СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛИТ ИЛИ ПЛИТОК ВЫСОКОЙ СТОЙКОСТИ ДЛЯ ПОКРЫТИЯ ПОЛОВ ИЛИ СТЕН В ПОМЕЩЕНИЯХ ИЛИ НА ОТКРЫТОМ ВОЗДУХЕ И ПЛИТА ИЛИ ПЛИТКА ВЫСОКОЙ СТОЙКОСТИ Российский патент 2014 года по МПК E04F13/14 

Область техники, к корой относится изобретение

Изобретение относится к способу получения плит или плиток высокой стойкости, предназначенных для применения в качестве покрытий полов или стен в помещениях или на открытом воздухе.

Уровень техники

Конкретно, хотя и не ограничиваясь этим, настоящее изобретение эффективно применимо в промышленности производства керамических плиток, которые лидируют на рынке напольных покрытий и облицовочных материалов в жилых зданиях и местах общего пользования благодаря их характеристикам долговечности и гигиеничности в дополнение к возможностям декоративного оформительства, которым нет числа.

Известные в настоящее время плитки характеризуются высоким уровнем механической прочности и стойкости к воздействию химикатов, а равно стойкостью к поверхностному истиранию, и их также легко очищать. По этим причинам они стали применяться так широко.

Однако известно, что всякий керамический материал по своей сути хрупок, так что, хотя эти плитки и демонстрируют способность выдерживать большие механические нагрузки, они по своей природе не особенно устойчивы к ударным механическим воздействиям, поскольку механизм распространения трещины в них типичен для всех твердых, но хрупких конструкционных материалов: при подвергании механическому напряжению они быстро достигают своего предела сопротивления разрушению, даже если это механическое напряжение очень мало.

По этой причине керамические плитки необходимо прикреплять цементом на очень жесткую опору, которая предохраняет их от деформации. Ближайший аналог для установки плиток включает в себя укладывание их на какой-нибудь пол, который должен быть как можно более жестким. А в соответствии с предписаниями современной укладки керамической плитки этот пол должен быть армирован металлической сеткой для того, чтобы сделать его еще жестче. С помощью такого приема предотвращаются те минимальные деформации, которые приводят к разрушению плиток даже вследствие ударных воздействий или сильных нагрузок.

В случае фальшпола плитку прикрепляют цементом на жесткую опору толщиной в несколько сантиметров, что предотвращает возможность ее изгибания.

В ближайшем аналоге для того, чтобы гарантировать хорошие результаты, керамические плитки должны быть прикреплены на цемент на очень жесткую подложку. Когда обычно применяемые в ближайшем аналоге для сухой укладки подложки тонкие, они недостаточно жесткие, так что не гарантируют сопротивления разрушению в случаях ударных воздействий. Для того чтобы гарантировать прочность на удар, требуется, чтобы толщины подложки были больше, чем 5 мм.

Поэтому укладка или ремонт пола в соответствии с ближайшим аналогом представляют собой сложные и дорогостоящие операции.

В последнее время, однако, обычными на рынке стали ламинатные полы. Ламинатные полы не требуют особых предосторожностей, и их могут с легкостью укладывать неопытные люди и без необходимости в специальных технологических инструментах. В связи с успехом этих материалов, которые теперь укладывают без применения клеящего материала и даже на уже существующие полы, возник устойчивый спрос на полы из керамической плитки, которые можно было бы укладывать таким же образом, т.е. без прикрепления их цементом к полу или платформе, и которые могли бы укладывать даже низкоквалифицированные работники.

Существуют реализации ближайших аналогов, которые включают в себя предустановку керамической плитки прикреплением на цемент на опоры различных типов, например на пластик (см. WO 2005/052279 A1 - Delia Рера), полиуретан (см. WO 2006/042148 A2 - Mohawk), мазонит (см. US 2007251172 A1 - Edge Flooring) или на листовой металл (см. WO 2008/056382 A1 - Planium) и на керамику (см. WO 2004/090257 A1 - System).

В документе WO 2008/056382 A1 - (Planium) дана ссылка на применение листового металла с единственной целью создать скрепление между соседними плитками.

