CN101052600A - 使用透明碎片、具有石英效果的人造大理石及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种使用透明碎片的人造大理石及其制备方法，其中透明碎片通过粉碎由不含无机填料及因此保持透明性的人造大理石的组合物制成的平板而制备，石英碎片通过粉碎由透明碎片和含有用于均化石英碎片比重的无机填料的人造大理石的组合物的混合物制成的平板而制备，以及人造大理石通过将石英碎片用于人造大理石的原材料组合物而制备，从而使人造大理石具有均匀的比重并显示石英效果。

Description

使用透明碎片、具有石英效果的人造大理石及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种人造大理石及其制备方法，更具体地说涉及一种使用透明碎片的人造大理石及其制备方法，其中透明碎片通过粉碎由不含无机填料及因此保持透明性的组合物制成的平板而制备，以及石英碎片通过粉碎由透明碎片和含有用于均化人造大理石比重的无机填料的组合物的混合物制成的平板而制备，并用于人造大理石的原材料，从而使人造大理石具有均匀的比重并显示石英效果。
背景技术
一般而言，与天然大理石相比，由丙烯酸树脂制成的人造大理石具有许多优点，如良好的外观、高加工性能、质轻和高强度，因此广泛用作柜台桌和其它室内产品的材料。然而，人造大理石由于是单色不透明碎片的一般组合，使其在表现与天然大理石或花岗岩相似的图案上存在局限性。
由丙烯酸树脂制成的人造大理石通过以下方法制造：将填料，如氢氧化铝、碳酸钙、或二氧化硅、其它颜料和硬化剂混入到通过将如甲基丙烯酸甲酯的单体与聚甲基丙烯酸甲酯混合而获得的浆料混合物中；使用成形模具或连续钢带将该混合物铸造成形；以及硬化制得的产品。
为了形成人造大理石的图案和颜色，使用了颜料和碎片。该碎片一般由与人造大理石相同的材料制成。但是，如果需要，该碎片由如聚氯乙烯(PVC)或聚苯乙烯(PS)的热塑性树脂，或者由如环氧树脂或不饱和聚酯的热固性树脂制成。将至少一种颜料加入人造大理石的组合物中，通过与常规人造大理石相同的方法将该人造大理石的组合物制造成平板，并将其粉碎成具有多种尺寸的碎片。
不论碎片的材料，用于制备常规人造大理石的碎片含有无机填料，并具有极低的透明性，因此在获得透明效果上存在局限性。
在使用不含无机填料的碎片的情况下，由于比重的差异，所以该碎片浮在人造大理石的后表面(不接触钢带的人造大理石的表面)上，并不与其它碎片调和，以及由于上部和下部之间碎片分布的差异，所以制得的大理石容易损坏。
此外，在这种情况下，当暴露透明碎片的人造大理石的后表面用作产品表面时，该人造大理石存在如由于气泡而产生的针孔的问题和关于表面物理性质的问题。
韩国专利登记号553603披露了使用碎片中的碎片的丙烯酸人造大理石。该人造大理石也含有无机填料，因此具有低透明性。
发明内容
技术问题
因此，鉴于上述问题做出了本发明，本发明的目的是提供一种人造大理石，其使用具有与常规碎片相似比重并同时保持透明性的新型碎片，以防止碎片与常规碎片分离，用其表面作为产品表面以具有稳定的物理性质，并显示与天然大理石相同的石英效果，本发明还提供了制备该人造大理石的方法。
技术方案
根据本发明的一个技术方案，通过提供含有包括用于显示石英效果的透明碎片的石英碎片的人造大理石可以实现上述和其它目的。
所述石英碎片表示显示石英效果的碎片。与天然大理石相似，所述石英效果是指透明碎片分散在人造大理石表面上并显示人造大理石内部的现象。
本发明人造大理石的石英碎片包括均匀分散在作为人造大理石基底的半透明或不透明区域中的透明碎片。所述石英碎片由于颜色差异和透光率的差异而与人造大理石的基底不同。
