ИЗДЕЛИЕ ИЗ ВСПЕНЕННОГО ИСКУССТВЕННОГО МРАМОРА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
OBJECT MADE FROM FOAMED ARTIFICIAL MARBLE AND METHOD OF MAKING SAID OBJECT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к изделию из вспененного искусственного мрамора и к способу его получения. Более конкретно, настоящее изделие относится к изделию из вспененного искусственного мрамора, обладающему малой массой и хорошей обрабатываемостью, полученному посредством вспенивания акриловой смолы во время отверждения за счет экзотермической реакции.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Обычно искусственный мрамор подразделяют на две группы в зависимости от материала базовой смолы, составляющей его основу: одну группу представляет искусственный мрамор на основе акриловой смолы, другую - искусственный мрамор на основе ненасыщенных полиэфиров. Искусственный мрамор на основе акриловой смолы широко используется в качестве материала для рабочих поверхностей на кухнях, моек, туалетных столиков, ванн, поверхностей различных столов, стеновых материалов, предметов интерьера и т.п. из-за его превосходного внешнего вида, высококлассной текстуры и хорошей атмосферостойкости по сравнению с искусственным мрамором на основе ненасыщенных полиэфиров.
Как правило, акриловый искусственный мрамор изготавливают в литейной форме посредством заливки в нее смеси смол и последующего отверждения залитой смеси смол. Смесь смол получают посредством добавления неорганического наполнителя, пигментов, отвердителя и других добавок, таких как инициатор полимеризации, средство, способствующее извлечению изделия из формы, диспергатор и т.п., к жидкой синтетической смоле, состоящей из метилметакрилата (ММА) и полиметилметакрилата (РММА).
В характерном случае коммерчески доступный искусственный мрамор имеет толщину порядка 13 мм. Хотя искусственный мрамор превосходит натуральный мрамор благодаря малой массе и хорошей обрабатываемости, он все еще остается более тяжелым и более дорогим, чем клееная фанера. Поэтому коммерчески используются комбинированные панели, в которых тонкий лист клееной фанеры толщиной 3 мм прикреплен к поверхности искусственного мрамора.
Однако искусственный мрамор в сочетании с клееной фанерой требует больших производственных затрат, недолговечен и находит ограниченное применение из-за использования связующего материала.
Соответственно, авторы настоящего изобретения разработали изделие из легкого вспененного искусственного мрамора, обладающего хорошей обрабатываемостью, за счет получения специфической вспениваемой композиции для изготовления искусственного мрамора, индуцирования миграции акриловой смолы, содержащейся во вспениваемой композиции, к верхней части с образованием верхнего слоя и отверждения вспениваемой композиции в процессе вспенивания акриловой смолы верхнего слоя за счет экзотермической реакции.
ЗАДАЧИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является создание легкого изделия из вспененного искусственного мрамора.
Другой задачей настоящего изобретения является создание изделия из вспененного искусственного мрамора, обладающего хорошей обрабатываемостью.
Следующей задачей настоящего изобретения является создание способа получения изделия из вспененного искусственного мрамора за счет экзотермической реакции во время полимеризации акриловой смолы без пенообразователя.
Остальные задачи и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания изобретения и приложенной формулы изобретения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один из аспектов настоящего изобретения предусматривает композицию для получения вспененного искусственного мрамора, содержащую приблизительно 100 массовых частей акриловой смолы, приблизительно от 10 до 80 массовых частей твердых частиц и приблизительно от 0,1 до 10 массовых частей инициатора полимеризации.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения твердые частицы могут быть выбраны из группы, состоящей из неорганического наполнителя, мраморной крошки или их смеси.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения неорганический наполнитель может быть выбран из группы, состоящей из карбоната кальция, гидроксида алюминия, диоксида кремния (кремнезема), оксида алюминия (глинозема), гидроксида магния или их смесей.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения мраморную крошку получают посредством смешивания приблизительно 100 массовых частей акриловой смолы, приблизительно от 100 до 200 массовых частей неорганического наполнителя, приблизительно от 0,1 до 10 массовых частей сшивающего агента и приблизительно от 0,1 до 10 массовых частей инициатора полимеризации, отверждения смеси с получением искусственного мрамора и последующего измельчения отвержденного искусственного мрамора.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения композиция имеет текучесть, варьирующуюся от приблизительно 13 см/мин до приблизительно 20 см/мин.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения акриловая смола является смесью акрилового мономера и полиакрилата.
