СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕКОРАТИВНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯНТАРЯ
METHOD OF MAKING DECORATIVE ARTICLES USING AMBER

Изобретение относится к производству художественно-декоративных изделий с использованием в качестве наполнителя янтаря и отходов янтарного производства и может быть использовано для изготовления декоративных плит для покрытия поверхностей в зданиях, сооружениях или иных строениях.
Известен способ изготовления декоративных изделий с использованием наполнителя, изготовленного из янтаря (патент РФ 2151700). Недостатком известного изобретения является то, что в форму для изготовления заливают уже готовую массу для формования, состоящую из смолы, отвердителя и янтарной крошки, что приводит к ухудшению качества готового изделия в результате появления большого количества пузырей в готовом изделии как на его поверхности, так и внутри изделия.
Известен способ изготовления декоративного покрытия, содержащего янтарные частицы (патент WO 2010023261). Недостатком известного изобретения является большая сложность в изготовлении за счет включения в состав дополнительного слоя, являющегося покрытием основного слоя, содержащего янтарную крошку. Кроме того, дополнительный слой более чувствителен к внешней истирающей нагрузке, что может привести к ухудшению качества покрытия.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сути и достигаемому результату является способ изготовления декоративных изделий с использованием янтаря (патент РФ 2181670), включающий подготовку наполнителя, связующего и формы, заливку жидкой формовочной массы в форму, выдержку, извлечение изделия и его досушивание, причем выдержку изделия производят под давлением до его полного затвердевания.
Недостатком вышеописанного способа является большая сложность в изготовлении из-за необходимости приложения большого давления при изготовлении изделий, а также низкое качество получаемых изделий из-за наличия воздушных включений в готовое изделие.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, - уменьшение трудоемкости изготовления за счет упрощения технологии производства и повышение качества готовых изделий.
Для решения поставленной задачи предлагается способ изготовления декоративных изделий с использованием янтаря, включающий подготовку наполнителя, связующего и формы, заливку связующего в форму, выдержку, извлечение изделия и его досушивание, причем выдержку изделия производят под давлением до его полного затвердевания, отличающийся тем, что сначала в форму засыпают наполнитель, затем заливают связующее, причем в процессе заливки связующего в форме поддерживается абсолютное давление не более 30 кПа, причем заливка осуществляется снизу, а по окончании заливки в форме создается абсолютное давление 100-300 кПа до полного отвердевания, причем момент подачи давления выбирается из условия превышения вязкости связующего на момент подачи давления не более чем на 30%, а после извлечения изделия из формы его разрезают на тонкие пластины.
Способ, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используют отходы янтарного производства.
Способ, отличающийся тем, что в наполнитель добавляется рубленое стекловолокно.
Способ, отличающийся тем, что наполнитель подвергается обработке ультразвуком в ванне с дистиллированной водой с последующей сушкой.
Физическая суть изобретения состоит в том, что на качество готового изделия большое влияние оказывает количество и размер пузырьковых включений. При заливке в форму связующего в самом связующем и на границе раздела сред связующее-янтарь образуются пузырьковые включения, которые при снижении давления до 30 кПа существенно увеличиваются в размерах, при этом увеличивается и площадь контакта со связующим. Интенсивность растворения воздуха в пузырьке в связующем увеличивается. Чем дольше держится такой контакт, тем меньше становится пузырек. При увеличении давления до 100-300 кПа пузырек резко уменьшается в размерах и даже может исчезнуть.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
На рабочий стол автоклава устанавливалась форма, в которую засыпалась янтарная масса, состоящая из крошки янтаря различных фракций. Размер фракций янтаря колебался от 2-3 мм до 15-18 мм.
В автоклаве создавалось абсолютное давление не выше 30 кПа. Подача связующего осуществлялась снизу вверх, т.е. в нижнюю часть формы с постепенным заполнением формы. По окончании заливки смолы в автоклаве создавалось давление 100-300 кПа. Отверждение происходило при комнатной температуре 24°C, без дополнительного нагрева. После окончания процесса отверждения давление уменьшалось до атмосферного, форма разбиралась, а готовое изделие доставалось из формы. Размер формы для изготовления - 400×220×250 мм. Затем готовое изделие распиливалось на циркулярной пиле в размер по толщине не более 10 мм.
Для изготовления связующего использовалась смола (Polylite 32032-20), отвердитель (пероксид №11).
Примеры осуществления по предлагаемому изобретению.
