Элемент минерального синтетического поверхностного покрытия

Изобретение относится к области синтетических поверхностных покрытий, в частности, к облицовкам стен и покрытиям пола. Более конкретно, оно относится к элементам синтетических поверхностных покрытий, которые основаны на минеральных материалах. Изобретение также относится к способу изготовления. Элемент поверхностного покрытия, включает: слой минеральной подложки, необязательно покрытый подходящей грунтовкой; декор, нанесённый на слой подложки, формирующий декоративный слой; и прозрачный защитный слой, полученный из отверждаемой полимерной композиции, в котором слой подложки основан на геополимере. Предложенное изделие обеспечивает повышенную влагостойкость. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 табл.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области синтетических поверхностных покрытий, в частности, к облицовкам стен и покрытиям пола. Более конкретно, оно относится к элементам синтетических поверхностных покрытий, которые основаны на минеральных материалах. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления.

Известный уровень техники

Органические полимерные покрытия, такие как виниловые покрытия пола, являются популярными материалами для покрытия пола в течение многих лет.

Однако такие поверхностные покрытия также имеют ограничения, особенно в отношении таких свойств, как влагостойкость.

Кроме того, потребители проявляют возрастающий интерес к альтернативным решениям для поверхностного покрытия с пониженным содержанием хлорированных материалов и летучих органических соединений.

Техническая проблема

Настоящее изобретение направлено на создание синтетических поверхностных покрытий, в частности, настенных и напольных покрытий, которые демонстрируют повышенную влагостойкость.

Оно также нацелено на создание таких элементов покрытия, которые имеют очень низкое содержание хлорированных материалов и летучих органических соединений (ЛОС).

Оно также направлено на создание таких элементов покрытия, изготовленных из соединений, полученных из природных или возобновляемых ресурсов.

Кроме того, оно направлено на создание таких элементов покрытия, которые могут быть получены с использованием ограниченного числа стадий и продуктов.

Решение проблемы

Неожиданно было установлено, что вышеуказанные технические проблемы могут быть решены в соответствии с изобретением путём создания элементов синтетического поверхностного покрытия, содержащих слой минеральной подложки, такой как геополимер или волокнистый цемент.

Действительно, геополимеры представляют собой материалы с высокой устойчивостью, которые используются для огнезащитных и термостойких покрытий и адгезивов для медицинского применения, лекарственных средств, связующих для огнестойких волокнистых композитов и новых цементов для бетона. Геополимеры также обладают преимуществом с экологической точки зрения, поскольку они производят намного меньше CO₂ по сравнению с обычным цементом, таким как портландцемент.

Волоконный цемент также обладает благоприятными свойствами, в частности, хорошей стойкостью к гниению, термитам, повреждению от пожара, солнечному свету, короблению и постоянному воздействию воды. Волоконный цемент также является энергоэффективным материалом и требует меньше энергии при сборке и строительстве, чем большинство других стеновых материалов.

Однако использование таких минеральных материалов для изготовления элементов поверхностных покрытий создаёт определённые трудности, особенно из-за их высокой пористости и щелочного рН на поверхности.

Краткое изложение существа изобретения

Согласно первому аспекту изобретение относится к элементу поверхностного покрытия, включающему:

- слой минеральной подложки, необязательно покрытый подходящей грунтовкой;

- декор, нанесённый на слой подложки, образующий декоративный слой; и

- защитный слой.

Основой слоя подложки, в частности, может быть геополимер или волокнистый цемент, включающий органическое или минеральное волокно.

В соответствии с предпочтительным осуществлением настоящее изобретение относится к элементу поверхностного покрытия, включающему:

- слой минеральной подложки, необязательно покрытый подходящей грунтовкой;

- декор, нанесённый на слой подложки, образующий декоративный слой; и

- прозрачный защитный слой, полученный из отверждаемой полимерной рецептуры.

Защитный слой предпочтительно получают из отверждаемых полимерных рецептур, предпочтительно включающих полиуретан.

Предпочтительно защитный слой получают из рецептуры, включающей один или несколько полиуретанов, один или несколько полиакриловых полимеров и один или несколько полиэфиров.

Элемент поверхностного покрытия предпочтительно представляет собой стеновое покрытие или напольное покрытие.

Элемент поверхностного покрытия преимущественно дополнительно включает крепёжную систему, расположенную на краях элемента поверхностного покрытия.

