisse auf eine vorbestimmte Länge umfassen, um auf diese Weise ein Faserzementerzeugnis zu erzeugen. Das Kürzen der Faserzementerzeugnisse auf eine vorbestimmte Länge kann unter Verwendung einer beliebigen im Fachbereich bekannten Technik erfolgen, wie beispielswiese, jedoch nicht beschränkt auf, Wasserstrahlschneiden, Luftstrahlschneiden, oder dergleichen. Die Faserzementerzeugnisse können auf eine beliebige gewünschte Länge gekürzt werden, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, auf eine Länge von zwischen etwa 1 m und etwa 15 m, beispielsweise von zwischen etwa 1 m und etwa 10 m, stärker bevorzugt von zwischen etwa 1 m und etwa 5 m, am stärksten bevorzugt von zwischen etwa 1 m und etwa 3 m.
Der Fachmann ist sich dessen bewusst, dass die Verfahren der vorliegenden Erfindung weiterhin zusätzliche Schritte der Weiterverarbeitung der hergestellten Faserzementerzeugnisse umfassen können.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen kann die Faserzementaufschlämmung und/oder können die Faserzementerzeugnisse im Zuge der Verfahren der vorliegenden Erfindung beispielsweise verschiedenen Zwischenbehandlungen unterzogen werden, wie beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, einer Behandlung mit einem oder mit mehreren Hydrophobierungsmitteln, einer Behandlung mit einem oder mit mehreren Flockungsmitteln, zusätzlichen oder zwischenzeitlichen Preßschritten, etc.
Sobald die Faserzementerzeugnisse gebildet worden sind, werden sie an den Seitenrändern zurechtgeschnitten. Die Randstreifen können durch unmittelbares Mischen mit dem zurückgewonnenen Wasser und erneutes Einbringen des Gemisches in das Mischsystem gegebenenfalls zurückgewonnen werden.
In bevorzugten Ausführungsformen werden die erhaltenen Faserzementerzeugnisse gehärtet. In der Tat kann man die Faserzementerzeugnisse im Anschluss an die Herstellung eine Zeitlang in der Umgebung, in welcher sie gebildet werden, aushärten lassen, oder sie können alternativ einer thermischen Härtung unterzogen werden (z. B. durch Autoklavieren oder dergleichen).
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen wird das ”rohe” Faserzementerzeugnis gehärtet, üblicherweise durch Härten an Luft (luftgehärtete Faserzementerzeugnisse) oder unter Druck in Gegenwart von Dampf und bei erhöhten Temperaturen (autoklavgehärtet). Bei autoklavgehärteten Erzeugnissen wird üblicherweise Sand zu der ursprünglichen Faserzementaufschlämmung hinzugefügt. Eine Härtung im Autoklav führt prinzipiell zur Anwesenheit von 11.3 Å (Ångström) Tobermorit in dem Faserzementerzeugnis.
In noch weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann das ”rohe” Faserzementerzeugnis zunächst an Luft vorgehärtet werden, wonach das vorgehärtete Erzeugnis bis zum Erreichen seiner endgültigen Festigkeit weiter luftgehärtet, oder unter Verwendung von Druck und Dampf autoklavgehärtet wird, um dem Erzeugnis seine endgültigen Eigenschaften zu verleihen.
In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Verfahren weiterhin den Schritt des thermischen Trocknens der erhaltenen Faserzementerzeugnisse umfassen. Nach dem Härten kann das Faserzementerzeugnis, bei welchem es sich um eine Tafel, eine Lage oder eine Platte handelt, noch immer eine signifikante Menge an Wasser, vorliegend als Feuchtigkeit, umfassen. Dies können bis zu 10 oder sogar 15 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Erzeugnisses, sein. Das Gewicht des trockenen Erzeugnisses ist als das Gewicht des Erzeugnisses definiert, welches das Erzeugnis besitzt, wenn es bei 105°C in einem belüfteten Ofen bis zur Gewichtskonstanz getrocknet wird.
In bestimmten Ausführungsformen wird das Faserzementerzeugnis getrocknet. Eine derartige Trocknung erfolgt vorzugsweise durch Lufttrocknung und wird beendet, sobald der prozentuale Gewichtsanteil an Feuchtigkeit in dem Faserzementerzeugnis weniger als oder gleich 8 Gew.-%, gar weniger als oder gleich 6 Gew.-%, und am stärksten bevorzugt zwischen einschließlich 4 Gew.-% und 6 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Erzeugnisses, beträgt.
Der nächste Schritt der erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Faserzementerzeugnissen, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, umfasst das Aufbringen einer oder mehrerer Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung auf zumindest einen Teil der äußeren Oberfläche des Faserzementerzeugnisses, wobei die Zusammensetzung zumindest ein Bindemittel und ein Pigment umfasst und durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von mehr als etwa 40% gekennzeichnet ist. Weitere Besonderheiten der ersten Beschichtungszusammensetzung sind in Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Erzeugnissen vorstehend definiert und beschrieben.
Ein weiterer Schritt der erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Faserzementerzeugnissen, welche für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind, umfasst das Härten der einen oder der mehreren Schichten der ersten Beschichtungszusammensetzung, um auf diese Weise ein zur Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignetes Faserzementerzeugnis zu erhalten. Im Prinzip kann ein beliebiger im Fachbereich bekannter Härtungsschritt zur Filmbildung, zum Trocknen und zum Härten der einen oder der mehreren Schichten der ersten Beschichtungszusammensetzung angewendet werden. In bevorzugten Ausführungsformen wird die erste Beschichtungszusammensetzung bei Raumtemperatur oder bevorzugt bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise bei 40 bis 150°C, getrocknet. Die Trockendicke der ersten herkömmlichen Beschichtung beträgt im Allgemeinen von etwa 20 Pm bis etwa 100 Pm, bevorzugt von etwa 50 Pm bis etwa 70 Pm.
In einem dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung eines tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnisses bereit.
