CN102030497A - 石英石原料、人造石英石板材及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人造石英石板材原料，包括：占石英石板材总质量百分比60-63％的5-100目粒径的石英砂和废旧玻璃粒料等无机硅材料、28-32％的320-3000目石英石粉、7-9％的不饱和树脂、及0.4-0.6％的色料和偶联剂；质量占树脂用量的0.5-1％的紫外线吸收剂、0.5-1％的分解剂、0.8-1％的固化剂。本发明还公开了由上述板材原料制备而成的石英石板材及其制造工艺。本发明生产的石英石板材利用石英砂、粉和废旧玻璃粒料等无机硅材料与不饱和树脂，在真空状态下，振动加压压制，中温条件下固化合成，克服了现有人造石在长期室外强光下使用中发生老化的问题，具有良好的物理和化学性能。

Description

石英石原料、人造石英石板材及其制造工艺

技术领域

本发明涉及一种人造建筑装饰材料及其制造工艺，特别涉及一种人造石英石板材原料，由该原料制造的人造石英石板材以及人造石英石板材制造工艺。

背景技术

树脂型人造石产品分类可分为几大类，使用性能是由其原料的成份、比例以及生产设备、工艺等多种条件决定的。其中原料是决定其性能质量的基础，不同的原材料和不同的生产设备，生产出来的人造石板材就有不同的使用价值和不同的物理特性，制造成本也不同。在20世纪60年代由意大利率先用碳酸钙(大理石)作填料与不饱和树脂，固化剂作粘合材料，伴以染料生产人造合成大理石(岗石)。从八十年代中期流入中国，成为现在人造岗石产品，70年代出现以聚甲醛丙烯酸甲酯和氢氧化铝为原料生产的人造石。后来通过改良为UP/PMMA板生产人造石板材。20世纪90年代初用不饱和树脂和氢氧化铝生产出来标准板人造石板材(UP板)，90年代未采用天然石英石等天然无机矿及氧化铝等化工原料，经熔窖、熔剂、水率、晶化窟烧结制成微晶石。21世纪初，在西班牙有人用天然石英砂粉和高性能树脂合成生产出了新科技人造石英石板材。自始人造石英石工艺流入中国成为更新的一代建材产品，但树脂型人造石生产中不饱和聚酯和填料固化后，产品在长期室外强光下使用容易发生老化、颜色变黄、发脆、物理性能和化学性能下降等问题，还未得到进一步的解决。

发明内容

本发明的目的是针对目前人造石英石板材在长期室外强光下使用容易发生老化现象的问题，提供一种抗光老化能力强、物理性能和化学性能好，且使用寿命长的人造石英石原料。

本发明的另一目的是提供一种由上述人造石英石原料制造的人造石英石板材。

本发明的再一目的是提供一种上述人造石英石板材的制造工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明公开了一种人造石英石板材原料，所述原料包括：5目-100目粒径的无机硅材料60-63％、320目-3000目石英石粉28-32％、不饱和树脂7-9％、及色料和偶联剂各0.4-0.6％，所述无机硅材料包括石英砂和/或废旧玻璃粒料，所述百分比为石英石板材原料总质量百分比；所述原料还包括：质量含量占树脂用量的0.5-1％的紫外线吸收剂、质量含量占树脂用量的0.5-1％的分解剂，以及质量含量占树脂用量的0.8-1％的固化剂。

所述人造石英石板材原料的组成为：5目-100目粒径的无机硅材料60-63％、320目-3000目石英石粉28-32％、不饱和树脂7-9％、及色料和偶联剂各0.4-0.6％，所述无机硅材料包括石英砂和/或废旧玻璃粒料，所述百分比为石英石板材原料总质量百分比；所述原料还包括：质量含量占树脂用量的0.5-1％的紫外线吸收剂、质量含量占树脂用量的0.5-1％的分解剂，以及质量含量占树脂用量的0.8-1％的固化剂。

