ИСКУССТВЕННЫЙ МРАМОР И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ
ARTIFICIAL MARBLE AND METHOD FOR ITS PRODUCTION

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к искусственному мрамору, ламинированному слоем, выглядящим как фанера, и к способу его получения. Более конкретно, настоящее изобретение относится к искусственному мрамору, обладающему малой массой и хорошей обрабатываемостью, который получают посредством нанесения слоя, выглядящего как фанера, на поверхность искусственного мрамора с образованием единого тела.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Обычно искусственный мрамор подразделяют на две группы в зависимости от материала базовой смолы, образующей 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 кухонных рабочих поверхностей, 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 синтетический 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 искусственный мрамор, обладающий малой массой и хорошей обрабатываемостью, посредством ламинирования слоя, выглядящего как фанера, на поверхность искусственного мрамора с образованием единого тела.
ЗАДАЧИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является получение искусственного мрамора, в котором слой, выглядящий как фанера, и искусственный мрамор объединены в единое тело.
Другой задачей настоящего изобретения является получение легкого искусственного мрамора.
Следующей задачей настоящего изобретения является получение искусственного мрамора, обладающего хорошей обрабатываемостью.
Следующей задачей настоящего изобретения является создание способа получения искусственного мрамора, в котором можно использовать отходы опилок.
Следующей задачей настоящего изобретения является создание способа получения искусственного мрамора со вспененным слоем за счет экзотермической природы акриловой смолы без вспенивателя.
Следующей задачей настоящего изобретения является создание способа получения искусственного мрамора, в котором слой, выглядящий как фанера, и слой искусственного мрамора объединены в единое тело без использования связующего средства.
Остальные задачи и преимущества настоящего изобретения станут понятными из последующего описания изобретения и приложенной формулы изобретения.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один из аспектов настоящего изобретения предусматривает искусственный мрамор, содержащий первый слой искусственного мрамора и второй слой, полученный посредством отверждения полимеризуемой композиции, содержащей опилки, причем второй слой ламинирован на первый слой с образованием единого тела.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения полимеризуемая композиция может содержать приблизительно 100 массовых частей акриловой смолы, приблизительно от 10 до 240 массовых частей смеси опилок и неорганического наполнителя и приблизительно от 0,1 до 10 массовых частей инициатора полимеризации.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения смесь опилок и неорганического наполнителя может содержать приблизительно от 5 до 160 массовых частей опилок и приблизительно от 5 до 80 массовых частей неорганического наполнителя.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения акриловая смола является смесью акрилового мономера и полиакрилата.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения неорганический наполнитель может представлять собой карбонат кальция, гидроксид алюминия, диоксид кремния (кремнезем), диоксид алюминия (глинозем), гидроксид магния или их смеси.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения полимеризуемая композиция имеет текучесть, варьирующуюся от приблизительно 13 см/мин до приблизительно 20 см/мин.
Другой формой осуществления настоящего изобретения является способ получения искусственного мрамора, включающий частичное отверждение отверждаемой композиции с образованием первого слоя, наливание полимеризуемой композиции, содержащей опилки, на первый слой, так что второй слой полимеризуемой композиции ламинируется на первый слой, и отверждение первого и второго слоев.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения отверждаемая композиция может содержать связующий материал (матрикс), состоящий из, по меньшей мере, одной полимерной смолы и неорганического наполнителя.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения полимерная смола является акриловой смолой.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения отверждаемая композиция может дополнительно содержать мраморную крошку.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения полимеризуемая композиция содержит приблизительно 100 массовых частей акриловой смолы, приблизительно от 5 до 160 массовых частей опилок, приблизительно от 5 до 80 массовых частей неорганического наполнителя и приблизительно от 0,1 до 10 массовых частей инициатора полимеризации.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения полимеризуемую композицию перед отверждением первого и второго слоев вспенивают.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Фиг.1 иллюстрирует слоистую структуру искусственного мрамора согласно настоящему изобретению.
