CN102432261B - 一种石膏大理石及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种石膏大理石及制备方法，石膏大理石的组分为半水硫酸钙、可分散纤维、改性剂、清水，各组分按重量比为：半水硫酸钙、可分散纤维、改性剂、着色粉、清水＝100∶3.0～5.5∶0.5～1.8∶0.03～7.0∶18.63，上述原材料以半水硫酸钙水化成二水硫酸钙为反应机理，经粉料计量、粉料混合、连续半湿搅拌、压制成型、型材切割抛光、表面处理而得。成型水为水化结构水、压制时间为水化时间工艺条件的实现，晶体微观结构呈致密板状结构，宏观物理力学性能与天然石材相媲美，其产品、生产工艺条件、环境协调性显著优于天然饰面石材、水泥基及树脂基人造石。
Description
技术领域
本发明涉及一种石膏大理石及制备方法，属建筑材料技术领域。
背景技术
建筑装饰用石材有天然石材和仿石材两大类。建筑装饰用的天然石材主要有花岗石和大理石两大种。仿石材可分为有机类仿石材和无机类仿石材两类。按其生产工艺过程的不同，主要包括聚酯基仿石、复合基仿石、硅酸盐基仿石。
天然石材是将天然石材荒料经锯切、表面加工而成，具有较高的强度、硬度、和耐磨、耐久等优良的结构性能，但受天然资源的限制以及单一的表面处理方式的局限，其装饰性、系列集成度尚待开发、完善；聚酯基仿石是以不饱和聚酯树脂为粘接剂，配以无机矿物粉粒以及适量的阻燃剂、稳定剂、颜料等，按一定配合比，经拌合、浇注、压缩、挤压在模具中固化而成。可按设计需要制成表面光洁、色泽鲜艳、花色多样的建筑装饰板材或其他形状制品，因存在不饱和树脂收缩力达7～8％，在产品应用后期，由于收缩而饶曲变形、老化、失去光泽，目前尚未得到解决；复合基仿石是结合天然石材的加工生产以及聚酯基仿石技术，即以存在缺陷的天然石材荒料或边角料为基面层，界面以纤维网格布加强结合，表面覆以聚酯基仿石层装饰，具有集天然石材良好的结构性能以及聚酯基仿石的装饰性，但因设备及工艺的匮乏，此技术主要用于天然装饰石材局部修复，产品规模化生产缓慢；硅酸盐基仿石是以水泥或者具有潜在活性的粉煤灰、矿渣、磷渣等经物理、化学活化获得的无机胶凝材料，配以一定比例的颜料、激发剂、水经拌合、浇铸、振动、加压在模具中固化，最后经抛光处理等工序制成，具有生产工艺简单、成本低廉、原料丰富的特点，但产品的结构性能与装饰性能总体偏低，产品耐候性敏感。
近二三十年来，国际石材工业发展十分迅速。自1990年以来，全球石材生产量和贸易额每年分别以7.3％和9.2％的速度增长，整个石材行业的发展明显快于全球经济的发展。但就目前的装饰石材从产品、产品技术、产品性能、产品应用缺乏连贯及整体性，主要表现为产品单一、技术瓶颈、性能两级分化、产品应用局限、装饰风格单调。如何保持天然装饰石材特有的结构性能，衍生丰富的表面装饰图案及颜色、突破目前仿石生产技术存在的成型工艺、饶曲变形、结构疏松课题、最大化实现材料力学性能、装饰性能以及环保功能性并重，石膏大理石应运而生。
专利文献公开的关于石膏大理石及生产方法尚未见文献报道，本发明产品以半水硫酸钙为基体相、可分散纤维为增强相，复配改性剂作用为分子水分散、转晶以及内部防水，借助连续粉料计量、输送、混合、搅拌装置，以水化结构水、水化时间分别为压制成型用水、压制时间，使其“呈多孔纤维针状”的微晶元转晶为“呈致密六方板状晶元”，从而在微观结构上根本实现石材优异的力学结构性能，与天然石材产品相比具有基特有的轻质、环保特性，与聚酯基仿石、复合基仿石相比具有高强、防火、环保特性。
发明内容
本发明的目的是提供一种石膏高晶仿石及制备方法，以半水硫酸钙水化反应、改性转晶、内置防水、连续压制成型工艺为技术支撑，实现水化结构水、水化时间分别为压制成型用水、压制时间，晶体微观结构转变为呈致密板状结构，具有与天然石材相媲美的物理力学性能、环保功能性能及石质感装饰性。
本发明采用如下技术方案实现其发明目的，所述石膏大理石由含有由含有以下组分的材料制得：半水硫酸钙、可分散纤维、改性剂、清水，各组分按重量比为：半水硫酸钙、可分散纤维、改性剂、着色粉、清水＝100∶3.0～5.5∶0.5～1.8∶0.03～7.0∶18.63。
1)半水硫酸钙为天然α型、天然β型、工业α型、工业β型中的一种或几种；
