Нескользкий искусственный камень
Предложен новый искусственный камень, содержащий неорганический заполнитель и смолу. Камень имеет шероховатую поверхность с обнаженным неорганическим заполнителем, при этом средняя глубина вогнутых канавок на поверхности камня находится в интервале от 0,02 до 1,0 мм, а объемная доля неорганического заполнителя составляет от 25 до 75%. Искусственный камень имеет сложную структуру, обладает прозрачностью и глубиной цвета, массивен на ощупь и цветом подобен мрамору, камень имеет высокую поверхностную твердость, хорошо формуется и обладает прекрасными противоскользящими характеристиками как при контакте с босыми ногами, так и с твердыми подошвами обуви. 17 з.п. ф-лы, 11 табл., 9 ил.
Данное изобретение в соответствии с настоящей патентной заявкой относится к нескользкому искусственному камню. Более конкретно, изобретение относится к подобному граниту или мрамору нескользкому искусственному камню, имеющему прекрасные характеристики, включающие прекрасное качество на ощупь, высокие поверхностную твердость и поверхностную износостойкость и подобные им свойства, нескользкую поверхность, способную предотвращать скольжение при ходьбе и тому подобном, а также небольшую массу и высокую прочность. Таким образом, изобретение относится к нескользкому искусственному камню, пригодному для изготовления полов внутри ванных комнат, туалетов, кухонь и тому подобного; полов внешней части бассейнов, вестибюлей и подобных им помещений; ванн, и для иного применения; элементов общественных зданий, таких как подземные торговые пассажи, ступени, железнодорожные платформы; а кроме того, поверхностей полов, на которые могут попадать влага и маслянистые вещества, находящиеся на различных рабочих участках, обрабатывающих заводах, фабриках и тому подобном, где применение воды или маслянистых веществ неизбежно.
Традиционно известным является способ получения искусственного камня путем растирания природного камня до произвольного размера, смешивания его с карбонатом кальция или подобным веществом и смолой и последующего твердения.
На основе такого искусственного камня пробовали получать подобную граниту или мрамору поверхность в толстом слое, имеющую прозрачность и толщину в соответствии с указанным составом и усовершенствованным способом получения.
С другой стороны, в связи с попытками усовершенствования было обсуждено усовершенствование основных функций искусственного камня.
Однако в случае наиболее традиционных искусственных камней, пока еще не был получен искусственный камень, имеющий на поверхности толстый слой подобный мрамору, прозрачность и достаточные прочность, твердость и долговечность. Более того, усовершенствование назначения - это действительно задача будущего.
В такой ситуации заявители настоящего изобретения разработали искусственные камни, существенно отличающиеся от традиционных искусственных камней и имеющие прекрасные качество на ощупь, цветовой тон и физические свойства. Далее, заявители настоящего изобретения придали искусственным камням новую функцию, расширив, таким образом, область их применения.
В процессе обсуждения стало понятно, что искусственный камень, поверхность которого обладает свойством противодействия скольжению, предотвращая скольжение по нему при ходьбе, или подобном ему действии, чрезвычайно важен с точки зрения его функции и применения.
Таким образом, в случае изготовления полов внутри ванных комнат, туалетов, кухонь и подобных им помещений; полов внешней части бассейнов, вестибюлей и подобных им помещений; ванн, ступеней и переходов в городе; железнодорожных платформ, государственных учреждений, полов заводов и тому подобного придание поверхности свойства противоскольжения является важной функцией для обеспечения безопасности и предотвращения несчастных случаев и, следовательно, делает его необходимым элементом. Кроме того, в случае искусственных камней такое свойство противоскольжения, предотвращающее скольжение, практически не обсуждали в реальной ситуации.
Например, известен нескользкий искусственный камень и способ получения искусственного камня, который включает нанесение шероховатостей на его поверхностную часть гидромеханической обработкой и полировку для вырезания и удаления смолистой части поверхности искусственного камня, включающего некоторую часть материала, подобного граниту, и некоторую часть смолы (JP-A No. 100816, Tajima Corp.). Однако это предложение является лишь описанием известного способа гидромеханической обработки искусственного камня и известных строительных и инженерных методик по устранению скольжения путем нанесения шероховатостей на поверхность; таким образом, основные проблемы и средства, такие как проявление свойств противоскольжения на поверхности искусственного камня, и способы их усовершенствования не были отмечены вовсе.
Кроме того, заявители настоящего изобретения подробно обсуждают получение искусственного камня, имеющего как прочность и твердость, требуемые для материала полов или напольных покрытий ступеней, переходов, улиц, железнодорожных платформ и общественных зданий, так и внешний вид, аналогичный или превосходящий вид природного камня, и вышеуказанное свойство противоскольжения.
В процессе обсуждения было обнаружено, что для улучшения характеристик противоскольжения эффективен подбор правильного состава искусственного камня, то есть содержание смолы в момент удаления смолы с поверхности материала при помощи гидромеханической обработки после полировки поверхности должно составлять 15% масс. или менее, а дополнительное снижение скольжения в этом случае может быть достигнуто при содержании смолы на единичной плоской поверхности материала (50х50 мм), равном от 15% до 40% масс. (JP-A No. 9-227188, WO 99/36371).
Однако при дальнейшем обсуждении был обнаружен еще один существенный фактор в показателях противоскольжения. Кроме того, стало ясно, что для различных случаев - стен плавательных бассейнов, ванн, полов ванных комнат или тому подобного, предназначенного для контакта с босыми ногами, и в случае переходов, тротуаров и тому подобного, предназначенного для контакта с твердыми подошвами обуви, - выдвигаются различные требования.
В соответствии с этим, целью настоящего изобретения является новый искусственный камень, имеющий плотную структуру, прозрачность и толщину; камень, подобный мрамору на ощупь и по цветовому тону, и тому подобным свойствам, обладающий высокой поверхностной твердостью, хорошей формуемостью и замечательными показателями противоскольжения при контакте с босыми ногами или с твердыми подошвами обуви, в соответствии с ограничениями традиционной методики или исследованиями заявителей.
Изобретение в соответствии с настоящей заявкой предназначено для решения вышеуказанных проблем. В соответствии с первым аспектом предложен нескользкий искусственный камень, содержащий неорганический заполнитель и смолу, имеющий шероховатую поверхность с обнаженным неорганическим заполнителем; причем средняя глубина канавок, прорезающих поверхность, находится в интервале от 0,02 до 1,0 мм, а объемная доля неорганического заполнителя составляет от 25 до 75%.
Кроме того, в соответствии со вторым аспектом изобретения в соответствии с настоящей заявкой предложен вышеуказанный искусственный камень, у которого средняя глубина канавок, прорезающих поверхность, составляет от 0,05 до 0,8 мм. В соответствии с третьим аспектом предложен нескользкий искусственный камень, объемная доля неорганического заполнителя в котором составляет от 35 до 65%. В соответствии с четвертым аспектом предложен нескользкий искусственный камень, на поверхности которого обнаженный неорганический заполнитель имеет острый край. В соответствии с пятым аспектом предложен нескользкий искусственный камень, у которого радиус кривизны края составляет 1 мм или менее. В соответствии с шестым аспектом предложен нескользкий искусственный камень, максимальный размер частиц неорганического заполнителя в котором меньше или равен 1/2 толщины пластинки в момент укладки и твердения. В соответствии с седьмым аспектом предложен нескользкий искусственный камень, максимальный размер частиц неорганического заполнителя в котором составляет от 0,15 до 10 мм. В соответствии с восьмым аспектом предложен нескользкий искусственный камень, у которого твердость неорганического заполнителя составляет 5 или более по шкале твердости Мооса.
В девятом аспекте изобретения в соответствии с настоящей заявкой предложен нескользкий искусственный камень по любому из вышеуказанных изобретений, в котором неорганический заполнитель приготовлен так, что его гранулометрический состав близок или соответствует самой плотной упаковке, уложен и отвержден.
Кроме того, в десятом аспекте изобретения в соответствии с настоящей заявкой предложен нескользкий искусственный камень, содержащий неорганический заполнитель и смолу, имеющий шероховатую поверхность с обнаженным неорганическим заполнителем; при этом величина сопротивления скольжению BPN (ASTM Е303) камня составляет 60 или более на мокрой поверхности и 20 или более на замасленной поверхности. В соответствии с одиннадцатым аспектом предложен вышеуказанный нескользкий искусственный камень, величина сопротивления скольжению BPN которого составляет 65 или более на мокрой поверхности и 35 или более на замасленной поверхности.
В двенадцатом аспекте изобретения в соответствии с настоящей заявкой предложен нескользкий искусственный камень, содержащий неорганический заполнитель и смолу, имеющий шероховатую поверхность с обнаженным неорганическим заполнителем; камень имеет величину сопротивления скольжению С.S.R. 0,8 или более на мокрой поверхности в случае твердых подошв обуви человека. В тринадцатом аспекте предложен вышеуказанный нескользкий искусственный камень, величина сопротивления скольжению С.S.R. которого составляет 0,45 или более на замасленной поверхности.