Ein erster Schritt in diesen Verfahren umfasst das Bereitstellen eines erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisses, welches wie hierin beschrieben für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet ist, wobei das Erzeugnis auf zumindest einem Teil seiner äußeren Oberfläche eine oder mehrere gehärtete Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung umfasst, wobei die erste Beschichtungszusammensetzung zumindest ein Bindemittel und ein Pigment umfasst und durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von mehr als etwa 40% gekennzeichnet ist.
Bevor der Tintendruck aufgebracht wird, wird die erste Beschichtungszusammensetzung bei Raumtemperatur oder bevorzugt bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise bei etwa 40°C bis etwa 150°C, getrocknet. Die Trockendicke der ersten Beschichtungszusammensetzung beträgt im Allgemeinen von etwa 20 μm bis etwa 100 μm, bevorzugt von etwa 50 μm bis etwa 70 μm.
Ein nächster Schritt der erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnisses umfasst das Aufbringen eines Tintendrucks auf die Oberseite der einen oder der mehreren gehärteten Schichten der ersten Beschichtungszusammensetzung unter Verwendung eines Tintenstrahldruckers.
Der Schritt des Aufbringens eines Tintendrucks auf die eine oder die mehreren gehärteten Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung der erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnisse kann mittels eines beliebigen bekannten, tintenstrahlbasierten Verfahrens unter Verwendung einer Tinte erfolgen, welche zumindest ein flüssiges Vehikel und ein oder mehrere Pigmente umfasst.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung handelt es sich bei der Tinte somit um keine UV-gehärtete Tinte oder UV-härtbare Tinte (wie hierin definiert), da diese Tinten kein flüssiges Vehikel umfassen.
Die Tinte ist durch mehrere Merkmale gekennzeichnet. Sie besitzt eine Viskosität, welche es ihr ermöglicht, mittels Tintenstrahldruck aufgedruckt zu werden, üblicherweise eine Viskosität (bei Raumtemperatur) von weniger als etwa 50 cps, oder eine Viskosität bei Ausströmtemperatur (die am Tintendruckkopf während des Druckens vorherrschende Temperatur) von weniger als etwa 20 cps, am stärksten bevorzugt von weniger als etwa 15 cps, am stärksten bevorzugt von zwischen etwa 10 und etwa 13 cps. Der Begriff ”Ausströmtemperatur” bezeichnet die Temperatur der Tinte am Druckkopf und beträgt üblicherweise etwa 30°C bis etwa 60°C, bevorzugt etwa 35°C bis etwa 45°C. Die Viskosität der Tinten kann beispielsweise mittels eines Brookfield DV-II+ Viskosimeters mit einem Adapter für kleine Proben und unter Verwendung einer Spindel S18 bei 80 UpM gemessen werden.
In bevorzugten Ausführungsformen umfassen die für eine Verwendung in den Verfahren und Erzeugnissen der vorliegenden Erfindung geeigneten Tintenzusammensetzungen im Wesentlichen Submikronpartikel eines wärmeresistenten anorganischen Pigments. Die mittlere Größe der anorganischen Pigmente beträgt vorzugsweise weniger als etwa 1.2 μm, bevorzugt weniger als etwa 0.9 μm, stärker bevorzugt weniger als etwa 0.7 μm. Am stärksten bevorzugt beträgt die mittlere Größe der anorganischen Pigmentpartikel weniger als etwa 550 Nanometer (0.55%). Der Begriff ”anorganisches Pigment” bezeichnet ein Pigment, welches zumindest teilweise anorganischer Natur ist. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den anorganischen Pigmenten um Metalloxide, welche a priori in einer zur Bereitstellung der gewünschten Eigenschaften geeigneten Form vorliegen. Es können verschiedene Metalloxide verwendet werden, wie beispielsweise Chromoxid, Kupferoxid, Mischoxide CuCr₂O₃-Oxid (für schwarze Farbe), rotes Eisenoxid (Pigment Rot 101), Nickel-Antimon-Titangelbrutil (Pigment Gelb 53), blauer Kobalt-Aluminium-Spinell (Pigment Blau 28), etc.
In bevorzugten Ausführungsformen, in welchen das in den Tintenzusammensetzungen enthaltene Pigment eine weiße Farbe besitzt und das Pigment somit ein Weißpigment (wie beispielsweise Titandioxid (TiO₂)) ist, beträgt die mittlere Größe der Pigmentpartikel zwischen etwa 0.17 μm bis etwa 0.25 μm.
In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die für eine Verwendung in den Verfahren und Erzeugnissen der vorliegenden Erfindung geeigneten Tintenzusammensetzungen im Wesentlichen alkaliresistent, d. h. resistent gegenüber einem pH von etwa 8 oder höher, beispielsweise resistent gegenüber einem pH von etwa 9 oder höher, beispielsweise resistent gegenüber einem pH von etwa 10 oder höher, beispielsweise resistent gegenüber einem pH von etwa 11 oder höher, stärker bevorzugt resistent gegenüber einem pH von mehr als etwa 12 oder mehr als etwa 13.
In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Pigmente, welche in den für eine Verwendung in den Verfahren und Erzeugnissen der vorliegenden Erfindung geeigneten Tintenzusammensetzungen enthalten sind, im Wesentlichen alkaliresistent, d. h. resistent gegenüber einem pH von etwa 8 oder höher, beispielsweise resistent gegenüber einem pH von etwa 9 oder höher, beispielsweise resistent gegenüber einem pH von etwa 10 oder höher, beispielsweise resistent gegenüber einem pH von etwa 11 oder höher, stärker bevorzugt resistent gegenüber einem pH von mehr als etwa 12 oder mehr als etwa 13.
Das flüssige Vehikel, welches in den für eine Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeigneten Tinten enthalten ist, ist bei einer Raumtemperatur von etwa 15°C bis etwa 28°C flüssig. Gemäß bestimmten Ausführungsformen besteht eine ”lösungsmittelbasierte Tinte” aus zumindest einem organischen Lösungsmittel (oder einer Kombination von mehreren organischen Lösungsmitteln). Gemäß anderen Ausführungsformen besteht alternativ eine ”wasserbasierte Tinte” aus einer wasserbasierten Lösung.
