CZ281794B6 - Dekorativní, stavební materiál a způsob jeho výroby - Google Patents

Abstract

Dekorativní, stavební materiál zejména pro vnitřní a vnější obklady budov, průmyslových a bytových prostor, zdravotnických zařízení, který sestává ze spodní vrstvy, vytvořené ze slinuté směsi obsahující až 40% hmotn. strusky a/nebo až 25% hmotn. písku a/nebo až 7% hmotn. oxidu hlinitého, popřípadě 2 až 12% hmotn. pojiva, s výhodou vodního skla, a zbytek do 100% hmotn. tvoří skleněný granulát, a vrchní vrstvy tvořené ze slinutého skleněného granulátu a/nebo aranulátu, popřípadě s přídavkem až 10% oxidů kovů z prvé nebo druhé hlavní podskupiny periodického systému prvků.Vyrobí se tak, že se do formy nebo na pevnou podložku nasype spodní vrstva, na ni se nasype vrchní vrstva z barevného skleněného granulátu a/nebo skleněného granulátu, popřípadě s přídavkem až 10% oxidů kovů z prvé nebo druhé hlavní podskupiny prvků periodické soustavy, načež se provede tepelné zpracování zahrnující ohřev, popřípadě prodlevu, dále prudké ochlazení o 50 - 100.sup.o.n.C, žíhání a ochlazování na pokojovou teŕ

Description

Dekorativní, stavební materiál a způsob jeho výroby

Oblast techniky

Vynález se týká dekorativního, stavebního materiálu zejména pro vnitřní a vnější obklady budov, průmyslových a bytových prostor, zdravotnických zařízení apod., a způsobů jeho výroby.

Dosavadní stav techniky

Vnitřní a vnější úpravy budov, průmyslových a bytových prostor, zdravotnických zařízení apod. se provádějí zejména stavebními materiály přírodními nebo syntetickými, přičemž nejširší uplatnění má mramor a žula, dále keramické obklady různých druhů. Současně s dekorativními účinky musí používané materiály splňovat i funkční podmínky,jako např. dlouhodobou životnost, zejména odolnost vůči povětrnostním vlivům, odolnost vůči korozi, netečnost vůči působení chemických látek, musí mít tepelně izolační vlastnosti, vykazovat odolnost vůči otěru a současně musejí mít i příznivou pořizovací cenu a příznivou cenu montáže. Je známo, že přírodní a keramické materiály často neodpovídají všem uvedeným požadavkům. Kromě toho při výrobě desek větších rozměrů z přírodního kamene se projevuje nehomogenita struktury, objevují se dutiny a pórovítost suroviny.

Z německého patentu DE 4125698 je znám sklokeramický materiál o složení (v hmotnostních procentech)

SiO₂ 64,1 až 75

A1₂O₃ 2,9 až 11

CaO 15 až 26

MgO 0 až 8

ZnO pod 2

BaO o až 0,5

K₂o 0 až 7,4

Na₂0 0 až 2

F 0,5 až 4 přičemž Na₂O + K₂O je pod dvě procenta, který je možno použít na podlahové krytiny, obklady stěn a fasád a který vykazuje vlastnosti srovnatelné s přírodním kamenem. Tato sklokeramika má dobré pevnostní parametry a je dekorativní, avšak její výroba je složitá a finančně náročná s ohledem na vysoké náklady keramízace a nutnost použiti čistých vstupních komponent.

V patentu DE 4123581 je popsán způsob výroby tvarových desek, zejména stavebních, z granulovaného skla. Základem tohoto postupu je tepelné působení na smés drceného skla a nadouvadla, kde se při prvním kroku zasype vrstva obyčejných skleněných granulí a na jejich povrch se nanese vrstva pěnového skla v horkém nebo chladném stavu. Poté se dvouvrstvá směs nahřeje na teplotu 700 až 900 °C, nejlépe na 800 až 900 ’C, a potom se zhutní na 5 - 15 % pod tlakem 0,005 až 0,015 N.mm”². Výsledkem je homogenní tvarovaný výrobek. Stavební obkladové desky vyrobené tímto způsobem se používají především jako tepelně izolační materiál, při

-1CZ 281794 B6 jejich výrobě se spotřebuje značné množství energie a není možné vytvářet barevné dekorativní plochy se strukturou podobnou přírodním materiálům.

Technologii získávání dekorativního materiálu popisuje ruské AO č. 546569 podle kterého se materiál, obsahující vrstvu ze směsi písku a skleněných střepů opatří vrchní vrstvou z písku a barevného skla, přičemž skleněný odpad má formu granulí. Popisovaný materiál má vrchní vrstvu tepelně upravenu. Tento materiál vykazuje např. tyto nedostatky: vrchní i spodní vrstva musí obsahovat sklo téhož druhu se shodným koeficientem tepelné roztažnosti, jinak se pevnostní charakteristiky výrobku prudce zhoršuji, jednostranné tepelné opracování (polírování) neumožňuje získat materiál s dostatečně monolitní strukturou a homogenními mechanickými vlastnostmi v celém objemu.

Podle německého patentu č. 4319808 se připravuje výrobek z více vrstev: spodní je ze směsi písku a granulovaného skla, vrchní vrstva je z barevného skleněného granulátu, přičemž výrobek se podrobuje víceetapovému tepelnému opracováni, zahrnujícímu prohřátí výrobku, působení tepelného šoku na povrchovou vrstvu, rychlé ochlazení, vyžíhání a postupné ochlazováni na pokojovou teplotu. K základním nedostatkům tohoto postupu spadá:

- nezbytnost použití přesné patentem definovaného skleněného granulátu, což vylučuje použití různých druhů skla a vyvolává nutnost přípravy skleněného kmenu speciálně pro tento účel, čímž se výroba prodražuje,

- použití písku ve spodní vrstvě neumožňuje výrobu výrobku s rovným spodním povrchem, což je podmínkou pro použití v technologiích bezcementového upevnění dekorativního panelu,

- nepřítomnost tekutého pojivá ve střední resp. spodní vrstvě má za následek vznik vzdušných bublinek a jejich pronikání do vrchní vrstvy, takže kvalita výrobku se zhoršuje a současné se musí značné prodloužit doba nahřívání a prodlevy pro odstraňování těchto bublin, což proces prodražuje,

- zavedení kovové sítky do střední vrstvy výrobku vyvolá dilatační napětí v této vrstvě při tepelném zpracování s ohledem na rozdílný koeficient tepelné roztažnosti kovu a skla.

