СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АРХИТЕКТУРНО-ХУДОЖЕСТВЕННОГО ГИПСОПЕНОПЛАСТОВОГО ИЗДЕЛИЯ
METHOD FOR PRODUCTION OF ARCHITECTURAL-ARTISTIC GYPSUM-FOAM PLASTIC ITEM

Изобретение относится к области производства архитектурно-строительных изделий, используемых для внутренней и фасадной отделки жилых, производственных зданий и культурно-культовых помещений, и касается конкретно изготовления новых изделий, совмещающих в себе преимущества пенопластовых материалов и композиционного гипса.
Известны различные способы изготовления архитектурно-художественных изделий из таких материалов, как пенопласты и гипсобетоны, имеющих декоративную поверхность, изготовленную различными методами.
Известен легкий бетон, например гипсобетон, изготовленный на основе трехкомпонентного гипсоцементного пуццоланового вяжущего и пористых минеральных заполнителей, в качестве которых могут быть использованы топливные и доменные шлаки, шлаковая пемза, керамзит, кирпичный щебень, пемза, туфы и т.д. При производстве вяжущих для такого бетона необходима специальная подготовка гидравлических добавок, содержащих активный керамзит (трепел, диатомит, и пр.), т.е. дробление, сушка и помол. (SU 180514, 21.03.1966).
Из SU 1294946, 07.03.1987 известен способ изготовления стенового камня из гипсобетона. Стеновые камни изготавливают следующим образом.
Плиты кремнепор толщиной 50-60 мм изготавливаются нужных размеров в процессе их производства. Гипсобетонная смесь приготовляется в смесителе цикличного или непрерывного действия в зависимости от принятого способа формирования камней.
Формирование камней при небольшом объеме их производства осуществляют в сборно-разборных индивидуальных металлических формах в следующей последовательности: в собранную и смазанную форму в проектном положении устанавливаются плиты и в свободное от них пространство формы укладывают гипсобетонную смесь и форму подвергают вибрации в течение 3-8 сек. Через 10-20 мин форму раскрывают, камень снимают с поддона и отправляют на сушку или твердение в воздушно-сухих условиях цеха.
3
Из SU 1747420, 15.07.1992, известен способ изготовления гипсобетонных изделий, включающий смешение полуводного гипса, мелкодисперсного железосодержащего отхода доменного производства, пористого заполнителя, затворение водным раствором, содержащим бишофит, формование из полученной смеси изделий методом литья, при этом с целью увеличения прочности, исключения высолов при сохранении водостойкости водный раствор готовят путем введения бишофита в сточные нейтрализованные воды производства пенополистирола до получения раствора плотностью 1,08 г/см с последующей подачей в него щелочного стока производства капролактама из расчета получения водогипсового отношения 0,45-0,5, а затворение осуществляют до прекращения газовыделения.
Известные способы не предусматривают изготовление декоративных изделий.
Из RU 2005625, известен способ изготовления многослойной декоративной панели, имитированной рисунком естественного камня, например брекчевидного мраморизированного известняка, включающий укладку на формующую поверхность по меньшей мере одного декоративного слоя, содержащего пигмент, нанесение на него раствора, содержащего воду, выдержку до образования трещин в декоративном слое, заполнение трещин путем механического воздействия в горизонтальной плоскости, нанесение слоя основы, отверждение и расформовку панели, при этом в состав декоративного слоя дополнительно вводят упрочняющие и водостойкие добавки, наносят на глянцевую формующую поверхность, выдерживают, после чего увлажняют водой или водным раствором красителя, а заполнение трещин осуществляют после нанесения слоя основы путем наложения равномерно распределенной пригрузки и возвратно-поступательного ее перемещения с обеспечением деформирования трещин, при этом в качестве основного ингредиента состава декоративного слоя и основы используют гипсовое вяжущее.
Однако изделие из гипсобетона имеют большой вес, что ограничивает применение их а качестве архитектурно-художественных изделий.
Из RU 95101782, 20.03.1997, известен способ изготовления декоративных облицовочных плиток.
Для изготовления декоративного облицовочного материала используют листовой пенопласт, на который наносят декоративный материал, например ткани разной фактуры, расцветки и качества, обои обычные и моющиеся, бумагу, окрашенную под деревья различных пород, шпон натуральный, кожа и др. Изделиям может быть придан рельеф для большей декоративности. Облицовочные декоративные плитки имеют хороший внешний вид, технологичны, обладают низкой звукотеплопроводностью, однако не обладают необходимыми водостойкими свойствами.