2)可分散纤维为：玻璃纤维、丙烯纤维的一种或几种，玻璃纤维、丙烯纤维长度皆为6.5～9mm；
3)改性剂：组分为乙烯/醋酸乙烯酯共聚物的水溶性可分散粉、硫酸铝钾、柠檬酸、以及防水硅粉，按其重量比1∶0.003∶0.0015～0.0020∶1：复配而得；
4)清水：提供水化反应的结构水，以半水硫酸钙水化为二水硫酸钙反应所需结构水为成型用水，为其半水硫酸钙的18.63wt％；
一种石膏大理石制备方法，其特征在于按上述完成配料后，按以下生产步骤完成：
1)粉料连续计量：半水硫酸钙各组分、可分散纤维、改性剂分别经螺旋铰刀、纤维短切机连续分别计量；
2)干粉连续混合：各粉料连续计量后进入螺旋铰刀混料装置，实现标准粉料的连续搅拌与标准粉体连续计量；
3)连续半湿搅拌：螺旋输送标准粉料、流量泵连续计量清水，螺旋搅拌推送标准半湿混合料
4)压制成型：连续辊压成型，压力0.6～3.0兆帕；
5)切割抛光：脉冲辊在成型试样表面同步滚动，达到产品设定规格时发出脉冲讯号进行切割处理，切割样分别进入打磨抛光台进行抛光处理；
6)表面处理：根据市场产品应用可采用金属烤漆、仿石烤漆、氟碳漆、烫金丝印以及UV喷绘中的一种或几种表面镀膜，丰富产品装饰性。
本发明所用的水溶性可分散粉为乙烯与醋酸乙烯的共聚乳化物，从市场直接购买得到。
本发明与现有产品及技术相比所具有如下优点，其性能对比如表1所示。
1)目前建材市场上的天然石材主要有两大类：即大理石、花岗石。与此两类天然石材相比，石膏大理石在以半水硫酸钙为原材料，以水化反应为配合基准，辅予内置防水、连续压制成型工艺，产品抗压强度可达80～120兆帕，抗折强度、抗冻性、软化系数可与天然石材相媲美；在生产工艺上，以规模连续机械化压制成型，实现半干法作业，原材料丰富、生产周期快、生产规模高、二次污染小；
2)目前仿石建材产品主要分3大类：第一，与聚酯基仿石相比，组分体系没有有机组分，一方面不存在不饱和树脂类收缩膨胀而发生潜在变形，同时，石膏基具有轻质、阻燃的良好特性，产品应用领域广泛、产品衍生性较强；第二，与复合基仿石相比，工艺简单、一次性成型、机械规模化生产；第三，与硅酸盐基仿石相比，二者的微观晶体结构明显不同，石膏大理石因良好的可塑性以及压注成型方式，其微晶单元为六方紧密咬合的板状硫酸钙产物，硅酸盐基微观结构为雪花状硅酸钙产物，正是基体材料结构的不同决定了二者物理力学性能呈现显著差异，高强α-半水石膏转晶产物在宏观上呈现出的物理力学性能可与天然石材相媲美。
表1同类产品性能对比
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步说明。本发明实施例所用的水溶性可分散粉为乙烯与醋酸乙烯的共聚乳化物，从市场直接购买得到。
实施例1：
1)配方组成(物质计量单位均为质量份)：
(1)半水硫酸钙：天然α型100份；
(2)可分散纤维：丙烯纤维3.0份，纤维长度8mm；
(3)改性剂：可分散粉0.8份、硫酸铝钾0.0024份、氯化钙0.0012份、防水硅粉0.8份；
(4)着色粉：荧光白2.0份
(5)清水：18.63份
2)工艺：
1)粉料连续计量：天然α型半水硫酸钙、丙烯纤维、改性剂、着色粉分别经螺旋铰刀、纤维短切机连续分别计量；
2)干粉连续混合：各粉料连续计量后进入螺旋铰刀混料装置，实现标准粉料的连续搅拌与标准粉体连续计量；
3)连续半湿搅拌：螺旋输送标准粉料、流量泵连续计量清水，螺旋搅拌推送标准半湿混合料
4)压制成型：连续辊压成型，压力0.6～3.0兆帕；
5)切割抛光：脉冲辊在成型试样表面同步滚动，达到产品设定规格时发出脉冲讯号进行切割处理，切割样分别进入打磨抛光台进行抛光处理；
6)表面处理：根据市场产品应用可采用金属烤漆、仿石烤漆、氟碳漆、烫金丝印以及UV喷绘中的一种或几种表面镀膜，丰富产品装饰性。
3)产品性能：外观光滑亮白，抗压强度110兆帕、抗折强度12.4兆帕、软化系数0.952、容重2.7g/cm3、肖氏硬度48、磨耗率1.3g/cm2。
实施例2：
1)配方组成(物质计量单位均为质量份)：
(1)半水硫酸钙：天然α型20份，天然β型80份；
(2)可分散纤维：丙烯纤维1.0份，玻璃纤维4.0份，长度在6.5mm～8mm；
