Искусственный камень и его структура
Изобретение предназначено для химической промышленности и строительства и может быть использовано при изготовлении строительных материалов, индикаторов направления или местоположения с декоративным или темнопольным освещением. Искусственный камень включает 20-80% прозрачного заполнителя диаметром от 0,1 мм до 2/3 толщины искусственного камня после литья и затвердевания; люминофор со средним диаметром частиц 10-30 мкм и смолу. В качестве люминофора он может содержать алюминат стронция или сульфид цинка. В качестве прозрачного заполнителя он может содержать кварц, горный хрусталь, стекло или диоксид кремния. Дополнительно искусственный камень может включать неорганический или органический наполнитель. В качестве неорганического наполнителя можно использовать вышеуказанные материалы, а также гидроксид алюминия и карбонат кальция. Средний диаметр частиц неорганического наполнителя составляет 30-70 мкм. В качестве органического наполнителя можно использовать порошки пластмасс или пластмассовые шарики с диаметром менее 0,1 мм. Объемное отношение наполнителя к люминофору составляет от 0 до 100. Наряду с прозрачным заполнителем искусственный камень может включать непрозрачный заполнитель, диаметр частиц которого составляет менее 2/3 толщины искусственного камня. Общая объемная доля прозрачного и непрозрачного заполнителя - от 20 до 80%. Указанный камень может дополнительно содержать соединение для корректировки цвета или придания огнестойкости, неорганический антимикробный агент или светостабилизатор. Камень представляет собой тонкое напластование или часть поверхности. Искусственный камень по изобретению имеет такую же богатую цветовую палитру, что и натуральные камни, и более высокие характеристики свечения, чем соответствующие люминофоры, может излучать свет всем объемом, обладает высокими механическими характеристиками. 17 з.п. ф-лы, 4 ил., 10 табл.
Настоящее изобретение касается искусственного камня и его структуры. Более конкретно настоящее изобретение касается фосфоресцирующего и/или люминесцентного искусственного камня, который применим в качестве строительного материала, материала для видимого изображения или подобного ему, такого как индикатор направления или указатель местоположения с декоративным или темнопольным освещением, преимущественно светящимся благодаря аккумуляции энергии света или поглощению ультрафиолетовых лучей, а также его структуры.
Искусственный камень, сбрикетированный из смеси раздробленного природного камня и смолы или подобного ей вещества, традиционно известен. Различные подходы применялись, чтобы придать такому искусственному камню не только облик природного камня, такого как мрамор или гранит, но и превосходные твердость и прочность.
С экспериментальной целью для совершенствования функций и рабочих характеристик такого искусственного камня было предложено при помощи люминесцентного вещества, такого как фофоресцирующее вещество, заставить искусственный камень светиться подобно материалу, аккумулирующему энергию света (light ассumulation material), или УФО люминесцентному материалу (ultraviolet rау luminescent material), испускающему свет при поглощении ультрафиолетовых лучей.
Например, в патенте Японии (Jараnеsе Раtеnt Lаid-Oреn № 60-137862) предложена люминесцентная облицовочная плитка, состоящая из неорганического наполнителя, синтетической смолы и пигмента, аккумулирующего энергию света, и включающая приблизительно более 50% неорганического наполнителя от итогового количества смеси. Например, для этой люминесцентной облицовочной плитки предложена толщина плиты от 3 до 5 мм; а плитку формуют из следующей композиций: 75% масс. кварцевого песка в качестве неорганического наполнителя со средним диаметром частиц 0,2 мм или более, 15% масс. сиропа, состоящего из ММА полимера/ММА мономера, взятых в массовом отношении 25/75, и 9% масс. пигмента, аккумулирующего энергию света, и подвергают затвердеванию.
Кроме того, в патенте Японии (Jараnеsе Раtеnt Lаid-Oреn № 8-1197068) предложен люминесцентный материал, получаемый из следующей композиции: природный или синтезированный люминесцентный камень, излучающий свет при ультрафиолетовом облучении, и связующая смола в количестве от 4 до 10% масс. от общего количества смеси наряду с природным или синтетическим заполнителем.
Однако люминесцентный материал, такой как обычная искусственная облицовочная плитка или искусственный камень, который делают фосфоресцирующим, например, при помощи вышеуказанного пигмента, аккумулирующего энергию света, является таковым максимально в течение нескольких часов (для поддержания угасающей яркости свыше 3 мкд/м2, что составляет нижний предел, при котором человек способен различать контуры предметов, от насыщенного состояния после облучения 200 люкс от обычно применяемого источника света D65), а вышеописанный материал, предложенный в патенте Японии (Jараnеsе Раtеnt Lаid-Oреn № 60-137862), светится только один час.
Кроме того, существует проблема, заключающаяся в том, что создаваемый уровень яркости не соответствует яркости, требуемой для отчетливой видимости и по инструкции безопасности считающейся необходимой в случае отключения электричества в течение примерно 15 минут. Эти проблемы были общими, так же как и проблема, заключающаяся в том, что также не достигнуты достаточные характеристики свечения в случае излучения света при ультрафиолетовом облучении.
Более того, проблема заключается в том, что только поверхностный слой с максимальной глубиной 1 мм от поверхности может излучать свет; и материал, аккумулирующий энергию света, или подобный ему материал, заключенный глубже в компактном теле из искусственного камня, вовсе не сможет работать, как в случае искусственного камня (искусственная облицовочная плитка), сделанного фосфоресцирующим путем добавления пигмента, аккумулирующего энергию света, так и в случае искусственного камня, который превращают в люминесцентный при ультрафиолетовом облучении.
По этой причине нельзя обеспечить толстый слой, излучающий свет. Таким образом, существует описанная выше фундаментальная проблема, касающаяся характеристик свечения и заключающаяся в том, что затруднительно увеличение продолжительности времени свечения, например, для фосфоресцирующего искусственного камня, смешанного с материалом, аккумулирующим энергию света.
В действительности из-за этих проблем практическое применение свечения аккумулированной энергией света для привлечения внимания, например для указателей безопасности в подземных торговых центрах в случае отключения электроэнергии, сведено к краскам, лентам или пленкам, включающим материал, аккумулирующий энергию света.
С экономической точки зрения непрактично примешивать люминесцентное вещество к тем частям искусственного камня, которые в действительности не участвуют в излучении света, так как фосфоресцирующие вещества, такие как материал, аккумулирующий энергию света, и люминесцентное вещество с ультрафиолетовым облучением, дорого стоят и поднимают в целом стоимость изделия из искусственного камня в 3-10 раз даже при малом количестве такой добавки.
Кроме того, обычный искусственный камень нельзя применять в качестве материла для полов, например, в тех случаях, когда требуется высокое сопротивление изнашиванию, так как проблемой являются не только характеристики свечения, но также и физические свойства, такие как прочность, сопротивление изнашиванию и способность переносить атмосферные условия.
Таким образом, характеристики и применение традиционного искусственного камня, который является фосфоресцирующим или люминесцентным с ультрафиолетовым облучением, чрезвычайно ограничены.
На основе анализа создавшейся ситуации заявители предложили искусственный камень, который имеет высокую прочность и высокую твердость как искусственный камень, включающий неорганический заполнитель и наполнитель со смолой, и обладает богатой цветовой палитрой, подобно натуральному камню; может излучать свет своей толщей при добавлении к нему материала, аккумулирующего энергию света, или УФО люминесцентного материала; позволяет увеличивать габаритную толщину искусственного камня, а кроме того продлить время свечения (см. например, WO 98/39268, WO 98/35919).
Эти предложения по существу отличаются применением нескольких групп неорганических материалов, средний диаметр частиц которых различный, и которые находятся в смеси в определенном отношении; использованием прозрачных неорганических материалов для групп с большим диаметром частиц; добавлением материалов, аккумулирующих энергию света, или УФО люминесцентных материалов к группам с меньшим диаметром частиц, или предварительным нанесением их на поверхность прозрачных неорганических частиц с большим диаметром при помощи обжига или подобных методик.
Указанные предложения основаны на новых неожиданных открытиях, касающихся возможности увеличения толщины, вносящей свой вклад в свечение материалов, аккумулирующих энергию света, или подобных им, посредством регулирования внутренней структуры искусственного камня.
В действительности искусственный камень на основе данного изобретения позволяет, чтобы яркость в 3 мкд/м2 или более длилась примерно в течение 8 часов.
После этого, однако, в качестве крупного объекта управления заявители исследовали взаимосвязь между структурой искусственного камня и характеристиками свечения с целью повышения характеристик свечения материалов, аккумулирующих энергию света, и материалов, люминесцентных с ультрафиолетовым облучением, повышения исходной яркости свечения аккумулированной энергии света и, кроме того, обеспечения продолжения свечения с предопределенной яркостью более длительное время.
