METHOD TO MANUFACTURE ARTIFICIAL STONE
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО КАМНЯ

Изобретение относится к области искусственных камней и может быть использовано в строительстве, архитектуре малых форм и дизайне.
Традиционные технологии изготовления искусственных камней под мрамор и гранит используют крошку неорганического наполнителя с различными размерами фракций и связующее (матрикс). В качестве основы для связующего обычно используется акриловая смола или ненасыщенные полиэфирные смолы. Составляющие смешивают и производят формование литьем, либо прессованием в формах, либо путем плавного конвейерного формования, а также с использованием виброуплотнения и вакуумирования. После отверждения полученной смеси ее поверхность шлифуют или полируют для получения конечного продукта.
Для достижения различных эффектов внешнего вида искусственного камня к смеси смол часто добавляют различные красители и твердые наполнители.
Литьевые изделия преимущественно тяжелые и толстые. Литьевая технология используется, как правило, для плоских изделий, например столешниц.
Примером традиционной технологии изготовления искусственных камней является способ изготовления искусственного композиционного материала, преимущественно камня, по патенту РФ №2071418, приоритет от 03.01.1992. Способ включает последовательную укладку в форму заполнителя крупной фракции, заполнение межзерновых пустот заполнителем меньших фракций через перфорированную крышку, виброуплотнение каждой фракции и последующую пропитку связующим. Возможно сочетание в одном блоке заполнителей из металла и резины, полимера и минерала, гранита и известняка, поролона и ракушечника и т.д. В качестве связующего используется полимерная смола, мономер термопласт, жидкое стекло, цемент, гипс и др.
Наиболее близким решением к предлагаемому способу по достигаемому результату является способ получения искусственного мрамора по патенту РФ №2371410, приоритет от 12.12.2005. Искусственный мрамор содержит неорганический наполнитель, связующее, состоящее из акриловой или ненасыщенной полиэфирной смолы, и светопроницаемую крошку искусственного мрамора, поверхность которой обработана красящим материалом. Составляющие композиции смешивают и заливают в специальную форму. Форма может быть стеклянной или в виде прямоугольного листа из другого материала. Отформованную композицию далее отверждают в сушильном шкафу с обдувкой горячим воздухом. Отвержденную композицию шлифуют для обнажения светопроницаемой части крошки искусственного мрамора на поверхности композиции. Полученный мрамор обеспечивает искрящийся рисунок, который напоминает мрамор, украшенный драгоценными камнями.
Недостатками указанных выше способов является высокий расход используемых материалов и недостаточные прочность, твердость и долговечность композиции, что снижает вандалоустойчивость изделий.
Задачей предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных и прочностных характеристик изделий при сокращении расхода используемых материалов, а следовательно, и веса изделия, а также улучшение внешнего вида искусственного камня, более соответствующего структуре натурального камня.
Поставленная задача решается за счет изменения технологических операций, а также за счет использования иных материалов. Способ изготовления искусственного камня включает укладку в оснастку связующего на основе неорганических смол и наполнителя в виде крошки, отверждение композиции и шлифовку поверхности. При этом светопрозрачное связующее наносят непосредственно на оснастку тонким слоем, после его отверждения до состояния гелеобразования укладывают наполнитель в виде крошки с размерами фрагментов от 1 до 4 мм, после полного отверждения композиции на нее наносят цветную подложку, укладывают материал на основе стекловолокна и пропитывают полиэфирной смолой, а после ее отверждения полируют.
Слой светопрозрачного связующего наносят на оснастку путем напыления, с толщиной слоя 1-2 мм.
Цветная подложка состоит из следующих компонентов:
- связующее 27-45%;
- органическая сухая смесь с размером фракций от 0,001 до 0,005 мм 50-75%;
- краситель 3- 5%.
В качестве наполнителя используют органическую гранитную и мраморную крошку.
В качестве сухих органических смесей используют материал из ряда: микрокальцит, гипс, сухие шпаклевочные смеси и пр.
На фиг.1-3 представлены примеры изделий, изготовленных предлагаемым способом.
Технология изготовления искусственного камня заключается в следующем.