优选地，所述石英碎片的比重可以等于人造大理石的原材料组合物的比重，或与人造大理石的原材料组合物的比重相差±0.2或更小。
本发明人造大理石的石英碎片的特征在于：使石英碎片和人造大理石的原材料组合物之间的比重差异最小化，即，人造大理石的比重是均匀的。
优选地，所述石英碎片的比重可以等于人造大理石的原材料组合物的比重。当石英碎片和人造大理石的原材料之间的比重差异小于上述值时，不发生碎片分离。
为了制备表现如同天然大理石中含有的石英或高纯度二氧化硅的透明度从而具有与天然大理石的图案和颜色相似的人造大理石，将透明碎片加入人造大理石的原材料组合物中。在此，为了保证透明碎片的透明度，填料没有被加入基础树脂、如丙烯酸树脂中。因此，将透明碎片用于人造大理石时，由于透明碎片和人造大理石的原材料组合物之间的比重差异而发生碎片分离。
更具体而言，塑料树脂具有1.5或更小的比重，并且例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的透明丙烯酸树脂具有大约1.17～1.20的比重。然而，人造大理石的原材料组合物具有大约1.4～1.8的比重。
如上所述，透明树脂和人造大理石的原材料组合物之间的比重不同。因此，当透明碎片由上述树脂制成并将其用于人造大理石时，会发生透明碎片的分离。由于目前不存在具有高比重(大于1.6)的透明聚合物，所以不存在使用透明碎片的人造大理石。
根据本发明，通过均化其比重而使石英碎片和原材料组合物之间的比重差异最小化，从而在不发生碎片分离的情况下，使透明碎片显示与天然石英相同的效果。
石英碎片的总比重优选为1.4～1.8，与人造大理石的原材料组合物的比重相似，并且更优选为1.5～1.7。
本发明的人造大理石的透明碎片具有90～100％、优选95％以上的透光率。常规碎片含有填料，如氢氧化铝，因此是半透明的并且具有小于60％的透光率。
本发明的人造大理石的透明碎片所用的基础树脂是透明聚合物树脂，如丙烯酸树脂(PMMA)、聚酯树脂和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。优选地，透明碎片为使用丙烯酸树脂作为基础树脂的透明丙烯酸碎片。
根据本发明，直接使用通过均化比重而具有高透光率和优异的物理性质的透明丙烯酸碎片的人造大理石显示与天然石英相同的效果，并且应用由于比重差异在常规碎片中不使用的后处理，如铸造或抛光。
形成石英碎片的半透明或不透明基底区域的原材料组合物含有用于调整透明碎片比重的填料，二氧化钛、硫酸钡、氢氧化铝、碳酸钙、二氧化硅、金属粉末和金属盐用作适当的填料。填料的比重至少为2.5，优选在2.5～10的范围内。为了提高每份所用填料的比重调整效果，填料优选具有高比重。
基于100重量份的人造大理石的原材料组合物，本发明的人造大理石含有2～40重量份的石英碎片，该组合物含有100重量份的基础树脂浆料、50～250重量份的无机填料、0.1～10重量份的交联剂和0.1～10重量份的聚合引发剂。
人造大理石的原材料组合物的无机填料优选为选自包括氢氧化铝、氢氧化镁、铝酸钙、碳酸钙、二氧化硅和铝的组的一种或者两种或更多种的混合物，最优选为氢氧化铝。使用的无机填料的量为50～250重量份，优选为100～200重量份。当无机填料的量小于下限时，原材料组合物的粘度极低，并且通过硬化原材料组合物所得到的平板的强度和表面硬度较低，以及当无机填料的量大于上限时，原材料组合物的粘度较高以致引起其加工困难，平板的重量增加，平板的冲击强度降低以及平板上石英碎片的漂浮性增加。
