СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРУПНОФОРМАТНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ МЕЛКОЙ ФРАКЦИИ ПРИРОДНОГО ЯНТАРЯ Российский патент 2002 года по МПК B44C5/06 B30B11/00 B29C67/04 

Изобретение относится к изготовлению изделий из природных материалов и более точно касается способа изготовления крупноформатных изделий, в частности посуды, из мелкой фракции природного янтаря.

Янтарь - это минерал органического происхождения, который с доисторических времен использовался почти исключительно, как материал для изготовления ювелирных украшений, предметов культа, декоративных изделий.

В настоящее время растет интерес к посуде из природного янтаря, что объясняется высокими художественными, эстетическими и некоторыми целебными свойствами этого минерала.

Однако удовлетворение растущего спроса сдерживается, главным образом, тем, что в природных условиях достаточно большие монолитные куски янтаря, необходимые для производства посуды, столовых приборов и других декоративных изделий, встречаются весьма редко. Известно, что только 15% добываемого янтаря непосредственно пригодно для изготовления ювелирных изделий, остальное служит сырьем для получения так называемого прессованного янтаря или направляется в плавильни для переработки на технические продукты (янтарная кислота, масло, канифоль и пр.).

В настоящее время известен способ изготовления изделий из янтаря путем склеивания эпоксидными смолами или другими клеящими веществами подогнанных друг к другу мелких кусочков или пластинок янтаря.

Известен, кроме того, способ изготовления изделий из кусочков природного янтаря - способ Требича (Савкевич С.С. Янтарь, - Л.: Недра, 1970), при котором в цилиндрическую пресс-форму, имеющую в дне мелкие отверстия, помещают предварительно измельченный янтарь и подвергают его прессованию. Проникающие через отверстия струйки размягченного янтаря попадают во внутренний цилиндр и еще раз подвергаются спрессовыванию. Прессование производят при температуре нагрева до 220^oС и при удельном давлении 2400-2700 атм.

И, наконец, известен из того же источника способ изготовления крупноформатных изделий из мелкой фракции природного янтаря - способ Шпиллера, состоящий в том, что осуществляют предварительную обработку исходного сырья с учетом требуемой крупности фракций, в частности, очищают кусочки янтаря от окисленной корки и измельчают практически до порошкообразного состояния, загружают подготовленное сырье в плоскую стальную пресс-форму с плотно пригнанной крышкой для обеспечения герметизации, после чего погружают пресс-форму в горячий глицерин или парафин. При этом происходит разогрев янтарного сырья до температуры 220-250^oС и его размягчение. Разогретый и размягченный таким образом янтарь прессуют под давлением 400-500 атм и затем охлаждают.

Описанные выше способы позволяют получать стержни и пластины различных размеров и форм. Однако при измельчении исходного янтарного сырья на стадии подготовки до порошкообразного состояния приводит к нарушению естественной инфраструктуры и цвета янтаря в готовом изделии, в результате чего теряются его эстетическое восприятие и неповторимое своеобразие. Все известные способы требуют значительных затрат труда и времени, при этом полученные готовые изделия характеризуются недостаточной прочностью.

В основу изобретения поставлена задача создать способ изготовления крупноформатных изделий из мелкой фракции природного янтаря, который не требовал бы больших затрат труда для своего осуществления, а полученные этим способом изделия сохраняли физические, химические, эстетические и целебные свойства натурального монолитного янтаря.

Поставленная задача решается тем, что в способе изготовления крупноформатных изделий из мелкой фракции природного янтаря, состоящем в том, что осуществляют предварительную подготовку сырья с учетом требуемой крупности фракций, загружают сырье в герметичные пресс-формы, нагревают и подвергают прессованию с последующим охлаждением, согласно изобретению на стадии предварительной подготовки отбирают кусочки янтаря с крупностью фракции ~10 мм, перед загрузкой сырья осуществляют предварительный подогрев пресс-форм, нагревают сырье до температуры не более 140^oС и прессование осуществляют при давлении не более 100 атм.

Предпочтительно сырье нагревать до температуры 120^oС.

Желательно для облегчения извлечения изделия из пресс-формы на внутреннюю поверхность последней перед загрузкой сырья нанести слой геля.

Целесообразно прессование осуществлять при плавном изменении давления от 0 до 100 атм.

Желательно также на стадии предварительной обработки отбирать фракции круглой, овальной или пластинчатой формы, предпочтительно белого или облачного цвета.

Для придания изделию более темного оттенка возможно в пресс-формы добавлять янтарную пыль или термически переработанный янтарь.

Целесообразно охлаждение осуществлять естественным путем при температуре окружающей среды.

В предпочтительном варианте осуществления способа изделия после извлечения из пресс-форм подвергают шлифовке и полированию.

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов его осуществления и чертежом, на котором схематически изображена пресс-форма, используемая при осуществлении способа изготовления крупноформатных изделий из мелкой фракции природного янтаря, согласно изобретению.

Представленная на чертеже пресс-форма, предназначенная в данном случае для изготовления бокала, содержит цилиндрическую матрицу 1, конфигурация внутренней стенки 2 которой определяет форму наружной поверхности изготавливаемого изделия - бокала, и пуансон 3, наружная поверхность 4 которого выполнена по форме внутренней поверхности этого изделия. В нижней части матрицы 1 предусмотрена цилиндрическая донная вставка 5 обратного хода.

Способ изготовления крупноформатных изделий из мелкой фракции природного янтаря, согласно изобретению, осуществляют следующим образом.

Для изготовления крупноформатных изделий, в частности посуды, используют натуральный природный янтарь (succinum), преимущественно добываемый Калининградским янтарным комбинатом.

