CZ2003959A3 - Vláknité cementové kompozitní materiály používající lubrikovaná celulosová vlákna - Google Patents

Description

Vláknité cementové kompozitní materiály používající lubrikovaná celulosová Mákna

Oblast techniky

Tento vynález se vztahuje k chemické úpravě celulosových Máken, která takovým vláknům dodává dokonalejší schopnost odpuzování vody a/nebo prodlouženou trvanlivost. Konkrétněji se tento vynález zaměřuje na celulosovými Mákny vyztužované, cementové kompozitní materiály, které používají lubrikovaná celulosová Mákna, jakož i na způsoby úpravy Máken, složení činidel, způsoby výroby a hotové výrobky se zdokonalenými Mastnostmi materiálů vztahujícími se k těmto materiálům.

Dosavadní stav techniky

Obyčejný pordandský cement je základním materiálem pro výrobu celé řady výrobků, které se používají ve stavebnictM a které se vyrábějí především z betonu nebo vyztužovaného betonu. Cement má obrovskou výhodu v tom, že je hydraulicky vytvrzovatelným pojivém a ve srovnání se sádrou, dřevem, dřevotřískovou deskou, dřevovláknitou deskou a dalšími známými materiály, které se používají ve stavebních výrobcích, na něj po vytvrzení jen nepatrně účinkuje voda. To však neznamená, že voda nemá vůbec žádný účinek na cement. Při nasycení cementu sladkou vodou se objevují některé roztoky chemických složek a tyto složky se po opětném vysušení mohou přemisťovat a nebo znovu usazovat na různých místech.

Technologie cementu s azbestovými vlákny. Již před 120 lety Lugwig Hatschek vyráběl první cementové výrobky vyztužované azbestem s použitím papírenského stroje se sítovým válcem, na němž se provádělo odvodňování velmi řídké kaše z azbestových Máken (až do 10 % celkové hmotnosti tuhých příměsí připravovaného materiálu) a obyčejného pordandského cementu (přibližně 90 % nebo Mce) v tenkých vrstvách majících doušťku přibližně 0,3 mm, které se poté navíjely na válci na požadovanou tloušťku (typicky 6 mm), a výsledná válcoMtá vrstva se následně řezala a rovnala do podoby ploché, vrstvené desky, jež se nakonec rozřezala na jednotlivé díly s požadovanými rozměry. Tyto výrobky se pak vytvrzovaly účinkem vzduchu v souladu se způsobem normálního vytvrzování cementu v průběhu přibližně 28 dní. Tyto výrobky byly původně určeny pro použití jako umělá střešní břidlice.

-2Více než 100 let se tento druh vláknitého cementu široce používal pro účely výroby střešních krytin (etemitových tašek a později vlnitých etemitových desek), potrubních výrobků a stěnových výrobků jak pro obkládání (obklady a obkladové desky), tak i zakrývání vlhkých ploch. Azbestový cement se také používal v celé řadě praktických účelů tam, kde se vyžadovala odolnost proti účinkům ohně, protože azbest vykazuje vysokou teplenou stálost. Velkou výhodou těchto výrobků byla jejich poměrně malá hmotnost a účinek vody na tyto výrobky byl velmi malý, protože vysoce hustá směs azbestu a cementu má malou pórovitost a prostupnost. Nevýhoda těchto výrobků spočívala vtom, že byly křehké a vysoce hustá základní hmota neumožňovala přibíjení, a proto způsoby připevňování zahrnovaly předvrtávání děr.

Ačkoli při výrobě velkého objemu azbestocementových výrobků převažoval původní postup podle Hatscheka (uplatňující upravený papírenský stroj se sítovým válcem), pro výrobu zvláštních výrobků, jako byly tlusté desky (například s tloušťkou větší než 10 mm) se také používaly jiné postupy. Tyto postupy používaly stejnou směs azbestových vláken a cementu jako v postupu podle Hatscheka. V dalších výrobních postupech se někdy vyžadují pomocná zařízení, jako jsou například stroje pro vytlačování, vstřikovací tvarování ve formě a kalolisové nebo nátokové stroje.

Kolem poloviny minulého století se objevily dva vývojové směry, které mají velký význam pro moderní nahrazování azbestu kompozitními materiály na bázi cementu. První směr vycházel z toho, že někteří výrobci si uvědomili možnost podstatného zkrácení vytvrzovacího cyklu a snížení výrobních nákladu na základě uplatňování úpravy výrobků v autoklávu. Toto opatření umožnilo nahrazení části cementu jemně mletým křemenem, který reagoval při teplotě autoklávu s přebytečným vápnem v cementu, a následné vytvoření hydratovaného křemičitanu vápenatého, který se podobá normální cementační základní hmotě. Vzhledem ktomu, že křemen, i když se jemně mele, je daleko levnější než cement a také vzhledem k tomu, že časový úsek vytvrzování v autoklávu je daleko kratší než doba vytvrzování vzduchem, se toto stalo známým, avšak nikoli univerzálním způsobem výroby. Typické složení by bylo přibližně 10 % azbestových vláken, přibližně 30 % až 50 % cementu a přibližně 40 % až 60 % křemene.

Druhý vývojový směr byl založen na nahrazování některých azbestových vyztužovacích vláken celulosovými vlákny ze dřeva nebo jiných surovin. Toto nebylo v širší míře přijato s výjimkou obkladových výrobků s desek pro zakrývání vlhkých ploch. Velká výhoda tohoto vývojového směru vycházela ze skutečnosti, že celulosová vlákna jsou dutá a měkká a že

-3výsledné výrobky bylo možné spíše přibíjet než do nich předvrtávat díry a následně připevňovat. Obkládací a zakrývací výrobky se používají na svislých stěnách, které představují daleko méně náročnější prostředí, než je prostředí související s pokrýváním střech. Avšak ve srovnání a azbestocementovými výrobky jsou cementové výrobky, které se vyztužují celulosovými vlákny, náchylnější k poškozování v důsledku působení vody. Typické složení by bylo přibližně 3 % až 4 % azbestu a buď přibližně 80 % cementu pro vzduchem vytvrzované výrobky nebo přibližně 30 % až 60 % křemene pro výrobky vyráběné v autoklávu.

Azbestová vlákna mají několik výhod. Stroje se sítovým válcem vyžadují vlákna, která vytvářejí sítění pro zachycování tuhých cementových (nebo křemenových) částeček, jež jsou příliš malá na to, aby mohla být zachycována samotným sítem. I když je azbest anorganickým vláknem, může se „rafinovat“ do podoby velmi malých úponků odbíhajících od hlavního vlákna. Azbestová vlákna jsou pevná a tvrdá a jejich přilnavost v cementační základní hmotě je velmi vysoká. Jsou stálá při působení vysokých teplot Jsou odolná proti účinkům kyselých látek v podmínkách autoklávu. Proto cementové výrobky, které se vyztužují azbestovými vlákny, jsou samy o osobě pevné, tvrdé (také křehké) a mohly by se používat v mnoha agresivních prostředích s výjimkou vehni kyselých prostředí, jež chemicky napadají samotný cement. Střídání suchých a mokrých cyklů, které azbestová střešní krytina podstupuje, často způsobuje několik problémů, a to především eflorescenci (eflorescenci způsobuje rozpouštění chemických látek ve výrobku při zvlčení s následným ukládáním těchto chemických látek na površích výrobků při vysoušení). Konkrétně lze uvést, že eflorescence způsobuje zhoršování estetického vzhledu střešních krytin a že překonání tohoto nedostatku bylo věnováno značné úsilí. Vzhledem k tomu, že základné hmota azbestem vyztužených, střešních krytinových výrobků byla značně hutná (měrná tíha přibližně 1,7), bylo celkové množství vody, které pronikalo do výrobku, a to dokonce i při sycení, poměrně malé a výrobky celkově vykazovaly pozoruhodnou odolnost při mrznutí - tání. Jestliže se měrná hmotnost zmenšila, pak opracovatelnost výrobků byla snazší (mohly se například přibíjet), avšak zvýšil se poměr sycení a celkového vstřebávání vody a naopak se snížila odolnost při mrznutí - tání.

Alternativní technologie vláknitého cementu. Na počátku osmdesátých let dvacátého století začalo být předmětem lékařského zájmu zdravotní nebezpečí související s těžením azbestu nebo dlouhodobějším stykem s azbestovými vlákny či jejich vdechováním. Výrobci azbestových cementových výrobků, konkrétně pak v USA, některých státech západní Evropy a

-4Austrálii a Novém Zélandu, usilovali o nalezení takové náhrady za azbestová vlákna při vyztužování výrobků pro stavebnictví, která by se mohla zpracovávat na stávajících výrobních zařízeních, zejména na strojích podle Hatscheka. V průběhu dvacetiletého období se objevily dvě uskutečnitelné, alternativní technologie, ačkoli ani jedna z nich nebyla natolik úspěšná, aby vykryla všechny možnosti uplatnění, které poskytovaly azbestocementové výrobky.

Nejúspěšnější náhradou azbestu, která se doposud používá v západní Evropě, je kombinace vláken z PVA (poly(vinylalkohol)] (přibližně 2 %) a celulosových vláken (přibližně 5 %) se základním zastoupením 80 % cementu. Někdy se do složení zpracovávané směsi přidává 10 % až 30 % inertního plniva, jako je křemen nebo vápence. Tento výrobek se vytvrzuje vzduchem, protože, jak je známo, vlákna z PVA nejsou v autoklávu stálá. Toto se celkově provádí na Hatschekově stroji a poté následuje krok lisování s použitím hydraulického Usu. V průběhu kroku lisování se celulosová vlákna stlačují a pórovitost základní hmoty se snižuje. Protože se vlákna z PVA nemohou rafinovat, zatímco celulosová vlákna mohou podstupovat rafinování, v této západoevropské technologii řečená celulosová vlákna plní funkci pomocného činitele při vytváření sítění na sítu, které zadržuje tuhé částečky v průběhu kroku odvodňování. Tento výrobek se hlavně používá jako střešní krytina (ploché šablony a vlnité desky). Obvykle (avšak nikoli vždy) se pokrývá tlustými organickými povlaky. Velkou nevýhodou těchto výrobků je značné zvýšení nároků na materiál a nárůst výrobních nákladů. Zatímco v současnosti je celulosa o něco dražší než azbest a stojí přibližně 500 USD za tunu, cena tuna vláken z PVA je přibližně 4 000 USD. Tlusté organické povlaky jsou také nákladné a hydraulické lisování je výrobním krokem, který rovněž vyžaduje vysoké náklady.

V Austrálii, na Novém Zélandu a v USA se doposud azbest nejúspěšněji nahrazuje nebělenými celulosovými vlákny ve směsi s přibližně 35 % cementu a přibližně 55 % jemně mletého křemene, jako je směs popsaná v australském patentu číslo 515151 a v patentu USA číslo 6,030,447, přičemž celé obsahy těchto patentů jsou zde zahrnuty ve formě odkazů. Tento výrobek se vytvrzuje v autoklávu, protože celulosa je docela stálá v podmínkách autoklávu. Celkově se vyrábí na Hatschekově stroji a obvykle se nelisuje. Výrobky jsou všeobecně určeny pro obkládání (panely a obkládací desky) a pro vyzdívání svislých nebo vodorovných podkladů pro obldádačky, jakož i pro okapy a podhledy vnitřně plněných panelů. Velkou výhodou těchto výrobků je to, že dokonce i ve srovnání se zhotovováním výrobků na bázi azbestu jsou tyto výrobky velmi proveditelné a vyžadují nízké výrobní náklady.

-5Avšak ve srovnání s azbestocementovým kompozitním materiálem mají vlastnosti cementových materiálů obsahujících celulosová vlákna nedostatky, jako je malá odolnost proti poškozování účinkem vody, větší prostupnost vody, větší schopnost přemisťování vody (rovněž známou jako knotový efekt) a menší odolnost proti účinkům mrznutí a/nebo tání. Tyto nedostatky jsou z větší míry způsobeny kvůli přítomnosti kanálků a dutin, které vodí vodu a které se vyskytují v buněčných dutinách a buněčných stěnách celulosových vláken. Prostoty pórů v celulosových vláknech se mohou zaplnit vodou tehdy, když se materiál ponoří do vodý nebo se vystaví dlouhodobému dešti nebo srážení vlhkosti. Pórovitost celulosových vláken usnadňuje přemisťování vody v kompozitních materiálech a může negativně ovlivňovat dlouhodobou trvanlivost a chování materiálu v určitých prostředích. Proto taková doposud používaná vlákna mohou způsobovat, že nasycený materiál má větší hmotnost, špatnou rozměrovou stálost při přechodech z mokrého do suchého stavu a nižší odolnost proti poškozování účinkem vody.

Výsledkem vysokého stupně prostupnosti vody celulosou vyztužených cementových materiálů je také potencionálně daleko větší stěhování některých rozpustných látek uvnitř výrobku. Při vysoušení se tyto látky mohou znovu ukládat buď na vnějšku, čímž dochází k eflorescenci, nebo uvnitř v kapilárních pórech vláken nebo základní hmoty. Vzhledem k tomu, že sycení materiálů vodou je snazší, jsou takové celulosové/cementové výrobky daleko více náchylné k poškození v důsledku mrznutí - tání. Avšak v případě svislých výrobků nebo okapů a podhledových obkladů a v případě krytin pro vnitřní použití nemá žádná z těchto vodou způsobovaných nevýhod velký význam.

Jako shrnutí lze uvést to, že v Evropě se výroba azbestocementových výrobků široce nahrazuje vláknitými cementovými výrobky, které používají vlákna zPVA a vytvrzují se vzduchem pro předchozím lisování a tvarování v syrovém stavu. Hlavním problémem, který souvisí s touto technologií, je zvýšení nároků na materiál a nárůst výrobních nákladů. Nahrazování azbestocementových výrobků v USA a Austrálii/Novém Zélandu se uskutečňuje širokým zaváděním cementových výrobků obsahujících celulosová vlákna, přičemž tyto vláknité cementové výrobky se vyrábějí v autoklávu, tvarují se bez lisování a vykazují nízkou měrnou hmotnost. Prvořadým problémem této technologie je nárůst množství vstřebávané vody a zvýšení rychlosti vstřebávání vody do výrobku při zvlhčení a snížená odolnost v průběhu cyklů mrznutí a tání.

-6Určité odkazy dosavadního stavu techniky uvádějí používání vláken, která se roubují sílaném nebo spojovacím činidlem na bázi sílánu. Avšak tyto odkazy se zaměřují na dokonalejší spojování vláken s cementem, alty se zvýšila pevnost kompozitního materiálu. Proto vybraná spojovací činidla obsahují hlavně hydrofilní funkční skupiny se specifickým účelem pojení jak s hydroxylovými skupinami na povrchu vláken, tak i s cementační základní hmotou. Ve skutečnosti se tyto odkazy nezmiňují o používání spojovacích činidel majících hydrofobní funkční skupiny, protože tyto hydrofobní skupiny by spíše mírně snižovaly pevnost materiálu, než by tuto pevnost materiálu zvyšovaly.

Například patent USA číslo 5,021,093 popisuje roubování silačního činidla k povrchu vláken, aby se zdokonalila pevnost výsledného kompozitního materiálu. Silační činidlo má molekuly, které obsahují hydrofilní skupiny na obou koncích, takže jeden konec se může spojovat s hydroxylovými skupinami na povrchu vláken a druhý konec se může spojovat s cementační základní hmotou. Silační činidlo v podstatě slouží jako spojovací činidlo, které připojuje hydroxylové skupiny na povrchu vláken k cementační základní hmotě.

Patent USA číslo 4,647,505 popisuje nanášení chelatotvomého činidla na celulosová vlákna, aby se omezilo bobtnání vláken ve vodných a alkalických roztocích. Vlákna se mohou impregnovat s použitím roztoku obsahujícího chelátovou sloučeninu titanu a/nebo zirkonu. Avšak chelátová sloučenina pří styku s vláknem nereaguje, protože vlákno je obsaženo ve vodném médiu a chelátové sloučeniny, které tento patent popisuje, odolávají hydrotyze při teplotách okolního prostředí . Proto tento patent uvádí ohřívání vláken nad 100°C, aby se vlákna vysušila a tím se vytvořily podmínky pro uskutečnění reakce. Po vysušení tato chelátová sloučenina (chelátové sloučeniny) reaguje (reagují) s hydroxylovými skupinami na celulosových vláknech proto, aby se vytvořila příčná vazba mezi zbytky hydroxylových skupin.

Vzhledem k tomu, že patent USA číslo 4,647,505 se zabývá především omezováním bobtnání celulosových vláken, nezaměřuje se specificky na zvyšování hydrofobity vláken. Navíc tento patent poskytuje návod pro úpravu vláken, kdy tento návod zahrnuje požadavek vysoušení vláken v zájmu vyvolání reakce s celulosovými vlákny.

V souladu s uvedenými skutečnostmi existuje potřeba vyvinutí účinného způsobu ochrany proti poškozování stavebního materiálu z vláknitého cementu zejména účinkem vody a/nebo jiných účinků prostředí. Rovněž existuje potřeba vyvinutí takových složení materiálů a takových výrobků, které budou mít vyšší odolnost proti účinkům vody a/nebo prostředí.

-7Podstata vynálezu

Výhodná provedení uvádějí novou technologii zahrnující: chemické upravování celulosových vláken dodávající těmto vláknům dodává nesmáčivost či odpuzování vody a/nebo trvanlivost; a zhotovování celulosovými vlákny vyztužených, cementových, kompozitních materiálů s použitím takových chemicky upravovaných, celulosových vláken. V jednom výhodném provedení se celulosová vlákna upravují nebo lubrikují s použitím zvláštních chemikálií, která vláknům dodávají vyšší míru nesmáčivosti či odpudivosti vůči vodě na základě částečného nebo úplného zablokování hydrofilních či smáčivých skupin vláken. Jsou však vynalezeny další provedení chemické úpravy vláken, k nimž patří sycení nebo plnění prázdných prostor vláken nerozpustnými látkami nebo upravování vláken s použitím biologicky aktivního činidla, aby se znemožnil růst mikroorganismů, popřípadě upravování vláken se zaměřením na odstraňování nečistot atd.