Это осуществлено, чтобы реализовать искусственный камень, светящийся аккумулированной энергией света, который максимально проявляет неэнергетические характеристики свечения с предопределенной яркостью ночью или при отключении электроэнергии, и искусственный камень, испускающий свет при облучении ультрафиолетовыми лучами, обладающий свойством максимального энергосбережения. Кроме того, что касается регулирования, предметом исследования заявителей послужило поддержание на чрезвычайно высоком уровне качества и повышение таких физических свойств как, например, прочность, твердость поверхности, сопротивление изнашиванию, способность переносить атмосферные условия, цветовой тон и гидроизоляция/стойкость к химическому воздействию; что и было реализовано заявителями к настоящему моменту времени.
В настоящем изобретении предложены следующие искусственные камни в качестве способа решения вышеуказанных целей. Согласно первому аспекту, искусственный камень включает наряду со смолой и прозрачным заполнителем по меньшей мере один вид люминофора, выбранного из материала, аккумулирующего энергию света, и материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении, и отличается тем, что обладает более высокими характеристиками свечения искусственного камня, чем характеристики свечения самого по себе материала, аккумулирующего энергию света, и/или материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении; согласно второму аспекту, указанный искусственный камень отличается тем, что обладает высокими характеристиками свечения при более низком коэффициенте наполнения (об.%) искусственного камня, чем максимальный коэффициент наполнения (об.%) самого по себе включенного материала, аккумулирующего энергию света, и/или материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении.
Кроме того, согласно третьему аспекту, в изобретении предложен искусственный камень, включающий наряду со смолой прозрачный заполнитель и по меньшей мере один вид материала, выбранного из материала, аккумулирующего энергию света, и/или материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении, и отличающийся тем, что диаметр частиц составляет от 0,1 мм или более и до 2/3 или менее от толщины искусственного камня после литья и затвердевания. Кроме того, в связи с третьим аспектом в изобретении предложено следующее: согласно четвертому аспекту, искусственный камень, отличается тем, что диаметр частиц заполнителя составляет 0,3 мм или более; согласно пятому аспекту искусственный камень отличается тем, что средний диаметр частиц прозрачного заполнителя составляет от 1/20 или более и до 1/3 или менее от толщины искусственного камня после литья и затвердевания; согласно шестому аспекту искусственный камень, отличается тем, что прозрачный заполнитель имеет неровную конфигурацию поверхности.
Дополнительно в данном изобретении предложено следующее: согласно седьмому аспекту предложен искусственный камень по любому из вышеуказанных аспектов, отличающийся тем, что каждый из средних диаметров частиц материала, аккумулирующего энергию света, и/или материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении, составляет от 10 мкм или более и до 300 мкм или менее; согласно восьмому аспекту искусственный камень отличается тем, что средний диаметр частиц составляет от 40 мкм или более и до 150 мкм или менее.
В настоящем изобретении согласно девятому аспекту предложен искусственный камень по любому из вышеуказанных аспектов, отличающийся тем, что он включает неорганический наполнитель с диаметром частиц менее 0,1 мм; а согласно десятому аспекту искусственный камень отличается тем, что средний диаметр частиц наполнителя составляет от 30 мкм или более и до 70 мкм или менее.
В настоящем изобретении согласно одиннадцатому аспекту предложен искусственный камень по любому из вышеуказанных аспектов, отличающийся тем, что объемная доля прозрачного заполнителя составляет от 20% или более и до 80% или менее; и согласно двенадцатому аспекту искусственный камень отличается тем, что объемное отношение наполнителя к материалу, аккумулирующему энергию света, материалу, люминесцентному при ультрафиолетовом облучении, или к их смеси, определяемое как наполнитель/(материал, аккумулирующий энергию света, и/или люминесцентный материал при ультрафиолетовом облучении), составляет от 0 или более и до 100 или менее.
В настоящем изобретении согласно тринадцатому аспекту предложен искусственный камень, отличающийся тем, что прозрачный заполнитель - это кварц или горный хрусталь, а наполнитель - это гидроксид алюминия или диоксид кремния.
В настоящем изобретении согласно четырнадцатому аспекту предложен искусственный камень, отличающийся тем, что прозрачный заполнитель - это стекло, а наполнитель - это диоксид кремния или гидроксид алюминия.
Более того, в настоящем изобретении согласно пятнадцатому аспекту предложен искусственный камень по любому из предшествующих аспектов, отличающийся тем, что наряду с прозрачным заполнителем он включает непрозрачный заполнитель, диаметр частиц составляет 2/3 или менее от толщины искусственного камня после литья и затвердевания, а общая объемная доля прозрачного заполнителя и непрозрачного заполнителя составляет от 20% или более и до 80% или менее от искусственного камня.
В настоящем изобретении согласно шестнадцатому аспекту предложен искусственный камень по любому из предшествующих аспектов, отличающийся тем, что время от насыщенного состояния после облучения 200 люкс обычно применяемого источника света D65 до яркости 3 мкд/м2 составляет 12 часов или более.
В настоящем изобретении согласно семнадцатому аспекту предложен искусственный камень, отличающийся тем, что искусственный камень по любому из предшествующих аспектов представляет собой тонкое напластование, образующее материал поверхности; и согласно восемнадцатому аспекту искусственный камень отличается тем, что искусственный камень по любому из предшествующих аспектов образует часть поверхности.
Как упоминалось выше, настоящее изобретение основано на знании, поскольку изложенное далее можно представить как результат детального исследования, произведенного заявителями.
Другими словами, характеристики фосфоресцирования/люминесцирования можно значительно улучшить, совершенствуя структуру искусственного камня и ее регулирование; что касается структуры/регулирования, то
1) диаметр частиц прозрачного заполнителя;
2) конфигурация прозрачного заполнителя;
3) диаметр частиц материала, аккумулирующего энергию света,/УФО люминесцентного материала;
4) объемная доля прозрачного заполнителя и его объемное отношение к наполнителю;
5) тип прозрачного заполнителя и сочетание его с типом наполнителя;
и прочие являются важными упомянутыми выше факторами, и эффективным является регулирование этих факторов до определенных условий, как это описано в настоящем изобретении. Указанные факторы впервые прояснены исследованием, осуществленным заявителями.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 иллюстрирует аспект вырезки искусственного камня и поверхностную обработку.
На фиг.2 показано тонкое напластование фосфоресцирующего/люминесцентного искусственного камня, где (А) иллюстрирует сплошное тонкое напластование другого материала, а (В) иллюстрирует частичное тонкое напластование, формирующее тем самым "решетку".
На фиг.3 показан заглубленный фосфоресцирующий/люминесцентный искусственный камень.
На фиг.4 показан фосфоресцирующий/люминесцентный искусственный камень, объединенный при помощи имплантации.
Предпочтительное воплощение изобретения
Настоящее изобретение имеет указанные выше отличительные признаки. Предпочтительное воплощение изобретения будет описано далее.
По существу дела, концепция, описанная в данном изобретении, до сего момента не была известна в технике. Указанные выше первое и второе изобретения приведены в качестве новой технической концепции, которой ранее не владели даже заявители.
Другими словами, фосфоресцирующий/люминесцентный искусственный камень по настоящему изобретению представляет собой искусственный камень, включающий наряду со смолой прозрачный заполнитель, по меньшей мере один вид материала, выбранного из материала, аккумулирующего энергию света, и материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении, и при необходимости примешанный наполнитель, и отличающийся тем, что этот камень имеет более высокие характеристики свечения, чем характеристики свечения самого по себе включенного в него материала, аккумулирующего энергию света, и/или материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении.
До сих пор не были известны характеристики свечения с таким отличительным признаком. Это означает, что искусственный камень по настоящему изобретению а именно, камень, полученный в виде системы с добавками не только материала, аккумулирующего энергию света, и/или материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении, но также и прозрачного заполнителя, смолы и т.д., имеет более высокие характеристики свечения, чем характеристики свечения самого по себе материала, аккумулирующего энергию света, и/или материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении.
Такой искусственный камень, имеющий превосходные характеристики свечения, впервые создан заявителями.
Характеристики свечения самого по себе материала, аккумулирующего энергию света, и/или материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении, оценивают, например, описанным далее способом.
Что касается исключительно характеристик свечения таких материалов, аккумулирующих энергию света, и/или материалов, люминесцентных при ультрафиолетовом облучении, взятых сами по себе, то поскольку такие материалы применяют в виде частиц, прежде всего, эти частицы загружают в прозрачный сосуд, верхняя часть которого открыта, а глубина равна толщине отливки из искусственного камня, и при помощи вибрации вынуждают частицы перейти в плотноупакованное состояние. Состояние, показывающее, что частицы, состоящие из материала, аккумулирующего энергию света, и/или материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении, упакованы максимально плотно при сохранении без повреждения их исходных размеров и формы, это состояние, при котором невозможно дальнейшее заполнение сосуда. Это состояние реализуется благодаря этим частицам и существующему между ними воздуху.
Затем в таком плотноупакованном состоянии можно измерять характеристики свечения.