Предпочтительно основой грунтовочного покрытия является акриловый полимер.

Преимущественно грунтовочное покрытие включает 40 - 90% масс. акрилового полимера.

Согласно второму аспекту изобретение относится к способу изготовления поверхностного покрытия в соответствии с изобретением, включающему следующие стадии:

а. создание слоя минеральной подложки;

б. необязательно, нанесение грунтовки, по меньшей мере, на одну поверхность слоя минеральной подложки;

в. печать декора на слое подложки; и

г. покрытия печатного декора защитным слоем.

Стадию в предпочтительно проводят с использованием струйного принтера.

Преимущественно стадию в выполняют с использованием цифрового принтера.

Предпочтительно температура в процессе изготовления не превышает 300°С, предпочтительно 180°С и, в частности, 160°С.

Определения

В настоящем тексте термин «геополимер» предназначен для обозначения по существу минерального химического соединения или смеси соединений, состоящих из повторяющихся звеньев, содержащих кремний, алюминий, фосфор, железо или другие катионы металлов, соединенные вместе атомами кислорода, например силико-оксид (-Si-O-Si-O-), силико-алюминат (-Si-O-Al-O-), ферро-силико-алюминат (-Fe-O-Si-O-Al-O-) или алюмино-фосфат (-Al-O-P-O-). Микроструктура геополимеров в основном зависит от температуры. Действительно, он является аморфным при комнатной температуре, но может превращаться в кристаллическую матрицу при более высоких температурах, например, выше 500°С.

По существу имеются два пути синтеза геополимеров, один, который проводят в щелочной среде (Na⁺, K⁺, Li⁺, Ca⁺⁺, Cs⁺ и т.п.), и один в кислой среде, например, с использованием фосфорной кислоты и гуминовых кислот. Из двух путей щелочной путь сегодня коммерчески наиболее важен.

В настоящем тексте термин «волокнистый цемент» предназначен для обозначения композиционного материала, включающего цемент, в частности, портландцемент, который армирован волокнами, такими как целлюлозные волокна.

В настоящем тексте термин «прозрачный» предназначен для обозначения материала, который в значительной степени пропускает видимый свет без заметного ослабления, поглощения или рассеяния. Пропускание материала может быть измерено с использованием спектрофотометра. Степень пропускания света может быть оценена с использованием ASTM D-1003 (Стандартный метод испытаний на мутность и светопроницаемость прозрачных пластиков). Материал с пропусканием света 85% или более считается «прозрачным».

Подробное описание

В своем самом наиболее широком выражении настоящее изобретение относится к синтетическим поверхностным покрытиям, которые включают минеральную подложку.

Такие элементы поверхностного покрытия на минеральной основе по изобретению демонстрируют улучшенную влагостойкость по сравнению с органическими эквивалентами и дополнительно демонстрируют очень низкое содержание хлорированных материалов и летучих органических соединений (ЛОС).

В соответствии с первым аспектом изобретение, таким образом, относится к элементу поверхностного покрытия, включающему:

- слой минеральной подложки, необязательно покрытый подходящей грунтовкой;

- декор, нанесённый на слой подложки, образующий декоративный слой; и

- защитный слой.

Элементы поверхностного покрытия могут иметь, в частности, форму, подходящую для сборки, чтобы покрывать стену или пол, например прямоугольную форму. Такие элементы могут иметь общую толщину 5 - 50 мм, предпочтительно 10 - 30 мм и, в частности, 15 - 20 мм. Их размер может в значительной степени отличаться, но сторона обычно имеет длину составляет 10 - 10 000 мм, предпочтительно 50 - 1000 мм, и в частности, 100 - 500 мм.

Предпочтительно такие элементы являются жёсткими.

Минеральная подложка может быть выбрана, в частности, из минеральных полимеров и, более конкретно, из геополимеров и волокнистых цементов.

Действительно, в дополнение к преимуществам, упомянутым выше, такие материалы легко доступны на рынке, просты в обращении и имеют преимущественные механические свойства.

Предпочтительными являются геополимеры, включающие группы силико-оксида (-Si-O-Si-O-), силико-алюмината (-Si-O-Al-O-) и/или ферро-силико-алюмината (-Fe-O-Si-O-Al-O-). Кроме того, предпочтительными являются геополимеры, которые не были подвергнуты термической обработке и поэтому являются аморфными или только частично кристаллическими.

