CN101874003A - 人造大理石和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有复合石材包裹块的工程石板的制备方法，该方法包括挖取第一无机颗粒材料和聚合物材料以生产复合石材块，和将第二无机颗粒材料与复合石材块块混合以生产包裹块。

Description

人造大理石和方法
背景技术
石英是地球表面上最普通的氧化物。石英是结晶形态的二氧化硅(SiO2)，并且是自然界最硬的材料之一。在许多其他的应用之中，石英可用于生产不同的石材。例如含石英的石材可用于制备板、表面等。含有石英的石材可用于不同的目的，诸如，例如：内墙覆层、壁炉架和围绕物、壁板和墙体基层、银行出纳员作业面(bank teller lines)、桌子和桌面、升降机舱墙壁和地板、地面砖和楼梯踏板、饮食服务地区、淋浴器和浴盆围绕物、盥洗室隔墙、窗座、工作台面和后座。
与其他的天然石材组成物例如花岗岩和大理石相比，含有石英的石材会比天然石材组成物更坚固且更耐用。另外，含有石英的石材会比其他的石面更清洁、更安全和更坚固。此外，含有石英的石材会更耐破损、耐擦伤、耐蚀性、耐热、耐化学制品、耐冻融损害等。
含有石英的石材的生产可以包括将无机的石英基体和能够由连接剂化合物结合的有机聚合物混合。无机石英基体和有机聚合物之间的结合力可以影响含有石英的石材的最终组成物的抵抗力。
发明内容
结合系统、工具和方法，描述和图示说明以下实施方式及其方面，它们是用来示范和说明的，而并非用于限制范围。在不同的实施方式中，已经减少或消除了上述一个或多个问题，同时其他的实施方式具有其他的优点或改进。
根据一些实施方式，可以制备复合材料块(“金块(nugget)”)，并且该复合材料块进一步可以用于制造人造大理石和人造大理石板。该复合材料块可以由诸如这些材料如无机微粒成分(例如硅、玄武岩、玻璃、金钢石、岩石、卵石、壳、各种含有石英的材料等)、聚合物、粘合剂、混合物、树脂、着色剂、染料、颜料等、或它们的任何组合的不同组合物组成。该复合材料块可以呈现任何立体的形状，诸如，例如，正方形、圆状、钉状、无定形等，并且可以进一步以任何尺寸制备。该复合材料块可以进一步呈现任何表面类型，例如光滑表面、不平坦表面、刚性表面等。该复合石材块可以包括一或多层，其中这些层可具有不同的性质。该复合材料块可以进一步用于制备呈现出可由该复合材料块形成的不同图案的人造大理石。
根据一些实施方式，本发明提供一种制备具有复合石材包裹块的工程石板的方法，该方法包括挖取(scoop)第一无机颗粒材料和聚合物材料以生产复合石材块，然后将第二无机颗粒材料与该复合石材块混合以生产包裹块。挖取、混合或两者均可以在具有包括延伸部分的混合钩的混合器内进行。该延伸部分可以包括扁平表面、两个内连的表面、勺形状的表面或它们的任何组合。第一无机颗粒材料、第二无机颗粒材料、或两者均可以包括石英。
根据进一步的实施方式，具有复合石材包裹块的工程石板的制备方法可以进一步包括将一种或多种着色剂添加到第一无机颗粒材料内、第二无机颗粒材料内或两者内。
根据其他的实施方式，该包裹块可以包括具有第一性质的内芯和具有第二性质的外层。该性质可以包括诸如这样的性质如颜色、纹理、密度、化学组成、硬度、多孔性(porousivity)或它们的任何组合。该块的形状可以是基本上圆的、基本上环状、钉状的、或它们的任何组合。
根据进一步的实施方式，第一无机颗粒材料可以包括具有粒度范围为约0.05mm到约5mm的颗粒。第二无机颗粒材料可以包括具有粒度范围为约35微米到约50微米的颗粒。聚合物可以包括粘合剂、固化剂、引发剂、或它们的任何组合。
根据另外的实施方式，挖取可以在改变的混合速度下进行。混合可以在改变的混合速度下进行。
根据进一步的实施方式，具有复合石材包裹块的工程石板的制备方法可以进一步包括将第三无机颗粒材料与该包裹块混合以生产多层的包裹块。
根据一些实施方式，本发明提供了一种具有复合石材包裹块的工程石板，其中至少一部分包裹块包括具有第一性质的内芯和具有第二性质的外层。该性质可以包括颜色、纹理、密度、化学组成、硬度、多孔性或它们的任何组合。该块可以包括复合石材。该块在该板内部的分布可以是均匀的、不均匀的或两者皆有。该块的尺寸可以是均匀的、不均匀的或两者皆有。该块的形状可以是基本上圆的、基本上环状、钉状、或它们的任何组合。