所述紫外线吸收剂为水杨酸苯酯、乙酰水杨酸、苯井三唑、2-羟基二苯酮中的至少一种。

所述分解剂为N-苯基-N-环己基对苯二胺、N，N-二苯基对苯二胺、三甘醇双-3-丁基-4-羟基-5-甲基苯基丙酸酯中的至少一种。

所述固化剂为过氧化-2-乙基己酸叔丁酯；所述偶联剂为聚硅氧烷改性剂。

所述不饱和树脂是粘度为2.55-2.65Pa.s，固体含量67-70％，交联剂含量为28-32％改性的热固性不饱和树脂，所述交联剂为苯乙烯。

本发明还公开了一种由上述人造石英石板材原料制备得到的人造石英石板材。

本发明还公开了一种上述人造石英石板材的制造工艺，所述制作工艺包括如下步骤：

A：将占石英石板材原料总质量7-9％的不饱和树脂与占树脂质量0.5-1％的紫外线吸收剂以及占树脂质量0.5-1％的分解剂充分混匀；

B：向步骤A的材料中加入占原料总质量百分比60-63％的5目-100目石英粉砂或玻璃材料，29-30％的320-3000目石英石粉、0.4-0.5％的偶联剂，以及占树脂质量的0.8-1％的固化剂，充分混匀，得到非糊状的半干性混合物料；

C：将步骤B的混合物料均匀布料于模具中，在真空状态下加压、震荡压制成型，加温固化。

所述固化的固化温度为87-97℃，所述固化时间为45-50分钟。

由于采用以上技术方案，本发明的有益效果在于：

本发明的人造石英石板材克服了现有人造石板材在长期室外强光下使用中发生老化现象，防紫外线光老化以及抗空气中氧和臭氧氧化降解能力不理想的缺陷。本发明的人造石英石板材利用各粒径的石英砂粉、废旧玻璃粒、粉与高分子不饱和聚酯树脂，环保节约，并且通过本发明公布的制作工艺，获得的石英石板材产品各种物理性能和化学性能优胜于天然的装修装饰材料。本发明的人造石英石板材具有良好的抗光老化性能，在室外强光下使用1年，其光泽度仍然保持稳定，而目前常规的人造石板材产品光泽度明显下降。

具体实施方式

人造石英石板材采用不饱和聚酯树脂作粘合，一般来说纯度高的树脂(粘度2.55-2.65Pa.s，固体含量68-70％以上，苯乙烯28-32％)不吸收波长大于300nm的光，不容易老化，但实际上树脂中都含有少量杂质，杂质吸收紫外线后即行氧化形成羰基，羰基吸收波长280-330nm的紫外线，并将光能传递到整个分子链中，在薄弱的点上发生降解，因此人造石英石板材产品在长期使用中会光老化。具体来说，一方面，不同的紫外线波长对树脂中各种不同的共价键有很大影响，它首先危害树脂中的O-O键、C-BY键、C-Cl键、C-O键，使含卤素的阻燃树脂变黄、酯键也成为受攻击的薄弱点，在薄弱的点上发生降解。另一方面，空气中氧和臭氧可使树脂降解、变色、在热和光的联合作用下老化加速，使聚酯氧化以后产生的过氧化基团分解。本发明在原材料中加入防老化、防紫外线光老化和空气中氧和臭氧使树脂发生氧化解的紫外线吸收剂和分解剂。紫外线吸收剂溶于树脂中对紫外线有强烈的吸收能力，并将光能转变为其他无害于树脂结构的能量；分解剂能够制止树脂的氧化降解，中断自由基团的链式反应，终止氧化链反应。采用上述方法，本发明解决了不饱和聚酯和填料固化后产品在长期室外强光下使用中会发生老化、颜色变黄、发脆、物理性能和化学性能下降的国内行业的难题。

本发明人造石英石板材的原料包括：5-100目石英砂或玻璃粒60-63％、320-3000目石英石粉28-32％、不饱和树脂7-9％、偶联剂0.4-0.6％，所述百分比为石英石原料总质量百分比；所述原料还包括：少许染料，质量含量占树脂用量的0.5-1％的紫外线吸收剂、质量含量占树脂用量的0.5-1％的分解剂，以及质量含量占树脂用量的0.8-1％的固化剂。在本发明优选的实施方式中，人造石英石板材的原料由上述原料组成。在上述原料中，本发明采用多种粒径的纯石英石废旧玻璃粒料等无机硅材料作为主体材料，所用的石英石天然材料的总和占原料总重达到89-93％。本发明所用的石英石材料适用的粒径大至5mm，可以使用20目、40目、60目、80目、100目、200目、500目、800目、1200-3000目粒径的材料组合。其中大部分为5-100目石英砂或废旧玻璃粒无机硅材料(占原料总重的60-63％)，其余为320-3000目的石英石粉作为填料(占原料总重的29-30％)，所述石英石砂为不同粒径大小的石英石和废旧玻璃等无机硅颗粒，其粒径范围为20-3000目，大至5mm。

