CN102343619A

CN102343619A - 仿天然无机人造大理石荒料的生产工艺及装置

Info

Publication number: CN102343619A
Application number: CN2011101990255A
Authority: CN
Inventors: 徐惠忠; 郝志江; 王根望; 宋远明; 周明; 王波; 石彦萍
Original assignee: Yantai University
Current assignee: Yantai University
Priority date: 2011-07-17
Filing date: 2011-07-17
Publication date: 2012-02-08

Abstract

本发明提供了一种仿天然无机人造大理石荒料的生产工艺及装置。系用精选的天然矿物原料、无机矿物颜料及少量无机化工原料为主要材料，白色水泥为胶黏剂，经配料、搅拌、调色或调纹理、布料装模、振动、加压、养护、修整等工序制成。其产品特点是：无论在花色、纹理、光泽度等外观特性，还是在化学成分、结构构造、表观密度、强度、孔隙率、耐久性等理化性能上，均与高档天然大理石难以辨识，不分伯仲。不含任何对人体有害的可挥发物质。

Description

仿天然无机人造大理石荒料的生产工艺及装置

技术领域

本发明属于化工与新材料领域，具体是涉及一种仿天然无机人造大理石荒料生产中的生产工艺及装置。

背景技术

人造大理石，又称人造石、人工石、人工合成石等。是将石渣或者石粉重新胶结成整体，作为建筑材料使用。如果产品呈大块六面体形状，称为人造大理石荒料；如果将荒料切割成板状或直接做成板状，称为人造大理石板材，如果将荒料切割成其它规则形状或直接做成其它规则形状，称为人造大理石型材。按照胶结物的成分不同，人造大理石分为有机人造大理石、有机-无机复合人造大理石、无机人造大理石。

目前，生产与使用量最大的人造大理石为有机人造大理石。主要是以石渣、石粉、无机化工原料为骨料，以合成树脂为胶结材料，经搅拌、铺装、振动、抽真空、凝固、（切割、抛光）等工序制成。其特点是：结构致密、表面光滑、色彩丰富、装饰性强。但存在表面硬度低，抗刻划性能弱，耐热性差、耐老化性差等缺点。长期使用后，板材容易发生变形、褪色；遇火时板材会燃烧或焦化；当室温较高时，由于树脂分解或助剂的逸出，会产生有害气体，对室内空气造成污染，对人身健康造成危害。

有机-无机复合人造大理石是一种由两种胶黏剂胶结石粉、石渣等骨料而成的人工石材。可分为两类：一类是复层结构板材，其底层或称基层，为水泥混凝土结构，面层为树脂型人造大理石结构。该类板材除具有有机大理石的弱点外，还存在表面层易剥离、脱落等不足；另一类为均一结构的块材，系用树脂和水泥混合胶黏剂胶结石粉或石渣而成。这类人造大理石虽然可改善有机人造大理石的部分缺点，譬如不耐热性、板材翘曲变形等，但仍难以克服其挥发有机污染物的弱点。

无机人造大理石主要使用无机胶黏剂，如水泥、石膏、菱苦土等，胶结石粉、石渣等天然矿物原料、无机工业废渣或无机化工原料，经搅拌、浇注、振动密室、养护硬化而成。该类石材的优点是不含对人体有害的可挥发性有机物，耐热、防火、耐老化性强，但由于内部含有较多的毛细孔隙，致使石材的强度较低、光泽度较低、抗污性差，因而只能用作低档装饰建材。

当前，高档的天然大理石已临近资源枯竭状态，国内外石材市场上货源极度紧缺，价格普遍昂贵。个别品种，如土耳其玫瑰、新世纪米黄、龙舌兰、意大利万寿红、印度墨绿、西班牙咖啡纹、埃及金碧辉煌等天然大理石，每m²板材的售价高达200元以上，每m²荒料的售价8000元以上。如果能够模拟这些高档天然大理石品种进行人工制造，且其产品在在外观上还是在化学成分、结构构造、表观密度、强度、孔隙率、耐久性等方面均与天然品种极其相似，不仅可满足市场对单色调高档石材的需求，大大降低工程造价，还可充分利用石材矿山的开采与加工废料，达到节约资源和环境保护的目的。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种仿天然无机人造大理石荒料的生产工艺及装置。

