СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕКОРАТИВНЫХ СТЕКЛОКРЕМНЕЗИТОВЫХ ПЛИТ Российский патент 2002 года по МПК C03B19/09 C03B31/00 

Изобретение относится к области производства декоративных конструкционных материалов для внутренней и внешней отделки зданий, промышленных и жилых территорий, учреждений здравоохранения и т.д.

Внутреннюю и внешнюю облицовку зданий обычно осуществляют природными и искусственными декоративными материалами, чаще всего это мрамор и гранит, а также керамической плиткой различных видов. Используемые конструкционные материалы должны быть не только декоративными, но и функциональными и обладать следующими свойствами: долговечностью, влагостойкостью, быть химически нейтральными, теплоизолирующими, износоустойчивыми, и в то же время их производство и установка должны быть недорогими. Таким материалом, успешно заменяющим вышеназванные природные при декоративной облицовке поверхностей является стеклокремнезит. Он отвечает всем стандартам природных материалов и требованиям к ним. Этот материал имеет все те применения, как и натуральный камень, при этом он не подвержен действию кислот и щелочей, не впитывает запахи, с его поверхности легко смываются всякие отложения, а его радиационный фон нулевой. Лицевая сторона этого материала представляет собой остеклованную, огнеполированную, матовую или шероховатую поверхность практически любого цвета с разнообразной гаммой оттенков и рисунков. Этот материал - многослойный. Он состоит из декоративного слоя, несущего в себе вышеназванные достоинства, и конструктивного слоя с обратной песчаной поверхностью, обеспечивающей ему хорошую схватываемость с бетонными поверхностями зданий посредством обычного цементно-песчаного раствора (А.С. 546569, 1974 г.).

Известны декоративный конструкционный материал для изготовления стеклокремнезитовых плит и способ его изготовления (пат. США 5792524 от 1998 г.).

Способ включает приготовление составов компонентов декоративного и конструктивного слоев, подачу компонентов на дно формы с последующей термообработкой и охлаждением. Вследствие того, что в состав конструктивного слоя материала вводят различные компоненты, влияющие на его структуру, такой материал выполняет декоративные функции, совмещенные с прочими. Например, он может быть одновременно и декоративным и теплозащищающим, декоративным и кровельным и декоративно-художественным.

Способ изготовления этого материала имеет тот существенный недостаток, что для его осуществления требуется большое количество тепловой энергии на проплавление материала по всей его толщине. Декоративный и конструктивный слои этого материала в процессе изготовления подвергают расплаву и сплаву между собой. Известный способ изготовления этого материала не использует такие качества стеклокремнезита, как исключительная сцепляемость его с материалами, приготовленными на цементо-песчаной основе. Это качество выражается совпадением коэффициентов теплового расширения материалов: стеклокремнезита и полученных на цементо-песчаной основе. Кроме того, стеклокремнезит в результате особенностей его изготовления имеет пористость с тыльной его стороны, способствующую проникновению в него цементосодержащего связующего. Поэтому при соединении, например, стеклокремнезитовых плит с бетонной поверхностью здания при помощи цементо-песчаного раствора такие плиты не отторгаются от поверхности здания в процессе длительного воздействия окружающей среды. Известен способ изготовления декоративных стеклокремнезитовых плит, содержащих декоративный и конструктивный слои, путем получения составов компонентов слоев, засыпки их в форму, последующей термообработки и охлаждения (RU пат. 2141457 за 1999 г.). При реализации данного способа термообработке подвергают как декоративный, так и конструктивный слои. Последний составляет от 50 до 80% всей массы плиты. Эта особенность значительно замедляет процесс термообработки заготовки, снижая производительность линии в целом. Технической задачей изобретения является снижение себестоимости изготовления стеклокремнезитовых плит путем сокращения затрат тепловой энергии при их производстве, увеличение производительности установок, производящих плиты, а также расширение функциональных возможностей материала. Техническая задача осуществляется тем, что в способе изготовления декоративных стеклокремнезитовых плит, содержащих декоративный и конструктивный слои, путем получения составов компонентов слоев, засыпки их в форму, последующей термообработки и охлаждения сначала изготавливают декоративный слой с обратной рельефной поверхностью, включающий верхнюю часть и нижнюю пористую часть, причем в состав компонентов нижней части дополнительно вводят песок с зернистостью до 1 мм, затем на декоративный слой подают смесь компонентов конструктивного слоя в количестве, необходимом для получения плит установленной толщины, и с добавками, обеспечивающими слою затвердевание при температуре окружающей среды, а плите - требуемые физико-механические характеристики. Техническая задача осуществляется еще и тем, что песок вводят в нижнюю часть декоративного слоя в количестве от 40 и более вес.%, а рельеф обратной поверхности декоративного слоя обеспечивают вдавливанием в песок стеклогранул на величину от 0,5 до 2/3 части их высоты, которое осуществляют перед подачей на него остальных компонентов декоративного слоя. При этом стеклогранулы размещают на слое песка в формы обособленно, на расстоянии друг от друга, обеспечивающем их несплавление между собой при последующей термообработке.

