CN101337805A - 一种人造石英石及其制造工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种人造石英石，其含有石英石0～90％、石英粉5～90％、纤维1～25％、树脂0.1～20％、偶联剂0.1～5％、固化剂0.1～5％、碎玻璃0～70％、碎镜片0～70％、颜料0～5％、贝壳0～5％和金属片0～5％，百分比是质量百分比。本发明的人造石英石的抗断裂强度、抗压强度和抗弯曲强度相较于现有人造石英石有很大的提高。本发明还涉及一种制造人造石英石板材或块材和器皿的制造工艺。

Description

一种人造石英石及其制造工艺
技术领域
本发明涉及一种人造石英石及其制造工艺。
背景技术
人造石英石是用人工方法制造的合成石，具有极强的耐酸、耐腐蚀、耐磨损、耐高温、抗冲、抗压、抗折、抗渗透、易于清洁和便于施工等优点；其花纹图案颜色可以人为控制，外观可仿大理石、花岗石等，既具有天然大理石的优雅和花岗石的坚硬，又具有木材般的细腻和温暖感，还具有陶瓷般的光泽，极具可塑性，其变形、粘合和转弯等部位的处理有独到之处，能制作任何造型，美观和实用相结合，是理想的现代建筑装饰材料。现有技术制造人造石英石的配方主要是石英石、石英粉和树脂。其中，树脂作为粘结剂，其可与填充物结合在一起硬化后而生成致密而强度大的石英石，常用的树脂一般选自不饱和树脂、环氧树脂、酚醛树脂、亚克力树脂和聚氨酯树脂。人造石英石的质量标准参照天然石材的标准检测，基本采用美国的ASTM标准(美国试验与材料学会国际组织标准)。但是经研究发现按照现有配方和技术制造的人造石英石，其ASTM标准的抗断裂强度、抗压强度和抗弯曲强度还不够理想，对于各种复杂条件的应用有了一定的限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是本发明克服了现有人造石英石的抗断裂强度、抗压强度和抗弯曲强度还不够理想的缺陷，通过改进其配方加入纤维，提供了一种抗断裂强度、抗压强度和抗弯曲强度均有很大提高的人造石英石。
本发明的人造石英石含有：石英石0～90％、石英粉5～90％、纤维1～25％、树脂0.1～20％、偶联剂0.1～5％、固化剂0.1～5％、碎玻璃0～70％、碎镜片0～70％、颜料0～5％、贝壳0～5％和金属片0～5％，百分比是质量百分比。
本发明的一较佳实例中，所述的人造石英石含有：石英石30～35％、石英粉45～50％、碎玻璃15～20％、纤维3～5％、树脂6～8％、偶联剂0.1～1％、固化剂0.1～0.5％和颜料0.1～1％，百分比是质量百分比。
本发明的一更佳实例中，所述的人造石英石含有：石英石5～6％、石英粉32～33％、碎玻璃51～55％、纤维5～7％、树脂6.5～7％、偶联剂0.1～0.2％、固化剂0.1～0.2％和颜料0.1～0.5％，百分比是质量百分比。
本发明的一最佳实例中，所述的人造石英石含有：石英石47％、石英粉41.65％、纤维3％、树脂8％、偶联剂0.1％、固化剂0.05％和颜料0.2％，百分比是质量百分比。
本发明的另一最佳实例中，所述的人造石英石含有：石英粉32.65％、碎玻璃55％、纤维5％、树脂7％、偶联剂0.1％、固化剂0.05％和颜料0.2％，百分比是质量百分比。
本发明中，所述的石英石粒径大小为0.1～20mm，较佳的为0～12mm，其更佳的规格包括0～1mm、0～2mm、1～2mm、3～5mm、5～8mm和8～12mm等，其以纯净的且白度80度以上的石英石为主；所述的石英粉起填充的作用，粒径大小太粗不能起到填充的作用，太细消耗大量的树脂增加成本，因此其粒径大小较佳的为300～2000目；所述的碎玻璃和碎镜片粒径大小为0.1～25mm；贝壳和金属片的粒径大小为0.1～25mm。
本发明中，所述的纤维是指建筑材料领域中常规使用的纤维。在制造石英石过程中加入纤维，可使石英石具有更强的抗断裂强度、抗压强度和抗弯曲强度。所述的纤维较佳的是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和硼纤维中的一种或多种。
