CN102627429B - 人造石英石板材原料、人造石英石板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人造石英石板材原料、人造石英石板材及其制备方法。该板材原料由固体物料和添加剂组成，固体物料各组分含量按重量百分比计为：石英砂58～62％、石英粉28～32％和不饱和聚酯树脂8～13％，石英砂粒度为4～140目，石英粉粒度为325～1250目；添加剂为固化剂和偶联剂，固化剂重量等于不饱和聚酯树脂重量的0.8～2.0％，偶联剂重量等于不饱和聚酯树脂重量的0.5～1.5％。本发明人造石英石板材的制备方法依次包括：1)称取原料；2)将物料均匀平铺在模板上；3)将模板振荡压制成型；4)模板采用微波固化炉加热固化；5)出炉后脱模，堆放后冷却。实践证明，该人造石英石板材组分简单，综合力学性能好，其制备方法能耗低、生产效率高、操作过程可控性好。

Description

人造石英石板材原料、人造石英石板材及其制备方法

技术领域

本发属于建筑材料制备技术领域，具体是指一种人造石英石板材原料、人造石英石板材及其制备方法。

背景技术

人造石英石作为新型的人造建材，有着天然石材无可比拟的优势：高强度、高硬度、耐高温、防腐蚀、抗老化、天然质感、易清洁、抗折、耐磨、材质精纯、无辐射等。在天然石材作为不可再生资源日渐枯竭的今日，人造石英石是其最好的替代品。同时，人造石英石可采用废旧玻璃作原料，因而在保护环境的同时实现了资源再利用，这些优势让人造石英石成为建筑装饰行业的新贵，被广泛的应用到橱柜、卫浴、办公室和大型商场的地面、墙面装饰以及家居装饰行业。

目前，制约人造石英石发展的主要因素就是产品质量和高的制造成本。在经济快速发展的当代，人们越来越注重生活品位，产品质量对于人造石英石的发展至关重要。影响人造石英石产品质量的因素很多，主要有原材料、设备和工艺等方面。固化作为工艺中的成型环节，对石英石的色泽、成品的综合力学性能有着极其重要的影响。传统的人造石英石固化是采用烘箱、固化炉等设备给石英石加热固化，这些方法均是利用热传导的方式对板材进行加热后由引发剂引发固化，受限于热传导加热方法能量利用效率低，能耗大，生产成本高，且受热不均会导致板材内应力增大，发生变形和开裂，最终影响制品的质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种人造石英石板材原料、人造石英石板材及其制备方法，该人造石英石板材原料的组分简单，人造石英石板材综合力学性能好，其制备方法能耗低、生产效率高、操作过程可控性好。

为解决上述技术问题，本发明的人造石英石板材原料，由固体物料和添加剂组成，所述固体物料的各组分含量按重量百分比计为：石英砂58～62％、石英粉28～32％和不饱和聚酯树脂8～13％，其中，所述石英砂的粒度为4～140目，石英粉粒度为325～1250目；所述添加剂为固化剂和偶联剂，所述固化剂重量等于所述不饱和聚酯树脂重量的0.8～2.0％，所述偶联剂重量等于所述不饱和聚酯树脂重量的0.5～1.5％。

优选的，所述不饱和聚酯树脂中，苯乙烯的重量百分含量为35～65％、不饱和聚酯的重量百分含量为35～65％。

进一步的，所述不饱和聚酯树脂的粘度为0.9～1.4MPa·S。

再进一步的，所述偶联剂为有机硅烷偶联剂。

还进一步的，所述固化剂为过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化苯甲酰中的一种。

本发明的人造石英石板材，是由上述人造石英石板材原料所制备得到的人造石英石板材。

本发明所述人造石英石板材的制备方法，它依次包括以下步骤：

1)称取石英砂、石英粉、不饱和聚酯树脂、固化剂、偶联剂等原料，混合均匀；

2)将混合后的物料均匀平铺在模板上；

3)将模板送入真空振动成型压机中振荡压制成型，所述真空振动成型压机内的真空度控制为-0.1～-0.08MPa，真空振动成型压机工作频率控制为50Hz，压头上的静压力控制为30～50kg，压制时间控制为3～5min；

4)将成型后的板材送入微波固化炉加热固化，所述微波固化炉的微波发射频率控制为2400～2500MHz，微波固化炉内温度控制在80～110℃，微波加热时间控制为30～40min，使板材完全固化；