Jako výhodnější se jeví to, že v případě provedení, v němž se uplatňuje lubrikace vláken, vystupuje do popředí několik znaků, k nimž patří úprava vláken, sestavování složení materiálů, způsoby výroby kompozitních materiálů a hotové výrobky a jejich vlastnosti. Tato technologie výhodně poskytuje stavební materiály z vláknitého cementu vykazující požadované Mastnosti omezeného vstřebávání vody, snížené rychlosti vstřebávání vody, omezeného přemisťování vody a omezené prostupnosti vody. Hotové výrobky, které se vyrábějí z těchto materiálů, mají zdokonalenou odolnost proti účinkům mrznutí a/nebo tání, omezený sklon k eflorescenci, sníženou rozpustnost a opětné ukládání vodou rozpustných složek základní hmoty související s přirozenými změnami a účinky počasí. Pokud se jde o srovnání s obvyklými vláknitými cementovými výrobky, pak lze konstatovat, že správná lubrikace vláken umožňuje zdokonalování dalších vlastností výrobků, jako je například odolnost proti hnilobě a účinkům ultrafialového (UV) záření. Překvapivě bylo zjištěno, že tyto zdokonalené vlastnosti týkající se odolnosti proti vodě se dosahují bez podstatné ztráty udržování stálosti rozměrů, pnutí nebo pevnosti. Ktomu přistupuje skutečnost, že výsledkem používám' lubrikovaných vláken může být zdokonalování fyzikálních a mechanických Mastností hotového výrobku.

Konkrétněji lze uvést, že výhodná provedení dokazují, že na základě zablokování hydrofilních míst na vnitřních a vnějších površích celulosových vláken účinkem hibrikačních činidel, se může vytvořit technické cehilosové vlákno, které při použití ve vláknitém cementu

-8stále udržuje typické výhody řádné celulosy, knimž patří možnost rafinování, zpracovávání v autoklávu a zhotovování výrobků bez lisování, avšak výsledný vláknitý cementový materiál také dosahuje nebo předstihuje technické vlastnosti umělých vláken, jako jsou vlákna z PVA ve smyslu rychlosti a množství vstřebávání vody, používají-li se v cementových kompozitních materiálech vyztužených vlákny. Navíc lze uvést, že se může používat menší množství vláken, tudíž náklady na úpravu vláken se může úměrně snížit ve vztahu k poměru zastoupení vláken ve výrobku bez podstatného omezování důležitých fyzikálních Mastností materiálu, jako je pevnost a tvrdost

Výhodná provedení konkrétně dokazují, že při použití takových složení směsí, které jsou typické pro autoklávní vláknitý cement na bázicelulosových vláken, se rychlost vstřebávání vody a množství vstřebávané vody značně snižuje především v kompozitním výrobku. Rovněž se omezuje sklon k eflorescenci nebo rozpouštění a opětnému usazování chemikálií uvnitř nebo na vnějšku výrobku a stejně tak se omezuje poškozování výrobku účinkem mrznutí - tání.

Rovněž lze uvést, že upravovaná vlákna se mohou ještě rafinovat, alty mohla účinkovat jako zachycovací médium v Hatschekově stroji, dále mohou ještě podstupovat účinky prostředí v autoklávu bez jejich nadměrného poškozování a konečně bez lisování mohou výrobku dodávat přiměřenou pevnost. Navíc s ohledem na nižší množství skutečně používaných celulosových vláken tato výhodná provedení nepodstupují žádné omezování klíčových fyzikálních Mastností, jako je pevnost, tvrdost a rozvádění Mhka, a ve skutečností mohou vylepšovat některé z těchto Mastností.

Na základě uvedených skutečností lze konstatovat, že používání technických lubrikovaných Máken dodává kompozitnímu materiálu uvedené tyto vylepšené Mastností a tudíž poskytuje alternativní technologii, která při úplném uplatňování poskytuje možnost zdokonalování mechanických Mastností a zpracovatelnosti materiálu při zhotovování výrobků a jejich používání na stavbách se současným prodlužováním trvanlivosti výrobků v různých prostředích, a to včetně takových prostředí, v nichž působí střídám mokrých a suchých období, účinky mrznutí a tání a vystavení účinkům ultrafialového (UV) záření a atmosféry bez ohledu na Mrvy výrobního zařízení. Technická Mákna s přizpůsobenou velikostí jsou obzvláště použitelná jednak ve výrobním postupu podle Hatscheka, který vyžaduje rafinovatelná Mákna (pro zachycování tuhých částeček), a jednak ve výrobním postupu, který zahrnuje vytvrzovací fázi v autoklávu a který umožňuje nahrazování cementu jemně mletým křemenem, ačkoli by se

mohla také používat ve výrobních vytvrzovaných vzduchem v souvislosti s vlákny z PVA, aby se omezila nutnost provádění nákladného postupu lisování.

Na základě uvedených skutečností budou výhodná provedení přihlašovaného vynálezu poskytovat řešení mnoha problémů, které souvisejí s obvyklými kompozitními materiály z vyztuženého cementu, jak je vysoký stupeň prostupnosti vodý, vysoký stupeň vstřebávání vody, eflorescence, vnitřní rozpustnost materiálů a jejich opětné usazování a omezená trvanlivost v prostředí, v němž se projevují účinky mrznutí - tání, a ve srovnání s azbestovými cementovými materiály budou uchovávat nebo vylepšovat některé klíčové mechanické a fyzikální Mastnosti. Je překvapující, že muže existovat potřeba menšího množství cehílosových vláken. Navíc tato technologie je taktéž přínosná pro řešení jednoho z klíčových problémů vzduchem vytvrzovaného, vlákny z PVA vyztužovaného cementu na základě zrušení potřeby provádění nákladných postupů hydraulického lisování vytvořeného „syrového“ tělesa, které by drtilo celulosová vlákna a omezovalo prostupnost vody v hotových výrobcích.

Podle jednoho znaku přihlašovaného materiálu je vyvinut takový kompozitní stavební materiál, který obsahuje cementační základní hmotu a celulosová vlákna, jež jsou včleněna do cementační základní hmoty. Přinejmenším některá z cehílosových vláken mají povrchy, které se přinejmenším částečně upravují lubrikačním činidlem tak, aby tyto povrchy odpuzovaly vodu (státy se hydrofobními). Lubrikační činidlo obsahuje hydrofilní funkční skupinu a hydrofobní funkční skupinu, přičemž hydrofilní skupina se trvale nebo dočasně spojuje s hydroxylovými skupinami na povrchu vláken za přítomnosti vody nebo organického rozpouštědla takovým způsobem, aby se v podstatě znemožnilo vázání hydroxylových skupin na molekuly vody. Hydrofobní skupina se usazuje na povrchu vláken a odpuzuje vodu z tohoto povrchu.

Jedno výhodné složení směsi stavebního materiálu, který se připravuje podle této nové technologie, obsahuje cementační pojivo, a to výhodně portlandský cement; agregát, a to výhodně křemen, který se může jemně mlít, jestliže se má zpracovávat v prostředí autoklávu; jeden nebo více než jeden modifikátor hustoty; celulosová vlákna, přičemž přinejmenším některá celulosová vlákna mají povrchy, které jsou přinejmenším částečně upraveny hibrikačním činidlem, aby se jejich povrchy státy hydrofobními; a jednu nebo více než jednu příměs. Lubrikační činidlo obsahuje hydrofilní funkční skupinu a hydrofobní funkční skupinu, přičemž hydrofilní skupina se trvale nebo dočasně spojuje s hydroxylovými skupinami na povrchu vláken za přítomnosti vody nebo organického rozpouštědla takovým způsobem, aby

-lo se v podstatě znemožnilo vázání hydroxylových skupin na molekuly vody. Hydrofobní skupina se umísťuje na povrch vláken a odpuzuje vodu z tohoto povrchu.

Hydrofilní místa, a to například hydroxylové funkční skupiny, jsou na těchto vláknech částečně nebo úplně blokována lubrikačními činidly, aby se omezila afinita ve vztahu k vodě. Lubrikační činidla mohou obsahovat organické sloučeniny, anorganické sloučeniny nebo jejich kombinace. V jednom provedení lubrikační činidlo obsahuje jak hydroíilní, tak i hydrofobní skupiny. Je výhodné, že hydrofilní skupiny lubrikačního činidla se spojují s hydroxylovými skupinami na povrchu vláken a tím znemožňují vázání hydroxylových skupin na vodu, zatímco hydrofobní skupiny lubrikačního činidla se umisťují na povrch vlákna proto, aby odpuzovaly vodu. Lubrikační činidla mohou obsahovat 50 % suché hmotnosti celúlosových vláken. Jako nejvýhodnější se jeví to, když lubrikační činidla představují přibližně 0,01 % až 10 % celkové hmotnosti celúlosových vláken.

Další znak přihlašovaného vynálezu tvoří způsob výroby vlákny vyztuženého, kompozitního, stavebního materiálu s použitím směsí, jejichž dožení již bylo popsáno. Jeden výhodný způsob zahrnuje zhotovování celúlosových vláken a upravování přinejmenším části celúlosových vláken lubrikačním činidlem za přítomnosti vody a organického rozpouštědla. Lubrikační činidlo obsahuje hydrofilní funkční skupinu a hydrofobní funkční skupinu. Hydrofilní skupina se chemicky váže na přinejmenším některá hydrofilní místa na vnitřních a vnějších površích vláken, čímž se vytvářejí lubrikovaná vlákna. Lubrikované činidlo v podstatě blokuje hydrofilní místa a tím omezuje afinitu vláken ve vztahu k vodě. Lubrikovaná vlákna se mísí s cementovým pojivém a dalšími příměsemi s výsledným vytvářením vláknité cementové směsi. Vláknitá cementová směs se formuje do podoby vláknitého cementového výrobku majícího předem stanovený tvar a velikost. Vláknitý cementový výrobek se vytvrzuje a výsledkem celého postupuje vlákny vyztužený, kompozitní, stavební materiál.

V závislosti na konkrétním účelu použití výrobku se některé zvýše uvedených kroků mohou vynechat, popřípadě se mohou provádět dodatečné kroky navíc. Krok lubrikování vláken výhodně zahrnuje úpravu vláken anorganickými sloučeninami nebo jejich kombinací s použitím technických postupů, knimž patří rozprašování za sucha nebo úprava v rozpouštědlech, ačkoli jsou přípustné i další způsoby nanášení lubrikačního činidla, jako je povlékání, barvení a impregnování. Každý z těchto technických postupů se provádí v přítomnosti vody nebo organického rozpouštědla. Je výhodné, že krok míchání hibrikovaných vláken s příměsemi při vytváření vláknité cementové směsi zahrnuje míchání lubrikovaných vláken s necelulosovými materiály, jako je pojivo pro cementové směsi, agregát, modifikátor hustoty a příměsi podle výhodných složení materiálů, který byla popsána v předcházejícím textu. V dalším provedení se lubrikovaná vlákna mohou rovněž míchat s obyčejnými, neupravovanými, celulosovými vlákny a/nebo s přírodními anorganickými vlákny a/nebo syntetickými vlákny spolu s dalšími přísadami Výrobním postupem může Výt jakákoli existující technologie, jako je postup podle Hatscheka, vytlačování a tvarování ve formě.

Vlákny vyztužený, cementový, kompozitní materiál, který se připravuje podle návodů na složení a podle výše popsaných postupů, obsahuje vláknitou cementační základní hmotu, do níž se včleňují lubrikovaná vlákna. Lubrikační činidla částečně nebo úplně blokují hydrofilní místa a tím omezují afinitu vláken ve vztahu kvodě. Některá zbytková lubrikační činidla z upravovaných vláken mohou také reagovat s anorganickými nebo organickými složkami vláknité cementační základní hmoty a tím blokují hydrofilní místa uvnitř a na vnějšku základní hmoty. Výsledkem toho je skutečnost, že hotový výrobek bude více hydrofobní (bude vykazovat vyšší účinnost při odpuzování vody).

Ve srovnání s odpovídajícím složením materiálu bez lubrikovaných vláken, použití lubrikovaných vláken omezuje přemisťování vodý více než přibližně devětkrát (9x) v průběhu osmihodinového testu, více než přibližně patnáctkrát (15x) v průběhu čtyřiadvacetí-hodinového testu a přibližně pětadvacetkrát (25x) v průběhu šestadevadesátihodinového testu. V jednom provedení snižují lubrikovaná vlákna rychlost vstřebávání vody do stavebního výrobku o více než přibližně 5 % v průběhu osmihodinového testu nasakování vodý a zpomalují čisté vstřebávání vody o přibližně 10 % nebo více v průběhu čtyřiadvacetihodinového testu nasakování vody. Poměr prostupnosti vody se snižuje o přibližně 20 % nebo více. Navíc lubrikovaná vlákna také omezují projevy eflorescence, která je vedlejším projevem prostupnosti vody. Používání vláken upravovaných zvláštními chemikáliemi mohou vylepšit odolnost hotových stavebních výrobků proti účinkům ultrafialového (UV) záření a mrznutí - tání.

Výhodná provedení přihlašovaného vynálezu se neomezují na lubrikovaná vlákna. V souladu s dalším znakem přihlašovaného vynálezu je vyvinut stavební materiál, do kterého se včleňují individualizovaná vyztužovací vlákna. Přinejmenším část vláken se chemicky upravuje v přítomnosti vody nebo organického rozpouštědla, alty se zdokonalila odolnost stavebního materiálu proti poškozování účinkem vodý a/nebo působení prostředí.

«Φ Φ· ·»^|»·Φ· «» *·Κ • :κ. ί Μ.. : :Γ

Φ Φ Φ · * · · · · ·· φ φ · · · · · · ·· βφφφ ·· ·* «··*· ♦·

-12V souladu s dalším znakem je vyvinut návod na složení stavebního materiálu, který obsahuje hydraulické pojivo a individualizovaná vyztužovací vlákna. Přinejmenším část vláken se chemicky upravuje v přítomnosti vody nebo organického rozpouštědla, aby se zdokonalila odolnost stavebního materiálu proti poškozování účinkem vody a/nebo působení prostředí.

V souladu s dalším znakem je vyvinut způsob výroby stavebního materiálu, který obsahuje hydraulické pojivo a individualizovaná vyztužovací vlákna. Přinejmenším část vláken se chemicky upravuje v přítomnosti vody nebo organického rozpouštědla, aby se zdokonalila odolnost stavebního materiálu proti poškozování účinkem vody a/nebo působení prostředí. Vyztužovací vlákna se výhodně individualizují. Vyztužovací vlákna se míchají s hydraulickým pojivém s výsledným vytvořením směsi. Směs se tvaruje do podoby výrobku majícího předem stanovený tvar a velikost. Výrobek se vytvrzuje a výsledkem celého výrobního postupu je stavební materiál vyztužený vlákny.

Upřednostňovaná provedení přihlašovaného vynálezu výhodně poskytují Vlákny vyztužený stavební materiál, který ve srovnání se stavebním materiálem vyráběným podle ekvivalentního složení směsi bez lubrikovaných celulosových vláken vykazuje omezené přemisťování vodý, nižší rychlost vstřebávání vody, sníženou eflorescenci, menší problémy s agresivním rozpouštěním a opětným usazováním a zdokonalenou odolnost proti účinkům mrznutí - tání. Navíc výhodné stavební materiály jsou stálé z hlediska rozměrů a zachovávají výhody materiálů vyztužovaných celulosovými vlákny. Stavební materiál s lubrikovanými vlákny se může vyrábět s použitím známých výrobních postupů, které se používají při výrobě vláknitých cementových materiálů.

Přehled obrázků na výkrese

Tyto a další výhodý budou zřejmější z následujícího popisu, který je vypracován ve shodě s připojenými vyobrazeními, na nichž:

Obr. 1 je schematické znázornění příkladu celulosového vlákna, jehož vnější a vnitřní povrchy upravovány s použitím hibrikačního činidla pro jednoho výhodného provedení.

Obr. 2 předvádí příklad postupového diagramu jednoho provedení úpravy vláken s použitím hibrikačního činidla v roztoku.

·« ·· 99 ♦ ·*· ·· ··♦· • j·.. : :: , : ι ♦* ··«»·· · · · w *

-13Obr. 3 předvádí příklad postupového diagramu několika provedení úpravy vláken účinkem lubrikačního činidla s použitím postupu rozprašování za sucha.

Obr. 4 předvádí příklad postupového diagramu jednoho provedení výroby vlákny vyztužených, cementových, kompozitních materiálů.

Obr. 5 je graf, který ukazuje výsledky testu prostupnosti vody ve vláknitém cementovém stavebním materiálu používajícím lubrikovaná vlákna podle jednoho výhodného provedení a ve vláknitém cementovém materiálu s běžnými nelubrikovanými vlákny.

Obr. 6 je graf, který ukazuje výsledky účinnosti cyklu mrznutí - tání ve vláknitém cementovém stavebním materiálu používajícím lubrikovaná vlákna podle jednoho výhodného provedení a ve vláknitém cementovém materiálu s běžnými nelubrikovanými vlákny.

Obr. 7 je graf, který ukazuje výsledky testu přemisťování vody ve vláknitém cementovém stavebním materiálu používajícím lubrikovaná vlákna podle jednoho výhodného provedení a ve vláknitém cementovém materiálu s běžnými nelubrikovanými vlákny.

