Модельный материал


 


Владельцы патента RU 2494991:

Открытое акционерное общество "Технологическое оснащение" (RU)

Изобретение относится к области композиционных материалов, применяемых для изготовления моделей, а также при отделочных, строительно-декоративных, скульптурно-оформительских работах, при реставрации архитектурных и интерьерных объектов. Модельный материал содержит смешанные в соотношении от 1:1 до 5:1 предварительно приготовленные состав 1 и состав 2, при этом состав 1 содержит следующие компоненты в соотношении масс.ч.:

состав 1:

Гипсовое вяжущее 100 Смола эпоксидная 20-80 Сложноэфирный пластификатор 5-40 Диоксид кремния 5-20,

а состав 2 содержит следующие компоненты в соотношении масс.ч.:

состав 2:

Вода 40 Полиэтиленполиамин (ПЭПА) 5-40 Микросферы 50-150.

Микросферы имеют размер 15-200 мкм и микросферы выполнены из неорганических материалов. Технический результат - создание материала повышенной прочности, небольшой удельной плотности, устойчивого к воздействию окружающей среды. 3 табл., 4 пр.

 

Предлагаемые для рассмотрения материалы заявки относятся к области композиционных материалов, применяемых для изготовления моделей, а также при отделочных, строительно-декоративных, скульптурно-оформительских работах, при реставрации архитектурных и интерьерных объектов.

Известно большое количество различных материалов для лепных реставрационных работ, ведущее место среди которых традиционно занимают гипсоводные смеси различного состава. Однако такие материалы имеют плохую адгезию к большинству материалов строительно-конструкционного назначения. Они имеют ограниченный диапазон времени схватывания, небольшой арсенал средств влияния на прочностные свойства. Помимо ограниченной механической прочности материалы обладают недостаточной теплостойкостью и влагостойкостью.

В частности известен относительно прочный материал на основе двуводного вторичного гипса, извести и воды с добавкой шлакопортландцемента, основным недостатком которого является его низкая водостойкость (пат. РФ №2203235).

Известна смесь на основе фосфогипса, которая также обладает при относительной прочности в отвержденном состоянии низкой влаго- и водостойкостью (пат. РФ №2052416).

Повышения влагостойкости и водостойкости можно добиться применением специальных жировых добавок (пат. РФ №2246460), но в ущерб прочностным свойствам и монолитности материалов.

Водостойкость также улучшена в смеси на основе гипса, которая содержит парафин, глицерин и высшие жирные кислоты (пат. Германии №3238090). Недостатком является сложность состава при наличии в нем ряда гидрофобных составляющих, которые препятствуют кристаллизационным процессам, нарушают однородность гипсового материала и неизбежно приводят к замедлению схватывания. Изготовление качественных моделей и выполнение работ на сложных поверхностях в этих условиях невозможно.

Известен скульптурный материал (пат. РФ №2409530), который содержит кроме гипса и воды «затворения» молотый мел и крахмал. В патенте отмечено улучшение четкости получаемых отливок. Однако внесение указанных добавок должно замедлять процесс структурообразования, снижать водо- и влагостойкость, механическую прочность выполняемых изделий. Все это препятствует применению материала как для изготовления моделей, так и для других технологических целей.

Известен материал для скульптурно-декоративных работ (пат. РФ №2417180), выбранный в качестве прототипа. В данном материале удается достигнуть повышения прочности, улучшения адгезионных свойств, возможности получения изделий любой формы за счет повышенной пластичности.

К недостаткам материала следует отнести относительно высокую плотность (удельный вес), а также недооценку роли водной составляющей в общем балансе состава, вследствие чего в предельном случае материал становится практически эпоксидным составом, а гипсовое вяжущее выполняет роль неактивного упрочняющего наполнителя. Кроме того, в состав не всегда обязательно включен основной упрочняющий компонент - диоксид кремния. Это приводит к охрупчиванию некоторых вариантов материала и заведомо сужает диапазон технологических и конструкционных возможностей. Из примеров получения материала следует, что компоненты смешивают в определенной последовательности напрямую, что уменьшает возможности регулировать процесс по времени. Хотя указано, что компоненты могут заготавливаться заранее и вводиться в контакт в момент применения, но и в этом случае ограничен временной диапазон отверждения материала.