Žádný z popsaných postupů neumožňuje výrobu stavebního obkladového materiálu o jiném než deskovém tvaru, např. ve tvaru válce. Tyto postupy rovněž neumožňují současnou výrobu dekorativního a stavebního materiálu použitelného popřípadě jako samostatný stavební prvek.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je dekorativní, stavební materiál použitelný například pro vnitřní a vnější obklady budov, průmyslových a bytových prostor, zdravotnických zařízení, který podle vynálezu sestává ze spodní vrstvy, vytvořené ze slinuté směsi oxidické nebo křemičité složky zvolené ze skupiny zahrnující strusku, písek, oxid hlinitý a pojivá vybraného ze skupiny zahrnující vodní sklo, přičemž alespoň jedna z těchto složek je obsažena v množství do % hmotn. a celkové hmotnostní zastoupení těchto složek je do 84 % hmotn., a zbytek do 100 % hmotn. tvoří skleněný granulát, a vrchní vrstvy tvořené ze slinutého skleněného granulátu a/nebo

-2CZ 281794 B6 neslinutého granulátu, a/nebo s přídavkem 0,1 % hmotn. až 10 % hmotn. oxidů kovů z prvé nebo druhé hlavní podskupiny periodického systému prvků.

Použité vodní sklo může být sodné, draselné nebo sodno-draselné, jeho hustota je v rozmezí 1 270 až 1 530 kg.m^-3. Nejlépe vyhovuje vodní sklo draselné s hustotou 1 400 kg.m^-3.

Účelem přídavku pojivá je zajistit dobré spojení materiálu před tepelným opracováním a jeho vysokou pevnost po tepelném zpracování.

účelem přídavku kysličníku hlinitého je jeho vliv na změnu vazkosti skla. Při teplotách v rozmezí 1 200 až 1 400 °C zvyšuje vazkost skla, při teplotách 800 až 1 000 ’C, tj. v rozmezí nejčastéji používaném při tepelném zpracování výrobku, naopak vazkost snižuje.

Dekorativní, stavební materiál může být podle vynálezu uspořádán do tvaru desky popřípadě válce. Deska může mít rovný, konvexní nebo konkávní povrch.

Předmětem vynálezu je dále způsob výroby dekorativního stavebního materiálu, při kterém se podle vynálezu do teplovzdorné formy, zhotovené s výhodou z materiálu s koeficientem teplotní roztažnosti stejný nebo menším než použité sklo, jejíž vnitřní povrch je popř. předem broušen a/nebo leštěn, popř. opatřen tekutým roztokem kaolínu, zasype spodní vrstva ze směsi písku, popřípadě strusky a/nebo jemnozrnného A1₂O₃ a/nebo skleněného granulátu, obsahující až 25 % hmotnostních písku, až 40 % hmotnostních strusky, až 7 % hmotn. oxidu hlinitého, 2 až 8 % hmotn. pojivá, s výhodou vodního skla v roztoku popřípadě tuhého, přičemž pojivo je rovnoměrně rozděleno v celém objemu, takže zajistí dobré spojení všech složek směsi. Kaolín při následujícím teplotním zpracování se nespeče a usnadní vyjímání hotového výrobku z formy. Vrstva se upraví na tloušťku podle požadované tloušťky výsledného výrobku, nesmí však být menší, než dvojnásobek průměru zrn písku, kusů strusky nebo skleněného granulátu. Po zasypání spodní vrstvy se zasype vrchní vrstva barevného skleněného granulátu a provede se tepelné zpracování, přičemž minimální teploty při zpracování se pohybují v rozmezí: nahřátí a prodleva na maximální teplotě Littletona pro dané sklo + 30 až 80 °C při přestupu tepla ve vrstvách ne vyšším než Τ^χ,¹⁰”¹ při dosažení teploty Littletona na vnějším povrchu spodní vrstvy, dále v ochlazení s rychlostí 10 ’ až 30 ’C.min^-1 o 100 ' až 150 °C, dále ochlazení na pokojovou teplotu.

Teplota měknutí dle Littletona vyjadřuje závislost viskozity (v dPa s) na teplotě jako jeden z mezinárodně uznávaných vztažných bodů a na viskózní křivce skla je v oblasti tvarování skla. Různá skla lze charakterizovat tzv. vztažnými body viskozity, kde teplota bodu měknutí dle Littletona je logij = 7,65 (viz např. Hlaváč, J.: Základy technologie silikátů. SNTL/ALFA 1988, s. 143).

-3CZ 281794 B6

Při výběru hodnoty teplotního gradientu je nezbytné také brát v úvahu skutečnost, že v objemu nataveného skleněného granulátu vznikají plynové bublinky, které působením síly, která je vytlačuje směrem vzhůru, mají tendenci vystoupit až na povrch. Vznikající síla, která bubliny vytlačuje, závisí na velikosti bublin a na teplotním gradientu. Rozměry bublin se minimalizují v etapě předběžného lisování výchozí vsázky, v jejímž složení je zastoupeno vodní sklo, které při lisování zaplňuje volné póry mezi granulemi. Hodnota teplotního gradientu se vybírá tak, aby vznikající síla, vytlačující bubliny vzhůru byla u mikrobublinek menší než síly viskózního tření, aby se tím zamezilo vystupování mikrobublinek.

Při teplotě odpovídající bodu měknutí podle Littletona (která se pro většinu skel pohybuje v rozmezí 830 ’ až 940 ^aC) se skleněná masa roztěká po povrchu vlivem vlastní hmotnosti.

