Композиция для изготовления декоративных материалов и способ изготовления наполнителя для нее

 

Композиция и способ применимы в области производства искусственных декоративных материалов на основе полимеров. Композиция содержит прозрачную неотвержденную полимерную смолу, целевые добавки и наполнитель из частиц дендритной формы, полученный из отвержденной полимерной смолы с целевыми добавками. Соотношение компонентов следующее, мас.%: прозрачная неотвержденная полимерная смола 20-40; целевые добавки 40-60; наполнитель - остальное. При изготовлении наполнителя поэтапно отверждают смесь второй полимерной смолы с целевыми добавками. Сначала ее отверждают до степени удлинения при разрыве 300-350%, затем дробят с помощью центробежной мельницы при скорости вращения 1200-1400 об/мин и окончательно отверждают с образованием частиц дендритной формы. Достигается улучшение эстетических качеств искусственного декоративного материала. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к производству искусственных декоративных материалов на основе полимеров, имитирующих природные камни типа гранита, мрамора и др., которые могут быть использованы для оформления интерьеров, а также в разных областях строительства.

Известна композиция для изготовления искусственных декоративных камней типа гранита, мрамора и т.п., содержащая неотвержденную смолу и наполнитель (см., например, заявку ЕПВ N 0362884, кл. С 04 В 26/06).

Известен способ изготовления наполнителя для этой композиции, предусматривающий отверждение смолы, предварительно смешанной с целевыми добавками, и последующее ее дробление с помощью известных средств (см., например, заявку ЕПВ N 0362884, кл. С 04 В 26/06).

При использовании этого способа образуется наполнитель из частиц многогранной формы, использование которого в композиции не обеспечивает получение требуемых эстетических качеств камня, что ограничивает область его использования.

Наиболее близким к предлагаемой композиции решением (прототипом) является композиция для изготовления декоративных материалов, содержащая первую неотвержденную полимерную смолу, целевые добавки и наполнитель (см., например, патент США N 4544584, кл. 428-15).

Наиболее близким к предлагаемому способу изготовления наполнителя (прототипом) является способ, заключающийся в отверждении и дроблении второй полимерной смолы (см., например, патент США N 4544584, кл. 428-15).

Способ предусматривает отверждение второй полимерной смолы с целевыми добавками и последующее ее дробление с помощью высокоскоростной центрифуги с зубьями. В результате получается наполнитель из частиц в виде многогранной стружки несимметричной формы, входящий в состав композиции.

Существенным недостатком известного решения является то, что многогранная форма частиц препятствует их плотной упаковке в плоскости шлифа (нет "подгонки" краев частиц друг к другу), и между частицами остаются большие промежутки, в результате чего значительно снижаются эстетические качества камня, например гранита.

Целью изобретения является улучшение эстетических качеств искусственного декоративного материала, в частности камня, имитирующего природный гранит, мрамор и т.п.

Сущность изобретения в части композиции заключается в том, что в композиции для изготовления декоративных материалов, содержащей первую неотвержденную полимерную смолу, целевые добавки и наполнитель из второй отвержденной полимерной смолы с целевыми добавками, наполнитель состоит из частиц дендритной формы при следующем соотношении компонентов, мас. %: первая полимерная смола 20-40, целевые добавки 40-60, наполнитель - остальное.

По сравнению с прототипом (патент N 4544584) изобретение содержит новые признаки, заключающиеся в том, что наполнитель состоит из частиц дендритной формы при следующем соотношении компонентов, мас.%: первая полимерная смола 20-40, целевые добавки 40-60, наполнитель - остальное.

Сущность изобретения в части способа состоит в том, что в способе изготовления наполнителя, заключающемся в отверждении и дроблении второй полимерной смолы с целевыми добавками, отверждение осуществляют поэтапно, при этом сначала его производят до степени удлинения при разрыве 300-350%, затем полимерную смолу дробят, после чего окончательно ее отверждают с образованием частиц дендритной формы.