优选地，人造大理石的原材料的粘度为30～100泊。然而，通过使用丙烯酸树脂、特别是低粘度单体和助剂以及通过使用的无机物质和碎片的量，可以调节原材料组合物的粘度，从而不受限制。
根据石英碎片的尺寸，使用的石英碎片的量可以不同，但是优选为2～40重量份。当使用的石英碎片的量不大于下限时，人造大理石表面上石英碎片的出现频率较低，因此人造大理石不能显示石英效果。另一方面，当使用的石英碎片的量不小于上限时，原材料组合物的粘度增加，从而引起人造大理石的损坏，并增加人造大理石中气泡的产生。
本发明人造大理石的原材料组合物的基础树脂由如聚氯乙烯(PVC)或聚苯乙烯(PS)的热塑性树脂或者由如环氧树脂或不饱和聚酯的热固性树脂制成，优选由丙烯酸树脂制成。
基于100重量份的人造大理石的组合物，本发明的人造大理石的石英碎片含有50～200重量份的透明碎片，该组合物含有100重量份的基础树脂浆料、300～500重量份的无机填料、0.1～10重量份的交联剂、0.1～10重量份的聚合引发剂和0.5～3重量份的由纯二氧化硅制成的触变剂。
制备石英碎片的组合物的无机填料优选为选自包括氢氧化铝、氢氧化镁、滑石和碳酸钙的组的一种或者两种或更多种的混合物，最优选为氢氧化铝。优选地，基于100重量份的基础树脂浆料，使用的无机填料的量为300～500重量份。当无机填料的量小于下限时，组合物的粘度极低，并且在人造大理石表面上会发生石英碎片的漂浮，以及当无机填料的量大于上限时，组合物的粘度较高以致引起其加工困难，透明碎片的漂浮严重以致引起通过硬化该组合物所得到的平板中的层分离增加，并降低了平板的冲击强度。
为了防止在制备石英碎片时透明碎片的漂浮和分离，石英碎片的比重优选为1.4～1.8，更优选1.5～1.7。为此原因，最大增加使用的无机物质的量。在此情况下，用于制备石英碎片的平板中透明碎片的层分离变得严重。为了解决此问题，在所述组合物中使用用于降低透明碎片流动性的触变剂，并且平板具有与透明碎片最大直径相等的厚度，因此最大地防止了层分离。透明碎片的直径不超过6mm。
本发明人造大理石的透明碎片由组合物制成，所述组合物含有100重量份的基础树脂浆料、0.1～10重量份的交联剂和0.1～10重量份的聚合引发剂。透明碎片可以由常规丙烯酸板制成以保持透明性。
根据本发明的另一个技术方案，提供了一种制备人造大理石的方法，其包括以下步骤：通过使用不含无机填料的人造大理石的组合物形成平板，硬化该平板并粉碎硬化的平板而制备透明碎片；通过使该透明碎片与含有无机填料的人造大理石的组合物混合形成平板，硬化该平板并粉碎硬化的平板而制备石英碎片；以及使该石英碎片与人造大理石的原材料组合物混合。
优选地，通过调整石英碎片的无机填料的比重和含量使石英碎片的比重等于或接近人造大理石的原材料组合物的比重。此外，为了防止透明碎片的漂浮和分离，在制备石英碎片中使用的平板具有与透明碎片最大直径相等的厚度。
附图说明
结合附图，从下面的详细描述，将更清楚地了解本发明的上述和其它目的、特征和其它优点，其中：
图1为表示使用根据本发明的透明碎片、用于制备石英碎片的平板的侧面的照片；
图2为通过粉碎图1的平板得到的石英碎片的照片；以及
图3为根据本发明的人造大理石的照片。
具体实施方式
现在，参考附图，将详细地描述本发明的优选实施方案。
在下文中，将详细地描述制备根据本发明的人造大理石的方法。
本发明的方法包括制备透明碎片、制备石英碎片和制备人造大理石。
首先，使用不含无机填料的人造大理石的组合物制备具有平板形状的硬化产品，并粉碎成透明碎片。
所述透明碎片由含有100重量份的如丙烯酸树脂的基础树脂浆料、0.1～10重量份的交联剂和0.1～10重量份的聚合引发剂的人造大理石的组合物制成。