Gemäß bestimmten Ausführungsformen handelt es sich bei dem flüssigen Vehikel um ein organisches Lösungsmittel wie beispielsweise PM (Propylenglykolmonomethylether), DPM (Dipropylenglykolmonomethylether), TPM (Tripropylenglykolmonomethylether), PnB (Propylenglykolmono-n-butylether), DPnB (Dipropylenglykolmonobutylether), TPNB (Tripropylenglykolmono-n-butylether), PnP (Propylenglykolmonopropylether), DPnP (Dipropylenglykolmonopropylether), TPNB-H (Propylenglykolbutylether), PMA (Propylenglykolmonomethyletheracetat), Dowanol DB (Diethylenglykolmonobutylether), oder andere Ethylen- oder Propylenglykolether (Dow Chemical Company, USA). Das Vehikel kann auch ein Gemisch aus zwei oder mehreren unterschiedlichen organischen Lösungsmitteln sein. In weiteren bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei dem flüssigen Vehikel oder Lösungsmittel, welches in den für eine Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeigneten Tinten enthalten ist, um eine lösungsmittelbasierte Tinte, wie beispielsweise eine ölbasierte Zusammensetzung.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die für eine Verwendung in den Verfahren und Erzeugnissen der vorliegenden Erfindung geeignete lösungsmittelbasierte Tinte zumindest ein anorganisches oder zumindest ein weißes Pigment, und zumindest ein Lösungsmittel in Kombination mit einem Dispergiermittel.
In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Tinte weiterhin zumindest ein Dispergiermittel oder/und ein Benetzungsmittel, wie beispielsweise Bykumen (Lösung eines ungesättigten sauren Polycarbonsäurepolyesters mit niedrigem Molekulargewicht und Testbenzin/Isobutanol = 2/1), Disperbyk-166 (Lösung eines Blockcopolymers mit pigmentaffinen Gruppen und hohem Molekulargewicht und Methoxypropylacetat/Butylacetat = 1/4), Disperbyk-164 (Lösung eines Blockcopolymers mit pigmentaffinen Gruppen und hohem Molekulargewicht und Butylacetat), Disperbyk-130 (Lösung von Polyaminamiden ungesättigter Polycarbonsäuren und Alkylbenzol/Butylglykol = 5/1), Disperbyk-182 (Lösung eines Blockcopolymers mit pigmentaffinen Gruppen und hohem Molekulargewicht und Methoxypropylacetat/Methoxypropoxypropanol/Butylacetat = 4/4/4), Disperbyk-163 (Lösung eines Blockcopolymers mit pigmentaffinen Gruppen und hohem Molekulargewicht in Xylol/Butylacetat/Methoxypropylacetat 3/1/1); Disperbyk-161 (Lösung eines Blockcopolymers mit pigmentaffinen Gruppen und hohem Molekulargewicht und Methoxypropylacetat/Butylacetat = 6/1), Disperbyk-101 (Lösung eines Salzes von langkettigen Polyaminamiden, polaren sauren Estern und Lackbenzin/Butylglykol 8/1), Disperbyk-160 (Lösung eines Blockcopolymers mit pigmentaffinen Gruppen und hohem Molekulargewicht und Xylol/Butylacetat = 6/1), BYK-P-104 (Lösung eines ungesättigten Polycarbonsäurepolymers mit niedrigem Molekulargewicht und Xylol/Diisobutylketon = 9/1), BYK-P-104 S (Lösung eines ungesättigten Polycarbonsäurepolymers mit niedrigem Molekulargewicht und eines Polysiloxancopolymers und Xylol/Diisobutylketon = 9/1), Disperbyk-180 (Alkylolammoniumsalz eines Blockcopolymers mit sauren Gruppen), Disperbyk-110 (Lösung eines Copolymers mit sauren Gruppen und Methoxypropylacetat/Alkylbenzol = 1/1), BYK-348 (Polyether-modifiziertes Polydimethylsiloxan), BYK-346 (Lösung eines Polyether-modifizierten Polydimethylsiloxans in Dipropylenglykolmonomethylether), BYK-381 (Lösung eines Polyacrylcopolymers und Dipropylenglykolmonomethylether) (Chemie-BYK, Deutschland), BYK-306 (Lösung eines Polyether-modifizierten Polydimethylsiloxans und Xylol/Monophenylglykol + 7/2), BYK-358N (Lösung eines Polyacrylatcopolymers und Alkylbenzolen), BYK-333 (Polyether-modifiziertes Polydimethylsiloxan), Tego Dispers 650 (speziell modifizierter Polyether mit pigmentaffinen Gruppen), Tego Dispers 652 (Konzentrat eines Fettsäurederivats), Tego Dispers 710 (Lösung eines basischen Urethancopolymers) (TegoChemie Service, Deutschland), Solsperse 43000 (50% polymeres Dispergiermittel in Wasser), Solsperse 40000 (84% polymeres Dispergiermittel in Wasser mit Diethanolamin) (Avecia, UK). Einige dieser Dispergiermittel sind sowohl für lösungsmittelbasierte als auch für wasserbasierte Tintenstrahlformulierungen geeignet, und andere für lösungsmittelbasierte oder wasserbasierte Tinten oder beides.
In Übereinstimmung mit der Erfindung kann die Tinte zusätzliche Komponenten umfassen, welche üblicherweise aus Benetzungsmitteln, Dispergiermitteln, Entschäumungsmitteln, Feuchthaltemitteln, Rheologieregulierungsmitteln, organischen Polymeren als ”Rohfestigkeit” verleihende Bindemittel und Fixiermittel (beispielsweise Polyacrylate oder Polyvinylpyrrolidon, PVP), Korrosionsschutzmitteln, Koaleszenzmitteln, pH-Regulierungsmitteln und Bioziden ausgewählt sind.
Der nächste Schritt der erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnisses umfasst das Trocknen des Tintendrucks, um auf diese Weise ein tintenstrahlbedrucktes Faserzementerzeugnis zu erhalten. Obwohl es unterschiedliche Möglichkeiten der Trocknung oder Härtung von Tinten gibt, ist für eine Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine ölbasierte, anorganische Pigmente umfassende Tinte bevorzugt, welche mittels Luft getrocknet werden kann.
In weiteren bevorzugten Ausführungsformen umfassen die Verfahren zur Herstellung tintenstrahlbedruckter Faserzementerzeugnisse der vorliegenden Erfindung das Aufbringen einer oder mehrerer Schichten einer strahlungshärtbaren zweiten Beschichtungszusammensetzung auf die Oberseite der einen oder der mehreren gehärteten Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung und/oder auf die Oberseite des getrockneten Tintendrucks. Die strahlungshärtbare zweite Beschichtungszusammensetzung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst zumindest ein Polymer mit ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen, welches mittels Strahlung gehärtet werden kann. Mögliche Polymere für die strahlungshärtbaren Beschichtungszusammensetzungen sind im Prinzip jegliche Polymere, welche ethylenisch ungesättigte Doppelbindungen aufweisen und bei Einwirkung von UV-Strahlung oder Elektronenstrahlstrahlung eine radikalisch initiierte Polymerisation eingehen können.
Monomere mit ungesättigten Doppelbindungen wie beispielsweise Acrylamidmonomere, Methacrylsäuremonomere, (Meth)Acrylsäuremonomere, N-Vinylpyrrolidon und Crotonsäure sind, soweit sie in den ausströmenden Tinten verwendet werden, als polymerisierbare Monomere bevorzugt.