Технической задачей предлагаемой заявки является разработка модельного материала с уменьшенным удельным весом и повышенной прочностью.

Технический результат достигается за счет того, что модельный материал, содержащий гипсовое вяжущее, эпоксидную смолу, диоксид кремния, сложноэфирный пластификатор и полиэтиленполиамин: ПЭПА (аминный отвердитель эпоксидной смолы), дополнительно содержит в качестве наполнителя полые сферы из неорганического материала, размером 15-200 мкм, воду и диоксид кремния, в качестве отдельного компонента входящие в два заранее подготовленных состава (состав 1 и состав 2), взятых при смешении входящих компонентов в весовой пропорции от 1:1 до 5:1 в следующем соотношении масс.ч:

Состав 1:

Гипсовое вяжущее 100
Смола эпоксидная 20-80
Сложноэфирный пластификатор 5-40
Диоксид кремния 5-20

Состав 2:

Вода 40
Полиэтиленполиамин (ПЭПА) 5-40
Микросферы неорганических материалов 50-150

При этом смешивают состав 1 и состав 2 непосредственно перед применением модельного материала в массовых соотношениях от 1:1 до 5:1.

В заявляемом модельном материале используют следующие компоненты:

Гипсовое вяжущее - ГОСТ 4.204-79

Эпоксидная смола - ГОСТ 10587-84

Полиэтиленполиамин - ГОСТ 8728

Диоксид кремния - ГОСТ 18307-78

Дибутилфталат - - ГОСТ 8728-88

Диметилфталат - - ГОСТ 8728-88

Диоктилфталат - - ГОСТ 8728-88

Микросферы МС ТУ 6-48-108-94 или

Микросферы ТУ 5951-033-00204990-2010.

Микросферы могут состоять из стекла, кварца, керамики, природных минералов, иметь размеры 15-200 мкм, насыпную плотность 0,2-0,5 г/см3.

Внесение микросфер в полимерную композицию позволяет снизить общую вязкость материала, его плотность (удельный вес).

Благодаря сферической форме микросфер снижен удельный расход полимера и улучшены условия смешения компонентов, снижена суммарная рабочая вязкость исходной смеси, улучшены прочностные характеристики материала при сохранении необходимой начальной вязкости.

При содержании микросфер в составе 2 в количествах менее 10 масс.ч. сфер не достигается заметного упрочнения и уменьшения удельного веса модельного материала.

При внесении микросфер в количестве больше 150 масс.ч. наблюдается ухудшение технологических условий необходимых при формировании изделий и условий механической обработки изделий.

Модельный материал получают следующим способом.

Компоненты, входящие в состав 1, соединяют в определенной последовательности: в эпоксидную смолу вносят сложноэфирный пластификатор и после смешения в течение 2-3 минут по частям, продолжая смешение, вносят гипсовое вяжущее. Перемешивают еще 5-10 минут. Затем при перемешивании вносят диоксид кремния и тщательно перемешивают до полной однородности состава, примерно 10-15 минут. Полученную смесь - состав 1 помещают в закрываемую тару и хранят до соединения с составом 2.

Компоненты, входящие в состав 2, соединяют в следующей последовательности: в емкость с микросферами вносят воду и перемешивают до образования равномерной суспензии (5-10 минут). Затем добавляют полиэтиленполиамин и перемешивают 3-4 минуты. Полученную смесь - состав 2 помещают в закрываемую тару и хранят до соединения с составом 1.

Предлагаемые составы 1 и 2 смешивают в пропорции от 1:1 до 5:1 масс.ч. Широкий диапазон количеств состава 1 от 1 до 5 по отношению к составу 2 позволяет регулировать скорость отверждения заявляемого материала, а также сочетание его вязкостных и прочностных свойств.