В четырнадцатом аспекте изобретения в соответствии с настоящей заявкой предложен нескользкий искусственный камень, содержащий неорганический заполнитель и смолу, имеющий шероховатую поверхность с обнаженным неорганическим заполнителем; камень имеет величину сопротивления скольжению С.S.R.В. 1,4 или более на мокрой поверхности в случае босых ног. В пятнадцатом аспекте предложен нескользкий искусственный камень, сопротивление скольжению С.S.R.В. которого составляет 0,8 или более на мыльной поверхности в случае босых ног. В шестнадцатом аспекте предложен нескользкий искусственный камень, содержащий неорганический заполнитель и смолу, имеющий шероховатую поверхность с обнаженным неорганическим заполнителем; причем краевой угол смачивания поверхности в случае дистиллированной воды в среднем находится в интервале от 45 до 75 градусов. В семнадцатом аспекте предложен вышеуказанный нескользкий искусственный камень, у которого средний краевой угол составляет от 55 до 72 градусов.
Далее, в восемнадцатом аспекте изобретения в соответствии с настоящей заявкой предложен нескользкий искусственный камень по любому из вышеуказанных изобретений, причем поверхность камня образована при помощи гидромеханической обработки путем резки или разделения на участки заданной формы или толщины, или без резки или разделения, после того как композицию искусственного камня, содержащего неорганический заполнитель и смолу, уложили в форму и подвергли твердению. В соответствии с девятнадцатым аспектом предложен нескользкий искусственный камень, поверхность которого образована при помощи процесса полировки, производимого перед гидромеханической обработкой.
Кроме того, в двадцатом аспекте изобретения в соответствии с настоящей заявкой предложена нескользкая искусственная конструкция, в которой нескользкий искусственный камень в соответствии с любым из вышеуказанных изобретений, представлен в виде слоя поверхностного материала. В двадцать первом аспекте предложена нескользкая конструкция, в которой нескользкий искусственный камень в соответствии с любым из вышеуказанных изобретений использован в качестве части поверхности.
На Фиг.1 изображена фотография, полученная с применением металлографического микроскопа, на которой показано сечение образца нескользкого искусственного камня по настоящему изобретению.
На Фиг.2 изображена схема конструкции прибора "O-Y-PSM", измеряющего скольжение.
На Фиг.3 показан схематический график зависимости растягивающей нагрузки от времени для вычисления С.S.R.
На Фиг.4 изображена схема образца для измерения скольжения для оценки С.S.R.В.
На Фиг.5 показан схематический график зависимости растягивающей нагрузки от времени для вычисления С.S.R.В.
На Фиг.6 показаны схематический график одной из зависимостей растягивающей нагрузки от времени и царапающее усилие для измерения царапающего усилия.
На Фиг.7 изображена схема, иллюстрирующая способ резки искусственного камня и обработку поверхности.
На Фиг.8 изображена схема, показывающая ламинированную конструкцию, использующую нескользкий искусственный камень.
На Фиг.9. изображена схема, иллюстрирующая пример вставки нескользкого искусственного камня.
Лучшая форма реализации изобретения
Изобретение в соответствии с настоящей заявкой имеет вышеуказанные характеристики. Далее будут разъяснены случаи его воплощения.
Во-первых, нескользкий искусственный камень, предлагаемый в изобретении в соответствии с настоящей заявкой, содержит, по меньшей мере, неорганический заполнитель и смолу и имеет шероховатую поверхность с обнаженным неорганическим заполнителем. Что касается состава камня, то наряду с частицами заполнителя относительно большого размера, он может включать наполнитель, имеющий более мелкие частицы. Наполнитель может состоять из того же материала, что и неорганический заполнитель, или подобного ему материала на подобной основе. Что касается состава искусственного камня, то, возможно, он также может содержать различные добавочные компоненты, такие как агенты, предотвращающие разрушение содержащейся смолы, сшивающие агенты, пигменты, светящиеся фосфоресцирующие агенты, огнезащитные агенты и антибактериальные агенты.
Нескользкий искусственный камень по изобретению в соответствии с настоящей заявкой, включающий различные типы композиций, в любом случае содержит неорганический заполнитель и смолу. В качестве неорганического заполнителя могут быть использованы один или два и более типов порошкообразных частиц природного камня, порошкообразных частиц руды, керамические частицы, порошкообразные частицы стекла, порошки, металлов/сплавов, или подобные им материалы. В качестве примера можно привести кварц, оксид кремния, полевой шпат, алунд, гранат, доломит, стекло или подобные им материалы. Кроме того, в качестве смолы могут быть использованы различные типы термореактивных смол. Могут быть использованы один, два или более разновидностей типа метакрилатной смолы, акрилатной смолы, ненасыщенной полиэфирной смол, эпоксидной смолы или подобных им материалов.
Далее, в соответствии с первым аспектом настоящей заявки объемная доля неорганического заполнителя в нескользком искусственном камне составляет от 25 до 75%. Кроме того, нескользкий искусственный камень в соответствии с настоящим изобретением имеет шероховатую поверхность со средней глубиной канавок, прорезающих поверхность, от 0,02 до 1,0 мм.
Если объемная доля неорганического заполнителя составляет менее 25%, то доля неорганического заполнителя, расположенного на поверхности искусственного камня, недостаточна для того, чтобы можно было получить заранее установленную глубину прорезающих поверхность канавок при помощи достаточной его доли на плоскости всей поверхности, и, таким образом, не могут быть получены удовлетворительные противоскользящие характеристики, поскольку рабочие характеристики, относящиеся к свойству противоскольжения, будут близки характеристикам собственно смолы, входящей в состав.
Напротив, если объемная доля неорганического заполнителя составляет более 75%, то доля неорганического заполнителя, расположенного на поверхности искусственного камня, слишком велика, и не только не будут обеспечены удовлетворительные противоскользящие характеристики, но и будет снижена связывающая способность смолы, что приведет к катастрофическому снижению предела прочности при изгибе полученного искусственного камня. Кроме того, не просто получить заранее определенную глубину канавок, прорезающих поверхность. Учитывая все вышесказанное, объемная доля неорганического заполнителя составляет более предпочтительно от 35 до 65%.
В соответствии с настоящим изобретением нескользкий искусственный камень имеет среднюю глубину канавок, прорезающих поверхность, от 0,02 до 1,0 мм. Среднюю глубину канавок, прорезающих поверхность, в этом случае измеряют измерительным прибором с круговой шкалой, имеющим контактную иглу, двигая его в произвольном направлении по шероховатой поверхности искусственного камня и получая при этом измеряемую величину в виде среднего значения. Полученное среднее значение также можно подтвердить, получив среднюю величину посредством обмера поверхности лазером.
Предпочтительные противоскользящие характеристики не могут быть достигнуты, если средняя глубина канавок, прорезающих поверхность, составляет менее 0,02 мм или более 1,0 мм. В соответствии с настоящим изобретением, средняя глубина канавок предпочтительно составляет от 0,05 до 0,8 мм. Более предпочтительно она составляет от 0,08 до 0,5 мм.
Например, на сопроводительной Фиг.1 показан разрез нескользкого искусственного камня в соответствии с настоящим изобретением, полученный при 50-кратном увеличении при помощи металлографического микроскопа. Максимальная глубина канавок, прорезающих поверхность, указана на Фиг.1 как величина Н. Средняя глубина канавок, прорезающих поверхность нескользкого искусственного камня в соответствии с настоящим изобретением, определяется максимальной глубиной (Н), показанной на Фиг.1, причем среднее значение глубины канавок шероховатой поверхности включает и более мелкие канавки. На Фиг.1 показан искусственный камень, полученный с применением в качестве неорганического заполнителя тонко измельченного кварца с максимальным размером частиц 10 мм, и метилметакрилатной (ММА) смолой. Объемная доля заполнителя составляет 54,17%, а объемная доля ММА смолы составляет 25,62%. В состав камня включен мелкодисперсный наполнитель из гидроксида алюминия, объемная доля которого составляет 19,56%.
Средняя глубина канавок, прорезающих поверхность, на Фиг.1 составляет 0,2 мм. Величина сопротивления скольжению С.S.R. (обувь человека), которое будет более подробно описано далее, составляет 0,870 на мокрой поверхности и 0,621 на замасленной поверхности, а С.S.R.В. (босые ноги) составляет 1,435 и 1,142 на мыльной поверхности, таким образом, достигнуты прекрасные противоскользящие характеристики.
Кроме того, ниже в качестве примера в таблице 1 дано соотношение между глубиной канавок и значением сопротивления скольжению.
