Способ изготовления изделия из стекла и изделие, изготовленное таким способом Российский патент 2020 года по МПК C03B19/00 

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для получения из стекла точных копий различных объектов.

Из уровня техники известно множество решений получение слепков изделий из материалов. Однако не все они обеспечивают точную передачу детализации формы и поверхности в процессе копирования с возможностью дальнейшего длительного хранения.

Известен способ изготовления пластмассовых стоматологических протезов, описанный в патенте RU 2157139, опубл. 10.10.2000. Способ состоит в том, что изготавливают слепок из альгинатного материала протезного ложа, по слепку отливают гипсовую модель, далее изготавливают индивидуальную ложку из акриловой пластмассы на гипсовой модели по снятому слепку. Формируют небный оттиск из основной массы силиконового материала, срезают выступы основного материала в межзубных промежутках, в которых размещают слой корригирующей массы. Снимают рабочий слепок корригирующей массой силиконового материала для двойных слепков с использованием индивидуальной ложки, образовывают литьевую форму - изготавливают рабочую модель из гипса по снятому слепку, очерчивают границы десневого протеза на модели. Моделируют восковую конструкцию десневого протеза и производят гипсование прямым методом модели с восковой конструкцией протеза в диэлектрическую кювету с коэффициентом потерь в ее материале ε″ = 0,2 - 0,5, дают время застыть гипсу. После застывания гипса размягчают восковую конструкцию десневого протеза в СВЧ-печи при 500 - 700 Вт СВЧ-мощности в течение 1 - 2 мин, раскрывают кювету, удаляют размягченный воск, вымывают остатки воска кипящей водой, подсушивают гипсовую форму в СВЧ-печи при 250 - 350 Вт СВЧ-мощности в течение 5 - 10 мин, покрывают гипсовую форму слоем разделительного лака. Подготавливают используемый материал по технологической инструкции в зависимости от его типа, размещают его в объеме гипсовой формы, после чего производят формование и прессование с усилием 4600 - 5400 кгс. После прессования фиксируют части той же кюветы болтами и размещают кювету в СВЧ-печи на краю столика. Столик с кюветой вращают вокруг его вертикальной оси с периодом вращения в несколько (2 - 10) раз меньше минимального времени нагрева протеза в СВЧ-печи. Полимеризуют протез в СВЧ-печи при следующем режиме:

- протез в кювете нагревают в СВЧ печи в течение 6 - 10 минут при мощности 110 - 130 Вт;

- снижают СВЧ-мощность печи до 0 - 60 Вт и выдерживают этот режим 3 - 5 минут;

- вновь увеличивают СВЧ-мощность до 200 - 250 Вт и выдерживают этот режим 6 - 10 минут;

- вынимают кювету из печи и охлаждают ее на воздухе при комнатной температуре в течение 45 - 75 мин;

- раскрывают кювету и извлекают десневой протез.

Данный способ был взят за ближайший аналог. Важнейшим его недостатком является сложность выполнения для изготовления копии изделия.

Технический результат заявленного изобретения заключается в упрощении изготовлении изделий из стекла, являющихся точными копиями объектов, а также в повышении идентичности формы и поверхности получаемой копии.

Указанный результат обеспечивается предлагаемым способом изготовления изделия из стекла, заключающимся в снятии слепка исходной формы объекта альгинатным материалом, по слепку отливают гипсовую модель, которую покрывают силиконовым материалом для снятия форм. Полученная силиконовая форма заполняется легкоплавким воском. Восковую модель заливают формовочной массой из гипса, после застывания которой получают опоку путем помещения формы в печь при температуре 250 ºС и выдерживания в ней до полного вытапливания воска. Далее температуру в печи подымают до 750-900 ºС и в опоку заливается предварительно расплавленное стекло. Для стабилизации кристаллической структуры стекла, полученное изделие подвергается отжигу при медленном снижении с температуры 800 ºС, с остановкой на температуре 520 ºС в течении 6 часов. Общая длительность отжига составляет 15 часов.

Благодаря предложенному порядку и использованию указанных материалов обеспечивается высокая передача детализации элементов копируемого объекта без ее потери на каждом из этапов способа и упрощении общего процесса изготовления такой копии без СВЧ-печи. Изготовленное таким образом изделие из стекла повторяет форму и поверхность копируемого объекта с точностью до мелких деталей

Также заявляется изделие, изготовленное в соответствии с предложенным способом.

Готовое изделие может подвергаться дополнительной обработке поверхности, например, шлифованию и полировки, и матированию для придания желаемого внешнего вида без потери качества копии.

Далее будет подробно описано заявленное изобретение.

Настоящее изобретение направлено на получение копии из стекла с высокой степенью детализации формы и поверхности оригинала. Полученная копия может являться предметным воспоминанием какого-либо события.

Копируемым объектом может быть любой предмет определенных размеров, например, медаль или кубок, так и часть тела человека или домашнего питомца, например, руки или ноги. В этом случае именно детальная передача формы и рисунка поверхности объекта позволит обеспечить уникальность изготовленной копии. А изготовление копии из стекла позволит сохранить ее на долгое время.

Дополнительным преимуществом заявленного способа также является возможность его применения к маленьким детям, у которых зафиксировать в неподвижном состоянии их руку или ногу практически невозможно, что непозволительно при использовании технологии 3Д сканирования.

