Способ и устройство для изготовления композитного изделия с твердой поверхностью и композитное изделие с твердой поверхностью, содержащее крупные частицы
Изобретение относится к изготовлению искусственного мрамора широко используемого в качестве строительного материала. Описаны способ и смеситель для изготовления искусственного мрамора. Искусственный мрамор по первому варианту получают подачей первой композиции, содержащей акриловую жидкую смолу, содержащую один или более акриловых мономеров, неорганический наполнитель и инициатор полимеризации, в смеситель. Смеситель имеет вал и одну или более лопастей или шнеков, прикрепленных к валу. Смеситель не имеет на валу лопастей или шнеков в области вблизи впускного отверстия для подачи твердых частиц. Осуществляют подачу твердых частиц, представляющих собой кусочки искусственного или природного мрамора или камня, в смеситель. Смешивают первую композицию и твердые частицы, поданные в смеситель. Получают вторую композицию. Перемещают вторую композицию к разгрузочному отверстию смесителя, предназначенному для разгрузки. Проводят полимеризацию акриловых мономеров, содержащихся во второй композиции, с получением отверждаемой композиции, содержащей твердые частицы, и отверждение отверждаемой композиции с получением искусственного мрамора. Искусственный мрамор по второму варианту получают перемещением твердых частиц, представляющих собой кусочки искусственного или природного мрамора или камня и имеющих размер в диапазоне от приблизительно 7 до приблизительно 100 мм, по каналу. Далее осуществляют добавление композиции, содержащей акриловую жидкую смолу, содержащую один или более акриловых мономеров, неорганический наполнитель и инициатор полимеризации, к перемещаемым твердым частицам. Смешивают акриловую жидкую смолу с твердыми частицами. Сгущают акриловую жидкую смолу во время смешивания. Получают текучую твердую композицию, содержащую твердые частицы, распределенные практически равномерно. Отверждают текучую твердую композицию в форме с получением искусственного мрамора. Смеситель для приготовления композиции для получения искусственного мрамора содержит впускное отверстие для подачи твердых частиц, впускное отверстие для подачи смеси смол, разгрузочное отверстие для разгрузки композиции, содержащей твердые частицы и смесь смол. Содержит вал и одну или более лопастей или шнеков, прикрепленных к валу с определенным шагом друг от друга для смешивания и перемещения композиции к разгрузочному отверстию. В области вблизи впускного отверстия для подачи твердых частиц лопастей или шнеков на валу нет. Смеситель имеет наклон по направлению к разгрузочному отверстию, и угол наклона относительно земли составляет от приблизительно 5° до приблизительно 70°. Также описан искусственный мрамор, изготовленный с использованием этих способов и смесителя. Искусственный мрамор за счет равномерного распределения крупных частиц имеет новый рисунок. 6 н. и 28 з.п. ф-лы, 4 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к изделию из композитного материала с твердой поверхностью. Более конкретно изобретение относится к изделию из композитного материала с твердой поверхностью, содержащему крупные твердые частицы, и к способу и устройству (аппарату) для изготовления такого изделия.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В последнее время композитные материалы с твердой поверхностью стали популярными для поверхностей в кухнях и ванных комнатах и для многих других применений. Композитные материалы с твердой поверхностью также называют искусственным или синтетическим мрамором, поскольку они заменяют собой и имитируют рисунки природного камня, такого как мрамор или гранит. Имеются определенные ограничения для получения различных рисунков обычного искусственного мрамора.
Обычно искусственный мрамор получают посредством отверждения смеси смол, которая содержит неорганический наполнитель, пигменты, отвердители, диспергирующие агенты и жидкую синтетическую смолу. Для улучшения внешнего вида искусственного мрамора к смеси смол часто добавляют твердые частицы, например, крошку искусственного мрамора. Обычно для этой цели используют крошку искусственного мрамора с размером частиц порядка от 0,1-5 мм.
В патенте Японии №3192955 описан искусственный мрамор, в котором использованы три группы мраморных крошек: первая группа - с размером частиц 0,1-0,5 мм, вторая группа - с размером 0,5-1,7 мм, и третья группа - с размером 1,7-5,0 мм. В выложенной патентной заявке Японии №11-291267 также описан искусственный мрамор, содержащий три группы мраморных крошек, в котором размеры мраморных крошек лежат в диапазоне 100-5000 мкм.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Один из аспектов изобретения предусматривает способ изготовления композитного изделия с твердой поверхностью. Способ включает: подачу первой композиции, которая может содержать полимеризуемое соединение (смесь соединений), к точке смешивания; подачу твердых частиц к точке смешивания; смешивание в точке смешивания первой композиции и твердых частиц, поданных к точке смешивания, с получением второй композиции, содержащей полимеризуемое соединение (смесь соединений) и твердые частицы; перемещение второй композиции от точки смешивания; и полимеризацию полимеризуемого соединения (смеси соединений) во второй композиции с получением отверждаемой композиции, содержащей твердые частицы.