本发明所用不饱和树脂的用量较低，仅占原料总重的7-9％。在本发明优选的实施方式中，不饱和树脂选择条件为：树脂粘度2.55-2.65Pa.s；固体质量含量占树脂总量的67-70％；交联剂优选为苯乙烯，其质量含量占树脂总量的28-32％。

除上述作为主体材料的无机硅材料(石英粉和石英石砂、玻璃)以及不饱和树脂外，本发明的原料配方中还包括偶联剂，紫外线吸收剂，分解剂及固化剂。其中，石英石偶联剂优选聚硅氧烷改性剂，所述聚硅氧烷改性剂选自苯胺甲基三乙氧基硅烷、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、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的至少一种，优选苯胺甲基三乙氧基硅烷。能够使树脂和石英材料分子键连接键在一起，结合得更紧密，更牢固。本发明使用的紫外线吸收剂优选水杨酸苯酯、乙酰水杨酸、苯井三唑、2-羟基二苯酮等。分解剂优选N-苯基-N-环己基对苯二胺、N，N-二苯基对苯二胺、三甘醇双-3-丁基-4-羟基-5-甲基苯基丙酸酯等。固化剂优选中温固化剂过氧化-2-乙基己酸叔丁酯。本发明的上述配方还可以根据需求，加入占原料总重量0-0.5％的颜料调色。

将上述材料混合后，得到本发明的人造石英石板材的原料。该原料为非糊状的半干性混合物料。用手抓起会实，放开则为松散的。非糊状的半干性混合物料有利于布料操作，无需使用浇注设备，在模具的各个位置都能保证均匀分布，且减少了糊状物料在布料时由于粘附于设备上导致的材料浪费，以及可能造成空隙使得布料不均匀影响人造石英石板材的质量。并且，由于本发明不饱和树脂的含量较少，经压制固化后得到的产品硬度高，不易弯曲变型。

将本发明的上述非糊状的半干性混合物料经布料后，进一步在真空状态下加压、震荡，从而得到本发明的人造石英石板材。真空加压及震荡是在特定的温度87-97°，经过固定时间45-50分钟，能够得到完全固化成型的人造石英石板材。真空加压的压力大小需保证半干性混合物料能够紧密结合。

本发明的制造工艺中，石英石混合物料在加压、震荡、成型后得出的毛坯是软的，未有固化的，必须经固化炉内在特定的87-97℃温度内(中温固化)，恒温特定时间45-50分钟产品才能完全固化，两个条件缺一不可。温度过高，时间过长的固化，会导致毛坯急剧加温热应力过速，收缩率大，使产品固化后，收缩大、龟裂、变形，造成废品；温度过低或者固化时间过短，则会导致使产品局部固化，局部不固化，固化不完全，造成废品。本发明人造石英石板材的原料及制备工艺可适用于全自动化石英石板材生产线，极大减少了生产成本。

下面通过具体实施例对本发明作进一步详细说明。以下实施例仅仅对本发明进行进一步的说明，不应理解为对本发明的限制。

实施例

选取粘度2.55-2.65Pa.s、树脂中固体质量含量68-70％、苯乙烯质量含量30％改性的热固性不饱和树脂，粒径5-100目的石英砂及废旧玻璃(粒径大至5mm)，以及320-3000目的石英硅粉为主要原料。首先，按人造石英石原料总质量百分比，将8％的不饱和树脂与占树脂质量1％的水杨酸苯酯以及占树脂质量1％的N，N-二苯基对苯二胺充分混匀；再加入5-100目石英砂61％、320-3000目石英石粉30％、聚硅氧烷改性剂(苯胺甲基三乙氧基硅烷)0.5％，以及占树脂用量的1％的中温固化剂过氧化-2-乙基己酸叔丁酯，充分混匀即获得本发明的人造石英石原料。该原料为非糊状的半干性混合物料，用手抓起会实，放开则为松散的，利于布料以及后续加工，并且树脂含量比例较低，造出的人造石英石板材产品不容易弯曲、变型，坚硬等优点。另外，在上述原料的基础上为了获得不同颜色的人造石英石产品，还可以加入原料总质量0-0.5％的颜料与原料充分混匀。