Из патента Австралии известен способ изготовления комбинированных плит, при котором горизонтально укладываемые и транспортируемые пенопластовые ядра снабжают сначала первым тестообразным слоем раствора, уплотняемого вибрирующим валиком. За уплотняющим валиком с рулона разматывают полотно стеклоткани, прижимают к верхней стороне слоя раствора и захватывают движущимся транспортером. На следующей позиции на первый покрывающий слой и полотно стеклоткани наносят второй рыхлый слой раствора и уплотняют его вторым вибрирующим валиком (AU патент 242581, 1965).
Комбинированные плиты, изготовленные этим способом, имеют на пенопластовом ядре покрывающие слои, общая толщина которых далеко превышает толщину арматуры. Изготовленные таким образом комбинированные плиты поэтому тяжелы и плохо подходят для внутренней отделки, в частности для изготовления покрываемых кафелем перегородок. Насколько известно, изготовленные таким образом плиты используются поэтому в первую очередь в качестве кровельных плит для плоских крыш и фасадных плит. Другими словами, для укладки и приклеивания полотна стеклоткани расходуется слишком много раствора в сравнении с потребностью в плитах для внутренней отделки.
Из патента ФРГ известен способ изготовления легкого строительного элемента в виде плиты, при котором на пенопластовые части туго натягивают ткань или сетку, а потом наносят тонкий слой водостойкого раствора и разравнивают его, за счет чего ткань или сетка прочно приклеиваются. В качестве водостойкого раствора используют цементный раствор (DE патент 3423006, 1986). Недостаток в том, что ткань или сетку приходится натягивать. Из-за этого между пенопластовой частью и тканью или сеткой могут возникнуть усилия, приводящие к деформации пенопластовой части или к отделению от нее ткани или сетки. Недостаток, кроме того, в том, что из-за отдельного обтягивания и радиального покрытия раствором каждый элемент очень сложен в изготовлении и непрерывное изготовление плит невозможно.
Далее способ изготовления строительных плит известен из патента Великобритании. Здесь на равномерно движущийся транспортер из смесителя насыпают материал для первого слоя, который распределяют лопатой до нужной толщины. Таким же образом на нем располагают уплотнительный слой и дополнительный наружный слой. Недостаток этого способа в том, что толщина каждого отдельного слоя зависит от скорости транспортера и точной работы персонала (GB патент 1459575, 1983).
Способ изготовления строительного элемента в виде плиты с ядром описан в патенте ФРГ. Ядро состоит из лежащих рядом параллельно слоями минеральных волокон, проходящих под углом 10-60°С к плоскости полотна или плиты. На одной стороне волокон располагают алюминиевую фольгу или полимерную пленку, на которую наносят штукатурку из негорячего минерального материала, такого как цемент (DE 3136935, 1983). Недостаток в том, что плита нежесткая и пригодна лишь для обертывания трубопроводом или покрытия плоских прямых поверхностей.
Далее, из патента ФРГ известен способ изготовления строительного элемента в виде плиты. Ядро состоит из минераловолокнистой плиты, которая может быть изготовлена, например из штапельных волокон стекловаты. Перед изготовлением строительного элемента эту плиту более или менее сильно уплотняют и поэтому уменьшают до части ее толщины. На обе стороны наносят слой растворенной смеси, в которой уложено стекловолокно. Из-за сравнительно небольшой прочности эта плита пригодна лишь для облицовки стабильных бетонных стен (DE патент 3444881, 1986).
Из RU 2102240, 20.01.1998, известен также способ изготовления комбинированных плит, при котором полотно ядра непрерывно покрывают слоем раствора, армированным стеклотканью, полотно ядра, состоящее из пенопласта и/или волокон, шариков, обрезков, полос, кусочков органических и/или неорганических материалов, подают горизонтально в виде бесконечного полотна, распределяют твердеющий раствор, стекающий в жидком виде на порываемую сторону полотна ядра, полотно стеклоткани кладут на верхнюю сторону полотна ядра так плотно, что между полотном стеклоткани и полотном ядра остается только клеевой слой, раствор распределяют с помощью скребка так, что полотно стеклоткани укладывается в слой раствора, сырой еще слой раствора подвергают сушке и твердению. В качестве твердеющего раствора используют цементный раствор. Получаемый материал не обладает всем необходимым комплексом свойств.
3
Технической задачей заявленного изобретения является получение архитектурно-художественного гипсопенопластового изделия, обладающего легкостью до 350-430 кг/м, высокой прочностью на изгиб до 7-8,8 МПа, малым водопоглощением до 5,3%.
Поставленная техническая задача достигается тем, что способ изготовления архитектурно-художественного гипсопенопластового изделия включает изготовление заготовки из пенопласта (пенопластовой заготовки), полностью повторяющей профиль готового изделия, но имеющий меньшие размеры (линейные и объемные), нанесение на пенопластовую заготовку стеклопластиковой сетки при необходимости и слоя из гипсовой массы из суспензии, включающей гипсовое вяжущее, гашеную известь, полиметилсиликонат калия и воду при следующем соотношении их в мас.%:
Гипсовое вяжущее
- 75,0-77,0
Известь гашеная
- 0,05-0,1
Полиметилсиликонат калия
- 0,5-0,8
Вода
- остальное
и последующую сушку изделия при температуре не более 45°С до остаточной влажности 8-12%.