Před žíháním hotového výrobku rozdělení teplot v objemu výrobku musí být vyrovnáno, zatímco snižování teploty v oblasti teploty přeměny (T_CT až 30 °C až T_ + 30 °C) se provádí rychlostí

- — i ne vyssi než 3 °C. min ^x, při zachování podmínky lineárního průběhu ochlazování v čase.

K získáni stavebního materiálu s vysokými tepelně izolačními vlastnostmi se do výchozí suroviny pro spodní vrstvu přidá až 40 % hmotn. snadno hořlavého materiálu, jako jsou např. dřevěné piliny, o stejné granulometrii jako základní složky smési, přičemž ve fázi ohřevu o teplotě hořeni tohoto materiálu se udržuje taková teplota, při níž se zcela uvolní všechny plynotvorné látky. Použije se materiál s teplotou vzplanutí ne vyšší, než je 2/3 T_max. Poté se na povrch rovnoměrné nasype vrchní vrstva barevného skleněného granulátu a provede se tepelné zpracování popsané výše. Přídavkem snadno hořlavého materiálu a jeho zplynováním se ve vrstvě vytvoří porézní struktura s nízkým koeficientem teplotní vodivosti. Tato vrstva se fixuje při dalším tepelném zpracováni.

K získáni stavebního materiálu jemně zvrásněného s protismykovým povrchem se během procesu tepelného zpracování udržuje prodleva přesné při teplotě Littletona použitého skleněného granulátu vrchní vrstvy, a to po dobu nutnou k vytvoření předem určeného stupně mikronerovností povrchu, ale v každém případě dostatečné pro roztavení granulí a zalití pórů a otvorů na povrchu spodní vrstvy. Délka prodlevy závisí na použitém sklu, resp. na jeho teplotě Littletona.

Pro výrobu materiálu pro podlahy garáži, opravárenských dílen atd., které umožňují dobré spojení automobilových pneumatik s povrchem a dobré vsakování pohonných hmot a mazadel při jejich náhodném vylití na povrch podlahy, se výchozí směs připravuje ze strusky s přísadou 30 až 50 hmotn. procent skleněného granulátu o velikosti částic 5 až 10 mm. Tato směs se zasypává rovnoměrné do tepelně stálé formy v tloušťce 10 až 30 mm a poté se provádí teplotní zpracování bez předběžného tlakového zhutňování v podmínkách teplotního gradientu v tloušťce vrstvy ne více než Tmax/²⁵' Přičemž T_max se určuje jako teplota Littletona do hmoty

-4CZ 281794 B6 přidávaného skleněného granulátu.

Pro získání dekorativního, stavebního materiálu s průzračným dekorativním povrchem a světlovodivými vlastnostmi, které umožní vytvářet svítící stěny a podlahy, se spodní vrstva vytvoří ze dvou částí a vrchní vrstva se vytvoří z průzračného skleněného granulátu, přičemž na čelním povrchu materiálu se připevní lineární zdroje světla a celková tloušťka obou částí spodní vrstvy není větší, než polovina celkové tloušťky desky. Čelní povrch desek se popřípadě mechanicky vyleští.

až

Ke zpevnění povrchové dekorativní vrstvy a k získání vlastností kaleného skla vytvořením napětí ve vrchní vrstvě při tepelném zpracování po fázi prudkého ochlazení se provádí kalení výrobku vodní mlhou a/nebo stlačeným vzduchem přes vyrovnávací mřížky, přičemž počáteční teplota kalení je rovna Tg + 70 ’C, kde Tg je mezinárodní označení používané pro teplotu sformace, při níž proběhnou nezvratné změny ve struktuře např. začíná krystalizace.

transkla,

Transformační teplota Tg skla na typické viskózní křivce skla má mezinárodně uznávaný vztažný bod log^ - 13,3 (viz např. Hlaváč, J.: Základy technologie silikátů. ^ř SNTL/ALFA 1988, s. 143).

Při této teplotě je viskozita skleněného granulátu vrchní vrstvy 10^12,5Pa.s. Kalení vodní mlhou zajišťuje časový stálý koeficient odvodu tepla s povrchu výrobku.

Je známo, že nejvyšší pevnost mají materiály s upravenou vnitřní strukturou, zejména v případech, kdy tato struktura má tvary blízké krychlové geometrii. K získání pravidelné objemové struktury střední vrstvy, umožňující vyrábět desky se zvýšenou mechanickou pevností, se do této střední vrstvy vkládá nejméně jedna a nevýše dvacet vrstev tkaniny ze skleněného vlákna. Mezi vrstvy tkaniny se nasypává výchozí vsázka. Vzdálenost mezi vrstvami tkaniny musí být stejná jako rozměry jejích buněk, čímž zajistí vytvoření vnitřní kubické struktury. Další termické zpracování se provádí jak je výše uvedeno.

Zhotovení výrobků válcového tvaru se provádí ve válcové formě s vnitřním povrchem broušeným a/nebo leštěným, s čelními kruhovými kryty s otvory, přičemž forma se umístí v peci horizontálně a uvede do rotačního pohybu rychlosti, zajišťující rovnoměrné rozložení výchozích složek na vnitřním povrchu. Výroba a tepelné zpracováni probíhá ve dvou fázích. Při první fázi se provádí zasypání vrchní (dekorativní) vrstvy ze skleněného granulátu, nahřátí na teplotu zajišťující rovnoměrné roztěkání skla po vnitřním povrchu formy, poté se provede ochlazeni a nasype se spodní (v tomto případě vnitřní) vrstva. Ve druhé fázi tepelného zpracování se provede spékání vrstvy při teplotě nižší než je teplota Littletona použitého skleněného granulátu dekorativní vrstvy s následným ochlazením s popsanými fázemi žíhání a kalení.