根据一些实施方式，本发明提供一种具有65％以上块形式的复合石材的制备方法，该方法包括混合无机石英材料、向该无机石英材料中添加树脂、和向该无机材料与树脂的混合物内加入研磨过的无机石英材料，其中该块适宜于基本上保持其完整性。该复合石材可以具有75％以上的块形式。该复合石材可以具有85％以上的块形式。
根据一些实施方式，本发明提供一种复合石材的制备方法，其中至少一部分该石材具有块形式，该方法包括将无机石英材料、树脂、研磨过的无机石英材料混合，其中借助于具有搅拌叶片的混合器来进行该混合，该搅拌叶片包括延伸的混合表面例如刮铲或平面、曲面、两个内连的表面、勺形表面、或它们的任何组合。该块适宜于基本上保持其完整性。
根据一些实施方式，本发明提供一种复合石材块的制备方法，该方法包括将无机石英材料与一个或多个下列物质混合：着色剂、树脂、研磨过的无机石英材料、或它们的任何组合；并且其中所述混合可以在预定的速度例如在1-15m/sec的范围内进行。
根据一些实施方式，能在复合石材块的制备方法中使用的无机石英材料可以包括不同粒径的砂粒，例如在约0.05mm到10mm的范围内。该无机石英材料可以进一步包括粒径在约1微米到65微米范围内的研磨过的砂粒。该粒径可以包括，例如，颗粒的最大直径、颗粒的最长尺寸等。该无机石英材料可以进一步包括任何可含有无机石英的其他天然和/或人造材料，如，例如，玄武岩、玻璃、金钢石、岩石、卵石、壳、硅、或它们的任何组合。
根据一些实施方式，该着色剂可以包括任何染料、颜料、着色剂和它们的任何组合。该树脂可以包括聚合物(例如聚酯)、粘合剂(例如硅烷)、固化剂、引发剂等、或它们的任何组合。
根据一些实施方式，该复合材料块可以包括任何形式，如，例如，基本上圆状的块、基本上环状、钉状、或它们的任何组合。
根据进一步的实施方式，复合石材块的制备方法可以进一步包括以如在例如1-15m/sec的范围内的预定速度进行的混合。该混合可以在混合器或鼓式混合机内进行，该混合器或鼓式混合机可以分别进一步包括改进的搅拌叶片或改进的混合鼓。
根据一些实施方式，本发明提供一种包括复合石材块的人造大理石板，其中至少一部分块包括至少一个着色涂层。在另一个实施方式中，至少一部分该块包括两个或更多个着色涂层，其中每层可以以不同剂量和/或浓度使用不同的着色剂或类似的着色剂进行着色。根据一些实施方式，本发明提供一种包括复合石材块的人造大理石平板，其中至少一部分块包括至少一个着色涂层，其中所得到的板具有纹理效果。
根据一些实施方式，本发明提供一种包括65％以上复合石材块的人造大理石板。根据一些实施方式，本发明提供一种包括75％以上复合石材块的人造大理石板。根据一些实施方式，本发明提供一种包括85％以上复合石材块的人造大理石板。根据一些实施方式，本发明提供一种包括95％以上复合石材块的人造大理石板。
除如上所述的示范性方面和实施方式之外，通过参考附图和通过研究下列详细说明，进一步的方面和实施方式将会变得显而易见。
附图说明
图1A-F-根据一些实施方式的改进搅拌叶片的示意图；
图2-根据一些实施方式的鼓式混合机的正视示意图；
图3A-B-根据一些实施方式的人造大理石的示意图；和
图3C-J-根据一些实施方式的示范性人造大理石板的图象。
详细描述
在下列说明中，将描述本发明的不同方面。为了说明，列出特定的结构和细节以便彻底了解本发明。然而，此外，不通过此处呈现的特定细节就能实施本发明，对本领域技术人员来说是显而易见的。此外，可能省略或简化已知的特征，而不是为了使本发明不清楚。
复合石材，如，例如，人造大理石/工程石/石英表面/复合石，可以由不同的材料组成。例如，复合石材可以主要由有机聚合物和无机微粒成分组成。该无机微粒成分可以包括诸如这样的组分如硅；玄武岩；玻璃；金钢石；岩石；卵石；壳；各种含石英的材料，如，例如，但是不限于：粉碎的石英、砂、石英颗粒等；或它们的任何组合。例如，该无机石英材料可以包括不同粒径和不同组合的砂。可以通过使用能够使该复合石的有机组分与无机组分结合的粘合剂分子来进行和/或促进有机和无机化合物之间的结合，如，例如，通过使用单官能的或多官能的硅烷分子、树枝状分子等。该粘合剂可以进一步包括不同组分的混合物，例如引发剂、固化剂、催化剂、粘合分子和桥键剂(bridge)、或它们的任何组合。该复合石材的制造过程可以包括将原料(例如无机石英和有机聚合物、不饱和聚合物、和其类似物、例如聚酯)以不同比值共混。例如，该复合石材可以包括约8-95％的天然石英聚集体和约5-15％的聚合树脂。例如，该复合石材可以包括约93％的天然石英聚集体和约7％的聚合物树脂。