Es sollte hierbei darauf geachtet werden, dass der Gehalt an ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen in dem Polymer ausreicht, um eine effektive Vernetzung sicherzustellen. Der Gehalt an ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen beträgt üblicherweise im Bereich von etwa 0.01 bis etwa 1.0 mol/100 g an Polymer, stärker bevorzugt von etwa 0.05 bis etwa 0.8 mol/100 g an Polymer, und am stärksten bevorzugt von etwa 0.1 bis etwa 0.6 mol/100 g an Polymer. Geeignete Polymere sind beispielsweise, jedoch nicht beschränkt auf, Polyurethanderivate mit ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen, z. B. Polyurethanacrylate.
Neben dem Polymer kann die strahlungshärtbare Beschichtungszusammensetzung auch eine andere Verbindung enthalten, welche ein Molekulargewicht von weniger als etwa 800 g/mol aufweist und unter Verwendung kationischer oder radikalischer Prozesse polymerisiert werden kann. Diese Verbindungen weisen üblicherweise zumindest eine ethylenisch ungesättigte Doppelbindung und/oder eine Epoxidgruppe auf und besitzen ein Molekulargewicht von weniger als etwa 800 g/mol. Derartige Verbindungen dienen im Allgemeinen dazu, die gewünschte Arbeitskonsistenz der strahlungshärtbaren Zubereitungen einzustellen. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn die Zubereitung keine anderen Verdünnungsmittel wie beispielsweise Wasser und/oder inerte organische Lösungsmittel enthält, oder diese lediglich in untergeordnetem Ausmaß enthält. Derartige Verbindungen werden daher auch reaktive Verdünnungsmittel genannt. Der Anteil an reaktiven Verdünnungsmitteln, bezogen auf die Gesamtmenge an Polymer und reaktivem Verdünnungsmittel in der strahlungshärtbaren Zubereitung, beträgt bevorzugt im Bereich von etwa 0 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-%, und am stärksten bevorzugt im Bereich von etwa 5 Gew.-% bis etwa 50 Gew.-%.
Bevorzugte reaktive Verdünnungsmittel sind die Veresterungsprodukte von Di- oder Polyalkoholen mit Acryl- und/oder Methacrylsäure. Derartige Verbindungen werden im Allgemeinen Polyacrylate oder Polyetheracrylate genannt. Hexandioldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat und Trimethylolpropantriacrylat sind besonders bevorzugt.
Die strahlungshärtbaren Beschichtungszusammensetzungen können auch Polymere mit kationisch polymerisierbaren Gruppen, insbesondere Epoxidgruppen, umfassen. Diese umfassen Copolymere von ethylenisch ungesättigten Monomeren, wobei die Copolymere ethylenisch ungesättigte Glycidylether und/oder Glycidylester von ethylenisch ungesättigten Carbonsäuren als Comonomere enthalten. Sie umfassen auch die Glycidylether von OH-Gruppen-haltigen Polymeren, wie beispielsweise von OH-Gruppen-haltigen Polyethern, Polyestern, Polyurethanen und Novolaken. Sie umfassen darüber hinaus die Glycidylester von Polymeren, welche Carbonsäuregruppen enthalten. Sofern eine kationisch polymerisierbare Komponente erwünscht ist, können die Zusammensetzungen anstelle der kationisch polymerisierbaren Polymere oder zusammen mit den kationisch polymerisierbaren Polymeren eine kationisch polymerisierbare Verbindung mit niedrigem Molekulargewicht umfassen, beispielsweise einen Di- oder Polyglycidylether eines Di- oder Polyols mit niedrigem Molekulargewicht, oder einen Di- oder Polyester einer Di- oder Polycarbonsäure mit niedrigem Molekulargewicht.
Die strahlungshärtbaren Zusammensetzungen umfassen übliche Hilfsstoffe, wie beispielsweise Verdickungsmittel, Flussregulierungsmittel, Entschäumungsmittel, UV-Stabilisatoren, Emulgiermittel, Oberflächenspannungsverminderer und/oder Schutzkolloide. Geeignete Hilfsstoffe sind dem Fachmann auf dem Gebiet der Beschichtungstechnologie wohlbekannt. Silikone, insbesondere Polyether-modifizierte Polydimethylsiloxancopolymere, können als Oberflächenadditive verwendet werden, welche durch Verringerung der Oberflächenspannung der Beschichtungen eine gute Benetzung des Substrats sowie einen guten Antikratereffekt sicherstellen. Geeignete Stabilisatoren umfassen übliche UV-Absorptionsmittel, wie beispielsweise Oxanilide, Triazine, Benzotriazole (erhältlich als Tinuvin^TM-Sorten von Ciba Geigy) und Benzophenone. Diese können in Kombination mit üblichen Radikalfängern wie beispielsweise sterisch gehinderten Aminen, z. B. 2,2,6,6-Tetramethylpiperidin und 2,6-Di-tert-butylpiperidin (HALS-Verbindungen), verwendet werden. Stabilisatoren werden üblicherweise in Mengen von etwa 0.1 Gew.-% bis etwa 5.0 Gew.-%, und bevorzugt von etwa 0.3 Gew.-% bis etwa 2.5 Gew.-%, bezogen auf die in der Zubereitung enthaltenen polymerisierbaren Komponenten, eingesetzt.
Die Verfahren zur Herstellung eines tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnisses der vorliegenden Erfindung umfassen weiterhin den Schritt des Strahlungshärtens der einen oder der mehreren Schichten der aufgebrachten strahlungshärtbaren zweiten Beschichtungszusammensetzung. Eine derartige Strahlungshärtung der Beschichtungszusammensetzungen kann eine Härtung mittels Wärmehärtung, Doppelhärtung, UV-Härtung, EB-Härtung, sowie andere Härtungstechniken im Bereich eines wärmeverformbaren oder wärmehärtbaren Systems umfassen.
Sofern die Härtung mittels UV-Strahlung erfolgt, umfassen die zu verwendenden Zubereitungen zumindest einen Photoinitiator.
Hierbei muss zwischen Photoinitiatoren für radikalisch ablaufende Härtungsmechanismen (Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen) und Photoinitiatoren für kationisch ablaufende Härtungsmechanismen (kationische Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen oder Polymerisation von Epoxidgruppen enthaltenden Verbindungen) unterschieden werden. Für Zusammensetzungen, welche mittels Elektronenstrahlen gehärtet werden können, werden keine Photoinitiatoren benötigt.