Соответствующий тип геополимера может быть выбран в соответствии с предполагаемым использованием. Толщина геополимера может составлять 3 - 10 мм.

Для некоторых применений преимущественным может быть использование геополимеров, армированных волокном, как описано ниже в случае волокнистого цемента.

Предпочтительные волокнистые цементы включают, в частности, цемент, армированный волокнами из минеральных или органических возобновляемых источников, таких как растения. Особенно интересны волокнистые цементы, включающие целлюлозу.

Содержание волокна в цементе может значительно варьироваться в зависимости от требуемых свойств. Действительно, цементы с высоким содержанием волокон имеют меньший вес, что может быть полезно для некоторых применений, таких как стеновые покрытия. Напротив, цементы с более низким содержанием волокон, как правило, усиливают механические свойства.

Однако волокнистые цементы, подходящие в качестве слоя подложки для поверхностных покрытий по изобретению, обычно содержат 10 - 80%, предпочтительно 20 - 70% и, в частности, 30 - 60% масс. волокон.

Тип цемента в волокнистом цементе может быть выбран в соответствии с предполагаемым использованием. Толщина волокнистого цемента может составлять 3 - 10 мм.

Перед использованием минеральные подложки могут быть обработаны так, чтобы регулировать рН их поверхности в диапазоне 10 - 4, предпочтительно 8 - 6.

В некоторых случаях преимущественным может быть покрытие минеральной подложки грунтовкой с целью улучшения свойств её поверхности, таких как её пористость, и её совместимость с последующими слоями, в частности, рецептурой краски и защитным слоем.

Такие грунтовочные покрытия хорошо известны в данной области техники. Предпочтительным является использование грунтовки на водной основе.

Рецептура грунтовочного покрытия может включать, по меньшей мере, один или несколько полимеров, диспергирующих агентов, смачивающих веществ, пеногасителей и дополнительных добавок.

Полимером может быть, в частности, акриловый полимер или сополимер. Предпочтительно полимер добавляют к рецептуре в форме на водной основе, такой как дисперсия или эмульсия. Предпочтительно рецептура грунтовки включает 40 - 90%, предпочтительно 50 - 80% масс. полимерной рецептуры.

Рецептура грунтовки может дополнительно включать 5 - 25% масс. диспергирующего агента.

Наконец, рецептура грунтовки может также включать 0,1 - 10% масс. смачивающих добавок, пеногасителей и дополнительных добавок, при необходимости. В частности, может присутствовать сорастворитель, такой как глицерин, а именно при содержании до 10% масс.

Грунтовочное покрытие можно наносить с использованием способов известного уровня техники. В частности, его можно наносить с использованием покрывного валка или другого устройства, такого как распылитель или валик для нанесения краски.

После нанесения грунтовочное покрытие оставляют высыхать в подходящих условиях. Как правило, целесообразно оставить подложку с покрытием при температуре ниже 70°С в течение от 30 секунд до 5 минут.

Важным аспектом настоящего изобретения является то, что декор печатается непосредственно на слое минеральной подложки, а не на отдельном декоративном слое, таком как фольга или бумага. Эта особенность значительно упрощает процесс изготовления и дополнительно устраняет необходимость в адгезивах для закрепления слоя декора на слое подложки.

Соответственно, состав краски, используемый для печати, должен быть подобран так, чтобы иметь подходящее разрешение, глубокий и стабильный цвет, и подходящее смачивание и сцепление со слоем подложки.

Предпочтительно рецептуры краски на водной основе. Наиболее предпочтительно они не содержат летучих органических соединений.

Такие рецептуры краски хорошо известны в данной области техники. Соответствующие рецептуры краски доступны, например, под названием Aquacron® (поставляется компанией PPG) или Armorseal® (поставляется компанией Sherwin Williams).

Поверхностное покрытие согласно изобретению дополнительно включает защитный слой для защиты слоя декора.

Такие защитные слои хорошо известны в данной области техники. Они обычно являются прозрачными, но в некоторых случаях также могут быть окрашены добавлением подходящих красителей.

Для модификаций декоров, которые не покрывают полностью поверхность, необходимо выбрать защитный слой, чтобы дополнительно обеспечить соответствующую адгезию и совместимость со слоем минеральной подложки.

Подходящие материалы для такого защитного слоя могут, в частности, быть основаны на полимерах, таких как полиуретаны и акриловые полимеры.

Особенно предпочтительными являются полимеры, которые доступны в виде водного раствора или дисперсии.