При осуществлении этого способа значительная часть изготавливаемого материала, составляющая от 0,5 до 0,8 части его массы, не требует высокотемпературной обработки в печи и при этом значительных затрат тепловой энергии на создание его конструктивного слоя и соединения с декоративным. Это обеспечивается совокупностью определенных приемов, обеспечивающих "холодное" их соединение с учетом особенностей стеклокремнезита, из которого изготавливается декоративный слой материала. Что же касается обретения нижним слоем материала заданных прочностных, теплозащитных и прочих характеристик, то они приобретаются введением в его состав определенных добавок, известных в стройиндустрии. Использование высокотемпературной обработки материала применительно только для изготовления его декоративного слоя. Поэтому, согласно изобретению, это ускорит его прохождение через тепловые агрегаты за счет снижения толщины материала, расплавляемого в печи. Это обстоятельство способствует повышению производительности теплоагрегатов, а следовательно, и всей технологической линии, что, в свою очередь, также положительно отразится на снижении себестоимости материала.

Изобретение поясняется фигурами, поясняющими технологические позиции, где на фиг.1 изображен п.1 - слой песка в термоформе, п.2 - гранулораспределительная решетка, п.3 - стеклогранулы для создания рельефа декоративного слоя.

Фиг.2 - позиция, когда гранулораспределительная решетка находится в состоянии оказания воздействия на стеклогранулы.

Фиг.3 - позиция, когда стеклогранулы, создающие рельеф обратной поверхности декоративного слоя, вдавлены в слой песка термоформы на величину от 0,5 до 2/3 части их высоты.

Фиг. 4 - позиция, когда на вдавленные в слой песка формы стеклогранулы нанесен состав компонентов декоративного слоя, п.4.

Фиг.5 - твердый декоративный слой с обратной рельефной поверхностью, образованной расплавленными стеклогранулами.

Фиг. 6 - фрагмент стеклокремнезитовой плиты с отформованным технологическим углублением для ее фиксации, п.6.

Фиг.7 - то же самое с внедренными в нее крепежными элементами, пп.7, 8.

ПРИМЕРЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ СПОСОБА.

Пример 1.