Другие системы предлагают армирование толстой (13-17 мм) плитой из натурального камня (патент EP 1329568 A1 - Bresciana Graniti) или керамической плиткой (патент JP 2005002646), но, однако, с применением достаточно сложных характеристик и способов изготовления.

Показано, что практическая применимость всех этих известных систем в строительстве гражданских объектов ограничена вследствие недостаточной прочности на удар напольного покрытия, главным образом, из-за хрупкости, присущей керамической плитке. В частности, ближайший аналог демонстрирует нерешенную проблему - не только для керамических плиток, но в особенности в их случае - невозможности осуществить сухую укладку керамических полов, обладающих достаточной прочностью на удар.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение устраняет вышеозначенные недостатки в ближайшем аналоге посредством решения проблемы хрупкости керамического материала, как это заявлено в формуле изобретения.

Этот результат достигается настоящим изобретением с реализацией керамической плитки высокой стойкости, способной выдерживать гораздо более сильные удары, чем те, которые обычно способна выдерживать традиционная керамическая плитка, без необходимости прибегать к применению плитки большей толщины.

Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения возникнут с большей ясностью из нижеследующего подробного описания некоторых предпочтительных, хотя и не исключительных, вариантов осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированных неограничивающим примером на сопровождающих чертежах.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показан условный вид в перспективе изделия, изготовленного в соответствии с настоящим изобретением;

на фиг.2 показана укрупненная чертежом часть условного разреза в разобранном виде того же изделия по настоящему изобретению, что показано на фиг.1.

Осуществление изобретения

Со ссылкой на прилагаемые чертежи способ по изобретению для получения керамических плит или плиток высокой стойкости, предназначенных для покрытия полов или стен в помещениях или на открытом воздухе, включает в себя следующие основные этапы:

размещают плиту или плитку 1, имеющую видимую поверхность (эстетическая поверхность);

размещают по меньшей мере тонкую опорную плиту или опорную пластину 2, имеющую коэффициент теплового расширения выше, чем коэффициент теплового расширения плиты либо плитки 1, причем эта тонкая опорная плита или опорная пластина 2 характеризуется наличием хороших свойств вязкости и сопротивления ее легкому разлому;

приклеивают при нагревании плиту либо плитку 1 на этой тонкой опорной плите либо опорной пластине 2 или, наоборот, с помощью подходящего клея для приклеивания к их поверхностям, подлежащим приклеиванию;

оставляют полученную таким образом сборку для охлаждения до температуры окружающей среды, чтобы благодаря отличному коэффициенту теплового расширения (укорочения) тонкая опорная плита либо опорная пластина 2 возбуждала в пластине или плитке 1, к которой она плотно приклеена, состояние сжатия, начиная с нижней поверхности плиты или плитки 1, которая противоположна видимой поверхности.

Плита или плитка 1 изготавливается из керамического материала или тому подобного, который можно глазуровать и декорировать. Предпочтительно, далее, чтобы она была небольшой толщины, т.е. несколько миллиметров, по сравнению с толщиной, обычно используемой для половых плиток.

Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, тонкая плита или опорный лист 2 были изготовлены из металла или металлического сплава. В частности, выгодно, чтобы он был изготовлен из оцинкованного железа и имел малую толщину между 0,1 и 1,0 мм, предпочтительно между 0,3 и 0,5 мм.

Приклеивание при нагревании выполняется при температуре, которая выше на заранее заданную величину ΔT, нежели величина заранее заданной рабочей температуры и температуры применения. Предпочтительно эта указанная заранее заданная величина ΔT составляет по меньшей мере 40°C, а приклеивание первой плиты или плитки 1 к тонкой опорной плите или опорному листу 2 или, наоборот, включает в себя распределение слоя клеящего вещества на по меньшей мере одной из двух склеиваемых поверхностей, за чем следует этап прижатия, во время которого первую плиту или плитку 1 прижимают с заранее заданным давлением к тонкой опорной плите или опорному листу 2.