Příklady provedení vynálezu

Výhodná provedení přihlašovaného vynálezu se celkově vztahují k chemické úpravě celulosových vláken, která se provádí v zájmu zdokonalování odolnosti těchto celulosových vláken vůči degradaci účinkem vody a/nebo prostředí při jejich použití v kompozitním stavebním materiálu. Tato provedení zahrnují nejen používání celulosových vláken, což bude podrobněji popsáno v dalším textu, ale i další chemické úpravy, jako je plnění vláken nerozpustnými látkami, aby se vyplnily prázdné prostory ve vláknech, a ošetřování vláken biologicky aktivními činidly. V úvahu je třeba vzít i další chemické úpravy pro vylepšování vlastností hotových stavebních materiálů, protože také tyto úpravy náleží do rozsahu tohoto vynálezu. Jako příklad lze uvést to, že se počítá s chemickými úpravami, které se zaměřují na snižováni obsahu požadovaného chemického kyslíku ve vláknech. Bude oceněno, že znaky přihlašovaného vynálezu se v praxi nevztahují jenom na celulosovými vlákny vyztužené, cementové výrobky, avšak v souladu se širšími účely použití se mohou uplatňovat v jiných stavebních materiálech, které se vyztužují jinými vlákny, a stejně tak se mohou uplatňovat v necementových výrobcích. Hlavní úpravy, které přistupují k již popsané úpravě vláken

-14s použitím lubrikace, spadají do dvou přiřazených okruhů, jejichž popis bude nyní následovat. Jedná s o plnění vláken a úpravu vláken s použitím biologicky aktivního činidla.

Plněná vlákna. V jenom výhodném provedení se tento vynález zaměřuje na používám plněných, individualizovaných, celulosových vláken v cementových stavebních materiálech, které se vyztužují celulosovými vlákny. Obecně lze uvést, že výrazem „plněná celulosová vlákna“ se označují individualizovaná celulosová vlákna, která se plní jednou nebo více než jednou nerozpustnou chemickou sloučeninou. Organické a/nebo anorganické sloučeniny se výhodně umisťují do kanálků, které vodí vodu, a do prázdných prostor, jež se nacházejí v buněčných dutinách celulosových vláken a stěnách buněk. Ke způsobům plnění mohou patřit chemické úpravy, jako jsou chemické reakce, fyzikální ukládání nebo kombinace obou možností. Je výhodné, že sloučeniny, které se ukládají uvnitř vláken znemožňují vedení vody v kanálcích a prázdných prostorech, které za jiných okolností vedení vody umožňují, což dále znemožňuje přemísťování vody ve vláknitém, cementovém, kompozitním materiálu. Plněná vlákna výhodně obsahují necelulosové složky v rozsahu od přibližně 0,5 % do přibližně 200 % celkové hmotností celulosových vláken sušených v sušicí komoře. Výhodněji tato plněná vlákna obsahují necelulosové složky až přibližně 80 % jejich celkové hmotnosti. Buněčné dutiny ve vláknech se mohou plnit s použitím způsobů, jejichž popis lze nalézt v patentech USA číslo 4,510,020 a číslo 5,096,539. Rovněž se mohou používat i jiné způsoby plnění.

Chemické sloučeniny, které se vybírají pro účely plnění vláken, nenarušují hydratační reakce cementu ani neznečišťují pracovní vodu. Navíc chemické sloučeniny výhodně přispívají k vytváření některých prospěšných vlastností vláknitého cementového výrobku, jako jsou vlastnosti projevující se lepší odolností proti ohni nebo proti biologickým činitelům. Tyto plnicí sloučeniny výhodně mají stejné nebo podobné tepelné koeficienty a koeficienty roztažitelnosti účinkem vlhka, jaké má cementační základní hmota. Mezí chemické sloučeniny, které se mohou používat pro účely plnění, bez jakéhokoli výhradního omezení patří anorganické soli sodíku, draslíku, vápníku, zinku, mědi, hliníku a baria, jako jsou uhličitany, křemičitany, chromany, hlinitany, sulfáty, fosfáty nebo boritany; octany, palmitaty, oleáty, stearaty, ve všech formách; jíly všech druhů; cement všech typů; všechny druhy hydratovaného křemičitanu vápenatého; a všechny druhy kaolinu nebo jejich směsi. Navíc se mohou používat organické sloučeniny, ke kterým patří, avšak bez výhradního omezení, přírodní nebo ropné látky, jako jsou parafiny,

-15polyoleofiny, akrylové polymery, epoxidové pryskyřice, polyurethanové pryskyřice, styrenbutadienová pryž, plasty všech druhů, jakož i další pryskyřice.

Plnění vláken výhodně způsobuje to, že nerozpustné sloučeniny obsadí pórovité prostoty v dutinách vláken a ve stěnách buněk. Ještě je výhodnější, že plnění prostorů v pórech se koná tak, že nedochází ke vyvolání tvorby sraženin na povrchu vláken. Na základě této skutečnosti se znemožňuje měnění vlastností povrchu vláken. Plnicí sloučeniny mají výhodně velikost průměru částeček v rozsahu od přibližně 0,01 pm do přibližně 20 pm.

Bude třeba vzít na vědomí, že uvedený seznam chemických sloučenin je převážně pojímán jako přehled příkladů sloučenin, které se mohou používat pro účely plnění vláken. Plnicími sloučeninami mohou také být další použitelné anorganické nebo organické sloučeniny nebo jejich směsi v závislosti na konkrétních vlastnostech, které jsou potřebné pro konkrétní účel použití vláknitého cementového materiálu. V jednom provedení se celulosová vlákna plní uhličitanem vápenatým s použitím známých způsobů plnění vláken, jako jsou způsoby popsané v patentech USA číslo 5,223,090 a RE35,460.

Jedno výhodné složení směsi vlákny vyztuženého, kompozitního materiálu obsahuje cementové pojivo, agregát, lubrikované celulosová vlákna, modifikátory hustoty a různé příměsi pro vylepšení různých vlastností materiálu. Bude zřejmé, že ne všechny tyto složky musí být nutně obsaženy ve složení použitelného stavebního výrobku, a proto v určitých provedeních může složení směsi jednoduše obsahovat cementové pojivo a lubrikovaná celulosová vlákna.

Cementačním pojivém je výhodně portlandský cement, ale může jím také být, nikoli však výhradně, cement s vysokým obsahem bauxitu, cement s vysokým obsahem fosfátu a mletý granulovaný vysokopecní struskový cement nebo jejich směsi. Výhodným agregátem je mletý křemenný písek, ale může jím také být, nikoli však výhradně, amorfní křemen, mikrokřemen, křemelina, polétavý a roštový popílek ze spalování uhlí, popel ze spalování slupek rýže, vysokopecní struska, granulovaná struska, ocelová struska, zemní oxidy, jíly, magnezit nebo dolomit, oxidy a hydroxidy kovů a polymerové kuličky nebo jejich směsi.

Modifikátory hustoty mohou být organické a/nebo anorganické materiály s malou měrnou hmotností, která je menší než 1,5 g/cm³. Mezi modifikátory hustoty patří plastové materiáty, sklo a keramické materiály, hydratovaný křemičitan vápenatý, mikrokúličky a vulkanické popílky, včetně perlitu, pemza, čedič typu „shirasu“ a zeolity v expandovaných formách. Modifikátory hustoty mohou být přírodní nebo syntetické materiály.

-16K příměsím mohou patřit, avšak nikoli výhradně, modifikátory viskozity, činidla potlačující oheň, činidla odolná proti účinkům vody, dým kyseliny křemičité, geotermický křemen, činidla pro zvětšování tloušťky, pigmenty, barviva, plastifikátory, činidla pro uvádění látek do vznosu, tvarovací činidla, flokulační činidla, pomocná odvodňovací činidla, pomocná činidla pro posilování pevnosti za mokra a za sucha, silikonové materiály, hliníkový prášek, jíl, kaolin, tri-hydratovaný oxid hlinitý, slída, metakaolin, uhličitan vápenatý, wollastonit, a polymemí pryskyřičné emulze a jejich směsi, popřípadě jiné materiály.

Celulosovými vlákny jsou nerafinované/nerozvlákněné nebo rafinované/rozvlákněné buničiny z různých zdrojů, včetně, avšak nikoli výhradně, bělené, nebělené nebo částečně bělené celulosová buničiny. Celulosová buničina se může vyrábět z měkkého dřeva, tvrdého dřeva, zemědělských surovinových materiálů, recyklovaného odpadního papíru nebo z jakékoli jiné formy lignocelulosových materiálů. Celulosová vlákna se mohou vyrábět s použitím různých způsobů zpracovávání buničiny. V průběhu postupu výroby buničiny ze dřeva nebo jiných lignocelulosových surovinových materiálů, jako je rákos, sláma a bambus atd., se tyto materiály redukují na vláknitou hmotu na základě přetrhávání vazeb ve strukturách lignocelulosových materiálů. Celulosová vlákna se mohou vyrábět podle různých způsobů zpracovávání buničiny. Tato výroba se může provádět s použitím chemických, mechanických, tepelných a biologických úpravných postupů nebo kombinací těchto úpravných postupů.

Celulosovými vlákny, která se používají ve zpevněných, cementových, kompozitních materiálech, jsou převážně individualizovaná vlákna s částečným nebo úplným odstraněním ligninových složek ze stěn buněk obsažených ve vlákně. V jednom provedení se ze stěn buněk obsažených ve Mákne odstraňuje přinejmenším 90 % ligninových složek. Celulosová Mákna se výhodně připravují s použitím chemických způsobů zpracovávání buničiny, které spoléhají hlavně na účinky chemikálií při oddělování Máken. Na základě chemikálií, které se používají v těchto postupech, se chemické způsoby zpracovávání buničiny klasifikují jako sodový postup čili postup s použitím sody, sulfátový postup, sulfátový-AQ postup, sodový-AQ postup, odstraňování ligninu s použitím kyslíku, sulfátový postup s použitím kyslíku, postupy s použitím organických rozpouštědel, postupy sulfitového čerpání, parní zpracování buničiny nebo některé další zpracovatelské postupy. V chemickém způsobu zpracovávání buničiny se lignin, který účinkuje jako lepidlo udržující celulosu a hemicelulosu pohromadě při udržování mechanické pevnosti dřeva, narušuje a rozpouští účinkem chemické reakce.

• ♦♦♦ · · ♦·· · · ♦ ···<·· · * · · · • · · · · t ♦ t · φ ··*· ♦♦ ♦♦ ··· >♦ ·♦

-17Tyto chemické reakce se obvykle provádějí v reaktoru, ktetý se často označuje jako vařák, při vysoké teplotě přibližně 150° C až 250° C v časových úsecích v rozsahu od přibližně 30 minut do dvou hodin. Štěpení vazeb mezi ligninem a celulosovými složkami vede ve svém důsledku k oslabování spojů mezi vlákny. S pomocí přiměřeně mírných mechanických sil se celulosová vlákna oddělují do podoby individuálních vláken.

Plněná cehilosová vlákna se mohou používat v celé řadě kompozitních materiálů, z nichž všechny mají rozdílné poměry zastoupení cementového pojivá, agregátů, plněných a/nebo neplněných celulosových vláken, příměsí a modifikátorů hustoty, aby se dosahovaly optimální vlastnosti pro konkrétní účely praktického využiti. V jednom provedení složení směsi jsou plněná vlákna zastoupena až přibližně 50 % celkové hmotnosti, výhodněji pák v rozsahu od přibližně 0,5 % do přibližně 20 %. Plněná vlákna se navíc mohou míchat v různých poměrech s obyčejnými, neplněnými celulosovými vlákny a/nebo polymerovými vlákny. Bude zřejmé, že procentuální zastoupení plněných celulosových vláken bude rozdílné v závislosti na požadovaném účelu praktického využití a/nebo výrobním postupu. Navíc poměr zastoupení cementového pojivá, agregátů, plněných a/nebo neplněných celulosových vláken, příměsí a modifikátorů hustoty bude také rozdílný, aby byly dosaženy optimální vlastnosti výrobků pro různé účely využiti, jako jsou materiály pro střešní krytiny, podlahoviny, dlažbu, potrubí, obklady, ploty, lemování, podhledy nebo podklady pro obkládačky.

Většina ze zde popisovaných provedení plněných vláken může vyhovovat následujícímu složení materiálu:

• přibližně 10 % až 80 % cementového pojivá;

• přibližně 20 % až 80 % křemene (agregáty);

• přibližně 0 % až 50 % modifikátorů hustoty;

• přibližně 0 % až 10 % příměsí; a • přibližně 0,5 % až 20 % plněných celulosových vláken nebo kombinace plněných celulosových vláken a/nebo obyčejných, neplněných vláken a/nebo přírodních anorganických vláken a/nebo syntetických vláken.

Bude zřejmé, že v případě vláknitých cementových výrobků, které se vytvrzují vzduchem, se mohou používat větší množství cementu, a to například 60 % až 90 %, bez přidáváním nějakého křemene nebo agregátu. V provedeních, která využívají vytvrzování v autoklávu, se může používat menší množství cementu s přimíchanými individualizovanými,

-18plněnými celulosovými vlákny. V jednom provedení má směs vytvrzovaná v autoklávu následující složení:

• přibližně 20 % až 50 % cementu, výhodněji pak přibližně 25 % až 45 %, ještě výhodněji přibližně 35 %;

• přibližně 30 % až 70 % jemně mletého křemene, výhodněji pak přibližně 60 %;

• přibližně 0 % až 50 % modifikátoru hustoty;

• přibližně 0 % až 10 % příměsí; výhodněji pak přibližně 5 %; a • přibližně 0,5 % až 20 %, výhodněji pak přibližně 10 % vláken, mezi kterými jsou zastoupeny některé frakce celulosových vláken plněných anorganickými a/nebo organickými materiály, jež omezují proudění vody v prostorech pórů vláken.

Je výhodné, že plněná vlákna vykazují odvodňovací schopnost v rozsahu od 150 do 750 stupňů „Kanadské normy pro měření odvodňovací schopnosti“ (zkratka „CSF“ podle kanadského názvu „Canadian Standard Freeness“), která se měří podle postupu „TAPPI method T 227 om-99“. Cementové pojivo a agregát mají podle příslušnosti specifické povrchy od přibližně 250 m²Zkg do přibližně 400 m²/kg a od přibližně 300 m²Zkg do přibližně 450 m²/kg. Jak v případě cementu, tak i v případě křemene se specifický povrch testuje podle normy „ASTM C204-96a“.

Jak již bylo uvedeno v předcházejícím textu, kanálky a prázdné prostory v buněčných dutinách a stěnách buněk celulosových vláken, které vodí vodu, se plní jednou nebo více než jednou chemickou sloučeninou a použitím plnicích technických postupů, jako jsou chemické reakce a fyzikální ukládání nebo kombinace obou uvedených postupů. Tyto plnicí technické postupy se výhodně provádějí v přítomnosti vody nebo organického rozpouštědla, přičemž plnění vláken se výhodně uskutečňuje při styku chemických sloučenin s celulosovými vlákny. Tyto plnicí činnosti se výhodněji uskutečňují při teplotách okolí nebo teplotách, které jsou nižší než 100° C. Při provádění chemických plnicích postupů bude několik robustných sloučenin přimícháno do buničité kaše, čímž se vytvoří podmínky pro jejich pronikání do buněčných stěn vláken. Reakce se spouští na základě změny pH, teploty, dávek reakčních činidel, radiace, tlaku, iontových sil nebo dalších podmínek. Výsledkem toho je vytváření nerozpustných reakčních produktů, které se ukládají uvnitř vláken. Příklady chemického ukládání popisuje patent USA číslo 5,223,090 a patent RE 35,460, kde rozpustný Ca(OH)i se nejdříve přimíchává do řídké buničité kaše a následně se do této řídké kaše přivádí probublávající CO₂. CafOHh bude

-19reagovat s CO2 a výsledkem této reakce bude vytvoření nerozpustného CaCOj uvnitř Máken. Plnění Máken s použitím fyzikálního ukládání se obvykle provádí bez provádění chemické reakce. Plnění Máken se často dosahuje s použitím kombinace obou ukládacích postupů, a to chemického ukládání a fyzikálního ukládání.

Další podrobnosti týkající se výroby cementových výrobků s použitím výše uvedených návodů na složení směsí budou uvedeny v dalším textu s ohledem na provedení obsahující lubrikovaná Mákna.

Vlákna upravovaná biologickými činidly. V dalším výhodném provedení se tento vynález zaměřuje na přidávání Máken, která se upravují s použitím biologicky aktivních činidel, do cementových, celulosou vyztužovaných, kompozitních materiálů. Vlákna, která se upravují s použitím biologicky aktivních činidel, obsahují chemikálie, jež potlačují růst mikroorganismů. Biologicky aktivní chemikálie se výhodně umisťují do těch míst na Máknech, na kterých se se nejčastěji objevuje vývoj biologických procesů. Biologicky aktivní chemikálie se například nanášejí na vnější a vnitřní povrchy kanálků a pórů, které přemisťují vodu, na nichž nebo v nichž se nejpravděpodobněji projevuje růst mikroorganismů, které způsobují poškozování Máken. Vlákna se mohou upravovat biologicky aktivními činidly s použitím chemické reakce a/nebo fyzikálních sil při vázání nebo připojování chemikálií k povrchu buněčných stěn Máken. Tento způsob úpravy Máken může zahrnovat tlakovou impregnaci nebo koncentrovanou difúzi nebo jiné technické postupy s pomocí tlakových gradientů, teploty, koncentrace, pH nebo dalších iontových sil. Tato úprava s použitím biologicky aktivních činidel se výhodně uskutečňuje při teplotě okolí nebo teplotách, které jsou nižší než 100° C. Je výhodné, že biologicky aktivní chemikálie, které se včleňují do Máken, zpomalují nebo potlačují růst mikroorganismů a tím zdokonalují odolnost Máken proti biologickým jevům. Vzhledem k tomu, že vlákno plní funkci vyztužovací součásti, zdokonalená odolnost Máken ve svém důsledku prodlužuje trvanlivost vláknitého cementového kompozitního materiálu. Dávkování biologicky aktivních činidel při upravování Máken je výhodně v rozsahu od 0,01 % do 20 % celkové hmotnosti suchých Máken v závislosti na typu biologicky aktivního činidla, zvoleném postupu úpravy a požadavcích kladených na hotový výrobek.

