Способ изготовления изделий, имитирующих природный камень
Изобретение относится к области строительства, а именно к способам изготовления изделий, имитирующих природный камень. Изобретение позволит повысить качество изделия, его прочность. Способ включает формовку выпуклой формы-матрицы с рельефной поверхностью, формирование слоя из стекломата, нанесение связующего слоя из полиэфирной смолы с отвердителем и нанесение слоя крупнозернистого песка и/или каменной крошки. На внешнюю поверхность формы-матрицы наносят разделительный слой с низкой адгезией к материалу формы-матрицы, поверх разделительного слоя наносят первый связующий слой из полиэфирной смолы с отвердителем, к которому прижимают кусочный стекломат с обеспечением копирования рельефной поверхности формы-матрицы, поверх слоя кусочного стекломата наносят второй связующий слой из полиэфирной смолы с отвердителем с обеспечением внедрения в стекломат полиэфирной смолы, удаляют из связующих слоев пузырьки воздуха путем механического воздействия, например, валиком и наносят на неотвердевший второй связующий слой крупнозернистый песок и каменную крошку с размером частиц 2-6 мм, после чего обеспечивают отвердение связующих слоев путем теплового воздействия и получают каркас изделия, который снимают с формы-матрицы. 4 н.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к способам получения синтетических конструкционных изделий, заменяющих цельные натуральные граниты, диабазы и другие твердокаменные породы, используемых в качестве декоративных защитных и других конструкций.
Искусственные камни представляют собой имитацию выступающих над землей валунов (гранитных и песчаниковых глыб) и предназначены для декорирования ландшафтов на дачах и в городских условиях.
Полученные по предлагаемому способу изделия с внутренней полостью позволяют укрыть канализационные люки, скважины, пни, выступающие бетонные и стальные конструктивные элементы насосного оборудования и прочие некрасивые места на ландшафте.
Искусственные камни внешне неотличимы от натуральных.
Если рядом с таким искусственным камнем посадить растения, получаются естественные и красивые композиции.
Известен способ изготовления имитирующего природный камень искусственного строительного камня [1], включающий приготовление бетонных смесей, одна из которых окрашена, загрузку в условиях вибрации слоя неокрашенной бетонной смеси в форму, ее предварительное прессование, нанесение второго слоя окрашенной смеси и окончательное вибропрессование всего изделия, при этом окрашенную смесь приготавливают в виде смесей нескольких цветов, соответствующих компонентам имитируемого материала, и после нанесения второго слоя окрашенной смеси производят прерывистую загрузку на него в условиях вибрации загрузочного ящика третьего, четвертого и других слоев окрашенных в разные цвета смесей.
Известен также способ изготовления камня искусственного строительного двухкомпозитного [2], в соответствии с которым предварительно изготовленный сердечник из малотеплопроводного и легкого материала устанавливают на поддон формы и центрируют относительно ее бортов, после чего производят заполнение формы бетонной смесью для образования после ее твердения оболочки.
Известные способы [1, 2] предназначены для получения искусственных камней, используемых в строительстве и обладающих большой материалоемкостью и ограниченными функциональными возможностями, обусловленными невозможностью их использования в качестве декоративных накрывных элементов, например, при создании художественных элементов, используемых в садовопарковых ландшафтах.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является способ изготовления изделий, имитирующих природный камень, реализованный в декоративном накрывном элементе [3].
Согласно этому способу изготавливают форму-матрицу, на внешнюю поверхность которой наносят слой стекломата и слой полиэфирной смолы с отвердителем, в который вводят натуральные крошки различных цветов (кварц, мрамор, гранит, кварцит, змеевик, яшма и др.).
Однако известный способ не обеспечивает получения изделий с высоким качеством и прочностью. Низкое качество обуславливается использованием стекломата с большой площадью для покрытия рельефной поверхности формы-матрицы, что не позволяет полностью воспроизвести (копировать) мелкие детали рельефной поверхности формы-матрицы. Кроме того, известный способ не обеспечивает быстрого и качественного отделения изделия после его отвердения от формы-матрицы из-за высокой адгезии полиэфирной смолы с отвердителем к материалу формы-матрицы.
Недостаточная прочность изделия обуславливается наличием одного связующего слоя из полиэфирной смолы, что не позволяет эффективно пропитывать стекломат по всему объему материала.
Технический результат, заключающийся в устранении отмеченных недостатков, достигается в предлагаемом способе изготовления изделий, имитирующих природный камень, включающем формовку выпуклой формы-матрицы с рельефной поверхностью, формирование слоя из стекломата, нанесение связующего слоя из полиэфирной смолы с отвердителем и нанесение слоя крупнозернистого песка и/или каменной крошки, тем, что на внешнюю поверхность формы-матрицы наносят разделительный слой с низкой адгезией к материалу формы-матрицы, поверх разделительного слоя наносят первый связующий слой из полиэфирной смолы с отвердителем, к которому прижимают кусочный стекломат с обеспечением копирования рельефной поверхности формы-матрицы, поверх слоя кусочного стекломата наносят второй связующий слой из полиэфирной смолы с отвердителем с обеспечением внедрения в стекломат полиэфирной смолы, удаляют из связующих слоев пузырьки воздуха путем механического воздействия, например, валиком и наносят на неотвердевший второй связующий слой крупнозернистый песок и каменную крошку с размером частиц 2-6 мм, после чего обеспечивают отвердение связующих слоев путем теплового воздействия и получают каркас изделия, который снимают с формы-матрицы.