Таблица 1
| Средняя глубина канавок, прорезающих поверхность, мм | Значение сопротивления скольжению С.S.R. (обувь человека) | Значение сопротивления скольжению (босые ноги) | |
| Мокрая поверхность | Замасленная поверхность | Мокрая поверхность | |
| 0,01 | 0,742 | 0,312 | 1,382 |
| 0,02 | 0,802 | 0,354 | 1,543 |
| 0,05 | 0,812 | 0,413 | 1,566 |
| 0,08 | 0,849 | 0,501 | 1,557 |
| 0,10 | 0,857 | 0,510 | 1,542 |
| 0,20 | 0,883 | 0,648 | 1,541 |
| 0,50 | 0,878 | 0,625 | 1,540 |
| 0,80 | 0,863 | 0,602 | 1,462 |
| 1,0 | 0,821 | 0,512 | 1,408 |
| 1,2 | 0,765 | 0,483 | 1,356 |
| 1,4 | 0,685 | 0,407 | 1,126 |
Образцы, приведенные в таблице 1, отличаются только средней глубиной канавок, прорезающих поверхность, и имеют одинаковый состав, одинаковый максимальный и средний размер частиц заполнителя, указанный ниже.
Основной состав (% об.)
заполнитель: кварц (41,0%)
смола: ММА смола (32,98%)
наполнитель: гидроксид алюминия (25,19%)
Максимальный размер частиц заполнителя 2,5 мм
Средний размер частиц заполнителя 0,5 мм
В соответствии со значениями сопротивления скольжению, указанными в таблице 1, наилучшими значениями для нескользкого искусственного камня в соответствии с настоящим изобретением являются значения С.S.R. на мокрой поверхности - 0,8 или более, на замасленной поверхности - 0,5 или более, значения С.S.R.В. - 1,4 или более, а наилучшей средней глубиной канавок, прорезающих поверхность, являются значения от 0,02 до 1,0 мм, более предпочтительно от 0,05 до 0,8 мм и еще более предпочтительно от 0,08 до 0,5 мм.
Затем, в соответствии с настоящим изобретением для улучшения противоскользящих характеристик, как показано на Фиг.1, предпочтительно, чтобы обнаженный на поверхности неорганический заполнитель имел острый край. Например, в случае применения в качестве заполнителя тонкоизмельченного кварца, шлифованного кварца, речного песка или стеклянных шариков (сферических) - сопротивление скольжению уменьшается в указанном порядке при одинаковом процентном соотношении компонентов. Было показано, что в случае стеклянных шариков (сферических) оно снижается до 60% или менее по сравнению с тонкоизмельченным кварцем и, кроме того, до 50% или менее.
Например, в случае средней глубины прорезающих поверхность канавок, равной 0,2 мм, и при одинаковых максимальном размере заполнителя и процентном соотношении компонентов значение сопротивления скольжению С.S.R. (обувь человека) имеют значения, указанные в таблице 2.
Таблица 2
| Заполнитель | С.S.R. (мокрая поверхность) | С.S.R. (замасленная поверхность) |
| тонкоизмельченный кварц | 1,541 | 1,262 |
| шлифованный кварц | 1,493 | 1,163 |
| речной песок | 1,362 | 1,126 |
| стеклянные шарики (сферические) | 0,927 | 0,673 |
Обнаружено, что для получения лучших противоскользящих свойств необходимо, чтобы обнаженный неорганический заполнитель имел острый край.
Полагают, что вышеуказанный острый край может иметь, например, радиус кривизны, равный 1 мм или менее.
Кроме того, при изготовлении вышеуказанного нескользкого искусственного камня предпочтительно обращать внимание на максимальный размер частиц неорганического заполнителя.
Во-первых полагают, что максимальный размер частиц неорганического заполнителя в соответствии с настоящим изобретением должен составлять 1/2 или менее толщины пластинки в момент укладки и твердения искусственной композиции в форме, так как нескользкий искусственный камень по данному изобретению, обладающий желаемой прочностью, формой и размером, практически невозможно изготовить, если размер частиц заполнителя превышает 1/2 толщины пластинки.
Если величина составляет 1/2 или менее толщины пластинки в момент укладки и твердения, то максимальный размер частиц заполнителя выбирают с точки зрения желаемого применения нескользкого искусственного камня, желаемых качеств и т.д. Выбор максимального размера частиц важен с точки зрения получаемых противоскользящих качеств искусственного камня, применяемого для изготовления поверхностей полов ванных комнат, стен бассейнов и подобных поверхностей, контактирующих с босыми ногами.
Это происходит из-за того, что меньший максимальный размер частиц обеспечивает большее сопротивление скольжению на мокрой и одновременно мокрой и мыльной поверхности камня. Кроме того, больший максимальный размер частиц создает меньший риск получения потертостей.
Например, при сравнении с нескользким искусственным камнем (максимальный размер частиц неорганического заполнителя 10 мм) с сечением, показанным на Фиг.1, даже в случае одного и того же объемного соотношения между неорганическим заполнителем, смолой (ММА) и глубиной прорезающих поверхность канавок (0,2 мм), обнаружено, что противоскользящие свойства различаются. Примеры показаны в таблице 3.
Таблица 3
| Максимальный размер частиц неорганического заполнителя (мм) | Значение сопротивления скольжению С.S.R. (обувь человека) | Значение сопротивления скольжению С.S.R.В. (босые ноги) | Способность получения потертостей значение G (кгс) | ||
| Мокрая поверхность | Замасленная поверхность | Мокрая поверхность | Мыльная поверхность | ||
| 10 | 0,870 | 0,621 | 1,435 | 1,142 | 37,73 |
| 5 | 0,871 | 0,598 | 1,453 | 1,184 | 38,46 |
| 2,5 | 0,874 | 0,633 | 1,502 | 1,225 | 39,27 |
| 1,2 | 0,871 | 0,615 | 1,532 | 1,297 | 41,90 |
| 0,6 | 0,870 | 0,605 | 1,545 | 1,350 | 42,10 |
| 0,3 | 0,871 | 0,595 | 1,575 | 1,400 | 42,40 |
| 0,15 | 0,865 | 0,580 | 1,535 | 1,250 | 41,80 |
| 0,075 | 0,501 | 0,205 | 0,705 | 0,410 | 20,10 |
В случае твердых подошв обуви значительных различий в значении сопротивления скольжению С.S.R. не наблюдали при изменении максимальных размеров частиц заполнителя в диапазоне от 10 мм до примерно 0,3 мм, но в случае сопротивления скольжению С.S.R.В. (босые ноги) величина сопротивления скольжению увеличивалось в этом диапазоне с уменьшением максимальных размеров частиц заполнителя, т.е. обнаружено, что противоскользящие качества дополнительно улучшались. Напротив, риск появления потертостей, оцененный с помощью значения растяжения (tensile) G, увеличивался с увеличением этих значений. Результаты, указанные в таблице 2 показывают, что нескользкий искусственный камень с максимальными размерами частиц около 0,15 мм обладает прекрасными противоскользящими свойствами при контакте с босыми ногами, но при этом увеличивается вероятность появления потертостей.
Из вышесказанного понятно, что в зависимости от последующего применения, т.е. контакта с твердыми подошвами обуви или босыми ногами, механизм образования нескользкой поверхности должен различаться, причем максимальный размер частиц неорганического заполнителя представляет собой фактор, оказывающий влияние на этот механизм.
В случае заполнителя, имеющего меньший максимальный размер частиц, полагают, что их доля, приходящаяся на единицу прорезанной канавками плоскости шероховатой поверхности, должна быть большей. Полагают, что в случае босых ног происходит более тесный контакт мягкой кожи подошвы ноги с мелкими канавками, прорезающими поверхность, а вот в случае твердых подошв обуви такое сцепление не возникает.
В любом случае, нескользкий искусственный камень может быть изготовлен в соответствии с настоящим изобретением, учитывая все вышесказанное и в соответствии с его предстоящим применением.
В общем, в соответствии с настоящим изобретением максимальный размер частиц неорганического заполнителя предпочтительно составляет от 0,15 до 10 мм, как это следует из таблицы 3.
Если же заполнитель слишком мелкий и его частицы меньше 0,15 мм, то он утрачивает основные свойства заполнителя, т.е. исчезают прочность или твердость поверхности искусственного камня, ощущение природного камня и подобные им свойства, возникают проблемы при получении гомогенной смеси в процессе производства и подобные проблемы, кроме того, также катастрофически снижается значение сопротивления скольжению С.S.R. в случае твердых подошв обуви, а также значение сопротивления скольжению С.S.R.В. в случае босых ног. Противоскользящие свойства не могут быть удовлетворительными.