使用丙烯酸树脂、不饱和聚合物树脂、环氧树脂、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯(SMMA)共聚物树脂作为基础树脂。基础树脂浆料由树脂单体和/或树脂聚合物制成。一般而言，基础树脂浆料由单体和聚合物的混合物制成。
优选地，丙烯酸单体用作可以聚合的基础树脂的单体。更具体地说，丙烯酸树脂浆料由选自包括甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸乙酯(EMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、甲基丙烯酸-2-乙基己酯(EHMA)、甲基丙烯酸苄酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的组的一种甲基丙烯酸酯单体或者两种或更多种甲基丙烯酸酯单体的混合物制成。此外，丙烯酸树脂浆料由一种甲基丙烯酸酯单体和其部分聚合物的混合物制成。优选地，丙烯酸树脂浆料由MMA和聚MMA的混合物制成。此外，优选地，丙烯酸树脂浆料中聚合物的量为10～50重量％。
本发明人造大理石的组合物的交联剂为选自包括乙二醇二甲基丙烯酸酯(EDMA)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯(2EDMA)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯(3EDMA)、四乙二醇二甲基丙烯酸酯(4EDMA)、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPMA)、二甲基丙烯酸(1，6-己二醇)酯、聚丁二醇二甲基丙烯酸酯和新戊二醇二甲基丙烯酸酯的组的一种多官能团丙烯酸单体或者两种或更多种单体的混合物。优选地，交联剂由EDMA制成。多官能团丙烯酸单体包括用于分子中共聚作用的双键，从而与丙烯酸树脂浆料形成交联。
当不使用交联剂或使用极少量交联剂时，人造大理石的原材料中的粘合能力降低，从而引起人造大理石的不规则表面并在人造大理石的上部和下部形成气泡。此外，人造大理石的抗热性和变色性变差了。另一方面，当使用极大量交联剂时，会发生碎片的相分离，从而引起关于人造大理石的图案的许多问题。因此，优选地，基于100重量份的树脂浆料，使用的交联剂的量为0.1～10重量份。
本发明人造大理石的组合物的聚合引发剂用于使树脂浆料聚合和硬化，并由选自包括如过氧化苯甲酰和过氧化二枯基的二酰基过氧化物、如过氧化氢丁基和枯基过氧化氢的氢过氧化物、叔丁基过氧基马来酸、过氧化氢叔丁基、氢过氧丁酸叔丁酯、过氧化乙酰、过氧化月桂酰、偶氮二异丁腈、偶氮二(二甲基戊腈)、过氧新癸酸叔丁酯和过氧-2-乙基己酸叔戊酯的有机过氧化物的组的一种或者两种或更多种的混合物制成。此外，使用胺的过氧化物和硫酸的混合物或过氧化物和钴化合物的混合物可以在室温使树脂浆料聚合和硬化。
优选地，基于100重量份的树脂浆料，使用的聚合引发剂的量为0.1～10重量份。一般而言，聚合引发剂与聚合加速剂一起使用。当使用的聚合引发剂的量极少时，人造大理石的组合物的硬化速度较慢，并且人造大理石的组合物不能充分硬化。另一方面，当使用的聚合引发剂的量极大时，延迟人造大理石的组合物的硬化，并且人造大理石的组合物部分不会硬化。
此外，可以使用用于调节分子量的链载体(自由基载体)。自由基载体是选自包括正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、苄硫醇和三甲基苄硫醇的组的一种硫醇化合物。优选地，基于100重量份的树脂浆料，自由基载体的量为0.1～5重量份。当自由基载体的量极少时，没有达到自由基载体的效果，以及当自由基载体的量极大时，人造大理石的组合物的硬化速度显著降低，因此人造大理石的组合物不能完全硬化。