V následujícím textu bude popsáno to, jak se provádí výběr biologicky aktivních činidel pro úpravu Máken a jak se Mákna, která byla upravena biologicky aktivním činidlem, používají při výrobě Mákny vyztužených cementových materiálů. Biologicky aktivní činidla, která se

-20vybírají pro účely úpravy vláken, vykazují silné afinity k celulosovým vláknům, nenarušují reakce hydratování cementu a neznečišťují pracovní vodu. Účinná biologicky aktivní činidla jsou výhodně stálá v podmínkách vysoké teploty a kyselého prostředí (pH > 10). Navíc tyto chemikálie výhodně přispívají k vytváření užitečných vlastností cementových kompozitních materiálů obsahujících celulosová vlákna. Kvůli těmto přísným požadavkům není celá řada známých biologicky aktivních činidel použitelná pro úpravu vláken ve smyslu přihlašovaného vynálezu. Sklon k vyplavování nebo vyluhování biologicky aktivních činidel z upravených vláken a výrobků značně snižuje použitelnost mnoha těchto chemikálií do té mhy, že jejich použití ve výhodných provedeních je problematické. Je však překvapující, že některá biologicky aktivní činidla splňují uvedené požadavky a poskytují dobrý prostředek při potlačování biologických procesů.

Mezi chemikálie, které se mohou používat jako účinná biologicky aktivní činidla, patří, avšak bez jakéhokoli výhradního omezení, soli sodíku, draslíku, vápníku, zinku, mědi a baria na bázi uhličitanů, křemičitanů, halogenidů a boritanů ve všech formách; karboxyláty zinku; borité kyseliny; dichroman sodný; chromito-měďná sůl kyseliny arseničné(zkratka „CCA“ podle anglického názvu „copper chrome araenate“); chromito-měďný boritan (zkratka „CBC“ podle anglického názvu „chromated copper borate“); měďná sůl kyseliny arseničité obsahující amoniak (zkratka „ACA“ podle anglického názvu „ammoniacal copper aresenate“); měďnozinečná sůl kyseliny arseničné obsahující amoniak (zkratka „ACZA“ podle anglického názvu „ammoniacal copper chrome arsenate“); fluorid měďnatochromičitý (zkratka „CFK“ podle anglického názvu „copper chromium fluorid“); fluoroborát měďnatochromičitý (zkratka „CCFB“ podle anglického názvu copper chromium fluoroborate“); fosforečnan měďnatochromičitý (zkratka „COP“ podle anglického názvu „copper chromium phosphorous“) a další anorganické sloučeniny.

Pro účely úpravy vláken se také mohou používat organické sloučeniny, k nimž patří, avšak bez výhradního omezení, propiconazol v různých složeních; tebuconazol s různými složeními, organochlorové sloučeniny jako pentachlorofenol (zkratka „PCP“ podle anglického výrazu „pentachlorophenol“); kvartémí amoniakové sloučeniny (zkratka „AAC“ podle anglického názvu „quaternary ammonium compounds“); 8-hydroxyquinolin měd’ný nebo oxeny mědi v různých složeních; tri-n-butylinoxid ve všech druzích složení (zkratka „TBTO“ podle anglického názvu „tri-n-butylin oxene“); tri-n-butylinnaftenát v různých složeních (zkratka

-21„TBTN“ z anglického názvu „tri-n-butylin naphthenate“); didecyldimethylammoniumbromid v různých složeních (zkratka „DDAB“ podle anglického názvu „didecyldimethylammonium bromide“); didecyldimethylammomumchlorid ve všech druzích složení (zkratka JDDAB“ podle anglického názvu „didecyldimethylammonium chloride“); a dále fungicidy (prostředky proti plísním) všech druhů; algecidy (prostředky proti řasám) všech druhů a všechny druhy ochranných prostředků proti termitům (mravencům).

Vlákna se výhodně upravují s použitím jednoho nebo více než jednoho biologicky aktivního činidla, která se nachází ve výše uvedeném přehledu, v závislosti na konkrétně požadovaných vlastnostech, které se očekávají od specifického uřčení praktického využití vláknitého cementového materiálu. Úprava vláken se výhodně provádí v přítomností vody nebo organického rozpouštědla, přičemž úprava s použitím biologicky aktivního činidla se výhodně provádí buď prostřednictvím plnění, chemické reakce nebo jiného mechanismu při styku chemických sloučenin s celulosovými vlákny. Lze vzít v úvahu to, že výše uvedený přehled chemikálií poskytuje převážně ukázkové příklady sloučenin, které se mohou používat pro účely úpravy vláken s použitím biologicky aktivních činidel. Existuje možnost používání dalších anorganických nebo organických sloučenin, které vykazují potlačovací účinky vůči růstu plísní, bakterií, řas a mechů.

Včleňování vláken upravených s použitím biologicky aktivních činidel do složení materiálu se podobá postupu, který byl uveden v předcházejícím textu v souvislosti s plněnými vlákny, přičemž v tomto případě se plněná vlákna nahrazují vlákny upravenými biologicky aktivními prostředky. Navíc způsoby výroby stavebních materiálů, do kterých se včleňují vlákna upravená biologicky aktivními činidly, se v mnoha ohledech podobají způsobům zpracovávání lubrikovaných vláken; toto bude podrobněji rozvedeno v dalším textu.

Lubrikovaná vlákna. Po popisu možných úprav nyní následuje podrobnější popis provedení lubrikovaných vláken podle přihlašovaného vynálezu a účel použití lubrikovaných vláken pro vyztužování cementových kompozitních materiálech.

V souladu s dalším znakem výhodných provedení tohoto vynálezu bude popsána příprava a použití lubrikovaných celulosových vláken v cementových, vlákny vyztužených, kompozitních materiálech. Tato provedení se týkají nejen kompozitních materiálů, do kterých se včleňují lubrikovaná vlákna, ale také složení připravovaných směsí a výroby kompozitních materiálů, jakož i způsobů chemické úpravy vláken zaměřené na vylepšení hydrofobity.

V souladu s jedním znakem se tento vynález zaměřuje na včleňování lubrikovaných celulosových vláken do cementových, celulosovými vlákny vyztužených, stavebních materiálů. Obecně lze lubrikovaná celulosová vlákna definovat jako celulosová vlákna, která se upravují jedním nebo více než jedním lubrikačním činidlem, které trvale nebo dočasně blokuje smáčivá (hydrofilní) místa na vnitřních a vnějších površích celulosových vláken. Je výhodné, že hibrikační činidla vytvářejí chemické vazby s hydroxylovými skupinami na površích vláken v přítomnosti vody nebo organického rozpouštědla a svým vázáním na hydroxylové skupiny v podstatě znemožňují, aby tyto hydroxylové skupiny reagovaly s molekulami vody. Chemická reakce hibrikačních činidel a hydroxylových skupin se výhodně uskutečňuje při styku lubrikačního činidla s celulosovými vlákny.

Obr. 1 je schematické vyobrazení 100 předvádějící celulosové vlákno 102, které se upravuje s použitím lubrikačního činidla podle přihlašovaného vynálezu. Celulosové vlákno 102 má póry a kanálky, které vodí vodu a procházejí skrze vlákno 102. Na vnitřních a vnějších površích pórů a kanálků, které vodí vodu, se nachází množství hydroxylových funkčních skupin 104. Nejsou-li vlákna 102 vystavena popisované úpravě, pak tyto hydroxylové skupiny 104 pravděpodobně vytvářejí vodíkové vazby s molekulami vodý v prostředí. V důsledku toho póry a vodicí kanálky vstřebávají vodu a usnadňují přemisťování vodý ve vláknech.

Jak je na obr. 1 vidět, vlákna 102 jednoho výhodného provedení se upravuje s použitím lubrikačního činidla, aby se zablokovaly hydroxylové skupiny 104. Je výhodné, že každé hibrikační činidlo 106 obsahuje hdyrofilní funkční skupinu 108 a hydrofobní funkční skupinu 110. Je výhodné, že hydrofilní skupiny 108 vytváří chemické vazby s hydroxylovými skupinami 104. čímž znemožňují to, aby hydroxylové skupiny 104 reagovaly s molekulami vodý. Navíc hydrofobní koncové skupiny 110 zůstávají volné a připojují se k povrchům vláken tak, že vytvářejí přilnavou vazbu mezi hydrofilními skupinami a povrchem vláken. Vnější hydrofobní skupiny HO lubrikovaných molekul odpuzují vodu z povrchu vláken. V jednom provedení má každá lubrikovaná molekula 106 hydrofilní skupinu, která obsahuje silanol (Si-OH) nebo polysilanol [Si-(OH)n, kde n = 2, 3 nebo 4] a hydrofobní funkční skupinu, jež obsahuje větvené alkylové řetězy nebo aromatické fragmenty. Silanol nebo polysilanol může být výsledkem hydrolýzy alkoxyových fragmentů, které mohou postupovat hydrolýzu a které se připojují k silikonové složce. Lubrokační činidla 106 se mohou připojovat k povrchům vláken s použitím způsobu, k nimž patří podtlakové ukládání, tlakové rozprašování, ponořování nebo upravování

-23Máken ve vodných roztocích nebo v roztocích rozpouštědel obsahujících lubrikační chemikálie. Je výhodné, že lubrikační činidla, která se nanášejí na vnitřní a vnější povrchy vláken, vytvářejí chemické vazby s hydrofilními místy, jako jsou hydrofilní skupiny, čímž způsobují, že tato místa oslabují své hydrofilní Mastnosti a tím omezují přemisťování vodý v kanálcích vodicích vodu a v dutinách nebo pórech.

Lubrikační činidla mohou také reagovat s anorganickými a organickými sloučeninami ve vlákny vyztužené, cementační základní hmotě a tím dodávat této základní hmotě účinnější schopnost odpuzování vody. V rámci složení vlákny vytužených, cementových kompozitních materiálů mohou hibrikovaná vlákna účinkovat jako přenášeče lubrikačního činidla. Lubrikovaná vlákna mohou uvolňovat chemikálie do svého okolí a tím také dodávat tomuto okolí schopnost odpuzovat vodu.

Lubrikační chemikálie a cdulosová vlákna pro úpravu vláken. Chemikálie, které se vybírají pro účely lubrikování, musí splňovat přísné požadavky, včetně těch, k nimž patří, avšak bez výhradního omezení, požadavky stálosti v kyselém prostředí, stálosti vůči účinkům ultrafialového (UV) záření, stálostí vůči účinkům extrémních teplot, nenarušování reakcí při provádění hydratace cementu, neznečišťování pracovní vodý a neunikání z hotových výrobků atd. Mezi chemické sloučeniny, které se mohou používat jako lubrikační činidla, bez jakéhokoli výhradního omezení patří:

• organické pryskyřice jako přírodní nebo ropné parafiny, polyolefiny, akrylové polymery, epoxydy, silanové deriváty všech druhů a v různých složeních, alkoxylsilan všech druhů a v různém složení, silikonové emulze všech druhů a v různých složeních, akrylové latexy všech druhů, emulze styren-butadienové pryže všech druhů a jiné polymerové latexy ptyskyřice, jež se obvykle používají při měnění Mastností povrchu celulosových vláken;

• vodou rozpustná lubrikační činidla, která jsou známá v papírenském průmyslu, jako jsou kalafimové kyseliny, kamenec, škroby, pryže, kasein, sojový protein, alkylketonové diméty (zkratka „AKD“ podle anglického názvu „alkyl ketene dimer“) všech druhů a ve všech složeních, alkenylové jantarové anihydridy (zkratka „ASA“ podle anglického názvu „alkenyl succinic anihydrid“) všech druhů a ve všech složeních, stearové kyseliny všech druhů a ve všech složeních.

Vlákna se výhodně upravují s použitím jedné nebo Mce než jedné sloučeniny, která je uvedena v předcházejícím přehledu a která se vybírá v závislosti na konkrétních Mastnostech,

-24jež má konkrétní provedení vláknitého cementového kompozitního materiálu mít Mezi příklady komerčně dostupných, použitelných chemikálií, bez jakéhokoli výhradního omezení patří:

• Dow Chemicals Latex RAP900NA, PP722HS a PB6638 • ValsparEPS2718, EPS2708 aEPS2102 • ChemRex Enviroseal 100, Rnviroseal 100 phis, Enviroseal 40, Enviroseal 7, Hydrozo 100 a Hydrozo 100 plus • Dow Corning Emulsions 2-7195 a 2-8002; Dow Corning Polymers 2-8040 a 2-8630 • EucEd Chemical Ruco-Guard VOX, Eucon 37 • Cresset Chemical Co. C-378 • Clariant Prosil 9202 • Pro-Seal DP-36

Lubrikační činidla mohou být v suchém stavu, jako jsou prášky, nebo v mokrém stavu jako jsou emulze, disperze, latexy a roztoky. Některá lubrikační činidla se nanášejí v suchém stavu a jiná v mokrém stavu. Navíc lubrikační činidla podle upřednostňovaných provedení mohou obsahovat další chemikálie, které se tradičně používají pH lubrikování papírových vláken tak, jak je to popsáno v patentu USA číslo 5,096,539. Jakkoli jsou lubrikační činidla v suchém nebo mokrém stavu, reakce s hydroxylovými skupinami na vláknech probíhají v přítomnosti vody nebo oiganického rozpouštědla. Je třeba vzít v úvahu, že uvedené přehledy chemických sloučenin jsou převážně ukázkovými příklady látek, které se mohou používat pro účely lubrikování vláken. Lubrikačními činidly mohou být také další použitelné anorganické nebo organické sloučeniny nebo jejich kombinace, které se vybírají v závislosti na konkrétních vlastnostech, jež má vláknitý cementový materiál mít.

Celulosová vlákna se mohou vyrábět s použitím různých způsobů zpracovávání buničiny. V průběhu postupu výroby buničiny ze dřeva nebo jiných lignocelulosových surovinových materiálů, jako je rákos, sláma a bambus atd., se tyto materiály redukují na vláknitou hmotu na základě přetrhávání vazeb ve strukturách lignocelulosových materiálů. Celulosová vlákna se mohou vyrábět podle různých způsobů zpracovávání buničiny. Tato výroba se může provádět s použitím chemických, mechanických, tepelných a biologických úpravných postupů nebo kombinací těchto úpravných postupů. Na základě chemikálií, které se používají v těchto postupech, se chemické způsoby zpracovávání buničiny klasifikují jako sodový postup čili postup s použitím sody, sulfátový postup, sulfátový-AQ postup, sodový-AQ

postup, odstraňování ligninu s použitím kyslíku, sulfátový postup s použitím kyslíku, postupy s použitím organických rozpouštědel, postupy sulfitového čerpání, parní zpracování buničiny nebo některé další zpracovatelské postupy. V chemickém způsobu zpracovávání buničiny se lignin, který účinkuje jako lepidlo udržující celulosu a hemicelulosu pohromadě při udržování mechanické pevnosti dřeva, narušuje a rozpouští účinkem chemické reakce.

Tyto chemické reakce se obvykle provádějí v reaktoru, který se často označuje jako vařák, při vysoké teplotě přibližně 150° C až 250° C v časových úsecích v rozsahu od přibližně 30 minut do dvou hodin. Štěpení vazeb mezi ligninem a celulosovými složkami vede ve svém důsledku k oslabování spojů mezi vlákny. S pomocí přiměřeně mírných mechanických sil se celulosová vlákna oddělují do podoby individuálních vláken.

Celulosovými vlákny jsou neraíinované/nerozvlákněné nebo rafinované/rozvlákněné buničiny z různých zdrojů, včetně, avšak nikoli výhradně, bělené, nebělené nebo částečně bělené celulosové buničiny. Celulosová buničina se může vyrábět z měkkého dřeva, tvrdého dřeva, zemědělských surovinových materiálů, recyklovaného odpadního papíru nebo z jakékoli jiné formy lignocelulosových materiálů.

Úprava vláken. Při upravě/lubrikování vláken jedním nebo více než jedním lubrikačním činidlem se mohou používat různé způsoby. V upřednostňovaném způsobu úpravy se celkově uplatňují následující kroky, které se provádějí v různých posloupnostech:

• uvádění vláken do vznosu/roz^ákňovám (individualizování vláken);

• fibrilování (mechanické prostředky pro zvětšování povrchové plochy vláken);

• příprava vláken (odvodňování, vysoušení nebo ředění);

• upravovací/lubrikční reakce s použitím jednoho nebo více než jednoho lubrikačního činidla;

• odstraňování zbytkových/přebytečných lubrikačních činidel;a • přizpůsobování stavu hibrikovaných vláken (vysoušení, zvlhčování nebo uvádění do vznosu).

Některé z těchto kroků se mohou vynechat, případně se objevuje potřeba provádění některých přídavných kroků. Tento způsob úpravy vláken se může provádět s použitím různých prostředků, k nimž patří, avšak bez výhradního omezení, úpravy ve vodných roztocích nebo v roztocích organických rozpouštědel a/nebo úpravy účinkem podtlaku nebo tlakového nastřikování lubrikačních činidel na suchá nebo mokrá celulosová vlákna.

-26Úprava vláken v roztoku. Obr. 2 předvádí provedení výhodného postupu 200 úpravy vláken, která se provádí v roztoku. Postup 200 začíná krokem 202, v němž se neupravená celulosová vlákna uvádějí do vznosu, člení se na jednotlivá vlákna (individualizují se) a/nebo se rozvlákňují. Individualizování vláken se může provádět s použitím již zmiňovaných chemických postupů zpracovávám buničiny. V alternativním případě je možné vzít v úvahu to, že krok chemického zpracovávání buničiny se provádět nemusí, protože chemické individualizování vláken často provádí výrobce vláken, který dodává vlákna kupují čímu v podobě standardních, svinutých pásů nebo rolí. Proto v jednom provedení rozvlákňování takových vláken převážně zahrnuje mechanické oddělování vláken z pásů nebo rolí s použitím kladivového drcení nebo jitých způsobů.