Напротив, хотя это и не показано в таблице 3, в случае крупных частиц, когда максимальный размер частиц заполнителя превышает 10 мм, величина сопротивления скольжению понижается настолько, что не удовлетворяет практическим требованиям. Например, если максимальный размер частиц заполнителя равен 13 мм, значение С.S.R. (обувь человека) составляет 0,75 на мокрой поверхности и 0,32 на замасленной поверхности. Значение С.S.R.В. (босые ноги) составляет 1,281 на мокрой поверхности и 0,545 на мыльной поверхности.
Кроме того, желательно принимать во внимание твердость неорганического заполнителя. В общем, в соответствии с настоящим изобретением можно предпочтительно применять в качестве неорганического заполнителя материалы, имеющие твердость по шкале твердости Мооса - 5 и выше. Примерами веществ, имеющих твердость по Моосу равную 5 и выше, являются кварц (твердость по Моосу 7), полевой шпат (твердость по Моосу 6), гранат (твердость по Моосу 8), корунд (твердость по Моосу 9) или подобные материалы.
Обнаружено, что материалы, имеющие твердость по Моосу менее 5, имеют более низкое начальное сопротивление скольжению и быстрый износ. В таблице 4 показаны примеры сравнения противоскользящих свойств и износа искусственного камня до и после испытания на износ (стандарт JIS А 1451).
Таблица 4
| Заполнитель (твердость по Моосу) | Значение сопротивления скольжению С.S.R. (обувь человека) | Износ (мм) | |||
| Мокрая поверхность | Замасленная поверхность | ||||
| До | После | До | После | ||
| Кварц (7) | 0,883 | 0,803 | 0,648 | 0,430 | 0,18 |
| Карбонат кальция (3) | 0,874 | 0,730 | 0,551 | 0,333 | 0,38 |
| Флюорит (4) | 0,881 | 0,765 | 0,591 | 0,403 | 0,28 |
В соответствии с настоящим изобретением можно изготовить искусственный камень с противоскользящими свойствами, нехарактерными для традиционного искусственного камня. Далее будет объяснена оценка “противоскользящих свойств”.
В качестве примера противоскользящих свойств обычно обсуждают свойства дорожного покрытия при скольжении по нему колеса транспортного средства или подобные ситуации. Однако все еще не существует стандарта для оценки противоскользящих свойств поверхности строительных материалов и различных типов конструкций, а также нет объединенного международного стандарта для оценки настоящей ситуации.
Известно, что, в основном, для оценки противоскользящих свойств применяют BPN (Британский критерий маятника/British pendulum number) (ASTM E 303), который оценивает свойства дороги при передвижении по ней колеса транспортного средства или подобные ситуации. Однако стандарт BPN не пригоден для оценки противоскользящих свойств поверхности пола или пешеходной дорожки в отношении обуви или босых ног, и тому подобного.
Однако его можно принять во внимание в качестве общей международной ориентировочной характеристики.
В общем, в соответствии с BPN, поверхность считают скользкой при значении на мокрой поверхности менее 60 в случае бега и менее 40 в случае ходьбы.
В отличие от этого, в нашей стране (Япония) в приложении к JISA 5705 (материал для полов на основании винила) был определен “коэффициент сопротивления скольжению (С.S.R.: Coefficient of Slip Resistance)”, определяющий трудность скольжения по материалу пола и измеряемый посредством “методики испытаний скольжения (типа наклонного растягивающего усилия) по материалам для полов”. Но, поскольку даже при применении указанной методики остаются моменты, требующие обсуждения, ее следует рассматривать в данной ситуации только в качестве ориентировочной характеристики.
Так, для нескользкого искусственного камня в соответствии с настоящим изобретением в качестве ориентировочной характеристики, наряду с BPN, применяют критерий С.S.R. (JIS А 5705, JIS А 1454). Для обеспечения большей точности при оценке С.S.R. противоскользящие характеристики измеряют с помощью прибора "O-Y · PSM", который был подробно описан профессором ONO Hidetetsu с сотр. Токийского Института Отделения технологии Архитектуры и Строительства, и затем прибор был принят в качестве контрольной аппаратуры.
Устройство прибора "O-Y · PSM" показано на Фиг.2. В случае обуви используют подошву обуви, в частности подошву обуви человека, которую помещают на подставку (9) для образца скольжения (slip piece seat), а кривую зависимости растягивающей нагрузки от времени получают при установленном грузе (8) 80 кг во время протягивания нагрузки с определенными временем введения и скоростью движения.
Цифры на Фиг.2. представляют следующее:
Таблица 5
| 1 | Основной переключатель |
| 2 | Мотор, работающий с постоянной скоростью |
| 3 | Устройство снижения скорости |
| 4 | Устройство намотки проволоки |
| 5 | Стартовый переключатель |
| 6 | Останавливающий переключать |
| 7 | Движущееся колесо |
| 8 | Груз |
| 9 | Подставка для образца скольжения |
| 10 | Приемник подставки для образца скольжения |
| 11 | Универсальное соединение |
| 12 | Устройство юстировки начальной нагрузки |
| 13 | Устройство преобразования нагрузки |
| 14 | Направляющая |
| 15 | Устройство юстировки скорости растягивающей нагрузки |
| 16 | Фиксирующая стойка |
| 17 | Проволока |
| 18 | Подъемник |
| 19 | Устройство юстировки угла растяжения |
| 20 | Шкив |
Пример кривой зависимости растягивающей нагрузки от времени показан на Фиг.3. Из Фиг.3 находят максимальную растягивающую нагрузку (Рmах), а значение сопротивления скольжению (С.S.R.) вычисляют по данной ниже формуле для оценки скольжения образца.
С.S.R.=Рmах (кгс)/80 (кгс)
Так как значение величины скольжения сильно зависит от вещества, находящегося на поверхности, т.е. воды, воды с пылью (грязная вода), масла, и тому подобного, эти факторы следует учитывать при выполнении измерений.
Более того, в JIS А 1454 определены стандартная деталь скольжения и вещества, находящиеся на поверхности.
В целом полагают, что если значение сопротивления скольжению С.S.R. в случае твердой подошвы обуви человека составляет менее 0,45 для различных типов материалов пола безотносительно к веществу, находящемуся на поверхности, поверхность является скользкой.
Для измерения значения сопротивления скольжению С.S.R. можно, например, ознакомиться с текущими научными публикациями профессора Оnо и сотрудников.
Кроме того, при измерении скольжения босых ног кривую зависимости растягивающей нагрузки от времени получают при помощи образца скольжения, показанного на Фиг.4.
На Фиг.5 показан пример кривой зависимости растягивающей нагрузки от времени. Из Фиг.5 находят максимальную нагрузку (Рmах) и исходную нагрузку (Pmin) на углубленной части, а “значение сопротивления скольжению (С.S.R.В.: коэффициент сопротивления скольжению при купании)” вычисляют по данной ниже формуле для оценки скольжения образца.
С.S.R.В.=(Рmах (кгс)/80 (кгс)) + (Pmin (кгс)/80 (кгс))
С.S.R.В. считают оценочным методом, основанным на JIS А 5705.
Измерения выполняют на поверхности, покрытой жидким веществом, таким как вода, мыло, масло и тому подобное, которое может находиться на полу.
В целом, при значении С.S.R.В. менее 0,8 поверхность считают скользкой для различных материалов полов, независимо от присутствующего на поверхности вещества.
Кроме того, в случае босых ног необходимо принимать во внимание способность образования потертостей. Так, в вышеуказанный испытательный прибор на подставку (10) для образца скольжения помещают пенорезину с твердостью А по Шору, равной 35, и толщиной 3 мм; далее, на поверхность резины наносят 2 г/м2 детской присыпки для измерения царапающего усилия G (кгс) (см. Фиг.6) в условиях установленного груза 40 кгс. Так, с помощью царапающего усилия G (кгс) можно оценить шероховатость поверхности с точки зрения появления потертостей. При большем значении царапающего усилия G потертости могут образовываться легко.
В качестве значения царапающего усилия G для оценки возможности появления потертостей предпочтительно выбирают 45 кгс или менее.
Для измерения значения сопротивления скольжению в случае босых ног можно ознакомиться с текущими научными публикациями профессора Оnо и сотрудников.
Значения С.S.R. и С.S.R.В. и значения царапающего усилия (свойство потертости), указанные в таблицах 1-4, оценены с помощью вышеуказанных вычислений и методик.
В соответствии с большим количеством рассмотренных ранее случаев значения С.S.R. и С.S.R.В. измеряли для различных типов материала для полов. Значения С.S.R. (обувь с твердой подошвой) на мокрой поверхности, т.е. поверхности с разбрызганной водой, составляет менее 0,6 в случае любого каменного материала, строительного раствора, бетона и керамической плитки, и даже в случае материала с противоскользящими характеристиками значение составляет только менее 0,8. То же самое верно и для искусственных камней. Значения С.S.R.В. в случае босых ног для традиционного нескользкого искусственного камня составляет только менее 1,3 на мокрой поверхности.