Первая плита или плитка 1 представляет собой тонкую керамическую плитку (толщиной несколько миллиметров), обычно не толще, чем 4-5 мм, и при этом тонкая опорная плита или опорный лист 2 предпочтительно имеет толщину между 0,25 и 0,5 мм.

Одно важное условие состоит, однако, в том, что материал, составляющий тонкую опорную плиту или опорный лист 2, помимо того, что он не должен быть хрупким материалом, имеет коэффициент теплового расширения (укорочения) и модуль упругости, которые безусловно выше, чем у плиты или плитки 1. Материалы, которые можно использовать, содержат оцинкованное железо, сталь и алюминиевые сплавы.

Клей, используемый для плотного приклеивания плиты либо плитки 1 при нагревании на тонкую опорную плиту или опорный лист 2 или наоборот, состоит из акриловой смолы, полиуретановой смолы, полиэфирной смолы или эпоксидной смолы.

При этом во время охлаждения опорная плита или опорный лист 2 будут подвергаться тепловому сокращению, которое будет больше, чем тепловое сокращение плиты или плитки 1, подвергая сжатию нижнюю поверхность плиты или плитки 1, к которой приклеена опорная плита или опорный лист 2 посредством клея.

Высокий модуль упругости материала опорной плиты или опорного листа 2 гарантирует, что высокий уровень сжатия станет постоянным в этом соединении, предотвращая образование трещин в момент ударного напряжения, воздействующего на нижнюю поверхность плитки, что привело бы к разрушению плитки.

Полученная таким образом композитная плитка имеет высокую стойкость и по существу характеризуется тем фактом, что она содержит плиту либо плитку 1, имеющую видимую поверхность, которая плотно закреплена на тонкой опорной плите или опорном листе 2, обладающими хорошими свойствами вязкости и стойкости к легкому разлому, как при подвергании в состояние сжатия, начинающееся от нижней поверхности, противоположной видимой поверхности, вызванное на ней тонкой опорной плитой или опорным листом 2, которые плотно приклеены к ней. Она способна выдерживать удар без растрескивания вплоть до того, что, видимая поверхность, когда она, наконец, растрескивается, делает это вследствие сжатия, и образуется типичный конический излом Герца. Иными словами, на плите или плитке 1 образуются выбоины, но она не раскалывается на куски.

Пример 1

Один возможный пример реализации данного изобретения относится к прикреплению к нижней поверхности керамической плиты или плитки листа оцинкованного железа с модулем упругости 200 ГПа и толщиной 0,5 мм, используя в качестве клея полиуретановую смолу в пресс-форме, нагретой до 70°C. Пресс-форма применяется для того, чтобы удерживать керамическую плитку и лист оцинкованного железа в нужном положении друг относительно друга. Как только смола окончательно затвердеет, станет возможным извлечь изделие из пресс-формы, и последующее охлаждение его до температуры окружающей среды 20-30°C приводит к состоянию сжатия нижней поверхности, что чрезвычайно увеличивает ее прочность на удар.

Пример 2

В качестве частного случая рассмотрим следующий пример для того, чтобы произвести количественную оценку результатов, достигаемых способом по изобретению, примененным к обычной глазурованной керамической плитке размером 60×60 см, толщиной 12 мм, с гигроскопичностью 0,012%, с коэффициентом теплового расширения α_(20-100)=7,5×10^-6 К^-1 и с прочностью на излом 55 МПа. Если на плитку такого типа, не приклеенную к полу, сбросить с высоты 100 мм стальной шарик весом 510 г, она разобьется на много осколков. Если та же самая плитка приклеена к полу с помощью высокоустойчивого клея (Mapei Kerabond), она сможет выдержать удар того же стального шарика с высоты 800 мм (Certifications et classements des produits du batiment - Revetementes de sol ceramiques - Cahiers du CSTB, cahier 3503 annexe 6 choc lourd - Janvier 2005). Если увеличить эту высоту, то на приклееной к полу плитке станут появляться выбоины, но она - не разобьется на куски.