Рассматривается один из вариантов изготовления плиточного декоративно-конструкционного материала для облицовки наружных стен зданий и сооружений. Вначале для обеспечения рельефности обратной стороне производимого декоративного слоя в термоформе размещают слой песка толщиной от 5 мм и разравнивают его. Затем на песке формы размещают гранулораспределительную решетку в виде противеня с плоским перфорированным днищем, соответствующим площади засыпаемого материала. Отверстия перфорации днища соответствуют размеру стеклогранул. С верхней стороны противеня размещен щелевой лоток с гранулами, который установлен с возможностью перемещения вдоль противеня. Перемещают лоток по днищу противеня и перфорация последнего заполняется стеклогранулами. Затем этим же противенем, приподнимая его над стеклогранулами, провалившимися сквозь перфорацию днища на песок формы, и вновь опуская его, вдавливают стеклогланулы в песок и оставляют их там слегка выступающими. После этого на песок формы подают нижнюю часть декоративного слоя, состоящую из гранулопорошкового стеклобоя и молотого или мелкого песка, фракции до 0,8 мм, и в количестве от 40 мас.%. Засыпку слоя завершают подачей верхней части декоративного слоя, состоящей, например, из цветных стеклогранул красного и зеленого цветов и коричневого стеклопорошка. Состав компонентов декоративного слоя в термомодуле подвергают спеканию в режиме теплового удара при температуре 960^oС. После чего форму с заготовкой охлаждают, извлекают ее в виде твердой оболочки размером 0,8•0,8 м, толщиной 4 мм (не считая высоты рельефных гранулоподобных выступов) из спекшихся и оплавившихся компонентов состава декоративного слоя. Лицевая сторона декоративного слоя - гладкая, огнеполированная, с декоративным двухцветным рисунком по всей поверхности, на которой просматриваются цветные изображения гранул, окаймленных коричневыми прожилками. Обратная сторона извлеченного из формы декоративного слоя - рельефная, покрытая песком. Рельеф обратной стороне слоя обеспечили ранее вдавленные в песок формы и оплавившиеся в нем крупные гранулы стеклобоя, приплавившиеся к телу декоративного слоя и также покрытые песком. Обратная сторона декоративного слоя в нижней ее части содержит мельчайшие поры, имеющие выход наружу. Они являются важной составляющей созданной капиллярной системы плиты, которая заработает с момента установки плиты на наружную стену объекта. Работа этой системы заключается в обеспечении пульсации влаги из стены в нижнюю часть декоративного слоя и обратно вызванным температурным колебанием среды. Извлеченную из формы оболочку декоративного слоя укладывают лицевой стороной на поверхность рабочего стола. Вокруг ее контура размещают обечайку с высотой стенок, соответствующих толщине изготовляемой плиты. После этого на обратную рельефную поверхность декоративного слоя накладывают конструктивный слой. Он приготовлен, например, в виде вязкой водосодержащей смеси цемента с песком в соотношении 1:2. В нее вводят суперпластификатор в количестве 0,5-0,7 мас.% цемента для увеличения водонепроницаемости и морозостойкости конструктивного слоя в 2-4 раза и прочности на 10-15 МПа. Смесью заполняют обечайку по всей высоте и слой уплотняют. После поверхностного отвердевания конструктивного слоя обечайку снимают, а заготовку отправляют на стеллаж для дальнейшего обретения прочности, после чего обрезают по контуру.

Пример 2.

В примере отмечаются отличительные особенности изготовления декоративно-облицовочных плит, используемых для интерьера помещений. Поскольку на облицовочные материалы внутри помещения не воздействуют перепады температуры, как на плиты, находящиеся снаружи зданий, последние готовят без резко выраженной рельефности ее обратной стороны, обеспечиваемой отдельными стеклогранулами. При этом стеклогранулы в песок не внедряют и состав компонентов декоративного слоя подают непосредственно на песок формы. Вначале подают его нижнюю часть, содержащую от 20% молотого песка, фракции до 0,2 мм, остальное - стеклобой в виде смеси гранул и порошка. Затем подают смесь, состоящую из гранул молочного цвета и прозрачного стеклопорошка. После термообработки получают декоративный слой в виде оболочки, толщиной 4 мм и размером 0,8•0,8 м. Лицевая сторона декоративного слоя - гладкая, огнеполированная, с декоративным рисунком по всей поверхности в виде матовых гранул, окаймленных прозрачными прожилками. Обратная сторона извлеченного из формы декоративного слоя - шероховато-песчаная. В состав конструктивного слоя плит для внутренней облицовки стен вводят в качестве добавок, обеспечивающих его затвердевание при температуре окружающей среды, гипсовое вяжущее с наполнителем - пористым материалом КСВ, насыпной вес которого в 10 раз легче обычного песка. Введение такого материала в состав конструктивного слоя плиты придает последней звукоизолирующие качества. Смесь готовят по ГОСТ 28013-98. Адгезионная прочность слоя - 0,8 МПа.

Пример 3.