Другой формой осуществления настоящего изобретения является способ получения изделия из вспененного искусственного мрамора, включающий смешивание акриловой смолы, твердых частиц и инициатора полимеризации с получением вспениваемой суспензии для изготовления искусственного мрамора, отстаивание вспениваемой суспензии в течение периода времени, достаточного для того, чтобы произошла миграция акриловой смолы с относительно низкой удельной массой к верхней части с образованием верхнего слоя и миграция твердых частиц с относительно высокой удельной массой к нижней части с образованием нижнего слоя и отверждение вспениваемой суспензии в процессе вспенивания акриловой смолы верхнего слоя за счет экзотермической реакции.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения твердые частицы могут быть выбраны из группы, состоящей из неорганического наполнителя, мраморной крошки и их смеси.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения композиция имеет текучесть, варьирующуюся в диапазоне от приблизительно 13 до приблизительно 20 см/мин.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения акриловая смола является смесью акрилового мономера и полиакрилата.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения вспениваемую суспензию наливают на поверхность плиты из обычного твердого искусственного мрамора перед тем, как оставить вспениваемую суспензию отстаиваться в течение периода времени, достаточного для миграции акриловой смолы в верхнюю часть.
Еще один аспект настоящего изобретения предусматривает изделие из вспененного искусственного мрамора, включающее первый слой акрилового искусственного мрамора и второй слой, имеющий пенистую структуру, состоящий из акриловой смолы с нерегулярными порами, при этом второй слой нанесен на поверхность первого слоя с образованием цельного изделия.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения второй слой образован путем вспенивания акриловой смолы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Чертеж является фотографией, демонстрирующей вид сбоку вспененного искусственного мрамора, полученного согласно Примеру 1.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изделие из вспененного искусственного мрамора согласно настоящему изобретению содержит первый слой акрилового искусственного мрамора и второй слой, имеющий пенистую структуру и изготовленный из акриловой смолы с нерегулярными порами, причем второй слой нанесен на поверхность первого слоя с образованием цельного изделия. Второй слой образован за счет вспенивания акриловой смолы. Изделие из вспененного искусственного мрамора согласно настоящему изобретению можно получить из вспениваемой композиции для изготовления искусственного мрамора.
Вспениваемая композиция для изготовления искусственного мрамора согласно настоящему изобретению состоит из акриловой смолы, твердых частиц и инициатора полимеризации.
Акриловая смола, используемая в настоящем изобретении, является смесью акрилового мономера и его полимера - полиакрилата. Характерные примеры акриловых мономеров включают метилакрилат, этилакрилат, бутилакрилат, метилметакрилат, этилметакрилат, изопропилметакрилат, бутилметакрилат, 2-этилгексилметакрилат и т.д. Полиакрилат является полимером указанных мономеров. Среди них предпочтительным является полиметилметакрилат (РММА).
Предпочтительно, содержание акрилового мономера в акриловой смоле составляет приблизительно от 80 до 95 массовых %, а содержание полиакрилата в акриловой смоле составляет приблизительно от 5 до 30 массовых %. Если содержание полиакрилата превышает 20 массовых %, невозможно получить достаточное вспенивание.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения содержание твердых частиц может составлять от приблизительно 10 до приблизительно 80 массовых частей на 100 массовых частей акриловой смолы. Если содержание меньше 10 массовых частей, вязкость суспензии становится слишком низкой, так что процессом становится трудно управлять. С другой стороны, если содержание твердых частиц превышает 80 массовых частей, акриловый мономер в акриловой смоле не может расшириться.
Твердые частицы могут быть выбраны из группы, состоящей из неорганического наполнителя, мраморной крошки и их смеси.
