СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ ГОРНОЙ ПОРОДЫ И ПРОДУКТ, ПОЛУЧЕННЫЙ ДАННЫМ СПОСОБОМ Российский патент 2008 года по МПК C08J5/00 C08L67/06 C04B26/18 B32B27/06 

Настоящее изобретение относится к способу получения продукта из искусственной горной породы и к продукту, полученному данным способом.

Продукт указанного типа может быть использован в аквариумностроительной промышленности и в общем случае в изготовлении каменистых декораций и других некаменных элементов средних и крупных размеров для использования в окружающей среде водных и/или общественных плавательных бассейнов, где должны соблюдаться строгие требования нетоксичности даже после десятилетий срока службы.

В настоящее время в производстве окружающей обстановки из искусственной горной породы используют цемент. Такое решение имеет такие недостатки, как необходимость окрашивания, возможное изменение рН воды, плохая устойчивость окраски во времени в результате контакта с водой и воздействия ударов и действия других внешних факторов.

Одной из задач настоящего изобретения является замена цемента в конструкции крупных каменистых элементов окружающей обстановки и в отделке помещений, что является особенно трудным для достижения, с преодолением в результате вышеуказанных недостатков.

Одно из преимуществ настоящего изобретения состоит в том, что при использовании смеси смолы, заполнителей и ряда вспомогательных продуктов для получения смолы получают продукт, который является практичным на ощупь и на вид при исключении использования пигментов, которые вероятно обесцвечиваются и изменяются во времени в результате воздействия на них тепла и света; в частности, специальная рецептура смеси и толщина, при которой она получается, обеспечивают долговечность продукта в плане прочности и цвета.

Кроме того, поверхность продукта, полученного согласно изобретению, можно царапать, прокалывать или обдирать, и, тем не менее, благодаря его структурным характеристикам и высокой толщине смеси, из которой он выполнен, однородность такой поверхности сохраняется, даже когда позже она подвергается воздействию механического удара и истирания.

Другое преимущество состоит в том, что отсутствие окрашивания поверхности сохраняет продукт неизменяемым во времени, также когда он полностью погружен в воду или только обрабатывается током проточной воды, либо свежей, либо соленой.

Еще одно преимущество является следствием механической стойкости к истиранию и прочности на изгиб и растяжение, что позволяет поэтому использовать продукт также в случаях, когда требуется конструкционная устойчивость к любому возможному механическому напряжению.

Кроме того, заполнители смеси выбраны свободными от примесей в такой степени, что использование восстановленной искусственной горной породы в аквариумной конструкции (в противоположность цементу) не изменяет рН водного бассейна, поэтому оставляя физико-химические параметры воды неизменными.

Другим важным фактором, принимаемым во внимание при получении каменистых декораций для аквариумов, является рост растений, который улучшает внешний вид демонстрационного водоема: тщательный отбор качественных и физико-химических свойств заполнителей благоприятствует более лучшей и быстрой колонизации восстановленной горной породы красными инкрустирующими растениями, чем с горными породами, выполненными из цемента или окрашенных полимерных материалов. Таким образом можно построить превосходный подслой для колонизации не имеющих стебля растений и прикрепленных животных.

Другим большим преимуществом использования восстановленной горной породы является то, что она может быть подана в панели любого размера и формы для решения любой этапной логической задачи; относительно легкие панели позволяют выполнить любое задание положения в окружающей обстановке, трудного для доступа; внимание к деталям и формам делает продукт точной копией реальной окружающей обстановки.

Указанные и другие преимущества и характеристики изобретения будут наилучшим образом поняты специалистами в данной области техники из прочтения следующего описания, приведенного в виде практических примеров изобретения, но которое не должно рассматриваться в ограничительном смысле.

Настоящий способ по существу основан на смешении изофталевой или бисфенольной сложнополиэфирной смолы с заполнителями различных природы и гранулометрического состава, происходящими из рабочего мрамора, гранита, горной породы вообще, кварца, выбранными в соответствии с их цветом, прочностью и назначением в строительстве аквариума и подобного для того, чтобы получить искусственные каменные панели, накладываемые на водонепроницаемый листовой прокат, причем указанные панели являются любой возможной модульной формы, легковесными, водонепроницаемыми и сконструированными таким образом, что это позволяет транспортировать их, и они могут выдерживать высокие нагрузки, в то время как могут быть идентичными на ощупь и на вид с каменистыми поверхностями различной морфологии и цвета.

Для того чтобы получить продукт, который будет наилучшим образом воспроизводить характеристики данного типа горной породы, необходимо выполнить тщательную идентификацию имитируемых горных пород. Указанная стадия способа может содержать: локализацию географической области горной породы, анализ типичной морфологии горной породы на месте, анализ атмосферных и климатических условий для того, чтобы определить тип износа в результате водяной и ветровой эрозии, а также других возможных условий; анализ места распространения вообще. Также могут быть собраны образцы для анализа минерального состава горной породы относительно цвета, формы, текстуры и изменений окраски.

