CN102661021B - 带有增强骨架的人造石面材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带有增强骨架的人造石面材的制备方法，包括：（1）浇注下层物料，进行固化反应，控制固化时间不超过2小时，下层物料部分固化；（2）向步骤（1）部分固化的物料顶面铺设增强骨架，所述的增强骨架上设有上下连通的间隙；（3）浇注上层物料，上层物料和下层物料完全固化后制备得到带有增强骨架的人造石面材。本发明还公开了由上述方法制备得到的人造石面材。本发明的带有增强骨架的人造石面材的制备方法，该方法工艺简单，制造成本低，制备得到的带有增强骨架的人造石面材重量轻，且不易分层开裂，使用寿命长，降低了面材使用成本，且板材的厚度可根据实际需要随意调整，实用性强。

Description

带有增强骨架的人造石面材及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料加工技术领域，具体是涉及一种带有增强骨架的人造石面材及其制备方法。

背景技术

人造石又称人造大理石，是一种新型的复合材料，它是以甲基丙烯酸甲酯（MMA，俗名压克力）、不饱和聚酯树脂（UPR）等有机高分子材料为基体，以天然矿石粉、颗粒等为填料，加入颜料及其他辅助剂，经过真空浇铸或模压成型的高分子复合材料。在制造过程中配以不同的色料可制成具有色彩艳丽、光泽如玉酷似天然大理石的制品。因其具有无毒性、无放射性、阻燃性、不粘油、不渗污、抗菌防霉、耐磨、耐冲击、易保养、拼接无缝、任意造型等优点，正逐步成为装修建材市场上的重要一员。人造石可广泛用于日常生活的各个领域，例如可用于各种家具台面、水槽、建筑装饰、艺术加工等领域。

由于模压成型工艺成本较高，目前的制备方法大多是采用真空浇注，例如公开号为CN101362829的专利文献公开了一种亚克力人造大理石制品室温聚合的方法，该方法主要包括亚克力人造大理石预聚体与氢氧化铝的混合物，在过氧化甲乙酮引发剂、三价钒促进剂的作用下，上述混合物在室温条件下，经30-60分钟完成聚合。上述方法由于采用室温固化体系，工艺及所用设备简单、能耗低，从而使制品的制造成本下降；用上述方法制得的亚克力人造大理石制品的性能符合并超过JC-908-2002标准规定。

上述方法制备得到的人造石总体重量较重，使用不方便，且运送成本较高。且在使用过程中，易碎，使用寿命较短。为解决上述技术问题，公告号为CN2496649的专利文献公开了一种具内衬物的复合式人造石材结构，主要包括一人造石材层、一用以吸收人造石材硬化收缩压力的内衬物，该内衬物是设在人造石材层中，内衬物可为泡棉块，泡棉块中可设有硬性支撑物体，适用于各式家具台面、卫浴台面或门的翼扇。上述人造石材重量轻，不易碎。现有技术中，也有采用PPC复合板代替上述内衬物，制备得到重量较轻、脆性较大的人造石。但是，上述两种夹芯人造石在使用过程中容易发生板材与内衬物或复合板分层，产品容易变形，使用寿命低，提高了人造石的使用成本。

发明内容

本发明提供了一种带有增强骨架的人造石面材的制备方法，该方法工艺简单，制造成本低，制备得到的带有增强骨架的人造石面材重量轻，且不易分层开裂，使用寿命长，降低了面材使用成本。本发明还提供了一种由上述制备方法制备得到的人造石面材，该面材机械性能强，可用于各种场合的使用。