5)经固化的板材出炉后脱模，堆放后冷却，在室温下固化1～2天，即可得到石英石板材。

优选的，所述步骤4)中，微波固化炉的微波发射频率控制为2450MHz。

本发明的人造石英石板材原料、人造石英石板材及其制备方法中各组分含量和各步骤中工艺参数控制的原理如下：

本发明的人造石英石板材原料采用4～140目粗颗粒石英砂作为板材的骨料，保证产品拥有类似于天然石英的优良性能，同时采用325～1250目石英粉填充骨料间的空隙，从而保证产品拥有高密度和硬度。不饱和聚酯树脂主要作为连接体，也作为填充体用来填充石英粉所不能填充的更小空隙。固化剂在达到一定温度后开始引发不饱和聚酯树脂固化，使板材成为可以后续加工的具有坚硬质地的石材；偶联剂用于在不饱和聚酯树脂和石英砂以及石英粉之间形成牢固的化学键，从而提高树脂对于基体骨料的连接力，使制品成为一个物理相上的整体。

制备过程中，可以根据市场需要，用各种规格的模具制作成为模板，利用真空振动成型压机对混合料进行抽真空并振动压制成型。浆糊状的混合料在高频振动力的作用下，进一步的融合，真空振动成型压机工作频率控制为50Hz，机内的真空度控制为-0.1～-0.08MPa，混合料内部的气泡得以很好的排出，真空振动成型压机压头上的静压力控制为30～50kg，压制时间控制为3～5min，从而获得致密性极佳、无肉眼可见孔隙的板材。

本发明采用微波辐射对人造石英石板材进行固化，因为在微波电磁场的作用下，介质中的极性分子会从原来的热运动状态转换为跟随微波电磁场的交变而排列取向，在这个过程会引起分子间的相互摩擦，微观过程中，微波能转化为介质的热能，从而在宏观上表现为介质的温度上升。本发明选定微波发射频率2400～2500MHz，优选为2450MHz，如此控制发射频率的原理为：2400～2500MHz的频率，与化学基团旋转振动的频率相接近，可用以改变分子的构象，同时引起分子的共振，分子间相互摩擦频率最高。实际操作过程中，具体采用的微波频率可以视环境温度和板材的特殊需要随时进行调节。夏季气温高，树脂流动性好，可以在规定范围内适当降低发射频率，避免板材加热升温过快引起板材变形和内应力过大；冬季温度低时，可以适当增加频率，避免升温过慢影响生产，保证生产效率。特殊板材如深颜色板材在实际固化过程中偏慢，可以适当增加辐射频率，提高固化速度。微波固化炉内温度控制在80～110℃，因为本发明人造石英石板材是采用中高温固化剂对板材进行固化，该温度范围既满足了引发剂的最低引发温度，同时是工业上一般加热可以达到的温度，简单易行。微波加热时间控制为30～40min，因为微波加热固化不饱和聚酯树脂对于固化剂的选择性不高，它在很短的时间就可以达到各种中高温固化剂的引发温度从而引发反应，而不饱和聚酯树脂的自由基聚合反应一旦引发即自行进行下去，所以，将混合料加热到固化剂引发温度后基本就能停止辐射。而这个引发时间通常是在十几分钟左右，为了保证板材充分固化获得更好的性能，通常需要多加热一段时间，故选定为30～40min能起到很好效果。固化过程中，通过检测板材温度变化，至温度达80～110℃时停止微波发射。出板后用钢管敲击板材听到脆响且不会被敲击破坏则视为板材固化完全。这些实时调节可以保证板材烘烤的效率以及制品的性能，微波辐射的时间也可以采用计时装置进行设定，可实现设备运行的自动化，对于工艺成熟的板材可以提高其生产效率和降低管理成本，提高制品批次之间的稳定性。

本发明的人造石英石板材制备方法通过微波加热固化，对被加热介质作用程度深，热效率高，无能量传输滞后，安全性能好，对大分子链基本无损伤，减少不必要的能量浪费，保证板材固化后的性能，也可避免因过度加热带来的板材变形和开裂现象。本发明改善了传统加热固化方式能量利用率低，能耗大，制品内应力大，性能不佳的问题，可高效，可控的完成板材的固化，获得性能更好的人造石英石板材。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明人造石英石板材原料、人造石英石板材及其制备方法作进一步详细描述：