Geeignete Photoinitiatoren für eine radikalisch ablaufende Photopolymerisation, d. h. für eine Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Doppelbindungen, sind Benzophenon und Benzophenonderivate wie beispielsweise 4-Phenylbenzophenon und 4-Chlorbenzophenon, Michlers Keton, Anthron, Acetophenonderivate wie beispielsweise 1-Benzoylcyclohexan-1-ol, 2-Hydroxy-2,2-dimethylacetophenon und 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon, Benzoin und Benzoinether wie beispielsweise Methylbenzoinether, Ethylbenzoinether und Butylbenzoinether, Benzilketale wie beispielsweise Benzildimethylketal, 2-Methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-morpholinopropan-1-on, Anthrachinon und seine Derivate, wie beispielsweise β-Methylanthrachinon und tert-Butylanthrachinon, Acylphosphinoxide wie beispielsweise 2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphinoxid, Ethyl-2,4,6-trimethylbenzoylphenylphosphinat und Bisacylphosphinoxide.
Geeignete Photoinitiatoren für eine kationische Photopolymerisation, d. h. für die Polymerisation von Vinylverbindungen oder Epoxidgruppen enthaltenden Verbindungen, sind Aryldiazoniumsalze wie beispielsweise 4-Methoxybenzoldiazoniumhexafluorophosphat, Benzoldiazoniumtetrafluoroborat und Toluoldiazoniumtetrafluoroarsenat, Aryliodoniumsalze wie beispielsweise Diphenyliodoniumhexafluoroarsenat, Arylsulfoniumsalze wie beispielsweise Triphenylsulfoniumhexafluorophosphat, Benzol- und Toluolsulfoniumhexafluorophosphat und Bis[4-diphenylsulfoniumphenyl]sulfid-bishexafluorophosphat, Disulfone wie beispielsweise Diphenyldisulfon und Phenyl-4-tolyldisulfon, Diazodisulfone, Imidotriflate, Benzointosylate, Isochinoliniumsalze wie beispielsweise N-Ethoxyisochinoliniumhexafluorophosphat, Phenylpyridiniumsalze wie beispielsweise N-Ethoxy-4-phenylpyridiniumhexafluorophosphat, Picoliniumsalze wie beispielsweise N-Ethoxy-2-picoliniumhexafluorophosphat, Ferroceniumsalze, Titanocene und Titanoceniumsalze.
Die vorstehend erwähnten Photoinitiatoren werden in Mengen von etwa 0.05 Gew.-% bis etwa 20 Gew.-%, bevorzugt von etwa 0.1 Gew.-% bis etwa 10 Gew.-%, und insbesondere von etwa 0.1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%, bezogen auf die polymerisierbaren Komponenten der strahlungshärtbaren Zusammensetzung, verwendet.
Die strahlungshärtbaren Beschichtungszusammensetzungen werden auf bekannte Art und Weise, z. B. durch Sprühen, Spachteln, Rakeln, Streichen, Walzen oder Gießen, auf das Faserzementerzeugnis aufgebracht. Es ist ebenfalls denkbar, dass die Zubereitung unter Verwendung von Heißschmelzverfahren oder Pulverbeschichtungsverfahren auf das Faserzementerzeugnis aufgebracht werden kann. Die strahlungshärtbare Zusammensetzung wird bevorzugt mittels einer Walze aufgebracht. Die strahlungshärtbare Zusammensetzung wird üblicherweise derart aufgebracht, dass eine Trockendicke im Bereich von etwa 10 bis etwa 100 μm, bevorzugt von etwa 50 bis etwa 80 μm erhalten wird. Die Aufbringung kann entweder bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen, jedoch bevorzugt nicht bei über 100°C, erfolgen.
Die strahlungshärtbare Beschichtungszusammensetzung kann unter Einwirkung von UV-Strahlung mit einer Wellenlänge von allgemein etwa 200 nm bis etwa 600 nm gehärtet werden. Geeignete Beispiele für UV-Quellen sind Hochdruck- und Mitteldruck-Quecksilberdampf-, Eisendampf-, Galliumdampf- oder Bleidampflampen. Mitteldruck-Quecksilberdampflampen sind besonders bevorzugt, z. B. die CK- oder CK1-Quellen der Firma IST (Institut für Strahlungstechnologie). Die zur Vernetzung üblicherweise ausreichende Strahlungsdosis liegt im Bereich von etwa 80 bis etwa 3000 mJ/cm2. Jeglicher Rest an vorhandenem Lösungsmittel, insbesondere Wasser, wird vor dem Härten in einem separaten, dem Härtungsschritt vorgeschalteten Trocknungsschritt entfernt, beispielsweise durch Erwärmen auf Temperaturen im Bereich von etwa 40°C bis etwa 80°C oder durch Einwirken von IR-Strahlung.
Im Fall einer Härtung mittels Elektronenstrahlen wird eine Bestrahlung mit hochenergetischen Elektronen (üblicherweise von 100 bis 350 keV, durch Anlegen einer hohen Spannung an Wolframfilamente im Inneren einer Vakuumkammer) durchgeführt, wobei der tatsächliche Härtungsschritt in einer inerten, sauerstofffreien Atmosphäre erfolgt.
Die strahlungshärtbaren zweiten Beschichtungszusammensetzungen, wie sie in den hierin beschriebenen Erzeugnissen und Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden, werden unter Verwendung eines Pinsels, einer Klinge, einer Walze, einer Sprühvorrichtung (z. B. luftunterstützt oder luftlos, elektrostatisch), einer Vakuumbeschichtungsvorrichtung, einer Vorhanggießvorrichtung, einer Flutbeschichtungsvorrichtung, oder einer beliebigen geeigneten Vorrichtung, welche eine gleichmäßige Verteilung der Anstrichformulierung auf der Oberfläche fördert, selbst wenn die Oberfläche beschädigt, abgenutzt oder gesprungen ist, auf zumindest einen Teil der äußeren Oberfläche eines Faserzementerzeugnisses aufgebracht. Die Zusammensetzung kann zur Bereitstellung einer glatten Oberfläche, einer farbigen Oberfläche oder einer strukturierten Oberfläche aufgebracht werden. Hierbei kann jeweils ein Teil einer Oberfläche oder eine komplette Oberfläche des Substrats auf einmal beschichtet werden. Zusätzlich oder alternativ kann die komplette Oberfläche oder ein Teil der Oberfläche mehr als einmal beschichtet werden, um die gewünschte Dicke, den gewünschten Glanz und/oder den gewünschten Oberflächeneffekt zu erzielen. Das Ausmaß an Abdeckung, welches unter Einsatz einer bestimmten Menge der Anstrichzusammensetzung erhalten wird, hängt von den jeweiligen Begehrlichkeiten und/oder vom Zustand der zu beschichtenden Oberfläche und von der Dicke der aufgebrachten Beschichtung ab.
In einem vierten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung tintenstrahlbedruckte Faserzementerzeugnisse bereit, welche mittels der vorstehend beschriebenen Verfahren erhältlich sind, wobei das tintenstrahlbedruckte Faserzementerzeugnis auf zumindest einem Teil seiner äußeren Oberfläche zumindest umfasst:

– eine oder mehrere gehärtete Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung, wobei die erste Beschichtungszusammensetzung zumindest ein Bindemittel und ein Pigment umfasst und durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von mehr als etwa 40% gekennzeichnet ist, und
– einen getrockneten Tintendruck, welcher auf die Oberseite der einen oder der mehreren gehärteten Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung aufgebracht ist.

Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Verfahren können diese Faserzementerzeugnisse in bevorzugten Ausführungsformen weiterhin eine oder mehrere strahlungsgehärtete Schichten einer zweiten Beschichtungszusammensetzung umfassen, welche auf eine Oberseite der einen oder der mehreren gehärteten Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung und/oder auf die Oberseite des getrockneten Tintendrucks aufgebracht ist.
In einem fünften Aspekt stellt die vorliegende Erfindung Anwendungen von Faserzementerzeugnissen gemäß der vorliegenden Erfindung oder Anwendungen von tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnissen gemäß der vorliegenden Erfindung als Baumaterial bereit. Bei diesen Faserzementbaumaterialien kann es sich um poröse Materialien handeln, welche ein oder mehrere unterschiedliche Materialien wie beispielsweise ein Gips-Verbundmaterial, ein Zement-Verbundmaterial, ein Geopolymer-Verbundmaterial, oder andere Verbundmaterialien enthaltend ein anorganisches Bindemittel umfassen. Die Oberfläche des Materials kann unter Verwendung verschiedener im Fachbereich bekannter Verfahren durch Abschleifen mit Sand, maschinelles Bearbeiten, Extrudieren, Formgießen, oder auf andere Art und Weise in eine beliebige Form gebracht werden. Die Faserzementbaumaterialien können vollständig gehärtet oder teilweise gehärtet sein, oder können im ungehärteten ”rohen” Zustand vorliegen. Faserzementbaumaterialien können weiterhin Gipstafeln, Faserzementtafeln, mit Maschen oder kontinuierlichen Fasern verstärkte Faserzementtafeln, mit kurzen Fasern, Maschen oder kontinuierlichen Fasern verstärkte Gipstafeln, anorganischgebundene Holz- und Faserverbundmaterialien, Geopolymergebundene Holz- und Fasertafeln, Betondachsteinmaterialien, und faserplastische Verbundmaterialien beinhalten.
In bevorzugten Ausführungsformen handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Faserzementerzeugnissen um Faserzementlagen, welche mittels der Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt worden sind und welche zur Bereitstellung einer äußeren Oberfläche auf Wänden, sowohl im Inneren als auch auf den Außenseiten eines Gebäudes oder einer Konstruktion, z. B. als Fassadenplatte, Paneel, etc., verwendet werden können.
BEISPIELE
Es versteht sich, dass die nachfolgenden Beispiele, welche lediglich der Veranschaulichung dienen, nicht dahingehend auszulegen sind, dass sie den Schutzumfang dieser Erfindung einschränken. Obwohl vorstehend lediglich einige beispielhafte Ausführungsformen im Einzelnen beschrieben wurden, ist sich der Fachmann dessen bewusst, dass in den beispielhaften Ausführungsformen zahlreiche Modifikationen vorgenommen werden können, ohne dabei materiell von der neuen Lehre und den Vorteilen dieser Erfindung abzuweichen. Dementsprechend ist es beabsichtigt, dass alle derartigen Modifikationen im Schutzumfang dieser Erfindung liegen, welcher durch die nachfolgenden Ansprüche sowie sämtliche Äquivalente hiervon definiert ist. Weiterhin wird erkannt, dass zahlreiche Ausführungsformen erdacht werden können, in welchen nicht sämtliche Vorteile einiger Ausführungsformen erzielt werden; die Abwesenheit eines bestimmten Vorteils soll dennoch nicht dahingehend ausgelegt werden, dass eine solche Ausführungsform notwendigerweise außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegt.
Beispiel 1: Herstellung von Faserzementlagen gemäß den erfindungsgemäßen Verfahren
In Übereinstimmung mit einem herkömmlichen Hatschek-Verfahren wurden Faserzementlagen hergestellt und danach gehärtet.
Die Lagen wurden anschließend mit einer ersten Beschichtung, nämlich einer wasserbasierten, ein weißes Titandioxidpigment enthaltenden Acrylbeschichtung mit der in nachfolgender Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung, überzogen. Die volumenbezogene Pigmentkonzentration dieser Beschichtungszusammensetzung betrug etwa 62%. Die Beschichtung wurde durch Trocknen gehärtet. Tabelle 1