K získání výrobku s vysokými pevnostními vlastnostmi a rovným spodním povrchem se provádí tepelné zpracování ve formách

-5CZ 281794 B6 zhotovených z materiálu s koeficientem teplotní roztažnosti stejným nebo menším než používaný skleněný granulát, jejich povrch je popřípadě předem broušen a/nebo leštěn a s výhodou opatřen tekutým roztokem kaolínu.

Dekorativní povrch je možno upravit i na stavebních výrobcích, jako např. na cihlách, cementových deskách, asbestocementových deskách apod. Vytvoření dekorativního povrchu na stavebních výrobcích se provádí nanesením dvou vrstev na tyto výrobky, přičemž spodní vrstvu tvoří směs jemně mletého písku a skleněného granulátu o tloušťce max. 0,5 mm. Vrchní vrstvu tvoří směs barevného skleněného granulátu o tloušťce 2 až 4 mm. Po nanesení obou vrstev se provede tepelné zpracování s tepelným rázem při teplotě nepřevyšující teplotu Littletona o 30 ° až 80 ’C po dobu nutnou k vytvoření dekorativního povrchu požadovaného vzhledu.

K získání materiálu tepelně opracovávaného v peci bez nutnosti použití formy se spodní vrstva zasype do rozebíratelné formy, zhutní, na ni se upraví vrchní vrstva, obsahující až 12 % hmotn. pojivá, vrchní vrstva se zarovná, zhutní, usuší a před umístěním do pece se vyjme z formy.

K vytvoření zadaného dekoru se při zasypávání barevného skleněného granulátu použijí dekorativní prvky (šablony) a nebo kovové materiály, mající s používaným skleněným granulátem blízký koeficient teplotní dilatace, které vytvoří kontury dekoru a které se zataví do vrchní vrstvy při tepelném zpracování desky.

Výchozí vsázka se pomocí lisu může upravit s využitím křivočaré formy, přičemž poloměr křivosti se vybírá tak, že síly viskózního tření ve vrchní vrstvě převažují nad tendencí skla se roztéci, tj. převažují nad deformační silou. Přitom poloměr křivosti povrchu je určován hodnotou převýšení teploty nad teplotou Littletona a to tak, aby v průběhu doby působení maximální teploty termického zpracování vznikající deformační síla v povrchové vrstvě byla menší než síly viskozního tření pro zachování rovnoměrné tloušťky dekorativní vrstvy.

Tyto výše uváděné technologické postupy mohou být realizovány buď ve speciálních elektrických pecích s nastavitelným režimem ohřevu a chlazeni, nebo v pecích s kontinuálním režimem (viz český užitný vzor č. 1827).

Pokud se použije přídavek skleněného granulátu, jehož složky vykazuji nestejný koeficient teplotní roztažnosti, přidají se do výchozí směsi oxidy kovů 1. a 2. hlavní podskupiny periodického systému prvků v podobě jemného prášku. Při tom se uplatni toto pravidlo: pro zvýšení koeficientu teplotní roztažnosti se použijí oxidy sodíku, lithia nebo draslíku v množství 0,1 až 10 % hmotn. Pokud je třeba koeficient teplotní roztažnosti snížit, přidají se kysličníky hořčíku, vápníku resp. barya a to vždy v množství 0,1 až 10 % hmotn.

Dekorativní, stavební materiály vyrobené podle vynálezu jsou podobné přírodním materiálům, ale mohou se i od těchto materiálů lišit, jsou odolné vůči vlivům okolního prostředí, odolávají povětrnostním i chemickým vlivům, vykazují vysokou pevnost a využívají levné a dostupné vstupní suroviny. Výroba probíhá v ekolo

-6CZ 281794 B6 gicky nezávadném výrobním procesu. Vynález umožňuje výrobu dekorativního povrchu i na obvyklých stavebních materiálech, jako např. cementových či azbestocementových deskách, cihlách apod. Výše popisované technologické kroky je možno uskutečnit v elektrických pecích s definovaným režimem zahřívání a ochlazování, popřípadě v pecích kontinuálních s průběžným průchodem zpracovávaného materiálu, např. podle českého užitného vzoru č. 1827.

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Žáruvzdorná forma z cordieritu se zevnitř opatří tekutou suspenzí kaolínu a vysuší se tak, aby se na dně a na bočních stěnách vytvořila hladká vrstva bílého kaolínu. Poté se zasype směsí o složeni 20 % hmotn. pisku o průměru částic do 3 mm, 35 % hmotn. strusky o průměru zrn až 4 mm, 42 % hmotn. skleněného granulátu o průměru částic 2 až 3 mm, spojené promícháním s 3 % hmotnostními vodního skla. Vodní sklo v tomto i v dalších příkladech je křemičitanem sodným a/nebo křemičitanem draselným o hustotě 1 270 až 1 920 kg/m³, s výhodou o hustotě 1 530 kg/m³, což odpovídá obsahu vody 51,5 % hmotn. Zasypaná vrstva, která má tloušťku 8 mm, se se zarovná. Na zarovnanou spodní vrstvu se nasype horní vrstva barevného skleněného granulátu o tloušťce 4 mm a také se vyrovná. Poté se forma ohřívá v rovnoměrném teplotním poli, až celý povrch desky dosáhne teploty o 30 C vyšší, než je teplota Littletona, v daném případě 880 C, po dobu, než je dosaženo rovnoměrného teplotního pole na celém výrobku. Dále následuje prodleva 8 minut. Velikost teplotního gradientu horní a spodní vrstvy je při tom Τ^χ.10¹. Tím se dosáhne, že teplota spodní vrstvy postačí pro spečení a je dostatečné pevná. Po prodlevě se teplota povrchu prudce sníží rychlostí 10 až 30 “C.min”¹ o 150 ’C, čímž se zafixují vytvořené struktury. Dále se provede žíháni o délce 12 min. a ochlazení. Toto ochlazeni v oblasti transformace Tg + 30 až Tg až 20 °C se uskutečňuje s rychlostí pod 3 'C-min“¹ lineárně. Po dosažení pokojové teploty se hotový výrobek z formy vyjme a následně se formátuje. Protože se kaolín nespéká při používaných teplotách, nepředstavuje vyjímání výrobku z formy žádné potíže.