Для получения стеклянной копии объекта первым делом снимается исходная форма с оригинала –слепок. В качестве материала слепка используется альгинатный материал, например, альгинат производства итальянской фирмы Zhermaсk. Слепок снимают путем погружения объекта для копии, например ручки младенца, в раствор альгината. В зависимости от пропорции смешения альгината с водой, время застывания состава составляет от 40 секунд до двух минут. Этого времени достаточно, чтобы снять форму рук или ног с детей или взрослых. На данном этапе время застывания имеет важное значение, поскольку при быстром затвердевании не удастся полностью погрузить объект, а при длительном – имеется риск получения некачественной копии (актуально при получении слепков у детей или домашних животных). Также на время застывания влияет температура воды – чем выше температура, тем быстрее происходит застывание. Использование альгината обеспечивает точный повтор снимаемой поверхности, выдает минимальное количество выделений воды при работе с гипсом в дальнейшем, а также дает хорошее качество поверхности при заливке гипсом.

Далее в полость полученного слепка заливается гипсовый раствор при равномерном поворачивании формы для пролива всех деталей. Нами был использован гипс марки Zhermack Elite Rock. Для придания жесткости смеси при застывании при заливке гипса к нему добавляют клей ПВА в пропорциях 10 гр. на 1 кг гипса. В таком случае гипс не крошится и позволяет проводить реставрационные работы без опаски сломать изделие. После застывания гипса слепок разрезается, и извлекается гипсовая модель.

Для снятия форм гипсовая модель покрывается силиконовым эластомером. За счет своих свойств, силиконовый эластомер после застывания приобретает все детали гипсовой модели, не прилипая к ней. Вид применяемого силикона также зависит от размера гипсовой модели – чем больше форма, тем желательно использовать более жесткий силикон. В качестве примера, нами был использован гибкий силикон компании Юнисил 9131 для малых форм. После застывания гипс удалятся из полости силиконовой формы.

В образовавшуюся полость силиконовой формы при температуре плавления заливается воск. Используется легкоплавкий воск с температурой плавления не выше 90 С. Преимущественно заливку формы осуществлять в вакууме для устранения воздуха из состава.

С помощью застывшей восковой модели, извлеченной из силиконовой формы, изготавливают литьевую форму – опоку. Для этого восковая форма помещается внутрь металлического цилиндра или прямоугольника и фиксируется так, чтобы расстояние от стенок было не менее 1 см. Далее она полностью заливается формовочной массой. Желательно применять формомассу из мелкодисперсного порошка для получения более точного повтора поверхности восковой модели и с температурой применения не менее 900 ºС, например формомассу Gold Star Crystal Сast для тонкого ювелирного литья. После застывания образовавшейся формы, ее помещают в разогретую печь для вытапливания воска и удерживают в печи до его полного испарения. Печь разогревать достаточно до температуры 250 ºС.

Готовую опоку далее продолжают прогревать с медленным подъемом температуры до 750-900 ºС. После нагрева до необходимой температуры, прогретую опоку достают из печи и заливают в нее заранее расплавленное стекло. В частности, было использовано стекло марки К8, которое выдерживалось при температуре 1150 С не менее 24 часа до заливки. Скорость прогрева опоки составляла 2 гр./ ºС в секунду.

Для повышения прочностных свойств путем стабилизации кристаллической структуры стекла полученное изделие подвергают термической обработки в виде отжига, проведенным при медленном опускании с температуры 800 ºС с остановкой на температуре 520 ºС в течение 6 часов, с общей длительностью отжига 15 часов.

Готовое изделие подвергают дополнительной механической обработке для придания необходимого внешнего вида. Например, шлифуют и полируют с помощью бормашин и плоскошлифовального станка. Для матирования используют смесь плавиковой кислоты и серной кислоты в пропорциях 1 к 1.

Указанные в описании конкретные виды материалов являются одним из вариантов выполнения заявленного изобретения и не направлены на ограничение его применения. Возможно применение аналогичных материалов, обеспечивающих такие же функциональные характеристики.

Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для получения из стекла точных копий различных объектов. Технический результат заключается в упрощении изготовления изделий из стекла, являющихся точными копиями объектов, а также в повышении идентичности формы и поверхности получаемой копии. Способ изготовления изделия из стекла содержит этапы, на которых изготавливают с копируемого объекта слепок из альгинатного материала, по слепку отливают гипсовую модель, которую после затвердевания покрывают силиконовым материалом, получившаяся силиконовая форма заполняется легкоплавким воском, образуя восковую модель, которая извлекается из силиконовой формы и полностью заливается формовочной массой, из застывшей массы получают опоку путем ее помещения в разогретую печь и удерживания в ней до полного вытапливания воска, полученную опоку прогревают при медленном подъеме температуры до 750-900°С и заливают в нее заранее расплавленное стекло. 2 н. и 4 з.п. ф-лы.

1. Способ изготовления изделия из стекла, содержащий этапы, на которых изготавливают с копируемого объекта слепок из альгинатного материала, по слепку отливают гипсовую модель, которую после затвердевания покрывают силиконовым материалом, получившаяся силиконовая форма заполняется легкоплавким воском, образуя восковую модель, которая извлекается из силиконовой формы и полностью заливается формовочной массой, из застывшей массы получают опоку путем ее помещения в разогретую печь и удерживания в ней до полного вытапливания воска, полученную опоку прогревают при медленном подъеме температуры до 750-900°С и заливают в нее заранее расплавленное стекло.

2. Способ по п. 1, в котором для вытапливания воска печь разогревают до 250°С.

3. Способ по п. 1, в котором скорость прогрева опок составляет 2°С/с, а стекло до заливки выдерживалось при температуре 1150°С не менее 24 часа.

4. Способ по п. 1, в котором полученное изделие из стекла подвергают отжигу до 800°С при медленном опускании температуры с остановкой на температуре 520°С в течение 6 часов, с общей длительностью отжига 15 часов.

5. Способ по п. 4, в котором изделие после отжига подвергают дополнительной механической обработке и матированию.

6. Изделие из стекла, изготовленное способом по любому из пп. 1-5.