При смешении составов в пропорции 1:1 достигается ускоренное отверждение заявляемого материала за счет отверждения как гипсовой, так и эпоксидной составляющей.

При смешении составов в пропорции 5:1 достигается возможность повышения равномерности состава.

В Таблице 1 приведены данные по составу 1.

В Таблице 2 приведены данные по составу 2.

В Таблице 3 приведены данные по составу и свойствам заявляемого материала по сравнению с прототипом.

Получение модельного материала заявляемого состава приведено в соответствующих примерах 1-4.

Пример 1

Приготовление состава 1.

К 80 г смолы ЭД-22 добавляют 25 г диоктилфталата, смешивают 2-3 мин. По частям, продолжая перемешивание, вносят 100 г гипсового вяжущего: скульптурный гипс ГВВС-16. По окончании внесения и перемешивания добавляют 20 г диоксид кремния. Тщательно перемешивают 10-15 минут до полной внешней однородности состава. Полученный состав 1 помещают в закрытую тару для хранения.

Приготовление состава 2.

В емкость со стеклянными микросферами размером 15 мкм в количестве 70 г вносят 40 г воды и перемешивают 5-10 минут до образования равномерной суспензии. Затем вносят полиэтиленполиамин (ПЭПА) в количестве 35 г. Перемешивают еще 3-4 минуты. Полученный состав 2 помещают в закрытую тару для хранения.

100 г состава 1 смешивают с 50 г состава 2-3 минуты в емкости состава 1 или в отдельной емкости.

Смесь передают для технического применения.

Пример 2

Приготовление состава 1.

К 20 г смолы ЭД-20 добавляют 10 г дибутилфталата, смешивают 2-3 мин. По частям, продолжая перемешивание, вносят 100 г гипсового вяжущего: гипс марки Г-5. По окончании внесения и перемешивания добавляют 5 г диоксида кремния. Тщательно перемешивают 10-15 минут до полной внешней однородности состава. Полученный состав 1 помещают в закрытую тару для хранения.

Приготовление состава 2.

В емкость со стеклянными микросферами размером 150 мкм в количестве 100 г вносят 40 г воды и перемешивают 5-10 минут до образования равномерной суспензии. Затем вносят полиэтиленполиамин (ПЭПА) в количестве 10 г. Перемешивают еще 3-4 минуты. Полученный состав 2 помещают в закрытую тару для хранения.

50 г состава 1 смешивают с 50 г состава 2-3 минуты в емкости состава 1 или в отдельной емкости.

Смесь передают для технического применения.

Пример 3

Приготовление состава 1.

К 20 г смолы ЭД-22 добавляют 15 г диметилфталата, смешивают 2-3 мин. По частям, продолжая перемешивание, вносят 100 г гипсового вяжущего: гипс марки Г-6. По окончании внесения и перемешивания добавляют 10 г диоксид кремния. Тщательно перемешивают 10-15 минут до полной внешней однородности состава. Полученный состав 1 помещают в закрытую тару для хранения.

Приготовление состава 2.

В емкость со стеклянными микросферами размером 50 мкм в количестве 120 г вносят 40 г воды и перемешивают 5-10 минут до образования равномерной суспензии. Затем вносят полиэтиленполиамин (ПЭПА) в количестве 15 г. Перемешивают еще 3-4 минуты. Полученный состав 2 помещают в закрытую тару для хранения.

100 г состава 1 смешивают с 20 г состава 2-3 минуты в емкости состава 1 или в отдельной емкости.

Смесь передают для технического применения.

Пример 4

Приготовление состава 1.

К 60 г смолы ЭД-20 добавляют 40 г дибутилфталата, смешивают 2-3 мин. По частям, продолжая перемешивание, вносят 100 г гипсового вяжущего: гипс марки ГВВС-13. По окончании внесения и перемешивания добавляют 15 г диоксид кремния. Тщательно перемешивают 10-15 минут до полной внешней однородности состава. Полученный состав 1 помещают в закрытую тару для хранения.

Приготовление состава 2.