Příklad 2

Žáruvzdorná forma z cordieritu se zevnitř opatří tekutým roztokem kaolínu a vysuší se tak, aby se na dně a na bočních stěnách vytvořila hladká vrstva bílého kaolínu. Poté se zasype směsí o složení 25 % hmotn. písku, 35 % hmotn. strusky, 36 % hmotn. skleněného granulátu, spojené promícháním s 4 % hmotn. vodního skla. Zasypaná vrstva se zarovná na v tloušťce 6 mm. Na zarovnanou spodní vrstvu se nasype horní vrstva barevného skleněného granulátu o tloušťce 14 mm. Poté se forma ohřívá až do dosažení teploty 950 ’C, což je o 70 °C vyšší teplota, než odpovídá teplotě Littletona použité vsázky po dobu, než je dosaženo rovnoměrného teplotního pole na celém výrobku. Dále následuje prodleva 12 min. Velikost teplotního gradientu horní a spodní vrstvy je při

-7CZ 281794 B6 tom T_max/10). Po prodlevě se teplota povrchu prudce sníží o 100 °C, čímž se zafixují vytvořené struktury. Dále se provede prudké zakaleni o 100 °C ofouknutím vodní mlhou přes vyrovnávací mřížku. Tím se dosáhne tvrdosti povrchové vrstvy 4 až 6x vyšší, než při postupu bez kalení.

Příklad 3

Žáruvzdorná forma se podobné jako v přikladu 1 naplní spodní vrstvou s tím rozdílem, že do spodní vrstvy se přidá 30 % hmotn. počítáno na hmotu spodní vrstvy dřevěných pilin. Ve fázi ohřevu při teplotě hoření pilin se udrží prodleva 10 min., což postačí k uvolnění zplynovatelných složek, které odejdou přes vnější povrch vrstvy. Poté se na povrch rovnoměrně nasype vrstva barevného skleněného granulátu a další tepelné zpracování se provede jako v příkladu 1.

Příklad 4

Použije se žáruvzdorná forma o složení jako v příkladu 1, ale válcového tvaru, která je znázorněna na výkrese. Do ní se zasype barevný skleněný granulát v takovém množství, že postačí na vytvořeni vnějšího povrchu výsledného válcovitého výrobku o tloušťce 2 až 3 mm. Poté se forma horizontálně umístí v peci a uvede do rotace o 50 až 70 ot.min”¹. Vnější povrch formy 1 se rovnoměrně ohřeje na teplotu 880 ’C kdy se dekorativní vrstva 4 rovnoměrné rozteče na vnitřním povrchu formy. Poté se teplota sníží o 150 až 300 ’C, čelními otvory 2 se do formy nasype spodní vrstva 3 a ohřívá se až na teplotu 900 C, což je teplota Littletona skleněného granulátu použitého v tomto příkladě. Tím se předejde proniknutí netavitelných částeček spodní vrstvy na vnější povrch výrobku. Další tepelné zpracování je jako v příkladu 1. Použité sklo má koeficient teplotní roztažnosti 9,05.10“⁶ mm/l°K, použitá forma o 20 % nižší koeficient teplotní roztažnosti, čímž se zajistí, že výrobek při chlazení nepopraská.

Příklad 5

Příklad popisuje nanesení dekorativní vrstvy na cihlu jako reprezentanta stavebních materiálů. Jako vsázka se použije směs podle přikladu 1 avšak s průměrem použitých částic v rozmezí od 0,05 do 0,2 mm. Tím je zajištěn průnik vsázky do povrchu cihly a tím i dobré spojení cihly s povrchovou dekorativní vrstvou. Potom se postupuje podle příkladu 1, tj. na tuto spodní vrstvu nasype barevný skleněný granulát a provede se tepelné zpracování.

Příklad 6

Kovová forma, která má rozebíratelné boky, se uvnitř vymaže kapalnou suspenzí kaolínu a pak se vysuší, až se na dně a na bocích vytvoří hladká bílá vrstva kaolinu. Potom se nasype vrstva ze směsi 20 % hmotn. písku, 20 % hmotn. strusky, 8 % hmotnostních oxidu hlinitého a 45 % skleněného granulátu o rozměru, který prošel sítem o průměru otvorů 2 mm, do které bylo předběžně vmícháno vodní sklo jako kapalné pojivo v množství 7 % hmotn. a směs se pečlivě promíchá. Nasypaná vrstva se vyrovná a zhutní, přičemž

-8CZ 281794 B6 její tloušťka je 9 mm. Dále se nasype barevný skleněný granulát, namočený stejným pojivém v množství 6 % hmotn., vyrovnává se a rovněž zhutní. Potom se připravená směs ve formě suší při teplotě 300 °C v průběhu 1 hodiny, potom se polotovar vyjímá z formy a v peci se podrobí se termickému zpracování podle příkladu 1.

Příklad 7

Příklad znázorňuje výrobu průsvitných dekorativních panelů a stěn. Do vrchní vrstvy se použije průzračný skleněný granulát popřípadě s různými odstíny, přičemž tloušťka této vrstvy je 4 mm a tvoří třetinu celkové tloušťky výrobku. Spodní vrstvu tvoří 23 % hmotn. barevného písku, 72 % hmotn. barevného skleněného granulátu a 5 % hmotn. kapalného vodního skla.

Zasypou se spodní a vrchní vrstva, výrobek se tepelně opracuje jako v příkladě 1 a po vychladnutí a vyjmutí z formy se brousí jeho hrany, jimiž se jednotlivé desky při upevnění dotýkajíPříklad 8

Postupuje se jako v přikladu 7 s tím rozdílem, že spodní vrstvu tvoří 15 % hmotn. písku, 83 % hmotn. skleněného granulátu a 2 % hmotn. kapalného vodního skla.