Описанный выше способ может также включать регулирование, по меньшей мере, одной из скоростей подачи, т.е. скорости подачи первой композиции или скорости подачи твердых частиц. В описанном выше способе регулирование может включать поддержание, по меньшей мере, одной из скоростей подачи, т.е. скорости подачи первой композиции или скорости подачи твердых частиц, на уровне, близком к предварительно заданному значению в течение определенного периода времени. Регулирование может включать варьирование, по меньшей мере, одной из скоростей подачи, т.е. скорости подачи первой композиции или скорости подачи твердых частиц, вблизи постоянного уровня. Способ также может включать перемешивание второй композиции во время перемещения. Первая композиция может иметь неотверждаемую форму. Твердые частицы могут быть практически равномерно распределены в отверждаемой композиции. Твердые частицы могут иметь неправильную форму. Твердые частицы могут быть одного или нескольких цветов, которые могут существенно отличаться от цвета первой композиции. Твердые частицы могут иметь наибольший диаметр в диапазоне от приблизительно 3 мм до приблизительно 100 мм. Твердые частицы могут иметь средний диаметр в диапазоне от приблизительно 7 мм до приблизительно 15 мм. Первая композиция может содержать твердые частицы, имеющие диаметр в диапазоне от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 5 мм. Первая композиция может также содержать инициатор полимеризации и неорганический наполнитель. Первая композиция может содержать 100 массовых частей акриловой жидкой смолы, содержащей полимеризуемое соединение (смесь соединений), приблизительно от 100 до 200 массовых частей неорганического наполнителя и приблизительно от 0,1 до 10 массовых частей инициатора полимеризации. По меньшей мере, один процесс, то есть подача первой композиции, подача твердых частиц или перемещение, может выполняться непрерывно или периодически в течение определенного периода времени. Способ может дополнительно включать отверждение отверждаемой композиции с получением композитного изделия с твердой поверхностью.
Другой аспект изобретения также предусматривает способ получения композитного изделия с твердой поверхностью. Способ включает: перемещение твердых частиц по каналу (трубопроводу); добавление к твердым частицам суспензии, образующей твердую поверхность, которую можно подавать, когда твердые частицы проходят определенное место в канале; смешивание суспензии, образующей твердую поверхность, и твердых частиц; и сгущение суспензии, образующей твердую поверхность, при перемешивании с получением текучей твердой композиции, содержащей твердые частицы, распределенные в ней практически равномерно.
В вышеописанном способе твердые частицы могут иметь неправильную форму. Твердые частицы могут иметь диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 70 мм. Твердые частицы могут иметь средний диаметр от приблизительно 7 мм до приблизительно 50 мм. Суспензия, образующая твердую поверхность, может содержать твердые частицы, имеющие диаметр от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 5 мм. Твердые частицы могут содержать куски природного или синтетического материала с твердой поверхностью. Твердые частицы могут быть получены посредством дробления камней, гранита или синтетического материала с твердой поверхностью. Суспензия, образующая твердую поверхность, может содержать способное к полимеризации (полимеризующееся) соединение и неорганический наполнитель. Сгущение может представлять собой полимеризацию полимеризующегося соединения (смеси соединений). По меньшей мере, один из процессов, то есть перемещение или добавление, может выполняться непрерывно или периодически за определенный период времени. Способ также может включать отверждение текучей твердой композиции в форме с получением композитного изделия с твердой поверхностью.
Следующий аспект изобретения предусматривает композитное изделие с твердой поверхностью, полученное с использованием вышеописанных способов.
Еще один аспект изобретения предусматривает композитное изделие с твердой поверхностью. Изделие содержит: связующий материал (матрикс), в состав которого входит, по меньшей мере, одна полимерная смола; наполнитель, диспергированный в связующем материале; и твердые частицы, диспергированные в связующем материале и имеющие размер в диапазоне от приблизительно 7 до приблизительно 100 мм. В этом изделии твердые частицы могут быть практически равномерно диспергированными во всем связующем материале изделия. Твердые частицы могут иметь диаметр от приблизительно 12 мм до приблизительно 50 мм. Твердые частицы могут иметь диаметр от приблизительно 7 мм до приблизительно 15 мм. По меньшей мере, одна полимерная смола может представлять собой акриловую смолу. По меньшей мере, часть твердых частиц может быть окрашена в один или более цветов, которые могут существенно отличаться от цвета, окружающего, по меньшей мере, часть твердых частиц в изделии.
Еще один аспект настоящего изобретения предусматривает аппарат для получения композиции для материала с твердой поверхностью. Аппарат включает: устройство для подачи твердых частиц, сконфигурированное так, чтобы обеспечить подачу твердых частиц в зону смешивания; устройство для подачи суспензии, сконфигурированное так, чтобы обеспечить подачу суспензии, образующей твердую поверхность, в зону смешивания; и смеситель, сконфигурированный так, чтобы обеспечить смешивание и перемещение смеси суспензии, образующей твердую поверхность, и твердых частиц из зоны смешивания.
В описанном выше аппарате устройство для смешивания может содержать вал и лопасти, прикрепленные к валу на определенном расстоянии друг от друга (с определенным шагом). Вал может быть наклонен по направлению к зоне смешивания под углом от приблизительно 5° до приблизительно 70° относительно земли. Шаг между лопастями может быть подобран так, чтобы перемещались твердые частицы, имеющие диаметр от приблизительно 7 мм до приблизительно 15 мм. Шаг между лопастями может быть подобран так, чтобы перемещались твердые частицы, имеющие диаметр от приблизительно 5 мм до приблизительно 50 мм. Шаг между лопастями может быть подобран так, чтобы перемещались твердые частицы, имеющие диаметр от приблизительно 3 мм до приблизительно 100 мм. Аппарат может также включать впускное отверстие для поступления твердых частиц в устройство для их подачи. Устройство для подачи может содержать вал и лопасти, прикрепленные к валу, причем в области вблизи впускного отверстия лопасти на валу могут отсутствовать. Смеситель также может содержать лопасти, прикрепленные к валу. Устройство для подачи твердых частиц и смеситель могут образовывать единое устройство.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Фиг.1 представляет собой схематическое изображение системы для получения искусственного мрамора согласно одной из форм осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 является структурной схемой процесса производства искусственного мрамора согласно одной из форм осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 является схемой поперечного разреза аппарата для использования при производстве искусственного мрамора согласно одной из форм осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4(а) является фотографией, демонстрирующей рисунок на поверхности искусственного мрамора, полученного в Примере 1.