本发明的方案是，仿天然无机人造大理石荒料的生产工艺，步骤如下：

（1）精选色泽纯正的天然岩石碎块或碎粒，进行破碎、粉磨、筛分，得石渣、石粉；

（2）根据拟模仿的石材品种的晶粒大小、质地质感、颜色及色泽情况，用不用细度级别的石渣、石粉进行级配设计，得级配石粉1，备用；

（3）将白水泥或彩色水泥2干燥储存，备用；

（4）将可溶性铝盐加水溶解，制备成铝盐溶液3（铝盐溶液3的质量浓度为0.5%~5%）；

（5）将固体颜料粉与增粘剂混合，制成调色料4，备用；

（6）将级配石粉、白水泥或彩色水泥、调色料加入到主料搅拌机5中，然后加入铝盐溶液，搅拌制成主料；

（7）将白水泥或彩色水泥、调色料和铝盐溶液投入到色浆搅拌机6中，搅拌制成色浆；

（8）当制备不规则纹理的石材品种时，将制备好的主料和色浆分别由5和6卸出，加到慢速搅拌机7中，搅拌后投入布料机8；当需要制备有规则纹理的石材品种时，将主料和色浆分别由5和6卸出，分别投入布料机8的两个授料斗中，通过授料斗下的闸门，控制两个授料斗的授料顺序和授料量；

（9）通过布料机8，将物料铺装入压力模具9中；

（10）将装料后的压力模具9移至振动台10上，根据模具大小、装料重量、颗粒细度、用水量，选择合适的振动频率、振幅大小和振动时间进行振动；

（11）将压力模具9从振动台10移入压力机11，按照产品的密度要求，加压使模具内的物料达到充分密实，然后将模具移出压力机11；

（12）在5℃~45℃下保持12~36h，打开压力模具9，取出坯体12，经养护、码放、修整，即得到仿天然无机人造大理石荒料产品16。

前面所述的生产工艺，优选的方案是，步骤（5）所述增粘剂为纤维素类、聚乙烯醇类、可再生性乳胶粉、水玻璃、膨润土、凹凸棒石粘土或海泡石粘土。

前面所述的生产工艺，优选的方案是，步骤（5）固体颜料粉与增粘剂按10：1~1：10的比例混合（优选8：3~2：5的比例）。

前面所述的生产工艺，优选的方案是，步骤（6）配制主料时，按级配石粉用量为50~80份、白水泥或彩色水泥20~50份、调色料0.01~3.00份（优选配石粉用量为60~70份、白水泥或彩色水泥25~30份、调色料0.03~2.00份），铝盐溶液用量占干物料重量的15%~60%（优选30%~40%），（铝盐溶液3的质量浓度为0.5%~5%，优选的质量浓度为1%~2.5%），均为重量份（优选搅拌时间5~15min）。

前面所述的生产工艺，优选的方案是，步骤（7）配制色浆时，白水泥或彩色水泥用量为90~99.9份、调色料0.1~10份（优选白水泥或彩色水泥用量为95-99.5份、调色料0.5~5份），当色浆用量较多（大于等于40%）时，也可用大理石粉取代白水泥，取代率一般为40%~80%（优选为50%~60%），铝盐溶液用量占干物料重量的30%~80%（优选40%-50%），均为重量份（优选搅拌时间10~60min）。

前面所述的生产工艺，优选的方案是，步骤（8）在制备不规则纹理的石材品种时，在慢速搅拌机7中，在2~30转/min的转速下搅拌0.5~3min（优选在6~25转/min的转速下搅拌1~2min），然后投入布料机8。

前面所述的生产工艺，优选的方案是，步骤（10）振动频率10~500Hz，振幅0.05mm~2mm，振动时间1s~30s（优选振动频率50~400Hz，振幅0.1mm~1mm，振动时间5s~25s）。

前面所述的生产工艺，优选的方案是，所述可溶性铝盐为硫酸铝或氯化铝。

前面所述的生产工艺，优选的方案是，所述固体颜料粉为玫瑰红陶瓷颜料、氧化铁黄颜料、钛白粉颜料、炭黑颜料或氧化铁黑颜料。但保护范围不限于此，凡可以配制出与天然大理石色泽相近的无机颜料及其混合色颜料，均可使用。

