СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭПОКСИДНОГО СВЕТОПРОЗРАЧНОГО ИСКУССТВЕННОГО КАМНЯ, ИМИТИРУЮЩЕГО ОНИКС
METHOD OF PRODUCING EPOXY TRANSLUCENT ARTIFICIAL STONE IMITATING ONYX

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способам изготовления строительных растворов, бетонов и цементов, а именно состава искусственного камня, содержащего полиэпоксиды.
Уровень техники
Известны изобретения «ИСКУССТВЕННЫЙ ЮВЕЛИРНЫЙ КАМЕНЬ» (патент №2027390) и «СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО КАМНЯ» (патент №2665722), недостатками которых является то, что они предназначены для использования при изготовлении бижутерии и ювелирных изделий, но не при проведении строительно-ремонтных работ.
Известные из уровня техники изобретения, как правило, связаны с внешними характеристиками искусственного камня. Так, например, известен «НЕСКОЛЬЗКИЙ ИСКУССТВЕННЫЙ КАМЕНЬ» (Заявка РСТ: JP 01/06628 (01.08.2001), публикация WO 02/10087 (07.02.2002)), сущность которого сводится к тому, что камень имеет шероховатую поверхность, обеспеченную вогнутыми канавками с обнаженным неорганическим заполнителем, что обеспечивает противоскользящий эффект.
Также известно изобретение «ИСКУССТВЕННЫЙ КАМЕНЬ «ПОЛИЭКТР» (заявка на изобретение №2008122783), производящийся в форме прямоугольного параллелепипеда, отличающийся тем, что на широких сторонах камня симметрично друг другу выполнены впадины-гнезда и выпуклости-зацепы; отличающийся тем, что имеет канавку (канавки) разлома.
Известно также изобретение «ИСКУССТВЕННЫЙ КАМЕНЬ И ЕГО СТРУКТУРА» (Заявка: 2001130438/15, 06.11.2001), отличительной чертой которого является наличие в составе, по меньшей мере, одного вида материала, аккумулирующего энергию света, и материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении, и смолы.
Наиболее распространенной технологией производства искусственного камня является так называемая технология Solid Surface. Искусственный камень изготавливают на основе полиэфирной смолы и специальных наполнителей без использования гелькоутной поверхности. Гелькоут - гелеобразный состав, используемый для создания декоративно-защитного покрытия композитных изделий. Как правило, гелькоут представляет собой полиэфирную смолу с тиксотропными добавками. Заливочная смесь готовится в вакуумном миксере. Используется полиэфирная или акриловая смола и наполнитель в виде тригидрата алюминия и молотых цветных гранул из той же смолы, предварительно отвержденной.
При этом использование данной технологии не позволяет достичь таких принципиальных для потребителя характеристик материала как светопрозрачность, высокий глянец без дополнительного шлифования и полирования, оригинальный, неповторяющийся рисунок, имитирующий оникс, возможность создания изделия с меньшей толщиной и весом, но с требуемыми характеристиками
Для технологий Solid Surface используется полиэфирная смола, а не эпоксидная, как в заявляемом изобретении. Свойство эпоксидного связующего напрямую влияет на конечные свойства и характеристики продукции. Эпоксидные смолы в отвержденном состоянии превосходят полиэфирные смолы по физико-механическим показаниям, при этом являясь более гибкими и ударопрочными. Поэтому при изготовлении искусственного камня можно получать изделия с характеристиками, соответствующими изделиям из полиэфирной смолы, но с меньшей на 20-30% толщиной материала.
Оптическая прозрачность применяемых ингредиентов напрямую влияет на светопрозрачность листового материала. При равном наполнении смол гидрооксидом алюминия, эпоксидная композиция при использовании прозрачных аминных отвердителей не теряет своей оптической чистоты, в отличие от полиэфирной, где используется ускоритель и катализатор отверждения. Катализатор меняет цвет всей композиции в желто-грязный оттенок и значительно ухудшающий светопрозрачность. У полиэфирной смолы после отверждения вес значительно уменьшается, происходит усадка (уменьшение размеров), камень сжимается и становится матовым и шершавым.