V jednom provedení se neupravená celulosová vlákna dodávají v suchém stavu (svinuté pásy nebo role) nebo v mokrém stavu (v mokrých svinutých pásech nebo v nádobách). Je výhodné, že neupravená vlákna se uvádějí do vznosu v hmotnostním zastoupení přibližně 1% až 6 %, výsledkem čehož je vytvoření buničité suspenze ve vodním rozviákňovači, který má vysokou účinnost při individualizováni vláken. Další rozvlákňování se může dosahovat s použitím čističe nebo řad/ čističů. Po uvedení do vznosu se vlákna rozvlákňují v rozsahu od přibližně 100 do přibližně 750 stupňů podle „Kanadské normy pro měření odvodňovací schopnosti“ (zkratka „CSF“ podle kanadského názvu „Canadian Standard Freeness“). Uvádění do vznosu a rozvlákňování se může dosahovat s použitím dalších postupů, jako je například tvoření vloček, drcení a čechrání. Rovněž existuje možnost provádění úpravy bez rozvlákňování. V některých provedeních se upřednostňuje použití nerozvlákněných vláken.

V provedení, které je ukázáno na obr. 2, po kroku 202, v jehož průběhu se vlákna uvádějí do vznosu, pokračuje postup 200 krokem 204, ve kterém se rozvlákněná nebo nerozvlákněná vlákna v podobě suspenze následně odvodňují s požitím tlakového filtrování, podtlakového filtrování nebo plynulého odstřeďování do té míry, až dosahují celkový obsah pevných látek od přibližně 5 % do 50 % celkové hmotnosti směsi. Další odvodňování se může dosahovat účinkem podtlakového vypařovacího vysoušení, vysoušením s využitím rychlého odlučování par, vysoušení s použitím teplot pod bodem mrazu, nízkoteplotní komorové vysoušení a dalších vysoušečích postupů, které nezpůsobují významná poškození celistvostí vláken. V jednom provedení se odvodněná vlákna míchají v reakční nádobě s použitím zařízení

-27pro udržování suspenzí, míchačů nebo vodních zařízení pro zpracovávání buničiny každého typu, který je pro tento účel použitelný. Jak je na obr. 2 vidět, voda z odvodňovacího kroku 204 se může vracet k novému použití do zařízení pro úpravu vody 204a a odtud zpět do příslušenství pro provádění kroku 202 tak, jak je to znázorněno na nákresu postupu 200.

Postup 200 pak pokračuje prováděním kroku 206. v němž se konají hibrikační reakce. Připravená hibrikační činidla se přidávají do reaktoru při stálém míchání a udržování vláken ve vznosu. Dávky lubrikačních činidel závisejí na předem stanovených účelech praktického použití upravovaných vláken, typech lubrikačních činidel a podmínkách pří provádění reakcí. V jednom provedení jsou tyto dávky v rozsahu od přibližně 0,01 % do přibližně 50 % celkové hmotnosti komorově vysušených celulosových vláken. Reaktorové systémy se výhodně vybavují některými druhy zařízení pro udržování vláken ve vznosu, aby se zajistilo dobré míchání.

Lubrikační reakce mohou probíhat při teplotě okolního prostředí nebo při zvýšené teplotě až do 200° C, výhodněji pak v rozsahu od 0° C do 100°C. V některých typech postupu úpravy může být výhodné působení vyšších tlaků a teplot Čas zadržování vláken v reaktoru je různý, a to od několika sekund do 24 hodin v závislosti na požadovaném stupni lubrikování a typech a dávkování použitých lubrikačních chemikálií a ostatních podmínkách, které provádění reakce doprovázejí, mohou se používat skupiny reaktorů nebo na sebe navazující reaktory, avšak v případě úpravy vláken v právě popisovaném provedení se upřednostňuje pou^vání tanků o omezeným propojením nebo reaktorů s ovládaným uzavíráním.

Jak je na obr. 2 vidět, po uplynutí předem stanoveného času zadržování se zbytková hibrikační činidla mohou oddělovat a odstraňovat s použitím odstřeďování nebo filtrování, což se provádí v kroku 208 postupu 200. Vlákna, která postoupila lubrikační reakci a mají celkový obsah tuhých látek od přibližně 2 % do 80 %, se mohou dále upravovat a přizpůsobovat svému účelu v průběhu provádění kroků 210 a 212 postupu 200. Vlákna, která podstoupila lubrikační reakci, se mohou výhodně vysoušet v nízkoteplotní komoře, dále s použitím podtlakového vypařování a dalších nepoškozujících, vysoušečích postupů. V tomto provedení se vlákna upravují tak, aby obsahovala celkové množství tuhých složek v zastoupení od přibližně 4 % do 90 % jejich celkové hmotnosti a poté se v kroku 214 včleňují do vláknitých, cementových, kompozitních materiálů.

-28Tabulka 1: Podmínky lubrikační úpravy většiny provedení

Parametry	Rozsahy	Výhodnější rozsahy
Procent podíl vláken v suspenzi (% hmotnosti)	přibližně 0,01 až 50	přibližně 3 až 30
Odvodňovací schopnost po rozvláknění (CSF)	přibližně 100 až 750	přibližně 150 až 650
Dávkování lubrikačního činidla (% hmotnosti)	přibližně 0,01 až 50	přibližně 0,1 až 10
Reakční teplota C C)	přibližně-20 až 200°C	přibližně 0 až 100°C
Reakční tlak (atm)	přibližně 1 až 10	přibližně 1 až 2
Doba zadržování (sekundy)	přibližně 5 až 100 000	přibližně 5 až 3 600

Tabulka 1 poskytuje příklady podmínek reakcí, v jejich průběhu se provádí postup 200 úpravy vláken, který byl popsán v předcházejícím textu. Avšak existuje možnost provádění změn a modifikací, které lze odvozovat od podmínek zde popisovaných provedení, aniž by docházelo k opouštění myšlenky tohoto vynálezu.

Úprava vláken s použitím rozprašováni za sucha. Obr. 3 znázorňuje několik provedení úpravy vláken s použitím rozprašování za sucha. Postup 300 začíná krokem 302, ve kterém se suroviny připravují na provádějí úpravy. Neupravená vlákna se mohou dodávat v různých podobách, jako jsou svinuté koberce (válce) 302 buničiny v balících; pásy 302b buničiny v rolích; rozvláknčná (s použitím drtiče nebo trhače) vlákna v balících, nádobách nebo zásobnících 302c: rozvlákněná (rafinovaná), suchá nebo polosuchá vlákna v balících, zásobnících nebo nádobách 302d: a další suché podoby celulosových vláken.

Na obr. 3 je vidět, že v při provádění kroku úpravy vláken v podobě rolí nebo svinutých koberců/pásů 302a a 302b se emulze obsahující lubrikační činidla rozstřikuje na celulosová vlákna, výsledkem čehož jsou kroky znázorněné odkazovými značkami 304a a 304b. Lubrikační reakce se mohou provádět před, v průběhu nebo po provedení rozvlákňovacího (individualizujícího) postupu. V těchto rozstřikovacích systémech se činidlo může přeměňovat do výparů a vypařované chemikálie se mohou vystavovat účinkům tlaku, alty se dosahovaly potřebné rozprašovací rychlosti. Při rozstřikování lubrikačních činidel v latexových emulzích se jako přenášeče mohou používat některé plyny. Pro účely vyvíjení pokud možno nejjemnějších částeček se mohou výhodně volit odpovídající trysky. Bude oceněno, že v rozprašovacím postupu za sucha bude reakce lubrikačního činidla s vlákny probíhat ještě v přítomnosti vody nebo organického rozpouštědla, neboť vlastní složení spreje řečenou reakci podporuje.

V dalším provedení postupu této úpravy se lubrikační činidla nanášejí na smotky, role nebo pásy buničiny na základě noření buničinových struktur do roztoků lubrikačních činidel. Po uplynutí určitého časového úseku, v jehož průběhu se konají lubrikační reakce, se buničinové struktury rozMákňují nebo individualizují s použitím technických postupů, jako je kladivové drcení, rozmělňování, drcení válcem, rozbíjení Moček nebo rafinování. V průběhu postupu rozMákňování je možné provádět lubrikační reakce a rozMákňování současně s rozprašováním chemikálií na Mákna. Jak lze z obr. 3 dále vypozorovat, při úpravě rozMákněných Máken v kroku 302c se lubrikační činidla mohou rozprašovat na individualizovaná Mákna, jak je to znázorněno ve vyznačení kroku 304c. Lubrikační reakce se mohou konat v reaktoru při aktivním udržování vznosu/míchání. Lubrikační úprava se může také provádět v systémech, jako jsou tychlovysoušeče, kladivové drtiče, konvenční komoiy pro nanášení pryskyřice nebo uzavřené míchací reaktorové tanky.

V ještě dalším provedení se pro účely úpravy Máken v kroku 304d mohou používat rozMákněná celulosová Mákna v suchém stavu. Při přípravě suchých cehílosových Máken se celulosová buničina rafinuje s použitím běžně používaných zařízení pro zpracovávání buničiny za mokra, čističů buničiny nebo zařízení na rozbíjení Moček. Individualizovaná Mákna se následně odvodňují a/nebo vysoušejí s použitím postupů, jako je lychlovysoušení a vzduchové vysoušení. Vlhká nebo suchá rozMákněná Mákna se poté přemisťují do reaktoru, v němž se dostávají do styku s předem vybranými hibrikačními činidly. Lubrikační úprava těchto provedení se může provádět při teplotě místnosti nebo při zvýšených teplotách v podmínkách atmosférického tlaku nebo zvýšených tlaků. Doba zadržování pro účely úpravy může být různá v závislosti na volbě postupu a vybavení, a to výhodně od 5 sekund do 12 hodin. Dávkování lubrikačních činidel je výhodně v rozsahu od přibližně 0,01 % do 20 % celkové hmotnosti Máken vysušených v sušicí komoře.

Z obr. 3 lze vypozorovat, že vkroku 306 se následně přizpůsobuje stav upravovaných Máken. Přizpůsobování stavu upravovaných vláken se provádí s použitím postupů, jako je vysoušení, zvihčování a rozptylování. Pro dokončení tohoto kroku přizpůsobování stavu Máken se hibrikovaná Mákna dále zpracovávají. Lubrikovaná vlákna se rozptylují nebo rozMákňují. V některých případech se rozMákňování nevyžaduje. Poté se lubrikovaná Mákna včleňují do vláknitých cementových kompozitních materiálů při provádění výrobního kroku 308.

-30Lubrikační chemikálie se mohou aplikovat na vlákna přímo v průběhu postupu výroby vláknitých cementových kompozitních materiálů tak, jak to bude podrobněji popsáno v dalším textu. Výhodněji se však chemikálie nanášení na vlákna před smícháním s ostatními příměsemi.

Sloieni smíš pro výrobu vlákny vyztužených, cementových materiálů s použitím lubrikovaných vláken. Většina ze zde popisovaných provedení plněných vláken může vyhovovat následujícímu složení materiálu:

• přibližně 10 % až 80 % cementového pojivá;

• přibližně 20 % až 80 % křemene (agregát);

• přibližně 0 % až 50 % modifikátoru hustoty;

• přibližně 0% až 10% příměsí; a • přibližné 0,5 % až 20 % lubrikovaných celulosových vláken nebo kombinace lubrikovaných cehúosových vláken a/nebo obyčejných, nelubrikovaných vláken a/nebo přírodních anorganických vláken a/nebo syntetických vláken.

Cementačním pojivém je výhodně portlandský cement, ale může jím také být, nikoli však výhradně, cement s vysokým obsahem bauxitu, cement s vysokým obsahem fosfátu a mletý granulovaný vysokopecní struskový cement nebo jejich směsi. Výhodným agregátem je mletý křemenný písek, ale může jím také být, nikoli však výhradně, amorfní křemen, mikrokřemen, křemelina, polétavý a roštový popílek ze spalování uhlí, popel ze spalování slupek rýže, vysokopecní struska, granulovaná struska, ocelová struska, zemní oxidy, jíly, magnezit nebo dolomit, oxidý a hydroxidy kovů a polymerové kuličky nebo jejich směsi.

Modifikátory hustoty mohou být organické a/nebo anorganické materiály sinalou měrnou hmotností, která je menší než 1,5 g/cm³. Mezi modifikátoiy hustoty patří plastové materiály, sklo a keramické materiály, hydrátovaný křemičitan vápenatý, mikrokuličky a vulkanické popílky, včetně perlitu, pemza, čedič typu „shirasu“ a zeolity v expandovaných formách. Modifikátory hustoty mohou být přírodní nebo syntetické materiály. K příměsím rndiou patřit, avšak nikoli výhradně, modifikátory viskozity, činidla potlačující oheň, činidla odolná proti účinkům vody, křemenový dým, geotermický křemen, činidla pro zvětšování tloušťky, pigmenty, barviva, plastifikátoiy, činidla pro uvádění látek do vznosu, tvarovací činidla, flokulační činidla, pomocná odvodňovací činidla, pomocná činidla pro posilování pevnosti za mokra a za sucha, silikonové materiály, hliníkový prášek, jíl, kaolin, tri-hydratovaný

oxid hlinitý, slída, metakaolin, uhličitan vápenatý, wollastonit, a polymerní pryskyřičné emulze a jejich směsi, popřípadě jiné materiály.

Celulosovými vlákny, která se používají ve zpevněných, cementových, kompozitních materiálech, jsou převážně individualizovaná vlákna, jež se vyrábějí s použitím různých způsobů chemického zpracování buničiny spoléhajících zejména na účinky chemikálií při oddělování Vtóken, jak to bylo popsáno v předcházejícím textu. V souvislostí s některými provedeními lze uvést, že celulosovými vlákny, která se používají pro přípravu lubrikovaných vláken, jsou individualizovaná celulosová vlákna s částečným nebo úplným odstraněním figninových složek ze stěn buněk obsažených ve vlákně. V jiných provedeních se celulosová vlákna nepodrobují individualizování a jejich ligninové složky zůstávají nedotčeny.

Lubrikovaná celulosová vlákna se mohou používat v celé řadě kompozitních materiálů, z nichž všechny mají rozdílné poměry zastoupení cementového pojivá, agregátů, plněných a/nebo neplněných celulosových vláken a příměsí, aby se dosahovaly optimální vlastnosti pro konkrétní účely praktického využití. V jednom provedení složení směsi jsou lubrikovaná vlákna zastoupena přibližně 0,5 % až přibližně 20 % celkové hmotnosti. Plněná vlákna se navíc mohou míchat s obyčejnými, neplněnými celulosovými vlákny a/nebo polymerovými vlákny v různých poměrech. Bude zřejmé, že procentuální zastoupení lubrikovaných celulosových vláken bude rozdílné v závislosti na požadovaném účelu praktického využití a/nebo výrobním postupu. Navíc poměr zastoupení cementového pojivá, agregátů, modifikátorů hustoty a příměsí bude také rozdílný, aby byly dosaženy optimální vlastnosti výrobků pro různé účely využití, jako jsou materiály pro střešní krytiny, podlahoviny, dlažbu, potrubí, obklady, lemování, podhledy nebo podklady pro obkládačky.

Ve výhodných provedeních tohoto vynálezu, která uplatňují podrobování stavebního materiálu podmínkám v autoklávu, přidávání lubrikovaných celulosových vláken umožňuje snižování množství cementu ve dožení materiálové směsi. Složení směsi, která se podrobuje podmínkám zpracovávám v autoklávu, je následující:

• přibližně 20 % až 50 % cementu, výhodněji pak přibližně 35 %;

• přibližně 30 % až 70 % jemně mletého křemene, výhodněji pak přibližně 60 %;

• přibližně 0 % až 50 % modifikátorů hustoty;

• přibližně 0 % až 10 % příměsí; výhodněji pak přibližně 5 %; a • přibližně 0,5 % až 20 %, výhodněji pak přibližně 10 % vláken, mezi kterými jsou zastoupeny některé frakce celulosových vláken, které podstoupily úpravu s použitím lubrikačních činidel, aby se posílila schopnost vláken odpuzovat vodu.

V případě vláknitých cementových výrobků, které se vytvrzují vzduchem, se mohou alternativně používat vyšší procentuální zastoupení cementu, a to například 60 % až 90 %. V provedeních, která využívají vytvrzování účinkem vzduchu, se jemně mletý křemen nepožívá, ačkoli křemen se může používat jako plnivo.

Je výhodné, že plněná vlákna vykazují odvodňovací schopnost v rozsahu od 150 do 750 stupňů „Kanadské normy pro měření odvodňovací schopnosti“ (zkratka „CSF“ podle kanadského názvu „Canadian Standard Freeness“), která se měří podle postupu „TAPPI method T 227 om-99“. Cementové pojivo a agregát mají podle příslušnosti specifické povrchy od přibližně 250 m²/kg do přibližně 400 m²/kg a od přibližně 300 m²/kg do přibližně 450 m²/kg. Jak v případě cementu, tak i v případě křemene se specificity povrch testuje podle neumy „ASTM C204-96a“.

Způsob výroby vláknitých cementových stavebních materiálů poulívqjících lubrikovaná vlákny. Další znak přihlašovaného vynálezu se vztahuje ke způsobu výroby vlákny vyztuženého, kompozitního, stavebního materiálu s použitím směsí, jejichž složení již bylo popsáno. Jeden výhodný způsob výroby vlákny vyztuženého, kompozitního, stavebního materiálu, do něhož se včleňují lubrikovaná celulosová vlákna, začíná upravováním celulosových vláken, v jehož průběhu se podstatně posiluje schopnost vnitřních a vnějších povrchů vláken odpuzovat vodu. Po dokončení přípravy lubrikovaných vláken se v jednom provedení tohoto způsobu provádí uvádění lubrikovaných vláken do vznosu v předem stanoveném zastoupení, rozMákňování lubrikovaných vláken do předem zvoleného rozsahu rychlosti odvodňování, míchání lubrikovaných vláken s příměsemi při vytváření vláknité cementové směsi podle výhodných návodů na složení, tvarování vláknité cementové směsi do podoby vláknitého cementového výrobku majícího předem stanovený tvar a rozměry a vytvrzování vláknitého cementového výrobku s výsledným vytvořením vlákny vyztuženého, kompozitního stavebního materiálu.