В емкость со стеклянными микросферами размером 70 мкм в количестве 50 г вносят 40 г воды и перемешивают 5-10 минут до образования равномерной суспензии. Затем вносят полиэтиленполиамин (ПЭПА) в количестве 25 г. Перемешивают еще 3-4 минуты. Полученный состав 2 помещают в закрытую тару для хранения.

150 г состава 1 смешивают с 50 г состава 2-3 минуты в емкости состава 1 или в отдельной емкости.

Смесь передают для технического применения.

Вода является обязательным компонентом, входящим в состав 2, заявляемого материала. С момента соединения воды состава 2 с гипсовым вяжущим состава 1 начинается процесс «затворения». Благодаря его экзотермическому характеру ускоряются остальные процессы, в том числе и процесс отверждения эпоксидной составляющей.

Таблица 1
Состав 1
Компонент Содержание масс.ч.
1 2 3 4 5 6 7 8
Гипсовое вяжущее 100 100 100 100 100 100 100 100
Смола эпоксидная ЭД-20 20 40 60 80
Смола эпоксидная ЭД-22 - - - 20 40 80 60
Дибутилфталат 10 15 40 - - - - -
Диметилфталат - - - 30 5 20 - -
Диоктилфталат - - - - - - 25 35
Диоксидкремния (сажа белая) 5 10 15 20 10 5 20 10
Цемент - - 5 10 - 5 8 10
Таблица 2
Состав 2
Компонент Содержание масс.ч.
1 2 3 4 5 6 7 8
Вода 40 40 40 40 40 40 40 40
Полиэтиленполиамин (ПЭПА) 5 10 35 10 20 40 25 15
Микросферы, стекло размер ср. 0,015 мм (15 мкм) - - 70 100 - - - -
Микросферы, стекло размер ср. 0,2 мм (200 мкм) 60 50 - - - - - -
Микросферы, керамика размер ср. 0,1 мм (100 мкм) - - - - 150 70 - -
Микросферы, керамика размер ср. 0,05 мм (50 мкм) - - - - - - 50 -
Микросферы, оксид алюминия размер ср. 0,05 мм (50 мкм) - - - - - - - 120
Таблица 3
Состав и свойства заявляемого материала
№ композции состав 1 состав 2 Массовое соотношение состава 1 к составу 2 Время схватывания, мин Нагревание перед смешиванием Достигаемая прочность, Плотность кг/дм3 Обрабатываемость инструментом,
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 1 4 1:1 20 - + 0,7 +
2 2 5 2:1 25 - + 0,65 ++
3 4 6 3:1 50 - ++ 0,85 ++
4 3 7 4:1 80 - ++ 1,4 +
5 5 8 5:1 55 - + 1,15 +
6 6 2 1:1 30 + + 0,85 +
7 7 3 2:1 35 + + 1,1 +
8 №1 прототипа 140 - + 1,55 +
9 №2 прототипа 110 - + 1,5 +
10 №3 прототипа 200 - + 1,6 +

Разработанный модельный материал нашел применение при изготовлении различных моделей, отличающихся степенью сложности, габаритами, характером последующей обработки. Материал пригоден также для изготовления готовых декоративно-строительных изделий при отделочных, скульптурно-оформительских, реставрационных работах, для комплектования архитектурных и интерьерных композиций.

При испытаниях в различных условиях, под воздействием влаги, повышенных и пониженных температур, при использовании в натурных условиях заявляемый материал показал необходимый уровень технологичности и универсальности, удобство применения, стабильности результатов, а также широкую возможность регулировать условия отверждения и свойства в отвержденном состоянии.

Отвержденный материал обладает необходимыми прочностными свойствами, не крошится, не расслаивается, хорошо обрабатывается инструментом. При этом достигается необходимая чистота поверхности и проработанность деталей произведения.

Эксплуатационные свойства заявляемого материала лучше, чем у прототипа. Преимуществом предлагаемого материала является более быстрое схватывание и отверждение, что предотвращает оползание и частичное деформирование материала на получаемой модели или формуемом участке поверхности. При этом ускоряется операция формования и отпадает необходимость в частичном деформировании в период схватывания и отверждения.