Затем получают смесь из выбранных заполнителей, которая является способной имитировать указанный цвет, цветные изменения, текстуру и форму. Материал может быть предпочтительно выбран из материалов, указанных ниже и являющихся результатом дробления горной породы:

- исходный материал, полученный из периодитной горной породы, распространенной в оливиновых минералах, который является раздробленным, измельченным, выбранным и классифицированным на зерна, песчинки и порошки;

- изоморфная смесь силикатов магния (фосфорита) и силикатов железа (файялита) (Mg,Fe)₂SiO₄;

- мраморный порошок (CaCO₃ и MgCO₃) любого цвета и гранулометрического состава, промытый, высушенный в термопечи, просеянный через грубое сито и разделенный в соответствии с его гранулометрическим составом.

Затем проводят анализ конечного задания параметров восстановленной горной породы, т.е. нагрузки, которую горная порода должна выдерживать, оценкой механического напряжения при растяжении и изгибе и степени эрозии, вызванной химическими агентами, при наблюдении животных или людей, обычно присутствующих в окружающей среде, природы воды и любого другого фактора, который составляет неотъемлемую часть конструкции.

Затем составляют рецептуру смеси выбором заполнителей, смол и добавок к смолам, тиксотропных добавок, рабочих температур, типа стекловолокна с учетом общих рабочих условий и проблем сборки.

Выбранные смолы являются сложнополиэфирными и могут быть предпочтительно идентифицированы на следующие типы: бисфенольная сложнополиэфирная смола и ненасыщенная изофталевая смола.

Бисфенольная сложнополиэфирная смола является стирольным раствором эластичной сложнополиэфирной смолы, состоящей из фумаратпропоксилата бисфенола А и ускорителя полимеризации при температуре окружающей среды. Смола сочетает исключительную стойкость к множеству коррозионно-активных агентов в водном растворе с хорошими свойствами механической прочности при температуре, высокой эластичности и улучшенными характеристиками ударной прочности. Прокатный профиль на основе изофталевой смолы разрешен для применений с питьевой водой для пищевого вещества вообще. Общими являются применения для конструкции любого типа продукта в пластиках, армированных стекловолокном, для химического оборудования, такого как емкости для хранения, технологическое оборудование, трубопроводы, трубы, вытяжные трубы, и для покрытий на стали и бетоне. Использование вышеуказанной смолы для камненесущих наслоений обеспечивает, кроме превосходной стойкости самих наслоений к химическим реагентам, присутствующим особенно в морской воде, сниженную конструкционную толщину по сравнению с общими смолами при сохранении одинаковых свойств механической прочности на изгиб и сжатие. Специальная композиция делает ее особенно подходящей для процессов формования с высокотемпературной полимеризацией.

Изофталевой смолой является ненасыщенная изофталевая тиксотропная смола, перерабатываемая со стиролом и ускорителем, в которой присутствует добавка изменения цвета. Она имеет оптимальную смачиваемость стекловолокна, превосходную отверждаемость даже на тонких слоях, и ее тиксотропная природа обеспечивает ее легкую перерабатываемость даже на вертикальной плоскости. Высокая прочность, увеличенная ВТС (HDT) (высокая теплостойкость) и превосходная стойкость к воде делают указанный тип смол подходящим для военно-морских конструкций и для плавательных бассейнов и санитарно-технических сооружений; соответственно, указанные смолы являются подходящими для получения продуктов, которые погружаются в соленую воду и формуются с по существу инертными наполнителями. Хорошая смачиваемость обеспечивает получение прокатного профиля с высоким содержанием стекла.

После рецептурирования смеси получают отливку оригинала, т.е. силиконовую отливку на месте имитируемых горных пород. Форму получают в смоле для форм, которая (смола) усилена ненасыщенной сложнополиэфирной смолой, такой как для военно-морских конструкций, и чья рецептура является подходящей для армированного пластикового профиля, требующего легкой переработываемости и стекловолокна с оптимальной смачиваемостью и низкой загрязняемостью.

Затем получают форму для получения панелей из искусственной и "восстановленной" горной породы.

Форму обеспечивают первым покрытием около 3-4 см (толщина) смеси, состоящей из: заполнителей различного гранулометрического состава (0, 00, 000: на практике порошки являются различных гранов и до 1-2 мм в диаметре); смолы (выбранной на основе ее химических свойств и способности наполняться заполнителями); добавок (выбранных в соответствии с каталитической пропорцией, присутствие порошка двуокиси кремния делает смесь тиксотропной; стекловолокно делает ее конструкционной и т.д.). Наслоение покрытия является единственной ручной операцией, которая выполняется оператором, который на основе его/ее цветового восприятия и в соответствии с формой отливки обуславливает, что смеси дают различную затененность, так что поверхность кажется неоднородной и с практической точки зрения цветового изменения подобной реальной горной породе: много цветов и минимум или явные изменения тона и цвета).