По сравнению с прототипом (патент N 4544584) изобретение содержит новые признаки, заключающиеся в поэтапном отверждении второй полимерной смолы с целевыми добавками, при этом сначала его производят до степени удлинения при разрыве 300-350%, затем дробят, после чего окончательно ее отверждают с образованием частиц дендритной формы.

На фиг. 1-5 изображены варианты профиля частиц наполнителя дендритной формы.

Частицы дендритной формы имеют округлые 1 и угловые 2 части, а также углубления 3.

Композиция для изготовления декоративных материалов содержит первую неотвержденную полимерную смолу, целевые добавки и наполнитель из частиц дендритной формы, полученные из второй полимерной отвержденной смолы с целевыми добавками.

В качестве первой полимерной смолы (20-40, мас.%) может быть использована любая прозрачная смола. Наиболее подходящими являются эпоксидные, акриловые, полиэфирные, сополимерные смолы на их основе, а также смеси этих смол с термопластичными смолами как удовлетворяющими основным требованиям, т.е. хорошей прозрачности и атмосферостойкости.

В смолу вводятся различные целевые добавки (40-60, мас.%): отвердители, красящие пигменты, добавки, влияющие на ударную вязкость, антипирены, УФ-абсорберы, тиксотропные агенты, агенты, ускоряющие дегазацию смеси, антистатики, агенты, снижающие загрязняемость и влияющие на коэффициент трения поверхности.

Их выбор определяется назначением и требованиями к внешнему виду изготовляемых декоративных материалов.

Наполнитель вводится в композицию в виде частиц дендритной формы. Именно такая форма частиц обеспечивает повышенную плотность упаковки в плоскости шлифа, обеспечивает "зацепление" краев частиц друг за друга, имитируя взаимопроникновение, устраняет возникновение видимых промежутков между смежными частицами.

Степень упаковки в слое таких частиц составляет 0,73-0,74, а для частиц с прямолинейными гранями - 0,62-0,64, угол естественного откоса 42-44 и 37^o соответственно.

В качестве второй смолы для наполнителя может быть использована любая смола, при отверждении которой наблюдается выраженная стадия вязкоупругого состояния, причем это может быть такая же смола, как и первая, но может быть и другая, удовлетворяющая указанному требованию.

Например, первой и второй смолой может быть эпоксидная смола, или первой смолой может быть эпоксидная смола, а второй - эпоксиуретановая.

Целевыми добавками в наполнителе являются, в основном, красящие пигменты, но это могут быть отвердители, антипирены и другие.

Соотношения компонентов выбраны таким образом, чтобы получить требуемую упаковку частиц дендритной формы. Отклонения в содержании компонентов приведут к нарушению упаковки вследствие изменения степени наполнения, в результате чего ухудшится сходство искусственного камня с натуральным образцом.

Изделие на основе описанной композиции изготовляется известным способом, т.е. отверждением смеси компонентов в форме при комнатной температуре.

Способ изготовления наполнителя для композиции осуществляется следующим образом.

Вторая неотвержденная полимерная смола, смешанная с целевыми добавками, отверждается поэтапно.

На начальном этапе смесь отверждают до достижения удлинения при разрыве 300-350% в условиях одноосного растяжения цилиндрического образца диаметром 2,5 мм при скорости растяжения 300 мм/мин. Затем полученную заготовку измельчают в центробежной мельнице при скорости вращения 1200-1400 об/мин, после чего производят окончательное отверждение полученных частиц. В результате образуются частицы дендритной формы, т.е. с поверхностью, имеющей множество выступающих округлых 1 и немного угловых частей 2 между углублениями 3.

Именно удлинение при разрыве массы в диапазоне 300-350% обеспечивает образование частиц дендритной формы.

При большем удлинении смолы такие частицы не образуются, и происходит самослипание частиц. При меньшем удлинении образуются частицы более угловатой формы с прямыми гранями.