实施例1

一种人造石英石板材原料，由固体物料和添加剂组成，其中，固体物料的各组分含量按重量百分比计为：粒度为4～140目的石英砂58％、粒度为325～1250目石英粉32％，不饱和聚酯树脂10％；添加剂为固化剂和偶联剂，固化剂为重量等于不饱和聚酯树脂重量的2.0％的过氧化-2-乙基己酸叔丁酯，偶联剂为市场上购买的商品号为KH580的有机硅烷偶联剂，其重量等于不饱和聚酯树脂重量的1.5％；不饱和聚酯树脂的粘度为1.0MPa·S，不饱和聚酯树脂中，苯乙烯的重量百分比含量为65％、不饱和聚酯的重量百分含量为35％。

采用上述原料制备人造石英石板材的方法，它依次包括以下步骤：

1)按上述组分设计要求称取石英砂、石英粉、不饱和聚酯树脂、固化剂、偶联剂，搅拌混合均匀；

2)选取一定规格的模板，将混合后的物料均匀平铺在模板上；

3)将模板送入真空振动成型压机中振荡压制成型，真空振动成型压机内的真空度控制为-0.08MPa，真空振动成型压机工作频率控制为50Hz，真空振动成型压机压头上的静压力控制为30kg，压制时间控制为5min；

4)将成型后的板材送入微波固化炉加热固化，所述微波固化炉的微波发射频率控制为2450MHz，微波固化炉内温度控制在80℃，加热40min，使板材完全固化；

5)固化后的板材出炉后脱模，堆放后冷却在室温下固化1～2天，即可得到人造石英石板材。

实验结果与相同条件下热固化方式制作的板材进行对比，固化时间缩短了1h，效率大大提高，制品弯曲强度提高了10MPa，弹性模量提高了2.5GPa。

实施例2

一种人造石英石板材原料，由固体物料和添加剂组成，其中，固体物料的各组分含量按重量百分比计为：粒度为4～140目的石英砂62％、粒度为325～1250目石英粉28％，不饱和聚酯树脂10％；添加剂为固化剂和偶联剂，固化剂为重量等于不饱和聚酯树脂重量的1.5％过氧化苯甲酸叔丁酯，偶联剂为市场上购买的商品号为KH570的有机硅烷偶联剂，其重量等于不饱和聚酯树脂重量的1.0％；不饱和聚酯树脂的粘度为0.9MPa·S，不饱和聚酯树脂中，苯乙烯的重量百分比含量为35％、不饱和聚酯的重量百分含量为65％。

采用上述原料制备人造石英石板材的方法，它依次包括以下步骤：

1)按上述组分设计要求称取石英砂、石英粉、不饱和聚酯树脂、固化剂、偶联剂，搅拌混合均匀；

2)选取一定规格的模板，将混合后的物料均匀平铺在模板上；

3)将模板送入真空振动成型压机中振荡压制成型，真空振动成型压机内的真空度控制为-0.1MPa，真空振动成型压机工作频率控制为50Hz，真空振动成型压机压头上的静压力控制为50kg，压制时间控制为3min；

4)将成型后的板材送入微波固化炉加热固化，所述微波固化炉的微波发射频率控制为2400MHz，微波固化炉内温度控制在110℃，加热30min，使板材完全固化；

5)固化后的板材出炉后脱模，堆放后冷却在室温下固化1～2天，即可得到人造石英石板材。

实验结果与相同条件下热固化方式制作的板材进行对比，固化时间缩短了1.3h，效率大大提高，制品弯曲强度提高了5MPa，弹性模量提高了2.5GPa。

实施例3

一种人造石英石板材原料，由固体物料和添加剂组成，固体物料的各组分含量按重量百分比计为：粒度为4～140目的石英砂60％、粒度为325～1250目石英粉28％，不饱和聚酯树脂12％；添加剂为固化剂和偶联剂，固化剂为重量等于不饱和聚酯树脂重量的0.8％的过氧化苯甲酰，偶联剂为市场上购买到的商品号为KH580的有机硅烷偶联剂，其重量等于所述不饱和聚酯树脂重量的0.5％；不饱和聚酯树脂的粘度为1.0MPa·S，不饱和聚酯树脂中，苯乙烯的重量百分比含量为60％、不饱和聚酯的重量百分含量为40％。

采用上述原料制备人造石英石板材的方法，它依次包括以下步骤：

1)按上述组分设计要求称取石英砂、石英粉、不饱和聚酯树脂、固化剂、偶联剂，搅拌混合均匀；

2)选取一定规格的模板，将混合后的物料均匀平铺在模板上；

3)将模板送入真空振动成型压机中振荡压制成型，真空振动成型压机内的真空度控制为-0.09MPa，真空振动成型压机工作频率控制为50Hz，真空振动成型压机压头上的静压力控制为40kg，压制时间控制为4min；