另外，可以在生产的不同阶段将任何需要量的不同添加剂加入到原材料的混合物中。例如，上述添加剂可以包括：着色剂、染料、颜料、化学试剂、抗微生物物质、杀菌剂等、或它们的任何组合。由于在原材料的混合物内添加了不同的添加剂，该添加剂可以存在于最终的复合石产品内并进一步能够改变该复合石的不同特性。上述特性可以包括，例如，物理性能，例如：颜色、纹理、显示图案等；化学性质，如，例如，耐化学性、pH性质等；生物学特性，如，例如，抗菌性质等；和机械性能，如例如，强度、抗划伤、耐冲击性等。随后将该得到的混合物灌注至载体或临时载体上，如，橡胶、纸、塑料或任何其他的聚合材料、水溶性纸、硅片或者有或没有框式支架(support frame)或造形结构的类似物、模具例如橡胶盘式模具或任何其他合适的载体上。该混合物基本上以要求的平板(例如以有或者没有墙壁造形的306cm×144cm的尺寸)形式灌注。然后可以通过特定的真空和振动的方法如处于如大约100吨高压下的振动压实(vibrocompaction)将该混合物压实。然后，可以将该压制的混合物在例如80℃到115℃温度的硫化和/或硬化窑内放置30到60分钟直到它硬化和呈现天然石材的性质，但具有如下详述的较好性能和较高耐蚀性和抗冲击性能。在完成浇铸过程之后，可将该平板压平、规格化、标定和抛光以达到高光泽和持续光泽或达到在不同环境使用的任何所需抛光，如，例如，内墙覆层、壁炉架和围绕物、壁板和墙体基层、银行出纳作业线、桌子和桌面、升降机舱壁和地板、地面砖和楼梯踏板、饮食服务区、淋浴器和浴盆围绕物、盥洗室隔墙、窗座和工作台面。
如上所述制造的、可主要由有机聚合物和无机石英基体组成的复合石材可以具有与天然石材相比增强的性质。例如，该复合石材可以显示出在大约485-545Kg/cm2范围内的抗弯强度。例如，该复合石材可以显示出大约515Kg/cm2的抗弯强度。该复合石材按重量计的吸水性能可以在大约0到0.04％的范围。例如，该复合石材按重量计的吸水性能可以是大约0.02％。该复合石材的耐压强度可以在2000-2400Kg/cm2的范围内。例如，该复合石材的耐压强度可以为大约2200Kg/cm2。该复合石材的冷冻耐压强度(在冷冻-融化25个周期之后)可以是在1800-2400Kg/cm2的范围内。例如，该复合石材的冷冻耐压强度(在冷冻-融化25个周期之后)可以是大约2082Kg/cm2。该复合石材的吸收性能可以在0到0.004％的范围内。例如，该复合石材的吸收性能可以为大约0.002％。该复合石材的密度可以在60到80g/cm2的范围内。如通过硬度划痕试验测定的该复合石材的莫氏硬度可以在5-8的范围内，按1-10的比例，其中10是金钢石。例如，该复合石材的莫氏硬度可以为大约6.5。该复合石材在1000周期下的泰伯(Taber)磨蚀指数可以在110-270的范围内。该复合石材的热膨胀可以在7.5-10(X0.000001in/in/摄氏度)的范围内。该复合石材的耐蚀性可以在50-64的范围内(其中最大极限是64)。该复合石材的耐落球冲击性(Ball impact resistance)可以在80到200厘米的范围内。该复合石材的抗辐射热表明没有受损伤。同样表明沸水和高温没有对该复合石材产生影响。
如此处所涉及的，术语“块”、“人造块”、“复合材料块”、“金块”可以互换使用。
如此处所涉及的，术语“复合石材”、“人造大理石”、“工程石”和“石英表面”可互换使用。
如此处所涉及的，术语“着色剂”可以包括染料、颜料、着色剂等、或其以任何形式，如液体、糊剂、流体等的它们的组合。
如此处所涉及的，关于混合装置的术语“叶片”、“臂(leg)”、“钩”可互换使用。例如，术语“搅拌叶片”和“搅拌臂”可互换使用。
根据一些实施方式，可以制备复合材料块并且该复合材料块可以进一步用于人造大理石和人造大理石板的制造。该复合材料块可以由诸如以下材料的不同组合物组成，如无机石英基体、聚合物、粘合剂、树脂、着色剂、染料、颜料等。该复合材料块可以呈现任何立体的形状，如，例如，正方形、圆状、钉形、类似金钢石的形状、等等，并且可进一步以任何尺寸来制备。该复合材料块可以进一步显示出任何表面类型，如光滑表面、不平坦表面、刚性表面、等等。该复合材料块可以进一步用于制备可以显示出可由该复合材料块形成的不同图案的人造大理石。
