способ изготовления декоративных изделий из природного янтаря

Формула изобретения

1. Способ изготовления декоративных изделий из природного янтаря, включающий загрузку исходного сырья в матрицу герметичной пресс-формы, прессование нагретого исходного сырья в вакуумированной пресс-форме, фиксацию объема формообразующей полости матрицы с одновременным сбрасыванием давления и прекращением вакуумирования и последующее охлаждение пресс-формы.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходное сырье и пресс-форму нагревают перед загрузкой исходного сырья в матрицу пресс-формы.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что загруженное в матрицу пресс-формы исходное сырье нагревают перед прессованием вместе с пресс-формой.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что исходное сырье нагревают до температуры 110-130°С.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что пресс-форму нагревают до температуры 160-230°С.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что объем исходного сырья меньше фиксированного объема формообразующей полости матрицы.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что объем исходного сырья меньше фиксированного объема формообразующей полости матрицы не более чем на 10%.

8. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что объем исходного сырья больше фиксированного объема формообразующей полости матрицы.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что объем исходного сырья больше фиксированного объема формообразующей полости матрицы не более чем на 15%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству художественно-декоративных и технических изделий, а также сувенирной продукции из натурального янтаря.

Известен способ прессования янтаря, осуществляемый в инертной среде азота при 150-170°C с усилием продольного прессования 7-15 кг (а.с. СССР №1283106, МКИ В 28 D 5/00, опубл. 15.01.87). Данный способ обеспечивает сохранение высоких декоративных свойств исходного янтаря, однако анизотропия свойств янтарных изделий ограничивает область его применения в части прессования крупногабаритных изделий.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ изготовления крупноформатных изделий из мелкой фракции природного янтаря (патент РФ №2191704, МКИ В 44 С 5/06, опубл. 27.10.2002). Данный способ предполагает загрузку сырья фракции ~10 мм в герметичные пресс-формы, нагрев до температуры не выше 140°С и прессование при плавном повышении давления от 0 до 100 атм с удерживанием усилия в течение заданного промежутка времени. Данный способ позволяет получать изделия, которые сохраняют физические, химические, эстетические свойства натурального монолитного янтаря. Однако длительное воздействие на янтарь продольного давления прессования создает в нем внутренние напряжения, которые в свою очередь могут приводить к появлению трещин и даже разрушению изделий.

Предлагаемый способ позволяет улучшить качество получаемой ювелирной продукции из природного янтаря за счет снижения возможности образования трещин. При этом обеспечивается получение как мелких, так и крупногабаритных изделий.

Кроме того, данный способ позволяет регулировать прозрачность и цвет получаемых изделий, что в значительной степени влияет на их декоративные и художественные свойства.

Указанный результат достигается тем, что изготовление декоративных изделий из природного янтаря осуществляют следующим образом: загружают исходное сырье в матрицу герметичной пресс-формы, нагретое сырье подвергают прессованию в вакуумированной пресс-форме, фиксируют объем формообразующей полости матрицы с одновременным сбрасыванием давления и прекращением вакуумирования и затем охлаждают пресс-форму.

Указанный технический результат достигается также тем, что исходное сырье и пресс-форму нагревают перед загрузкой исходного сырья в матрицу пресс-формы или загруженное в матрицу пресс-формы исходное сырье нагревают перед прессованием вместе с пресс-формой.

Исходное сырье нагревают до температуры 110-130°С, а пресс-форму нагревают до 160-230°С, что позволяет изменять цвет готового изделия.

Для регулирования прозрачности готового изделия объем исходного сырья берут меньше или больше фиксированного объема формообразующей полости матрицы.

Основным отличием заявляемого способа от существующих способов производства изделий из природного янтаря является отсутствие продольного давления прессования после фиксации объема формообразующей полости матрицы в момент спекания.

При данном способе прессования используется пресс-форма с механизмом фиксации объема формообразующей полости матрицы.

Способ реализуется следующим образом.

В качестве исходного сырья используется фракции природного янтаря различных размеров: крупные куски янтаря, янтарная галька, осколки янтаря, бракованные янтарные изделия, янтарь, повергавшийся прессованию (возможно добавление вторичного сырья до 15%). Исходное сырье может быть различным по прозрачности и размерам. Общий объем исходного сырья может незначительно отличаться от объема получаемого изделия.