Lubrikační činidla se mohou aplikovat v kterémkoli z kroků, které byly uvedeny v předchozím odstavci. V některých provedeních se chemikálie dostávají do styku s vlákny nejdříve, aby existoval dostatek času pro konání reakce. Lubrikační činidla se mohou používat

-33pro povlékání nebo impregnování tvarovaných povrchů cementového výrobku, čímž dodávají hotovým výrobkům schopnost odpuzovat vodu.

Je výhodné, že krok míchání lubrikovaných vláken s dalšími příměsemi, v jehož průběhu se vytváří vláknitá cementová směs, zahrnuje míchání lubrikovaných vláken s necelulosovými materiály, jako je hydraulické pojivo, agregát, modifikátoiy hustoty a přísady, podle výhodných návodů pro složení směsí podle tohoto vynálezu. V některých provedeních se může míchat směs lubrikovaných vláken a syntetických vláken s dalšími příměsemi. Vlastní postup zpracovávání směsi se může provádět podle existujících technologií, jako je postup podle Hatscheka, vytlačování, tvarování ve formě aid.

Obr. 4 znázorňuje výhodný postup 400 zhotovování vlákny vyztuženého, cementového, kompozitního materiálu, který obsahuje lubrikovaná celulosová vlákna. Jak lze z obr. 4 vypozorovat, tento postup začíná krokem 402. v němž se celulosová vlákna upravují s použitím lubrikačních chemikálií, které vláknům dodávají schopnost odpuzování vody. Mohou se používat předem upravená vlákna. Vlákna se mohou rozvlákňovat před lubrikováním, v průběhu lubrikování nebo po hibrikování.

Lubrikovaná vlákna se následně zpracovávají v kroku 404. Krok 404 zpracovávání vláken typicky zahrnuje rozptylování a rozvlákňování. V jednom provedení se vlákna, která mají zastoupení v poměru od přibližně 1 % do 6 %, rozptylují ve vodném roztoku uvnitř vodního zařízení pro zpracovávání buničiny, což do určité míry také vyvolává rozvlákňování. Další rozvlákňování se provádí s použitím čističe nebo řady čističů. Po uvedení do vznosu se vlákna rozvlákňují v rozsahu od přibližně 100 do přibližně 750 stupňů CSF podle „Kanadské normy pro měření odvodňovací schopnosti“ (zkratka „CSF“ podle kanadského názvu „Canadian Standard Freeness“), výhodněji pak v rozsahu od 180 do 750 stupňů CSF. Uvádění do vznosu a rozvlákňování se může dosahovat s použitím dalších postupů, jako je například tvoření Moček, drcení, čechrání apod. K tomu přistupuje skutečnost, že je v případě některých výrobků a postupů je rovněž přijatelné používání lubrikovaných vláken bez rozvláknění.

Z obr. 4 lze vypozorovat, že v kroku 406 se provádí míchání předem určeného poměru lubrikovaných celúlosových vláken s dalšími příměsemi, aby se vytvořila vodou ředitelná směs, suspenze nebo kaše. Lubrikovaná vlákna se míchají s cementem, křemenem, modifikátorem hustoty a dalšími příměsemi během dobře známého postupu míchání s výsledným vytvářením suspenze nebo kaše. V míchači lze smíchat lubrikovaná vlákna se syntetickými vlákny.

Po dokončení kroku 406 následuje krok 408. v jehož průběhu se směs může tvarovat do podoby „surového“ nebo nevytvrzeného výrobku s použitím několika známých výrobních postupů, které zkušení odborníci v této oblasti techniky dobře znají a ke kletým patří:

• zpracovávání pásu podle Hatscheka, • potrubní postup podle Mazzy, • postup podle Magnaniho, • vstřikovací tvarování ve formě, • vytlačování, • ruční ukládání, • tvarování ve formě, • lití, • filtrové lisování, • formování na zařízení podle Fourdrindiera, • vícesítové formování, • formování s použitím mezerového nože, • formování s použitím mezerového válce s nožem, • formování s použitím zvonového válce a jiné.

Uvedené postupy mohou také zahrnovat lisovací nebo vytlačovací činnosti, které se provádějí po tvarování výrobku. Je výhodnější, když se lisování nepoužívá. Postupové kroky a parametry, které se používají při vytváření hotového výrobku podle Hatschekova postupu, se podobají krokům a parametrům, jež popisuje australský patent číslo 515151.

Po kroku 408 následuje provádění kroku 410. v jehož průběhu se „surový“ nebo nevytvrzený výrobek vytvrzuje. Výrobek se výhodně předvytvrzuje až přibližně 80 hodin, nejvýhodněji pak 24 hodin nebo méně. Poté se výrobek vytvrzuje na vzduchu v časovém úseku přibližně 30 dní. Jako výhodné se jeví podrobování předvytvrzených výrobků podmínkám dalšího zpracovávání v autoklávu po dobu 3 až 30 hodin, výhodněji pak přibližně 24 hodin nebo méně, při působení vyšší teploty a tlaku párou syceného prostředí, jehož teplota je v rozsahu od přibližně 60° C do 200° C. Parametry času a teploty, které se volí pro předvytvrzování a vytvrzování, závisejí na složení směsi, výrobním postupu, výrobních parametrech a účelu hotového výrobku.

-35Vlákny vyztužené, cementové, kompozitní materiály pouíívající lubrikovaná celulosová vlákna. Používání lubrikovaných celulosových vláken ve vlákny vyztužených, kompozitních materiálech může zdokonalovat mechanické a fyzikální vlastnosti hotového stavebního výrobku. Vláknité cementové výrobky, které používají lubrikovaná celulosová Mákna mají vylepšenou stálost udržování rozměrů, omezenou schopnost přemisťování vody (rovněž známou jako knotový efekt), sníženou rychlost vstřebávání vody, nižší konečnou hmotnost, zdokonalenou odolnost proti eflorescenci a větší odolnost proti účinkům mrznutí a/nebo tání. Používání lubrikovaných celulosových Máken také nenarušuje fyzikální a mechanické Mastnosti výrobku. V některých výrobcích budou lubrikovaná celulosová Mákna poskytovat podobné nebo dokonce lepší mechanické Mastnosti, než vykazují výrobky, které obsahují obyčejná, nelubrikovaná celulosová Mákna. Následující příklady demonstrují některé z požadovaných charakteristik, které lubrikovaná Mákna poskytují ve složeních směsí Mákny vyztužených, cementových, kompozitních materiálů. Bude vzato v úvahu, že složení vláknitých cementových směsí se volí výhradně pro účely srovnávání a že existuje možnost sestavování různých návodů na složení směsi, aniž by docházelo k opuštění rozsahu přihlašovaného vynálezu. Také bude vzato vůvahu, že k vláknitým cementovým výrobkům lze naMc přičíst další cementové výrobky, které mohou také používat lubrikovaná Mákna mající takové dožení, jež zdokonalují mechanické a fyzikální Mastnosti takových materiálů.

Příklad 1. Nebělená, natronová buničina z měkkého dřeva byla před úpravou předem rafinována na 500 CSF a tato rafinovaná buničina byla použita pro účely lubrikační úpravy. Lubrikovaná Mákna byla připravována tak, že 4 % zastoupení rafinovaných Máken bylo upravováno s použitím alkylsiloxanu (na tíhu k dostání pod obchodním označením „ChemRex Enviroseal 100) v průběhu jedné hodiny. Podíl lubrikačního činidla představoval 10 % celkové hmotnosti Máken a hodnoty reakční teploty a tlaku odpoMdaly hodnotám teploty a tlaku okolního prostředí. Následně se vytvářely vzorky vláknitých cementových kompozitních výrobků s použitím laboratorního přístroje. Složení směsi vzorků A a B, jakož i vzorků C, D, E, F a G následujících příkladů bylo stejné: 8 % Máken (upravených/lubrikovaných nebo obyčejných, neupravovaných Máken), 35 % portlandského cementu a 57 % mletého křemene. Vzorky se vytvrzovaly na vzduchu v průběhu 8 hodin při teplotě okolí a poté následovalo podrobení těchto výrobků podmínkám autoklávu při teplotě 180° C v průběhu 12 hodin. Fyzikální a mechanické Mastnosti vzorků A a B jsou předvedeny v „Tabulce 2“.

Tabulkal:

Srovnání fyzikálních vlastností vláknitých cementových materiálů s lubrikovanými celulosovými vlákny a fyzikálních vlastností vláknitých cementových materiálů s obyčejnými celulosovými vlákny

Fyzikální vlastnosti	Vzorky
	A	B
Modul pevnosti v ohybu (MPa)	7,15	8,00
Pnutí (pm/m)	5790	5480
Modul pružnosti (GPa)	2,78	4,69
Tuhost (KJ/m3)	2,50	3,38
Měrná hmotnost po nasycení (g/cm3)*	1,48	1,61
Roztažitelnost účinkem vlhka (%)**	0,19	0,20

* Měřeno po sycení materiálu ve vodě po uplynutí více než 48 hodinového časového úseku.

** Roztažitelnost účinkem vlhka je změna délky výrobku ze stavu po vysušení v sušicí komoře do stavu nasycení. Procentuální změna (%) roztažitelnosti účinkem vlhka je:

Délka po nasycení ~ Délka p₀ vysušení v sušicí komoře Roztažitelnost účinkem vlhka (%) =--------------------------------------x 100

Délka po vysušeni v sušicí komoře

Tabulka 2 také poskytuje ukázkové srovnání různých mechanických a fyzikálních vlastností vláknitých cementových výrobků, které se zhotovují s použitím návodů na složení směsí obsahujících lubrikovaná celulosová vlákna a směsí obsahujících obyčejná, nelubrikovaná celulosová vlákna. Zkoušky zaměřené na modul pevnosti v ohybu, pnutí, modul pružnosti a tuhost byly prováděny za mokra podle normy „ASTM“ (Americká standardní testovací metoda“) „C1185-98a“ s označením „Standardní testovací postupy pro sestavování vzorků a testování neazbestových, vláknitocementových, plochých desek, střešních a obkládacích krytin a skládacích šablon“. Složení A obsahuje lubrikovaná celulosová vlákna, zatímco složení B používá obyčejná, neupravovaná celulosová vlákna. Vzorky připravované podle složení A a B mají měrnou hmotnost po vysušení v sušicí komoře 1,3 gramu na krychlový centimetr. Zkušený odborník v této oblasti techniky bude považovat za zřejmé to, že specifické hodnoty konkrétních mechanických vlastností se budou odlišovat na základě různých měrných hmotností po vysušení v sušicí komoře.

Z „Tabulky 2“ lze vypozorovat, že v případě materiálů, které obsahují lubrikovaná celulosová vlákna, je pnutí větší a měrná hustota po nasycení je menší. Ačkoli existuje snížení modulu pevnosti v ohybu a modulu pružnosti, toto provedení přihlašovaného vynálezu snižuje měrnou hmotnost po nasycení o přibližně 8 % ve srovnání s obdobným složením, které se připravovalo bez lubrikovaných vláken. Výrazem „obdobné složení“ se zde rozumí jedno ze složení, ve kterém byla upřednostňovaná, upravená celulosová vlákna nahrazena stejným procentuálním množstvím neupravených celulosových vláken. Bude oceněno, že ve srovnání s obdobným složením bez lubrikovaných vláken lze v případě složení s lubrikovanými vlákny dosahovat přibližně 5 % nebo výraznější snížení měrné hmotnosti po nasycení, přičemž tento rozdíl je výsledkem lubrikační úpravy vláken. Vláknité cementové materiály obsahující lubrikovaná celulosová vlákna vykazují mírně vylepšenou rozměrovou stálost při přechodech ze sucha do mokra a naopak.

Příklad 2. Obr. 5 ukazuje výsledky zkoušky prostupnosti vody. Vzorek D je kontrolním vzorkem, do něhož se včleňují obyčejná, nehibrikovaná celulosová vlákna, zatímco vzorek C se připravuje podle návodu na složení obsahujícího celulosová vlákna, která se upravují akrylovým latexem (obchodní označení „Valspar EPS2718“) v množství 5 % celkové hmotnosti vláken. Lubrikační reakce se provádí při teplotě okolního prostředí po dobu 30 minut. Vzorky C a D mají měrnou hmotnost po vysušení v sušicí komoře 1,3 gramu na krychlový centimetr.

Zkouška prostupnosti vody se provádí tak, že k povrchu vzorku materiálu se připojuje trubice takovým způsobem, aby byl jeden konec této trubice přiložen k povrchu vzorku materiálu. Trubice se zhotovuje z akrylového materiálu a má délku 125 mm a průměr 50 mm. Po přizpůsobení vzorku rovnovážným požadavkům zkoušky pří teplotě 23° C (±2° C) a 50 % (± 5 %) relativní vlhkosti se trubice plní vodou a úroveň hladiny vodý v trubici se periodicity zaznamenává. Snižování úrovně vody v trubici se zaznamenává (v mm) jako prostupnost vodý. Jak lze z obr. 5 vypozorovat, po 168 hodinách (7 dnech) testování vykazuje vzorek £ hodnotu 128 mm prostupnosti vody, zatímco porovnávací vzorek D vykazuje hodnotu 400 mm prostupnosti vody. Prostupnost vody vzorkových materiálů, které se připravují s použitím lubrikovaných vláken s použitím návodu na složení C, se snížila na přibližně 30 % prostupnosti vody vzorkového materiálu podle srovnávaného návodu na složení D. Srovnávacím návodem na složení se zde rozumí takový návod na složení, v němž se lubrikovaná vlákna nahrazují stejným procentuálním zastoupením obyčejných, nehibríkovaných celulosových vláken.

-38Bude vzato v úvahu, že snížení prostupnosti vody, které zde bylo popsáno, představuje hlavně výsledek prováděného příkladu zkoušky. Je zřejmé, že na základě obměňování množství a/nebo složení lubrikovaných Máken se prostupnost vody v průběhu 168 hodin testování může snížit až třikrát v porovnání s podobným složením materiálu bez použití lubrikovaných Máken.

Je výhodné, že snížená prostupnost vody umožňuje použití materiálu s lubrikovanými Mákny obzvláště pro venkovní účely, jako jsou střešní krytiny, potrubí a obklady. Snížené rozvádění vody uvnitř Mákny vyztužených, cementových kompozitních materiálů zpomaluje přemisťování vodou rozpustných chemikálií ve vláknité cementové základní hmotě a omezuje výskyt eflorescence na hotových výrobcích.

Přfldad 3. Odolnost proti mrznutí - tání se vztahuje na schopnost materiálu odolávat poškození v důsledku působení vody a teplotních rozdílů, je-li materiál vystavován účinkům vody v opakovaných cyklech mrznutí a tání. V případě betonových cementových materiálů se poškozování začíná projevovat odhipováním Moček z povrchu a postupně pokračuje dovnitř. Někdý se mohou objevit hluboké praskliny. Poškození související s mrznutím se všeobecně neobjevuje tehdy, když se v pórech nevyskytuje dostatečné množství vodý. Je dobře známo to, že poškození betonu v důsledku mrznutí - tání je minimální tehdy, kdýž betonové materiály vykazují nízký poměr vody vůči cementu a nízkou prostupnost vodý.

Jedna výhoda výhodných provedení spočívá v tom, že hotové výrobky mají vylepšenou odolnost proti účinků mrznutí - tání, jak je to předvedeno na obr. 6. Vzorek £ obsahuje obyčejná, nehibrikovaná celulosová Mákna, zatímco do vzorku F jsou včleněna lubrikovaná Mákna, která předem postoupila lubrikační úpravu s použitím silikonové emulze, která obsahuje n-octyltriethoxysilan a n-octadecyltriethoxysilan a n-decyltriethoxysilan atd. Nebělená, natronová buničina byla rozMákněna na 450 CSF. Podíl lubrikačního činidla představoval 10 % celkové hmotnosti Máken. Úprava Máken se prováděla při 30 % zastoupení Máken v průběhu jedné hodiny v podmínkách teploty okolního prostředí. Vzorky E a F měly měrnou hmotnost po vysušení v sušicí komoře přibližně 1,3 gramu na krychlový centimetr.

Laboratorní vzorky vláknitých cementových kompozitních materiálů byly podrobeny testování odolnosti proti účinkům mrznutí - tání podle postupu „A“ normy „ASTM (Americká standardní testovací metoda) C666A“ nazvané „Standardní testovací metoda pro určování odporu betonu proti urychlenému mrznutí a tání“. V souladu s tímto postupem „A“ se vzorky noří do vody jak pro urychlené zmrznutí, tak i pro urychlené tání; vzorky se periodicky vyjímají

z cyklů mrznutí a tání, testuje se jejich modul pružnosti a vizuálně se kontrolují kvůli zjišťování rozdělování, trhání, roztahování účinkem vody a šíření plísní/vlhkosti uvnitř vzorku; vzorky se odstraňují z testovacího cyklu, když stupeň poškození je takový, že vzorek se nemůže udržet pohromadě a nebyl by použitelný jako stavební výrobek. Při vystavování účinkům tohoto testování selhal vzorek E po 70 cyklech mrznutí a tání, což představuje značný rozdíl s 320 cykly vzorku F. kteiý se sice připravoval podle srovnávacího návodu na složení základní hmoty, avšak obsahoval lubrikovaná vlákna. Srovnávacím návodem na složení se zde rozumí takový návod na složení, v němž se lubrikovaná vlákna nahrazují stejným procentuálním zastoupením obyčejných, nehibrikovaných celulosových vláken. Jak lze z obr. 6 vypozorovat, odolnost proti účinkům mrznutí - tání se zvyšuje více než čtyřikrát na základě používání těchto lubrikovaných vláken. S použitím měření podle normy „ASTM C666A“ přihlašovatelé zjistili, že odolnost proti účinkům mrznutí - tání v případě stavebního materiálu, který obsahuje lubrikovaná vlákna, se může jednoduše vylepšit o 25 % nebo i více, což představuje značný rozdíl v porovnání s obdobným složením materiálu bez lubrikovaných vláken. Je ještě výhodnější, že použití lubrikovaných vláken může zvýšit počet cyklů před selháním na více než 200 cyklů, výhodněji dokonce na více než 300 cyklů.