Příklad 9

Dekorativní , materiály s protiskluzným povrchem se připraví podle příkladu 1 s tím rozdílem, že povrchová teplota při tepelném opracování se ponechá rovna teplotě Littletona skleněného granulátu, použitého ve vrchní vrstvě, tj. z lahvového skla. Tato teplota se udržuje po dobu, postačující k roztečení skleněných granuli do pórů na povrchu výrobku, což v daném příkladu bylo 14 min. Tím se získá nerovný povrch s výstupky, odpovídající svými rozměry velikostí použitých skleněných granulí.

Příklad 10

Materiál se zvýšenou pevností se dosáhne tím, že do spodní vrstvy se upraví tři vrstvy skleněné tkanivy, která má hrubost (rozměry síťky) v rozmezí 1,6 až 3,2 mm. Složení vrstev je jako v přikladu 1.

Příklad 11

Pro další zvýšení pevnosti se postupuje jako v příkladu 10 s tím rozdílem, že do spodní vrstvy se upraví šest vrstev skleněné tkaniny.

Příklad 12

K dosažení výrazného povrchového efektu se postupuje jako u přikladu 1 s tím rozdílem, že do povrchové vrstvy se upraví kovové drátky o průměru 0,2 až 0,5 mm a délce 5 až 20 mm v množství 4 % hmotn. ve složení vrstvy a to tak, že se položí na spodní vrstvu a vrchní vrstva z barevného skleněného granulátu se upraví okolo těchto dekorativních prvků tak, že se barevně roztřídí. Vý _9_ robek vykazuje dojem různobarevné kresby.

Příklad 13

Tento příklad prokazuje postup, jehož výsledkem je materiál vhodný pro pokrytí podlahy garáží, protože vykazuje vysokou přilnavost pneumatik. Výchozí směs podle příkladu 1 sestává ze 40 % hmotn. strusky, 22 % hmotn. písku, 7 % hmotn. oxidu hlinitého a 8 % pojivá kapalného vodního skla. Do zbytku, tj. 24 % hmotn., směs tvoří skleněný granulát. Velikost částic použitých surovin je 3-5 mm, kysličník hlinitý je jemně práškový o velikosti částic pod 0,1 mm. Směs se důkladně promíchá, zasype do formy a rovnoměrné srovná. Poté následuje tepelné zpracování, při němž je teplotní gradient ne vyšší než Τ^χ.25”¹. Maximální teplota povrchu je 860 ’C, což odpovídá teplotě Littletona použitého skleněného granulátu. Za těchto podmínek je zajištěno jednak spečení materiálu v celém jeho objemu, jednak zachování pórovité struktury s ohledem na vysoký obsah strusky. Takto vyrobený materiál se spojuje s mazivy a přilne k pneumatikám vozů.

Příklad 14

Uvádí se příklad postupu, jehož výsledkem je výrobek se zakřiveným povrchem. Postupuje se jako v příkladu 1, přičemž přítlačný povrch lisu, jímž se upravuje povrch vrchní vrstvy směsi, je zakřiven - konkávní přičemž při stanovení poloměru křivosti se bere v úvahu, že materiál při teplotě měknutí, dosažené při tepelném zpracování, bude mít sklon se srovnat do roviny. Použije se teplota, která ještě zajistí změknutí povrchu, ale neumožní jeho rozplavení do roviny. Byla použita teplota 800 ’C a doba prodlevy 5 minut, což odpovídá principu maximální teploty po minimální dobu.

Příklad 15

Postupuje se jako v příkladu 14 s tím rozdílem, že přítlačný povrch lisu, jímž se zhutňuje materiál před tepelným opracováním, je konvexní.

Příklad 16

Tento příklad předvádí výrobu hutných výrobků s vysoce zrcadlící plochou. Toho se dosáhne odstraněním vzduchu z materiálu před tepelnou úpravou a odvodem plynů, které vznikají při tepelném zpracování. Pro zahřívání materiálu se použije vakuová pec. Proces zahřívání probíhá za vakua odpovídajícímu 1 KPa. Tím se dosáhne že výrobek je plynuprostý a jeho povrch není poškozen výronem plynů. Teplota pro tepelné zpracováni je zvolena tak, že viskozita pro použitý skleněný granulát odpovídá asi 10~¹⁰Pa.s.

Příklad 17

Žáruvzdorná forma z cordieritu se zevnitř opatří tekutou suspenzí kaolinu a vysuší se tak, aby se na dně a na bočních stěnách vytvořila hladká vrstva bílého kaolínu. Poté se zasype směsí o složeni 40 % hmotn. písku o průměru částic které projdou sítem

-10CZ 281794 B6 o průměru 2 mm, 5 % hmotn. strusky o průměru zrn, které projdou sítem o průměru otvorů 3 mm, 5 % jemně mletého oxidu hlinitého, 38 % hmotn. skleněného granulátu ze sodno-draselného skla o průměru částic, které projdou sítem o velikosti 3 mm, 6 % hmotn. jemné mletého oxidu hořčíku, spojené promícháním s 6 % hmotnostními vodního skla. Zasypaná vrstva, která má tloušťku 11 mm, se zarovná. Na zarovnanou spodní vrstvu se nasype horní vrstva barevného skleněného granulátu s teplotou Littletona 850 ’C o tloušťce 5 mm a také se vyrovná. Poté se forma ohřívá v rovnoměrném teplotním poli, až celý povrch desky dosáhne teploty o 30 •C vyšší, než je teplota Littletona, v daném případě 880 °C, po dobu, než je dosaženo rovnoměrného teplotního pole na celém výrobku. Dále následuje prodleva 8 minut. Velikost teplotního gradientu horní a spodní vrstvy je při tom .IQ¹. Tím se dosáhne, že teplota spodní vrstvy postačí pro spečení a je dostatečně pevná. Po prodlevě se teplota povrchu prudce sníží rychlostí 20 C.min“¹ o 120 *C, čímž se zafixují vytvořené struktury. Dále se provede žíhání o délce 9 min. a ochlazení. Toto ochlazení v oblasti transformace T_ + 30 až T_ 20 ’C se uskutečňuje s rych- — 1 losti 2 ’C.min lineárně. Po dosaženi pokojové teploty se hotový výrobek z formy vyjme a následné se formátuje.

