CN102935738A - 新颖人造大理石 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新颖人造大理石及其制造方法，所述新颖人造大理石包括由填充材料和树脂粘合材料构成的本体层、和包含二氧化钛的被覆层或者含有二氧化钛的混合涂层。本发明的人造大理石表面具有二氧化钛镀膜或者包含二氧化钛的涂层或者含有二氧化钛的混合涂层，因此本发明的人造大理石具有自清洁功能，当作为作为建筑用材时，能够大大降低维护的清洁的成本。由于二氧化钛具有很好的吸收紫外线的功能，因此能够有效防止人造大理石的组成材料在紫外线照射下的分解，维持大理石的机械性能，防止出现裂缝/裂痕。本发明的主要原料的颗粒或粉末从建筑生活中的无机废料、甚至是人造大理石本身的废料，因此不仅能降低成本且减少了资源浪费，保护了环境。

Description

新颖人造大理石

技术领域

本发明涉及一种新颖人造大理石，尤其涉及具有自清洁及抗紫外线功能的新颖人造大理石。

背景技术

天然大理石通常指由石灰岩或白云岩变化而来的一种变质岩，常有不规则的杂质色块，常应用于建筑的内部或外部材料。但由于天然大理石十分昂贵，并且其体积重量都非常庞大，物理化学性能也不稳定，因此天然大理石的应用受到很大限制。

在这种情况下，人造大理石作为天然大理石的替代品出现，它重量轻、强度高、耐腐蚀、耐污染、施工方便、花纹图案可人为控制，是现代建筑理想的装饰材料。

当今流行的人造大理石建筑大理石的基本制作工艺至少有三十多年的历史，它的主要原料分为：

1.化学性质稳定的颗粒或粉末：它们可以是天然的或者人工的石头颗粒，或者陶瓷颗粒/碎片，石英碎片颗粒，玻璃，沙粒。通常的大小为1毫米左右(从0.01mm到10mm)。他们所占的质量比至少30％，通常60％，甚至90％。比例越高，在成品的表面石头的触摸感越强。

2.粘合剂：因为主要材料是碎石或分散的颗粒组成，粘合性非常关键，但并不需要很多。他们所占的质量比至少10％，通常30％，甚至60～70％。粘合剂分为无机粘合剂(譬如水泥)和有机粘合剂。而有机粘合剂可分为热塑性塑料(thermoplastic)，譬如聚胺酯，和热固性塑料(thermosetting plastics or thermalset)，譬如环氧树脂。

3.颜色添加剂。根据客户或者实际需要选择不同的颜料。

4.其他添加剂，譬如耐火添加材料，抗菌添加材料。

人造大理石的制造过程主要包括上述原料的混合、震荡、加压，甚至加真空(主要目的是除去气泡和微小缺陷)、热固、切割以及打磨等一系列步骤。

人造大理石的特征有外观优美颜色多样、轻巧、不易变形、抗压、抗击打、耐磨、耐高温/低温、耐火，无缝/缺陷、以及便于切割修饰等等。

以往的人造大理石的制造工艺请参考美国专利4,698,010、11/347,962、914,870或者4,204,820、7,550,106,以及意大利专利1,311,858。

但是，以往的人造大理石存在的以下技术问题：

第一，人造大理石作为建筑用材，特别是室外用材，维护和清洁永远是个令人头痛问题，不论是民居，还是公共活动场所所需的建筑，甚至摩天大楼；

第二，由于人造大理石的主要应用是建筑材料或者建筑装饰材料，因此一般有机材料的紫外线下稳定性很差，在一定时间下的紫外线照射下，材料分解，大理石的机械性能下降，出现裂缝/裂痕，而这一性质妨碍人造大理石特别是用有机材料作为粘合剂的大理石的室外的应用。

发明内容

本发明正是为了解决上述技术问题做出的，即提供一种新颖人造大理石，其特征在于：包括由填充材料和粘合材料构成的本体层、和包含二氧化钛的被覆层或者含有二氧化钛的混合涂层。