本发明中，所述的树脂是指本领域常规的用作粘结剂的树脂，它同填充物结合在一起硬化后而生成致密而强度大的石英石。所述的树脂较佳的是不饱和树脂、环氧树脂、酚醛树脂、亚克力树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种。
本发明中，所述的固化剂是指本领域常规的固化剂，其为可加强树脂固化和凝固的物质，较佳的是过氧化甲乙酮、过氧化2-乙基己酸叔丁酯(TBPO)、过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)和脂肪多元胺中的一种或多种。其中，脂肪多元胺较佳的为乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、三甲基六亚甲基二胺、二己基三胺和己二胺中的一种或多种。
本发明中，所述的偶联剂是一种能使石英石颗粒表面增粗糙的添加剂，能有效增加石英石和石英石之间的接触力，使粘结更牢固。所述的偶联剂较佳的是有机硅烷偶联剂，通式为RSiX3，其中R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基或甲基丙烯酰氧基等基团，这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力，X代表能够水解的烷氧基(如甲氧基、乙氧基等)。优选的有机硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和γ-氯丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
本发明中，所述的颜料是指本领域中常规的用于人造石着色的各种颜料。所述的颜料较佳的为铁系颜料(如铁黑、铁黄和铁红等)，酞系颜料(如酞青蓝和酞青绿等)，钛系颜料(如钛白粉)或碳系颜料(如碳黑、碳黄和碳红等)。
本发明中，所述的碎镜片、贝壳和金属片可使用回收的废料，其用于使人造石英石具有各种的美学视觉效果。
本发明的人造石英石还可含有本领域常规添加剂，如水合氧化铝粉、树脂附料叔丁酯、促进剂辛酸钴苯乙烯等。
本发明还涉及一种人造石英石板材或块材的制造工艺：按照本领域常规方法，将上述各组分经充分混合后，抽真空振动压制成型固化，即可。
本发明还涉及一种人造石英石器皿的制造工艺：按照本领域常规方法，将上述各组分充分混合后，高压注射到器皿模型中，高压抽真空振动压制成型固化，即可。
其中，所述的固化过程温度较佳的是10～200℃，更佳的是15～35℃、60～90℃或120～150℃。
上述制造工艺均采用本领域常规工艺方法及工艺参数，通常包括下述步骤：原料制备系统→配料系统→搅拌混料系统→布料系统→真空振动压制系统→固化。
经上述工艺制得毛坯后，可按本领域常规方法进行后期精加工得成品，通常的工艺流程包括：刮底、翻面、定厚和抛光。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：通过在人造石英石的配方中加入纤维材料，克服了现有的人造石英石的抗断裂强度、抗压强度和抗弯曲强度不够理想的缺陷，提供了一种抗断裂强度、抗压强度和抗弯曲强度有很大提高的人造石英石，扩大了人造石英石的应用领域。本发明的较佳实例中，利用玻璃和镜子等回收的废料超过原材料的50％以上，可真正做到绿色产品。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
下述实施例中，所用原料均市售可得，如可购自下述公司：
树脂：不饱和树脂(亚什兰(ASHLAND)公司、荷兰帝士曼(DSM)公司树脂)；环氧树脂(CIBA公司树脂)；酚醛树脂(George Pacific公司)；聚氨酯树脂(ICI(英国)帝国化学工业公司树脂)；亚克力树脂(EVALITE公司树脂)