Плитка того же типа приклеивается при нагревании до 50°C плавкой реактивной полиуретановой смолой, нанесенной валиком на нижнюю поверхность плитки, на лист оцинкованного железа толщиной 0,5 мм, с коэффициентом теплового расширения α_(20-100)=12,5×10^-6 К^-1 и с модулем упругости 190 МПа. Затем изделие оставляется остывать до температуры окружающей среды. Увеличение толщины всего изделия по отношению к толщине исходной плитки составляет 1,5 мм. Это изделие, которое представляет собой основу всего изобретения, свободно лежит на жестком армированном бетонном полу без какого бы то ни было клея. Изобретение способно выдержать удар вышеупомянутого стального шарика весом в 510 г с высоты 800 мм, ударяющего в центр плитки. Если увеличить высоту, на поверхности изделия начнут появляться выбоины. Это поведение будет полностью аналогично тому, как вела эта плитка, наклеенная на тот же самый бетонный пол.

Пример 3

В качестве примера применения данного изобретения рассмотрим использование керамической плиты или плитки 1 размером 60×60 см толщиной всего лишь 3 мм, изготовленной из неглазурованной каменной керамики. Эта плитка имеет гигроскопичность 0,01%, коэффициент теплового расширения α_(20-100)=7,2×10^-6 К^-1 и прочность на излом 60 МПа. Если она свободно лежит на полу, то при падении на нее с высоты в 50 миллиметров стального шарика весом 510 грамм она разобьется на куски. Если же в соответствии с настоящим изобретением эту плитку приклеить к полу с помощью высокоустойчивого клея, она сможет выдержать удар стального шарика весом в 510 граммов, падающего с высоты в 800 мм. Если же тот же самый стальной шарик будет падать на приклеенную плитку с высоты, превышающей 800 мм, на плитке будут образовываться выбоины, т.е. она будет повреждена раздавливанием.

Пусть теперь плитка того же типа в соответствии со способом по настоящему изобретению прикреплена при нагревании при температуре 50°C на лист нержавеющей стали марки AISI 430 с коэффициентом теплового расширения α_(20-100)=710×10^-6 К^-1, модулем упругости 200 МПа, прочностью на излом 50 МПа и толщиной 0,4 мм. Используемым клеем является быстродействующий двухкомпонентный эпоксидный клей толщиной 0,4 мм. Затем следует этап остывания. Полученное изделие имеет толщину 3,8 мм, что превосходит толщину исходной плитки 1 всего лишь на 0,8 мм, и представляет собой высокостойкую плитку, характеризуемую тем, что она содержит плиту либо плитку 1, имеющую видимую поверхность и плотно закрепленную на тонкой опорной плите или опорной пластине 2, имеющей хорошие свойства вязкости и стойкости к легкому разлому, чтобы подвергнуться состоянию сжатия, начиная от нижней поверхности, противоположной видимой поверхности, и это состояние сжатия вызывается тонкой опорной плитой или опорной пластиной 2, которая плотно приклеена к ней.

Если его просто оставить на бетонном полу без какого-либо клея, это изделие способно выдержать удар стального шарика весом в 510 грамм, свободно падающего в центр плитки с высоты 800 миллиметров, и только когда такой шарик падает с большей высоты, на ней начнут образовываться выбоины от ударов шарика в результате действия дробящего усилия.

Полученное изделие, представляющее собой плитку высокой стойкости, свободно лежащее на полу, ведет себя так, как если бы его плотно приклеили к реальному полу.

Благодаря настоящему изобретению керамические полы можно настилать без применения клея или связующего.