Используемая в заявляемом изобретении эпоксидная смола с аминным отвердителем в процессе переработки вообще не имеет усадки, то есть имеет полностью сухой остаток, так как в составе не присутствует растворителей или катализаторов. Таким образом, при соблюдении технологии получается высокоглянцевый готовый продукт.
Внешние характеристики искусственного камня могут соответствовать мрамору или граниту. Можно добавлять специальные декоративные наполнители (блестки, фосфорицирующие добавки).
При производстве искусственного камня по технологии Solid Surface на основе полиэфирного связующего для имитации каменной текстуры используют крошку разноцветную рубленую, состоящую из таких же смол. Для имитации гранита добавляют гидроксид алюминия. Для имитации мрамора используют литье, где к основной массе, имитирующей гранит, машинным способом доливают разноцветные жилы. В итоге рисунок повторяется ввиду однообразного движения льющей трубки.
Существующая технология производства искусственного камня не предусматривает возможности производства материала с иными характеристиками, например, имитирующего светопрозрачный оникс.
В заявляемом на регистрацию способе производства рисунок формируется ручным способом, путем перемешивания заколерованных смесей в отдельной емкости и последующим разливом на матрицу в определенной манере оператора Рисунок не повторяется и имеет выраженную жилистость из слоев, различающихся по прозрачности. Таким образом, создается имитация сложных многоцветных минералов, таких как оникс и агат.
Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в отсутствии механизма для производства материала, имитирующего оникс.
Техническая задача настоящего изобретения заключается в разработке способа изготовления эпоксидного светопрозрачного искусственного камня, имитирующего оникс, и характеризующегося сложностью и оригинальностью рисунка, высокой химостойкостью, возможностью создания изделия с меньшей толщиной и весом и отсутствием необходимости дополнительного шлифования и полирования для получения высокоглянцевой поверхности, а также улучшения характеристик этого материала по сравнению с имеющимися на рынке аналогами..
Технический результат заключается в разработке способа изготовления эпоксидного светопрозрачного прочного высокоглянцевого листового материала - искусственного камня, имитирующего оникс.
Раскрытие сущности изобретения
Для производства материала используется эпоксидная смола на основе бисфенола А ЭД-22, модифицированная активным разбавителем и технологическими добавками. Могут быть использованы ее импортные аналоги, обладающие теми же характеристиками, например низковязкая жидкая эпоксидная смола DER-330 или эпоксидная смола KER-828.
В емкость со смолой вводится прозрачный аминный отвердитель и наполнитель тригидрат алюминия разных фракций, затем - краситель.
Для производства искусственного камня смесь должна обладать низкой вязкостью, иначе в дальнейшем будет сложно высвободить воздух в виде микропузырьков из смеси.
Поэтому к смоле добавляется активный разбавитель эпоксидных смол ДЭГ-1 в соотношении 10% от массы смолы, а также добавки для выхода воздуха - пеногаситель на полимерной основе BYK-530 - в объеме 1% от массы смолы. Полученная смесь перемешивается в течение пяти минут с помощью миксера.
В отдельной емкости смешиваются аминные отвердители IPOX 2042 и Jeffamine D-230 в соотношении один к одному. IPOX 2042 выступает в качестве активного отвердителя и дает прочность и быстроту реакции при отверждении, a Jeffamine D-230 является медленным отвердителем, придает гибкость и ударопрочность продукту, а также обеспечивает благодаря низкой вязкости хорошее наполнение гидроксидом алюминия всей системы, обеспечивая таким образом прозрачность.
Смесь отвердителей добавляется в размере 40% к смеси смолы и разбавителей, перемешивается миксером. Затем в систему вводится краситель и гидроксид алюминия в количестве 100% от веса полученной смеси.