Пример 1. При различных давлениях в автоклаве во время заливки смолы.
Был проведен ряд экспериментов с различным давлением в автоклаве во время заполнения формы смесью смолы с отвердителем (в дальнейшем - связующее). Уровень давления был равен 30, 50, 80, 100 кПа. После окончания отверждения уровень давления устанавливался равным 100 кПа, т.е. равным атмосферному. В каждом эксперименте из сформированного изделия вырезался ряд образцов одинаковой площади, которые просматривались под микроскопом с 20-кратным увеличением. При этом определялось количество пузырьковых включений воздуха (видимых под микроскопом) и максимальный размер пузырька. Результаты эксперимента представлены в Таблице 1.
Таблица 1
Давление (кПа)
Кол-во пузырьков на единицу площади
Максимальный размер пузырька (мм)
30
12
0,8
50
14
0,8
80
19
0,8
100
28
0,9
Как видно из результатов эксперимента, давление, при котором происходит заливка и отверждение связующего, прямо пропорционально влияет на количество пузырьков в отвержденном изделии, но практически не влияет на размер пузырька.
Пример 2. По времени подачи повышенного давления.
После окончания заливки связующего в форму делался ряд выдержек по времени до подачи давления с одновременным измерением вязкости связующего. Устанавливались следующие выдержки: 5 мин, 15 мин, 20 мин. Давление подавалось величиной 300 кПа во всех экспериментах.
По окончании каждой выдержки определялись: изменение вязкости связующего; количество пузырьков на единицу площади; максимальный размер пузырька. Данные экспериментов представлены в Таблице 2.
Таблица 2
Время выдержки, мин
Изменение вязкости, %
Количество пузырьков на единицу площади
Максимальный размер пузырька, мм
5
10
4
0,2
15
30
2
0,0 (не определялся)
20
39
2
0,3
Как видно из результатов эксперимента, при подаче давления до изменения вязкости на 30%, количество пузырьков уменьшалось, а при подаче давления при достижении связующим вязкости не более чем на 30% больше, количество пузырьков было минимальным, а размер пузырька при таком увеличении (20) невозможно определить.
Пример 3. По предлагаемому изобретению.
В примере 3 проводился ряд экспериментов по определению влияния повышенного давления, устанавливаемого после окончания заливки связующего. Причем заливка всегда проводилась при давлении 30 кПа. По окончании заливки связующего подавались давления 100, 200 и 300 кПа.
Момент подачи давления - через 15 минут после начала заливки.
Также определялось количество пузырьков на единицу площади и максимальный размер пузырька. Результаты эксперимента представлены в Таблице 3.
Таблица 3
Давление, кПа
Количество пузырьков на единицу площади
Максимальный размер пузырька (мм)
100
9
0,8
200
7
0,6
300
6
0,3
Как видно из результатов экспериментов, приведенных в таблицах 1 и 2, наилучшим сочетанием является осуществление заливки связующего при давлении 30 кПа и подача давления 300 кПа по окончании заливки и последующего отверждения при этом давлении.
Пример 4. По изобретению-прототипу.
Подача связующего в форму с подготовленной массой наполнителя осуществлялась при давлении 100 кПа. После заливки формы жидкой формовочной массой (связующим) на форму, содержащую жидкую формовочную массу с наполнителем, подавалось давление прессования 3 мПа и производилась выдержка до полного отверждения.
Формование под давлением осуществлялось на гидравлическом прессе с применением специальной технологической оснастки (пуансон - матрица), позволяющей передавать давление на смесь формовочной массы с наполнителем. После окончания формования проводилось определение количества пузырьковых включений на единицу площади и максимального размера пузырька (см. Таблицу 4).
Таблица 4
Давление, мПа
Количество пузырьков на единицу площади
Максимальный размер пузырька (мм)
3
24
0,3
Как видно из Таблицы 4, максимальный размер пузырька не превышал 0,3 мм при количестве пузырьков 24, т.е. оптические свойства получаемого изделия в предлагаемом изобретении получаются почти на порядок лучше, чем в изобретении-прототипе. Максимальный размер пузырька в предлагаемом изобретении получился таким же, как и в изобретении-прототипе, но при этом давление прессования было на порядок меньше.
Применение предлагаемой технологии получения декоративных изделий позволяет уменьшить трудоемкость их изготовления при одновременном улучшении качества. В результате появляется возможность в значительных объемах перерабатывать дешевое янтарное сырье, а именно отходы янтарного производства.