Сырье загружают в матрицу пресс-формы. При этом возможно как раздельное нагревание сырья и пресс-формы, так и совместное. Сырье можно предварительно нагреть до 110-130°С. Пресс-форму нагревают до 160-230°С. Можно сырье нагревать вместе с пресс-формой. В этом случае нагрев происходит в муфельной печи в пресс-форме. При этом используется различие теплопроводности материала пресс-формы и янтаря.

От температур янтаря и пресс-формы зависит цвет готового изделия: от натурального до темно-коньячного.

После достижения рабочей температуры пресс-форма устанавливается в гидравлический пресс. Пуансон под давлением пресса, достаточным для деструкции янтаря, быстро опускают (в течение 30-40 сек ) до упора. При этом производится вакуумирование пресс-формы. После полного закрытия пресс-формы и деструкции исходного сырья объем формообразующей полости матрицы пресс-формы фиксируется за счет закрепления пуансона механизмом фиксации. После фиксации объема формообразующей полости матрицы полностью сбрасывается давление пресса и прекращается процесс вакуумирования пресс-формы. Под действием давления в разогретом янтаре разрушаются межмолекулярные связи, и он превращается в неоднородную массу. Разогретая янтарная масса нагревается до температуры пресс-формы, увеличивается в объеме и заполняет объем формообразующей полости матрицы. Процесс спекания происходит за счет внутренней реакции материала в фиксированном объеме формообразующей полости матрицы. После охлаждения ниже 90°С изделие можно извлекать. Применяется естественное охлаждение. При искусственном охлаждении изделие может получиться хрупким.

В заявленном способе происходит расширение исходного материала в фиксированном объеме формообразующей полости матрицы при его деструкции в процессе достижения технологического диапазона температур. В отличие от прототипа отсутствует плавное повышение давления. При этом возможность возникновения внутренних напряжений гораздо ниже, чем при длительном воздействии продольного давления пресса.

На фиг.1 приведен один из возможных вариантов устройства для реализации способа в исходном состоянии (пресс-форма, помещенная в пресс).

На фиг.2 - то же устройство при достижении фиксированного объема формообразующей полости матрицы пресс-формы.

1 - пресс

2 - матрица пресс-формы

3 - исходное сырье (янтарная галька)

4 - отверстие для вакуумирования

5 - упор

6 - пуансон

7 - механизм фиксации

8 - формообразующая полость матрицы

Способ реализуется в устройстве следующим образом.

Нагретое исходное сырье 3, находящееся в матрице пресс-формы 2, помещают в пресс 1 и быстро под давлением, достаточным для деструкции янтаря, например порядка 50 тонн, опускают пуансон 6. Одновременно осуществляют вакуумирование рабочей камеры через отверстие для вакуумирования 4. После достижения пуансоном упора 5 его фиксируют механизмом фиксации 7. При этом фиксируется объем формообразующей полости матрицы 8. Одновременно сбрасывают давление и прекращают вакуумирование. Выдерживают в зафиксированном положении до достижения температуры ниже 90°С.

Предлагаемый способ позволяет дополнительно регулировать прозрачность и цвет получаемых изделий. Природный янтарь неоднороден по своей плотности, что обуславливает его различие по прозрачности. Более “прозрачные” фракции соответственно более плотные, чем “белые” или “дымчатые”. Если отдельно взятые фракции, различные по своей прозрачности, подвергнуть деструкции в фиксированном объеме формообразующей полости матрицы, равном объему исходного сырья, придав при этом заданную форму при необходимой минимальной технологической температуре спекания янтаря, то материал в процессе расширения занимает весь свободный объем формообразующей полости, заполняя все свободные пустоты. После остывания спекшийся янтарь в основной своей массе сохраняет изначальные свойства прозрачности, т.е. плотности исходного сырья, но при этом наблюдаются следы текучести.

Если фиксированный объем формообразующей полости матрицы меньше общего объема исходного сырья (не более чем на 15%), то полученный прессованный янтарь будет более прозрачный, т.е. более плотный.

Если, наоборот, фиксированный объем формообразующей полости матрицы будет больше объема исходного сырья (не более чем на 10%), то в прозрачном янтаре появляются матовые включения.

Для определения фиксированного объема формообразующей полости матрицы предварительно вычисляют объемы матрицы и пунсона, а затем определяют фиксированный объем. Зная среднюю плотность природного янтаря и определив вес исходного сырья, можно определить объем исходного сырья. Изменяя соотношение этих объемов, можно изменять прозрачность готового изделия.