本发明还提供了实现仿天然无机人造大理石荒料的生产工艺的装置，其主要包括依次相连的主料搅拌机、色浆搅拌机、慢速搅拌机、布料机、压力模具、振动台和压力机，所述主料搅拌机和色浆搅拌机还与各自的料仓相连接。

本发明系用精选的天然大理石开采和加工废料为基础原料，白色水泥为胶黏剂，外加固体颜料及少量化工原料，经配料、搅拌、布料装模、振动、加压、养护、修整等工序制成。其产品特点是：在化学成分、结构构造、表观密度、强度、孔隙率、外观、耐久性等各种性能上，与高档天然大理石难以辨别、不分伯仲。不含任何对人体有害的可挥发物质。完全可以替代高档天然大理石。

该专利的技术优势包括：

1. 以无机无机原料为主，不含或含极微量的有机成分，不含任何可挥发有害物质的胶黏剂或外加剂。

2. 颜色调整全部采用无机颜料，如：白色——钛白粉、立德粉等；黑色——炭黑、铁铬黑、铜铬黑、钛黑、钴黑等；红色——氧化铁红、镉红、硒铬红、钼铬红等；黄色——铁黄、镉黄、钛黄、钛铬黄、钛钼黄等；绿色——氧化铬绿、铅铬绿、铬铁绿等；蓝色——铁蓝、钴蓝等。

3. 用无机可溶铝盐作外加剂，可利用其水解后所生成的Al(OH)₃胶体填充毛细孔隙，以提高石材的光泽度。

4. 采用主料和色浆分别制备、慢速搅拌机不均匀混合或布料机分层次布料等措施，可模拟多种高档天然大理石品种的花色及纹理。

5. 采用振动与加压相结合的成型方式，可大大提高人造石材的密实度，降低其孔隙率、吸水率，提高石材的强度、光泽度和耐久性。

附图说明

图1是本发明具体实施方式之一的工艺（含设备）流程图。其中1——石粉；2——水泥；3——铝盐溶液；4——调色料；5——主料搅拌机；6——色浆搅拌机；7——慢速搅拌机；8——布料机；9——压力模具；10——振动台（10-①活动上承压板）；11——压力机（11-②滑动底板；11-③上承压板）；12——坯体（12-④锁模销子）；13——养护室；14——堆场；15——修整机；16——成品。

具体实施方式

下面结合实施例说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

参照图1，实现仿天然无机人造大理石荒料的生产工艺的装置，主要包括依次相连的主料搅拌机5、色浆搅拌机6、慢速搅拌机7、布料机8、压力模具9、振动台10和压力机11，所述主料搅拌机5和色浆搅拌机6还与各自的料仓相连接（优选的方案中，振动台10还设有10-①活动上承压板；压力机11还设有11-②滑动底板和11-③上承压板）；坯体12还设有12-④锁模销子）。

本发明提供的仿天然无机人造大理石荒料的生产工艺，一般步骤如下：

（1）精选色泽纯正的天然岩石碎块或碎粒，进行破碎、粉磨、筛分，得石渣、石粉（按照细度要求加工，比如加工成20目~325目的石粉，按20目、60目、100目、200目、325目等级配，该条件为优选）；

（2）根据拟模仿的石材品种的晶粒大小、质地质感、颜色及色泽情况，用不用细度级别的石渣、石粉进行级配设计（如仿白色石材可选择白色大理石粉、仿黑色石材可选择黑色玄武岩粉等。一般情况下，最好选用与拟模仿石材品种的原矿碎粒。然后，选择20目、60目、100目、200目、325目中的一种或多种进行级配设计），得级配石粉1，备用；

（3）将白水泥或彩色水泥2干燥储存，备用；

（4）将可溶性铝盐加水溶解，制备成铝盐溶液3；

（5）将固体颜料粉与增粘剂混合，制成调色料4，备用；

（8）当制备不规则纹理的石材品种时，将制备好的主料和色浆分别由5和6卸出，加到慢速搅拌机7中，搅拌后投入布料机8；当需要制备有规则纹理的石材品种时，将主料和色浆分别由5和6卸出，分别投入布料机8的两个授料斗中，通过授料斗下的闸门，控制两个授料斗的授料顺序和授料量（主料与色浆的用量可据实际情况调整，一般而言，主料占40-99%，色浆占1-60%均可，质量百分比）；