偶联剂：国内产品KH-570(中国科学院)，进口产品A-174，KBM-503，SH6030，Z-6030，6F-31。
纤维：玻璃纤维(CPIC重庆国际复合材料有限公司)；碳纤维(日本TOHO东邦碳纤维)；玄武岩纤维(上海俄金玄武岩纤维有限公司)；硼纤维(北京东方新材料科技有限公司)
实施例1～20
表1
Figure A20081021463500081
Figure A20081021463500091
制造实施例1
实施例1的人造石英石板材的制备工艺如下：将实施例配比的各组分混合搅拌至均匀，经过布料系统布料至厚薄均匀，在真空机内进行真空振动压制，然后在室温下10℃自然固化，得到毛坯，可以将毛坯进行后期精加工，经过刮底、翻面、定厚和抛光，制得成品高密度超硬人造石英石板。
制造实施例2
实施例2～3的人造石英石板材的制备工艺如下：将实施例配比的各组分混合搅拌至均匀，经过布料系统布料至厚薄均匀，在真空机内进行真空振动压制，然后在室温下25℃自然固化，得到毛坯，可以将毛坯进行后期精加工，经过刮底、翻面、定厚和抛光，制得成品高密度超硬人造石英石板。
制造实施例3
实施例4的人造石英石块材的制备工艺如下：将实施例配比的各组分混合搅拌至均匀，经过布料系统布料至厚薄均匀，在真空机内进行真空振动压制，然后在室温下15℃自然固化，得到毛坯，可以将毛坯进行后期精加工，经过刮底、翻面、定厚和抛光，制得成品高密度超硬人造石英石板。
制造实施例4
实施例5的人造石英石板材的制备工艺如下：将实施例配比的各组分混合搅拌至均匀，经过布料系统布料至厚薄均匀，在真空机内进行真空振动压制，然后在室温下35℃自然固化，得到毛坯，可以将毛坯进行后期精加工，经过刮底、翻面、定厚和抛光，制得成品高密度超硬人造石英石板。
制造实施例5
实施例6～7的人造石英石板材的制备工艺如下：将实施例配比的各组分混合搅拌至均匀，经过布料系统布料至厚薄均匀，在真空机内进行真空振动压制，然后在120℃加热固化，得到毛坯，可以将毛坯进行后期精加工，经过刮底、翻面、定厚和抛光，制得成品高密度超硬人造石英石板。
制造实施例6
实施例8～10的人造石英石板材的制备工艺如下：将实施例配比的各组分混合搅拌至均匀，经过布料系统布料至厚薄均匀，在真空机内进行真空振动压制，然后60℃加热固化，得到毛坯，可以将毛坯进行后期精加工，经过刮底、翻面、定厚和抛光，制得成品高密度超硬人造石英石板。
制造实施例7
实施例11～13的人造石英石卫浴面盆的制备工艺如下：将实施例配比的各组分混合搅拌至均匀，经过布料系统高压注射到面盆模具中，在真空机内进行真空振动压制，然后在90℃加热固化，得到毛坯，可以将毛坯进行后期精加工，经过刮底、翻面、定厚和抛光，制得成品高密度超硬人造石英石面盆。
制造实施例8
实施例14～17的人造石英石水槽的制备工艺如下：将实施例配比的各组分混合搅拌至均匀，经过布料系统高压注射到水槽模具中，在真空机内进行真空振动压制，然后在150℃加热固化，得到毛坯，可以将毛坯进行后期精加工，经过抛光，制得成品高密度超硬人造石英石水槽。
制造实施例9
实施例18～20的人造石英石浴缸的制备工艺如下：将实施例配比的各组分混合搅拌至均匀，经过布料系统高压注射到浴缸模具中，在真空机内进行真空振动压制，然后在200℃加热固化，得到毛坯，可以将毛坯进行后期精加工，经过抛光，制得成品高密度超硬人造石英石浴缸。
效果实施例
以实施例7、15和16同市售“TECHNISTONE”的人造石英石按照美国ASTM标准进行了测定。结果如下：
表2
性能测定 ASTM测定   “TECHNISTONE”石英石 实施例7 实施例15 实施例16
  断裂强度   C-648   1207lbs   2500lbs   3500lbs   4000lbs
  抗压强度   C-170   22082psi   26000psi   47000psi   68000psi
  弯曲强度   C-880   4744psi   6000psi   9500psi   17000psi