Таким образом, достигнута возможность регулирования скорости отверждения материала за счет предложенного соотношения компонентов, способа их подготовки и совмещения.

Реализуется возможность повышения равномерности и качества материала за счет подготовки в виде двух заранее приготовленных составов, вводимых в контакт непосредственно перед началом работ по формованию. При этом обеспечивают удобство технического применения заявляемого материала при различных условиях.

Заявляемый материал был разработан и испытан в ОАО «Технологическое оснащение» г.Санкт-Петербурга при изготовлении технических моделей и проведении строительно-декоративных работ, связанных с полимерным формообразованием.

1. Модельный материал, содержащий смешанные в соотношении от 1:1 до 5:1 предварительно приготовленные состав 1 и состав 2, при этом состав 1 содержит следующие компоненты в соотношении мас.ч.:
состав 1

Гипсовое вяжущее 100
Смола эпоксидная 20-80
Сложноэфирный пластификатор 5-40
Диоксид кремния 5-20

а состав 2 содержит следующие компоненты в соотношении мас.ч.:
состав 2
Вода 40
Полиэтиленполиамин (ПЭПА) 5-40
Микросферы 50-150

2. Модельный материал по п.1, отличающийся тем, что микросферы имеют размер 15-200 мкм.

3. Модельный материал по п.1, отличающийся тем, что микросферы выполнены из неорганических материалов.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области производства строительных материалов на основе фосфогипсового вяжущего. Технический результат заключается в снижении расхода фосфогипсового вяжущего при сохранении прочности гипсового кирпича.
Изобретение касается состава сырьевой смеси, которая может быть использована для изготовления скульптуры. Сырьевая смесь для изготовления скульптуры содержит, мас.%: гипсовое вяжущее 46,1-50,5; крахмал 0,4-0,6; измельченная до полного прохождения через сетку 008 стружка чугунная 48,0-52,0; меламиновая смола 1,1-1,3.
Изобретение относится к гипсовым составам для производства гипсокартонных листов с повышенной сопротивляемостью температурному воздействию. .
Изобретение относится к области производства строительных материалов на основе фосфогипсового вяжущего. .
Изобретение относится к области производства строительных материалов на основе фосфогипсового вяжущего. .
Изобретение относится к строительной индустрии, а именно к производству кровельного листа. Строительная смесь для изготовления кровельного листа, содержащая вяжущее - цемент марки М 500, заполнитель, комплексную добавку «Реламикс.
Изобретение относится к области производства строительных материалов на основе фосфогипсового вяжущего. Технический результат заключается в снижении расхода фосфогипсового вяжущего при сохранении прочности гипсового кирпича.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков. Бетонная смесь, содержащая портландцемент, золошлаковый наполнитель, крошку пенополиэтилена с размером частиц до 10 мм, воду, отличающаяся тем, что дополнительно включает кварцевый песок с модулем крупности менее 1 и этилсиликонат натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 25,0-27,0; золошлаковый наполнитель 28,3-30,3; указанная крошка пенополиэтилена 0,15-0,2; вода 25,0-27,0; указанный кварцевый песок 17,0-19,0; этилсиликонат натрия 0,35-0,5, причем золошлаковый наполнитель характеризуется следующим гранулометрическим составом, мас.%: частицы крупнее 0,63 мм - 0,2; крупнее 0,315 мм, но мельче 0,63 - 4,8; крупнее 0,14, но мельче 0,315 - 62; мельче 0,14 мм - 33.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству бетонных стеновых блоков для малоэтажного строительства. Бетонная смесь включает, мас.%: портландцемент 23,0-25,0, керамзит фракции 10-20 мм 23,4-27,0, керамзитовый песок 20,0-24,0, керамзитовая пыль 3,0-4,0, суперпластификатор С-3 1,0-1,6, вода 23,0-25,0.