Фиг.4(b) является фотографией, демонстрирующей рисунок на поверхности искусственного мрамора, полученного в Сравнительном примере 1.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Как обсуждалось выше в разделе «Предшествующий уровень техники», в обычном случае в искусственный мрамор раньше добавляли мелкие твердые частицы (мраморную крошку), размер которых варьировался в диапазоне от 0,1 до 5 мм. Это обусловлено тем, что мраморную крошку, частицы которой имеют размер, превышающий 5 мм, трудно перемещать (транспортировать) через клапаны или трубопроводы смесителя. Кроме того, крупные крошки часто повреждают смеситель во время перемешивания. Также у крупной крошки имеется тенденция к оседанию при смешивании со смесью смол. Поэтому, даже если добавляют крупную мраморную крошку, она может неравномерно распределяться в связующем материале искусственного мрамора. Настоящее изобретение решает эти проблемы и обеспечивает изготовление изделий из искусственного мрамора, в которых практически равномерно распределены крупные крошки. Описаны различные формы осуществления настоящего изобретения.
В системе, изображенной на Фиг.1, в смеситель 1 поступает поток 3 мраморной крошки (А) и поток 4 смеси смол (В). Из смесителя через выходное отверстие выходит вторая композиция 5, содержащая мраморную крошку и смесь смол. В одной из форм осуществления настоящего изобретения смеситель 1 является непрерывным смесителем, который непрерывно принимает поток мраморной крошки 3 и поток смеси смол 4 и непрерывно разгружает композицию 5. В другой форме осуществления настоящего изобретения смеситель 1 может быть смесителем периодического действия, в котором мраморная крошка и смесь смол подаются и смешиваются порционно, а композиция 5 выгружается после смешивания в смесителе. В еще одной форме осуществления настоящего изобретения смеситель 1 может быть смесителем, работающим в полупериодическом/полунепрерывном режиме, когда периодическая операция осуществляется непрерывно и многократно (т.е. периодически). В одной из форм осуществления настоящего изобретения смеситель является линейным смесителем. Как будет описано далее относительно формы осуществления, изображенной на Фиг.3, смеситель 1 может иметь два входных (впускных) отверстия, одно - для получения подаваемой мраморной крошки 3 и другое - для получения подаваемой смеси смол 4. В альтернативной форме осуществления изобретения смеситель 1 может иметь лишь одно впускное отверстие, через которое можно подавать и мраморную крошку 3 и смесь смол 4.
В одной из форм осуществления настоящего изобретения композиция, разгружаемая из смесителя 1, может находиться в твердой форме, обладающей некоторой текучестью, и ее можно отвердить посредством определенной обработки, например - охлаждения или нагревания, в зависимости от компонентов смеси смол (В), подаваемой в композицию. Способную к отверждению композицию 5 затем подвергают обработке или воздействию с получением изделия с твердой поверхностью или продукта из искусственного мрамора во время следующей стадии процесса или операции 2. Стадия 2 может включать перемещение композиции 5 на конвейерную ленту.
В различных формах осуществления настоящего изобретения термин «мраморная крошка» относится к любым твердым частицам различного размера и неправильной формы. В одной из форм осуществления настоящего изобретения мраморная крошка представляет собой кусочки искусственного или природного мрамора или камня. В других формах осуществления настоящего изобретения мраморную крошку выбирают так, что она окрашена в один или более цветов, которые отличаются от цвета (или цветов) пигментов, использованных в смеси смол. В одной из форм осуществления настоящего изобретения эту мраморную крошку получают посредством дробления или измельчения искусственного или природного мрамора или камня до кусочков желаемого размера. Специалист в данной области техники сможет найти другие подходящие материалы для получения мраморной крошки или другие подходящие способы для получения мраморной крошки желаемого размера.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения мраморная крошка, подаваемая в смеситель 1, имеет диаметр или размер частиц в диапазоне от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 100 мм. В одной из форм осуществления настоящего изобретения мраморная крошка имеет диаметр или размер частиц в диапазоне от приблизительно 3 мм до приблизительно 70 мм. В другой форме осуществления настоящего изобретения мраморная крошка имеет диаметр или размер частиц в диапазоне от приблизительно 5 мм до приблизительно 50 мм. В одной из форм осуществления настоящего изобретения мраморная крошка имеет диаметр или размер частиц в диапазоне от приблизительно 12 мм до 20 мм. По выбору, мраморная крошка может иметь диаметр или размер частиц в диапазоне от приблизительно 7 мм до приблизительно 15 мм. В одной из форм осуществления настоящего изобретения мраморная крошка имеет диаметр или размер частиц в диапазоне от приблизительно 10 мм до приблизительно 25 мм. В других формах осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, часть мраморной крошки, которая подается в смеситель 1, имеет диаметр или размер частиц, приблизительно равный 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50 мм и т.д. В различных формах осуществления настоящего изобретения могут быть смешаны мраморные крошки различного размера, используемые в двух или более из вышеописанных форм осуществления.