一种带有增强骨架的人造石面材的制备方法，包括：

（1）浇注下层物料，进行固化反应，控制固化时间不超过2小时，下层物料部分固化；

（2）向步骤（1）部分固化的物料顶面铺设增强骨架，所述的增强骨架上设有上下连通的间隙；

（3）浇注上层物料，上层物料和下层物料完全固化后制备得到带有增强骨架的人造石面材。

增强骨架上设置间隙或通孔，有利于上层物料浇注时，物料沿间隙或者通孔与下层物料接触，然后经固化形成一体，保证了人造石整体的机械强度，防止分层或者变形。

步骤（1）中物料的固化时间不超过2小时，目的是防止下层物料完全固化，以提高最终得到的面材中上层物料与下层物料之间的粘结性能，提高面材整体的机械强度。同时，部分固化的物料具有一定的支撑力，便于步骤（2）中增强骨架的摆放。根据实际物料组成的不同，该步骤中的固化时间需要做相应调整，以满足制作需要。

步骤（2）中使用的增强骨架可选用多种结构，为提高增强骨架的整体强度，所述的增强骨架包括两层玻纤网以及设于两个玻纤网之间的支撑层。所述的支撑层可选用多种带有间隙的结构，为减轻人造石的总体重量，所述的支撑层一般选用塑料结构。例如，所述的支撑层为平行设置的空心塑料管，相邻两个空心塑料管之间留有所述的间隙。为便于空心塑料管的加工，所述的空心塑料管可选择方孔管或圆孔管。所述的空心塑料管可采用挤压机直接压制成型，也可采用有两部分管体卡合而成。所述的支撑层也可选择为蜂窝状隔层，所述的蜂窝状隔层上具有上下连通的通孔。蜂窝状隔层可采用市售产品，也可单独加工而成。蜂窝状隔层上通孔孔径设置的大小可根据实际需要确定，通孔的形状可选择方孔、圆孔、椭圆孔或三角孔等或者其他不规则通孔，可根据实际需要确定。

根据实际支撑层的不同，为提高铺设效率，即可选择将两个玻纤网以及中间的支撑层一层层的直接铺设在步骤（1）中部分固化的物料上；或者预先将加强骨架制作成一个整体，然后将制作完成的整体一次性铺设在步骤（1）中部分固化的物料上。

为方便支撑层的铺设，提高铺设效率，作为优选的技术方案分别为：当支撑层为蜂窝状隔层时，所述的加强骨架的铺设方法有两种，一种铺设方法为：依次在下层部分固化的物料顶面铺设第一层玻纤网、蜂窝状隔层和第二层玻纤网；另一种铺设方法为：（i）预先制作增强骨架，具体方法为：依次将蜂窝状隔层、第二层玻纤网铺设在在第一层玻纤网上，最后利用连接件或粘结的方式将第一层玻纤网、蜂窝状隔层以及第二层玻纤网相互连接形成预制增强骨架；（ii）将步骤（i）预先制作完成的预制增强骨架铺设在下层部分固化的物料顶面。

当支撑层为平行设置的空心塑料管时，所述的加强骨架的铺设方法一般采用预先制作增强骨架的方法，具体步骤为：（i）预先制作增强骨架，具体方法为：将两端封闭的空心塑料管平行铺设在第一层玻纤网上，相邻两个空心塑料管之间留有所述的间隙，再将第二层玻纤网铺设在空心塑料管顶面，最后利用连接件或粘结的方式将第一层玻纤网、空心塑料管以及第二层玻纤网相互连接形成预制增强骨架；（ii）将步骤（i）预先制作完成的预制增强骨架铺设在下层部分固化的物料顶面。空心塑料管两端封闭，有效防止浇注上层物料时，物料直接进入空心塑料管内，降低人造石面材的体积密度。

本发明主要是针对人造石面材的制备方法以及人造石面材的结构的改进，所使用的物料的具体组成和配方均可采用现有技术，没有严格限制。一般情况下浇注过程中使用的物料的重量百分比组成包括：

复合亚克力预聚体    30-37%

填料                62.5-69.5%

其余为助剂。

所述的复合亚克力预聚体由普通不饱和聚酯树酯预聚体与亚克力树酯预聚体复合而成，可选用市售产品，也可由现有方法制备得到。所述的普通不饱和聚酯树脂预聚体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、二甲基丙烯酸新戊二醇酯、二甲基丙烯酸1,2-丁二醇酯、三羟甲基丙烷酸酯中的一种或多种混合物。