上述结论数据表明本发明的人造石英石的抗断裂强度、抗压强度和抗弯曲强度相较于现有人造石英石有很大的提高，提高人造石英石的质量。

Claims (13)

1、一种人造石英石，其特征在于其含有如下组分：石英石0～90％、石英粉5～90％、树脂0.1～20％、纤维1～25％、偶联剂0.1～5％、固化剂0.1～5％、碎玻璃0～70％、碎镜片0～70％、颜料0～5％、贝壳0～5％和金属片0～5％，百分比是质量百分比。
2、如权利要求1所述的人造石英石，其特征在于：所述的人造石英石含有如下组分：石英石30～35％、石英粉45～50％、碎玻璃15～20％、纤维3～5％、树脂6～8％、偶联剂0.1～1％、固化剂0.1～0.5％和颜料0.1～1％，百分比是质量百分比。
3、如权利要求1所述的人造石英石，其特征在于：所述的人造石英石含有如下组分：含有石英石5～6％、石英粉32～33％、碎玻璃51～55％、纤维5～7％、树脂6.5～7％、偶联剂0.1～0.2％、固化剂0.1～0.2％和颜料0.1～0.5％，百分比是质量百分比。
4、如权利要求1所述的人造石英石，其特征在于：所述的人造石英石含有如下组分：石英石47％、石英粉41.65％、纤维3％、树脂8％、偶联剂0.1％、固化剂0.05％和颜料0.2％，百分比是质量百分比。
5、如权利要求1所述的人造石英石，其特征在于：所述的人造石英石含有如下组分：含有石英粉32.65％、碎玻璃55％、纤维5％、树脂7％、偶联剂0.1％、固化剂0.05％和颜料0.2％，百分比是质量百分比。
6、如权利要求1～5任一项所述的人造石英石，其特征在于：所述的石英石粒径大小为0.1～20mm，石英粉粒径大小为300～2000目，碎玻璃和碎镜片粒径大小为0.1～25mm，贝壳和金属片粒径大小为0.1～25mm。
7、如权利要求1～5任一项所述的人造石英石，其特征在于：所述的纤维是玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维和硼纤维中的一种或多种。
8、如权利要求1～5任一项所述的人造石英石，其特征在于：所述的树脂是不饱和树脂、环氧树脂、酚醛树脂、亚克力树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种；所述的固化剂是过氧化甲乙酮、过氧化2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯和脂肪多元胺中的一种或多种；所述的偶联剂是有机硅烷偶联剂。
9、如权利要求8所述的人造石英石，其特征在于：所述的脂肪多元胺是乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、二丙烯三胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺、三甲基六亚甲基二胺、二己基三胺和己二胺中的一种或多种；所述的有机硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷和γ-氯丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
10、一种如权利要求1所述的人造石英石的板材或块材的制造工艺，其特征在于其包括如下步骤：将如权利要求1所述的组分经充分混合后，抽真空振动压制成型固化，即可。
11、一种如权利要求1所述的人造石英石的器皿的制造工艺，其特征在于其包括如下步骤：将如权利要求1所述的组分经充分混合后，高压注射到器皿模型中，高压抽真空振动压制成型固化，即可。
12、如权利要求10或11所述的制造工艺，其特征在于：所述的固化过程的温度是10～200℃。
13、如权利要求12所述的制造工艺，其特征在于：所述的固化过程的温度是15～35℃、60～90℃或120～150℃。
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