Obr. 7 znázorňuje v grafickém provedení výsledky testů přemisťování vody (takzvaného „knotového efektu“), kterým se podrobily materiály zhotovené s lubrikovanými celulosovými vlákny (vzorek E) a materiály zhotovené bez lubrikovaných vláken (vzorek F). Test přemisťování vody se provádí tak, že okraje každého vzorku materiálu se noří do vodý a následně se měří vzdálenost postupu přední linie přemisťující se vodý po uplynutí různých časových úseků. Z obr. 7 lze vypozorovat, že po 24 hodinách testování se přemisťování vody ve stavebním výrobku snížilo přibližně patnáctkrát, což představuje značný rozdíl v porovnání se stavebním výrobkem majícím obdobné složení, avšak bez použití lubrikovaných vláken. Po 96 hodinách ponoření okraje vzotku do vodý byly podle příslušnosti ke vzorkům E a F naměřeny vzdálenosti postupu přední linie přemisťující se vodý přibližně 4 mm a 107 mm. Je výhodné, že omezování přemisťování vody na minimum podstatně snižuje pnutí, které způsobuje bobtnání materiálu v důsledku nasávání a přemisťování vody, a tím se rovněž snižuje výskyt prasklin a lomů způsobovaných nárůstem takového pnutí. Na základě uvedených skutečností bude zřejmé, že v porovnání s obdobným složením materiálu bez lubrikovaných vláken lze vyvinout takové složení stavebního materiálu s včleněnými lubrikovanými vlákny,

-40které bude vykazovat přibližně 25 % nebo i větší omezení přemisťování vody nebo knotového efektu. Měření podle tohoto testu, která byla prováděna na jenom provedení přihlašovaného vynálezu, vykázala hodnoty po 96 hodinách nižší než přibfižně 50 mm, výhodněji méně než přibližně 30 mm a dokonce ještě výhodněji méně než přibližně 20 mm.

Příklad 4. V tomto příkladu byla bělená, vláknitá natronová buničina z měkkého dřeva nejdříve rozvlákněna v suchém stavu s použitím kladivového drtiče. Část rozvláknčných vláken se použila pro účely porovnávacího činitele a další část byla upravena s použitím lubrikačního činidla, kterým byl n-octyltriethoxysilan rozprašovaný na vlákna. Úprava se prováděla při teplotě okolního prostředí a v podmínkách atmosférického tlaku. Dávkování zmíněného lubrikačního činidla představovalo 5 % celkové hmotnosti vláken. Poté se vytvářely vzorky vláknitých cementových kompozitních výrobků s použitím vytlačování. Složení směsi vzorků G a H bylo stejné, avšak rozdíl byl vtom, že byla použita rozdílná vlákna. Složení bylo následující: 10 % vláken (upravených/lubrikovaných vláken ve vzorku G nebo obyčejných, neupravovaných vláken ve vzorku H), 10 % hydratovaného křemičitanu vápenatého (modifikátor hustoty), 1,5 % methylcelulosy (příměs - modifikátor viskozity), 39,25 % portiandského cementu a 39,25 % jemně mletého křemene. Vzorky se vytvrzovaly v autoklávu při teplotě 180° C v průběhu 24 hodin. Měrná hmotnost vzorku G a vzorku H byla přibližně 0,9 gramu na krychlový centimetr.

Tabulka 3: Fyzikální vlastnosti vláknitých cementových kompozitních materiálů s lubrikovanýmí celulosovými vlákny a obyčejnými celulosovými vlákny (vzorky kompozitních materiálů byly připravovány s použitím vytlačovacího postupu)

Fyzikální vlastnosti	Vzorky
	G (s lubrikovanýmí vlákny)	H (s obyčejnými vlákny)
Modul pevnosti v ohybu (MPa)	6,08	6,83
Pnutí (pm/m)	9354	5467
Tuhost (KJ/m3)	0,44	0,38
Vstřebávání vodý (% hmotnosti) po 24 hodinách testování	1,48	1,61
Roztažitelnost účinkem vlhka (%)*	0,19	0,20

* Roztažitelnost účinkem vlhka byla měřena po uplynutí 24 hodinové saturace.

* * Mechanická testování (modul pevnosti v ohybu, pnutí a energie tuhosti) byla prováděna ve vyvážených podmínkách 50 % (± 5 %) relativní vlhkosti a teplotě 23° C (± 2° C).

Tabulka 3 dokazuje, že lubrikovaná vlákna podstatně zvyšují hodnoty pnutí a tuhosti vytlačovaného, vláknitého cementového kompozitního materiálu ve srovnání s obdobně složeným materiálem obsahujícím neupravovaná, obyčejná celulosová vlákna. Hodnoty modulu pevnosti v ohybu, pnutí, tuhosti a vstřebávání vody byty měřeny ve vyvážených podmínkách podle normy „ASTM (Americká standardní testovací metoda) CU85-98a“ nazvané „Standardní testovací metody pro vzorkování a testování neazbestových, vláknitocementových, plochých desek, střešních a obkládacích krytin a skládacích šablon“. Ze srovnání s materiálem, který neobsahuje lubrikovaná vlákna, lze vyvodit, že lubrikovaná vlákna zvyšují tuhost v tomto provedení o více než 5 %. Vstřebávání vody v případě vláknitého cementového kompozitního materiálu je sníženo o více než přibližně 20 %. V tomto provedení lubrikovaná vlákna rovněž snižují roztažitelnost účinkem vlhka o více než přibližně 5 %.

Příklad 5. V tomto příkladu byla bělená, vláknitá natronová buničina z měkkého dřeva nejdříve rozvlákněna ve vodě s použitím zařízení na zpracovávání buničiny tak, alty vodná směs obsahovala 4 % vláken. Rozvlákněna vlákna se poté rafinovala v řadě čističů na hodnotu odvodňovací schopnosti 400 CSF, aby vlákna získala určitý stupeň fibrilace. Část rozvlákněných vláken se použila pro účely porovnávacího činitele a další část byla upravena s použitím lubrikačního činidla, kterým byl n-octyltriethoxysilan, jenž se přímo dodával na vlákna po jejich rafinování. Úprava se prováděla při teplotě 30° C a v podmínkách atmosférického tlaku. Dávkování zmíněného lubrikačního činidla představovalo 10 % celkové hmotnosti vláken. Časový úsek zadržování při konání reakce trval jednu minutu. Míchání neupravovaných vláken a upravovaných vláken se provádělo odděleně a poté se vlákna mísila s ostatními příměsemi, výsledkem čehož bylo vytvoření vláknité cementové kaše. Vláknité cementové kompozitní vzorky se zhotovovaly s použitím Hatschekova stroje. Složení směsi vzorků I a J bylo stejné, avšak rozdíl byl v tom, že byla použita rozdílná vlákna. Složení bylo následující: 7 % vláken (lubrikovaných vláken ve vzorku I nebo obyčejných, neupravovaných vláken ve vzorku J), 30,00 % portlandského cementu a 63 % mletého křemene. „Surové“ vzorky se vytvrzovaly na vzduchu v průběhu 8 hodin při teplotě okolí a poté následovalo podrobení těchto výrobků podmínkám autoklávu při teplotě 180° C v průběhu 12 hodin. Měrná hmotnost vzorku I a vzorku J po vysušení v sušicí komoře byla přibližně 1,3 g/cm³.

Tabulka 4: Fyzikální vlastnosti vláknitých cementových kompozitních materiálů s lubrikovanými celulosovými vlákny a obyčejnými celulosovými vlákny (vzorky kompozitních materiálů byly připravovány s použitím postupu podle Hatscheka)

Fyzikální vlastnosti	Vzorky
	G (s lubrikovanými vlákny)	H (s obyčejnými vlákny)
Modul pevnosti v ohybu (MPa)	6,08	6,83
Pnutí (pm/m)	9354	5467
Tuhost (KJ/m3)	0,44	0,38
Vstřebávání vody (% hmotnosti) po 24 hodinách testování	1,48	1,61
Roztažitelnost účinkem vlhka (%)*	0,19	0,20

V tomto příkladu byly hodnoty modulu pevnosti v ohybu, pnutí, tuhost a vstřebávání vody testovány vmoktých podmínkách podle normy „ASTM (Americká standardní testovací metoda) C1185-98a“ nazvané „Standardní testovací metody pro vzorkování a testování neazbestových, vláknitocementových, plochých desek, střešních a obkládacích krytin a skládacích šablon“. Tabulka 4 ukazuje, že použití lubrikovaných vláken vylepšuje hodnoty pnutí a energie tuhosti, snižuje rychlost vstřebávám vody a množství vstřebané vody. Bude oceněno, že mezní pnutí materiálu podle tohoto provedení přihlašovaného vynálezu je vylepšeno o více než přibližně 10 % ve srovnání s obdobným stavebním materiálem, který však lubrikovaná vlákna neobsahuje. Síla přilnavosti vložených vrstev není významně ovlivněna. Toto provedení také potvrzuje skutečnost, že v průběhu 24 hodinového testu lze dosáhnout snížení vstřebávání vody o přibližně 10 % nebo i více. Ktomu lze dodat, že v průběhu osmihodinového testu se rychlost vstřebávání vody může snížit o více než přibližně 5 %, tedy hodnotu, která se vyjadřuje jako procentuální množství hmotnosti za hodinu.

Závir. Všeobecně bude oceněno to, že výhodná provedení přihlašovaného vynálezu, konkrétně chemicky upravovaná celulosová vlákna, jež se včleňují do vláknitého cementového stavebního materiálu, mají ve srovnání s dosavadním stavem v této oblasti techniky několik výhod. Tyto materiály, které se zhotovují podle upřednostňovaných postupů a návodů na složení směsí, mají menší hmotnost za mokra, sníženou rychlost vstřebávání vody a menší prostupnost vo<fy, dokonalejší odolnost proti účinkům vlhka, větší odolnost proti hnilobě a dokonalejší odolnost proti účinkům mrznutí - tání, jak to vyplývá ze srovnání s běžnými,

-43viáknitými cementovými kompozitními materiály. Dokonalejší odolnost proti účinkům vody omezuje možnosti přežívání biologických činitelů a ničení celulosy, které je v kompozitním materiálu obsažena. Vysoký stupeň odolnosti proti účinkům vody bude napomáhat při řešení problémů, které souvisejí rozpouštěním a opětným ukládáním vodou rozpustných materiálů jak na vnějšku (eflorescence), tak i uvnitř kompozitních materiálů. Používání lubrikovaných vláken, která se upravují podle popsaných provedení přihlašovaného vynálezu při přípravě vlákny vyztužených, cementových kompozitních materiálů, může vylepšovat hodnoty krajního pnutí a energie tuhosti hotových výrobků.

Bude zřejmé, že složení vláknitých cementových směsí se volí pouze pro účely srovnávání a že existuje možnost uplatnění jiných složení, aniž by docházelo k opouštění rozsahu přihlašovaného vynálezu. Nad rámec vláknitých cementových výrobků lze dodat, že také jiné cementační materiály mohou využívat lubrikovaná vlákna při jejich přípravě, aby se vylepšily fyzikální vlastnosti takových materiálů. Rovněž bude oceněno, že existuje možnost kombinování několika způsobů úpravy vláken, jako je lubrikování, ošetřování biologicky aktivním činidlem a plnění vláken, s cílem přípravy takových upravených vláken a zhotovování takových vláknitých cementových kompozitních materiálů, jejichž vlastnosti budou z praktického hlediska dokonce ještě výhodnější.

Průmyslová využitelnost

Upřednostňovaná provedení jsou v praxi využitelná v celé řadě stavebních výrobků, k nimž patří, avšak bez jakéhokoli výhradního omezení, střešní krytiny, podlahoviny, dlažby, potrubí, vnější nebo vnitřní obklady nebo obkladové desky, ploty, lemování, podhledy nebo podklady pro obkládačky. V předcházejícím textu popsaná provedení slouží jako příklady konkrétních výhodných provedení přihlašovaného vynálezu. Zkušení odborníci v této oblasti techniky mohou ze zde popsaných provedení odvozovat návody na různé změny a úpravy, aniž by docházelo k opouštění myšlenky a rozsahu tohoto vynálezu.

Claims (94)

1. Kompozitní stavební materiál obsahující cementační základní hmoto;

a celulosová vlákna, jež jsou včleněna do cementační základní hmoty, kdy přinejmenším některá z celulosových vláken mají povrchy, které se přinejmenším částečně upravují lubrikačním činidlem tak, aby se tyto povrchy staly hydrofobními, vyznačující se t í m , že lubrikační činidlo obsahuje hydrofilm funkční skupinu a hydrofobní funkční skupinu, že hydrofilní skupina se trvale nebo dočasně spojuje s hydroxylovými skupinami na povrchu vláken za přítomnosti vody nebo organického rozpouštědla takovým způsobem, aby se v podstatě znemožnilo vázání hydroxylových skupin na molekuly vody, a že hydrofobní skupina se usazuje na povrchu vláken a odpuzuje vodu z tohoto povrchu.

2. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že lubrikačním činidlem jsou chemikálie na bázi silanu.

3. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím,že lubrikačním činidlem jsou vodné emulze, které se vybírají ze skupiny, do níž patří silany, alkoxylsilany, alkyalkoxysilany, halogenové organosilany, karboxylované organosilany, epoxylsilanové a silikonové emulze nebo jejich směsi.

4. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že lubrikačním činidlem je n-octyltriethoxysilan v různých složeních.

5. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že lubrikačním činidlem jsou organické pryskyřice, které se vybírají ze skupiny, do níž patří parafiny, polyolefiny, epoxydové pryskyřice a emulze styren-butadienové pryže.

6. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím,že lubrikačním činidlem jsou polymemí akrylátové emulze v různých složeních.

7. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že lubrikační činidlo obsahuje vodou rozpustná činidla, která se vybírají ze skupiny, do níž patří kalafunové kyseliny, kamenec, škroby, pryže, kasein, sojový protein, alkylketonové diméry (AKD), alkenylové jantarové anihydridy (AS A) a stearové kyseliny.

8. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že hydrofilní skupina se nachází na jednom konci molekuly lubrikačního činidla a hydrofobní skupina se nachází na druhém konci molekuly lubrikačního činidla.

9. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyzná č u j í c í s e tím , že hydrofilní skupina obsahuje silanol nebo polysilanol (disilanol nebo trisilanol).

10. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že hydrofilní skupina obsahuje jeden až tři hydrolyzovatelné alkoxylové fragmenty, které se připojují k silikonové složce, že každý alkoxylový fragment má jeden až 4 uhlíky a že hydrolyzovatelné alkoxylové fragmenty se mohou hydrolyzovat na silanolové nebo polysilanové funkční skupiny.

11. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že hydrofobní skupina obsahuje větvené nebo přímé uhlovodíkové řetězce, které mají jeden až dvacet čtyři uhlíky.

12. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že hydrofobní skupina obsahuje aromatické fragmenty a další funkční skupiny.

13. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že lubrikační činidla se nanášejí na vlákna v roztoku.

14. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že lubrikační činidla se nanášejí na vlákna s použitím postupu rozprašování za sucha.

15. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznač u j ící se tím , & stavební materiál obsahuje přibližně 0,5 % až 20 % vláken, která byla podrobena úpravě s použitím hibrikačního činidla.

16. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím ,žedále obsahuje neupravená a nelubrikovaná celulosová vlákna.

17. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že dále obsahuje syntetická vlákna.

18. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že cementační základní hmota obsahující lubrikovaná vlákna se vytvrzuje v podmínkách autoklávu.

19. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že cementační základní hmota obsahující lubrikovaná vlákna se vytvrzuje účinkem vzduchu.

20. Kompozitní stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím , že cementační základní hmota obsahující lubrikovaná vlákna se vytvrzuje s využitím kombinace podmínek autoklávu a účinku vzduchu.

21. Materiálové složení používané pro vytváření kompozitního stavebního materiálu, vyznačující se tím , že obsahuje cementační hydraulické pojivo; agregát; jeden nebo více než jeden modifikátor hustoty; celulosová vlákna, kdy přinejmenším některá z celulosových vláken mají povrchy, které se přinejmenším částečně upravují lubrikačním činidlem tak, aby se tyto povrchy staly hydrofobními, toto lubrikační činidlo obsahuje hydrofilní funkční skupinu a hydrofobní funkční skupinu, tato hydrofilm skupina se trvale nebo dočasně spojuje s hydroxylovými skupinami na povrchu vláken za přítomnosti vody nebo organického rozpouštědla takovým způsobem, aby se v podstatě znemožnilo vázání hydroxylových skupin na molekuly vody, a tato hydrofobní skupina se usazuje na povrchu vláken a odpuzuje vodu z tohoto povrchu.

22. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že obsahuje přibližně 10 % až 90 % cementačního hydraulického pojivá; přibližně 20 % až 80 % agregátu; přibližně 0 % až 50 % modifikátoru hustoty; přibližně 0,5 % až 20 % celulosových vláken; a přibližně 0% až 10% příměsí.

23. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že obsahuje přibližně 20 % až 50 % cementačního pojivá; přibližně 30 % až 70 % mletého křemene; přibližně 0 % až 50 % modifikátoru hustoty s malou hmotností; přibližně 0 % až 10 % příměsí; a přibližně 0,5 % až 20 % celulosových vláken.