所述填料为本领域常规的无机填料，可选择氢氧化铝、二氧化硅滑石粉、玻璃微珠、重质碳酸钙、磷酸氢钙、天然大理石粉、无机花岗岩石粉中的一种或多种。填料的作用主要有：一是填充体积；二是增强人造石的石材质感；三是增强人造石的机械力学性能；四是作为阻燃剂；只要能满足上述功能的无机或有机填料均可作为本发明的填料使用。

所述的助剂为促进剂和固化剂，促进剂和固化剂是人造石生产所必不可少的助剂，可控制板材的凝胶时间在预定的范围内。促进剂或固化剂加入的重量为复合亚克力预聚体加入重量的1.5-2%，具体加入量可根据实际需要确定。所述固化剂为本领域常规的固化剂，可根据实际需要选择，一般为市售产品。例如可选用有机过氧化物或偶氮化合物的一种，例如过氧化甲乙酮固化剂等。所述的促进剂一般与固化剂配套使用，例如可选用环烷酸钴等。

可根据实际具体场合的需要，在助剂中增加相应的功能成分，例如可根据实际需要加入着色剂、阻燃剂、增强剂、低收缩剂以及阻聚剂等等。可根据实际需要调配。

一种由上述制备方法制备得到的带有增强骨架的人造石面材，包括面材本体以及带有上下连通的间隙的增强骨架，所述的增强骨架预埋于所述的面材本体内。

所述的增强骨架可选用多种结构，为提高增强骨架的整体强度，所述的增强骨架包括两层玻纤网以及设于两个玻纤网之间的支撑层。

作为对上述人造石产品的优选，所述的支撑层为蜂窝状隔层，蜂窝状隔层一般为塑料件，同样的所述蜂窝状隔层上通孔孔径的大小可根据实际需要确定，通孔的形状可选择方孔、圆孔、椭圆孔或三角孔等或者其他不规则通孔，可根据实际需要确定。

另一种优选是：所述的支撑层为平行设置的空心塑料管，相邻两个空心塑料管之间留有所述的间隙。支撑层选择塑料件，大大降低了人造石的整体重量。所述的空心塑料管为方孔管、圆孔管或者其他形状的塑料管。塑料管管径的大小根据实际需要确定。

为保证人造石的整体强度，所述的玻纤网的网孔形状可根据实际需要确定，可选择矩形、三角形或正六边形，所述的网孔孔径为5-10mm。具体网孔大小可根据实际需要确定。

目前使用的较为普遍的人造石面材的厚度一般为2-3.5cm，所以优选的面材本体的厚度为2-3.5cm。制备上述面材时增强骨架设置的厚度可根据实际需要确定，一般为8-20mm。增强骨架两侧的物料的厚度一般为5-6mm，根据需要面材的厚度不同，可适当调整加强骨架层的厚度，例如对于需要制作2cm面材的场合，增强骨架层的厚度为8-10mm，对于需要制作3cm面材的场合，增强骨架层的厚度一般为18-20mm。

本发明中固化反应在没有明确说明的情况下均是在常温下进行，一般是25摄氏度左右。温度过低不利于固化反应的进行，温度过高固化时间难于控制，增加制备难度。

本发明的带有增强骨架的人造石面材的制备方法，该方法工艺简单，制造成本低，制备得到的带有增强骨架的人造石面材重量轻，且不易分层开裂，使用寿命长，降低了面材使用成本，且板材的厚度可根据实际需要随意调整，实用性强。

附图说明

图1为本发明的带有增强骨架的人造石面材的一种实施方式的结构示意图。

图2为图1所示人造石面材的A-A剖视图。

图3为本发明的带有增强骨架的人造石面材的另一种实施方式的结构示意图。

图4为图3所示人造石面材B-B剖视图。

具体实施方式

实施例1

制备2cm的人造石面材

如图1和图2所示，一种带有增强骨架的人造石面材，包括面材本体，面材本体中预埋有增强骨架，增强骨架上设有上下连通的间隙。

增强骨架包括两层玻纤网4以及设于两个玻纤网4之间的蜂窝状隔层3；增强骨架两侧的物料的厚度均为5mm，实际厚度可根据实际物料的量的多少进行调整，一般为5-6mm。增强骨架的厚度为10mm，也可根据实际需要进行调整，一般为8-10mm。