При этом формирование данного изделия по изобретению осуществляют с использованием метода шаблонной протяжки или метода формообразующей пластиковой формы.
Нижеследующие примеры иллюстрируют изобретение, но не ограничивают его. При этом примеры 1-7 иллюстрируют способ по изобретению с использованием архитектурно-художественного гипсопенопластового изделия методом шаблонной протяжки, а примеры 7-13 иллюстрируют способ с использованием метода формования в пластиковой форме.
Пример 1.
Из сплошного блока пенополистирола вырезали заготовку, полностью повторяющую профиль гипсопенопластового изделия, с объемными и линейными размерами на 10 мм менее объемных и линейных размеров гипсопенопластового изделия и рельефом внутренней поверхности, аналогичным поверхности проектируемого изделия. Полученную пенополистирольную заготовку закрепляли на рабочем столе, на поверхность заготовки укладывали стеклопластиковую сетку, на которую наносили слой гипсовой суспензии, состоящей из гипсового вяжущего, воды, гашеной извести, полиметилсиликоната калия, взятых в мас.%:
гипсовое вяжущее
- 75,0
гашеная известь
- 0,1
полиметилсиликонат калия
- 0,5
вода
- остальное.
Гипсовую массу с помощью профильного скользящего шаблона протягивали по всей внешней поверхности заготовки до формирования гладкой поверхности изделия, затем его отделяли от рабочего стола, сушили при температуре не выше 30°С до остаточной влаги в гипсовом слое не более 12%. Далее определяли физико-технические параметры полученного изделия: объемную массу изделия, прочность на изгиб, микротвердость поверхности изделия, влагопоглощение, морозостойкость и прочность на отрыв гипсового покрытия от основы пенопласта. Испытывали свойства по ГОСТ 23789-79. Результаты испытаний приведены в таблице.
При осуществлении заявленного способа изготовления архитектурно-художественного гипсопенопластового изделия используют различные пенопласты, например пенополистирол, пенополиуретан, пенополиолефины, в частности, пенополипропилен, пенополивинилхлорид, фенолформальдегидный пенопласт и другие.
В качестве стеклопластиковой армировочной сетки используют различные известные стеклопластики, например в виде стеклохолстов.
В качестве гипсового вяжущего при изготовлении гипсового слоя используют различные известные гипсовые вяжущие марок Г10, Г16 и Г20.
Пример 2.
Из сплошного блока пенополиуретана вырезали заготовку, полностью повторяющую профиль гипсопенопластового изделия, с объемными и линейными размерами на 20 мм менее объемных и линейных размеров гипсопенопластового изделия и рельефом внутренней поверхности, аналогичным проектируемого. Далее поступали, как в примере 1. Для изготовления гипсового слоя использовали гипсовую суспензию состава: гипсовое вяжущее марки - 77,0 мас.%, известь гашеную - 0,05 мас.%, полиметилсиликонат калия - 0,8 мас.%, вода - остальное.
Аналогично примеру 1 определяли свойства готового изделия, результаты которых приведены в таблице.
Пример 3.
Из сплошного блока пеноповинилхлорида вырезали заготовку, полностью повторяющую профиль гипсопенопластового изделия, с объемными и линейными размерами на 30 мм менее объемных и линейных размеров гипсопенопластового изделия и рельефом внутренней поверхности, аналогичным проектируемого. Далее поступали, как в примере 1. Использовали для гипсового слоя суспензию того же состава, что и в примере 1. Сушку осуществляли при 35°С до влажности не более 10%.
Пример 4.
Из сплошного блока пенополипропилена вырезали заготовку, полностью повторяющую профиль гипсопенопластового изделия, с объемными и линейными размерами на 30 мм менее объемных и линейных размеров гипсопенопластового изделия и рельефом внутренней поверхности, аналогичным проектируемому. Далее поступали, как в примере 1. Для формирования гипсового слоя использовали гипсовую суспензию как в примере 2. Сушку осуществляли при температуре 25-30°С до влажности не боле 11%.
Пример 5.
Из сплошного блока фенолформальдегидного пенопласта вырезали заготовку, полностью повторяющую профиль гипсопенопластового изделия, с объемными и линейными размерами на 30 мм менее объемных и линейных размеров гипсопенопластового изделия и рельефом внутренней поверхности, аналогичным проектируемому. Далее поступали, как в примере 1. Для формирования гипсового слоя использовали гипсовую суспензию, как в примере 1. Сушку осуществляли при температуре 40°С до влажности 10%.