Например, после приведения каждого материала, аккумулирующего энергию света, с различными диаметрами частиц на основе алюмината стронция (производство NЕМОТО & Со., Ltd.) в плотноупакованное состояние в емкости глубиной 5 мм и облучения его 200 люкс от источника света D65 в течение 60 минут (более чем время насыщения), измеряли исходную яркость через 15 минут и время затухания, пока яркость не упадет до 3 мкд/м2, что и показано в таблице 1.
| Таблица 1. | ||||||
| Материал, аккумулирующий энергию света | Средний диаметр частиц (мкм) | |||||
| 10 | 20 | 40 | 80 | 150 | 300 | |
| Максимальный коэффициент наполнения (об.%) | 30,56 | 36,11 | 38,89 | 41,67 | 44,44 | 47,26 |
| Плотность | 1,1 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 |
| Истинная плотность | 3,6 | 3,6 | 3,6 | 3,6 | 3,6 | 3,6 |
| Яркость через 15 минут (мкд/м2) | 102,3 | 148,5 | 189,3 | 301,8 | 405,6 | 395,2 |
| Время затухания до 3 мкд/м2 | 5 ч 30 м | 7 ч 15 м | 10 ч 45 м | 14 ч 15 м | 18 ч | 17 ч |
С другой стороны, были измерены характеристики свечения искусственного камня, литого и затвердевшего в виде искусственного камня толщиной 5 мм и включающего в свой состав материал, аккумулирующий энергию света, со средним диаметром частиц 150 мкм; полученные данные показаны в таблице 1 в качестве сравнения. Приведенные результаты показаны в таблице 2 соответственно коэффициентам наполнения (% об.) материала, аккумулирующего энергию света.
| Таблица 2 | ||
| Коэффициент наполнения материала, аккумулирующего энергию света (об. %) | Яркость через 15 минут (мкд/м2) | Время затухания до 3 мкд/м2 |
| 0,29 | 61,29 | 1 ч 35 мин |
| 1,44 | 105,3 | 6 ч |
| 3,19 | 178,6 | 10 ч 45 мин |
| 4,37 | 217,6 | 11 ч 45 мин |
| 11,19 | 372,3 | 19 ч 45 мин |
| 15,61 | 426,1 | 24 ч |
Между прочим, яркость и ее затухание, приведенные в таблице 1 и таблице 2, измеряли при помощи яркомера ВW33, произведенного ТОРСОN СОRРОRАТION. Аналогичным образом поступали в последующем описании.
Как это очевидно, например, при сравнении таблиц 1 и 2, в случае материала, аккумулирующего энергию света, со средним диаметром частиц 150 мкм понимают, что время затухания до 3 мкд/м2 в примере искусственного камня с коэффициентом наполнения 11,19% об. по настоящему изобретению составило 19 часов 45 минут, что превышает уровень в 18 часов, характерный для материала, аккумулирующего энергию света, как такового; и исходная яркость через 15 минут для искусственного камня с коэффициентом наполнения 15,61% об. также превышает аналогичную величину материала, аккумулирующего энергию света, как такового.
Результаты этого типа подтверждены не только для случая материала, аккумулирующего энергию света, со средним диаметром частиц 150 мкм, но также для любого случая средних диаметров от 10 до 300 мкм, как это показано в таблице 1.
Считается общеизвестным, что характеристики свечения отдельно взятого люминесцентного материала будут падать в случае его смешивания с другими компонентами. Однако удивительным является то, что характеристики свечения искусственного камня по настоящему изобретению превышают характеристики свечения отдельно взятого материала, аккумулирующего энергию света; иными словами, характеристики свечения, наоборот, улучшаются при шихтовке, что является полной противоположностью известному явлению.
Можно предположить следующие причины:
В искусственном камне почти все материалы, аккумулирующие энергию света, могут эффективно абсорбировать энергию света (ультрафиолетовое облучение), получаемую при таком излучении, как солнечный свет и свет флуоресценции, в результате рассеяния или беспорядочного отражения света внутри искусственного камня, происходящего благодаря смеси или объединению с прозрачным заполнителем или другими веществами.
Таким образом, абсорбированная энергия света внутри искусственного камня эффективно аккумулируется, и свечение может стать эффективным.
Указанное выше явление признано не только для случая материала, аккумулирующего энергию света, но также для материалов, люминесцентных при ультрафиолетовом облучении, по настоящему изобретению.
Так, в данном изобретении, предложена композиция для предпочтительного искусственного камня с учетом вышеупомянутого явления.
Такой искусственный камень, во-первых, включает неорганический заполнитель, материал, аккумулирующий энергию света, (иными словами, материал, люминесцентный аккумулированной энергией света - а light ассumulаtion luminescent mаtеrial), или люминесцентный материал, излучающий свет посредством ультрафиолетового облучения, и смолу, причем весь указанный неорганический заполнитель или часть его состоит из прозрачного заполнителя. Если прозрачный заполнитель составляет одну из частей неорганического заполнителя, то соотношение определяют с учетом физической функции, требуемой для применения фосфоресцирующего/люминесцентного искусственного камня по настоящему изобретению или его конструкции, а также с учетом функции свечения.
Таким образом, по данному изобретению прозрачный заполнитель включен в качестве обязательного материала.
А сам искусственный камень при необходимости включает неорганический или органический наполнитель и в незначительном количестве кремнийорганический аппрет, отвердитель или им подобные вещества.
Прозрачный заполнитель в таких композициях включает неорганические вещества с высокой прозрачностью, такие как, например, кварц (кремнистая порода), горный хрусталь, стекло и диоксид кремния. Для такого прозрачного заполнителя сопутственно в разрешенном интервале можно применять такой неорганический заполнитель, как непрозрачные материнские породы, минералы и керамику.
Наполнитель, смешиваемый при необходимости с заполнителем, представляет собой мелкозернистый порошок, диаметр частиц которого много меньше диаметра частиц заполнителя, и включает, например, такие неорганические вещества, как гидроксид алюминия, порошок стекла, порошок диоксида кремния, порошок кварца (кремнистой породы) и карбонат кальция, и такие органические вещества, как порошки пластмасс или пластмассовые шарики.
В качестве материала, аккумулирующего энергию света, или материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении, можно соответственно применять различные виды материалов, включая обычные известные материалы или коммерческие материалы. Например, такие как вещество на основе алюмината стронция, вещество на основе сульфида цинка или подобные им вещества.
В результате дополнительного детального исследования фосфоресцирующего/люминесцентного искусственного камня, уже предложенного заявителями, заявители неожиданно обнаружили, что характеристики свечения можно значительно улучшить при помощи незначительного регулирования структуры и предположили следующее. Одним из важных факторов, играющих главную роль, является диаметр частиц прозрачного заполнителя.
Между тем характеристики свечения в случае люминесценции при аккумулировании энергии света оценивают следующим образом. В способе оценки по японскому промышленному стандарту Z9100-1987 "аккумуляция энергии света табло указателя безопасности" за стандарт в случае оценки характеристики принимают время затухания яркости до 3 мкд/м2 после облучения 200 люкс от источника обычного света D65 до насыщения яркости.
Кстати, яркость в 3 мкд/м2 считается нижним пределом, на котором человек может отчетливо идентифицировать контур предмета. Кроме того, в настоящем изобретении также оценивают яркость через некое время, истекшее после облучения, т.е. исходную яркость через 15 минут.
В настоящем изобретении определено, что диаметр частиц прозрачного заполнителя составляет от 0,1 мм или более и до 2/3 или менее от толщины искусственного камня после литья и затвердевания искусственного камня. Указанное выше "после литья и затвердевания" означает, что смесь материалов или композицию для искусственного камня, находящуюся в текучем состоянии, сформовали и подвергли затвердеванию при помощи сжатия или аналогичного действия, после отливки в форму, или сформовали из текучего состояния и подвергли затвердеванию посредством непрерывного конвейерного формирования, или подобной технологии. Определено, что диаметр частиц прозрачного заполнителя составляет 2/3 или менее от толщины искусственного камня в таком состоянии "после литья и затвердевания".
В настоящем изобретении определено, что предпочтительный диаметр частиц заполнителя составляет 0,3 мм или более.
В случае диаметра частиц прозрачного заполнителя менее 0,1 мм время затухания яркости до 3 мкд/м2 составляет только несколько часов, а именно от 1 до 3 часов, что представляет собой характеристику, аналогичную стандартной. Для того чтобы сделать время, по меньшей мере, равным 6 часам, максимальный диаметр частиц прозрачного заполнителя должен составлять 0,1 мм или более от толщины искусственного камня. Чтобы время от насыщенного состояния до яркости в 3 мкд/м2 довести до 8 часов или более и дополнительно до 12 часов или более, предпочтительный диаметр частиц может составлять 0,3 мм или более.