人造大理石的组合物还可以含有选自包括由硅或非硅制成的消泡剂，由含有作为主要组分的三甲氧基硅烷、酸、或钛酸盐、有机或无机颜料或染料制成的偶联剂，由水杨酸苯酯、二苯甲酮、苯并三唑、镍衍生物或自由基捕获剂制成的紫外线吸收剂，由卤素、磷或无机金属制成的阻燃剂，由硬脂酸或硅制成的释放剂，由邻苯二酚或对苯二酚制成的聚合引发剂，由纯二氧化硅制成的触变剂和由苯酚、胺、奎宁、硫或磷制成的抗氧化剂的组的至少一种助剂。
向投料器供应上述人造大理石的组合物，并通过高速搅拌机将其分散，并且将混合的原材料浆料卸出供给钢带至指定厚度，从而铸成用于制备透明碎片的平板。然后，使该平板硬化。
优选地，通过连续铸造形成所述平板。也就是说，将从投料器的出口喷嘴卸出的原材料浆料供给可移动的钢带，通过带的驱动而移动，并使其硬化。
将硬化的板放入压碎机。然后，压碎机将该板粉碎成具有指定尺寸的透明碎片。使用用于粉碎石头的常规研磨机(锤磨机或破碎机)作为压碎机。优选地，透明碎片具有2～6mm的粒度。
当透明碎片的尺寸大于6mm时，由于透明碎片的漂浮产生的层分离变得严重，明显地形成作为产品表面的化合物层。这引起石英碎片的比重不均匀。制备具有不同尺寸的透明碎片，并根据制备石英碎片时的尺寸将其适当地混合。当仅使用具有较小尺寸的透明碎片时，由于透明碎片的严重漂浮，所以模板的厚度较小，从而降低了板的生产率，以及当仅使用具有较大尺寸的透明碎片时，透明碎片之间的间距增加，从而使石英碎片不含任何透明部分或仅含有透明部分。
其后，将透明碎片与含有无机填料的人造大理石的组合物混合，并将该混合物铸成平板。然后，使该平板硬化。将该平板粉碎成包括透明碎片的石英碎片。
石英碎片由50～200重量份的透明碎片和100重量份的人造大理石的组合物的混合物制成，该组合物含有100重量份的基础树脂浆料、300～500重量份的无机填料、0.1～10重量份的交联剂、0.1～10重量份的聚合引发剂和0.5～3重量份的触变剂。
所述人造大理石的组合物的无机填料为由选自包括氢氧化铝、氢氧化镁、铝酸钙、碳酸钙、二氧化硅和铝的组的一种或者两种或更多种的混合物制成的无机粉末。
优选地，无机填料具有5～200μm的粒度。当无机填料的粒度极小时，人造大理石的透光率会降低，以及当无机填料的粒度极大时，人造大理石的物理性质会变差。
优选地，为了改善树脂的分散性和产品的机械强度，并为了防止固体物质的沉淀，所述板的表面由硅烷或钛酸盐制成的交联剂或者由硬脂酸进行处理。此外，优选地，基于100重量份的基础树脂浆料，无机填料的量为300～500重量份。
制备石英碎片的方法与上述制备透明碎片的方法相同。
优选地，石英碎片的尺寸为0.1～10mm。当石英碎片的尺寸大于10mm时，不能容易地使用极大尺寸的石英碎片。由于人造大理石产品为具有大约14mm厚度的平板，所以上述大尺寸的石英碎片不能用于人造大理石中，在碎片和基底之间的人造大理石部分引起裂缝，并被堵塞在分批进料器的高速搅拌机中。此外，极大尺寸的石英碎片影响原材料的流动性。甚至当石英碎片的尺寸小于10mm时，石英碎片的尺寸越小，使用的石英碎片越有用。然而，大石英碎片可用于表现人造大理石产品的图案。因此，优选地，制备具有多种尺寸的石英碎片，并根据制备人造大理石时的尺寸将其适当地混合。
其后，制备使用该石英碎片的人造大理石。
所述人造大理石由2～40重量份的石英碎片和100重量份的原材料组合物的混合物制成，该组合物含有100重量份的基础树脂浆料、50～250重量份的无机填料、0.1～10重量份的交联剂和0.1～10重量份的聚合引发剂，和。