Příklad 18

Žáruvzdorná forma z cordieritu se zevnitř opatří tekutou suspenzí kaolinu a vysuší se tak, aby se na dně a na bočních stěnách vytvořila hladká vrstva bílého kaolínu. Poté se zasype směsí o složení 40 % hmotn. písku o průměru částic do 3 mm, 5 % hmotn. strusky o průměru zrn do 3 mm, 44 % hmotn. skleněného granulátu o průměru částic 2 až 3 mm, 7 % hmotn. oxidu hlinitého, spojené promícháním s 4 % hmotn. vodního skla. Zasypaná vrstva, která má tloušťku 10 mm, se zarovná. Na zarovnanou spodní vrstvu se nasype horní vrstva 95 % hmotn. barevného skleněného granulátu ze sodno-draselného skla a 5 % hmotn. oxidu draslíku o tloušťce 6 mm a také se vyrovná. Poté se forma ohřívá v rovnoměrném teplotním poli, až celý povrch desky dosáhne teploty o 40 ’C vyšší, než je teplota Littletona, v daném případě 870 °C, po dobu, než je dosaženo rovnoměrného teplotního pole na celém výrobku. Dále následuje prodleva 11 minut. Velikost teplotního gradientu horní a spodní vrstvy je při tom T_max.10^_1. Tím se dosáhne, že teplota spodní vrstvy postačí pro spečeni a je dostatečné pevná. Po prodlevě se teplota povrchu prudce sníží rychlostí 15 °C.min^_1 o 115 °C, čímž se zafixují vytvořené struktury. Dále se provede žíháni o délce 14 min. a ochlazení. Toto ochlazení v oblasti transformace Tg + 30 až T_ 20 ’C se uskutečňuje s rychlostí pod 3 “C.min¹ lineárně. ^y

Uváděné příklady neomezují možnost dalších kombinací ve slo-. žení vrstev, způsobu tepelného zpracování a tloušťce výrobků.

Průmyslová využitelnost

Dekorativní, stavební materiál podle vynálezu lze využit ve stavebnictví pro vnější a vnitřní obklady budov, průmyslových

-11CZ 281794 B6 a bytových prostor, zdravotnických zařízení a j .

Claims (25)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Dekorativní, stavební materiál, zejména pro vnitřní a vnější obklady budov, průmyslových a bytových prostor, zdravotnických zařízení, vyznačující se tím, že sestává ze spodní vrstvy, vytvořené ze slinuté směsi oxidické nebo křemičité složky zvolené ze skupiny zahrnující strusku, písek, oxid hlinitý a pojivá vybraného ze skupiny zahrnující vodní sklo, přičemž alespoň jedna z těchto složek je obsažena v množství do 2 % hmotn. a celkové hmotnostní zastoupení těchto složek je do 84 % hmotn., a zbytek do 100 % hmotn. tvoří skleněný granulát, a vrchní vrstvy vytvořené ze slinutého skleněného granulátu a/nebo neslinutého granulátu.
2. 2. Dekorativní, stavební materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že vrchní vrstva dále obsahuje přídavek 0,1 % hmotn. až 10 % hmotn. oxidů kovů z prvé nebo druhé hlavní podskupiny periodického systému prvků.
3. 3. Dekorativní, stavební materiál podle nároků la2, vyznačující se tím, že je vytvořen ze slinuté směsi obsahující strusku a sklogranulát.
4. 4. Dekorativní, stavební materiál podle nároků 1, 2 a 3, vyznačující se tím, že pokrývá podložku, kterou tvoří stavební výrobky, jako je např. asbestocementová deska nebo cihla, s níž tvoři jeden celek.
5. 5. Dekorativní, stavební materiál podle nároku la2, vyznačující se tím, že spodní vrstva je rozdělena do dvou částí a vrchní vrstva je vytvořena z průzračného barevného skleněného granulátu, přičemž celková tloušťka obou částí spodní vrstvy není větší než polovina celkové tloušťky dekorativního, stavebního materiálu a na čelním povrchu dekorativního, stavebního materiálu jsou připojeny lineární zdroje světla .
6. 6. Dekorativní, stavební materiál podle nároků la5, vyznačující se tím, že v horní části spodní vrstvy je upravena alespoň jedna vrstva tkaniny ze skleněného vlákna.
7. 7. Dekorativní, stavební materiál podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že ve vrchní vrstvě z průzračného barevného skleněného granulátu jsou zataveny dekorativní prvky nebo kovové materiály, které mají ve srovnání s použitým barevným skleněným granulátem koeficient teplotní dilatace odlišný nejvýše o 5 %.
8. 8. Dekorativní, stavební materiál podle nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že vrchní vrstva obsahuje oxid lithný, sodný, draselný nebo oxid hořečnatý, vápenatý, barnatý v množství 0,1 až 10 % hmotn.

   -12CZ 281794 B6
9. 9.

   Dekorativní, stavební materiál značující se tím, válce.
10. 10. Dekorativní, stavební materiál značující se tím, rovinný, konkávní nebo konvexní.
11. 11. Dekorativní, stavební materiál značující se tím, strukturu.