Можно использовать любой неорганический наполнитель, известный в данной области техники. Характерными примерами неорганического наполнителя являются карбонат кальция, гидроксид алюминия, диоксид кремния (кремнезем), оксида алюминия (глинозем), гидроксид магния и т.п. Наиболее предпочтительным из этих наполнителей является гидроксид алюминия из-за прозрачного и элегантного внешнего вида искусственного мрамора, содержащего гидроксид алюминия.
В одной из форм осуществления изобретения, по выбору, может быть добавлена крошка обычного искусственного мрамора различных цветов. Мраморную крошку можно приготовить обычным способом. Например, мраморную крошку готовят путем смешивания приблизительно 100 массовых частей акриловой смолы, приблизительно от 100 до 200 массовых частей неорганического наполнителя, приблизительно от 0,1 до 10 массовых частей сшивающего агента и приблизительно от 0,1 до 10 массовых частей инициатора полимеризации, отверждения смеси с получением отвержденного искусственного мрамора и измельчения отвержденного искусственного мрамора. В качестве сшивающего агента можно использовать любой обычный сшивающий агент, известный в данной области техники. Специалист в данной области техники легко найдет подходящий сшивающий агент для использования в данной смеси. В других формах осуществления настоящего изобретения можно использовать мраморную крошку на основе ненасыщенной полиэфирной смолы.
Примерами инициаторов полимеризации могут быть пероксиды, такие как пероксид бензоила, пероксид лауроила, гидропероксид бутила, гидропероксид кумена и т.п., и азосоединения, такие как азобисизобутилонитрил и т.п. Содержание инициатора полимеризации может быть в диапазоне от приблизительно 0,1 до 10 массовых частей, предпочтительно - от приблизительно 0,5 до приблизительно 5 массовых частей, на 100 массовых частей акриловой смолы. Для получения достаточного вспенивания инициатор полимеризации может быть использован в избытке.
В одной из форм осуществления настоящего изобретения вспениваемая композиция для изготовления искусственного мрамора имеет текучесть, варьирующуюся в диапазоне от приблизительно 13 см/мин до приблизительно 20 см/мин.
Изделие из вспененного мрамора согласно настоящему изобретению получают следующим способом.
Вначале смешивают акриловую смолу, твердые частицы и инициатор полимеризации с получением вспениваемой суспензии для изготовления искусственного мрамора. Количество твердых частиц составляет от 10 массовых частей до 80 массовых частей, а количество инициатора полимеризации составляет от приблизительно 0,1 массовой части до приблизительно 10 массовых частей, на 100 массовых частей акриловой смолы. Твердые частицы могут быть выбраны из группы, состоящей из неорганического наполнителя, мраморной крошки и их смеси.
Вспениваемая композиция для изготовления искусственного мрамора имеет текучесть, варьирующуюся в диапазоне от приблизительно 13 см/мин до приблизительно 20 см/мин. Если текучесть превышает 20 см/мин, вязкость суспензии становится низкой, так что процессом становится трудно управлять. С другой стороны, если текучесть меньше 13 см/мин, не происходит вспенивания.
Вязкость вспениваемой композиции для изготовления искусственного мрамора невозможно измерить с помощью стандартного вискозиметра из-за присутствия в композиции неорганического наполнителя и мраморной крошки. Вместо этого вязкость измеряют в единицах текучести. Термин «текучесть» в контексте настоящего изобретения относится к значению, которое получают, помещая 30 г суспензии на стеклянную пластинку, предоставляя суспензии возможность растекаться в течение 1 минуты и измеряя диаметр суспензии. Единицей текучести является отношение «длина/время». В дальнейшем в качестве единицы текучести будет использована единица «сантиметр в минуту (см/мин)», если не указано иное. Хотя термин «текучесть», использованный в данном описании, не является эквивалентным термину «вязкость», обычно используемому в данной области техники, высокая текучесть указывает на низкую вязкость. Другими словами, чем выше текучесть суспензии, тем ниже вязкость суспензии.