（9）通过布料机8，将物料铺装入压力模具9中；

（11）将压力模具9从振动台10移入压力机11，按照产品的密度要求，加压使模具内的物料达到充分密实（目的是使得物料密实，通常在2min~20min内加压到5MPa~30MPa能够实现，但该条件为优选），然后将模具移出压力机11（利用压力模具上的锁紧装置12-④锁定可活动的上承压板10-①）；

（12）在5℃~45℃下保持12~36h，打开压力模具9，取出坯体12，经养护、码放、修整，即得到仿天然无机人造大理石荒料产品16（通常是，将坯体12移至养护池或养护室13中，在温度5℃~45℃和相对湿度30%~95%的条件下养护7~14天，然后移至堆场14自然码放。当坯体抗压强度达到0.3MPa~30MPa时，用修边设备15对坯体表面进行修整，即得到产品16。但该条件为优选）。

为了实现本发明，也为完全杜绝任何有机物质的存在，在配制色浆时，可用水玻璃、膨润土、凹凸棒石粘土、海泡石粘土取代纤维素、聚乙烯醇、可再生性乳胶粉等有机物质。

实施例1. 仿土耳其玫瑰大理石

1. 主料配方：白水泥32份、325目白色大理石粉67份，氧化铁棕颜料0.001份，硫酸铝0.3份，水35份；

2. 色浆配方：白水泥94份，玫瑰红陶瓷颜料3份，羟丙基纤维素醚2份，硫酸铝1份，水38份。

3. 将主料和色浆分别搅拌，然后按主料占90%、色浆占10%的比例，先后投入慢速搅拌机，在3转/min的转速下搅拌2min，以模拟石材中的玫瑰色斑。

4. 当物料结成粘稠的团状物时，干撒灰水泥直至球团表面呈现灰色，以模拟石材中的裂纹理。

5. 将上述湿物料通过单斗布料机铺装到压力模具中，在振幅0.2mm，频率50Hz下振动5s，加装活动上承压板后，在压力机上加压至12MPa，锁紧上承压板，移出压力机。

6. 放置24h后打开模具，取出坯体，洒水养护7d，空气养护至28d后，切去六个表面1cm的表面层，即得产品。

实施例2 仿意大利万寿红大理石

1. 主料配方：白水泥35份、200目白色大理石粉20份，325目白色大理石粉43.7份，氧化铁红颜料1份，硫酸铝0.3份，水44份；

2. 色浆配方：白水泥45份，200目白色大理石粉10份，325目白色大理石粉34.6份，氧化铁黄颜料0.1份，硫酸铝0.3份，水39份；

3. 将主料投入主料搅拌机，搅拌成松散状的半干料。

4. 将色浆投入色浆搅拌机，搅拌成球团状的半干料。

5. 按主料占40%、色浆占60%的比例，先后投入慢速搅拌机，在30转/min的转速下搅拌1min。

6. 将上述湿物料通过单斗布料机铺装到压力模具中，在振幅0.1mm，频率500Hz下振动5s，加装活动上承压板后，在压力机上加压至12MPa，锁紧上承压板，移出压力机。

7. 放置24h后打开模具，取出坯体，洒水养护7d，空气养护至28d后，切去六个表面1cm的表面层，即得产品。

实施例3 仿印度墨绿大理石

1. 主料配方：白水泥34.6份、325目白色大理石粉65份，氧化铬绿颜料0.1份，铁铬黑颜料0.01份，硫酸铝0.3份，水48份；

2. 色浆配方：白水泥95份，钛白粉颜料3份，羟丙基纤维素醚1份，硫酸铝1份，水42份。

3. 将主料和色浆分别搅拌，然后按主料占98%、色浆占2%的比例，先后投入慢速搅拌机，在3转/min的转速下搅拌2min，以模拟石材中的白色纹理。

4. 将上述湿物料通过单斗布料机铺装到压力模具中，在振幅0.2mm，频率50Hz下振动5s，加装活动上承压板后，在压力机上加压至12MPa，锁紧上承压板，移出压力机。