Искусственный камень изготавливают в оснастке. Оснастка может быть выполнена из различных материалов (полиэфирная, эпоксидная, алюминиевая, силиконо-виксинтовая) и может иметь различную форму: плоскую или фигурную. На подготовленную оснастку наносят светопрозрачный слой связующего в виде геля на основе неорганических смол, например из акриловой или ненасыщенной полиэфирной смолы. Светопрозрачный гель наносят на оснастку путем напыления, толщина слоя 1-2 мм. Этот слой связующего служит для выявления рисунка камня и защиты органических вкраплений гранитной и мраморной крошки от воздействия окружающей среды и внешних повреждений. После отверждения светопрозрачного слоя до состояния гелеобразования на него наносят слой наполнителя, состоящий из органической гранитной и мраморной крошки, что обеспечивает прилипание наполнителя к связующему. Крошка наполнителя может быть выполнена из неорганического или органического материала. Размер фракций наполнителя может быть от 1 до 4 мм. Наполнитель может содержать фракции одного размера или смесь из фракций разного размера.
На полностью отвержденный слой композитных материалов наносят цветную подложку в соответствии с цветовой гаммой ранее использованной крошки.
Подложка состоит из следующих компонентов:
- связующее 27- 45%;
- органическая сухая смесь с размером фракций от 0,001 до 0,005 мм 50-75%;
- краситель 3-5%.
В качестве сухих смесей могут быть использованы: микрокальцит, гипс, сухие шпаклевочные смеси и др.
Данная подложка выполняет несколько функций:
- обеспечение прочности изделия, конструкций;
- законченность и глубину рисунка (гранита);
- уменьшение в составе изделия композитного материала по сравнению с традиционными технологиями, что улучшает экологические параметры изделий;
- светонепроницаемость.
На неотвержденную подложку укладывают материал на основе стекловолокна и пропитывают полиэфирной смолой общего назначения.
Данный материал на основе стекловолокна обеспечивает армирование изделий. Использование материала на основе стекловолокна усиливает конструктивную прочность изделия по следующим параметрам: растяжение, изгиб, удар.
Полученную композицию отверждают и полируют, обеспечивая при этом рисунок, имитирующий натуральный камень.
Предлагаемая технология позволяет существенно сократить расход дорогостоящих неорганических материалов, из которых изготовлены связующее и крошка наполнителя. Традиционная литьевая формовка требует значительно большего объема связующего, которое смешивается с крошкой наполнителя, а затем заливается в оснастку. В предлагаемой технологии связующее используют в слое, который напыляют на оснастку и в подложке, где неорганические материалы разбавлены более дешевыми сухими смесями.
В таблице 1 приведена сравнительная характеристика свойств искусственного камня в зависимости от технологии изготовления.
Таблица 1
Наименование характеристики
Технология изготовления
Предлагаемая формовка
Традиционная (литье, пресс-формовка)
Плотность (кг/м<sup>3</sup>)
1400-1600
1800-2000
Предел прочности при растяжении, МПа
1700
40
Теплопроводность при 20°С, Вт/м·(°С)
0,80
0,80
Гигроскопичность, %
0,5
1,0
Стойкость к воздействию химически агрессивных сред, солевых растворов
стоек
стоек
Из данной таблицы видно, что изделия из искусственного камня, изготовленные по предлагаемой технологии, предпочтительней изделий из искусственного камня, изготовленных по технологии литье + прессформовка.
Вышеуказанный технологический процесс позволяет добиться ряда положительных качеств по сравнению с традиционными технологиями (использование пластиковых наполнителей, пресс-формовка, литье):
- сокращение количества использованных материалов;
- легкость обработки и монтажа изделий;
- малый вес изделий и конструкций;
- естественный внешний вид;
- глубина рисунка (гранита);
- возможность исправления дефектов;
- защита от грибковых проявлений на органическом материале (крошке);
- легкость в эксплуатации.
Данное изобретение позволяет изготавливать изделия сложной и даже замкнутой формы, различных цветов и оттенков естественного камня. Изделия, изготовленные по предлагаемой технологии, получаются тоньше и легче изделий, изготовленных по традиционным технологиям. Предлагаемая технология позволяет снизить расход дорогостоящих неорганических композитных материалов, что позволяет уменьшить себестоимость изделий и повысить их конкурентоспособность.
Изделия, произведенные по данной технологии, могут эксплуатироваться как в условиях помещения, так и на улице.