Изобретение относится к производству строительных материалов, в частности к мелкозернистой бетонной смеси и способу ее приготовления, и может быть использовано для изготовления бетонных конструкций, как монолитных, так и сборных, используемых в промышленности строительных материалов и в строительстве.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов. Сырьевая смесь для получения искусственной породы включает, мас.%: портландцемент 28-30; силициды углерода 36-38; оксиды железа 4-6; вода 28-30.
Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при выравнивании поверхностей при отделочных работах. Финишная шпатлевочная смесь содержит, мас.%: портландцемент 30,85-32; гашеную известь 1-2; сополимер винилацетата с винилверсататом 0,7-1,2; эфир целлюлозы 0,15-0,20; эфир крахмала 0,10-0,15; стеарат кальция 0,2-0,3 и в качестве наполнителя нефелиновый шлам, высушенный и размолотый до остатка 10% на сите 008, 65,85-67.
Изобретение относится к промышленности строительных материалов в частности к производству бетонных стеновых блоков для малоэтажного строительства. Бетонная смесь, включающая портландцемент, керамзит, керамзитовый песок, воду, дополнительно содержит нарезанное на отрезки 5-25 мм волокно из синтетических высокомолекулярных соединений профилированное, полученное формованием через фильеры с профилированными отверстиями в форме звезды с 3, 5 или 10 зубцами, и суперпластификатор С-3 при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 23,0-25,0, керамзит фракции 10-20 мм 30,0-36,0, керамзитовый песок 17,0-18,6, указанное волокно 0,2-0,3, суперпластификатор С-3 0,7-1,2, вода 23,0-25,0.

Смесь для приклеивания плит предназначена для приклеивания керамических плиток и плит из натурального камня и содержит, масс.% портландцемент - 30-34,5, кварцевый песок - 55-59,5, известняк - 5-7, эфир целлюлозы - 0,20-0,25, сополимер винилацетата с винилверсататом - 1,0-1,5, сополимер меламинсульфокислоты и формальдегида - 0,3-0,5, формиат кальция - 1,0-1,2.
Настоящее изобретение относится к реологической добавке для замены казеина в составах минеральных твердеющих строительных материалов. Реологическая добавка содержит, по меньшей мере, два различных диспергатора и, по меньшей мере, один стабилизатор или, по меньшей мере, один диспергатор и, по меньшей мере, два различных стабилизатора, где указанный, по меньшей мере, один диспергатор или указанные, по меньшей мере, два диспергатора выбраны из группы лигнинсульфоната, поликарбоксилата, простого эфира поликарбоксилата, меламинформальдегидсульфоната, простого гликолевого эфира алкилфенола и/или нафталинсульфонатов и где указанный, по меньшей мере, один стабилизатор или указанные, по меньшей мере, два стабилизатора выбраны из группы модифицированных или немодифицированных, полностью или частично гидролизованного поливинилового спирта, поливинилацеталя, поливинилпирролидона, полиалкиленгликоля, полиалкиленоксида, агар-агара, посевного зерна рожкового дерева, пектина, поли(мет)акрилатных и (мет)акрилатных загустителей, поли(мет)акриламидов, полиуретанов, ассоциативных загустителей, желатина и/или соевого белка.

Изобретение относится к изготовлению изделий путем карбонизации. Способ изготовления изделия, связанного преимущественно карбонатом, включает получение щелочного гранулированного материала с рН не менее 8,3, содержащего, по меньшей мере, одну фазу силиката щелочноземельного металла, прессование его с получением заготовки с пористостью не более 37 об.% и проницаемостью не менее 1·10-12 см2, взаимодействие заготовки, не насыщенной влагой, с СО2 при температуре не менее 70°C и давлении не менее 0,5 МПа в присутствии воды с образованием не менее 5 мас.% карбонатов. Изделие, связанное преимущественно карбонатом, полученное указанным выше способом. Изобретение развито в зависимых пунктах. Технический результат - повышение механических и/или физико-химических свойств. 2 н. и 32 з.п. ф-лы, 10 табл., 22 ил.
Наверх