Пример 6.
Из сплошного блока пенополистирола ПСБ вырезали заготовку, полностью повторяющую профиль гипсопенопластового изделия, с объемными и линейными размерами на 30 мм менее объемных и линейных размеров гипсопенопластового изделия и рельефом внутренней поверхности, аналогичным проектируемому. Далее поступали, как в примере 1. Для формирования гипсового слоя использовали гипсовую суспензию состава, как в примере 2. Сушку осуществляли при температуре 35-45°С до достижения влажности 8%.
Примеры 7-13 - получение гипсопенопластового изделия методом пластиковой формы.
Пример 7.
Из сплошного блока пенополистирола с помощью нагретой металлической нити вырезали форму для проектируемого сложного изделия, а также внутренний вкладыш, имеющий размеры меньше формы на 10 мм, устанавливали пенопластиковые вкладыш и форму в опалубку, а затем в литьниковые отверстия заливали гипсовую суспензию состава, как в примере 1. После твердения гипса внешний пенопластиковый слой удаляли механическим способом, освобождали внешнюю поверхность гипсопенопластового изделия. Полученное изделие сушили при температуре 35-45°С до остаточной влажности 7-8%, зачищали и полировали гипсовую поверхность. Изделия испытывали, как указано в примере 1. Результаты приведены в таблице.
Пример 8.
Из сплошного блока пенополистирола с помощью нагретой металлической нити вырезали форму для проектируемого сложного изделия, а также внутренний вкладыш, имеющий размеры меньше формы на 20 мм, устанавливали пенопластиковые вкладыш и форму в опалубку, а затем в литьниковые отверстия заливали гипсовую суспензию состава, как в примере 2. Далее, как в примере 7. Сушили при 25-35°С до остаточной влажности 11%.
Пример 9.
Из сплошного блока пенополиуретана с помощью нагретой металлической нити вырезали форму для проектируемого сложного изделия, а также внутренний вкладыш, имеющий размеры меньше формы на 30 мм, устанавливали пенопластиковые вкладыш и форму в опалубку, а затем в литьниковые отверстия заливали гипсовую суспензию состава, как в примере 1. Далее, как в примере 7.
Пример 10.
Из сплошного блока пенополивинилхлорида с помощью нагретой металлической нити вырезали форму для проектируемого сложного изделия, а также внутренний вкладыш. Далее, как в примере 7.
Пример 11.
Из сплошного блока пенопопропилена с помощью нагретой металлической нити вырезали форму для проектируемого сложного изделия, а также внутренний вкладыш. Далее, как в примере 7.
Пример 12.
Из сплошного блока формальдегидного пенопласта с помощью нагретой металлической нити вырезали форму для проектируемого сложного изделия, а также внутренний вкладыш. Далее, как в примере 7.
Пример 13.
Из сплошного блока пенополистирола ПБС с помощью нагретой металлической нити вырезали форму для проектируемого сложного изделия, а также внутренний вкладыш, имеющий размеры меньше формы на 15 мм. Далее, как в примере 7.
Пример 14 (контрольный).
Вырезали изделие из пенополистирола, по внешнему виду аналогичное получаемому изделию по примеру 1. Проводили испытание физико-механических свойств изделия. Результаты приведены в таблице.
Пример 15 (контрольный).
Отливали изделие, аналогичное по примеру 1, из пеногипса. После высушивания образца изделия его испытывали, как в примере 1. Результаты приведены в таблице.
ТаблицаФизико-технические данные по свойствам изделий, получаемых по изобретению и для контрольных образцов
№ примера
Объемная масса изделия, кг/м<sup>3</sup>
Прочность, МПа на изгиб на отрыв
Микротвердость, кГ/мм<sup>2</sup>
Влагопоглощение, %
1.
350,0
8,0
1,5
69,0
5,2
2.
380,0
8,2
1,5
62,0
5,0
3.
367,0
7,9
1,8
70,1
4,9
4.
426,0
7,6
1,6
65,4
4,0
5.
430,5
8,8
1,6
65,7
5,3
6.
383,0
8,3
1,7
65,6
5,0
7.
341,0
7,0
1,2
69,0
5,1
8.
369,0
8,0
1,4
69,0
4,9
9.
380,0
8,0
1,6
68,9
4,6
10.
378,0
7,8
1,4
63,0
4,4
11.
390,0
8,6
1,7
68,7
4,3
12.
360,0
7,9
1,5
69,0
5,0
13.
375,0
7,6
1,8
68,8
5,0
14.
40
0,18
-
0,04
8,0
15.
650
0,8
-
0,8
32,5
Как следует из приведенных данных способом по изобретению получают легкие архитектурно-художественные изделия с хорошими прочностными свойствами на изгиб, высокой микротвердостью и малым водопоглощением.