蜂窝状隔层的通孔为正六边形通孔，为塑料材料。

玻纤网网孔形状为长方形，长方形的宽边为5mm，长边为8mm。可根据实际需要调整。

本实施方式的带有增强骨架的人造石面材的制备方法如下：

根据实际需要配置物料，物料组成为：复合亚克力预聚体35kg，氢氧化铝填料63.8kg，环烷酸钴促进剂600g，过氧化甲乙酮固化剂600g，将上述物料混合均匀；利用混合均匀的物料浇注下层物料2，浇筑厚度为5mm，固化反应20min，物料部分固化；铺设第一层玻纤网，然后在第一层玻纤网上铺设厚度为10mm的蜂窝状隔层支撑层3，最后在支撑层顶面铺设第二层玻纤网4；浇注上层物料1，上层物料1浇注厚度为5mm，物料完全固化后取出，根据实际需要切削加工制备得到带有增强骨架的人造石面材。复合亚克力预聚体可采用市售产品，上海泰雨装饰材料有限公司生产的型号为TY200601的复合亚克力预聚体。

实施例2

制备3cm厚度的人造石面材

与实施例1中人造石面材的结构相同，不同之处在于，其中，增强骨架两侧的物料的厚度为6mm，可根据实际需要调整，一般为5-6mm。增强骨架的厚度为18mm，支撑层的厚度也可根据实际需要调整，一般为12-20mm。

该实施例中的人造石面材的制备方法同实施例1。

实施例3

制备2cm厚度的人石面材

如图3和图4所示，与实施例1中人造石面材的结构相同，不同之处在于，增强骨架包括两层玻纤网4以及设于两个玻纤网之间的平行设置的空心塑料管5。另外增强骨架是采用预先制作好形成一个整体，然后再将整体铺设在部分固化的下层物料上，具体方法为：

（i）将两端封闭的空心塑料管5平行铺设在第一层玻纤网上，相邻两个空心塑料管之间留有间隙6，再将第二层玻纤网铺设在空心塑料管顶面，最后利用连接件将第一层玻纤网、空心塑料管5以及第二层玻纤网相互连接形成一个整体，该步骤中连接件可选择塑料扣或者细铁丝；

（ii）将步骤（i）预先制作完成的增强骨架铺设在下层部分固化的物料顶面。

其中，加强骨架的厚度为10mm，加强骨架层两侧的物料的厚度为5mm。

实施例4

制备3cm厚度的人造石面材

与实施例1中人造石面材的结构和物料组成相同，不同之处在于，其加强骨架的具体制作方法为：

（i）将蜂窝状隔层平行铺设在第一层玻纤网上，再将第二层玻纤网铺设在空心塑料管顶面，最后利用粘结的方式将第一层玻纤网、空心塑料管以及第二层玻纤网相互连接形成一个整体；

（ii）将步骤（i）预先制作完成的增强骨架铺设在下层部分固化的物料顶面。

其余步骤同实施例1。

性能检测

根据JC908-2002实体面材、GB6566-2001建筑材料放射性核素限量、GB/T1462-2005纤维增强塑料吸水性试验方法，以及GB/T1463-2005纤维增强塑料密度和相对密度试验方法等相关标准对实施例1-4制备得到人造石面材进行性能检测，检测结果表明，由实施例1-4制备得到的人造石面面材均符合国家标准对硬度（UPR类：>50）、耐高温、耐污染以及放射性要求。其中，弯曲强度和体积密度的检测结果见表1：

表1

实施例	弯曲强度	体积密度
			1	300MPa	1.63
2	295MPa	1.54
			3	253MPa	1.26
4	308MPa	1.61

由表1的检测结果可知，弯曲强度大大提高，可达到300MPa左右，远远高于普通人造石的弯曲强度（一般为40MPa）；体积密度低，特别是由实施例3制备得到的人造石面材的体积密度为1.2左右，小于普通人造石的体积密度（普通人造石的体积密度一般为1.8左右），大大降低了板材的整体重量。