Обычно, когда акриловый мономер полимеризуется, он имеет тенденцию к бурлению, сходному с феноменом кипения, и выделяет газ в ходе экзотермической реакции полимеризации. Если последовательно отверждать акриловую смолу, можно получить жесткую вспененную структуру.
Вспениваемую суспензию отстаивают в течение периода времени, достаточного для того, чтобы произошла миграция акриловой смолы с относительно низкой удельной массой к верхней части и миграция твердых частиц с относительно высокой удельной массой к нижней части. Таким образом, образуются два слоя, причем акриловая смола находится в верхнем слое. В процессе полимеризации и отверждения вспениваемой суспензии акриловая смола, находящаяся в верхнем слое, может вспениваться за счет экзотермической реакции и образовывать пенистую структуру в верхнем слое. С другой стороны, твердые частицы и следовые количества акриловой смолы в нижнем слое отверждаются с образованием слоя акрилового искусственного мрамора. Вспененный верхний слой может иметь пенистую структуру с нерегулярными порами.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения вспениваемую суспензию можно налить на поверхность твердой плиты из обычного искусственного мрамора, предоставить акриловой смоле возможность миграции в верхнюю часть и затем отвердить ее, так что конечный вспененный искусственный мрамор будет состоять из вспененного верхнего слоя и нижнего слоя, состоящего из обычного твердого искусственного мрамора. Так можно получить искусственный мрамор с желаемым рисунком, содержащий вспененный слой, в виде цельного изделия.
Во вспениваемой композиции для получения искусственного мрамора согласно настоящему изобретению могут содержаться другие добавки. Эти добавки включают пигменты, краски, светостабилизаторы, термостабилизаторы, антистатики, модификаторы ударной вязкости, пластификаторы и т.п.
Изделие из вспененного мрамора согласно настоящему изобретению превосходит изделия из обычного искусственного мрамора того же размера благодаря малой массе и хорошей обрабатываемости и его можно использовать в различных прикладных задачах.
Изобретение можно лучше понять, обратившись к следующим примерам, которые предназначены исключительно для иллюстрации, и их ни в коем случае не следует считать каким-либо образом ограничивающими объем настоящего изобретения, который определен в формуле изобретения, приложенной к данному описанию. В приведенных ниже примерах все части и проценты являются массовыми, если не указано иное.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пример 1
100 массовых частей акриловой жидкой смолы, состоящей из 10 массовых частей полиметилметакрилата и 90 массовых частей метилметакрилата, 10 массовых частей гидроксида алюминия, 10 массовых частей мраморной крошки и 2 массовые части перекиси бензоила, смешивали с получением суспензии для изготовления искусственного мрамора. Текучесть суспензии была равна 13,8 см/мин. Суспензию наливали в литейную форму и обеспечивали возможность миграции акриловой смолы в верхнюю часть. Затем суспензию медленно отверждали. Результирующий отвержденный вспененный искусственный мрамор имел вспененный верхний слой. Фотография вида сбоку отвержденного вспененного искусственного мрамора приведена на чертеже. Отвержденный вспененный искусственный мрамор был разрезан на куски с размерами 30 см × 50 см × 13 мм. Масса куска вспененного искусственного мрамора была равна 1,810 г.
Сравнительный пример 1
100 массовых частей акриловой жидкой смолы, состоящей из 30 массовых частей полиметилметакрилата и 70 массовых частей метилметакрилата, 100 массовых частей гидроксида алюминия, 60 массовых частей мраморной крошки и 2 массовых частей перекиси бензоила, смешивали с получением суспензии для изготовления искусственного мрамора. Текучесть суспензии была равна 11,3 см/мин. Суспензию наливали в литейную форму и затем отверждали с получением изделия с твердой поверхностью. Изделие с твердой поверхностью разрезали на куски того же размера, что и в Примере 1, и масса одного куска была равна 3,330 г.
Настоящее изобретение легко может быть осуществлено специалистом в данной области техники. Можно представить себе много модификаций и изменений в пределах объема изобретения, определенного в приведенной ниже формуле изобретения.