% Art

Pigment 37.45 Titandioxid

Bindemittel 22.82 reines Acrylat

Additive 2.18 -

Füllmittel/Verschnittmittel nein nein

Lösungsmittel (inkl. Wasser) 37.55 -

Summe 100.00
Nach dem Trocknen wurde die beschichtete Oberfläche der Lagen einer Tintenstrahlbedruckung mit ölbasierten, kalzinierte anorganische Pigmente (Esmalglass-Itaca; gelb (CIK-AM 5118); orange-braun (CIK-MA 5115) und blau (CIK-AZ 1114)) umfassenden Tinten unterzogen. Die Tintendrucke ließ man an der Luft trocknen. Abschließend wurde die bedruckte Oberfläche der Lagen mit einer UV-härtbaren Beschichtung überzogen und UV-gehärtet.
Das beobachtete Tintendruckmuster war auf sämtlichen bedruckten Lagen sehr klar und besaß eine hohe Druckqualität, d. h. es wurde(n) kein Ausbluten der Tinte, keine gezackten Ränder und keine Tintenflecken detektiert.
Abschließend wurden die bedruckten Faserzementlagen einer Reihe von Tests unterzogen, um ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften zu charakterisieren.
Zunächst wurden die beschichteten Lagen einer Haftfestigkeitsprüfung (DIN ISO 2409) unterzogen, bei welcher Klebeband auf die beschichtete Oberfläche gedrückt wird. Danach wird das Band rasch (und in einem Rutsch) abgezogen. Wie in Tabelle 2 dargestellt ist, wurde beobachtet, dass 0% der Beschichtung mittels des Bandes abgerissen werden konnten.
Ferner wurde eine Querschnittsprüfung (DIN ISO 2409) durchgeführt, bei welcher ein rechtwinkliges Gittermuster, das bis zum Substrat (d. h. zur Oberfläche der Faserzementlage) hindurchdringt, in die Beschichtung hineingeschnitten wird. Es wurde beobachtet, dass die Ränder des eingeschnittenen Gittermusters vollständig glatt waren und dass sich keines der Gitterquadrate abgelöst hatte (Klassifikation GT 0; siehe Tabelle 2).
Darüber hinaus wurden die Lagen unter künstlichen Bewitterungsbedingungen (unter Verwendung einer Xenonlampe) in Übereinstimmung mit DIN 53 387 getestet. Nach der Prüfung wurde das Druckdesign visuell evaluiert, wurde der Glanz der Lagen gemessen, und wurden die beiden Parameter mit nicht-exponierten Proben verglichen. Es konnte festgestellt werden, dass kein Verblassen der Farbe und keine sichtbaren Veränderungen des Glanzes auftraten (Tabelle 2).
Die Wassereindringung wurde ebenfalls gemessen. Es wurden keine sichtbaren Wasserzeichen beobachtet (Tabelle 2).
Die chemische Beständigkeit der beschichteten Faserzementlagen gegenüber einer Reihe von unterschiedlichen Chemikalien wurde in Übereinstimmung mit DIN EN 2812-4:2007-5 gemessen. Die Lagen waren gegenüber nahezu allen getesteten Chemikalien resistent.
Abschließend wurde eine Nassabriebbeständigkeitsprüfung in Übereinstimmung mit DIN EN ISO 11998 durchgeführt, welche zu einem Dickeverlust der Lagen von etwa 6.5 μm (Klassifikation 2: abreibbar) führte.

Basierend auf den vorstehenden Ergebnissen kann allgemein festgestellt werden, dass die Faserzementerzeugnisse der vorliegenden Erfindung, im Gegensatz zu den bislang im Stand der Technik beschriebenen Faserzementerzeugnissen, besonders gut für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet sind. Dies beruht auf der Tatsache, dass die Erfinder herausgefunden haben, dass das Aufbringen einer Beschichtungszusammensetzung mit einer volumenbezogenen Pigmentkonzentration von mehr als 40% sowohl die Gleichmäßigkeit als auch die Porosität der äußeren Oberfläche derartiger Erzeugnisse signifikant erhöht, so dass eine schnelle Absorption und Aufnahme der während des Tintenstrahldrucks aufgebrachten Tintentropfen ermöglicht wird. Hierdurch werden unerwünschte Tintenflecken, ein Ausbluten von Tinte, sowie gezackte Ränder des Tintenmusters verhindert, und stattdessen wird eine optimale Druckqualität erhalten. Tabelle 2