在优选实施方式中，所述包含二氧化钛的被覆层是二氧化钛镀膜层，该二氧化钛镀膜层的厚度范围是50nm～50μm。

在优选实施方式中，所述包含二氧化钛的被覆层是二氧化钛镀膜层，该二氧化钛镀膜层的厚度范围是100nm～25μm。

在优选实施方式中，所述包含二氧化钛的被覆层是二氧化钛镀膜层，该二氧化钛镀膜层的厚度范围是200nm～5μm。

在优选实施方式中，所述含有二氧化钛的混合涂层的厚度范围是1μm～100μm。

在优选实施方式中，所述含有二氧化钛的混合涂层的厚度范围是5μm～50μm。

在优选实施方式中，所述含有二氧化钛的混合涂层的厚度范围是10μm～25μm。

在优选实施方式中，所述包含二氧化钛的被覆层或者含有二氧化钛的混合涂层的二氧化钛质量含量的范围是10％～100％。

在优选实施方式中，所述包含二氧化钛的被覆层或者含有二氧化钛的混合涂层的二氧化钛质量含量的范围是25％～100％。

在优选实施方式中，所述包含二氧化钛的被覆层或者含有二氧化钛的混合涂层的二氧化钛质量含量的范围是50％～100％。

在优选实施方式中，所述包含二氧化钛的被覆层或者含有二氧化钛的混合涂层利用化学气相沉淀法、喷涂、刷涂或者辊涂形成。

在优选实施方式中，所述的包含二氧化钛的被覆层还包含粘合材料以及所述填充材料。

在优选实施方式中，所述填充材料是无机填充材料，该无机填充材料选自由碎石、碎砖、陶瓷颗粒或者碎片、玻璃碎片、以及石英颗粒或者碎片构成的组中的一种或者多种构成。

在优选实施方式中，所述无机填充材料以工业废料或民用建筑废料作为主要原材料。

在优选实施方式中，所述有机粘合材料包含聚乙烯、聚醚，聚酯，聚氨酯以及环氧树脂中的一种或者多种。

在优选实施方式中，所述无机粘合材料包含水泥。

在优选实施方式中，所述二氧化钛镀膜层或者含有二氧化钛的涂层的对波长10nm～400nm的紫外线的平均透射率不高于30％

在优选实施方式中，所述二氧化钛镀膜层或者含有二氧化钛的涂层的对波长10nm～400nm的紫外线的平均透射率不高于10％。

在优选实施方式中，所述二氧化钛镀膜层或者含有二氧化钛的涂层的对波长10nm～400nm的紫外线的平均透射率不高于3％。

在优选实施方式中，所述二氧化钛镀膜层或者含有二氧化钛的涂层的对波长10nm～400nm的紫外线的平均透射率不高于1％。

本发明还提供制造上述新颖人造大理石的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1-在模具中分别或同时加入无机填充材料和粘合剂，该无机填充材料选自由碎石、碎砖、陶瓷颗粒或者碎片、玻璃碎片、以及石英颗粒或者碎片构成的组中的一种或者多种构成，所述有机粘合材料包含聚乙烯、聚氨酯以及环氧树脂中的一种或者多种；

2-利用搅拌装置均匀搅拌；

3-利用振荡装置对模具整体进行振荡，使无机填充材料的分布变得均匀排列紧密；利用抽真空装置使模具内部空间处于真空状态，排除该无机填充材料之间的气泡或者缺陷；对模具内的无机填充材料和粘合材料的混合物进行振荡、挤压、以及抽真空操作；

4-待粘合剂固化后，去除模具，获得无机填充材料和粘合材料的固体成型物；

5-通过切割、打磨表面，获得由无机填充材料和树脂粘合材料组成的固体成型物的板材；

6-在所述板材的一面甚至全部表面，利用化学气相沉淀法、喷涂、刷涂或者辊涂形成厚度范围为50nm～100μm二氧化钛镀膜层。

本发明还提供另一种新颖人造大理石的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1-在模具中加入包含二氧化钛以及粘合材料，形成50nm～100μm含二氧化钛的层；

2-在模具中分别或同时加入无机填充材料和粘合剂，该无机填充材料选自由碎石、碎砖、陶瓷颗粒或者碎片、玻璃碎片、以及石英颗粒或者碎片构成的组中的一种或者多种构成，所述粘合材料包含聚乙烯、聚氨酯以及环氧树脂中的一种或者多种；

