СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕКОРАТИВНО-ОБЛИЦОВОЧНЫХ ПЛИТ Российский патент 2000 года по МПК C03B19/09 C03B31/00 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству отделочных материалов, предназначенных для внутренней и наружной отделки промышленных и гражданских зданий.

Известен способ изготовления декоративных изделий из отходов стекла путем их измельчения, просеивания до получения частиц размером 0,8 - 20 мм, засыпку смеси в форму и термообработку ее в печи / см. А.с. Болгарии N 30061, кл. C 03 B 17/00, 1981 г./.

Недостатком известного способа является относительно высокая себестоимость получаемых декоративных изделий. Это связано с потерей стекла в виде отсева мелкой фракции /< 0,8 мм/, которая не используется в известном способе. В зависимости от способа измельчения ее количество может составить 10 - 15%. При использовании крупных гранул из смешанного стеклобоя различного химического состава /например, оконного и тарного стекол/ на поверхности полученных плит из-за различия в ТКЛР будут наблюдаться микротрещины /"пек"/, что приведет к снижению выхода годных изделий, т.е. к их удорожанию.

Известен также способ изготовления стеклянных плиток путем измельчения отходов стекла до размера 2,0 - 15 мм, смешивания их с наполнителем и адгезивом, загрузки смеси в форму и термообработку ее в печи. При этом в качестве наполнителя используется смесь фритты с пигментом, а в качестве адгезива - карбоксиметилцеллюлоза /см. заявку Японии N 59-199537, кл. C 03 B 19/06, 1984 г./.

Недостатком известного способа также является относительно высокая себестоимость получаемых стеклянных плит. Это связано с существенной потерей стекла в виде отсева мелкой фракции /< 2,0 мм/, ориентировочно это может составить 20 - 30%. Использование в качестве наполнителя специально сваренной фритты, а также карбоксиметилцеллюлозы ведет к удорожанию получаемой продукции. Кроме того, при спекании крупных гранул из смешанного стеклобоя различного химического состава на поверхности полученных плит будут наблюдаться микротрещины /"пек"/, что приведет к снижению выхода годных изделий, т.е. к их удорожанию.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению является способ получения облицовочного материала путем смешивания 80 - 95% молотого стекла /6,0 - 0,5 мм/ со смесью керамического пигмента со стеклянной мукой фракции ≤ 0,1 мм в соотношении 1:(9-10) 2-6%, 10% раствор жидкого стекла 3-5% /см. заявку RU N 94035210, кл. C 03 B 31/00, публ. 20.07.96/.

Недостатком известного способа также является относительно высокая себестоимость получаемых изделий, необходимость измельчения отходов стекла до порошкообразного состояния существенно увеличивает продолжительность подготовки сырьевой смеси, влечет за собой значительный расход электроэнергии и повышенный износ механического оборудования. Кроме того, для формования изделий из порошка стекла дополнительно требуется пресс.

Цель изобретения - получение декоративно-облицовочных плит из преимущественно смешанных по химическому составу отходов стекла с низкой себестоимостью.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу изготовления декоративно-облицовочных плит путем дробления отходов стекла, просева, смешивания полученных гранул с наполнителем, увлажнение, засыпку смеси в форму, уплотнение и термообработку ее, используют дробленые отходы стекла с полифракцией ≤ 7,0 мм, содержащие 6 - 30% мелкой фракции ≤ 1,0 мм и влажностью 8 - 20%, при следующем соотношении компонентов /вес.%/:
дробленые отходы стекла - 85,0 - 99,3
наполнитель - 0,7 - 15,0
причем, в качестве наполнителя используют оксиды тяжелых металлов, тугоплавкие минеральные порошки, пигменты, а также их смеси.

Эксперименты производились с наиболее массовыми видами отходов стекол /листовое, тарное, сортовое, светотехнические изделия, в т.ч. цветные/, имеющими ТКЛР в интервале /80 - 105/ • 10^-7, ^oC^-1.

Как показали выполненные исследования, использование дробленых отходов смешанных по химическому составу стекол с полифракцией ≤ 7,0 мм, содержащие 6,0 - 30% мелкой фракции ≤ 1,0 мм, при добавлении в качестве адгезива воды в количестве 8 - 20% после термообработки смеси позволяют получить качественные плиты без наличия "пека" на их поверхности.

Эффект достигается за счет образования в процессе перемешивания рыхлых гранул из мелкой фракции /≤ 1,0 мм/ смешанного состава различных стекол, которые при засыпке в форму и уплотнения налипают на более крупные частицы /> 1,0 мм/, экранируя их и создавая при оплавлении, так называемую, буферную зону с усредненным КЛТР. Это и препятствует при охлаждении облицовочных плит образования на их поверхности микротрещин /"пек"/.