С целью дополнительного повышения качества и повышения сходства с натуральным камнем в незатвердевший слой крупнозернистого песка и каменной крошки локально вносится фракция цветной каменной крошки размером 1-3 мм с обеспечением имитации пятен гранита и/или прожилок минеральных пород.
При этом отвердевание связующих слоев осуществляют при температуре от +10 до +25 градусов Цельсия в течение не менее 24-х часов или при температуре ниже +10 градусов Цельсия в течение не менее 72-х часов.
Для дополнительного повышения прочности и долговечности изделие подвергают выдержке для постотвердения в течение от 3-х до 10-ти дней.
Для упрощения технологии изготовления форму-матрицу выполняют из листового пластика толщиной 1-2 мм.
Для устранения возможности травмирования при использовании изделия рельефную поверхность изделия подвергают полировке с удалением острых выступающих элементов.
Для облегчения съема готового изделия с формы-матрицы в качестве разделительного слоя используют полиэтиленовую пленку толщиной 40-60 мкм.
Сущность изобретения изделия поясняется чертежами и фотографиями, где:
- на фиг.1 изображена форма-матрица без внутренней полости, вылепленная из пластичного материала (например, из глины);
- на фиг.2 показана форма-матрица облегченного типа, выполненная из пластика с внутренней полостью;
- фиг.3 иллюстрирует технологические операции изготовления изделия по предлагаемому способу с использованием формы-матрицы без внутренней полости,
- на фиг.4 представлена фотография изделия, изготовленного по предлагаемому способу и приподнятого над канализационным люком;
- на фиг.5 представлена фотография изделия, имитирующего натуральный камень, расположенный с элементом ландшафа - хвойным деревом.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Вначале создается выпуклая форма-матрицы с рельефной поверхностью, имитирующей форму натурального камня (например, валун или др.).
При ее изготовлении работает художник-скульптор, который создает красивую натуральную форму.
Форма-матрица изготавливается сплошной в виде глыбы 1 (фиг.1) или из листового стеклопластика 2 (фиг.2) толщиной 1-2 мм.
На внешнюю поверхность формы-матрицы 1 (2) наносят разделительный слой 3 (фиг.3а), предназначенный для облегчения съема готового изделия на заключительной стадии его изготовления. Слой 3 обладает низкой адгезией к материалу формы-матрицы 1 (2) и препятствует приклеиванию полиэфирной смолы к форме-матрице.
В качестве разделительного слоя 3 используют полиэтиленовую пленку толщиной 40-60 мкм.
Затем на разделительный слой тонким слоем наносится первый связующий слой 4 из полиэфирной смолы с отвердителем (в необходимом соотношении) - фиг.3b.
После этого на первый связующий слой из полиэфирной смолы кусками кладется стекломат 5 и прижимается валиком или вручную так, чтобы он плотно прилегал и копировал рельеф формы-матрицы (фиг.3с).
Использование кусочного стекломата 5 обеспечивает наиболее плотное прилегание к рельефной поверхности и копирование мелких рельефных элементов поверхности формы-матрицы 1 (2).
На стекломат 5 наносится второй связующий слой 6 полиэфирной смолы с отвердителем (фиг.3d). При этом стекломат 5 хорошо пропитывается смолой. Создающиеся в слоях стекломата и смолы пузырьки воздуха удаляются механическим путем прокатки валиком или кистью.
На еще не отвердевший второй связующий слой 6 смолы наносится крупнозернистый песок (фракция 1-3 мм) и/или каменной крошки 7 размером 2-6 мм (фиг.3е) с образованием после отвердения смолы абразивной поверхности.
В отвердевший слой крупнозернистого песка и каменной крошки локально вносится фракция цветной каменной крошки размером 1-3 мм с обеспечением имитации пятен гранита или прожилок минеральных пород.
Полученное изделие отвердевает при температуре от +10 до +25 градусов Цельсия в течение не менее 24-х часов (при более низкой температуре время отвердевания не менее 72-х часов).
После отвердения полученный каркас изделия (фиг.3f) снимается с формы-матрицы 1 (2).
Для дополнительной прочности изделие подвергают постотверждению в течение 3-10 дней.
Для повышения безопасности рельефную поверхность изделия подвергают полировке с удалением острых выступающих элементов.
Пример реализации способа.
Форма-матрица изготавливается цельной 1 (из глины, гипса или натурального камня) или пустотелой 2 (из стеклопластика толщиной 2-6 мм).
Для разделительного слоя 3 используется полимерная пленка 3 с относительной толщиной dразд./D=0,005-0,2, где d - абсолютная толщина разделительного слоя, a D - абсолютная толщина каркаса изделия, полученного по предлагаемому способу (D=5-8 мм).