Затем обеспечивают завершение экзотермической стадии катализа с последующим первым охлаждением в течение приблизительно 120 мин суммарно. Всю поверхность затем покрывают пленкой чистой изофталевой или бисфенольной сложнополиэфирной смолы для обеспечения отверждения последующей смеси.

Второе покрытие около 3-4 см смеси на порошкообразных заполнителях, смоле и добавках затем наслаивают на одиночное покрытие с обеспечением полного сцепления водонепроницаемого и конструкционного наслоения.

Следующей стадией является наслаивание двух последовательных слоев стекловолокна (450 г/см²) и нанесение стекла С и чистой смолы. Стекло С обозначает пленку из стекловолокна, очень легкую, но компактную, имеющую функцию водонепроницаемости. С этой целью может быть использован известный продукт, обозначенный М524-С64.

Затем проводят первую общую полимеризацию продукта, т.е. отверждение смолы, как определено химической реакцией перекиси со смолой.

На всю полученную таким образом поверхность наслаивают слой белого "Gelcoat". В качестве примера может быть использован продукт, известный под названием NEOGE ISY gelcoat ISO-Orto.

На всю полученную таким образом поверхность наслаивают слой черного "Gelcoat". Для этой операции может быть использован продукт, подобный предыдущему, с введением парафина.

Затем проводят вторую общую полимеризацию продукта и извлекают продукт из силиконовой формы.

Наконец, предусматривается дополнительная полимеризация с проведением в течение примерно 120 с перед обработкой продукта в термопечи в течение 5 ч, три из которых - при температуре 100°C, а другие - при 60°C.

Стадия формования завершается промывкой продукта водой при 100°C и паром.

Полученные таким образом панели из восстановленной горной породы собирают так, чтобы создать формы, подходящие для разделения на стадии: на данной стадии панель может быть разрезана, соединена с другими частями с образованием новых частей, тогда как любая другая операция может быть осуществлена при необходимости с получением части желаемой формы.

Как только панелям придают подходящую форму и соединяют с другими, швы замазывают полимерной мастикой, полученной смешением заполнителей и специально выбранных смол, с последующим моделированием подобно горной породе. Характеристики такой мастики позволяют оператору построить каменные детали малых и средних размеров, способных создать сплошность между отлитым материалом и моделированной деталью: искусственная каменная панель будет в результате полностью подобна желаемой форме и эстетически гармоничной. Используемая мастика может быть из такого же материала, что и панель, без использования волокон. Понятно, что также могут быть использованы панели различных размеров и форм либо вначале, как в вышеописанном процессе, из силиконовой отливки оригинала с частями, возможно интегрированными моделированными в лаборатории частями, и с использованием ранее построеннных форм. Панели могут быть собраны в лаборатории заранее в соответствии с формами, размерами и характеристиками основной конструкции с доводкой предварительно собранного узла тягучей пастой того же цвета, как основная смесь горной породы. После сборки в лаборатории панели могут быть разобраны и подвергнуты после отверждению в термопечи в течение среднего времени пять часов с трехчасовой термообработкой при 100°C с получением конечной дисперсии стирола и промывкой водой при 100°C и паром.

Сборку панелей при окончательном размещении выполняют с использованием также самонесущих панелей или, при необходимости, несущей конструкции, выполненной, например, из электросваренного железа, стали, смолы или другого материала в зависимости от расположения и требований.

На панелях, собранных в их конечной конфигурации, осуществляют соединительное наслаивание. Наслаивание обеспечивает соединение панелей с помощью нанесения покрытия стекловолокна и эпоксидной смолы.

Видимые линии соединения панелей могут быть скрыты полимерной мастикой, полученной из смеси заполнителей, эпоксидной смолы (это, чтобы избежать использования сложнополиэфирной смолы, которая для того, чтобы быть полностью нетоксичной, должна быть подвергнута послециклу отверждения, тогда как эпоксидная смола позволяет полимеризацию при температуре окружающей среды без риска для здоровья людей или животных) и полимерных добавок.

Необходимо отметить, что рецептура смеси, обеспечивающая реализацию практических целей при сохранении чрезвычайной стойкости, делает возможным осуществление всего рабочего процесса, способного создать продукты небольших размеров, а также монументальные работы при сохранении неизменным качества продукта, что дает точную копию оригинала.