根据一些实施方式，可以这样制造复合材料块以便使它们获得带有基本上光滑表面和基本上刚性纹理的基本上圆状的形状。在生产它们的时候，该块在不同的条件下可以保持它们的结构。该复合材料块可以包括这样的材料：如具有不同粒径的无机石英基体如砂粒和/或可含无机石英的任何其他材料；聚合物的混合物，如用苯乙烯稀释的不饱和聚酯；可以包括诸如以下材料的另外的混合物：如硅烷分子、粘合剂、固化剂、引发剂、抑制剂、颜料、染料、着色剂、等等。在制造该复合材料块的时候，该块可以进一步用于制备带图案的人造大理石制品，如带图案的人造大理石板，其中形成人造大理石制品的块可以产生该人造大理石显示出的图案。
根据一些实施方式，该无机石英材料可以包括具有不同粒径和不同组合的砂粒。例如，含有石英的砂粒可以包括粒度为大约0.05mm到10mm的颗粒。含有石英的砂可以包括粒度为大约0.05mm到8mm的颗粒。含有石英的砂可以包括粒度为大约0.05mm到7mm的颗粒。含有石英的砂可以包括粒度为大约0.05mm到6mm的颗粒。含有石英的砂可以包括粒度为大约0.05mm到5.5mm的颗粒。含有石英的砂可以包括粒度为大约0.05mm到5mm的颗粒。该无机石英材料可以进一步包括具有不同粒径和不同组合的研磨过/磨碎的砂。例如该研磨过/磨碎的含有石英的砂可以包括粒度为大约1到65微米的研磨过的颗粒。该研磨过/磨碎的含有石英的砂可以包括粒度为大约10到60微米的颗粒。该研磨过/磨碎的含有石英的砂可以包括粒度为大约20到55微米的颗粒。该研磨过/磨碎的含有石英的砂可以包括粒度为大约30到50微米的颗粒。该研磨过/磨碎的含有石英的砂可以包括粒度为大约38到45微米的颗粒。该无机石英材料可以进一步包括这样的材料如玄武岩、玻璃、金钢石、岩石、卵石、壳、硅、和可包含无机石英的任何其他材料。
根据进一步的实施方式，该复合材料块可以进一步包括可与该石英颗粒混合以允许形成块结构的树脂。该树脂可以由聚合物和粘合剂组成。该聚合物可以包括，例如，诸如这样的材料如聚酯、不饱和聚酯等等，它们可以用例如苯乙烯稀释。例如，该聚合物可以由用35％苯乙烯稀释的65％不饱和聚酯组成。该粘合剂可以包括不同组分的混合物，如引发剂、固化剂、催化剂、粘合分子和桥键剂，如瑟兰(Silan)桥键剂，和任何本领域已知的和可用来制备复合石材的其他成分。
根据一些实施方式，该复合材料块可进一步包括着色剂，其可以包括不同的染料、颜料、着色剂或它们的任何组合。该着色剂可以是液体、粉末、糊剂、等等、或它们的任何组合的形式。该着色剂可以包括任何有机或非有机的着色剂。该着色剂可以进一步用不同的材料如聚酯、苯乙烯、苯甲酸丁酯、丙酸甲氧基乙酯等稀释。该着色剂可以在该复合材料块的制造过程期间的不同阶段来添加。该着色剂在制造过程的不同阶段期间以不同的浓度和不同的用量来添加。此外，一种或多种着色剂和/或着色剂的组合可以在该复合材料块制造过程的不同阶段期间来添加。
根据一些实施方式，该复合材料块的制备可以在一个或多个混合装置中进行。该混合装置可以包括任何已知的混合装置，如，例如，混合器、立轴混合器、鼓式混合机、造粒机等等、或它们的任何组合。另外，还可以改进该混合装置，其中所述的改进能够有助于复合材料块的制备过程。
根据一些示范性的具体实施方式，复合材料块的制备可以使用混合器来进行。该混合器可以包括任何种类的混合器，如立轴混合器。例如，该混合器可以包括如在出版物No.WO 2006/084792中描述的立式混合器，在此将该文献通过引用加入。该混合器可以具有一或多个可附着于普通臂(可与旋转轴排成直线)上并且因此可围绕普通轴旋转的搅拌臂。这些搅拌臂可以被设置成彼此具有不同的距离并且它们可以被设置成相对于该普通轴的任何角度。该搅拌臂可以彼此独立地转动，搅拌臂可以彼此同步旋转、或以它们的任何组合转动。该混合器可以进一步包括容器(如搅拌缸)，该块组合物的不同组分可以以合适的预定顺序、以合适的工作时间表；和合适的混合条件添加到该容器内。混合条件可以包括诸如这样的条件如可以使用的混合速度、混合温度和搅拌叶片。例如，混合速度可以按转速的单位(转/分(rpm))和/或按圆周速度的单位(米/秒)来测量。例如，在该复合材料块制造过程的不同阶段之间可以改变混合速度，并且其可以在例如1到15米/秒的范围内。该混合速度可以包括低速度的搅拌，如例如在大约1到2米/秒的范围内。例如，混合温度可以按环境温度或混合工序正在进行的容器温度来测量。例如，混合温度可以在4到40摄氏温度的范围内。例如，混合温度可以在室温下进行，如例如在大约25℃的温度。另外，在该混合器内使用的一个或多个搅拌叶片(搅拌臂)可适合于用于形成该复合材料块。根据一些实施方式，可以改进和改装一个或多个搅拌叶片(臂)以便可以在该叶片的末端、在与即将混合的材料接触的区域形成延伸表面。