С другой стороны, диаметр частиц должен составлять 2/3 или менее от толщины искусственного камня. В случае превышения 2/3 фактический фосфоресцирующий/люминесцентный искусственный камень в действительности не создается, так как такое физическое свойство как прочность, требуемая для искусственного камня, трудно получить после литья и затвердевания искусственного камня.
Например, характеристики свечения искусственного камня (толщина плиты 5 мм), включающего в качестве материала, аккумулирующего энергию света, только 2% об. (3,89% масс.) аккумулирующего энергию света материала на основе алюмината стронция (NЕМОТО & Со., Ltd., (G-300С), указаны в таблице 3. В таблице 3 приведены результаты, относящиеся к времени затухания после состояния насыщения, реализованного облучением 200 люкс от источника обычного света D65 в течение 60 минут. Состав (%.об.) искусственного камня следующий:
| Кварц (измельченный продукт) | 19,98 |
| Гидроксид алюминия (средний диаметр частиц 40 мкм) | 32,11 |
| Материал, аккумулирующий энергию света, (средний диаметр частиц 40 мкм) | 2,00 |
| ММА смола | 44,74 |
| Кремнийорганический аппрет, отвердитель и пр. | остальное |
| Таблица 3. | |||||
| Время свечения после облучения светом (ч) | Интервалы диаметра частиц кварца (мм) | ||||
| 2,5-1,2 | 1,2-0,6 | 0,6-0,3 | 0,3-0,1 | Менее, чем 0,1 | |
| 1 | 35,47 | 29,48 | 30,39 | 24,56 | 14,23 |
| 2 | 16,82 | 13,20 | 13,16 | 11,13 | 3,871 |
| 4 | 7,253 | 5,957 | 5,671 | 4,971 | |
| 6 | 4,372 | 3,972 | 3,872 | 3,082 | |
| 8 | 3,326 | 3,121 | 3,012 | ||
| 10 | 3,087 |
В таблице 3 приведены данные для образцов, включающих только 2% об. материала, аккумулирующего энергию света, где показано изменение яркости (мкд/м2) со временем после облучения для каждого интервала диаметров частиц кварца.
В таблице 3 показано, что необходимо задавать диаметр частиц заполнителя, равный 0,1 мм или более, причем предпочтительно задавать диаметр частиц заполнителя, равный 0,3 мм или более, чтобы довести до 6 часов или более время затухания яркости до 3 мкд/м2.
Кроме того, если диаметр частиц прозрачного заполнителя превышает 2/3 толщины плиты, то есть 3,4 мм (хотя этот результат и не показан в таблице 1), то литой и затвердевший искусственный камень имеет низкую прочность при изгибе и не является практичным изделием.
Кроме того, если средний диаметр частиц менее 0,1 мм, характеристики свечения улучшаются с повышением доли добавляемого материала, аккумулирующего энергию света. Однако так как аккумулирующий энергию света материал чрезвычайно дорого стоит, совсем не практично повышать применяемое его количество. По этой причине чрезвычайно важно, чтобы фосфоресцирующий/люминесцентный искусственный камень приобретал наилучшие характеристики свечения при использовании минимальной доли материала, аккумулирующего энергию света.
С этой точки зрения, рекомендации, касающиеся диаметра частиц прозрачного заполнителя и связанные с настоящим изобретением, показывают значимость данного изобретения.
В настоящем изобретении средний диаметр частиц прозрачного заполнителя составляет более предпочтительно от 1/20 или более и до 1/3 или менее толщины литого и затвердевшего искусственного камня. После приведения среднего диаметра частиц к этому интервалу становится безусловно возможным удлинить до 12 часов или более время затухания до снижения яркости до 3 мкд/м2.
В таблице 4 показана зависимость изменения времени затухания яркости до 3 мкд/м2 от изменения среднего диаметра частиц кварца в искусственном камне (толщина плиты 5 мм) следующего состава (% об.):
| Кварц (измельченный продукт) | 49 |
| Гидроксид алюминия (средний диаметр частиц 40 мкм) | 14 |
| Материал, аккумулирующий энергию света, G-300С (средний диаметр частиц 40 мкм) | 5 |
| ММА смола | 31 |
В приведенной выше композиции опущены составляющие, входящие в состав в незначительном количестве, такие как кремнийорганический аппрет или отвердитель. Тоже относится и к последующему описанию.
| Таблица 4. | ||
| Максимальный диаметр частиц (мм) | Средний диаметр частиц (мм) | Время до 3 мкд/м2 |
| 2,38 | 0,35 | 12ч 15 мин |
| 2,38 | 1,0 | 13 ч 30 мин |
| 2,38 | 1,2 | 13 ч 45 мин |
| 2,38 | 1,6 | 13ч |
| 2,38 | 1,8 | 9 ч 45 мин |
| *Указано время до 3 мкд/м2 после облучения D65 200 люкс x 60 минут (больше, чем время насыщения). |
Из таблицы 4 становится понятной важность среднего диаметра частиц, составляющая от 1/20 или более и до 1/3 или менее толщины плиты литого и отвердевшего искусственного камня.
С другой стороны, предпочтительно применять прозрачный заполнитель с неправильной конфигурацией поверхности, не имеющий ни правильных плоскостей спайности кристаллов, ни сферической формы. При сравнении кварца (кремнистой породы) и горного хрусталя это является первым отличием. Эти вещества обычно измельчают для получения продукта с предопределенным средним диаметром частиц. Измельченный продукт из горного хрусталя стремится иметь регулярную поверхность, так как он является высокозакристаллизованным. С другой стороны, продукт из кварца не обладает таковой тенденцией. Продукт из кварца состоит из зерен, имеющих в целом нерегулярную и шероховатую поверхность. Кроме того, в случае стеклянных шариков, они не имеют такой нерегулярной поверхности, какую можно видеть у продукта из измельченного кварца или обычного стекла.
Такое различие оказывает влияние на характеристики свечения фосфоресцирующего/люминесцентного искусственного камня.
Таблица 5 демонстрирует указанное сравнение.
Во всяком случае состав (% об.) композиции следующий:
| Прозрачный заполнитель | 50 |
| Гидроксид алюминия | 14 |
| Материал, аккумулирующий энергию света, G-300 | 5 |
| ММА смола | 30 |
Максимальный диаметр частиц прозрачного заполнителя составлял 2,38 мм, а толщина плиты литого и затвердевшего искусственного камня была 5 мм. Время затухания яркости до 3 мкд/м2 после облучения 200 люкс от обычно используемого источника света D65 приведено в таблице 5.
| Таблица 5. | |
| Прозрачный заполнитель | Время затухания до 3 мкд/м2 |
| Продукт из измельченного стекла Стеклянные шарики Продукт из измельченного кварца Продукт из измельченного горного хрусталя | 11 ч 45 мин 9 ч 13 ч 8 ч 30 мин |
В таблице 5 отчетливо видно различие. Предположили, что такое различие отражает в зернах степень нерегулярности частоты преломления света, падающего на прозрачный заполнитель. Понятно, что горный хрусталь с более высоко закристаллизованными плоскостями или стеклянные шарики, имеющие сферическую поверхность, обладают меньшей степенью нерегулярности по сравнению с таким измельченным продуктом, как кварц или стекло.
Дальнейшие объяснения, касающиеся добавления материала, аккумулирующего энергию света, к фосфоресцирующему/люминесцентному искусственному камню в случае настоящего изобретения согласно исследованиям, проведенным заявителями, подтверждают, что с точки зрения характеристик свечения замечательно, когда диаметр частиц материала, аккумулирующего энергию света, большой, что время, необходимое для облучения светом с целью достижения исходного насыщенного состояния, становится тем дольше, чем больше диаметр частиц.
Например, как это показано в таблице. 6, понятно, что для искусственного камня, включающего 5% об. материала, аккумулирующего энергию света, 49% об. заполнителя и 31% об. ММА смолы, желательно применять аккумулирующий энергию света материал на основе алюмината стронция со средним диаметром частиц 20 мкм и более, более предпочтительно 40 мкм и более, чтобы увеличить время затухания до яркости 3 мкд/м2 после облучения 200 люкс обычно используемого источника света D65 более чем до 12 часов.
| Таблица 6. | |||||
| Яркость/время | Средний диаметр частиц материала, аккумулирующего энергию света (мкм) | ||||
| 10 | 20 | 40 | 80 | 150 | |
| Яркость через 10 | 3,213 | 3,809 | 4,346 | 4,529 | 4,975 |
| часов (мкд/м2) | |||||
| Яркость через 12 | - | 3,007 | 3,415 | 3,523 | 4,079 |
| часов (мкд/м2) | |||||
| Время затухания до 3 мкд/м2 | 10 ч 15 м | 12 ч | 13 ч 15 м | 13 ч 30 м | 15 ч 15 м |
В настоящих условиях с точки зрения применимости желательно применять частицы со средним диаметром менее примерно 300 мкм, более предпочтительно менее 150 мкм.