3-搅拌均匀；

4-利用振荡装置对模具整体进行振荡，使无机填充材料的分布变得均匀排列紧密；利用抽真空装置使模具内部空间处于真空状态，排除该无机填充材料及含二氧化钛的层中的气泡或缺陷；

5-待树脂材料固化后，去除模具，获得包含二氧化钛的材料、无机填充材料以及树脂粘合材料的固体成型物；

6-通过打磨表面，获得具有二氧化钛被覆层的由无机填充材料和树脂粘合材料组成的固体成型物的板材。

在优选实施方式中，所述填充无机材料以工业废料或民用建筑废料作为主要原材料。

利用本发明，可以获得以下技术效果。

本发明的人造大理石表面具有二氧化钛镀膜或者包含二氧化钛的层，二氧化钛颗粒具有使水在大理石的表面张力变小，不易形成水珠的特点，因此在将本发明的人造大理石使用于建筑物外部装饰时，普通的下雨就可以有效的洗去其表面的灰尘。除此之外，通过二氧化钛和紫外线的特殊作用，附着在本发明的人造大理石表面的有机物，如食物、树叶等可以迅速被氧化降解，雨水也可以有效的清洁其表面。因此，本发明的人造大理石具有自清洁功能，当作为作为建筑用材，特别是室外用材时，能够大大降低维护的清洁的成本。

另外，由于本发明的人造大理石表面具有二氧化钛镀膜或者包含二氧化钛的层，而二氧化钛具有很好的吸收紫外线的功能，因此能够有效防止人造大理石的组成材料(如树脂材料)在紫外线照射下的分解，维持大理石的机械性能，防止出现裂缝/裂痕。

另外，由于作为本发明的人造大理石的主要原料的颗粒或者粉末从建筑生活中的无机废料、也可以是工业上的废料，譬如采矿时产生的废料，甚至是人造大理石本身的废料(人造大理石经过粉碎等处理后可以循环使用)而来，因此不仅能降低成本，而且提高了循环使用率，减少了资源浪费，保护了人类生存的环境。

另外，根据上述本发明的另一种新颖人造大理石的制造方法，由于将二氧化钛混合在粘合剂当中，将它们作为涂在或者留在模具的表面或下面，使得当整个模具制成后，二氧化钛涂层自然就出现在最上面或者表面，从而省略了涂敷包含二氧化钛的层的工序，使得制造本发明的人造大理石变得简单，降低了制造成本。

利用该方法制造的新颖人造大理石由于填充材料直接露在人造大理石的表面，因此更加美观。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的新颖人造大理石的结构示意图；

图2是本发明的第一实施方式的新颖人造大理石的制造流程图；

图3是本发明的第一实施方式的新颖人造大理石的制造流程图；

图4是本发明的第一实施方式的新颖人造大理石的制造流程图；

图5是本发明的第二实施方式的新颖人造大理石的结构示意图；

图6是本发明的第二实施方式的新颖人造大理石的制造流程图；

图7是本发明的第二实施方式的新颖人造大理石的制造流程图。

具体实施方式

下面，参照附图1～7，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

需要说明的是，以下说明的实施方式仅是本发明的一种示例，并不限定本发明的保护范围。事实上，本领域技术人员能够不经过创造性劳动即可想到的所有替代方案都应包含在本发明所要求的保护范围之内。

(第一实施方式)

本发明的第一实施方式的新颖人造大理石的结构如图1所示，包括由填充材料1和树脂粘合材料2构成的本体层、和包含二氧化钛的被覆层3。

所述填充材料1是无机填充材料，该无机填充材料选自由碎石、碎砖、陶瓷颗粒或者碎片、玻璃碎片、以及石英颗粒或者碎片构成的组中的一种或者多种构成。该填充材料1的主要原料的颗粒或者粉末从建筑生活中的无机废料、甚至是人造大理石本身的废料(人造大理石经过粉碎等处理后可以循环使用)而来。所述填充材料1的颗粒粒度范围通常为0.5～5mm。填充材料1的作用是形成人造大理石的纹理，使外观美观，增加人造大理石的硬度等等。