Обычно защитный слой выбирают так, чтобы обеспечить защиту декора от ультрафиолетового излучения. Кроме того, особенно если поверхностное покрытие предназначено для применения на полах, защитный слой также должен обеспечивать механическую защиту, в частности, устойчивость к царапинам и износу.

Рецептура защитного слоя может, в частности, включать при необходимости один или несколько полимеров, фотоинициаторов, ускоряющих добавок, диспергирующих агентов, матирующих агентов, отвердителей и дополнительных добавок.

Полимер может быть выбран, в частности, из полиуретанов, полиакриловых полимеров и/или сложных полиэфиров. Предпочтительно полимер добавляют к рецептуре в форме на водной основе, такой как дисперсия или эмульсия. УФ-отверждаемые полимеры являются особенно предпочтительными. Предпочтительно рецептура защитного слоя включает 40 - 90%, предпочтительно 50 - 80% масс. рецептуры полимера.

Рецептура защитного слоя, включающая один или несколько полиуретанов, один или несколько полиакриловых полимеров и один или несколько сложных полиэфиров, является особенно предпочтительной.

Рецептура защитного слоя может дополнительно включать 0,1 - 5% масс. ускоряющей добавки. Композиция защитного слоя может дополнительно включать 0,1 - 5% масс. диспергирующего агента. Кроме того, композиция защитного слоя также может включать один или несколько фотоинициаторов, предпочтительно в количестве 0,1 - 10% масс. Рецептура защитного слоя может дополнительно включать один или несколько матирующих агентов, предпочтительно в количестве 5 - 20% масс. Рецептура защитного слоя может дополнительно включать один или несколько отвердителей, предпочтительно в количестве около 1 - 10%, предпочтительно 2 - 5% масс. В дополнение к этим продуктам композиция может дополнительно включать другие добавки, если это необходимо.

Для некоторых конструкций, например, в случае деревянной конструкции преимущественным может быть дальнейшее тиснение защитного слоя, чтобы получить структурированную поверхность.

Поверхностное покрытие в соответствии с изобретением может быть, в частности, жёстким элементом, подходящим для размещения и сборки на месте, чтобы сформировать напольное покрытие.

Согласно предпочтительному осуществлению элемент поверхностного покрытия по изобретению, кроме того, включает подходящие средства для облегчения сборки, такие как шпунтовое соединение.

Согласно второму аспекту изобретение относится к способу изготовления элементов поверхностного покрытия по изобретению, включающему следующие стадии:

а. создания слоя минерального подложки;

б. необязательно нанесения грунтовки, по меньшей мере, на одну поверхность слоя минерального подложки;

в. печати декора на слой подложки; и

г. покрытия печатного декора защитным слоем.

Печать декора на слое минерального подложки на стадии в предпочтительно выполняется с использованием струйного принтера. Однако также могут использоваться другие средства печати, такие как ротационная печать. Предпочтительным является цифровой принтер.

Особым преимуществом способа по изобретению является тот факт, что температура, необходимая во время процесса, не превышает 300°С. Предпочтительно эта температура не превышает 180°С и, в частности, не превышает 160°С. Низкая температура процесса изготовления открывает более широкий выбор возможных материалов, особенно в отношении пигментов в рецептуре краски.

Покрытие минерального слоя по изобретению, полученное таким образом, обладает преимущественными свойствами, в частности, улучшенной влагостойкостью. Оно также является экологически безопасным, поскольку в нём используется мало хлорированных материалов или летучих органических соединений (ЛОС), и кроме того предпочтительно включает материалы из возобновляемых ресурсов.

Изобретение будет описано более подробно в следующих примерах.

Примеры

Пример 1

Приготовление элемента декоративного напольного покрытия на основе геополимера

Элемент напольного покрытия изготавливают следующим образом.

Заготовку геополимера толщиной 6 мм, имеющую размер 10 х 30 см, три раза промывают деионизированной водой, чтобы удалить щелочные соединения на поверхности и снизить рН поверхности от 14 до около 8.

Полученную минеральную подложку затем покрывают грунтовкой, с рецептурой, указанной в таблице 1 ниже, с использованием валика для нанесения покрытия и оставляют высыхать в течение 5 минут при температуре 50°С.