    podle nároků 1 až 8, v y že je ve tvaru desky nebo podle nároků 1 až 8, v y že vrchní deskový povrch je podle nároků 1 až 8, v y že spodní vrstva má porézní
12. 12. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu podle náro- ků 1 až 11, vyznačující se tím, že se do formy nebo na pevnou podložku nasype spodní vrstva, vytvořená ze slinuté směsi oxidické nebo křemičité složky zvolené ze skupiny zahrnující strusku, písek, oxid hlinitý a pojivo vybraného ze skupiny zahrnující vodní sklo, přičemž alespoň jedna z těchto složek je obsažena v množství do 2 % hmotn. a celkové hmotnostní zastoupeni těchto složek je do 84 % hmotn., a zbytek do 100 % hmotn. tvoří skleněný granulát, na ní se nasype vrchní vrstva z barevného skleněného granulátu a/nebo skleněného granulátu, a/nebo s přídavkem 0,1 % hmotn. až 10 % hmotn. oxidů kovů z prvé nebo druhé hlavní podskupiny periodického systému prvků, načež se provede tepelné zpracování zahrnující ohřev, popřípadě prodlevu, dále prudké ochlazení o 50 až 100 ’C, žíhání a ochlazování na pokojovou teplotu, přičemž maximální teplota povrchu výrobku nepřevýší o více než 80 ’C teplotu Littletona použitého barevného skleněného granulátu a/nebo skleněného granulátu, teplotní gradient v obou vrstvách není větší než T_max.10^-1.
13. 13. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu podle nároku 12, vyznačující se tím, že se do směsi pro spodní vrstvu přidá navíc 15 % hmotn. až 40 % hmotn. snadno hořlavého materiálu, např. dřevěných pilin, který se před nasypáním vrchní vrstvy z barevného skleněného granulátu spálí, načež se na povrch nasype rovnoměrné vrstva barevného skleněného granulátu a dále se provádí tepelné zpracování podle nároku 12.
14. 14. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu podle nároků 12 a 13, vyznačující se tím, že se po fázi prudkého ochlazení provádí kalení výrobku vodní mlhou a/nebo stlačeným vzduchem, přičemž počáteční teplota kalení je rovna Tg + 40 až 70 ’C.
15. 15. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu podle nároků 12 až 14, vyznačující se tím, že tepelné zpracování obou vrstev se provádí ve formách zhotovených z materiálu s koeficientem teplotní roztažnosti stejným nebo menším než použité sklo, jejichž vnitřní povrch se předem brousí anebo leští a opatři se tekutým roztokem kaolinu.
16. 16. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu podle nároku 12 pro výrobu výrobků válcovitého tvaru, vyznačující se tím, že se do válcové formy nejprve nasype

    -13CZ 281794 B6 vrchní vrstva z barevného skleněného granulátu, forma se přivede do rotace, zahřeje na teplotu zajišťující rovnoměrné roztěkání skla po vnitřním povrchu formy, ochladí se, nasype se spodní - vnitřní vrstva a provede tepelné zpracování, přičemž spékání spodní vrstvy se provádí při teplotě nižší než je teplota Littletona barevného skleněného granulátu.
17. 17. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu podle nároku 12, vyznačující se tím, že se na pomocnou podložku tvořenou například cihlou nebo betonovým blokem nasype spodní vrstva tvořená směsí jemného písku a skleněného granulátu s průměrem částic max. 0,5 mm při poměru složek v rozmezí od 1 : 4 do 1 : 1 objemově a tloušťce 1 až 3 mm a vrchní vrstva je tvořena směsí barevného skleněného granulátu o tloušťce 2 až 4 mm, po navrstvení se provede tepelné zpracování s uplatněním tepelného šoku při teplotě, která nepřevyšuje teplotu Littletona anebo je o 30 až 80 ’C vyšší, než teplota Littletona pro použité sklo.
18. 18. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu podle nároku 12, vyznačující se tím, že se na dno žáruvzdorné formy rovnoměrně upraví vrstva písku o tloušťce 0,5 až 2 mm, na niž se nasype barevný sklogranulát v množství, které po roztavení vytvoří vrstvu o tloušťce 3 až 6 mm, takže se vytvoří povrch spodní strany a dále se provede tepelné zpracování podle nároku 11.
19. 19. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu podle nároku 12, vyznačující se tím, že se směs tvořená struskou a 30 až 50 % hmotn. skleněného granulátu o velikosti částic 2 až 4 mm zasype rovnoměrně do žáruvzdorné formy v tloušťce 10 až 30 mm a poté se provede tepelné zpracování podle nároku 13 za teplotního gradientu T_max ve vrstvě nepřesahujícího 25 °C, přičemž T_max je rovna teplotě Littletona použitého skleněného granulátu.
20. 20. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu podle nároku 12, vyznačující se tím, že se spodní vrstva vytvoří ze dvou částí a vrchní vrstva se vytvoří z průzračného skleněného granulátu.
21. 21. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu podle nároků 12 a 20, vyznačující se tím, že se do horní části spodní vrstvy před tepelným zpracováním vloží alespoň jedna a nejvýše dvacet vrstev tkaniny ze skleněného vlákna.
22. 22. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu podle nároku 12, vyznačující se tím, že se výchozí vsázka spodní vrstvy rovnoměrné rozprostře a zhutní pod tlakem až 0,15 N.mm”² do kovové formy, která má odnímatelné dno nebo rozebíratelné boky, poté se rovnoměrné nasype barevný skleněný granulát smočený kapalným pojivém v množství do 10 až 12 % hmotn., vrstvy se zhutní pod tlakem do 0,05 N.mm^-2, vše se suší při teplotě do 300 ’C po dobu 30 až 90 minut a po vyjmutí z formy se provede další tepelné zpracování podle ná14CZ 281794 B6 roku 12.
23. 23. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu dle nároků 12 až 22, vyznačující se tím, že se do vrchní vrstvy z barevného skleněného granulátu zataví dekorativní prvky nebo kovové materiály mající ve srovnání s použitým barevným skleněným granulátem koeficient teplotní dilatace odlišný nejvýše o 5
24. 24. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu podle náro- ků 12 až 23, vyznačující se tím, že se do vrchní vrstvy barevného skleněného granulátu a/nebo skleněného granulátu přidá 0,1 % hmotn. až 10 % hmotn. oxidu kovů z prvé nebo druhé hlavní podskupiny hlavní podskupiny periodického systému prvků.
25. 25. Způsob výroby dekorativního, stavebního materiálu podle nároků 12 až 24, vyznačující se tím, že tepelné zpracování vrchní vrstvy probíhá ve vakuu při tlaku 0,1 až 1,012 KPa.