Кроме того, в искусственном камне по настоящему изобретению можно применять неорганический наполнитель с частицами меньшего диаметра по сравнению с частицами неорганического заполнителя, такого как прозрачный заполнитель, иными словами, с диаметром частиц менее 0,1 мм. Смесь таких неорганических наполнителей не всегда требуется для композиции фосфоресцирующего/люминесцентного искусственного камня по настоящему изобретению. Однако ожидается, что наполнитель позволит понизить количество смолы, применяемой в композиции искусственного камня, придать ему плотную структуру, и дополнительно придать эффективное свечение при малом количестве применяемых материалов, аккумулирующих энергию света.
Предпочтительный средний диаметр частиц таких наполнителей составляет от 30 мкм или более и до 70 мкм или менее.
Трудно обеспечить плотную структуру искусственного камня при наполнителе, диаметр частиц которого 0,1 мм или более, в результате чего возникает фактор, способствующий ухудшению характеристик свечения.
У фосфоресцирующего/люминесцентного искусственного камня по настоящему изобретению наряду с определением диаметра частиц, как указано выше, следует уделять внимание соотношению компонентов смеси заполнителя, наполнителя и материала, аккумулирующего энергию света. При определении соотношения компонентов особенно важна объемная доля, занимаемая в трехмерной структуре искусственного камня. Как обнаружено заявителями, объемная доля представляет собой наряду с таким физическим свойством искусственного камня, как трехмерная структура весьма, существенный фактор с точки зрения характеристик свечения.
Определено, что у фосфоресцирующего/люминесцентного искусственного камня по настоящему изобретению предпочтительная объемная доля прозрачного заполнителя составляет от 20% или более и до 80% или менее. Если применяют наполнитель то, хотя это специально и не ограничено, желательно откорректировать объемное отношение наполнитель/материал, аккумулирующий энергию света, и/или материал, люминесцентный при ультрафиолетовом облучении, к 100 или менее.
В таблице 7 показано время затухания до яркости 3 мкд/м2 после облучения до насыщенного состояния 200 люкс от обычно используемого источника света D65 для образцов, состоящих из аккумулирующего энергию света материала (G-300С), на основе алюмината стронция со средним диаметром частиц 40 мкм в качестве материала, аккумулирующего энергию света, гидроксида алюминия со средним диаметром частиц 40 мкм в качестве наполнителя, кварца (измельченный продукт) с максимальным диаметром частиц 2,38 мм и средним диаметром частиц 1,2 мм в качестве прозрачного заполнителя и ММА смолы.
| Таблица 7. | |||||
| Объемная доля заполнителя(кварца) (%) | 10 | 20 | 60 | 80 | 90 |
| Время до 3 мкд/м2 (ч) | 6,5 | 12,5 | 13,5 | 12 | 8,5 |
Из таблицы 7 понятно, что рекомендованный выше интервал позволяет, чтобы время затухания до яркости 3 мкд/м2 составляло 12 часов или более.
Более того, характеристики свечения фосфоресцирующего/люминесцентного искусственного камня по настоящему изобретению можно улучшить посредством сочетания прозрачного заполнителя и наполнителя. В таблице 8 приведены указанные сочетания. Применяли следующие материалы: прозрачный заполнитель с максимальным диаметром частиц 2,38 мм и средним диаметром частиц 0,8 мм, наполнитель со средним диаметром частиц 40 мкм и материал, аккумулирующий энергию света (на основе алюмината стронция G 300С) со средним диаметром частиц 40 мкм. Объемные доли составляли: 50% - прозрачный заполнитель, 30% - ММА смола, 15% - наполнитель и 5% - материал, аккумулирующий энергию света.
| Таблица 8. | |||
| Прозрачный заполнитель | Наполнитель | Яркость после облучения светом в течение часа (мкд/м2) | Время затухания до 3 мкд/м2 |
| Кварц | Гидроксид алюминия | 25,83 | 13 ч 30 мин |
| (измельченный | Диоксид кремния | 24,98 | 12 ч |
| продукт) | Порошок стекла | 23,71 | 5 ч |
| Стекло * ( | Диоксид кремния | 57,49 | 12 ч 15 мин |
| (измельченный | Гидроксид алюминия | 52,04 | 12 ч |
| продукт) | Порошок стекла | 25,26 | 6 ч 15 мин |
| Карбонат кальция | 38,14 | 8ч | |
| Порошок кварца | 18,68 | 4 ч 45 мин | |
| * В качестве стекла использовано обычное коммерческое натриевое стекло. |
В таблице 8 также приведены результаты, полученные после облучения до насыщенного состояния 200 люкс от обычно применяемого источника света D65. Понятно, что гидроксид алюминия или диоксид кремния в качестве наполнителя предпочтительны в случае кварца, как прозрачного заполнителя, а диоксид кремния или гидроксид алюминия предпочтительны для стекла.
Кроме того, понятно, что выбор таких сочетаний позволяет довести до 12 часов или более время затухания до яркости 3 мкд/м2.
Из приведенного в таблице 9 различия в пропускании света очевидно, что эффективные характеристики свечения для этих сочетаний обнаруживаются в случае материалов, люминесцентных при ультрафиолетовом облучении.
| Таблица 9 | ||||
| Прозрачный заполнитель | Наполнитель | Проницаемость всего пучка (%) | Рассеяние (%) | Проницаемость черного света(%) |
| Стекло (измельченный продукт) | Диоксид кремния | 48,6 | 45,5 | 14,3 |
| Гидроксид алюминия | 44,1 | 41,2 | 12,9 | |
| Порошок стекла | 35,4 | 33,2 | 11,7 | |
| Карбонат кальция | 21,8 | 20,4 | 2,3 | |
| Порошок кварца | 22,5 | 21,0 | 5,2 |
В таблице 9 приведены результаты для образцов таблицы 7 со стеклом в качестве прозрачного заполнителя. Хорошо видно, что указанное выше сочетание является предпочтительным.
Например, как описано выше, в настоящем изобретении предложен фосфоресцирующий/люминесцентный искусственный камень, включающий наряду со смолой прозрачный заполнитель, наполнитель и материал, аккумулирующий энергию света, и отличающийся тем, что время после облучения до насыщенного состояния 200 люкс от обычно применяемого источника света D65 до яркости 3 мкд/м2 составляет по меньшей мере 12 часов.
Искусственный камень по настоящему изобретению, имеющий превосходные характеристики свечения, как это описано выше, может иметь, как указано выше, различные составы, а также различные способы получения.
Что касается композиции, то с позиций прочности, стойкости к изменению атмосферных условий, стойкости к изнашиванию, нескользкой поверхности, цветового оттенка, огнестойкости и многих других функций, можно обсудить надлежащее смешивание с функциональными компонентами, такими как наполнитель, и с компонентами, находящимися в незначительных количествах наряду с вышеуказанными прозрачным неорганическим заполнителем и смолой.
Конечно, прозрачный заполнитель может составлять все количество заполнителя, как это уже описано, или можно совместно применять непрозрачный неорганический заполнитель в качестве части заполнителя фосфоресцирующего/люминесцентного искусственного камня по настоящему изобретению. Однако даже в случае совместного применения, чтобы реализовать такие превосходные характеристики свечения, как равное 12 часам или более время затухания до яркости 3 мкд/м2 после облучения до насыщенного состояния 200 люкс от обычно применяемого источника света D65, количество прозрачного заполнителя составляет предпочтительно от 20% об. или более и до 80% или менее от литого и затвердевшего искусственного камня.
Общее количество прозрачного заполнителя и непрозрачного заполнителя также предпочтительно находится в интервале от 20% об. или более и до 80% об. или менее.
Нет необходимости говорить, что неорганический заполнитель, включающий непрозрачный заполнитель, должен иметь частицы, максимальный диаметр которых составляет 2/3 или менее от толщины плиты после ее отливки и затвердевания, и может быть добавлен в качестве смеси частиц различного диаметра, имеющих некое распределение частиц по диаметру.
На практике предпочтительно, если неорганический заполнитель, состоящий из прозрачного заполнителя или из прозрачного заполнителя и непрозрачного заполнителя, имеет распределение частиц по диаметру, отвечающее плотной упаковке или близкой таковой, как это хорошо известно из технологии бетонов, и, кроме этого, средний диаметр частиц составляет от 1/20 или более и до 1/3 или менее толщины литого и затвердевшего искусственного камня, как это описано выше.
Кроме того, естественным должно быть обсуждение оттенка цвета и дизайна в яркой области, которыми должен обладать фосфоресцирующий/люминесцентный искусственный камень. Часто целью ставят придать ему вид гранита или мрамора, так как такое изделие трудно получить похожим на натуральное, а цвет и блеск их отличаются красотой. В этом случае цвет и блеск являются важными составляющими при определении ценности гранита и мрамора. В природном граните и мраморе имеются различные виды цветов, такие как совершенно черный или белый, или красный, а также различные оттенки одного и того же цвета.