该延伸表面区域可以是例如通过在该搅拌叶片的末端附着不同形式的延伸部分来获得的。该延伸部分可以采取不同的形式，如，但是不局限于：扁平的四边形板；可由至少两个平面组成的板；勺形板、曲面板等等。与该搅拌叶片的垂直轴相比，该延伸部分可以进一步以不同的角度来设置。现在参考图1，其用示意图举例说明了根据一些实施方式的改进搅拌叶片。如图1A所说明的，其说明了一些实施方式的改进搅拌叶片的正视图，延伸部分(如在图1A中的延伸部分4)可以附着于搅拌叶片(如搅拌叶片8)的搅拌末端(如末端6)。延伸部分4可以具有扁平的四边形板状，其中搅拌叶片附着于该板周围的上部肋条(10)上的任一点。可以在相对于该搅拌叶片的垂直轴(如在图1A中的轴y)的不同角度连接该延伸板。现在参考图1B和1C，其举例说明了带有延伸板的搅拌叶片的侧视图。如图1B所示，延长板4可以垂直于搅拌叶片(12)的垂直轴(y)(以0度)来附着到搅拌叶片8上。如图1C所示，延长板4可以以一角度(α)附着到搅拌叶片8上，该角度可以是在延伸板(4)周围的上部肋条(10)与该搅拌叶片(12)垂直轴(y)之间的角度。角度α可以是在0-180度范围内的任何角度。根据其他的实施方式，该搅拌叶片的延伸部分可以包括具有至少两个二维扁平的四边形表面的板，这两个四边形表面相互之间可以以任何角度设置。如在图1D中的示范方式所说明的，其说明了根据一些实施方式带有延伸部分的搅拌叶片的侧视图，这些表面如上表面22和下表面24可以相互之间以一角度β来设置以形成延伸部分20。角度β可以是在0到90度范围内的任何角度。延伸部分20可以设置在相对于该搅拌叶片(26)的垂直轴(y2)的任何角度(γ)，其中角度γ可以是在0到180度范围内的任何角度并且其可以是在延伸板(20)的上表面(22)周围的上肋条(没有显示)与该搅拌叶片(26)的垂直轴(y2)之间的角度。角度γ可以是在0到180度范围内的任何角度。根据其他的实施方式，该搅拌叶片的延伸部分可以包括任何凹形，如例如，勺状。如例如图1E所示，其是根据一些实施方式的混合延伸部分的侧视图，延伸部分40可以具有凹形的类似于勺的形状，其附着于搅拌叶片(42)上。延伸部分40可以以一角度(δ)附着在搅拌叶片42上，该角度可以是在延伸部分如延伸部分40的中央垂直轴(y3)与该搅拌叶片(42)的垂直轴(y3)之间形成的角度。角度δ可以是在0-180度范围内的任何角度。如图1F所说明的，其说明了根据一些实施方式的改进搅拌叶片的正视图，延伸部分(如图1F中的延伸部分54)可以附着在搅拌叶片(如搅拌叶片58)的搅拌末端(如末端56)上。延伸部分54可以具有曲线形状，并且该搅拌叶片可以附着在该延伸板圆周的上肋条(50)上的任一点。该延伸板可以以相对于该搅拌叶片垂直轴(如在图1F中的轴y)的不同角度被连接。在搅拌叶片与延伸部分之间的连接可以通过不同的方法来进行，如，粘附、焊接、机械安装、使用螺钉和螺母等等。在搅拌叶片与延伸部分之间的连接可以是可逆的或固定的。在搅拌叶片与延伸部分之间的连接可以这样进行以便以搅拌叶片不可分割的部分和/或以搅拌叶片的整体延伸部分的形式形成该延伸部分。在搅拌叶片与延伸部分之间的连接可以是可逆的并且能够允许改变可连接在搅拌叶片上的延伸部分。
通过使用如上文中所例示的搅拌叶片的延伸部分，能够有助于形成具有所需形式的复合材料块。例如，带有不同延伸部分的混合过程会导致挖取作用，该挖取作用可以在形成所得块的形状的同时进行搅拌。例如，由于该改进搅拌叶片的挖取作用，可以形成基本上像圆球状的块。而且，该挖取作用可以生产越来越大的块，其中由于连续的搅拌作用，该圆球形块的直径会增加。因为它与雪球形成的概念相似，因此此处将越来越大的块效果亦可称为“雪球效果”，其中该球转动的次数越多，在球表面上聚集的材料(“雪”)就越多，而因此使该球的直径增加。