(3)改性剂：可分散粉0.6份、硫酸铝钾0.0018份、氯化钙0.0012份、防水硅粉0.6份；
(4)着色粉：大红水溶性色粉6.0份
(5)清水：18.63份
2)工艺：
1)粉料连续计量：天然α型半水硫酸钙、天然β型80份、丙烯纤维、玻璃纤维、改性剂、着色粉分别经螺旋铰刀、纤维短切机连续分别计量；
2)干粉连续混合：各粉料连续计量后进入螺旋铰刀混料装置，实现标准粉料的连续搅拌与标准粉体连续计量；
3)连续半湿搅拌：螺旋输送标准粉料、流量泵连续计量清水，螺旋搅拌推送标准半湿混合料
4)压制成型：连续辊压成型，压力0.6～3.0兆帕；
5)切割抛光：脉冲辊在成型试样表面同步滚动，达到产品设定规格时发出脉冲讯号进行切割处理，切割样分别进入打磨抛光台进行抛光处理；
6)表面处理：根据市场产品应用可采用金属烤漆、仿石烤漆、氟碳漆、烫金丝印以及UV喷绘中的一种或几种表面镀膜，丰富产品装饰性。
3)产品性能：外观浅红亮白，抗压强度77兆帕、抗折强度9.6兆帕、软化系数0.94、容重2.6g/cm3、肖氏硬度41、磨耗率3.0g/cm2。
实施例3：
1)配方组成(物质计量单位均为质量份)：
(1)半水硫酸钙：脱硫-α型50份，脱硫-β型50份；
(2)可分散纤维：丙烯纤维2.0份，玻璃纤维2.0份，长度在6.5mm～8mm；
(3)改性剂：可分散粉0.3份、硫酸铝钾0.0009份、氯化钙0.0006份、防水硅粉0.3份；
(4)着色粉：蓝色玻璃粉0.05份
(5)清水：18.63份
2)工艺：
1)粉料连续计量：脱硫α型半水硫酸钙、脱硫β型80份、丙烯纤维、玻璃纤维、改性剂、着色粉分别经螺旋铰刀、纤维短切机连续分别计量；
2)干粉连续混合：各粉料连续计量后进入螺旋铰刀混料装置，实现标准粉料的连续搅拌与标准粉体连续计量；
3)连续半湿搅拌：螺旋输送标准粉料、流量泵连续计量清水，螺旋搅拌推送标准半湿混合料
4)压制成型：连续辊压成型，压力0.6～3.0兆帕；
5)切割抛光：脉冲辊在成型试样表面同步滚动，达到产品设定规格时发出脉冲讯号进行切割处理，切割样分别进入打磨抛光台进行抛光处理；
6)表面处理：根据市场产品应用可采用金属烤漆、仿石烤漆、氟碳漆、烫金丝印以及UV喷绘中的一种或几种表面镀膜，丰富产品装饰性。
3)产品性能：外观整体光滑，分布无序闪蓝晶体亮点，抗压强度107兆帕、抗折强度11.3兆帕、软化系数0.958、容重2.62g/cm3、肖氏硬度43、磨耗率2.1g/cm2。
Claims (1)
1.一种石膏大理石制备方法，其特征在于：石膏大理石由含有以下组分的材料制得：半水硫酸钙、可分散纤维、改性剂、清水，各组分按重量比为：半水硫酸钙、可分散纤维、改性剂、着色粉、清水=100：3.0～5.5：0.5～1.8：0.03～7.0：18.63；
半水硫酸钙为天然α型、天然β型、工业α型、工业β型中的一种或几种；
可分散纤维为：玻璃纤维、丙烯纤维的一种或几种，玻璃纤维、丙烯纤维长度皆为6.5～9mm；
改性剂：组分为乙烯/醋酸乙烯酯共聚物的水溶性可分散粉、硫酸铝钾、氯化钙、以及防水硅粉，按其重量比1:0.003:0.0015～0.0020：1复配而得；
清水：提供水化反应的结构水，以半水硫酸钙水化为二水硫酸钙反应所需结构水为成型用水，为其半水硫酸钙的18.63wt%；
各组分按重量比完成配料后，按以下生产步骤完成：
1）粉料连续计量：半水硫酸钙、可分散纤维、改性剂分别经螺旋铰刀、纤维短切机连续分别计量；
2）干粉连续混合：各粉料连续计量后进入螺旋铰刀混料装置，实现标准粉料的连续搅拌与标准粉体连续计量；
3）连续半湿搅拌：螺旋输送标准粉料、流量泵连续计量清水，螺旋搅拌推送标准半湿混合料
4）压制成型：连续辊压成型，压力0.6～3.0兆帕；
5）切割抛光: 脉冲辊在成型试样表面同步滚动，达到产品设定规格时发出脉冲讯号进行切割处理，切割样分别进入打磨抛光台进行抛光处理。
2、权利要求1的制备方法，其特征在于在所述步骤5）之后还包括以下步骤：
6）表面处理：采用金属烤漆、仿石烤漆、氟碳漆、烫金丝印以及UV喷绘中的一种或几种进行表面镀膜。
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