В сложившейся ситуации изобретение в соответствии с настоящей заявкой описывает искусственный камень, имеющий прекрасные противоскользящие характеристики:
(1) Нескользкий искусственный камень, имеющий значения сопротивления скольжению С.S.R. в случае твердой подошвы обуви человека на мокрой поверхности (в состоянии окаченном водой), равное или превышающее 0,8.
(2) Нескользкий искусственный камень, имеющий значения сопротивления скольжению С.S.R. в случае твердой подошвы обуви человека на замасленной поверхности, равное или превышающее 0,45.
(3) Нескользкий искусственный камень, имеющий значения сопротивления скольжению С.S.R.В. в случае босых ног на мокрой поверхности, равное или превышающее 1,4.
(4) Нескользкий искусственный камень, имеющий значения сопротивления скольжению С.S.R.В. в случае босых ног на мыльной поверхности, равное или превышающее 0,8.
Здесь мокрая поверхность означает поверхность, обрызганную водой. Более конкретно под этим подразумевают состояние поверхности, по которой разбрызгано достаточное количество дистиллированной воды. Кроме того, под замасленной поверхностью подразумевают поверхность с пищевым рапсовым маслом (JAS растительные масла и жиры, параграф No. 32), разбрызганным в количестве 40 г/м2. Под мыльной поверхностью подразумевают поверхность, на которой разбрызган в достаточном количестве неперегнанный раствор жидкого мыла (мыло для тела).
Затем, что касается международного стандарта BPN, изобретение в соответствии с настоящей заявкой также описывает нескользкий искусственный камень, имеющий значение сопротивления скольжению BPN (ASTM Е303), равное или превышающее 65 на мокрой поверхности и 20 и более на замасленной поверхности.
Например, в таблице 8 даны для сравнения противоскользящие характеристики нескользкого искусственного камня в соответствии с настоящим изобретением, включающего в качестве основной составляющей кварцевый заполнитель (41,0% об.), ММА смолу (32,98% об.) и наполнитель из гидроксида алюминия (25,19% об.), причем максимальный размер частиц заполнителя составляет 2,5 мм, а средняя глубина прорезающих поверхность канавок 0,25 мм, и коммерчески доступного материала для пола.
Таблица 8
| Характеристика | Изобретение | Продукт А | Продукт В | |
| BPN | Сухой | 71 | 79 | 85 |
| Мокрый | 68 | 22 | 54 | |
| Мыльный | 30 | 15 | 18 | |
| Замасленный | 37 | 10 | 16 | |
| С.S.R. (обувь человека) | Мокрый | 0,883 | 0,782 | 0,741 |
| Замасленный | 0,648 | 0,268 | 0,284 | |
| С.S.R.В. (босые ноги) | Мокрый | 1,541 | 0,946 | 1,001 |
| Мыльный | 1,262 | 0,332 | 0,475 |
Коммерчески доступный продукт А: изготовлен Gale Corp. (Германия), керамическая плитка для бассейнов.
Коммерчески доступный продукт В: изготовлен Inax Corp.
Из таблицы 8 очевидно, что в соответствии с настоящим изобретением может быть получен продукт, имеющий прекрасные противоскользящие характеристики: 60 и более по BPN на мокрой поверхности и 20 и более на замасленной поверхности.
Из таблицы 8 также видно, что значения С.S.R. и С.S.R.В. сильно различаются, как и значения BPN.
Далее, в настоящем изобретении предложен нескользкий искусственный камень, имеющий средний краевой угол смачивания поверхности в случае дистиллированной воды - от 45 до 75 градусов, предпочтительно от 55 до 72 градусов. Из данных, указанных в таблице 9, очевидно, что краевой угол связан с противоскользящими характеристиками.
Таблица 9
| Образец | Средний краевой угол в случае дистиллиров. воды (градусы) | С.S.R. (обувь человека) Мокрая поверхность | Средний краевой угол в случае мыла для тела (градусы) | С.S.R. (босые ноги) Мыльная поверхность |
| Продукт по изобретению А | 63 | 0,863 | 0 | 1,256 |
| Продукт по изобретению В | 55 | 0,883 | 0 | 1,262 |
| Продукт по изобретению С | 70 | 0,812 | 0 | 1,122 |
| Коммерчески доступный продукт В (таблица 8) | 103 | 0,741 | 24 | 0,475 |
| Коммерчески доступная пластинка из смолы (полиэстер) | 74 | недоступно измерению | 19 | недоступно измерению |
(1) Продукт в соответствии с настоящим изобретением включает в качестве основной составляющей кварцевый заполнитель (45% об.), ММА смолу (29% об.) и гидроксид алюминия (24% об.) и имеет максимальный размер частиц заполнителя 3 мм. Однако средняя глубина прорезающих поверхность канавок составляет 0,8 мм, 0,2 мм, 0,05 мм соответственно.
(2) В качестве мыла для тела применяли "Biore JB (моющее средство для всего тела)", производимое Као Corp.
(3) “Недоступно измерению” означает недоступность получения численного значения ввиду очень большого скольжения.
Обнаружено, что продукт в соответствии с настоящим изобретением имеет меньший краевой угол смачивания, т.е. прекрасную способность к смачиванию.
Состав искусственного камня в соответствии с настоящим изобретением, имеющего вышеуказанные прекрасные противоскользящие характеристики, можно варьировать, как указано выше, кроме того, то же можно сказать и о его способе получения.
Полагают, что наряду с вышеуказанными неорганическим заполнителем и смолой в состав искусственного камня могут входить наполнитель и прочие функциональные компоненты, причем возможно применение небольших количеств компонентов для улучшения прочности, износостойкости, цветового тона, огнестойкости и других функций.
Неорганический заполнитель готовят таким образом, что его объемная доля составляет от 25 до 75%. В этом случае, желательно, чтобы максимальный размер частиц составлял 1/2 или менее толщины пластинки в момент укладки и твердения, как указано выше. Однако излишне напоминать, что указанный неорганический заполнитель может быть представлен смесью частиц различных размеров с определенным гранулометрическим составом.
Практически предпочтительно применять заполнитель с размером частиц более 36 меш (Tayler стандарт). Предпочтительно использовать неорганический заполнитель с гранулометрическим составом, соответствующим самой плотной упаковке, что хорошо известно из области технологии бетонов и смежных отраслей. В частности, для улучшения противоскользящих свойств материала для полов и подобных им материалов, находящихся в контакте с босыми ногами, необходимо принимать во внимание в качестве самой плотной упаковки упаковку частиц заполнителя, имеющего меньший максимальный размер частиц.
За состав с самой плотной упаковкой частиц неорганического заполнителя в соответствии с настоящим изобретением можно принять состав, в котором отношение среднего размера частиц к их максимальному размеру таково, как показано в таблице 10.
Таблица 10
| Максимальный размер частиц заполнителя (мм) | Средний размер частиц заполнителя (мм) |
| 10 | 1 |
| 5 | 0,7 |
| 2,5 | 0,5 |
| 1,2 | 0,4 |
При изготовлении искусственного камня, естественно, необходимо принимать во внимание цветовой тон и дизайн камня. Обычно имитируют гранит и мрамор, поскольку получить природный продукт с нужным цветом и блеском затруднительно. Цвет и блеск - важные составляющие, определяющие ценность гранита и мрамора. Природные гранит и мрамор имеют широкий спектр цветов - от практически черного до белого или красного и огромное количество цветовых оттенков.
При придании цвета искусственному камню, например для получения черного камня, можно использовать только черные порошкообразные частицы природного камня или подобного материала, а при получении продукта промежуточного оттенка изготовление становится проблемой. Кроме того, даже при успешном решении цветовой проблемы остается проблема получения блеска, характерного для мрамора.
Даже при решении цветовой проблемы с помощью красителя или пигмента обычно бывает трудно придать камню блеск и насыщенность цвета.
Напротив, в искусственном камне по настоящему изобретению можно применять прозрачный неорганический заполнитель. Например, при изготовлении обладающего блеском продукта, подобного мрамору или граниту, можно использовать неорганический заполнитель, полученный из тонкоизмельченного природного содержащего кварц камня, стекла, плавленого кварца.
Неорганический заполнитель, полученный из тонкоизмельченного природного содержащего кварц камня, во многих случаях бесцветен и прозрачен. Даже если он имеет цвет, он обычно не слишком заметен, и если он не обладает прозрачностью, в большинстве случаев его частицы все же имеют некоторую прозрачность.
При использовании заполнителя можно контролировать цвет производимого искусственного камня, а также благодаря наличию мелкозернистого компонента на основе прозрачного кварца обеспечить блеск и цвет в толще.