Когда придают цвет каждому виду искусственного камня, проблемой является цветовоспроизводимость для получения изделия среднего цветового оттенка, хотя в случае черного изделия, например, можно применять только черные порошки материнских пород. Кроме того, не так просто получить уникальный блеск мрамора, даже если получен его цвет.
Обычно трудно придать блеск или насыщенность даже в случае придания цвета смеси смолы с красителем или пигментом.
В противоположность этому в искусственном камне по настоящему изобретению в большинстве случаев можно применять прозрачные неорганические заполнители. Например, можно применять прозрачный неорганический заполнитель, полученный при дроблении горных пород на основе кварца, стекла или плавленого диоксида кремния.
Посредством применения таких прозрачных заполнителей цвет искусственного камня в яркой области можно контролировать и придавать ему насыщенность и блеск благодаря присутствию обладающего прозрачностью зернистого компонента на основе кварца.
Кроме того, в фосфоресцирующем/люминесцентном искусственном камне по настоящему изобретению наряду с заполнителем применяют намного более мелкий наполнитель, например, предпочтительно с диаметром частиц 0,1 мм или менее и со средним диаметром частиц от 30 мкм или более и до 70 мкм или менее. Наполнитель включает природные или различные виды искусственных материалов, например, предпочтительно такие, как гидроксид алюминия, диоксид кремния, порошок стекла. Эти неорганические наполнители имеют диаметр частиц намного меньший, чем диаметр частиц указанных выше заполнителей, и, проникая в промежутки между неорганическим заполнителем, располагаются там, заполняя промежутки между зернами, и придают получаемому искусственному камню такие свойства, как твердость, мягкость и нескользкую поверхность.
В качестве составной части смеси для таких наполнителей можно добавлять такие компоненты, как диоксид марганца, диоксид титана, силикат циркония и оксид железа для корректировки цветового тона, а триоксид сурьмы, соединение бора, соединение брома и подобные им соединения - для придания огнестойкости.
Кроме того, можно прибавить неорганический антимикробный агент. Искусственный камень, обладающий антибактериальной активностью, пригоден, например, для ванной комнаты, полов в комнатах отдыха, стен и перил. Он также пригоден для медицинского оборудования, оборудования для производства пищевых продуктов и прочего аналогичного оборудования.
Неорганическими антимикробными агентами, например, являются неорганические материалы на основе серебра, цинка и меди.
Смолы можно выбирать из широкого ряда, как описано выше.
Например, смолы включают акриловую смолу, матакриловую смолу, ненасыщенную полиэфирую смолу, эпоксидную смолу, кремнийорганическую смолу, силиконовый каучук и подобные им вещества. Показано, что из указанных выше веществ, предпочтительными являются метакриловая смола, эпоксидная смола, их смесь или смола, полученная путем сополимеризации.
К этим смолам для корректировки цветового тона можно примешивать такие органические пигменты, как пигменты на азо-основе, фталоцианин-основе, красители и прочие вещества.
Кроме того, можно включить светостабилизатор и ингибитор воспламенения.
Смоляные компоненты добавляют, чтобы покрыть заполнитель и наполнитель, являющиеся составляющей для формирования скелета искусственного камня, и связать их в единое целое; их функцией также является придание законченному искусственному камню упругости и прочности на разрыв.
Что касается смоляного компонента, то при рассмотрении таких характеристик искусственного камня как прочность, долговечность, сходство с природными породами, окраска, нескользкая поверхность и подобных им, его объемная доля может составлять примерно 70% или менее, но на практике более предпочтительно от 25% об. или более и до 35% об. или менее.
Изделие из искусственного камня с избытком смоляного компонента оказывается пластмассой и, искусственный камень становится просто номинальным, что означает, что термин "искусственный камень", строго говоря, больше не соответствует ему, так как изделие больше не является "камнем". Если смоляного компонента слишком мало, изделие становится хрупким и негодным для применения, хотя внешний вид изделия приближается к природному.
Что касается смоляных компонентов в настоящем изобретении, то с каждым видом смолы можно реализовать искусственный камень, обладающий превосходными и существенными характеристиками для фосфоресцирующего/люминесцентного искусственного камня. Однако в искусственном камне, для применения которого существенны: способность переносить атмосферные условия, стойкость к химическому воздействию, твердость, сопротивление изнашиванию, прозрачность, насыщенность оттенка цвета и подобные им требования, предпочтительно применять в качестве основного компонента метакриловую смолу, в частности ММА (метилметакрилат) смолу.
Вместо основной композиции искусственного камня, состоящей из неорганического заполнителя, неорганического наполнителя и смолы, как это описано выше, для искусственного камня, подобного фосфоресцирующему/люминесцентному искусственному камню, можно составить гибкий композиционный материал с высокой твердостью, что уже предложено заявителями.
Это искусственный камень с твердостью поверхности 400 или более твердости по Виккерсу (японский промышленный стандарт Z 2244) и радиусом кривизны R25 мм, при которых возможно изгибание плиты толщиной от 3 до 15 мм без повреждения.
В композиционном материале неорганические компоненты, включающие неорганический заполнитель, могут составлять 50% об. или более всего объема, а органических компонентов, таких как смола, может быть меньше 50% об. Основным компонентом органической составляющей является матакрилатная смола. Более конкретно ее можно обозначить как денатурированную ММА смолу с примесью полиметилметакрилата (ПММА) и одного или более материала, выбранного из ряда, включающего метилметакрилатный (ММА) мономер, 2-этилгексилметакрилатный мономер, 2-этилгексилакрилатный мономер, 2-этилпентилметакрилатный мономер, бутилметакрилатный мономер и циклогексилметакрилатный мономер.
В таблице 10 показаны характеристики свечения при аккумулировании энергии света, а именно свойство фосфоресценции искусственного камня, полученного с каждым из видов смолы.
Применяли следующие материалы: заполнитель из измельченного кварца с максимальным диаметром частиц 2,38 мм и средним диаметром частиц 1,2 мм, наполнитель из гидроксида алюминия со средним диаметром частиц 40 мкм, и материал, аккумулирующий энергию света, на основе алюмината стронция со средним диаметром частиц 40 мкм. В композицию входят 50% об. заполнителя, 13% об. наполнителя, 5% об. материала, аккумулирующего энергию света, и 30% об. смолы. Толщина литого и затвердевшего искусственного камня составляет 5 мм.
| Таблица 10. | ||
| Смола | Яркость после облучения светом в течение часа (мкд/м2) | Время затухания до 3 мкд/м2 |
| Смола ММА | 58,72 | 12 ч |
| Ненасыщенный сложный полиэфир (Dаinippon Ink аnd Сhеmiсаls, Inсоrроrаtеd "FG208") | 57,85 | 11 ч 30 мин |
| Деструктированная ММА смола (Мitsubishi Rауоn Со., Ltd. "ХD7005" | 57,98 | 11 ч 45 мин |
• Облучение светом ··· облучение 200 люкс от 065 в течение 60 минут (больше, чем время насыщения).
Кроме того, в фосфоресцирующем/люминесцентном искусственном камне по настоящему изобретению на указанный выше заполнитель может быть нанесен путем обжига или нанесения покрытия при комнатной температуре материал, фосфоресцирующий при аккумулировании энергии света, или материал, люминесцентный при ультрафиолетовом облучении.
В случае нанесения покрытия при помощи обжига мелкие частицы, диаметр которых составляет от нескольких микрон до нескольких десятков микрон, например, от 5 до 50 мкм, более предпочтительно от 20 до 40 мкм, можно нанести на поверхность частиц прозрачного заполнителя. Более конкретно нанесение покрытия можно произвести при обжиге на высокую температуру около 120-1200°С.
Люминесцентное вещество покрытия может включать различные виды веществ, аккумулирующих энергию света, или веществ, излучающих свет при ультрафиолетовом облучении, такие как алюминат стронция и сульфид цинка.
Что касается обжигового способа, то можно применять различные традиционные способы. Например, прозрачный неорганический заполнитель перемешивают с пастой или раствором, где диспергированы частицы материалов, аккумулирующих энергию света, таких как алюминат стронция, сушат и обжигают.
При комнатной температуре можно нанести покрытие из указанного выше дисперсного раствора или пасты при помощи прозрачного клейкого вещества (связующего).
Фосфоресцирующий/люминесцентный искусственный камень по настоящему изобретению можно сделать при помощи литья и затвердевания жидкости или разравнивания смеси сырьевых материалов или композиции.
Литье и затвердевание можно проводить при помощи формования литьем, прессования в формах и плавного конвейерного формования.
Прессование в формах, например, осуществляют следующим образом: предварительно количество композиции, нужное для готового изделия, из таких составляющих как неорганический заполнитель, наполнитель и смола, отливают в нижнюю часть горизонтальной формующей опоки; выравнивают верхнюю половину формы; и прессуют в форме, например, при напряжении смятия от 5 до 100 кгс/м2. При сжатии такой прессовки композицию можно нагревать до температуры приблизительно от 80 до 180°С от 5 минут до нескольких часов.