将包括透明碎片的石英碎片与人造大理石的组合物混合，使用模具或用于连续铸造的钢带将该混合物铸成具有指定厚度的平板，并使该平板硬化。然后，为了使平板的表面平滑和有光泽，用砂纸或通过其它方法抛光该平板的表面，从而制备本发明的人造大理石。
图1为表示使用根据本发明透明碎片的中间产品(用于制备石英碎片的平板)的侧面的照片。使用不含无机填料及因此保持透明性的丙烯酸透明碎片制备该平板。图2为通过粉碎图1的平板获得的物品(石英碎片)的照片。在图1和2中，黑暗部分表示透明碎片。
图3为根据本发明的人造大理石的照片。应用通过粉碎图1的平板所得到的石英碎片的人造大理石具有与天然石英相似的透明性。透明碎片的外露表面的密度是可调节的。
工业应用性
本发明提供了使用丙烯酸透明碎片通过比重均匀化的的透明度大于95％的人造大理石，及其制备方法，从而显示使用含有无机填料的碎片的常规人造大理石不能表现的石英效果。
虽然为了示例性目的而公开了本发明的优选实施方案，但是本领域技术人员将理解，在不偏离如所附权利要求所公开的本发明的范围和实质的情况下，可以对本发明进行各种修改、添加和替代。

Claims (13)

1、一种人造大理石，其含有包括用于显示石英效果的透明碎片的石英碎片。
2、根据权利要求1所述的人造大理石，其中，所述石英碎片包括均匀分散在用作人造大理石基底的半透明或不透明区域中的透明碎片。
3、根据权利要求1所述的人造大理石，其中，所述石英碎片的比重为1.4～1.8。
4、根据权利要求1所述的人造大理石，其中，所述石英碎片的比重等于用于人造大理石的原材料组合物的比重，或与用于人造大理石的原材料组合物的比重相差±0.2或更少。
5、根据权利要求1所述的人造大理石，其中，所述透明碎片的透光率为90～100％。
6、根据权利要求1所述的人造大理石，其中，基于100重量份的人造大理石的原材料组合物含有2～40重量份的石英碎片，该组合物含有100重量份的基础树脂浆料、50～250重量份的无机填料、0.1～10重量份的交联剂和0.1～10重量份的聚合引发剂。
7、根据权利要求1所述的人造大理石，其中，基于100重量份的人造大理石的组合物，所述石英碎片含有50～200重量份的透明碎片，该组合物含有100重量份的基础树脂浆料、300～500重量份的无机填料、0.1～10重量份的交联剂、0.1～10重量份的聚合引发剂和0.5～3重量份的触变剂。
8、根据权利要求1所述的人造大理石，其中，所述透明碎片含有100重量份的基础树脂浆料、0.1～10重量份的交联剂和0.1～10重量份的聚合引发剂。
9、根据权利要求1所述的人造大理石，其中，所述透明碎片的尺寸为2～6mm。
10、根据权利要求1所述的人造大理石，其中，所述石英碎片的尺寸为0.1～10mm。
11、一种制备人造大理石的方法，其包括：
通过使用不含无机填料的人造大理石的第一组合物形成第一平板，硬化该第一平板并粉碎硬化的第一平板而制备透明碎片；
通过使透明碎片与含有无机填料的人造大理石的第二组合物混合形成第二平板硬化该第二平板，并粉碎硬化的第二平板而制备石英碎片；以及
使所述石英碎片与所述人造大理石的原材料组合物混合。
12、根据权利要求11所述的方法，其中，通过调整所述石英碎片的无机填料的比重和含量使该石英碎片的比重变得等于或接近所述人造大理石的原材料组合物的比重。
13、根据权利要求11所述的方法，其中，所述在制备石英碎片中使用的第二平板具有与透明碎片的最大直径相等的厚度。
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