Кроме того, в нескользком искусственном камне по настоящему изобретению кроме материала неорганического заполнителя можно использовать наполнитель предпочтительно с более мелкими частицами, чем частицы заполнителя, например наполнитель со средним размером частиц от 30 до 70 мкм. В качестве наполнителя можно включать различные типы материалов, как природных, так и искусственных. Предпочтительными являются, например, карбонат кальция, гидроксид алюминия и подобные вещества. Размер частиц наполнителя должен быть намного меньше размера частиц заполнителя, так что первые могут проникать между частицами неорганического заполнителя, заполняя пространство между ними и внося свой вклад в свойства получаемого искусственного камня, такие как твердость, гибкость и противоскользящие свойства поверхности. Объемное отношение неорганического заполнителя к наполнителю (неорганический заполнитель/наполнитель), как правило, предпочтительно составляет от 0,5 до 5. Более предпочтительно оно составляет от 1 до 4.
Кроме того, некоторую часть наполнителя может составлять регулирующее окраску вещество, такое как диоксид марганца, диоксид титана, силикат циркония и оксид железа, это вещество можно включать с целью улучшения свойства восприятия материала ночью или свойства флуоресценции материала; могут быть также включены материалы, аккумулирующие цвет, такие как алюминаты стронция, или неорганический флуоресцентный материал типа разнообразных оксидов, а для обеспечения огнезащитных свойств может быть добавлен такой компонент, как триоксид сурьмы, соединения бора и бромсодержащие вещества.
Кроме того, также может быть включено неорганическое антибактериальное вещество. Например, антибактериальный нескользкий искусственный камень применяют для полов, стен, перил и подобных участков ванных комнат, туалетов и подобных им помещений. Этот камень также может быть использован в медицинских учреждениях, на предприятиях по переработке пищевых продуктов и подобных им заведениях.
В качестве неорганического антибактериального вещества может присутствовать, например, неорганический материал на основе серебра, цинка, меди.
Смола, как было отмечено выше, может быть выбрана из большого количества термореактивных смол.
Например, могут присутствовать акриловая смола, метакриловая смола, ненасыщенная полиэфирная смола и подобные вещества. В частности, предпочтительными являются: метакриловая смола, эпоксидная смола, их смеси или их сополимеры и подобные им вещества.
К этим смолам для регулировки окраски могут быть добавлены органические пигменты или красители на основе азосоединений или фталоцианина.
Кроме того, могут быть включены светостабилизирующие агенты, огнезащитные агенты и подобные им вещества.
Смоляной компонент играет роль компонента, формирующего скелет искусственного камня, или подобного материала, содержащего неорганический заполнитель и наполнитель для того, чтобы связать весь материал и обеспечить изделию эластичность или прочность на растяжение к моменту завершения изготовления искусственного камня.
Содержание смолы в камне может составлять приблизительно до 70% об., однако с точки зрения обеспечения прочности искусственного камня, его долговечности, внешнего вида, подобного природному камню, цвета и подобных характеристик предпочтительно, чтобы содержание смолы составляло от 25 до 35% об.
Если содержание смолы слишком велико, изделие из искусственного камня становится слишком похожим на пластмассу для того, чтобы иметь внешний вид и название искусственного камня. Кроме того, при слишком низком содержании смолы, хотя при этом вид камня приближается к природной окраске, продукт становится слишком непрочным для применения. Также, в этом случае едва ли можно обеспечить противоскользящие характеристики.
Что касается смолы, то в соответствии с настоящим изобретением искусственный камень, имеющий желаемые хорошие противоскользящие характеристики, может быть изготовлен на основе различных типов смол. Для искусственного камня, применяемого в условиях, где требуется достаточная прочность и атмосферостойкость, химическая стойкость, твердость и износостойкость, прозрачность, глубина цвета и подобные характеристики, в качестве основного компонента может быть предпочтительно использована метакриловая смола, в частности ММА смола (смола на основе метилметакрилата).
Кроме того, что касается искусственного камня, содержащего в основном вышеуказанные неорганический заполнитель, неорганический наполнитель и смолу, мягкий композиционный материал с высокой прочностью, предложенный Заявителем, может быть использован в качестве нескользкого искусственного камня.
Таким образом, может быть получен нескользкий искусственный камень, имеющий твердость поверхности по Виккерсу 400 или более (JIS Z 2244) и радиус кривизны при изгибе пластинки толщиной от 3 до 15 мм без излома, равный R 25 мм или более.
Это может быть достигнуто при использовании 50% об. или более в расчете на общее количество смеси неорганического компонента, включающего неорганический заполнитель, и 50% об. или менее органического компонента, такого как смола. Далее, основной составляющей органического компонента может быть метакрилат. Более конкретно, в качестве примера можно привести отвержденную модифицированную ММА смолу на основе полиметилметакрилата (ПММА), одного или более мономера метилметакрилатного (ММА) типа, мономера 2-этилгексилметакрилата, мономера 2-этилгексилакрилата, мономера 2-этилпентилметакрилата, мономера бутилметакрилата и мономера циклогексилметакрилата.
В таблице 11 показаны противоскользящие свойства искусственного камня, полученного на основе различных типов смол.
Во всех случаях указаны противоскользящие характеристики искусственного камня, где применен кварцевый заполнитель с максимальным размером частиц 2,5 мм, при этом камень включает 50% об. заполнителя, 25% об. смолы и 22% об. наполнителя, основной компонент которого - гидроксид алюминия, причем средняя глубина канавок, прорезающих поверхность камня, составляет 0,8 мм. Хотя в случае ММА смолы значение несколько понижается, очевидно, что могут быть реализованы хорошие противоскользящие характеристики. Кроме того, в этом случае может быть получена пластинка искусственного камня с высокой прочностью и гибкостью, отражающая твердость неорганического заполнителя.
В соответствии с настоящим изобретением соотношение неорганического заполнителя и смолы указано в объемных %, а не в массовых %, поскольку для нескользкого искусственного камня важным фактором является действительный вид соотношения, включая сам искусственный камень и его поверхность. Характеристика в виде трехмерной твердой фазы представляет собой требуемые противоскользящие характеристики, а такой неотъемлемый фактор, как конфигурация искусственного камня, представляет собой объемные процентные содержания. Разумеется, возможен перевод из объемных долей в массовые и обратно через плотность, но для описания настоящего изобретения это несущественно.
Кроме того, что касается состава искусственного камня, то в соответствии с настоящим изобретением нескользкий искусственный камень может иметь указанный выше неорганический заполнитель, частично или полностью состоящий из прозрачных частиц, где частица или небольшое их количество покрыты органическим или неорганическим веществом.
Такую операцию нанесения покрытия на прозрачный заполнитель можно произвести с помощью нанесения на поверхность прозрачной частицы смолы и ее отверждения, нанесения покрытия из неорганического вещества, такого как жидкое стекло, глазурь для керамики, материала, содержащего мелкие частицы, или неорганического антибактериального материала путем обжига и прочее. В любом случае, толщина покрытия на поверхности прозрачных частиц может составлять от нескольких мкм до нескольких десятых мкм, например от 5 до 50 мкм, более предпочтительно - от 20 до 30 мкм. Более конкретно, неорганическое покрытие может быть изготовлено, например, путем использования смолы на акриловой основе, смоляной композиции на основе ненасыщенного сложного полиэфира, нагревания до температуры приблизительно от 150 до 300°С и облучения светом для получения покрытия из смоляной композиции на поверхности частицы и его отверждения, или оно может быть изготовлено из жидкого стекла, глазури, мелких частиц светящегося материала и подобных материалов с помощью обжига при высокой температуре, составляющей приблизительно от 800 до 1100°С.
При нанесении слоя покрытия, содержащего окрашивающее вещество, такое как пигмент или краситель, можно получить уникальную окраску в толще материала и блеск.
Частицы прозрачного природного неорганического заполнителя удобно покрывать глазурью для окрашивания керамики, обжигать с целью получения частицы требуемого цвета и затем использовать полученный заполнитель. В соответствии с этим способом можно достигнуть не только определенного цвета, но и значительно расширить диапазон выделения.
При использовании заполнителя из природного камня на основе тонкоизмельченного кварца, покрытого глазурью и обожженного, в случае черного или красного цвета не нужно беспокоиться о воспроизводимости цвета. При этом легко воспроизводится не только цвет, но также блеск и оттенок.
Покрытие сильно улучшает сродство заполнителя искусственного камня ко всей структуре.
Кроме того важно, что, поскольку вышеуказанный прозрачный природный камень или подобный ему материал используют для получения заполнителя с твердым поверхностным покрытием, при полировке поверхности искусственного камня это покрытие частично скалывается. Таким образом, частично обнаженные частицы прозрачного неорганического заполнителя и структура поверхности слоя покрытия в их окрестности создают уникальный светоотражающий эффект.