根据另外的实施方式，该混合器可以包括鼓式混合机。鼓式混合机可以包括一转鼓，其能用来混合容纳在该鼓内部的材料。由于该鼓沿中心轴的转动运动，因此能够搅拌该鼓内部的材料。另外，该鼓式混合机可以包括改进的鼓，其中该鼓的内壁可以包括能起搅拌叶片作用的隆起部和/或穿孔，其能够增加混合效率并能够进一步有助于期望的复合材料块的形成。该鼓的内腔可以包括搅拌叶片，其可位于该鼓内部的任何位置。该搅拌叶片可以独立于该混合鼓转动，而因此能够增加搅拌的效率和进一步有利于复合材料块的形成。现在参考图2，其用示意图图解说明了根据一些实施方式的鼓式混合机的正视图。如在图2中所说明的，该鼓式混合机可以包括混合鼓，如可绕轴82顺时针方向转动的鼓80。鼓如鼓80可以包括内部的内腔如内腔84，可以将要混合的不同材料添加到该内腔中。鼓如鼓80的内壁可以包括穿孔和隆起部，如隆起部86A-F，可沿着鼓80内壁以不同距离设置这些穿孔和隆起部。隆起部，如86A-F可以包括从该鼓内壁朝着该鼓内腔伸出的扁平拉长隆起部。在该鼓内壁上的隆起部可以包括任意数目的沿着鼓内壁彼此以变化的间距设置的隆起部。在该鼓80内壁上的隆起部可以以该鼓内壁的整体部分的形式形成，或可以通过不同的方法附着到该鼓的内壁上。根据某些实施方式，沿着该混合鼓内壁的隆起部能够有助于形成所期望的复合材料块形式，该复合材料块可以在该鼓内腔混合。通过该鼓的转动运动与该混合鼓内壁的隆起部的结合，可以产生挖取作用，其可混合，同时形成所得块的形式。例如，由于在其内壁上带有隆起部的转鼓的挖取作用，能够形成基本上是圆球状的块。而且，该挖取作用可以以雪球效果生产越来越大的块，其中由于连续混合作用该圆球状块的直径增加。
根据一些实施方式，本发明提供了一种制造复合材料块的方法。该方法可以包括，例如：混合具有不同粒径的含各种石英的组成物，如砂；以不同浓度和用量添加不同的着色剂；添加不同的树脂，如上文描述的树脂；在不同的添加步骤之间以任何预定的添加顺序和任何预定时间间隔的时间。混合可以在包括改进的搅拌叶片的混合器内、在包括改进的鼓内部或另外的搅拌叶片的鼓式混合机内、在造粒机及它们的任何组合内进行。该方法可以进一步导致块的产生，其中至少60％的混合物在该方法结束时转变成块，并且其中由此生产的块保持稳定的结构。根据一些实施方式，该方法可以进一步导致块的产生，其中至少85％的混合物在该方法结束时转变成块，并且其中由此生产的块保持稳定的结构。如此制造的复合材料块可以获得例如基本上圆球的形状，其具有基本上光滑的表面。所制造的复合材料块可以进一步用于制备人造大理石板。为了这个目的，可以将复合材料块灌注到平板形式的模具内，然后可通过特定的真空和振动方法在大约100吨的压力下将其压实。然后将该板放入固化炉内直到它们硬化。如此形成的硬化板可以显示出显示图案，该图案是由在压实的人造大理石板内部的复合材料块排列组成的。
根据一些实施方式，该复合材料块的性质，如形状、尺寸、颜色、纹理、强度等等可以由各种因素来决定。这些因素可以包括化学因素(如混合物组成)、物理因素(如混合物内颗粒的尺寸和形式)、机械因素(搅拌的速度、使用的混合器和搅拌叶片的类型)等等。例如这些因素包括诸如以下因素：块的各种组分添加到混合物内的顺序；各种组分添加到混合物内的时间间隔；添加到混合物中的各种组分的性质和外观(粒径、粉末、液体等等)；在混合物各种组分(如着色剂、树脂、等等)添加步骤之间的时间间隔；在各种混合物组分添加之后和添加期间的混合速度；搅拌叶片延伸部分的类型和尺寸；所得块的尺寸；所得块在板内的分布，等等。
根据进一步的实施方式，复合材料块的制备方法可以包括连续法和/或间歇法。在间歇方法中，根据制造过程混合各种材料的混合物，和可以在制造过程结束时收集形成的该块，当这些材料全部被用完/转变成块时，可以终止该方法。在连续法中，在整个制造过程中将连续供应的材料添加到该混合物内，和连续地形成和收集块。
根据一些示范性的实施方式，制造复合材料块的方法可以包括诸如以下步骤：将石英颗粒如以粒度为大约0.01mm到8mm的砂的形式卸载到混合缸内。例如，该石英颗粒的粒度可以在例如0.065mm到2mm的范围内。该混合器可以配备有改进的搅拌叶片，该搅拌叶片可以包括如勺形式的延伸部分。该混合器可以在例如6到14rpm的速度下进行混合。在混合物内可以加入着色剂。该着色剂可以是粉末或液体形式。该石英颗粒和着色剂可以在1到10rpm的速度下混合大约1到10秒，然后速度可以例如增加到12到24rpm以另外混合30到90秒。在石英颗粒和着色剂的混合物内可以添加树脂。在混合器以例如4到12rpm的速度混合的同时添加该树脂。在添加树脂时，该树脂可以以例如1到10rpm的速度与石英颗粒和着色剂的混合物混合，然后将速度增加到例如8到24rpm的速度。接着可以将另外的石英颗粒添加到该混合物内，同时以大约2-12rpm的速度搅拌该混合物。石英颗粒可以以研磨过/磨碎的含石英砂的形式添加，该砂可以包括粒度为大约1到60微米的颗粒。例如，添加的研磨过/磨碎的砂粒可以包括粒度为大约1到38微米的颗粒。例如，添加的研磨过/磨碎的砂粒可以包括粒度为大约38到45微米的颗粒。