На Фиг.2 представлены фотографии искусственного мрамора, полученного в Примере 1, сделанные со стороны каждого из слоев: фото (А) является фотографией, демонстрирующей слой искусственного мрамора (первый слой, представляющий собой верхний лицевой слой), а фото (В) является фотографией, демонстрирующей слой, выглядящий как фанера (второй слой).
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Фиг.1 иллюстрирует слоистую структуру искусственного мрамора согласно настоящему изобретению.
Искусственный мрамор согласно настоящему изобретению содержит первый слой и второй слой, причем второй слой ламинирован на первый слой с образованием единого тела. Первый слой состоит из стандартного искусственного мрамора, а второй слой получают посредством отверждения полимеризуемой композиции, содержащей опилки.
Полимеризуемую композицию можно приготовить посредством смешивания акриловой смолы, смеси опилок и неорганического наполнителя и инициатора полимеризации. В одной из форм осуществления изобретения полимеризуемая композиция может содержать приблизительно 100 массовых частей акриловой смолы, приблизительно от 10 до 240 массовых частей смеси опилок и неорганического наполнителя и приблизительно от 0,1 до 10 массовых частей инициатора полимеризации. В некоторых формах осуществления настоящего изобретения смесь опилок и неорганического наполнителя может содержать приблизительно от 5 до 160 массовых частей опилок и приблизительно от 5 до 80 массовых частей неорганического наполнителя.
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 больше или равно приблизительно 65 мас.%, а содержание полиакрилата в акриловой смоле меньше или равно 35 мас.%.
Опилки, используемые в настоящем изобретении, не имеют особых ограничений. Можно использовать любые опилки без предварительной обработки. Содержание опилок составляет приблизительно от 5 до 160 массовых частей. Если содержание опилок превышает 160 массовых частей, вязкость суспензии становится слишком высокой, что может привести к возникновению трудностей с транспортировкой. Если содержание опилок меньше 5 массовых частей, полученный искусственный мрамор может не иметь вида, напоминающего древесину, и легкого веса. Второй слой согласно настоящему изобретению, который выглядит как фанера или шпон, может напоминать дерево или древесные волокна благодаря добавлению опилок в полимеризуемую композицию.
В одной из форм осуществления настоящего изобретения к опилкам или вместо опилок могут быть добавлены древесные стружки, отруби и т.п.
Можно использовать любой неорганический наполнитель, известный в данной области техники. Характерными примерами неорганического наполнителя являются карбонат кальция, гидроксид алюминия, диоксид кремния (кремнезем), оксид алюминия (глинозем), гидроксид магния и т.п. Наиболее предпочтительным из этих наполнителей является гидроксид алюминия из-за элегантного внешнего вида искусственного мрамора, получаемого при его использовании.
Содержание неорганического наполнителя составляет от 5 до 80 массовых частей. Если содержание наполнителя превышает 80 массовых частей, полученный искусственный мрамор может не напоминать древесину или древесностружечную плиту, не давать ощущения легковесности, а вспенивание не может происходить. С другой стороны, если содержание наполнителя меньше 5 массовых частей, вязкость суспензии становится высокой, в результате могут возникнуть трудности с управлением процессом и могут ухудшиться физические свойства искусственного мрамора.
Количество смеси опилок и неорганического наполнителя составляет приблизительно от 10 до 240 массовых частей на 100 частей акриловой смолы. Если количество меньше 10 массовых частей, вязкость суспензии становится низкой и могут возникнуть трудности с управлением процессом. С другой стороны, если количество больше 240 массовых частей, акриловый мономер, содержащийся в акриловой смоле, не может расширяться.
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.
В одной из форм осуществления настоящего изобретения полимеризуемая композиция 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. 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.
Для обеспечения достаточного вспенивания количество инициатора полимеризации в полимеризуемой композиции второго слоя должно быть больше количества инициатора полимеризации в отверждаемой композиции первого слоя.
Искусственный мрамор первого слоя может быть получен из обычной отверждаемой композиции искусственного мрамора, хорошо известной специалистам в данной области техники. В некоторых формах осуществления настоящего изобретения отверждаемая композиция может содержать связующий материал, состоящий из, по меньшей мере, одной полимерной смолы и неорганического наполнителя. Полимерная смола может быть акриловой смолой или ненасыщенной полиэфирной смолой. Из этих двух смол предпочтительной является акриловая смола. В некоторых формах осуществления настоящего изобретения отверждаемая композиция может дополнительно содержать мраморную крошку.