В различных формах осуществления настоящего изобретения смесь смол включает жидкую синтетическую смолу, неорганический наполнитель, пигмент, инициатор полимеризации, диспергирующий агент и т.п. Жидкая синтетическая смола включает одно или более полимеризующихся (то есть способных к полимеризации) соединений и, необязательно, одно или более полимерных соединений. В одной из форм осуществления настоящего изобретения жидкая синтетическая смола является акриловой жидкой смолой, которая содержит один или более акриловых мономеров и, необязательно, одно или более акриловых полимерных соединений. В одной из форм осуществления настоящего изобретения акриловая смола содержит полиакрилат. Примерами неорганического наполнителя являются карбонат кальция, гидроксид алюминия, диоксид кремния, оксид алюминия, сульфат бария, гидроксид магния и т.д. В одной из форм осуществления настоящего изобретения для обеспечения светопроницаемости (прозрачности) и элегантного внешнего вида искусственного мрамора может быть использован гидроксид алюминия. Примерами инициаторов полимеризации являются пероксид бензоила, пероксид лауроила, гидропероксид бутила, гидропероксид кумена, другие пероксидные соединения, азобисизобутилонитрил, другие азосоединения и т.п. Специалист в данной области техники легко может представить себе любые другие материалы, подходящие для использования в смеси смол.
В одной из форм осуществления настоящего изобретения смесь смол имеет форму суспензии. В одной из форм осуществления настоящего изобретения смесь смол содержит 100 массовых частей акриловой жидкой смолы, от 100 до 200 массовых частей неорганического наполнителя и от 0,1 до 10 массовых частей инициатора полимеризации. Массовые соотношения компонентов смеси смол могут быть различными в зависимости от желаемых физических свойств, цветов и внешнего вида искусственного мрамора. Специалист в данной области техники легко может представить себе вариации массовых соотношений компонентов композиции и сможет выбрать определенную композицию на основании желаемых свойств, цветов, рисунков и т.п. искусственного мрамора.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения смесь смол также дополнительно содержит мраморную крошку. В некоторых формах осуществления настоящего изобретения, но без ограничения этими формами, мраморная крошка, добавленная в смесь смол, может иметь размеры, значительно отличающиеся от размеров подаваемой мраморной крошки 3. В одной из этих форм осуществления мраморная крошка, входящая в состав смеси смол, имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 5 мм. В другой форме осуществления мраморная крошка, входящая в состав смеси смол, имеет средний диаметр в диапазоне от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 0,15 мм.
В одной из форм осуществления настоящего изобретения мраморная крошка непрерывно подается в смеситель 1 в течение определенного периода времени с предварительно заданной скоростью подачи, то есть с заранее заданным количеством (объемом или массой) в минуту. В одной из форм осуществления настоящего изобретения мраморная крошка может непрерывно подаваться в смеситель 1 с использованием количественной загрузочной ленты (не показана). В другой форме осуществления настоящего изобретения смеситель 1 может включать непрерывный количественный питатель для непрерывного переноса мраморной крошки в ту зону, где мраморная крошка смешивается со смесью смол, причем мраморная крошка подается в смеситель 1 в непрерывном или периодическом режиме. В тех формах осуществления, которые включают непрерывные операции, подача не обязательно должна быть абсолютно непрерывной. В другой форме осуществления настоящего изобретения небольшое количество мраморной крошки может подаваться в смеситель 1 или в его зону смешивания периодически, а не непрерывно. В следующей форме осуществления настоящего изобретения с периодическим или полупериодическим режимом работы количество мраморной крошки, необходимое для периодического или полупериодического смешивания, может быть добавлено в смеситель 1 или в его зону смешивания однократно.
В одной из форм осуществления настоящего изобретения смесь смол непрерывно подается в смеситель 1 в течение определенного периода времени с предварительно заданной скоростью подачи, то есть с заранее заданным количеством (объемом или массой) в минуту. В одной из форм осуществления настоящего изобретения смесь смол может непрерывно подаваться в смеситель 1 с использованием количественной загрузочной трубы или ленты, если это желательно. В другой форме осуществления настоящего изобретения смеситель 1 может включать непрерывный количественный питатель для непрерывной подачи смеси смол в ту зону, где смесь смол смешивается с мраморной крошкой, причем смесь смол подается в смеситель 1 в непрерывном или периодическом режиме. В тех формах осуществления, которые включают непрерывные операции, подача не обязательно должна быть абсолютно непрерывной. В другой форме осуществления настоящего изобретения небольшое количество смеси смол может подаваться в смеситель 1 или в его зону смешивания периодически, а не непрерывно. В следующей форме осуществления настоящего изобретения с периодическим или полупериодическим режимом работы количество смеси смол, необходимое для периодического или полупериодического смешивания, может быть добавлено в смеситель 1 или в его зону смешивания однократно.