Кроме того, для повышения текучести указанного выше материала в формующей опоке, при прессовании в формах с нагревом формующую опоку можно наравне со сжатием подвергнуть вибрации.
Конечно, форму фактического изделия с искусственным камнем по настоящему изобретению не следует ограничивать плоской плитой. Это может быть указательный выступ для слабовидящих людей, поверхность с выступами, или изделие, имеющее ступенчатую форму. Также можно принимать во внимание многие другие формы.
По настоящему изобретению поверхность литой и затвердевшей прессовки можно подвергнуть грубой поверхностной обработке.
Для этой цели, прежде всего, применим способ селективного удаления смоляного компонента. Другими словами, например, после выемки прессовки из формующей опоки эффективна ее поверхностная обработка
при помощи струи воды под сильным давлением. Это водоструйная обработка.
При такой водоструйной обработке подбирают многие условия, такие как твердость поверхности и поверхностная прочность обрабатываемого материала, гидравлические давление, диаметр эжекционного сопла, расстояние между поверхностью материала и выпускным отверстием сопла, чтобы образовать на поверхности бороздки предопределенной глубины, единообразно отражающие указанные свойства. Не обязательно, но в качестве примера, при подъеме сопла приблизительно от 5 до 50 мм можно применять гидравлическое давление примерно от 100 до 1500 кгс/см2.
Сопло для струящейся под высоким давлением воды и сама система ничем особенным не ограничены. Применимы все виды сопел.
Посредством водоструйной обработки реализуется шероховатость поверхности, и получают искусственный камень, например, материал которого нескользкий и с глубоким штрихом. Кроме того, в настоящем изобретении это следует подчеркнуть: при водоструйной обработке не возникает помутнения цвета искусственного камня.
Фосфоресцирующий/люминесцентный камень по настоящему изобретению должен быть нескользким в случае его применения, например, на дороге или платформе для перехода, или ступеньки, где требуется указатель безопасности при темных атмосферных условиях, или для ступеньки на станции в случае отключения электроэнергии. При помощи водоструйной обработки можно придать искусственному камню такую нескользкую поверхность.
Что касается нескользкой поверхности, то заявители предлагают в другом изобретении искусственный камень, по существу включающий неорганический заполнитель и смолу, и имеющий выпукло-вогнутую поверхность с обнаженным на ней неорганическим заполнителем, где средняя глубина бороздок на поверхности составляет от 0,02 мм или более и до 1,0 мм или менее, в частности от 0,05 мм или более и до 0,8 мм или менее.
В вышеуказанном изобретении предложено следующее:
нескользкий искусственный камень, включающий неорганический заполнитель и смолу и имеющий выпукло-вогнутую поверхность с обнаженным на ней неорганическим заполнителем, отличающийся тем, что значение сопротивления проскальзыванию ВРN (по Е303 АSТМ) составляет 60 или более на смоченной поверхности и 20 или более на замасленной поверхности;
нескользкий искусственный камень, отличающийся тем, что значение сопротивления проскальзыванию ВРN составляет 65 или более на смоченной поверхности и 35 или более на замасленной поверхности;
нескользкий искусственный камень, включающий неорганический заполнитель и смолу и имеющий выпукло-вогнутую поверхность с обнаженным на ней неорганическим заполнителем, отличающийся тем, что значение сопротивления проскальзыванию С.S.R. (по указанным А 5705 и А 1454 JIS) составляет 0,8 или более для ботинок человека на смоченной поверхности; и нескользкий искусственный камень, отличающийся тем, что значение сопротивления проскальзыванию С.S.R. составляет 0,45 и более на замасленной поверхности;
нескользкий искусственный камень, включающий неорганический заполнитель и смолу и имеющий выпукло-вогнутую поверхность с обнаженным на ней неорганическим заполнителем, отличающийся тем, что значение сопротивления проскальзыванию С.S.R.В. (по указанным А 5705 и А 1454 JIS) составляет 1,4 или более для босой ноги на смоченной поверхности; и нескользкий искусственный камень, отличающийся тем, что значение сопротивления проскальзыванию С.S.R.В. составляет 0,8 и более для босой ноги на смоченной поверхности с мылом;
нескользкий искусственный камень, включающий неорганический заполнитель и смолу и имеющий выпукло-вогнутую поверхность с обнаженным на ней неорганическим заполнителем, отличающийся тем, что краевой угол смачивания поверхности дистиллированной водой составляет от 45 до 75 градусов в среднем.
Как правило, при разравнивании количество искусственного камня, соскобленное с поверхности при водоструйной обработке, составляет примерно 10 см3/см2, исходя из глубины вогнутых бороздок на поверхности от 0,02 до 1,0 мм, в то же время оно изменяется в зависимости от типа неорганического заполнителя и смолы, доли их состава и условий формования, и утверждается с учетом этих параметров. В случае искусственного камня с применением кварца в качестве неорганического заполнителя и ММА смолы, например, мерой может быть от 30 до 38 см3/см2 для средней глубины вогнутых бороздок на поверхности, равной 0,05 мм, и от 80 до 92 см3/см2 для средней глубины вогнутых бороздок на поверхности, равной 0,2 мм.
Очистка сточных вод при водоструйной обработке проста по сравнению со способом травления, при котором применяют органический растворитель.
Конечно, если потребуется, частички поверхности можно удалить посредством обработки в органическом растворителе, размягчающем или расплавляющем смоляной компонент.
Органический растворитель, применяемый для этой цели, можно выбрать соответственно смоляному компоненту. Такие растворители, например, включают галогенизированный углеводород, такой как этиленхлорид, дихлорметан и хлороформ; карбоновую кислоту и соединение сложного эфира, такое как ангидрид уксусной кислоты, этилацетат и бутилацетат; или ацетон, тетрагидрофуран, ДМФ и ДМСО.
Выпуклости и вогнутости на поверхности прессовки из искусственного камня можно получить посредством удаления с поверхности размягченного или расплавленного смоляного компонента после погружения прессовки в такой органический растворитель или после орошения или заливания прессовки такими органическими растворителями.
Размягченный смоляной компонент можно соскоблить с поверхности проволочной щеткой или иными средствами соскабливания.
Кроме того, частицы можно обнажить на поверхности изделия секционно посредством шлифования поверхности и в результате ломая на части. Таким образом, реализуют текстуру поверхности с однородной интенсивностью, блеском и глянцем. Это вызвано уникальным явлением отраженного света.
Средства полирования поверхности ничем, в частности, не ограничены. Полирование можно осуществлять таким инструментом, как шлифовальный камень, абразивное полотно и шлифовальная лента, или абразивом, таким как полировальное соединение или шлифовальное соединение.
В качестве подходящих абразивов для шлифования преимущественно применяют алмаз, карбид бора, корунд, оксид алюминия и диоксид циркония, а для полирования преимущественно применяют трепел, доломит, оксид алюминия, оксид хрома и оксид церия.
После полирования описанным выше способом поверхность можно сделать шероховатой.
Изделие из фосфоресцирующего/люминесцентного искусственного камня, предназначенное для различных целей, включая скользкие и нескользкие изделия, следует обеспечивать по настоящему изобретению в соответствии с различными способами производства, такими как различные способы формования или различные способы обработки, такие как резка, скобление, ламинирование и травление.
Предложены различные детали и конструкции, например, для украшений ночью зданий и общественных сооружений, такие как индикаторы направления и указатели местоположения при помощи люминесценции в темной обстановке, и для предупреждения катастроф. Нет необходимости говорить, что указанные выше изделия применяют в качестве люминесцентной детали или оптической конструкции, не использующей энергию или экономящей энергию.
Между прочим в настоящем изобретении имеется несколько моментов, на которые следует обратить внимание.
Это касается того, что в флуоресцирующий/люминесцентный камень по настоящему изобретению включены следующие изделия, например изделие, показанное на фиг. 1 и состоящее из вырезанного в виде плиты искусственного камня (12), плита которого тоньше, чем формованная плита из формованного искусственного камня (11) после литья и затвердевания; или искусственный камень (13), в который дополнительно переработан искусственный камень (12).
Кроме того, не говоря уже о том, что естественно нарезать искусственный камень (14) в форме листов искусственного камня (15), что можно осуществлять непрерывным процессом обработки формованного искусственного камня (11), как это показано на фиг. 1, и также включено в искусственный камень по настоящему изобретению.
В настоящем изобретении также предложена конструкция, в которой фосфоресцирующий/люминесцентный камень нанесен в виде слоя материала поверхности, или конструкция, где фосфоресцирующий/ люминесцентный камень составляет часть поверхности.
Что касается слоистой композиции, показано комплексное изделие, которое состоит из фосфоресцирующего/люминесцентного камня в качестве материала поверхности, и смоляной пластинки, металлической пластинки, камня, керамической пластинки или цементной пластики с обратной стороны, которые склеены связующим веществом, или связаны механически при помощи металлической фурнитуры или монтажных соединений.