在该混合物内添加研磨过的砂粒颗粒时，该混合器可以以2到12rpm的速度搅拌1到20秒，在这之后可以将混合器的速度增加到12到26rpm的速度并混合20到80秒的时间。接着，可以在该混合物内添加另外的树脂成分，同时该混合器以大约2到14rpm的速度搅拌。接着，可以一起或顺序地添加一种或多种另外的着色剂，并且在如上的条件下搅拌。所得混合物的下一个混合步骤可以包括以8到22rpm的速度混合10到80秒。所得的混合物的最终混合步骤可以包括以2到14rpm的速度混合大约500到1500秒。可以在着色剂的存在下进行最终的混合步骤，这可以导致在其外表面形成包括颜色覆盖层的块。此外，在最终的混合步骤之后，将着色剂加入到该混合物内，并将该混合器以2-12rpm的速度另外混合10-120秒。这个步骤可以进一步导致在其外表面形成包括颜色覆盖层的块。
根据一些实施方式，制造复合材料块的方法可以导致形成基本上平滑的圆形块，其可以显示出各种的颜色和各种的尺寸。向复合材料块混合物内添加着色剂的时机、向混合物内添加着色剂的用量、和/或添加到混合物内的着色剂的类型可以决定最终合成块的外观。例如，该块可以显示出一种以上分布在该块内部和/或表面上的颜色。例如，颜色可以均匀地分布在该块内部；颜色可以均匀地分布在该块的表面上；颜色可以不均匀地分布在该块内部；颜色可以不均匀地分布在该块的表面上；和/或它们的任何组合。根据一些示范性的实施方式，该块的内层(芯层)可以包括一种或多种着色剂，而该块的外层(表面)可以涂有另外的着色剂。
根据一些实施方式，如上文所述制造的复合材料块可用来制备带有图案的人造大理石和带有图案的人造大理石板。例如，具有所期望形式(例如圆形块)的块；和具有所期望尺寸的块(例如0.01-10cm的直径、0.5-2cm的直径等等)；和具有所期望纹理(例如平滑的)的块；具有所期望颜色和颜色组合的块；和具有所期望颜色分布(例如，块内部、在块的外表面等等)的块可用来制备人造大理石板。该块可以与一或多种另外的材料混合，如：有机聚合物(像树脂)；无机石英基体；连接剂(如硅烷分子)；另外的着色剂(如染料、颜料等等)；化学试剂；抗菌试剂；和可用于形成人造大理石板的类似物。可以将所得的混合物浇注到平板形式(例如306cm×144cm的尺寸)的模具内。然后通过特定的真空和振动方法，将该平板在大约100吨的压力下压实。然后将该平板放入例如80℃到115℃的固化炉中固化30到45分钟直到它们硬化并且呈现天然石材性质，并具有可由用来制备人造大理石的复合材料块形成的图案。
现在参考图3A-B，其说明了根据一些实施方式使用复合材料块制造的人造大理石板的示意图。如上文所陈述的，用于制备人造大理石板的块的特性如块的形式、块的尺寸、块的纹理、块的颜色、块的颜色分布等等可以决定人造大理石板的图案。例如，图3A用示意图举例说明了通过使用如上文详述的块和另外的材料制备的人造大理石板。如图3A所示，人造大理石板如平板100可以显示出可由块如块102A-F形成的图案。块如102A-F可以是小直径的圆形块，并且这些块之间的间隙(基体104)可以包括另外的材料，如有机聚合物无机石英基体；连接剂如硅烷分子、和可用作填料的类似物。在图3B中说明了另外的实施例，其用示意图举例说明了通过使用如上文详述的块和另外的材料制备的人造大理石板。如图3B所示，人造大理石板如板110可以显示出可由块如块112A-F形成的图案。块如112A-F可以是大直径的圆形块。可在这些块之间形成的狭小间隙(基体114)可以包括另外的材料，如有机聚合物无机石英基体；连接剂如硅烷分子等等。
现在参考图3C-J，其显示了通过使用如上文详述的块和另外的材料制备的人造大理石板的示范性图片。如图3C所示，人造大理石板如板120可以显示出可由块如例如块122A-D形成的图案。块如122A-D可以是基本上圆形的(环状的)块，该块能够基本上构成该人造大理石板的大部分区域。该块可以包括一种或多种着色剂，其中该块的内层(芯层)具有与该块外层(表面)不同的颜色。如图3D所示，人造大理石板如板130可以显示出可由块如块132A-D形成的图案。块如例如132A-D可以是基本上环状的块，该块能够基本上构成该人造大理石板的大部分区域。该块可以包括一种或多种分散在该块不同层的着色剂。如图3E所示，人造大理石板如板140可以显示出可由块如例如块142A-D形成的图案。块如142A-D可以是基本上环状的块，该块能够基本上构成该人造大理石板的大部分区域。