Дробление массы производят в центробежной мельнице, имеющей ножи с режущими кромками. Это мельницы марок ЭКМУ, а также модифицированные мельницы на их основе. Скорость вращения составляет 1200-1400 об/мин. Эта скорость способствует получению частиц дендритной формы. При уменьшении скорости вращения частицы дендритной формы не образуются вследствие низкой скорости растяжения массы. При увеличении скорости вращения масса ведет себя хрупко вследствие слишком высокой скорости растяжения и образующиеся частицы имеют прямые грани. Центробежная мельница выбрана в связи с тем, что она обеспечивает указанные скорости вращения. Другие способы дробления массы непригодны, так как частицы дендритной формы не получались. Окончательное отверждение частиц производилось при режимах, обеспечивающих полное отверждение смолы.

Пример. Для получения красного гранита брали композицию следующего состава, мас. %: первая эпоксидная смола с отвердителем 30, целевые добавки (тригидрат окиси алюминия) 50, наполнитель 20.

Для изготовления наполнителя брали вторую смолу, также эпоксидную, отвердитель, тригидрат окиси алюминия и минеральные пигменты. Содержание компонентов массы для изготовления наполнителя было следующее, мас.%: эпоксидная смола с отвердителем 30, тригидрат окиси алюминия 65, минеральные пигменты 5.

В качестве минеральных пигментов использовали окись железа - для получения красного цвета, двуокись титана - для белого цвета, охру - для желто-коричневого цвета, сажу - для черного цвета, сульфид кадмия - для оранжевого цвета.

В смесителе периодического действия смешивали последовательно смолу, отвердитель, тригидрат окиси алюминия, пигменты. Смесь распределяли на пластиковом поддоне толщиной 1,0-1,2 мм и проводили первое отверждение до получения удлинения при разрыве 310%. Для этого смесь выдерживали при температуре 30^oС, время выдержки 150 мин. В результате первого отверждения получался эластичный лист, который разделяли на куски (резали ножницами) либо разрывали. Куски имели размер примерно 2х2 см. Полученные куски помещали в центробежную мельницу и размельчали их до порошкообразного состояния при скорости 1400 об/мин в течение 5 с. Полученный порошок высыпали на пластиковый поддон и проводили второй этап отверждения при температуре 45^oС в течение 60 мин.

Отвержденные порошки имели ярко выраженную дендритную форму. Такую же форму имели порошки при варьировании всех параметров процесса в пределах заявленных значений. Затем порошки разделяли на фракции с помощью системы сит.

Для получения красного гранита в композицию вводили смесь наполнителей следующих цветов: красный, оранжевый, желто-коричневый, белый, черный. Для более плотной упаковки порошки наполнителя брали различных размеров от 0,3 до 1,5 мм. Композицию заливали в форму и отверждали при температуре 65-70^oС в течение 60 мин. В результате был получен гранит красного цвета с очень высоким визуальным сходством с натуральным образцом - мелкозернистым карельским красным гранитом. Такой же эффект был получен при изготовлении гранита при всех указанных соотношениях компонентов композиции.

Формула изобретения

1. Композиция для изготовления декоративных материалов, содержащая полимерную неотвержденную прозрачную смолу и наполнитель из полимерной отвержденной смолы с целевыми добавками, отличающаяся тем, что наполнитель состоит из частиц дендритной формы при следующем содержании компонентов, мас.%: Полимерная неотвержденная прозрачная смола - 20 - 40 Целевые добавки - 40 - 60 Наполнитель - Остальное 2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве полимерной неотвержденной прозрачной смолы использована смола типа эпоксидной, акриловой и т.п.

3. Композиция по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в качестве полимерной отвержденной смолы использована эпоксидная или эпоксиуретановая смола.

4. Способ изготовления наполнителя, заключающийся в отверждении полимерной смолы с целевыми добавками и последующем ее дроблении с помощью центробежной мельницы, отличающийся тем, что сначала осуществляют отверждение до степени удлинения при разрыве 300 - 350%, а дробление производят при скорости вращения 1200 - 1400 об/мин, после чего смолу окончательно отверждают с образованием частиц дендритной формы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5