При непрерывной или периодической подаче мраморной крошки и смеси смол в смеситель 1 или в его зону смешивания можно регулировать скорость подачи мраморной крошки, скорость подачи смеси смол или обе эти скорости. В одной из форм осуществления настоящего изобретения скорость подачи мраморной крошки поддерживается практически постоянной в течение определенного периода времени. Сходным образом, скорость подачи смеси смол поддерживается практически постоянной в течение определенного периода времени. В этой форме осуществления настоящего изобретения мраморная крошка практически равномерно распределена в полученных изделиях из искусственного мрамора. В другой форме осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, одна из скоростей подачи, то есть скорость подачи мраморной крошки или скорость подачи смеси смол, изменяется с течением времени. В этой форме осуществления настоящего изобретения мраморная крошка может быть по-разному распределена в полученных изделиях из искусственного мрамора. Специалист в данной области техники сможет регулировать скорости подачи мраморной крошки и смеси смол в смеситель 1 или в зону смесителя 1, в которой происходит смешивание мраморной крошки и смеси смол.
В одной из форм осуществления настоящего изобретения к 100 массовым частям смеси смол добавляют от приблизительно 10 до приблизительно 200 массовых частей мраморной крошки. В одной из форм осуществления настоящего изобретения со 100 массовыми частями смеси смол смешивают приблизительно от 30 до 100 массовых частей мраморной крошки. Относительные количества мраморной крошки и смеси смол могут значительно варьироваться для получения искусственного мрамора с желаемыми рисунками. Специалист в данной области техники легко сможет определить соответствующее количество мраморной крошки для определенного количества смеси смол с учетом материала мраморной крошки и компонентов смеси смол.
Искусственный мрамор, полученный с использованием системы и способа согласно фиг.1 или любых других форм осуществления настоящего изобретения, представляет собой жесткий твердый материал, который содержит полимерный связующий материал. Другие ингредиенты, добавляемые в ходе производственного процесса, включая наполнитель и мраморную крошку, диспергированы в полимерном связующем материале. В различных формах осуществления настоящего изобретения наполнитель, как правило, равномерно распределен в связующем материале. Кроме того, в различных формах осуществления настоящего изобретения мраморная крошка обычно равномерно распределена в связующем материале.
В некоторых формах осуществления настоящего изобретения мраморная крошка, содержащаяся в полученном искусственном мраморе, имеет диаметр или размер частиц в диапазоне от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 100 мм. В различных формах осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, часть мраморной крошки, практически равномерно диспергированной в полимерном связующем материале, имеет диаметр или размер частиц, приблизительно равный 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50 мм и т.д. В тех формах осуществления настоящего изобретения, где мраморные крошки имеют размер больше 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 12 мм, внешний вид полученного искусственного мрамора может быть эстетически приятным для среднего человека, поскольку рисунок на поверхности искусственного мрамора может выглядеть более натуральным и напоминать, например, крупнозернистую структуру гранита.
По меньшей мере, часть мраморной крошки (если не ее большая часть или не вся мраморная крошка) может быть окрашена в один или более цветов, контрастирующих с цветом основы, окружающей мраморную крошку. Цвет основы можно регулировать за счет цвета (или цветов) наполнителя, пигментов или полимерного связующего материала. В одной из форм осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, часть мраморной крошки окрашена в один или более цветов, значительно отличающихся от цвета (или цветов) окружающей ее основы. В другой форме осуществления настоящего изобретения, по меньшей мере, часть мраморной крошки окрашена в один или более цветов, которые сходны с цветом (или цветами) окружающей ее основы, но значительно отличается по тону от тона окружающей ее основы.
Искусственный мрамор, полученный согласно различным формам осуществления настоящего изобретения, обеспечивает одну или более твердых поверхностей. Твердая поверхность искусственного мрамора может быть плоской или искривленной. Искусственному мрамору можно придать почти любую форму, вид или структуру посредством формования, машинной обработки или любой другой подходящей обработки, которую легко сможет выбрать специалист в данной области техники. Искусственный мрамор с одной или несколькими твердыми поверхностями имеет много применений. Искусственный мрамор можно использовать в качестве материала для рабочих поверхностей на кухнях, в ванных комнатах, поверхностей рабочих мест и т.д. Также искусственный мрамор можно использовать в качестве строительного материала для внутренних или наружных стен, полов или облицовочной плитки. Формы осуществления настоящего изобретения включают рабочую поверхность из искусственного мрамора, поддерживаемую определенной конструкцией или рамой, здание или жилой дом, содержащие поверхность из искусственного мрамора в виде стены, пола или рабочей поверхности, и т.д. Специалист в данной области техники легко сможет найти другие применения искусственному мрамору, полученному согласно различным формам осуществления настоящего изобретения.
Теперь обратимся к фиг.2, отображающей одну из форм осуществления способа изготовления искусственного мрамора. На стадии 201 мраморную крошку подают в смеситель или в зону смешивания смесителя. На стадии 203 после, одновременно или до стадии 201 в смеситель или в его зону смешивания подают смесь смол или суспензию на основе смол. Каждый из процессов, то есть подача мраморной крошки и суспензии на основе смол, или оба этих процесса могут быть выполнены непрерывно, частично непрерывно, периодически или однократно. При подаче в течение длительного периода времени, скорости подачи мраморной крошки и суспензии на основе смол можно регулировать. На стадии 205 мраморную крошку и суспензию на основе смол смешивают в смесителе или в его зоне смешивания. После смешивания мраморной крошки и суспензии на основе смол, полимеризующиеся соединения, содержащиеся в суспензии на основе смол, полимеризуются, и смесь сгущается и отвердевает на стадии 207. Полимеризация может начаться до смешивания и продолжаться с дальнейшим сгущением смеси после смешивания. По мере развития полимеризации смесь мраморной крошки и суспензии на основе смол превращается в отверждаемую композицию, которая содержит мраморную крошку. Смеситель разгружает отверждаемую композицию или частично отвержденную смесь мраморной крошки и суспензии на основе смол, как показано на стадии 209. Разгрузка может производиться непрерывно, частично непрерывно, периодически или однократно. Затем отверждаемую композицию отверждают с получением формованного композитного изделия с твердой поверхностью, как показано на стадии 211.