Так, свет, падая на прозрачный заполнитель, отражается слоем покрытия, находящимся в непосредственной близости от заполнителя, и снова отражается, проходя через прозрачный заполнитель. Это прохождение и отражение света существенно отличается от простого отражения от поверхности обычного искусственного камня, что придает искусственному камню в соответствии с настоящим изобретением неповторимый вид.
Если указанное покрытие изготовлено из флуоресцентного материала, который светится в темноте и обладает свойством испускать свет или обладает подобными им свойствами, испускание света обеспечивает большую яркость и длительность свечения.
Объемная доля прозрачного заполнителя с вышеуказанным слоем покрытия может, как правило, составлять от 10 до 100% об. от общего количества заполнителя.
В изобретении в соответствии с настоящей заявкой предложен нескользкий искусственный камень, например, такой как вышеуказанный искусственный камень, поверхность которого образована резкой или делением на участки заданной формы и толщины при помощи гидромеханической обработки, или без резки или деления, после установки и твердения в форме композиции искусственного камня, содержащей неорганический заполнитель и смолу.
Кроме того, также может быть предложен нескользкий искусственный камень, получаемый при помощи водяной (water polish) или зеркальной полировки поверхности, производимой перед гидромеханической обработки.
Операции укладки и твердения могут быть выполнены с помощью инжекционного формования, прессования в формах, непрерывного формования на ленточном прессе и подобных процессов.
Например, прессование в формах можно проводить, предварительно вводя материал, включающий неорганический заполнитель, наполнитель и смоляной компонент в необходимых для этого состава количествах, после придания ему формы в нижнюю приемную форму в качестве горизонтального формодержателя, размещая верхнюю форму и действуя на нее поверхностным давлением, например, от 5 до 100 кгс/см2. В процессе формования материал нагревают при сжатии до температуры примерно от 80 до 180°С в течение периода времени от 5 минут до нескольких часов.
Кроме того, при прессовании в формах с нагреванием также можно повысить подвижность вышеуказанного материала в форме путем приложения вибрации к формодержателю одновременно с приложением давления.
Конечно, форма нескользкого искусственного камня в соответствии с настоящим изобретением не ограничена изделиями в виде плоских пластинок. Изделие может быть в форме выступа, или иметь выступ на своей поверхности - для людей с дефектами зрения, или изделие может иметь форму с перепадом уровня. Более того, можно рассматривать различные виды оформления.
Кроме того, понятно, что, используя светящийся материал в качестве указателей на темных участках, можно формировать направляющие табло из искусственного камня, обеспечивая, таким образом, безопасность. Процесс формования под давлением пригоден для серийного производства относительно простых по форме изделий, таких как плоские прессованные пластинки, и, кроме того, он очень экономичен из-за малых потерь материала.
Кроме того, в соответствии с настоящим изобретением после формования можно производить обработку поверхности прессовки с целью придания обнаженной смоляной поверхности желаемых противоскользящих свойств.
В качестве способа можно принять, например, способ селективного удаления смолы. В качестве способа, например, для осуществления базовой обработки поверхности эффективна гидромеханическая обработка поверхности прессовки под высоким давлением после выемки изделия из формы. Это и есть вышеуказанный способ гидромеханической обработки.
Для обеспечения желаемой глубины канавок, прорезающих поверхность, при гидромеханической обработке в соответствии с твердостью и прочностью поверхности обрабатываемого материала выбирают условия процесса, такие как давление воды, размер сопла и расстояние между обрабатываемым материалом и отверстием сопла. Давление не ограничено, но обычно применяют, например, давления воды от 100 до 1500 кгс/см2 при размере сопла от 5 до 50 мм.
Конструкция сопла и системы для подачи воды под высоким давлением не ограничена. Могут быть приняты различные типы известного оборудования.
С помощью гидромеханической обработки может быть получена шероховатая поверхность искусственного камня с хорошими противоскользящими характеристиками, с приятной фактурой. Кроме того, следует особо отметить, что в соответствии с настоящим изобретением поверхность камня не становится матовой при гидромеханической обработке.
Количество отходов искусственного камня при гидромеханической обработке поверхности зависит от типа неорганического заполнителя и смолы, их соотношения, условий формования и прочих условий, и, следовательно, может быть определено возможно при учете вышеуказанных соображений. Если, как правило, глубинна канавок, прорезающих поверхность, составляет от 0,02 до 1,0 мм, то оно составляет приблизительно 10 см3/м2 или более. Например, в случае искусственного камня с неорганическим заполнителем из кварца и ММА смолой, оно составляет около 30-38 см3/м2, если средняя глубина канавок, прорезающих поверхность, должна составлять 0,05 мм, и составляет около 80-92 см3/м2, если средняя глубина канавок, прорезающих поверхность, должна составлять 0,2 мм.
По сравнению со способом травления, использующим органический растворитель, при гидромеханической обработке можно легко перерабатывать жидкие отходы.
Конечно, при необходимости можно обрабатывать поверхность органическим растворителем для частичного удаления компонента смолы путем размягчения или растворения.
Органический растворитель в этом случае может быть выбран в соответствии с типом применяемого смоляного компонента. Например, могут быть применены хлорированные углеводороды, такие как этиленхлорид, метиленхлорид или хлороформ, карбоновые кислоты, такие как уксусный ангидрид, этилацетат, бутилацетат или подобные соединения сложных эфиров, ацетон, тетрагидрофуран, ДМФА (диметилформамид), ДМСО (диметилсульфоксид) и аналогичные вещества.
Шероховатая поверхность может быть получена при вымачивании прессовки в органическом растворителе, распылении или нанесении капель органического растворителя и удаления размягченной или расстворенной смолы с поверхности.
Иначе, смоляной компонент с низкой твердостью можно соскребать с поверхности проволочной щеткой, режущими инструментами и подобными им средствами.
С помощью полировки поверхности перед нанесением шероховатости и осуществления основной обработки поверхности вышеуказанными различными средствами частицы неорганического заполнителя могут обнажиться на поверхности сечения изделия. Таким образом, можно получить ощущение поверхности уникальной толщины, блеска и сияния. Это проистекает за счет явления уникального отражения света.
В соответствии с настоящим изобретением придание поверхности шероховатости после полировки особенно удобно производить гидромеханической обработкой. При придании поверхности шероховатости после полировки смолу отделяют в виде мелких кусочков, получая эффективным способом нескользкий искусственный камень в соответствии с настоящим изобретением.
Средства полировки поверхности, в принципе, не ограничены; так полировку можно производить с помощью точильного камня, полирующей ткани, полирующей ленты или полирующей присадки, такой как отделочный полирующий агент, или затирочного вещества.
В качестве полирующего материала можно применять алмаз, карбонат бора, корунд, оксид алюминия или оксид циркония в качестве наиболее часто применяемых для полировки, а также можно произвольно использовать трепел, доломит, оксид алюминия, оксид хрома, оксид церия и подобные вещества, обеспечивающие эффект отделки.
После полировки поверхности можно придать шероховатость.
В настоящем изобретении следует обратить внимание на следующее.
Например, как показано на фиг.7, в нескользкий искусственный камень в соответствии с настоящим изобретением также включен искусственный камень (73), полученный резкой искусственного камня (71), с которого после вышеуказанного формования и твердения, как указано выше, отрезают часть в виде пластинки, толщина которой меньше, чем толщина пластинки во время формования, и затем осуществляют обработку вырезанной поверхности искусственного камня (72).
Кроме того, как очевидно из фиг.7, искусственный камень (75), полученный при резке искусственного камня (74) на более тонкие пластинки, где искусственному камню (71) были приданы противоскользящие характеристики поверхности после формования, также включен в объем настоящего изобретения искусственного камня.
Далее, в настоящее изобретение также включена нескользкая конструкция с нескользким искусственным камнем, представленным в виде слоя поверхностного материала, а также нескользкая конструкция, где нескользкий искусственный камень составляет часть поверхности.
Предлагаемые конструкции могут быть выполнены в виде плиты или блока произвольной формы, противоскользящие характеристики которых обеспечены искусственным камнем по изобретению. Предлагаемые нескользкие конструкции можно применять в качестве элементов зданий и сооружений, например напольной плитки, ступеней и перил лестниц, переходов, что будет способствовать снижению травматизма.
Могут существовать слоистые структуры, или конструкции, имеющие в качестве поверхностного материала нескользкий искусственный камень в соответствии с настоящим изобретением и пластинку из смолы, металла, камня, керамического материала, цемента или подобного вещества, прикрепленную к нему с задней стороны клеем или механическим путем при помощи связывания металлом или арматурой.