Искусственный мрамор согласно настоящему изобретению получают с использованием следующего способа.
Отверждаемую композицию частично отверждают с получением первого слоя. Затем на поверхность первого слоя наливают полимеризуемую композицию, содержащую опилки, с получением второго слоя. В результате этого на первый слой наслаивается второй слой. Затем ламинированные первый и второй слои совместно отверждают.
В одной из форм осуществления настоящего изобретения отверждаемая композиция может содержать связующий материал, состоящий из, по меньшей мере, одной полимерной смолы и неорганического наполнителя. Полимерная смола может быть акриловой смолой или ненасыщенной полиэфирной смолой. Из этих двух смол предпочтительной является акриловая смола. Отверждаемая композиция может дополнительно содержать мраморную крошку.
Полимеризуемая композиция может содержать приблизительно 100 массовых частей акриловой смолы, приблизительно от 5 до 160 массовых частей опилок, приблизительно от 5 до 80 массовых частей неорганического наполнителя и приблизительно от 0,1 до 10 массовых частей инициатора полимеризации.
Полимеризуемую композицию второго слоя можно вспенить. Это значит, что полимеризуемую композицию наливают на первый слой и затем подвергают вспениванию за счет экзотермической реакции полимеризации акрилового мономера с последующим отверждением.
Если полимеризуемую композицию подвергают вспениванию, предпочтительно, чтобы полимеризуемая композиция имела текучесть 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. 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. 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 затем отвердить акриловую смолу, то можно получить жесткую вспененную структуру.
Полимеризуемую композицию выливают на поверхность первого слоя искусственного мрамора и затем отверждают, при этом акриловый мономер экзотермически полимеризуется, что приводит к вспениванию. Соответственно, образующийся искусственный мрамор имеет двухслойную ламинированную структуру, в которой с одной стороны находится слой искусственного мрамора, а с другой стороны - слой, выглядящий как фанера. Поскольку слой, выглядящий как фанера, содержит опилки, он может напоминать дерево или древесные волокна.
Искусственный мрамор согласно настоящему изобретению превосходит обычный искусственный мрамор того же размера благодаря его малой массе и хорошей обрабатываемости, и он может быть использован 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
Приготовление отверждаемой композиции для первого слоя: 100 массовых частей акриловой жидкой смолы, состоящей из 25 мас.% полиметилметакрилата и 85 мас.% метилметакрилата, 135 массовых частей гидроксида алюминия, 20 массовых частей мраморной крошки и 2 массовых частей пероксида лауроила смешивали с получением отверждаемой композиции.
Приготовление полимеризуемой композиции: 100 массовых частей акриловой жидкой смолы, состоящей из 30 массовых частей полиметилметакрилата и 70 массовых частей метилметакрилата, 10 массовых частей гидроксида алюминия, 155 массовых частей опилок и 2 массовых частей бензоилпероксида смешивали с получением полимеризуемой композиции. Текучесть полимеризуемой композиции была равна 15,2 см/мин.
Получение искусственного мрамора: отверждаемую композицию, приготовленную так, как описано выше, частично отверждали с получением первого слоя. Затем на первый слой наливали полимеризуемую композицию, приготовленную так, как описано выше, после чего проводили медленное отверждение. Полученный отвержденный искусственный мрамор имел двухслойную ламинированную структуру, в которой слой, выглядящий как фанера, и слой искусственного мрамора были объединены в единое тело. Фотографии каждого слоя полученного изделия из искусственного мрамора приведены на Фиг.2, где фото (А) изображает слой искусственного мрамора (первый слой, представляющий собой верхний лицевой слой), а фото (В) изображает слой. выглядящий как фанера (второй слой).
Толщина слоев искусственного мрамора может варьироваться в достаточно широких пределах, в зависимости от предполагаемого применения. В наиболее характерных случаях толщина первого слоя может составлять от 3 до 10 мм, а толщина второго слоя - также от 3 до 10 мм.
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.