无机粘合材料2包含聚乙烯、聚氨酯以及环氧树脂中的一种或者多种。粘合材料2的主要作用是将无机材料1粘合为一体，其在加热情况下易于加工。

所述包含二氧化钛的被覆层3是二氧化钛镀膜层，该二氧化钛镀膜层的厚度范围是50nm～50μm、更优选100nm～25μm、进一步优选200nm～5μm。所述包含二氧化钛的被覆层3利用化学气相沉淀法、喷涂、刷涂或者辊涂形成。该二氧化钛镀膜层中的二氧化钛质量含量的范围是10％～100％，更优选25％～100％、进一步优选50％～100％。

另外，所述含有二氧化钛的涂层的对波长10nm～400nm的紫外线的平均透射率不高于10％、更优选不高于3％、进一步优选不高于1％。另外，虽然附图中颗粒大小大致在一个范围内，但实际上的颗粒大小和形状都可以有很大的不同。

图2～4表示本发明的第一实施方式的新颖人造大理石的制造流程图。

如图2所示，首先，在模具5中填充无机填充材料1，该无机填充材料1选自由碎石、碎砖、陶瓷颗粒或者碎片、玻璃碎片、以及石英颗粒或者碎片构成的组中的一种或者多种构成。接着，利用振荡装置对模具整体进行振荡，使无机填充材料的分布变得均匀；再利用抽真空装置使模具内部空间处于真空状态，排除该无机填充材料之间的气泡。其中，抽真空的操作是可选操作，即在本发明中可以不进行该操作。

如图3所示，接着，在模具5内加入树脂粘合材料2，所述树脂粘合材料包含聚乙烯、聚氨酯以及环氧树脂中的一种或者多种；然后，对模具内的无机填充材料和树脂粘合材料的混合物利用搅拌装置均匀搅拌，接着利用振荡装置对模具整体进行振荡，使无机填充材料的分布变得均匀排列紧密；利用抽真空装置使模具内部空间处于真空状态，排除该无机填充材料之间的气泡或者缺陷；对模具内的无机填充材料和粘合材料的混合物进行振荡、挤压、以及抽真空操作；待树脂材料固化后，去除模具，获得无机填充材料和树脂粘合材料的固体成型物。其中，振荡、挤压、以及抽真空操作是可选操作，即在本发明中可以不进行该操作。

在上述过程中，无机填充材料1和树脂粘合材料2也可以同时加入。另外，所述粘合材料可以是无机材料如水泥；同时，粘合材料中可加入其它辅助添加剂和颜料。

如图4所示，接着，通过切割、打磨表面，获得由无机填充材料和粘合材料组成的固体成型物的板材；在所述板材的表面，利用化学气相沉淀法、喷涂、刷涂或者辊涂形成厚度范围为50nm～100μm二氧化钛镀膜层，最终获得本发明的新颖人造大理石。

本发明的第一实施方式的人造大理石表面具有二氧化钛镀膜或者包含二氧化钛的层，二氧化钛颗粒具有使水在大理石的表面张力变小，不易形成水珠的特点，因此在将本发明的人造大理石使用于建筑物外部装饰时，普通的下雨就可以有效的洗去其表面的灰尘。除此之外，通过二氧化钛和紫外线的特殊作用，附着在本发明的人造大理石表面的有机物，如食物、树叶等可以迅速被降解。因此，本发明的人造大理石具有自清洁功能，当作为作为建筑用材，特别是室外用材时，能够大大降低维护的清洁的成本。

另外，由于本发明的人造大理石表面具有二氧化钛镀膜或者包含二氧化钛的层，而二氧化钛具有很好的吸收紫外线的功能，因此能够有效防止人造大理石的组成材料(如树脂材料)在紫外线照射下的分解，维持大理石的机械性能，防止出现裂缝/裂痕。

另外，由于作为本发明的人造大理石的主要原料的颗粒或者粉末从建筑生活中的无机废料、甚至是人造大理石本身的废料(人造大理石经过粉碎等处理后可以循环使用)而来，因此不仅能降低成本，而且提高了循环使用率，减少了资源浪费，保护了地球环境。

(第二实施方式)