Способ получения плит или плиток высокой стойкости, предназначенных или предназначенной для покрытия полов или стен в помещениях и на открытом воздухе, включает в себя следующие этапы: размещают плиту или плитку, имеющую видимую поверхность; размещают, по меньшей мере, тонкую опорную плиту или опорную пластину, имеющую коэффициент теплового расширения выше, чем коэффициент теплового расширения первой плиты либо плитки, причем эта тонкая опорная плита или опорная пластина имеет хорошие свойства вязкости и сопротивления ее легкому разлому; приклеивают при нагревании плиту либо плитку на этой тонкой опорной плите либо опорной пластине или, наоборот, с помощью подходящего клея для приклеивания к их поверхностям, подлежащим приклеиванию; оставляют полученную таким образом сборку для охлаждения до температуры окружающей среды, чтобы благодаря отличному коэффициенту теплового расширения (укорочения) тонкая опорная плита либо опорная пластина возбуждала в пластине или плитке, к которой она плотно приклеена, состояние сжатия, начиная с нижней поверхности плиты или плитки, которая противоположна видимой поверхности. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ получения плит или плиток высокой стойкости, предназначенных для покрытия полов или стен в помещении или на открытом воздухе, включающий следующие этапы, выполняемые в следующем порядке:
- а) размещают керамическую плиту или плитку (1), имеющую видимую поверхность и противоположную заднюю поверхность;
- b) размещают, по меньшей мере, лист (2), изготовленный из металла или металлического сплава, имеющий коэффициент теплового расширения выше, чем коэффициент теплового расширения плиты или плитки (1), причем лист (2) имеет свойства вязкости и сопротивления его легкому разрушению;
- c) доводят плиту или плитку (1) и вышеуказанный лист (2) до температуры, которая на, по меньшей мере, 40°C превосходит рабочую температуру и температуру эксплуатации;
- d) приклеивают, выполняя нагрев, предварительно подогретую плиту или плитку (1) к предварительно подогретому листу (2) или, наоборот, используя пригодный клей для соединения поверхностей, подлежащих склеиванию, причем этот этап включает в себя распределение слоя вышеуказанного клея на, по меньшей мере, одной из двух склеиваемых поверхностей, и далее следует этап прижатия, во время которого заднюю поверхность плиты или плитки (1) прижимают с заранее заданным давлением к листу (2);
- e) оставляют после полного отвердения клеящего вещества полученную таким образом сборку для охлаждения до температуры окружающей среды благодаря отличающемуся коэффициенту теплового расширения листа (2) и плиты или плитки (1), и лист (2) возбуждает в плите или плитке (1), к которой он плотно приклеен, состояние сжатия, начиная с задней поверхности плиты или плитки, которая противоположна видимой поверхности.

2. Способ по п.1, в котором лист (2) изготовлен из металла или металлического сплава и имеет толщину между 0,1 и 0,5 мм.

3. Способ по п.1, в котором лист (2) изготовлен из стали и имеет толщину между 0,1 и 0,5 мм.

4. Способ по п.1, в котором лист (2) изготовлен из оцинкованного железа и имеет толщину между 0,1 и 0,5 мм.

5. Способ по п.1, в котором этап приклеивания выполняют клеем, выбранным из группы, состоящей из акриловой смолы, полиуретановой смолы, полиэфирной смолы, эпоксидной смолы.

6. Плита или плитка (1) высокой стойкости, полученная способом по п.1, содержащая керамическую плиту или плитку (1), имеющую видимую поверхность и противоположную заднюю поверхность, которая плотно закреплена с помощью способа приклеивания с применением нагрева на листе (2), изготовленном из металла или металлического сплава и имеющем свойства вязкости и сопротивления его легкому разрушению; вышеуказанный лист (2) имеет коэффициент теплового расширения выше, чем коэффициент теплового расширения плиты или плитки (1), и вышеуказанная плита или плитка (1) высокой стойкости, отличающаяся тем, что после полного отвердения клея по способу склеивания при нагреве полученную таким образом сборку охлаждают до температуры окружающей среды благодаря коэффициентам теплового расширения листа (2) и плиты или плитки (1), и лист (2) возбуждает в плите или плитке (1), к которой он плотно приклеен, состояние сжатия, начиная с задней поверхности плиты или плитки, которая противоположна видимой поверхности.

7. Плита или плитка высокой стойкости по п.6, отличающаяся тем, что толщина опоры (2) составляет от 0,1 до 1,0 мм.

8. Плита или плитка высокой стойкости по п.6, отличающаяся тем, что керамическая плитка (1) выполнена не толще 12 мм.