该块可以包括一种或多种在该块组成不同层中的着色剂。例如，块如块142E可以在内层(芯层)包括第一着色剂(144A)和第二着色剂(144B)；而在该块的外层(界面/表面)涂有另外的着色剂(144C)。如图3F所示，人造大理石板如150可以显示出可由块如例如块152A-D形成的图案。块如152A-D可以是基本上环状的块，该块能够基本上构成该人造大理石板的大部分区域。该块可以包括一种或多种分散在该块不同层的着色剂。如图3G所示，人造大理石板如板160可以显示出可由块如例如块162A-D形成的图案。块如162A-D可以是基本上圆形的块，该块可以构成该人造大理石板的至少部分区域。以明亮背景显示的、在该块之间的空隙是该板的基体(164)。该块可以包括一种或多种分散在该块不同层的着色剂。如图3H所示，人造大理石板如板170可以显示出可由块如例如块172A-D形成的图案。块如172A-D可以是基本上无定形的块，该块可以构成该人造大理石板的至少部分区域。以黑暗背景显示的、在该块之间的空隙是该板的基体(174)。该块可以包括一种或多种在该块组成不同层的着色剂。例如，块如块172E可以在内层(芯层)包括第一着色剂(174A)，而在该块的外层包括另外的着色剂(174B)。如图3I所示，人造大理石板如板180可以显示出可由块如例如块182A-D形成的图案。块如182A-D可以是基本上环钉状的块，该块可以构成该人造大理石板的至少部分区域。以明亮背景显示的、在该块之间的空隙是该板的基体(184)。如图3J所示，人造大理石板如190可以显示出可由块如例如块192A-D形成的图案。块如192A-D可以是基本上环状的(圆状的)块，该块能够基本上构成该人造大理石板的大部分区域。该块可以进一步包括一种或多种可分散在该块不同层的着色剂。
虽然在上文中已经讨论了许多示范性的形态和实施方式，但是本领域技术人员会考虑到某些的改进、取代、增加和其子-组合。因此，下列附上的权利要求和此后引入的权利要求意欲解释为包括如在它们的真实精神和范围内的所有改进、取代、增加和其子-组合。

Claims (20)

1.一种具有复合石材包裹块的工程石板的制备方法，该方法包括：
挖取第一无机颗粒材料和聚合物材料以生产复合石材块；和
将第二无机颗粒材料与所述复合石材块混合以生产包裹块。
2.根据权利要求1的方法，其中所述挖取、混合或两者均是在具有混合钩的混合器内进行的，该混合钩包括一延伸部分。
3.根据权利要求1的方法，其中所述延伸部分包括扁平表面、两个内连表面、勺形的表面或它们的任何组合。
4.根据权利要求1的方法，其中所述第一无机颗粒材料、所述第二无机颗粒材料、或两者均包括石英。
5.根据权利要求1的方法，其中所述方法进一步包括将一种或多种着色剂添加到第一无机颗粒材料、第二无机颗粒材料或二者之中。
6.根据权利要求1的方法，其中所述包裹块包括具有第一性质的内芯和具有第二性质的外层。
7.根据权利要求6的方法，其中所述性质包括颜色、纹理、密度、化学组成、硬度、多孔性或它们的任何组合。
8.根据权利要求1的方法，其中所述第一无机颗粒材料包括具有粒度范围为大约0.05mm到大约5mm的颗粒。
9.根据权利要求1的方法，其中所述第二无机颗粒材料包括具有粒度范围为大约35微米到大约50微米的颗粒。
10.根据权利要求1的方法，其中所述聚合物包括粘合剂、固化剂、引发剂、或它们的任何组合。
11.根据权利要求1的方法，其中所述块的形状是基本上圆状、基本上环状、钉状、或它们的任何组合。
12.根据权利要求1的方法，其中在改变的混合速度下进行所述挖取。
13.根据权利要求1的方法，其中在改变的混合速度下进行所述混合。
14.根据权利要求1的方法，进一步包括将第三无机颗粒材料与包裹块混合以生产多层的包裹块。
15.一种具有复合石材包裹块的工程石板，其中至少一部分包裹块包括具有第一性质的内芯和具有第二性质的外层。
16.根据权利要求15的板，其中所述性质包括颜色、纹理、密度、化学组成、硬度、多孔性或它们的任何组合。
17.根据权利要求15的板，其中所述块包括复合石材。
18.根据权利要求15的板，其中所述块在所述板内的分布是均匀的、不均匀的或二者皆有。
19.根据权利要求15的板，其中所述块的尺寸是均匀、不均匀的、或二者皆有。
20.根据权利要求15的板，其中所述块的形状是基本上圆状、基本上环状、钉状、或它们的任何组合。
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