实施例4 仿土耳其新世纪米黄大理石

1. 主料配方：白水泥35份、325目白色大理石粉62份，钛白粉2份，硒铬红颜料0.01份，氯化铝0.3份，水38份；

2. 色浆配方：白水泥97份，炭黑颜料0.01份，金属钛粉0.02份，羟丙基纤维素醚2份，氯化铝1份，水40份。

3. 将主料和色浆分别搅拌，然后按主料占98%、色浆占2%的比例，先将主料投入慢速搅拌机，再在3转/min的转速下边搅拌边淋倒色浆，共计在2min内完成，以模拟石材中纹理。

4. 将上述湿物料通过单斗布料机铺装到压力模具中，在振幅0.1mm，频率50Hz下振动5s，加装活动上承压板后，在压力机上加压至12MPa，锁紧上承压板，移出压力机。

实施例5 仿西班牙啡网纹大理石

1. 主料配方：白水泥35份、200目白色大理石粉20份，325目白色大理石粉45份，氧化铁红颜料0.1份，氧化铁黑颜料0.05份，硫酸铝0.3份，水30份；

2. 色浆配方：白水泥35份，325目白色大理石粉65份，氧化铁黄颜料0.01份，硫酸铝0.3份，水28份；

3. 将主料投入主料搅拌机，搅拌成粘稠状的湿料团。

4. 将色浆投入色浆搅拌机，搅拌成球团状的半干料。

5. 按主料占80%、色浆占20%的比例，先后投入慢速搅拌机，在15转/min的转速下搅拌1min。

6. 将上述湿物料通过单斗布料机铺装到压力模具中，在振幅0.1mm，频率100Hz下振动5s，加装活动上承压板后，在压力机上加压至12MPa，锁紧上承压板，移出压力机。

Claims

1.仿天然无机人造大理石荒料的生产工艺，其特征是，步骤如下：

（3）将白水泥或彩色水泥2干燥储存，备用；

（4）将可溶性铝盐加水溶解，制备成铝盐溶液3；

（5）将固体颜料粉与增粘剂混合，制成调色料4，备用；

（9）通过布料机8，将物料铺装入压力模具9中；

2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征是，步骤（5）所述增粘剂为纤维素类、聚乙烯醇类、可再生性乳胶粉、水玻璃、膨润土、凹凸棒石粘土或海泡石粘土。

3.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征是，步骤（5）固体颜料粉与增粘剂按10：1~1：10的比例混合（优选8：3~2：5的比例）。

4.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征是，步骤（6）配制主料时，按级配石粉用量为50~80份、白水泥或彩色水泥20~50份、调色料0.01~3.00份（优选配石粉用量为60~70份、白水泥或彩色水泥25~30份、调色料0.03~2.00份），铝盐溶液用量占干物料重量的15%~60%（优选30%~40%），（铝盐溶液3的质量浓度为0.5%~5%，优选的质量浓度为1%~2.5%），均为重量份（优选搅拌时间5~15min）。

5.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征是，步骤（7）配制色浆时，白水泥或彩色水泥用量为90~99.9份、调色料0.1~10份（优选白水泥或彩色水泥用量为95-99.5份、调色料0.5~5份），铝盐溶液用量占干物料重量的30%~80%（优选40%-50%），均为重量份（优选搅拌时间10~60min）。

6.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征是，步骤（8）在制备不规则纹理的石材品种时，在慢速搅拌机7中，在2~30转/min的转速下搅拌0.5~3min（优选在6~25转/min的转速下搅拌1~2min），然后投入布料机8。

7.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征是，步骤（10）振动频率10~500Hz，振幅0.05mm~2mm，振动时间1s~30s（优选振动频率50~400Hz，振幅0.1mm~1mm，振动时间5s~25s）。

8.根据权利要求1-7任一所述的生产工艺，其特征是，所述可溶性铝盐为硫酸铝或氯化铝。

9.根据权利要求1-7任一所述的生产工艺，其特征是，所述固体颜料粉为玫瑰红陶瓷颜料、氧化铁黄颜料、钛白粉颜料、炭黑颜料、氧化铁黑颜料中的一种或几种。

10.实现权利要求1-7任一所述生产工艺的装置，其特征是，主要包括依次相连的主料搅拌机5、色浆搅拌机6、慢速搅拌机7、布料机8、压力模具9、振动台10和压力机11，所述主料搅拌机5和色浆搅拌机6还与各自的料仓相连接。