下面，对本发明的第二实施方式进行说明，其中对于与第一实施方式重复的结构以及技术效果将省略说明。

本发明的第二实施方式的新颖人造大理石的结构如图5所示，包括由填充材料1和树脂粘合材料2构成的本体层、和包含二氧化钛的被覆层4。所述填充材料1和树脂粘合材料2的选材及性质与第一实施方式相同，这里不再赘述。

第二实施方式与第一实施方式的不同点在于包含二氧化钛的被覆层4。

所述包含二氧化钛的被覆层4中包含粘合材料以及上述填充材料1。该粘合材料可以与上述树脂粘合材料2相同也可以不同。所述包含二氧化钛的被覆层4是二氧化钛镀膜层，该二氧化钛镀膜层的厚度范围是50nm～5μm。该含有二氧化钛的层中的二氧化钛质量含量的范围是10％～100％，更优选25％～100％、进一步优选50％～100％。

另外，所述含有二氧化钛的涂层的对波长10nm～400nm的紫外线的平均透射率不高于10％、更优选不高于3％、进一步优选不高于1％。

另外，虽然附图中颗粒大小大致在一个范围内，但实际上的颗粒大小和形状都可以有很大的不同。

图6、7表示本发明的第二实施方式的新颖人造大理石的制造流程图。

如图6所示，首先，在模具5中加入含有二氧化钛的热塑材料很薄一层4，其厚度范围是1μm～100μm、优选5μm～50μm、进一步优选10μm～25μm，该热塑材料具有在加热下易于加工以及作为粘合剂的作用。接着，在模具5中填充无机填充材料1，该无机填充材料1的选材与第一实施方式相同。利用振荡装置对模具整体进行振荡，使无机填充材料的分布变得均匀；与振荡同时或者之后再利用抽真空装置使模具内部空间处于真空状态。其中，振荡及抽真空的操作是可选操作，即在本发明中可以不进行该操作。

如图7所示，接着，在模具内加入树脂粘合材料，所述树脂粘合材料的选材与第一实施方式相同。在上述过程中，无机填充材料1和树脂粘合材料2也可以同时加入。另外，所述粘合材料可以是无机材料如水泥；同时，粘合材料中可加入其它辅助添加剂和颜料。

然后，对模具内的包含二氧化钛的材料、无机填充材料以及树脂粘合材料的混合物利用搅拌装置均匀搅拌，接着利用振荡装置对模具整体进行振荡，使无机填充材料的分布变得均匀排列紧密；利用抽真空装置使模具内部空间处于真空状态，排除该无机填充材料之间的气泡或者缺陷；对模具内的无机填充材料和粘合材料的混合物进行振荡、挤压、以及抽真空操作；待树脂材料固化后，去除模具，获得包含二氧化钛的材料、无机填充材料以及树脂粘合材料的固体成型物；最后，通过打磨表面，获得具有二氧化钛被覆层的由无机填充材料和树脂粘合材料组成的固体成型物的板材。

本发明的第二实施方式的人造大理石除了具有与第一实施方式相同的优点之外，还具有以下优点。

与第一实施方式的填充材料被覆膜覆盖不同，由于填充材料直接露在人造大理石的表面，因此更加美观。

另外，在第二实施方式的人造大理石的制造工序中，由于将二氧化钛混合在粘合剂当中，将它们作为涂在或者留在模具的表面或下面，使得当整个模具制成后，二氧化钛涂层自然就出现在最上面或者表面，从而省略了涂敷包含二氧化钛的层的工序，使得制造本发明的人造大理石变得简单，降低了制造成本。

(工业上的可利用性)

本发明的新颖人造大理石可应用于建筑材料的室外装饰等用途。

Claims (15)