Таблица 1: Состав рецептуры грунтовки

Продукт	[массовые части]
Neocryl A-1131= 250 сПз	59
Neocryl XK 151	20
Disperbyk 190	20
Tego wet KL 245	1,3
Tego foamex 842	1,3
Глицерин	4
Всего	104,3

Затем осуществляют печать на сухой подложке с использованием краски AQUACRON на водной основе, поставляемой PPG, с помощью цифрового принтера.

Подложку после печати покрывают двухкомпонентным полиуретановым покрытием. Покрытие покрывают сеткой под ультрафиолетовым светом и оставляют высыхать.

Таблица 2: Состав рецептуры защитного слоя

Продукт	Функция	[массовые части]
Desmolux U 100 (Bayer Material Science)	Полиуретан	26,2
1,6-Гександиолакрилат (HDDA) (Arkema France)	Акриловый полимер	30,6
Пропоксилированный триакрилат глицерина (OTA 480)	Акриловый полимер	13,1
EBECRYL 770 (Allnex)	Полиэфир	1,0
EBECRYL P 116 (Allnex)	Ускоряющая добавка	1,7
Disperbyk 185 (BYK)	Диспергирующее средство	1,8
ADDITOL BP (Allnex)	Фотоинициатор	2,6
ESAcure Kip100 (Lamberti)	Фотоинициатор	1,8
Syloid RAD 2005 (Grace)	Матирующее средство	6,1
DEUTERON MK (Deuteron GmbH)	Матирующее средство	2,2
Alodur F 800 (Treibacher)	Отвердитель	3,0
ORGASOL 2002 D NAT 1 (Orgasol)	Присадка	10,0
Всего		100,1

Синтетическое напольное покрытие, приготовленное в примере 1, не включает хлорированных материалов и практически не содержит летучих органических соединений и, таким образом, является привлекательной альтернативой синтетическим напольным покрытиям на основе органических полимеров.

Пример 2

Пример 1 повторяют, за исключением того, что рецептура используемой грунтовки приведена в таблице 3 ниже.

Таблица 3: Состав рецептуры грунтовки

Продукт	[массовые части]
Ecrylic DA 194	79
Disperbyk 190	20
Tego wet KL 245	1,3
Tego foamex 842	1,3
Глицерин	4
Всего	104,3

Синтетическое напольное покрытие, приготовленное в примере 2, не включает хлорированных материалов и практически не содержит летучих органических соединений и, таким образом, является привлекательной альтернативой синтетического напольного покрытия на основе органических полимеров.

.

1. Элемент поверхностного покрытия, включающий:

- слой минеральной подложки, необязательно покрытый подходящей грунтовкой;

- декор, нанесённый на слой подложки, формирующий декоративный слой; и

- прозрачный защитный слой, полученный из отверждаемой полимерной композиции,

в котором слой подложки основан на геополимере.

2. Элемент поверхностного покрытия по п. 1, в котором слой подложки включает органические или минеральные волокна.

3. Элемент поверхностного покрытия по п. 1, в котором отверждаемая полимерная композиция включает полиуретан.

4. Элемент поверхностного покрытия по п. 1, в котором защитный слой получен из композиции, включающей один или несколько полиуретанов, один или несколько полиакриловых полимеров и один или несколько полиэфиров.

5. Элемент поверхностного покрытия по п. 1, в котором поверхностное покрытие представляет собой настенное покрытие.

6. Элемент поверхностного покрытия по п. 1, в котором поверхностное покрытие представляет собой напольное покрытие.

7. Элемент поверхностного покрытия по п. 5 или 6, дополнительно включающий крепёжную систему, расположенную на краях элемента поверхностного покрытия.

8. Элемент поверхностного покрытия по п. 1, в котором грунтовочное покрытие основано на акриловом полимере.

9. Элемент поверхностного покрытия по п. 1, в котором грунтовочное покрытие включает 40-90 мас.% акрилового полимера.

10. Способ изготовления поверхностного покрытия по любому из пп. 1-9, включающий следующие стадии:

а. создания слоя минеральной подложки, основанной на геополимере;

б. необязательно, нанесения грунтовки по меньшей мере на одну поверхность слоя минеральной подложки;

в. печати декора на слое подложки; и

г. покрытия печатного декора прозрачным защитным слоем, полученным из отверждаемой полимерной композиции.

11. Способ по п. 10, в котором стадию в. проводят с использованием струйного принтера.

12. Способ по п. 10, в котором стадию в. проводят с использованием цифрового принтера.

13. Способ по п. 10, в котором температура в процессе изготовления не превышает 300°С.