В качестве примера продукт из синтетической горной породы, полученный согласно настоящему изобретению и имеющий размер один квадратный метр, может иметь следующий средний состав:

- 9000 г смолы, такой как типа "SYNOLITE 0280-I-1";

- 180 г катализатора, такого как типа "PEREXTER B18";

- 14000 г заполнителей, состоящих из карбоната кальция и кварца;

- 100 г тиксотропного загустителя, такого как типа "CAB-O-SIL FUMED SILICA";

- 1350 г стекловолокна, такого как типа "MAT POWDER" 450 г/м;

- 400 г конструкционного стекловолокна для пластикового прокатного профиля, такого как типа "ROVING AGIMAT" 800/300 г/м²;

- 500 г конструкционного стекловолокна для пластикового прокатного профиля, такого как типа "R63SX1 CHOPPED STRAND";

- 1000 г смолы, наполненной дисперсными заполнителями и пигментом для отделки и водонепроницаемых применений, такой как типа "NEOGEL ISI 8378-W-0100" в тканевой нити;

- 40 г добавки, улучшающей водонепроницаемость, такой как жидкий парафин.

С указанной рецептурой общая масса на квадратный метр продукта составляет 26570 г.

Изобретение относится к области аквариумностроительной промышленности и в общем случае в изготовлении каменистых декораций и других некаменных элементов средних и крупных размеров для использования в окружающей среде водных и/или общественных плавательных бассейнов, где должны соблюдаться строгие требования нетоксичности даже после десятилетнего срока службы. Способ содержит следующие стадии: а) выполнение первого отложения смеси порошкообразных заполнителей, выбранных из группы, включающей мрамор, гранит, горные породы, кварц, которые имеют различный гранулометрический состав и диаметр менее 5 мм, изофталевой или бисфенольной сложнополиэфирной смолы, добавок, выбранных из группы, включающей загуститель, конструкционное стекловолокно, парафин, карбонат кальция и кварц, в отливку или в форму; b) катализирование смеси указанного первого отложения; с) покрытие таким образом полученной поверхности пленкой из изофталевой или бисфенольной сложнополиэфирной смолы; d) выполнение второго отложения смеси порошкообразных заполнителей, которые имеют различный гранулометрический состав и диаметр менее 5 мм, изофталевой или бисфенольной сложнополиэфирной смолы, добавок, выбранных из группы, включающей загуститель, конструкционное стекловолокно, парафин, карбонат кальция и кварц; е) покрытие поверхности, полученной после нанесения второго отложения, слоем конструкционного компонента, состоящего из стекловолокна и стекла С, и смолы; f) полимеризация полученного таким образом промежуточного продукта; g) покрытие полученной таким образом поверхности первым слоем белого гелевого покрытия и вторым слоем парафинированного черного гелевого покрытия; h) полимеризация полученного таким образом продукта; i) удаление продукта из формы; j) термообработка продукта. Изобретение также касается продукта, полученного данным способом, являющийся практичным на ощупь и вид, который обладает долговечностью в плане прочности и цвета, также сохраняется однородность поверхности продукта, даже в случае подвержения механического удара и истирания. 2 н. и 13 з.п. ф-лы.

1. Способ получения искусственных горных пород для использования, в частности, в аквариумах, водоемах, плавательных бассейнах и в изготовлении каменистых декораций и других некаменных элементов средних и крупных размеров, отличающийся тем, что он содержит следующие рабочие стадии:

а. выполнение первого отложения смеси порошкообразных заполнителей, выбранных из группы, включающей мрамор, гранит, горные породы, кварц, которые имеют различный гранулометрический состав и диаметр менее 5 мм, изофталевой или бисфенольной сложнополиэфирной смолы, добавок, выбранных из группы, включающей загуститель, конструкционное стекловолокно, парафин, карбонат кальция и кварц, в отливку или в форму;

b. катализирование смеси указанного первого отложения;

с. покрытие таким образом полученной поверхности пленкой из изофталевой или бисфенольной сложнополиэфирной смолы;

d. выполнение второго отложения смеси порошкообразных заполнителей, которые имеют различный гранулометрический состав и диаметр менее 5 мм, изофталевой или бисфенольной сложнополиэфирной смолы, добавок, выбранных из группы, включающей загуститель, конструкционное стекловолокно, парафин, карбонат кальция и кварц;

е. покрытие поверхности, полученной после нанесения второго отложения, слоем конструкционного компонента, состоящего из стекловолокна и стекла С, и смолы;

f. полимеризация полученного таким образом промежуточного продукта;

g. покрытие полученной таким образом поверхности первым слоем белого гелевого покрытия и вторым слоем парафинированного черного гелевого покрытия;

h. полимеризация полученного таким образом продукта;

i. удаление продукта из формы;

j. термообработка продукта.