1.一种新颖人造大理石，其特征在于：

包括由填充材料和粘合材料构成的本体层、和包含二氧化钛的被覆层或者含有二氧化钛的混合涂层。

2.根据权利要求1所述的新颖人造大理石，其特征在于，

所述包含二氧化钛的被覆层是二氧化钛镀膜层，该二氧化钛镀膜层的厚度范围是50nm～50μm。

3.根据权利要求1所述的新颖人造大理石，其特征在于，

所述包含二氧化钛的被覆层是二氧化钛镀膜层，该二氧化钛镀膜层的厚度范围是200nm～5μm。

4.根据权利要求1所述的新颖人造大理石，其特征在于，

所述含有二氧化钛的混合涂层的厚度范围是1μm～100μm。

5.根据权利要求1所述的新颖人造大理石，其特征在于，

所述包含二氧化钛的被覆层或者含有二氧化钛的混合涂层的二氧化钛质量含量的范围是10％～100％。

6.根据权利要求1所述的新颖人造大理石，其特征在于，所述包含二氧化钛的被覆层或者含有二氧化钛的混合涂层的二氧化钛质量含量的范围是25％～100％。

7.根据权利要求1所述的新颖人造大理石，其特征在于，

所述的包含二氧化钛的被覆层还包含粘合材料以及所述填充材料。

8.根据权利要求1所述的新颖人造大理石，其特征在于，

所述填充材料是无机填充材料，该无机填充材料选自由碎石、碎砖、陶瓷颗粒或者碎片、玻璃碎片、以及石英颗粒或者碎片构成的组中的一种或者多种构成。

9.根据权利要求1，2，7或者8中任意一项所述的新颖人造大理石，其特征在于，

所述无机填充材料以工业废料或民用建筑废料作为主要原材料。

10.根据权利要求1，2，7或者8中任意一项所述的新颖人造大理石，其特征在于，

所述粘合材料是有机粘合材料，该有机粘合材料包含聚乙烯、聚醚，聚酯，聚氨酯以及环氧树脂中的一种或者多种。

11.根据权利要求1，2，7或者8中任意一项所述的新颖人造大理石，其特征在于，

所述粘合材料是有机粘合材料，该无机粘合材料包含水泥。

12.根据权利要求1所述的新颖人造大理石，其特征在于，

所述二氧化钛镀膜层或者含有二氧化钛的涂层的对波长10nm～400nm的紫外线的平均透射率不高于30％。

13.根据权利要求1所述的新颖人造大理石，其特征在于，

所述二氧化钛镀膜层或者含有二氧化钛的涂层的对波长10nm～400nm的紫外线的平均透射率不高于3％。

14.一种新颖人造大理石的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1-在模具中分别或同时加入无机填充材料和粘合剂，该无机填充材料选自由碎石、碎砖、陶瓷颗粒或者碎片、玻璃碎片、以及石英颗粒或者碎片构成的组中的一种或者多种构成，所述有机粘合材料包含聚乙烯、聚氨酯以及环氧树脂中的一种或者多种；

2-利用搅拌装置均匀搅拌；

3-利用振荡装置对模具整体进行振荡，使无机填充材料的分布变得均匀排列紧密；利用抽真空装置使模具内部空间处于真空状态，排除该无机填充材料之间的气泡或者缺陷；对模具内的无机填充材料和粘合材料的混合物进行振荡、挤压、以及抽真空操作；

4-待粘合剂固化后，去除模具，获得无机填充材料和粘合材料的固体成型物；

5-通过切割、打磨表面，获得由无机填充材料和树脂粘合材料组成的固体成型物的板材；

6-在所述板材的一面甚至全部表面，利用化学气相沉淀法、喷涂、刷涂或者辊涂形成厚度范围为50nm～100μm二氧化钛镀膜层。

15.一种新颖人造大理石的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1-在模具中加入包含二氧化钛以及粘合材料，形成50nm～100μm含二氧化钛的层；

2-在模具中分别或同时加入无机填充材料和粘合剂，该无机填充材料选自由碎石、碎砖、陶瓷颗粒或者碎片、玻璃碎片、以及石英颗粒或者碎片构成的组中的一种或者多种构成，所述粘合材料包含聚乙烯、聚氨酯以及环氧树脂中的一种或者多种；

3-搅拌均匀；

4-利用振荡装置对模具整体进行振荡，使无机填充材料的分布变得均匀排列紧密；利用抽真空装置使模具内部空间处于真空状态，排除该无机填充材料及含二氧化钛的层中的气泡或缺陷；

5-待树脂材料固化后，去除模具，获得包含二氧化钛的材料、无机填充材料以及树脂粘合材料的固体成型物；

6-通过打磨表面，获得具有二氧化钛被覆层的由无机填充材料和树脂粘合材料组成的固体成型物的板材。

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