Getestete Eigenschaft	Testnorm	Spezifizierte kritische Werte	Ergebnisse
Haftfestigkeit: – Bandprüfung – Querschnittsprüfung	DIN EN ISO 2409	Bandprüfung: < 15% Schaden; Querschnittsprüfung: < GT3	Bandprüfung: 0% Schaden; Querschnittsprüfung: GT 0
Künstliche Bewitterung Xenon)	DIN 53 387	Druckdesign wurde visuell evaluiert und der Glanz wurde gemessen (beide Parameter wurden mit einer nicht-exponierten Probe verglichen)	kein Verblassen der Farbe selbst nach 4000 h → OK auch keine visuellen Veränderungen des Glanzes. Gemessene Winkel: 60°/85° Werte vorher: 26.3/30.4 Werte nachher: 24.1/28.5 → OK
Abdeckung des TC	Wassereindringung	keine Wasserzeichen	→ OK
Chemische Beständigkeit	DIN EN 2812-4: 2007-5	-	resistent gegenüber nahezu allen getesteten Chemikalien
Nassabriebbeständigkeit	DIN EN ISO 11998	-	Dickeverlust 6.5 μm Klasse 2: ”abreibbar”

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

\\EBM.Infra.Shared.Etex\wiki\Cadmium pigments [0050]
ISO 4629 [0096]
DIN ISO 2409 [0169]
DIN ISO 2409 [0170]
DIN 53 387 [0171]
DIN EN 2812-4:2007-5 [0173]
DIN EN ISO 11998 [0174]
DIN EN ISO 2409 [0175]
DIN 53 387 [0175]
DIN EN 2812-4: 2007-5 [0175]
DIN EN ISO 11998 [0175]

Claims

Faserzementerzeugnis, welches für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet ist, wobei das Faserzementerzeugnis zumindest auf einem Teil seiner äußeren Oberfläche eine oder mehrere gehärtete Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung umfasst, wobei die erste Beschichtungszusammensetzung zumindest ein Bindemittel und ein Pigment umfasst und durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von mehr als etwa 40% gekennzeichnet ist.
Faserzementerzeugnis nach Anspruch 1, wobei die erste Beschichtungszusammensetzung durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von zwischen etwa 40% und etwa 70% gekennzeichnet ist.
Faserzementerzeugnis nach Anspruch 1 oder 2, wobei das in der ersten Beschichtungszusammensetzung enthaltene Pigment ein weißes Pigment ist.
Faserzementerzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Bindemittel ein Acrylpolymer ist.
Faserzementerzeugnis nach Anspruch 4, wobei das Acrylpolymer aus der Gruppe bestehend aus Styrolacrylaten, Siloxanacrylaten, Epoxyacrylaten, Polyesteracrylaten, Polyharnstoffacrylaten und Urethanacrylaten ausgewählt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Faserzementerzeugnisses, wie es in einem der Ansprüche 1 bis 5 definiert ist, wobei das Verfahren umfasst: – Bereitstellen eines Faserzementerzeugnisses, – Aufbringen von einer oder von mehreren Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung auf zumindest einen Teil der äußeren Oberfläche des Faserzements, wobei die erste Beschichtungszusammensetzung zumindest ein Bindemittel und ein Pigment umfasst und durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von mehr als etwa 40% gekennzeichnet ist, und – Härten der einen oder der mehreren Schichten der ersten Beschichtungszusammensetzung, um auf diese Weise ein Faserzementerzeugnis zu erhalten, welches für eine Bedruckung mittels Tintenstrahl geeignet ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die erste Beschichtungszusammensetzung durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von zwischen etwa 40% und etwa 70% gekennzeichnet ist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Bindemittel ein Acrylpolymer ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Acrylpolymer aus der Gruppe bestehend aus Styrolacrylaten, Siloxanacrylaten, Epoxyacrylaten, Polyesteracrylaten, Polyharnstoffacrylaten und Urethanacrylaten ausgewählt wird.
Verfahren zur Herstellung eines tintenstrahlbedruckten Faserzementerzeugnisses, wobei das Verfahren umfasst: – Bereitstellen eines Faserzementerzeugnisses, wie es in Anspruch 1 definiert ist, oder wie es mittels des in Anspruch 6 definierten Verfahrens erhalten wurde, und/oder wie es mittels des in Anspruch 6 definierten Verfahrens erhältlich ist, – Aufbringen eines Tintendrucks auf die Oberseite der einen oder der mehreren gehärteten Schichten der ersten Beschichtungszusammensetzung unter Verwendung eines Tintenstrahldruckers, und – Trocknen des Tintendrucks, um auf diese Weise ein tintenstrahlbedrucktes Faserzementerzeugnis zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Tintendruck unter Verwendung einer Tinte gebildet wird, welche zumindest ein anorganisches Pigment umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, weiterhin umfassend: – Aufbringen von einer oder von mehreren Schichten einer strahlungshärtbaren zweiten Beschichtungszusammensetzung auf die Oberseite der einen oder der mehreren gehärteten Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung und/oder auf die Oberseite des getrockneten Tintendrucks, und – Strahlungshärten der einen oder der mehreren Schichten einer strahlungshärtbaren zweiten Beschichtungszusammensetzung.
Tintenstrahlbedrucktes Faserzementerzeugnis, welches mittels des in einem der Ansprüche 10 bis 12 definierten Verfahrens erhältlich ist, wobei das tintenstrahlbedruckte Faserzementerzeugnis auf zumindest einem Teil seiner äußeren Oberfläche zumindest umfasst: – eine oder mehrere gehärtete Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung, wobei die erste Beschichtungszusammensetzung zumindest ein Bindemittel und ein Pigment umfasst und durch eine volumenbezogene Pigmentkonzentration von mehr als etwa 40% gekennzeichnet ist, und – einen getrockneten Tintendruck, welcher auf die Oberseite der einen oder der mehreren gehärteten Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung aufgebracht ist.
Tintenstrahlbedrucktes Faserzementerzeugnis nach Anspruch 13, wobei der Tintendruck unter Verwendung einer Tinte gebildet worden ist, welche zumindest ein anorganisches Pigment umfasst.
Tintenstrahlbedrucktes Faserzementerzeugnis nach Anspruch 13 oder 14, weiterhin umfassend eine oder mehrere strahlungsgehärtete Schichten einer zweiten Beschichtungszusammensetzung, welche auf die Oberseite der einen oder der mehreren gehärteten Schichten einer ersten Beschichtungszusammensetzung und/oder auf die Oberseite des getrockneten Tintendrucks aufgebracht ist/sind.