Также показано следующее: комплексное изделие, в котором фосфоресцирующий/люминесцентный камень по настоящему изобретению скомпонован посредством литья и формования с таким неорганическим материалом, как бетонный раствор или гипс, или смола в качестве материала подложки, после того, как искусственный камень был отлит и затвердел или затвердел наполовину; изделие, полученное при помощи размещения облицовочной плитки, гипсовой пластинки, металлической пластинки и стекла в предопределенном местоположении, и литья и затвердевания искусственного камня; и изделие, полученное при помощи формования искусственного камня по настоящему изобретению, и в состоянии его неполного затвердевания, размещения на его обратной стороне облицовочной плитки, гипсовой пластинки, металлической пластинки и стекла в предопределенном местоположении, и затвердевания его при сжатии.
Например, на фиг.2(А) показаны следующие изделия, которые можно включить в ламинированные композиции, это не только изделие, в котором фосфоресцирующий/люминесцентный камень по настоящему изобретению (21) полностью ламинирован другими видами материалов (22), но также изделие, ламинированное частично в виде решетки, как это показано на фиг. 2 (В); или многослойно ламинированное изделие.
Кроме того, что касается изделия, часть которого составляет фосфоресцирующий/люминесцентный камень, следует учитывать следующие существенные составляющие: изделие, в котором искусственный камень, подобный фосфоресцирующему/люминесцентному камню, размещен посредством соединений; изделие, в котором фосфоресцирующий/люминесцентный камень (31) образует часть ступеньки лестницы, как это показано на фиг.3; изделие, как это показано на фиг.4, в котором не проявляющие люминесценции искусственный камень, бетонные материалы, плиточные материалы или подобные им формуют с имплантацией в предопределенном месте фосфоресцирующего/люминесцентного камня (41) по настоящему изобретению в качестве основного материала.
Примеры получения фосфоресцирующего/люминесцентного камня по настоящему изобретению описаны ниже. Конечно, не следует ограничивать настоящее изобретение последующими примерами.
Пример 1.
Приготавливают вещества, применяя заполнитель из измельченного кварца (измельченный продукт) с максимальным диаметром частиц 2,5 мм, средним диаметром частиц 0,5 мм, ММА смолу в качестве смолы и наполнитель из гидроксида алюминия с диаметром частиц 0,1 мм или менее, чтобы получить следующую композицию:
| Кварцевый заполнитель | 47% об. |
| Смола | 29% об. |
| Гидроксид алюминия (средний диаметр частиц 40 мкм) | 10% об. |
| Материал, аккумулирующий энергию света, на алюмината стронция G-300С (средний диаметр частиц 40 основе мкм) | 13% об. |
| Массовые доли имели следующие значения: | |
| Кварцевый заполнитель | 59% масс. |
| Смола | 15% масс. |
| Гидроксид алюминия | 9% масс. |
| Материал, аккумулирующий энергию света, | 14% масс. |
Также были добавлены очень незначительные количества (приблизительно от 0,1 до 2% масс. от количества смолы, по оценкам составляющие около 0,15% масс. от ММА смолы) кремнийорганического аппрета и отвердителя. Применяли отвердитель пероксидного типа и γ-метакрилоксипропилтриметоксисилан в качестве кремнийорганического аппрета.
Смесь заполнителя и других компонентов в виде сиропа ММА смолы отливали формующую опоку и формовали при сжатии в плиту толщиной 5 мм.
Полученный камень облучали 200 люкс света от обычно применяемого источника света D 65 в течение 60 минут (больше, чем время насыщения). Яркость после облучения в течение 1 часа составляла 27,86 мкд/м2 , а время затухания до 3 мкд/м2 составило 14 часов 30 минут.
Пример 2.
Искусственный камень, полученный в примере 1, вынули из формы и сделали его поверхность шероховатой при помощи струи воды под давлением 1500 кг/см2, выходящей через сопло на расстоянии 30 см от поверхности. Таким образом, получили искусственный камень с поверхностными вогнутыми бороздками со средней глубиной 0,2 мм.
Для искусственного камня прочность на изгиб составила 90 Н/см, твердость 7 при твердости кварцевого заполнителя по Моосу, а поглощение воды было равно нулю.
Кроме того, не выявлено никаких отклонений при определении и щелочь- и кислотоупорности при помощи погружения, соответственно в водный раствор 3% гидроксида натрия на 8 часов и 3% соляную кислоту на 8 часов.
Искусственный камень был совсем нескользким, как это показано ниже:
С.S.R. (ботинок человека)
Влажная поверхность 0,871
Замасленная поверхность 0,629
С.S.R.В. (босая нога)
Влажная поверхность 1,465
Мыльная поверхность 1,223
Характеристики свечения нескользкого искусственного камня оценивали по способу, аналогичному способу примера 1, чтобы подтвердить, что время затухания до 3 мкд/м2 составляло 14 часов 15 минут, что примерно равно значению, полученному в примере 1.
Как это детально описано выше, по настоящему изобретению обеспечивается улучшение характеристики свечения, такой как повышение продолжительности времени свечения аккумулированным светом, и, кроме того, при помощи регулирования структуры искусственному камню придают чрезвычайно высокие и функциональные качества, такие как прочность, твердость поверхности, сопротивление изнашиванию, способность переносить атмосферные условия и нескользкая поверхность.
1. Искусственный камень, включающий прозрачный заполнитель, по меньшей мере один вид люминофора, выбранного из материала, аккумулирующего энергию света, и материала, люминесцентного при ультрафиолетовом облучении, и смолу, отличающийся тем, что указанный прозрачный заполнитель присутствует в объемной доле от 20% и до 80% и имеет частицы диаметром от 0,1 мм до 2/3 от толщины искусственного камня после литья и затвердевания, а каждый из средних диаметров частиц люминофора составляет от 10 до 300 мкм, и характеристики свечения искусственного камня выше, чем характеристики свечения самого по себе люминофора.
2. Искусственный камень по п.1, в котором указанный по меньшей мере один вид люминофора выбран из группы, включающей алюминат стронция и сульфид цинка.
3. Искусственный камень по п.1 или 2, в котором указанный прозрачный заполнитель выбран из группы, включающей кварц (кремнистую породу), горный хрусталь, стекло и диоксид кремния.
4. Искусственный камень по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что он обладает более высокими характеристиками свечения при более низком коэффициенте наполнения (об.%) искусственного камня, чем максимальный коэффициент наполнения (об.%) самого по себе люминофора.
5. Искусственный камень по любому из пп.1-4, в котором диаметр частиц прозрачного заполнителя составляет 0,3 мм или более.
6. Искусственный камень по п.5, в котором средний диаметр частиц прозрачного заполнителя составляет от 1/20 до 1/3 от толщины искусственного камня после литья и затвердевания.
7. Искусственный камень по п.5 или 1, в котором прозрачный заполнитель имеет неровную конфигурацию поверхности.
8. Искусственный камень по любому из пп.1-7, в котором средний диаметр частиц люминофора составляет от 40 до 150 мкм.
9. Искусственный камень по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что он дополнительно включает органический наполнитель или неорганический наполнитель с диаметром частиц менее 0,1 мм.
10. Искусственный камень по п.9, в котором указанный наполнитель является неорганическим и имеет средний диаметр частиц от 30 мкм и до 70 мкм.
11. Искусственный камень по п.10, в котором указанный неорганический наполнитель выбран из группы, включающей гидроксид алюминия, порошок стекла, порошок диоксида кремния, порошок кварца (кремнистой породы) и карбонат кальция.
12. Искусственный камень по п.9, в котором указанный наполнитель является органическим и выбран из группы, включающей порошки пластмасс и пластмассовые шарики.
13. Искусственный камень по любому из пп.1-12, в котором объемное отношение наполнителя к люминофору, или к смеси люминофоров, определяемое как наполнитель/люминофор, составляет от 0 и до 100.
14. Искусственный камень по любому из пп.1-13, отличающийся тем, что наряду с прозрачным заполнителем он включает непрозрачный заполнитель, причем диаметр частиц указанного непрозрачного заполнителя составляет 2/3 или менее от толщины искусственного камня после его литья и затвердевания, а общая объемная доля прозрачного заполнителя и непрозрачного заполнителя составляет от 20 до 80% от искусственного камня.
15. Искусственный камень по любому из пп.1-14, в котором время от насыщенного состояния после облучения 200 люкс обычно применяемого источника света D65 до яркости 3 мкд/м2 составляет 12 ч или более.
16. Искусственный камень по любому из пп.1-15, в котором искусственный камень представляет собой тонкое напластование, образующее материал поверхности.
17. Искусственный камень по любому из пп.1-16, в котором искусственный камень образует часть поверхности.
18. Искусственный камень по любому из пп.1-17, дополнительно включающий один или более из следующих компонентов:
(I) соединение для корректировки цветового тона;
(II) соединение для придания огнестойкости;
(III) неорганический антимикробный агент и
(IV) светостабилизатор.