Для связующих слоев 4 и 6 могут использоваться полиэфирные смолы всех марок, а также эпоксидные смолы и гелькоуты, в частности полиэфирные смолы марок М-105 и М-101 из-за их невысокой цены. В качестве отвердителей подходят любые рекомендованные для стеклопластиков, гелькоутов и эпоксидных смол отвердители, в частности, отвердитель Butanox M-50, который добавляется в полиэфирную смолу. Первый связующий слой 4 наносится с относительной толщиной dсмолы1/D=0,06-0,2, где dсмолы1 - абсолютная толщина первого связующего слоя 4.
На первый связующий слой 4 кусками укладывается слой стекломата 5, который прижимается так, чтобы он плотно прилегал и копировал рельеф формы-матрицы 1(2).
Слой стекломата 5 имеет относительную толщину dсмат./D=0,04-0,1, где dсмат. - абсолютная толщина стекломата.
Стекломат 5 обеспечивает армирующий эффект и придает изделию прочность.
Применяется стекломат эмульсионный М501 плотностью 300 г/м кв. Для изделий больших размеров могут применяться стекломаты плотностью от 450 до 900 г/м кв., а также стеклорогожа.
На стекломат 5 наносится второй связующий слой 6 полиэфирной смолы с отвердителем. При этом стекломат 5 пропитывается смолой, а образующиеся в слоях стекломата 5 и смолы 4 и 6 пузырьки воздуха удаляются механическим путем с помощью валика или кисти.
Второй связующий слой 6 наносится с относительной толщиной dсмолы2/D=0,1-0,3, где dсмолы2 - абсолютная толщина второго связующего слоя 6.
На еще не отвердевшую смолу наносится слой 7 крупнозернистого песка и каменной крошки с размером частиц 2-6 мм, который после отвердения смолы образует абразивную поверхность каркаса.
Операции по предлагаемому способу могут выполняться вручную или с использованием средств малой механизации. Смола наносится кистью, облицовочный слой - руками в ПВХ перчатках, полировка выполняется острыми металлическими инструментами, напыление абразивного слоя специальной дозирующей установкой.
Таким образом, внешняя поверхность изделия образована склеенными натуральными элементами различных цветов (крошкой кварца, мрамора, гранита, кварцита, змеевика, яшмы и др.).
После отвердения полученный каркас изделия без затруднений снимается с формы-матрицы 1 (2).
Конструкция полученного изделия достаточно прочная и может выдерживать значительные нагрузки.
По необходимости, изделие может резаться алмазным диском или сверлиться сверлом с твердоплавной наплавкой.
Изделие является стойким к воздействию климатических факторов.
Масса изделия, закрывающего люк диаметром 80 см, составляет 8-9 килограммов.
Это позволяет любому человеку без особого труда перенести и установить изделие (искусственный камень) в нужном месте или поднять его и добраться до расположенного под ним объекта - например, канализационному люку (фиг.4).
В обычном положении декоративный накрывной элемент расположен над защищаемым объектом, вписываясь в окружающий ландшафт естественным образом (фиг.5).
Предложенный способ позволяет обеспечить промышленное изготовление изделий, имитирующих природный камень.
Источники информации
1. Патент РФ №2175913, МПК B28B 3/02, B28B 11/00, от 03.09.1999.
2. Патент РФ №20845953, МПК Е04С 1/40, от 16.06.1992.
3. Патент РФ №79305, МПК М.Кл. E04C 2/26, B44C 5/04, от 26.06.2008.
1. Способ изготовления изделий, имитирующих природный камень, включающий формовку выпуклой формы-матрицы с рельефной поверхностью, формирование слоя из стекломата, нанесение связующего слоя из полиэфирной смолы с отвердителем и нанесение слоя крупнозернистого песка и/или каменной крошки, отличающийся тем, что на внешнюю поверхность формы-матрицы наносят разделительный слой с низкой адгезией к материалу формы-матрицы, поверх разделительного слоя наносят первый связующий слой из полиэфирной смолы с отвердителем, к которому прижимают кусочный стекломат с обеспечением копирования рельефной поверхности формы-матрицы, поверх слоя кусочного стекломата наносят второй связующий слой из полиэфирной смолы с отвердителем с обеспечением внедрения в стекломат полиэфирной смолы, удаляют из связующих слоев пузырьки воздуха путем механического воздействия, например, валиком и наносят на неотвердевший второй связующий слой крупнозернистый песок и каменную крошку с размером частиц 2-6 мм, после чего обеспечивают отвердение связующих слоев путем теплового воздействия и получают каркас изделия, который снимают с формы-матрицы.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в незатвердевший слой крупнозернистого песка и каменной крошки локально вносят фракции цветной каменной крошки с размером частиц 1-3 мм с обеспечением имитации пятен гранита и/или прожилок минеральных пород.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что отвердение связующих слоев осуществляют при температуре от +10 до +25°С в течение не менее 24 ч.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отвердение связующих слоев осуществляют при температуре ниже +10°С в течение не менее 72 ч.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что изделие подвергают выдержке для постотвердения в течение от 3 до 10 дней.