Далее смесь перемешивается и вакуумируется в миксере в течение получаса для выхода воздуха и гомогенизации смеси, а затем разливается в матрицу.
В качестве рабочей оснастки используется вибростол, на который помещается рама из металличесской профтрубы размером 3000 на 1250 мм, поверх нее кладется закаленное стекло толщиной 10 мм в алюминиевой раме.
На поверхности стекла нанесен в несколько слоев располированный термостойкий глянцевый разделитель. После вакуумации и перемешивания смесь делится на несколько частей в зависимости от рецептуры конкретной фактуры и в каждую отдельную емкость добавляются красители и добавки, влияющие на текучесть и плотность, которая будет отлична между собой у каждого цвета. Это важная составляющая, необходимая для того, чтобы рисунок имитировал настоящий камень.
В дальнейшем смеси перемешаются между собой в общей емкости и разливаются на стеклянную матрицу до достижения толщины 4 мм, по всей поверхности.
Рама с листом убирается на тележку. Процедура повторяется в зависимости количества листов материала, которое необходимо произвести.
Листы находятся в состоянии покоя в течение 10 часов для сшивки и полимеризации смеси, затем тележка с листами и рамами отправляется в печь с принудительной вентиляцией на срок не менее 8 часов для постотверждения композита В течение этого времени композит окончательно затвердевает, и из него выходят все активные вещества. Температура в печи в течение 3 часов постепенно увеличивается до 120 градусов Цельсия, затем остывает до 6 часов.
Время и температуру задают используемые отвердители. В случае использования иных веществ-аналогов, время может отличаться от заявленного.
По технологии эпоксидных материалов постотверждение проводится после полимеризации. Если раньше времени проводить нагрев и отверждение, рисунок растечется, и не будут достигнуты заданные физико-механические характеристики. Любые композиты при постотверждении нагреваются и охлаждаются медленно, чтобы не возникло внутреннее напряжение, которое может повлечь повреждения.
После постотверждения материал становится инертным и ничего не выделяет, так как реакция закончилась. Материал не поддерживает горение, так как гидроксид алюминия является эффективным антипиреном и при плавлении выделяет воду.
После остывания листы снимаются с оснастки и раскраиваются, после чего упаковываются для защиты глянцевой поверхности в полиэтилен.
Заявляемые характеристики материала достигаются за счет того, что по сравнению с акриловой или полиэфирной смолой эпоксидная смола обладает более высокой прочностью и ударостойкостью, также более высокой прозрачностью или бесцветностью связующего. Эти характеристики соответствуют потребностям покупателей.
Материал после отверждения не выделяет вредных веществ, не имеет запаха, не является горючим и обладает высокой химостойкойстью.
Связующее перед формовкой проходит вакуумное перемешивание и не имеет пор, поэтому может раскраиваться, клеиться, шлифоваться на всю глубину материала и применяться без ограничений как самонесущий жесткий материал. Материал при нагреве до 150 градусов Цельсия поддается изгибанию.
Эпоксидное связующее не содержит растворителей и имеет высокий сухой остаток, поэтому не имеет усадки после отверждения на высокоглянцевой матрице в отличии от полиэфирных или акриловых композитов и позволяет получать превосходные с эстетической точки зрения суперглянцевые покрытия без дополнительной обработки. В этом принципиальное отличие и новизна.
Предлагаемое решение с использованием эпоксидных смол горячего отверждения, более прозрачных прочных и безусадочных, чем любые другие, позволяет делать листы большего формата при меньшей толщине.
Рисунок оникса при этой технологии достигается без использования гранул из дробленой смолы. Рисунок достигается выкладыванием предварительно отвакуумированной смеси из разноцветных и разнородных по плотности жил на высокоглянцевую матрицу, помещенную на вибростол.
Созданный заявляемым способом искусственный камень может быть применен, в частности, для изготовления светопрозрачных столешниц, раковин, ступеней, фонарей, панно из искусственного оникса.