Для производства декоративного конструкционного материала в виде крупных листов: 2,4•1,6 м толщиной 10 мм, используемых для изготовления стеновых панелей, сантехкабин, декоративных ограждений балконов и лоджий, декоративный слой готовят, как в примере 1. Затем из оболочек декоративного слоя, обрезанных по контору, набирают декоративный слой крупного листового материала, укладывая оболочки на поддон соответствующего размера, фиксируют их от смещения, затем, как в вышеописанных примерах, накладывают конструктивный слой, виброформуют или прессуют. Конструктивный слой такого конструкционного материала готовят из портландцемента, песка, асбестового волокна, добавки "Экстра" ГОСТ 24211-91 в количестве 2-3 мас.% с добавлением воды. Предел прочности такого конструкционного материала при изгибе - 230 кгс/см², водопоглощение со стороны декоративной поверхности - 0,24%. Для армирования конструктивного слоя вместо асбестовых волокон используют стекловолокна или сетку. Для крепления плит к месту их установки с помощью реечно-винтовых элементов в конструктивном слое материала формуют необходимые углубления или внедряют в него при формовке крепежные детали (фиг.6, 7). Таким образом, варьируя составом компонентов конструктивного слоя материалов, введением различных добавок меняют физико-механические характеристики конструкционного материала с изготовленным отдельно стеклокремнезитовым декоративным слоем. Но помимо прочего можно также изменять и его функциональную применимость. Например, материал может быть декоративным и в то же время теплозащитным, легким, если в состав конструктивного слоя ввести порообразующие добавки или предварительно вспененные гранулы наполнителя. Введением в его конструктивный слой дополнительно армирующих волокон или сетки он становится более прочным на изгиб и может в этом случае использоваться в качестве кровельного материала, сочетающего вышеназванные декоративные качества с функциональными. Это функциональное разнообразие материала при реализации способа становится возможным благодаря используемым в декоративном слое следующим качествам стеклокремнезита. Во-первых, совпадением его КТР с КТР цементосвязующих материалов и изделий из них. Во-вторых, пористостью той части декоративного слоя, которая обращена к другим его слоям или поверхности сооружений. В-третьих, рельефностью обратной песчаной поверхности декоративного слоя. В результате сочетания этих качеств предварительно изготовленный декоративный слой в конструкционном материале не отторгается от второго его слоя при длительной эксплуатации изделия и резкой смене температуры окружающей среды. Кроме того, декоративный слой защищает покрываемую поверхность от влаги, агрессивных химических и радиационных проявлений среды, обеспечивая ему вышеописанные достоинства.

Сущностью изобретения является то, что в способе изготовления декоративных стеклокремнезитовых плит, содержащих декоративный и конструктивный слои, состав которых готовят отдельно, термической обработке в формах подвергают только декоративный слой и получают его с нижней пористой частью и рельефной поверхностью. После этого на декоративный слой подают смесь компонентов конструктивного слоя в количестве, необходимом для получения плит установленной толщины, и с добавками, обеспечивающими слою затвердевание при температуре окружающей среды, а плите - требуемые физико-механические характеристики. Технический результат изобретения - снижение себестоимости изготовления плит за счет сокращения потребления тепловой энергии при их производстве. 3 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Способ изготовления декоративных стеклокремнезитовых плит, содержащих декоративный и конструктивный слои, путем получения составов компонентов слоев, засыпки их в форму, последующей термообработки и охлаждения, отличающийся тем, что сначала изготавливают декоративный слой с обратной рельефной поверхностью, включающий верхнюю часть и нижнюю пористую часть, причем в состав компонентов нижней части дополнительно вводят песок с зернистостью до 1 мм, затем на декоративный слой подают смесь компонентов конструктивного слоя в количестве, необходимом для получения плит установленной толщины, и с добавками, обеспечивающими слою затвердевание при температуре окружающей среды, а плите - требуемых физико-механических характеристик. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что песок вводят в нижнюю часть декоративного слоя в количестве от 40 и более вес. %. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рельеф обратной поверхности декоративного слоя обеспечивают вдавливанием в песок стеклогранул на величину от 0,5 до 2/3 части их высоты, которое осуществляют перед подачей на него остальных компонентов декоративного слоя. 4. Способ по любому из пп. 1,3, отличающийся тем, что стеклогранулы размещают на слое песка формы обособленно, на расстоянии друг от друга, обеспечивающем их несплавление между собой при последующей термообработке.