В одной из форм осуществления настоящего изобретения скорости подачи 201 и 203 и скорость разгрузки 209 могут быть одинаковыми, что обеспечивает практически стабильную работу в течение продолжительного периода времени. В другой форме осуществления настоящего изобретения скорости подачи 201 и 203 и скорость разгрузки могут быть различными. В одной из форм осуществления настоящего изобретения мраморную крошку во время подачи в смеситель перемешивают. Суспензию на основе смол во время подачи в смеситель также перемешивают. В одной из форм осуществления настоящего изобретения смесь суспензии на основе смол и мраморной крошки непрерывно перемешивают и пропускают через трубопровод смесителя до полной разгрузки.
Фиг.3 иллюстрирует линейный смеситель согласно одной из форм осуществления настоящего изобретения. Изображенный линейный смеситель имеет по существу линейный трубопровод с двумя впускными отверстиями А и В и разгрузочным отверстием С. Впускное отверстие А предназначено для загрузки мраморной крошки, впускное отверстие В - для загрузки суспензии на основе смол. Разгрузочное (выпускное) отверстие С предназначено для разгрузки смеси мраморной крошки и суспензии на основе смол, то есть отверждаемой композиции. Линейный смеситель содержит вал 12, проходящий вдоль линейного трубопровода и способный вращаться вокруг своей оси. К валу прикреплены один или более шнеков или лопастей для смешивания мраморной крошки и суспензии на основе смол и перемещения (транспортировки) смеси по направлению к разгрузочному отверстию С. При вращении вала 12 вокруг своей оси, лопасти 11 вращаются и перемещают любой материал, находящийся между двумя соседними лопастями на поперечном разрезе, по направлению к разгрузочному отверстию С.
Хотя это и не показано на рисунке, линейный смеситель сконструирован так, что он имеет наклон по направлению к разгрузочному отверстию С относительно земли. В различных формах осуществления настоящего изобретения линейный смеситель может быть наклонен под углом от приблизительно 5 до 70 градусов. Этот наклон способствует перемещению относительно крупных и тяжелых частиц мраморной крошки по направлению к разгрузочному отверстию С, поскольку на мраморную крошку действует сила тяжести. Линейный смеситель может быть наклонен под различными углами в зависимости от размера и массы мраморной крошки, используемой во время работы. Специалист в данной области техники легко определит подходящие углы наклона линейного смесителя на основании массы и/или размера мраморной крошки.
В изображенной на рисунке форме осуществления изобретения входное отверстие А для подачи мраморной крошки расположено непосредственно над участком 15 вала 12. В отличие от других участков вала, на участке 15 вала 12 отсутствуют лопасти. Эта конфигурация должна препятствовать столкновению мраморной крошки, подаваемой в линейный смеситель, с вращающимися лопастями или шнеками, а значит - препятствовать разрушению мраморной крошки до более мелких частиц. Кроме того, такая конфигурация препятствует повреждению лопастей мраморной крошкой, поступающей во внутреннее пространство смесителя через входное отверстие.
Во время работы мраморную крошку подают в линейный смеситель через входное отверстие А. Мраморная крошка, проникшая во внутреннее пространство трубопровода, перемещается по направлению к разгрузочному отверстию С вращающимися лопастями 11. Однако мраморная крошка, поступающая во внутреннее пространство, может и вовсе не перемещаться. Точнее, вращающиеся лопасти могут перемещать лишь часть мраморной крошки, поступившей во внутреннее пространство. Вращающиеся лопасти могут перемещать мраморную крошку с относительно постоянной скоростью. Скорость перемещения или подачи (количество мраморной крошки, переносимое в единицу времени) может зависеть, среди прочего, от расстояния между лопастями. Чем больше расстояние между лопастями, тем больше может быть перенесено мраморной крошки и наоборот. По существу, мраморная крошка, поступившая во внутреннее пространство линейного смесителя, относительно равномерно перемещается по направлению к разгрузочному отверстию С, проходя через точку, расположенную непосредственно под впускным отверстием В.
С другой стороны, через впускное отверстие В подается суспензия на основе смол, которая проникает во внутреннее пространство линейного смесителя. В одной из форм осуществления настоящего изобретения для перемешивания и подачи суспензии на основе смол может быть использован стандартный линейный смеситель. Суспензия на основе смол каплями стекает на мраморную крошку, проходящую через точку, расположенную непосредственно под впускным отверстием В. Поскольку лопасти 11 непрерывно вращаются, по мере перемещения по направлению к разгрузочному отверстию С мраморная крошка и суспензия на основе смол смешиваются. По мере перемещения по направлению к разгрузочному отверстию С полимеризуемые соединения, содержащиеся в суспензии на основе смол, полимеризуются, как обсуждалось выше, и поэтому смесь сгущается. Полимеризация может начаться еще до того, как суспензия на основе смол будет подана в линейный смеситель. Когда смесь достигает разгрузочного отверстия С, она превращается в отверждаемую композицию, которая, по меньшей мере, частично является твердой, но обладает некоторой текучестью. Разгружаемую отверждаемую композицию можно отвердить с использованием обычных методов.