Сначала отбирают подходящее сырье и осуществляют его предварительную подготовку. В частности, отбирают фракцию круглой и овальной формы диаметром около 10 мм, а также пластины толщиной до 5 мм и размерами порядка 10•10 мм. Кроме того, важную роль играет цвет сырья - предпочтительно отбирают костяной, пенистый, бастард и белый или облачный. Известно, что белый цвет или облачность янтаря обусловлены наличием в массе минерала микроскопических пустот, преимущественно сферической и реже эллипсоидной формы.

Затем отобранное сырье подвергают обработке с помощью струи песка высокого давления для удаления внешнего слоя - корки окисленного сукцинита.

После этого подготовленное сырье помещают в металлические емкости, обеспечивают их герметизацию и устанавливают в печь для предварительного подогрева сырья. Одновременно с этим в печь также помещают предварительно очищенные пресс-формы. Температуру печи на этой стадии поддерживают на уровне 550^oС и обеспечивают предварительный подогрев пресс-форм и сырья до 50-60^oC. Использование муфельной печи с термостатом и таймером позволяет обеспечить равномерный прогрев сырья и пресс-форм и поддержание необходимой температуры в течение всего производственного процесса.

Далее на внутреннюю поверхность предварительно прогретой пресс-формы, в частности, на внутреннюю поверхность 2 матрицы 1 наносят тонкий слой геля, например, силиконовой смазки для пресс-форм при термообработке ТУ 2389-016-455-18-510-99. Затем в емкость пресс-формы укладывают предварительно прогретые пластинки янтаря, которые были на стадии предварительной обработки подобраны по цвету и форме в зависимости от требуемого в итоге цвета готового изделия.

Для придания более темного (коньячного) оттенка в пресс-формы добавляют янтарную пыль или ранее термически переработанный янтарь.

После этого матрицу 1 герметично закрывают для исключения доступа кислорода воздуха и помещают в печь для последующего нагревания. Нагрев осуществляют до температуры, не превышающей 140^oС, предпочтительно до 120^oС. При такой температуре уже достигается необходимая (минимальная) пластичность янтаря, по меньшей мере по всей поверхности периферии пластинок, однако еще не исчезает его облачность.

Далее в разогретую матрицу 1 с пластинками янтаря опускают пуансон 3, который имеет ту же температуру, что и матрица 1, пресс-форму помещают в пресс, где подвергают воздействию давления, которое предпочтительно плавно повышают от 0 до 100 атм. Прессование осуществляют с использованием гидравлического пресса с усилием до 25 т с ручным приводом для обеспечения возможности плавного изменения давления. Кроме того, пресс должен быть оснащен приспособлением для удерживания заданного усилия в течение заданного промежутка времени. При появлении излишков янтаря в предусмотренных для этого в пресс-форме канавках повышение давления прекращают. Одновременно обеспечивают постепенное и медленное охлаждение пресс-формы при температуре окружающей среды в естественных условиях.

В результате описанной выше обработки янтарные пластинки "спекаются" между собой и принимают заданную пресс-формой конфигурацию. Соединение (спекание) пластинок между собой происходит на молекулярном уровне и только по их поверхности, при этом глубина (около 3 мм) взаимодействия зависит от степени нагрева и особенностей структуры минерала.

Способ, согласно изобретению, не требует обязательного при осуществлении известных аналогичных способов измельчения исходного сырья до порошкообразного состояния, благодаря чему первичная химическая и физическая структура янтаря сохраняется в первоначальном природном виде, что придает готовому изделию высокие эстетические качества.

После того, как пресс-форма остывает до температуры 30-40^oС из нее выдавливают обратным ходом донную вставку 5, которая, в свою очередь, выталкивает готовое изделие.

Для придания изделию еще более привлекательного вида его после извлечения из пресс-формы обрабатывают на шлифовально-полировальном станке. Для шлифования используют мелкозернистую шлифовальную бумагу и круги. Для окончательной полировки используют полировальные круги из хлопчатобумажной ткани, на которые наносят полировочную пасту.

Способ изготовления крупноформатных изделий из мелкой фракции природного янтаря предусматривает предварительный отбор кусочков янтаря с крупностью фракции ~ 10 мм, загрузку сырья в подогретые пресс-формы, нагрев его в пресс-формах без доступа воздуха до температуры не более 140^oС и прессование при давлении не более 100 атм с последующим охлаждением в естественных условиях. Это обеспечивает создание изделий, которые бы сохраняли физические, химические, эстетические и целебные свойства натурального монолитного янтаря. 8 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ изготовления крупноформатных изделий из мелкой фракции природного янтаря, предусматривающий предварительную подготовку сырья с учетом требуемой крупности фракций, загрузку сырья в герметичные пресс-формы, нагрев и прессование с последующим охлаждением, отличающийся тем, что на стадии предварительной подготовки отбирают кусочки янтаря с крупностью фракции ~10 мм, перед загрузкой сырья осуществляют предварительный подогрев пресс-форм, нагревают сырье до температуры не более 140^oС и прессование осуществляют при давлении не более 100 атм. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сырье нагревают до температуры 120^oС. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на внутреннюю поверхность пресс-формы перед загрузкой сырья наносят слой геля. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что прессование осуществляют при плавном изменении давления от 0 до 100 атм. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что отбирают фракции круглой, овальной или пластинчатой формы. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что отбирают кусочки янтаря белого или облачного цвета. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что в пресс-формы добавляют янтарную пыль или термически переработанный янтарь для получения более темного оттенка изделия. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что охлаждение осуществляют естественным путем при температуре окружающей среды. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что изделия после охлаждения извлекают из пресс-форм и подвергают шлифовке и полированию.