Требуемое количество мелкой фракции /≤ 1,0 мм/ установлено экспериментальным путем. Чем больше крупной фракции /5 - 7 мм/ в составе смеси и чем большая разница в ТКЛР используемых стекол, тем большее количество мелкой фракции должно быть введено /20 - 30%/. И наоборот, при незначительном количестве крупной фракции в составе смеси и использовании стекол с минимальной разницей в ТКЛР количество мелкой фракции может быть уменьшено до 10 - 6%.

Количество вводимой воды в состав смеси также установлено экспериментальным путем, оно зависит от содержания в смеси, главным образом, мелкой фракции /≤ 1,0 мм/, чем ее больше, тем больше добавляется воды и наоборот.

Для получения цветных декоративных плит в сырьевую смесь дополнительно вводят соответствующие наполнители, в этих целях могут быть использованы оксиды тяжелых металлов /хрома, никеля, железа, меди и др./, тугоплавкие минеральные порошки /глинозем, кварцевый песок, шамот и др./, пигменты, а также их смеси.

Равномерно распределяясь в процессе перемешивания смеси, наполнители создают требуемую окраску у полученных плит. Количество вводимого наполнителя зависит от типа наполнителя и требуемого цвета у полученных плит. Указанный диапазон /0,5 - 15,0%/ установлен экспериментальным путем. При содержании < 0,5% получить окрашенную плитку не представляется возможным из-за низкой концентрации наполнителя, при увеличении содержания наполнителя свыше 15% существенно повышается температура термообработки сырьевой смеси, т.е. увеличивается расход топлива /электроэнергии/.

Данный способ изготовления декоративно-облицовочных плит осуществляется следующим образом.

Очищенный от посторонних включений стеклобой загружается в расходный бункер, с помощью питателя его равномерно подают в дробилку /молотковая, щековая, валковая и др./. Раздробленный стеклобой по лотку ссыпается на вибросито с размером ячеек 7,0 мм. Прошедшая через сито смесь стеклогранул и стеклопорошка ссыпается в кюбель, а более крупные куски снова подают на дробление. Из заполненных кюбелей берут представительные пробы для проведения ситового анализа и при необходимости делается корректировка по соотношению гранулометрического состава, в смеситель последовательно подаются отвесы дробленого стеклобоя и наполнителя /либо их комбинация/. После 1 - 2 минутного перемешивания в смеситель подается вода. Ее количество определяется в зависимости от результатов выполненного ситового анализа, после 3 - 5 минутного перемешивания полученная сырьевая смесь высыпается из смесителя в кюбель и подается к печи, где ею заполняются специально приготовленные формы, после их засыпки сырьевая смесь разравнивается и вручную уплотняется специальным приспособлением. После этого заполненные формы направляются в печь, где при температуре 950 ± 50^oC /в зависимости от используемых составов стекол и производительности печи/ происходит процесс спекания сырьевой смеси, после охлаждения производится обрезка кромок у плит, контроль качества и их упаковка.

Полученный по предлагаемому способу декоративно-облицовочный материал имеет равномерно окрашенную поверхность с разнообразной цветовой гаммой. Он может найти широкое применение в промышленном и гражданском строительстве для облицовки внутренних и наружных стен зданий и сооружений.

Предлагаемый способ позволяет широко использовать различные отходы стекла, в т.ч. смешанные по цвету и химическому составу, при этом по сравнению с прототипом отпадает необходимость в использовании громоздкого и энергоемкого помольного оборудования, в их обслуживании и ремонте. В связи с этим себестоимость изготовленных декоративно-облицовочных плит по предлагаемому способу будет на 20 - 25% ниже, чем у прототипа.

Предлагаемый способ обладает существенными отличиями, т.к. по сравнению с решениями, известными в науке и технике на дату подачи заявки во ВНИИГПЭ, он характеризуется новой совокупностью признаков, позволяющих получить положительный эффект.

Сущность способа изготовления декоративно-облицовочных плит заключается в спекании в формах дробленых отходов стекла (85-99,3%), смешанных с наполнителем (0,7-15,0%). При этом используется смесь дробленых отходов стекла с полифракцией ≤ 7,0 мм, содержащая 6-30% мелкой фракции ≤ 1,0 мм, и влажностью 8-20%. В качестве наполнителя используют оксиды тяжелых металлов, тугоплавкие минеральные порошки, пигменты, а также их смеси. Декоративно-облицовочный материал имеет равномерно окрашенную поверхность с разнообразной цветовой гаммой. Техническим результатом изобретения является снижение себестоимости плит.

Способ изготовления декоративно-облицовочных плит, включающий дробление отходов стекла, отсев частиц стекла с фракцией ≤ 7 мм, смешивание их с наполнителем, увлажнение, засыпку смеси в форму, уплотнение и термообработку ее, отличающийся тем, что дробленые отходы стекла содержат 6 - 30% мелкой фракции ≤ 1,0 мм, смесь увлажняют до 8 - 20%, причем смесь содержит указанные компоненты в следующих количествах, вес.%:
Дробленые отходы стекла - 85 - 99,3
Наполнитель - 0,7 - 15