Claims (3)

1.一种带有增强骨架的人造石面材：包括面材本体，面材本体中预埋有增强骨架，增强骨架上设有上下连通的间隙；

增强骨架包括两层玻纤网以及设于两个玻纤网之间的蜂窝状隔层；增强骨架两侧的物料的厚度均为5mm，增强骨架的厚度为10mm；

所述的蜂窝状隔层的通孔为正六边形通孔，为塑料材料；

所述的玻纤网网孔形状为长方形，长方形的宽边为5mm，长边为8mm；

上述带有增强骨架的人造石面材的制备方法如下：

根据实际需要配置物料，物料组成为：复合亚克力预聚体35kg，氢氧化铝填料63.8kg，环烷酸钴促进剂600g，过氧化甲乙酮固化剂600g，将上述物料混合均匀；利用混合均匀的物料浇注下层物料，浇筑厚度为5mm，固化反应20min，物料部分固化；铺设第一层玻纤网，然后在第一层玻纤网上铺设厚度为10mm的蜂窝状隔层支撑层，最后在支撑层顶面铺设第二层玻纤网；浇注上层物料，上层物料浇注厚度为5mm，物料完全固化后取出，得到带有增强骨架的人造石面材。

2.一种带有增强骨架的人造石面材：包括面材本体，面材本体中预埋有增强骨架，增强骨架上设有上下连通的间隙；

增强骨架包括两层玻纤网以及设于两个玻纤网之间的蜂窝状隔层；增强骨架两侧的物料的厚度均为6mm，增强骨架的厚度为18mm；

所述的蜂窝状隔层的通孔为正六边形通孔，为塑料材料；

所述的玻纤网网孔形状为长方形，长方形的宽边为5mm，长边为8mm；

上述带有增强骨架的人造石面材的制备方法如下：

根据实际需要配置物料，物料组成为：复合亚克力预聚体35kg，氢氧化铝填料63.8kg，环烷酸钴促进剂600g，过氧化甲乙酮固化剂600g，将上述物料混合均匀；利用混合均匀的物料浇注下层物料，浇筑厚度为5mm，固化反应20min，物料部分固化；铺设第一层玻纤网，然后在第一层玻纤网上铺设厚度为10mm的蜂窝状隔层支撑层，最后在支撑层顶面铺设第二层玻纤网；浇注上层物料，上层物料浇注厚度为5mm，物料完全固化后取出，得到带有增强骨架的人造石面材。

3.一种带有增强骨架的人造石面材：包括面材本体，面材本体中预埋有增强骨架，增强骨架上设有上下连通的间隙；

增强骨架包括两层玻纤网以及设于两个玻纤网之间的蜂窝状隔层；增强骨架两侧的物料的厚度均为5mm，增强骨架的厚度为10mm；

所述的蜂窝状隔层的通孔为正六边形通孔，为塑料材料；

所述的玻纤网网孔形状为长方形，长方形的宽边为5mm，长边为8mm；

上述带有增强骨架的人造石面材的制备方法如下：

根据实际需要配置物料，物料组成为：复合亚克力预聚体35kg，氢氧化铝填料63.8kg，环烷酸钴促进剂600g，过氧化甲乙酮固化剂600g，将上述物料混合均匀；利用混合均匀的物料浇注下层物料，浇筑厚度为5mm，固化反应20min，物料部分固化；将厚度为10mm的蜂窝状隔层平行铺设在第一层玻纤网上，再将第二层玻纤网铺设在蜂窝状隔层顶面，最后利用粘结的方式将第一层玻纤网、蜂窝状隔层以及第二层玻纤网相互连接形成一个整体；将预先制作完成的增强骨架铺设在下层部分固化的物料顶面；浇注上层物料，上层物料浇注厚度为5mm，物料完全固化后取出，得到带有增强骨架的人造石面材。