В качестве примеров настоящего изобретения также можно привести конструкцию в виде плиты или блока произвольной формы, полученную инжекционным формованием неорганического материала, такого как цементный раствор и гипс, смолы или подобного материала, укладкой и твердением, или неполным твердением, искусственного камня по настоящему изобретению с целью образования единого целого; такую конструкцию получают путем размещения в предопределенной позиции керамической плитки, гипсовой пластинки, металлической пластинки, стекла или подобного материала, и размещением и твердением нескользкого искусственного камня по изобретению; такую конструкцию также получают путем инжектирования искусственного камня по настоящему изобретению и размещения его посредством заранее заданной установки в полутвердом состоянии на задней поверхности керамической плитки, гипсовой пластинки, металлической пластинки, стекла или подобного материала для осуществления твердения при сжатии. Такую конструкцию можно использовать в строительстве при возведении полов, бордюров, перил.
Что касается слоистой структуры или конструкции, то нескользкий искусственный камень (81) по настоящему изобретению может быть нанесен на материал (82) другого типа не только в виде сплошного слоя, как это показано в качестве примера на Фиг.8(А). Альтернативная конструкция может быть решетчатой или ажурной и состоять как минимум из двух слоев. Нескользкая конструкция может включать элементы основы и элементы искусственного камня, располагаемого сверху на основе, причем эти элементы могут быть выполнены в виде отдельных полос настила, как это показано на Фиг.8(В). Такая нескользкая конструкция, представляющая собой строительный элемент в виде плиты или блока для возведения, например, полов, бортиков, будет обладать несомненным дополнительным преимуществом во влажных помещениях, например бассейнах, мойках, душевых, поскольку вода в этом случае не будет скапливаться на поверхности.
Кроме того, может быть произвольным образом рассмотрена конструкция, например лестница, включающая нескользкий искусственный камень, закрепленный с помощью сочленения (соединение встык), и нескользкий искусственный камень (91), заделанный в поверхность ступеней лишь частично, как показано на Фиг.9. Таким образом, это может быть ступенька или вставка в ступеньку, обеспечивающие отсутствие или снижение проскальзывания.
Ниже описаны производственные случаи воплощения нескользкого искусственного камня по настоящему изобретению. Естественно, изобретение не ограничено указанными примерами.
Пример 1
Приготовлен состав, включающий неорганический заполнитель из кварца с максимальным размером частиц 2,5 мм и средним размером частиц 0,5 мм, ММА смолу в качестве смолы и гидроксид алюминия в качестве материала наполнителя, при в следующих соотношениях:
Кварцевый заполнитель 47,63% об.
Смола 29,69% об.
Гидроксид алюминия 22,68% об.
Массовые соотношения:
Кварцевый заполнитель 59,46% масс.
Смола 14,68% масс.
Гидроксид алюминия 25,86% масс.
В композицию добавлено небольшое количество силанового связующего агента и отверждающего агента.
Смесь заполнителя или подобных веществ в виде сиропа в ММА смоле вводят в остов формы, с тем чтобы формовать под давлением в пластинки толщиной 10 мм.
После высвобождения из формы поверхность подвергают гидромеханической обработке при давлении водяной струи 1500 кг/см2 при расстоянии от сопла до поверхности, равном 30 мм, для образования шероховатостей. Таким образом, получают поверхность со средней глубиной канавок, прорезающих поверхность, равной 0,2 мм.
Предел прочности искусственного камня при изгибе составлял 306 Н/см, твердость кварцевого заполнителя - 7 по шкале Мооса, абсорбция воды - 0.
Кроме того, при проверке устойчивости по отношению к кислотам и щелочам (вымачивание в 3% водном растворе соляной кислоты в течение 8 часов и в 3% водном растворе гидроксида натрия в течение 8 часов) не было обнаружено никаких отклонений.
Ниже указаны прекрасные противоскользящие свойства искусственного камня.
С.S.R. (обувь человека)
Мокрая поверхность 0,874
Замасленная поверхность 0,633
С.S.R.В. (босые ноги)
Мокрая поверхность 1,470
Мыльная поверхность 1,225
Пример 2
Приготовлен состав, как в примере 1, но с иными соотношениями компонентов:
Кварцевый заполнитель 59,11% об. (69,26% масс.)
Смола 23,18% об. (11,14% масс.)
Гидроксид алюминия 17,71% об. (19,60% масс.)
Противоскользящие свойства искусственного камня со средней глубиной канавок, прорезающих поверхность, равной 0,2 мм, были следующими:
С.S.R. (обувь человека)
Мокрая поверхность 0,851
Замасленная поверхность 0,618
С.S.R.В. (босые ноги)
Мокрая поверхность 1,478
Мыльная поверхность 1,202
Применение в промышленности
Выше было подробно объяснено, в соответствии с настоящим изобретением получен искусственный камень, приятный на ощупь, имеющий прекрасный цвет, хорошую поверхностную твердость и износостойкость, прекрасные противоскользящие характеристики поверхности, предотвращающие скольжение при ходьбе и пр. по искусственному камню. Кроме того, с помощью гидромеханической обработки может быть изготовлен нескользкий искусственный камень, имеющий не матовую, а блестящую поверхность.
Нескользкий искусственный камень применяют для полов внутри ванных комнат, туалетов, кухонь и подобных помещений, полов внешней части бассейнов, входов и подобных помещений, ванн и для иного применения, элементов общественных зданий, таких как подземных торговых пассажей, ступеней, железнодорожных платформ, а, кроме того, поверхностей полов, на которые могут попадать влага и маслянистые вещества, находящиеся на различных рабочих участках, обрабатывающих заводах, фабриках и тому подобном, где применение воды или маслянистых веществ неизбежно.
1. Нескользкий искусственный камень, выполненный из состава, содержащего неорганический заполнитель и метакриловую смолу, имеющий шероховатую поверхность с обнаженным неорганическим заполнителем и величину сопротивления скольжению BPN ASTM E303, составляющую 60 или более на мокрой поверхности и 20 или более на замасленной поверхности, при этом у камня средняя глубина канавок, прорезающих поверхность, находится в интервале от 0,02 до 1,0 мм, максимальный размер частиц неорганического заполнителя составляет от 0,15 до 10 мм, твердость неорганического заполнителя составляет 5 или более по шкале твердости Мооса, объемная доля неорганического заполнителя составляет от 25 до 75%, а объемная доля смолы составляет приблизительно до 70%.
2. Нескользкий искусственный камень по п.1, у которого средняя глубина канавок, прорезающих поверхность, составляет от 0,05 до 0,8 мм.
3. Нескользкий искусственный камень по п.1 или 2, в котором объемная доля неорганического заполнителя составляет от 35 до 65%.
4. Нескользкий искусственный камень по любому из пп.1-3, у которого обнаженный на поверхности неорганический заполнитель имеет острый край.
5. Нескользкий искусственный камень по п.4, где радиус кривизны края меньше или равен 1 мм.
6. Нескользкий искусственный камень по любому из пп.1-5, у которого максимальный размер частиц неорганического заполнителя меньше или равен 1/2 толщины пластинки в момент укладки и твердения.
7. Нескользкий искусственный камень по любому из пп.1-6, в котором неорганический заполнитель приготовлен с гранулометрическим составом близким или соответствующим самой плотной упаковке, и уложен и отвержден.
8. Нескользкий искусственный камень по п.1, у которого величина сопротивления скольжению BPN составляет 65 или более на мокрой поверхности и 35 или более на замасленной поверхности.
9. Нескользкий искусственный камень по п.1, у которого величина сопротивления скольжению C.S.R. составляет 0,8 или более на мокрой поверхности в случае твердых подошв обуви человека.
10. Нескользкий искусственный камень по п.9, у которого величина сопротивления скольжению C.S.R. составляет 0,45 или более на замасленной поверхности.
11. Нескользкий искусственный камень по п.1, у которого величина сопротивления скольжению C.S.R.B. составляет 1,4 или более на мокрой поверхности в случае босых ног.
12. Нескользкий искусственный камень по п. 11, у которого величина сопротивления скольжению C.S.R.B. составляет 0,8 или более на мыльной поверхности в случае босых ног.
13. Нескользкий искусственный камень по п.1, у которого краевой угол к поверхности в случае дистиллированной воды находится в среднем в интервале от 45 до 75°.
14. Нескользкий искусственный камень по п.13, у которого средний краевой угол составляет от 55 до 72°.
15. Нескользкий искусственный камень по любому из пп.1-14, поверхность которого образована резкой или разделением на участки заданной формы и толщины при помощи гидромеханической обработки, или без резки или разделения, после укладки и твердения в форме композиции искусственного камня, содержащего неорганический заполнитель и смолу.
16. Нескользкий искусственный камень по п.15, который перед гидромеханической обработкой подвергнут процессу полировки.
17. Нескользкая конструкция, в которой нескользкий искусственный камень по любому из пп.1-16 представлен в виде слоя поверхностного материала.
18. Нескользкая конструкция по п.17, в которой нескользкий искусственный камень составляет часть поверхности.