将上述人造石英石原料均匀布料于模具中，在真空状态下加压、震荡压制成型，其真空加压的压力大小需保证半干性混合物料能够紧密结合；最后在87-97℃加温固化45-50分钟，即获得本发明的人造石英石板材。同时，设置不含本发明中的紫外线吸收剂以及分解剂的常规人造石板材或者只是在常规人造石英石板材表面涂一层抗老化的紫外线吸收剂作为对照，对人造石英石的物理化学性能进行检测。测试数据如下：

表1本发明产品与常规产品性能检测

根据上述检验结果分析：1.本发明的1-6序号检测项目都比常规产品检验结果的物理性能有增无减；2.本发明的第7序号检测紫外线照射的影响，从24小时、30天、183天直至365天，试验结果显示，常规产品不易在强光紫外线长期使用，光泽度明显下降，而本发明的产品光泽度没有显著变化，能适应和延长在室外强光下使用；3.放射性指标远远低于国内标准要求。

另外，上述人造石英石板材原料中，所述紫外线吸收剂分别采用乙酰水杨酸、苯井三唑或2-羟基二苯酮替代，其使用质量占树脂用量的0.5-1％；所述分解剂分别采用N-苯基-N-环己基对苯二胺或三甘醇双-3-丁基-4-羟基-5-甲基苯基丙酸酯替代，其使用质量占树脂用量的0.5-1％。用实施例中相同的工艺制备得到人造石英石板材，同样进行表1中各项测试，所得结果与表1结果基本相当。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种人造石英石板材原料，其特征在于：所述原料包括：5目-100目粒径的无机硅材料60-63％、320目-3000目石英石粉28-32％、不饱和树脂7-9％、及色料和偶联剂各0.4-0.6％，所述无机硅材料包括石英砂和/或废旧玻璃粒料，所述百分比为石英石板材原料总质量百分比；所述原料还包括：质量含量占树脂用量的0.5-1％的紫外线吸收剂、质量含量占树脂用量的0.5-1％的分解剂，以及质量含量占树脂用量的0.8-1％的固化剂。

2.根据权利要求1所述的人造石英石板材原料，其特征在于：所述人造石英石板材原料的组成为：5目-100目粒径的无机硅材料60-63％、320目-3000目石英石粉28-32％、不饱和树脂7-9％、及色料和偶联剂各0.4-0.6％，所述无机硅材料包括石英砂和/或废旧玻璃粒料，所述百分比为石英石板材原料总质量百分比；所述原料还包括：质量含量占树脂用量的0.5-1％的紫外线吸收剂、质量含量占树脂用量的0.5-1％的分解剂，以及质量含量占树脂用量的0.8-1％的固化剂。

3.根据权利要求1或2所述的人造石英石板材原料，其特征在于：所述紫外线吸收剂为水杨酸苯酯、乙酰水杨酸、苯井三唑、2-羟基二苯酮中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的人造石英石原料，其特征在于：所述分解剂为N-苯基-N-环己基对苯二胺、N，N-二苯基对苯二胺、三甘醇双-3-丁基-4-羟基-5-甲基苯基丙酸酯中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的人造石英石板材原料，其特征在于：所述固化剂为过氧化-2-乙基己酸叔丁酯；所述偶联剂为聚硅氧烷改性剂。

6.根据权利要求1或2所述的人造石英石板材原料，其特征在于：所述不饱和树脂是粘度为2.55-2.65Pa.s，固体含量67-70％，交联剂含量为28-32％改性的热固性不饱和树脂。

7.根据权利要求6所述的人造石英石板材原料，其特征在于：所述交联剂为苯乙烯。

8.由权利要求1-7任意一项所述的人造石英石板材原料制备得到的人造石英石板材。

9.权利要求8所述人造石英石板材的制造工艺，其特征在于：所述制作工艺包括如下步骤：

A：将占石英石板材原料总质量7-9％的不饱和树脂与占树脂质量0.5-1％的紫外线吸收剂以及占树脂质量0.5-1％的分解剂充分混匀；

B：向步骤A的材料中加入占原料总质量百分比60-63％的5目-100目石英粉砂或玻璃材料，29-30％的320-3000目石英石粉、0.4-0.5％的偶联剂，以及占树脂质量的0.8-1％的固化剂，充分混匀，得到非糊状的半干性混合物料；

C：将步骤B的混合物料均匀布料于模具中，在真空状态下加压、震荡压制成型，加温固化。

10.根据权利要求9所述的制造工艺，其特征在于：所述固化的固化温度为87-97℃，所述固化时间为45-50分钟。