4)将成型后的板材送入微波固化炉加热固化，所述微波固化炉的微波发射频率控制为2500MHz，微波固化炉内温度控制在100℃，加热36min，使板材完全固化；

5)固化后的板材出炉后脱模，堆放后冷却在室温下固化1～2天，即可得到人造石英石板材。

实验结果与相同条件下热固化方式制作的板材进行对比，固化时间缩短了1.2h，效率大大提高，制品弯曲强度提高了15MPa，弹性模量提高了4.5GPa。

实施例4

一种人造石英石板材原料，由固体物料和添加剂组成，固体物料的各组分含量按重量百分比计为：粒度为4～140目的石英砂58％、粒度为325～1250目石英粉27％，不饱和聚酯树脂13％；添加剂为固化剂和偶联剂，固化剂为重量等于不饱和聚酯树脂重量的1.0％的过氧化苯甲酰，偶联剂为市场上购买到的商品号为KH580的有机硅烷偶联剂，其重量等于所述不饱和聚酯树脂重量的0.8％；不饱和聚酯树脂的粘度为0.9MPa·S，不饱和聚酯树脂中，苯乙烯的重量百分比含量为55％、不饱和聚酯的重量百分含量为45％。

采用上述原料制备人造石英石板材的方法，它依次包括以下步骤：

1)按上述组分设计要求称取石英砂、石英粉、不饱和聚酯树脂、固化剂、偶联剂，搅拌混合均匀；

2)选取一定规格的模板，将混合后的物料均匀平铺在模板上；

3)将模板送入真空振动成型压机中振荡压制成型，真空振动成型压机内的真空度控制为-0.09MPa，真空振动成型压机工作频率控制为50Hz，真空振动成型压机压头上的静压力控制为45kg，压制时间控制为4min；

4)将成型后的板材送入微波固化炉加热固化，所述微波固化炉的微波发射频率控制为2450MHz，微波固化炉内温度控制在90℃，加热35min，使板材完全固化；

5)固化后的板材出炉后脱模，堆放后冷却在室温下固化1～2天，即可得到人造石英石板材。

实验结果与相同条件下热固化方式制作的板材进行对比，固化时间缩短了1.2h，效率大大提高，制品弯曲强度提高了20MPa，弹性模量提高了5GPa。

Claims (5)

1.一种人造石英石板材的制备方法，其特征在于：该石英石板材的原料由固体物料和添加剂组成，其中，所述固体物料的各组分含量按重量百分比计为石英砂58~62%、石英粉28~32%和不饱和聚酯树脂10~13%，所述石英砂的粒度为4~140目，石英粉的粒度为325~1250目；所述添加剂为固化剂和偶联剂，所述固化剂重量等于所述不饱和聚酯树脂重量的0.8~2.0%，所述偶联剂重量等于所述不饱和聚酯树脂重量的0.5~1.5%；所述不饱和聚酯树脂中，苯乙烯的重量百分含量为35~65%、不饱和聚酯的重量百分含量为35~65%；所述不饱和聚酯树脂的粘度为0.9~1.4Pa·S；

它的制备方法依次包括以下步骤：

1）称取石英砂、石英粉、不饱和聚酯树脂、固化剂、偶联剂，混合均匀；

2）将物料均匀平铺在模板上；

3）将模板送入真空振动成型压机中振荡压制成型，所述真空振动成型压机内的真空度控制为-0.1~-0.08MPa，真空振动成型压机工作频率控制为50Hz，压头上的静压力控制为30~50kg，压制3~5min；

4）将成型后的板材送入微波固化炉加热固化，所述微波固化炉的微波发射频率控制为2400~2500MHz，微波固化炉内温度控制在80~110℃，加热30~40min，使板材完全固化；

5）将经固化的板材出炉后脱模，堆放冷却，在室温下固化1~2天，即可得到人造石英石板材。

2.根据权利要求1所述人造石英石板材的制备方法，其特征在于：所述偶联剂为有机硅烷偶联剂。

3.根据权利要求1所述人造石英石板材的制备方法，其特征在于：所述固化剂为过氧化-2-乙基己酸叔丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯或过氧化苯甲酰中的一种。

4.根据权利要求1所述人造石英石板材的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中，微波固化炉的微波发射频率控制为2450MHz。

5.一种人造石英石板材，其特征在于：它由权利要求1~4任意一项所述人造石英石板材的制备方法制备而成。