Хотя это и не проиллюстрировано, но в некоторых формах осуществления настоящего изобретения линейный смеситель может быть оборудован устройством для гашения пены и/или ультразвуковым вибратором. Во время смешивания в линейном смесителе из смеси может выделиться некоторое количество газа, например, в ходе реакций полимеризации. Эти газы могут образовать пузырьки в отверждаемой композиции и полученном искусственном мраморе, что нежелательно. Ультразвуковой вибратор может способствовать перемещению пузырьков, образовавшихся в смеси, к поверхности смеси. Устройство для гашения пены может удалять пузырьки, присутствующие на поверхности или вблизи поверхности. Как обсуждалось выше, совместно с линейным смесителем может быть использован насос и/или количественная подающая конвейерная лента.
Изобретение далее описано на основании приведенных ниже примеров, которые предназначены исключительно для иллюстрации, и их не следует рассматривать как каким-либо образом ограничивающие объем настоящего изобретения, который определен формулой изобретения. В приведенном ниже примере все части и процентные доли являются массовыми, если не указано иное.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пример 1
Получение мраморной крошки: 100 массовых частей жидкой смолы метилметакрилата, 120 массовых частей гидроксида алюминия и 1 массовую часть лауроилпероксида смешивали, отверждали и затем измельчали до частиц с размерами 11,8-25,4 мм и 8,47-11,7 мм. Жидкая смола метилметакрилата состояла из смеси 30% полиметилметакрилата и 70% метилметакрилата.
Получение искусственного мрамора: 30 массовых частей мраморной крошки, размер частиц которой составлял 11,8-25,4 мм, и 30 массовых частей мраморной крошки, размер частиц которой составлял 8,47-11,7 мм, подавали в линейный смеситель через впускное отверстие А, как показано на фиг.3. Суспензию на основе смолы, состоявшую из 100 массовых частей акриловой жидкой смолы, 155 массовых частей гидроксида алюминия и 2 массовых частей лауроилпероксида, подавали в линейный смеситель через впускное отверстие В. Акриловая жидкая смола состояла из смеси 30% полиметилметакрилата и 70% метилметакрилата. Мраморную крошку и суспензию на основе смолы смешивали в линейном смесителе со скоростью, приблизительно равной 845 об/мин, с получением смешанной суспензии. Смешанную композицию перемещали по направлению к разгрузочному отверстию С при постоянном перемешивании и выгружали на конвейерную ленту со скоростью, равной 1,0 м/мин. Смешанная композиция отвердевала на конвейерной ленте с образованием изделия из искусственного мрамора в виде плоской плиты. В полученном продукте мраморная крошка с размером частиц 8,47-25,4 мм была распределена равномерно. Рисунок на поверхности полученного изделия показан на фотографии - фиг.4(а).
Сравнительный пример 1
Сравнительный пример 1 был выполнен так же, как Пример 1, за исключением того, что вместо линейного смесителя, использованного в Примере 1, был использован стандартный линейный смеситель Кеникса. Полученный продукт содержал мраморную крошку, размер частиц которой был меньше 5 мм. Рисунок на поверхности полученного изделия показан на фотографии - фиг.4(b).
1. Способ изготовления искусственного мрамора, включающий:
подачу первой композиции, содержащей акриловую жидкую смолу, содержащую один или более акриловых мономеров, неорганический наполнитель и инициатор полимеризации, в смеситель, имеющий вал и одну или более лопастей или шнеков, прикрепленных к валу, причем в области вблизи впускного отверстия для подачи твердых частиц лопастей или шнеков на валу нет;
подачу твердых частиц, представляющих собой кусочки искусственного или природного мрамора или камня, в смеситель;
смешивание первой композиции и твердых частиц, поданных в смеситель, с получением второй композиции;
перемещение второй композиции к разгрузочному отверстию смесителя, предназначенному для разгрузки;
полимеризацию акриловых мономеров, содержащихся во второй композиции, с получением отверждаемой композиции, содержащей твердые частицы; и
отверждение отверждаемой композиции с получением искусственного мрамора.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает регулирование, по меньшей мере, одной из скоростей подачи, то есть скорости подачи первой композиции или скорости подачи твердых частиц.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что регулирование включает поддержание, по меньшей мере, одной из скоростей подачи, то есть скорости подачи первой композиции или скорости подачи твердых частиц, на уровне, близком к предварительно заданному значению в течение определенного периода времени.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что регулирование включает варьирование, по меньшей мере, одной из скоростей подачи, то есть скорости подачи первой композиции или скорости подачи твердых частиц, вблизи, по существу, постоянного значения.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно включает перемешивание второй композиции во время перемещения.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая композиция имеет неотверждаемую форму.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердые частицы практически равномерно распределены в отверждаемой композиции.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердые частицы имеют неправильные формы.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердые частицы окрашены в один или более цветов, которые значительно отличаются от цвета первой композиции.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердые частицы имеют наибольший диаметр в диапазоне от приблизительно 3 мм до приблизительно 100 мм.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что твердые частицы имеют средний диаметр в диапазоне от приблизительно 7 мм до приблизительно 15 мм.