24 hodin při teplotě okolního

24. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že obsahuje přibližně 40 % až 90 % cementačního pojivá; přibližně 0 % až 30 % mletého křemene; přibližně 0 % až 10 % modifikátoru hustoty s malou hmotností; přibližně 0 % až 10 % příměsí; a přibližně 0,5 % až 20 % celulosových vláken (a/nebo kombinací celulosových vláken a/nebo přírodních anorganických vláken a syntetických vláken).

25. Složení podle nároku 21, vy zn a č u j í c í se t í m , že cementační pojivo se vybírá ze skupiny, do které patří portiandský cement, cement s vysokým obsahem bauxitu, vápno, cement s vysokým obsahem fosfátu, mletý granulovaný vysokopecní struskový cement nebo jejich směsi.

26. Složení podle nároku 21, vy zn a č u j í c í se tím , že cementační pojivo má povrchovou plochu přibližně 250 m²/kg až 400 m²/kg.

27. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že agregát se vybírá ze skupiny, do níž patří mlety křemen, amorfní křemen, mikrokřemen, křemelina, polétavý a roštový popílek ze spalování uhlí, popel ze spalování slupek rýže, vysokopecní struska, granulovaná struska, ocelová struska, zemní oxidy, jíly, magnézií nebo dolomit, oxidy a hydroxidy kovů a polymerové kuličky nebo jejich směsi.

28. Složení podle nároku 21, vyznačující se t í m , že agregát obsahuje křemen mající povrchovou plochu přibližně 300 m²/kg až 450 m²/kg.

29. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že lubrikované celulosová Mákna vykazují odvodňovací schopnost od 100 do 750 stupňů CSF (Kanadské normy pro měření odvodňovací schopnosti).

30. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že modifikátor hustoty se vybírá ze skupiny, do níž patří plastové materiáty, expandovaný polystyren, sklo a keramické materiáty, hydratovaný křemičitan vápenatý, mikrokuličky a vulkanické popílky včetně periitu, pemza, čedič typu shirasu a zeolity v expandovaných formách a jejich směsi.

31. Složení podle nároku 21, vyznačující se t í m , že příměsi se vybírají ze skupiny, do níž patří modifikátory viskozity, činidla potlačující oheň, činidla odolná proti účinkům vody, křemenový dým, geotermický křemen, činidla pro zvětšování tloušťky, pigmenty, barviva, plastifikátoty, činidla pro uvádění látek do vznosu, tvarovací činidla, flokulační činidla, pomocná odvodňovací činidla, pomocná činidla pro posilování pevnosti za mokra a za sucha a jejich směsi

32. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že příměsi se vybírají ze skupiny, do níž patří silikonové materiáty, hliníkový prášek, jíl, kaolin, tri-hydratovaný oxid hlinitý, slída, metakaolin, uhličitan vápenatý, wollastonit, a potymemí pryskyřičné emulze a jejich směsi.

33. Složení podle nároku 21, vyznačující se t í m , že lubrikovaná celulosová Mákna zvyšují mezní pnutí kompozitního stavebního materiálu o Mce než přibližně 10 % ve srovnání se stavebním materiálem, který má obdobné složení, avšak lubrikovaná Mákna neobsahuje.

34. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že lubrikovaná celulosová Mákna zvyšují energii tuhosti kompozitního stavebního materiálu o více než přibližně 5 %

-49ve srovnání se stavebním materiálem, který má obdobné složení, avšak lubrikovaná vlákna neobsahuje.

35. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že lubrikovaná celulosová vlákna snižují nasycenou měrnou hmotnost kompozitního stavebního materiálu o více než přibližně 5 % ve srovnání se stavebním materiálem, který má obdobné složení, avšak lubrikovaná vlákna neobsahuje.

36. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že lubrikovaná celulosová vlákna snižují schopnost prostupnosti vody v kompozitním stavebním materiálu o více než přibližné 20 % ve srovnání se stavebním materiálem, který má obdobné složení, avšak lubrikovaná vlákna neobsahuje.

37. Složení podle nároku 21, vyznačující s e tím , že lubrikovaná celulosová vlákna snižují množství vody vstřebávané do kompozitního stavebního materiálu o více než přibližně 10 % ve srovnání se stavebním materiálem, který má obdobné složení, avšak lubrikovaná vlákna neobsahuje.

38. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že lubrikovaná celulosová vlákna snižují rychlost vstřebávání vody do kompozitního stavebního materiálu o více než přibližně 5 % ve srovnání se stavebním materiálem, který má obdobné dožení, avšak lubrikovaná vlákna neobsahuje.

39. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že podle testu knotového efektu lubrikovaná celulosová vlákna snižují schopnost přemisťování vody v kompozitním stavebním materiálu o více než přibližně 25 % po uplynutí 24 hodin testování ve srovnání se stavebním materiálem, který má obdobné složení, avšak lubrikovaná vlákna neobsahuje.

40. Složení pode nároku 21, vyznačující se tím , že lubrikovaná celulosová vlákna vylepšují odolnost kompozitního stavebního materiálu proti účinkům mrznutí - tání

-50o více než přibližně 25 % ve srovnání se stavebním materiálem, který má obdobné složení, avšak lubrikovaná Mákna neobsahuje.

41. Způsob výroby Mákny vyztuženého, cementového kompozitního materiálu, vyznačující se tím,že zahrnuje kroky zhototování cehílosových Máken;

upravování přinejmenším části cehílosových Máken lubrikačním činidlem za přítomností vody a organického rozpouštědla, toto hibrikační činidlo obsahuje hydrofilní funkční skupinu a hydrofobní funkční skupinu, tato hydrofilní skupina se chemicky váže na přinejmenším některá hydrofilní místa na vnitřních a vnějších površích Máken, čímž se vytvářejí lubrikovaná Mákna, toto lubrikované činidlo v podstatě blokuje hydrofilní místa a tím omezuje afinitu Máken ve vztahu k vodě;

míchání hibrikovaných Máken s cementačním pojivém a dalšími příměsemi s výsledným vytvářením vláknité cementové směsi;

tvarování vláknité cementové směsi do podoby vláknitého cementového výrobku majícího předem stanovený tvar a velikost; a vytvrzování Máknitého cementového výrobku při konečném vytváření Mákny vyztuženého, kompozitního, stavebního materiálu.

42. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím , že krok úpravy Máken zahrnuje úpravu cehílosových Máken v roztoku obsahujícím lubrikační činidla.

43. Způsob podle nároku 42, vyznačující se tím , že úprava Máken v roztoku zahrnuje nanášení lubrikačního činidla na Mákna v «možností od přibližně 0,01 % do přibližně 50 % hmotnosti Máken.

44. Způsob podle nároku 42, vyznačující se tím , že úprava Máken v roztoku zahrnuje vymezování časového úseku zadržování v reakci od přibližně 5 sekund do 28 hodin.

45. Způsob podle nároku 43, vyznačující se tím , že vlákna se upravují v podmínkách reakčního tlaku v rozsahu od přibližně 1 atm do přibližně 10 atm.

46. Způsob podle nároku 42, vyznačující se tím , že krok upravování vláken v roztoku zahrnuje provádění reakce vláken a lubrikačních činidel v suspenzi, v níž jsou vlákna zastoupena v možností od přibližně 0,01 % do přibližně 50 % celkové hmotnosti, suspenze.

47. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím , že krok upravování vláken zahrnuje používání postup rozprašování za sucha při nanášení lubrikačních činidel na vnitřní a vnější povrchy vláken.

48. Způsob podle nároku 41, vyznačující ee tím , že dále zahrnuje zpracovávání lubrikovaných vláken s využitím uvádění vláken do vznosu v předem stanoveném rozsahu složení, po čemž následuje fibrilování lubrikovaných vláken na hodnotu v předem stanoveném rozsahu odvodňovací schopnosti.

49. Způsob podle nároku 48, vyznačující se tím , že řečené zpracovávám lubrikovaných vláken zahrnuje uvádění vláken do vznosu v zařízení pro zpracovávání buničiny ve vodném roztoku, v němž jsou vlákna zastoupena v množství od přibližně 1 % do přibližně 6%.

50. Způsob podle nároku 48, vyznačující se tím , že řečené zpracovávání lubrikovaných vláken zahrnuje fibrilování lubrikovaných vláken na hodnotu odvodňovací schopnosti v rozsahu od přibližně 100 do přibližně 750 stupňů Kanadské normy pro měření odvodňovací schopnosti (CSF).

51. Způsob podle nároku 48, vyznačující se tím , že řečené zpracovávání lubrikovaných vláken zahrnuje fibrilování lubrikovaných vláken na hodnotu odvodňovací schopnosti v rozsahu od přibližně 180 do přibližně 650 stupňů Kanadské normy pro měření odvodňovací schopnosti (CSF).

52. Způsob pode nároku 41, vyznačující se tím , že dále zahrnuje rychlovysoušení lubrikovaných Máken na podíl vlhkosti v rozsahu od přibližně 5 % do přibližně 50 %.

53. Způsob podle nároku 52, vyznačující se tím , že lubrikační činidla se nanáší na Mákna před nebo v průběhu rychlovysoušení Máken.

54. Způsob podle nároku 41, vyznačující se t í m , že dále zahrnuje míchání lubrikovaných celulosových Máken s nelubrikovanými celulosovými Mákny.

55. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím , že dále zahrnuje míchání lubrikovaných celulosových Máken s přírodními anoiganickými Mákny a syntetickými Mákny.

56. Způsob podle nároku 41, vyznačující se t í m , že dále zahrnuje míchání lubrikovaných celulosových Máken s cementačním pojivém, agregátem, modifikátory hustoty a příměsemi.

57. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím , že krok tvarování vláknitého cementového výrobku zahrnuje zhotovování výrobku s použitím postupu, kletý se vybírá ze skupiny postupů, do níž patří zpracovávání pásu podle Hatscheka, potrubní postup podle Mazzy, postup podle Magnaniho, vstřikovací tvarování ve formě, vytlačování, ruční ukládání, tvarování ve formě, lití, filtrové lisování, formování na zařízení podle Fourdrindiera, vícesítové formování, formování s použitím mezerového nože, formování s použitím mezerového válce s nožem, formování s použitím zvonového válce a jejich kombinace nebo jiné postupy.

58. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím , že krok vytvrzování vláknitého cementového výrobku zahrnuje předvytvrzování a vytvrzování.

59. Způsob podle nároku 58, vyznačující se tím , že vláknitý cementový výrobek se předvytvrzuje v průběhu časového úseku 80 hodin při teplotě okolního prostředí.

60. Způsob podle nároku 58, vyznačující výrobek se předvytvrzuje v průběhu časového prostředí.

se úseku tím , že vláknitý cementový

61. Způsob podle nároku 58, vyznačující se tím , že vláknitý cementový výrobek se vytvrzuje v autoklávu.

62. Způsob podle nároku 61, vyznačující se tím , že vláknitý cementový výrobek se zpracovává v autoklávu při zvýšeném tlaku a teplotě od přibližně 60° C do přibližně 200° C v průběhu časového úseku v rozsahu od přibližně 3 hodin do 30 hodin.

63. Způsob podle nároku 61, vyznačující se tím , že vláknitý cementový výrobek se zpracovává v autoklávu při zvýšeném tlaku a teplotě od přibližně 60° C do přibližně 200° C v průběhu časového úseku 24 hodin nebo kratším.

64. Způsob podle nároku 41, vyznačující setím , že Mákna se individualizují.

65. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím , že hibrikační činidla se nanáší na Mákna před tím než se tato Mákna indiMdualizují.

66. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím , že hibrikační činidla se nanáší na Mákna v průběhu indiMdualizování těchto Máken.

67. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím , že hibrikační činidla se nanáší na Mákna poté, kdy se dokončí indiMdualizování těchto Máken.

68. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím , že vlákna se individualizují s použitím postupů, k nimž patří kladivové drcení a rozmělňování.

69. Způsob podle nároku 41, vyznačující se tím , že lubrikační činidla se přímo dodávají na vlákna před mícháním s dalšími příměsemi.

70. Stavební materiál obsahující včleněná, individualizovaná, vyztužovací vlákna, vyznačující se tím , že přinejmenším část vláken se chemicky upravuje v přítomnosti vody nebo organického rozpouštědla, aby se vylepšila odolnost tohoto stavebního materiálu proti účinkům vody a/nebo poškozování vlivem prostředí.

71.

Stavební materiál podle nároku 70, vyznačující upravovanými vlákny jsou lubrikovaná vlákna.

se tím , že chemicky

72.

Stavební materiál podle nároku 70, vyznačující upravovanými vlákny jsou plněná vlákna.

se tím , že chemicky

73.

Stavební materiál podle nároku 70, vyznačující se , že chemicky upravovanými vlákny jsou vlákna ošetřená biologicky aktivními činidly.

74.

Stavební materiál podle nároku 70, vyznačující upravovaná vlákna se vyrábějí z celulosy.

se tím , že chemicky

75. Stavební materiál podle nároku 70, vyznačující se tím , že tento stavební materiál obsahuje cementační pojivo.

76. Stavební materiál obsahující hydraulické pojivo a individualizovaná, vyztužovací vlákna, vyznačující se tím , že přinejmenším část vláken se chemicky upravuje v přítomnosti vody nebo organického rozpouštědla, aby se vylepšila odolnost tohoto stavebního materiálu proti účinkům vody a/nebo poškozování vlivem prostředí.

77. Složení podle nároku 76, vyznačující se tím , že hydraulickým pojivém je cement.

78. Složení podle nároku 76, vyznačující se tím

79. Složení podle nároku 76, vyznačující se tím že dále obsahuje agregát.

že dále obsahuje jeden nebo více než jeden modifikátor hustoty.

80. Složení podle nároku 76, vyznačující se tím , že obsahuje přibližně 10 % až

81. Složení podle nároku 76, vyznačující se tím , že obsahuje přibližně 20 % až 50 % cementačního pojivá; přibližně 30% až 70 % mletého křemene; přibližně 0 % až 50 % modifikátoru hustoty s malou hmotností; přibližně 0 % až 10 % příměsí; a přibližně 0,5 % až 20 % celulosových vláken.

82. Složení podle nároku 76, vyznačující se tím , že obsahuje přibližně 40 % až 90 % cementačního pojivá; přibližně 0 % až 30 % mletého křemene; přibližně 0 % až 10 % modifikátoru hustoty s malou hmotností; přibližně 0 % až 10 % příměsí; a přibližně 0,5 % až 20 % celulosových vláken.

83. Složení podle nároku 76, vy zn a č u j í c í se tím , že chemicky upravovaná celulosová vlákna zvyšují mezní pnutí kompozitního stavebního materiálu o více než přibližně 10 % ve srovnání se stavebním materiálem, který má obdobné složení, avšak chemicky upravovaná vlákna neobsahuje.

84. Složení podle nároku 76, vyznačující se tím , že chemicky upravovaná celulosová vlákna snižují schopnost prostupnosti vody v kompozitním stavebním materiálu

o více než přibližně 20 % ve srovnání se stavebním materiálem, který má obdobné složení, avšak chemicky upravovaná vlákna neobsahuje.

85. Složení podle nároku 76, vyznačující se tím , že chemicky upravovaná celulosová vlákna snižují množství vodý vstřebávané do kompozitního stavebního materiálu o více než přibližně 10 % ve srovnání se stavebním materiálem, který má obdobné dožení, avšak chemicky upravovaná vlákna neobsahuje.

86. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že chemicky upravovaná celulosová vlákna snižují rychlost vstřebávání vody do kompozitního stavebního materiálu o více než přibližně 5 % ve srovnání se stavebním materiálem, který má obdobné složení, avšak chemicky upravovaná vlákna neobsahuje.

87. Složení podle nároku 76, vyznačující se tím,že podle testu knotového efektu chemicky upravovaná vidma snižují celulosová vlákna schopnost přemisťování vody v kompozitním stavebním materiálu o více než přibližně 25 % po uplynutí 24 hodin testování ve srovnám' se stavebním materiálem, který má obdobné složení, avšak chemicky upravovaná vlákna neobsahuje.

88. Složení podle nároku 21, vyznačující se tím , že hibrikovaná celulosová vlákna vylepšují odolnost kompozitního stavebního materiálu proti účinkům mrznutí - tání o více než přibližně 25 % ve srovnání se stavebním materiálem, který má obdobné složení, avšak hibrikovaná vlákna neobsahuje.

89. Způsob výroby stavebního materiálu obsahujícího včleněná vyztužovací vlákna, vyznačující se tím , že zahrnuje kroky chemické upravování přinejmenším části celulosových vláken za přítomnosti vody a organického rozpouštědla, aby se vylepšila odolnost tohoto stavebního materiálu proti účinkům vody a/nebo poškozování vlivem prostředí, přičemž vyztužovací vlákna jsou individualizována;

míchání vyztužovacích vláken s hydraulickým pojivém s výsledným vytvářením směsi;

-57tvarování směsi do podoby vláknitého cementového výrobku majícího předem stanovený tvar a velikost; a vytvrzování výrobku při dokončování výroby vlákny vyztuženého, stavebního materiálu.

90. Způsob podle nároku 89, vyznačující se tím , že dále zahrnuje individualizování vláken před řečenou chemickou úpravou.

90 % cementačního hydraulického pojivá; přibližně 20 % až 80 % agregátu; přibližně 0% až 50 % modifikátoru hustoty; přibližně 0 % až 10 % příměsí; a přibližně 0,5 % až 20 % celulosových vláken.

91. Způsob podle nároku 89, vyznačující se tím , že dále zahrnuje individualizování vláken po řečené chemické úpravě.

92. Způsob podle nároku 89, vyznačující se tím , že vlákna se chemicky upravují na základě přivedení chemické sloučeniny do styku s vlákny.

93. Způsob podle nároku 92, vyznačující se tím , Že chemická reakce mezi vlákny a chemickou sloučeninou probíhá při styku chemické sloučeniny s vlákny.

94. Způsob podle nároku 89, vyznačující se tím , že chemická úprava se provádí při teplotě nižší než 100° C.