12. Способ по п.11, отличающийся тем, что первая композиция содержит твердые частицы, имеющие диаметр в диапазоне от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 5 мм.
13. Способ по п.1, отличающийся тем, что первая композиция содержит 100 мас.ч. акриловой жидкой смолы от приблизительно 100 до приблизительно 200 мас.ч. неорганического наполнителя и от приблизительно 0,1 до приблизительно 10 мас.ч. инициатора полимеризации.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из процессов, а именно подача первой композиции, подача твердых частиц или перемещение, осуществляется непрерывно или периодически в течение определенного периода времени.
15. Искусственный мрамор, изготовленный способом по любому из пп.1-14.
16. Способ изготовления искусственного мрамора, включающий:
перемещение твердых частиц, представляющих собой кусочки искусственного или природного мрамора или камня, имеющих размер в диапазоне от приблизительно 7 до приблизительно 100 мм, по каналу;
добавление композиции, содержащей акриловую жидкую смолу, содержащую один или более акриловых мономеров, неорганический наполнитель и инициатор полимеризации, к перемещаемым твердым частицам;
смешивание акриловой жидкой смолы с твердыми частицами;
сгущение акриловой жидкой смолы во время смешивания с получением текучей твердой композиции, содержащей твердые частицы, распределенные практически равномерно; и
отверждение текучей твердой композиции в форме с получением искусственного мрамора.
17. Способ по п.16, отличающийся тем, что твердые частицы имеют неправильные формы.
18. Способ по п.16, отличающийся тем, что твердые частицы имеют диаметр в диапазоне от приблизительно 5 мм до приблизительно 70 мм.
19. Способ по п.16, отличающийся тем, что твердые частицы имеют средний диаметр в диапазоне от приблизительно 7 мм до приблизительно 50 мм.
20. Способ по п.19, отличающийся тем, что акриловая жидкая смола содержит твердые частицы, имеющие диаметр в диапазоне от приблизительно 0,1 мм до приблизительно 5 мм.
21. Способ по п.16, отличающийся тем, что твердые частицы содержат кусочки натурального или синтетического материала с твердой поверхностью.
22. Способ по п.16, отличающийся тем, что твердые частицы получают посредством дробления камня, гранита или синтетического материала с твердой поверхностью.
23. Способ по п.16, отличающийся тем, что сгущение включает полимеризацию одного или более акриловых мономеров.
24. Способ по п.16, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из процессов перемещения и добавления осуществляется непрерывно или периодически в течение определенного периода времени.
25. Искусственный мрамор, изготовленный способом по любому из пп.16-24, характеризующийся тем, что твердые частицы, имеющие размер в диапазоне от приблизительно 7 до приблизительно 100 мм, равномерно распределены в указанном искусственном мраморе.
26. Искусственный мрамор, включающий:
связующий материал, представляющий собой акриловую смолу;
наполнитель, распределенный в связующем материале; и
твердые частицы, представляющие собой кусочки искусственного или природного мрамора или камня, равномерно распределенные в связующем материале и имеющие размер в диапазоне от приблизительно 7 до приблизительно 100 мм.
27. Искусственный мрамор по п.26, отличающийся тем, что твердые частицы имеют диаметр от приблизительно 12 мм до приблизительно 50 мм.
28. Искусственный мрамор по п.26, отличающийся тем, что твердые частицы имеют диаметр от приблизительно 7 мм до приблизительно 15 мм.
29. Искусственный мрамор по п.26, отличающийся тем, что, по меньшей мере, часть твердых частиц окрашена в один или более цветов, по существу отличающихся от цвета основы, окружающей, по меньшей мере, часть твердых частиц, содержащихся в искусственном мраморе.
30. Смеситель для приготовления композиции для получения искусственного мрамора, содержащий:
впускное отверстие для подачи твердых частиц, представляющих собой кусочки искусственного или природного мрамора или камня;
впускное отверстие для подачи смеси смол;
разгрузочное отверстие для разгрузки композиции, содержащей твердые частицы и смесь смол; и
вал и одну или более лопастей или шнеков, прикрепленных к валу с определенным шагом друг от друга для смешивания и перемещения композиции к разгрузочному отверстию;
причем в области вблизи впускного отверстия для подачи твердых частиц лопастей или шнеков на валу нет.
31. Смеситель по п.30, отличающийся тем, что смеситель имеет наклон по направлению к разгрузочному отверстию, и угол наклона относительно земли составляет от приблизительно 5° до приблизительно 70°.
32. Смеситель по п.30, отличающийся тем, что шаг между лопастями имеет такой размер, который обеспечивает перемещение твердых частиц, имеющих диаметр в диапазоне от приблизительно 7 мм до приблизительно 15 мм.
33. Смеситель по п.30, отличающийся тем, что шаг между лопастями имеет такой размер, который обеспечивает перемещение твердых частиц, имеющих диаметр в диапазоне от приблизительно 5 мм до приблизительно 50 мм.
34. Смеситель по п.30, отличающийся тем, что шаг между лопастями имеет такой размер, который обеспечивает перемещение твердых частиц, имеющих диаметр в диапазоне от приблизительно 3 мм до приблизительно 100 мм.
