CN104556832B - 人造石英石板材的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人造石英石板材的制备方法，该石英石板材的由主料和辅料组成，主料中亚克力树脂重量占20～30％、天然石英砂粉占70～80％，辅料中，固化剂重量为亚克力树脂的0.8～2.0％、偶联剂重量为天然石英砂粉的0.1～0.3％、染色剂重量为亚克力树脂的2～20％；它的制备方法包括以下步骤：将亚克力树脂加热使其充分融合；加入天然石英砂粉和辅料混合均匀；将物料均匀平铺在模板上；将模板送入压机中采用抽真空后静压压制方式压制成型，压制时，压头采用导热板方式对板材进行加热，使板材完全固化；将经固化的板材出炉后脱模，堆放冷却，再经过定厚、抛光。实践这证明利用该方法制备得到的产品硬度高、密度小，韧性良好的，不易开裂。

Description

人造石英石板材的制备方法

技术领域

本发明属于建筑装饰材料制备技术领域，具体是指一种人造石英石板材的制备方法。

背景技术

人造石英石是人造建材，有高强度、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、无辐射等诸多优点，是天然石材最好的替代品。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。

然而，传统的人造石英石最主要的原材料就是热固性树脂。现在最常用的热固性树脂是不饱和聚酯树脂，该类型树脂以苯乙烯作为溶剂和交联单体，苯乙烯具有很强的挥发性，而且有刺激性气味，对人体有害。同时，由于其配方中树脂含量低，板材密度大，一般在2.35g/cm³左右，板材强度韧性较差，不能做得很薄，否则容易开裂，目前的市售常规规格为2440mm×760mm×15mm的板材重量大概在65Kg左右，而这个重量做立墙的墙饰或者吊顶都是不合适的，这在一定程度上限制了人造石英石的使用范围，抑制了人造石英石向更全面的建筑装饰领域的发展。此外，由于采用热固性树脂，传统的人造石英石在成型后，质地坚硬，加工困难，很难做出如塑料等装饰品之类的完美异型，并且板材厚度不能低于12mm，否则在使用和运输的过程当中很容易发生断裂和开裂，极大的限制了人造石英石的应用和发展。

此外，传统的人造石英石生产工艺中，为了控制成本，降低树脂的用量，提高制品的致密程度，同时保证一定的强度和弹性模量，一般采用振动压制成型，这种振动压机在工作的时候带来了严重的噪音污染，而且在板材在压制成型后还需要送入另一道工序对板材进行固化，需要的生产线长，场地面积大，设备多，设备多，生产效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有人造石英石原材料选材配方以及制备工艺设计的不足，提供一种人造石英石板材的制备方法，利用该方法制备得到的产品硬度高、密度小，韧性良好的，不易开裂。

为解决上述问题，本发明提供了一种人造石英石板材的制备方法，其特殊之处在于：该石英石板材的原料由主料和辅料组成，所述主料的各组分含量按重量百分比计为：亚克力树脂占20～30％、天然石英砂粉占70～80％，所述辅料包括：固化剂、偶联剂和染色剂，其中，固化剂重量为亚克力树脂的0.8～2.0％、偶联剂重量为天然石英砂粉的0.1～0.3％、染色剂重量为亚克力树脂的2～20％；它的制备方法依次包括以下步骤：

1)称取一定量的亚克力树脂，在45±5℃的温度下加热使其充分融合；

2)按照设计的重量比例称取天然石英砂粉、固化剂、偶联剂、染色剂，加入到所述亚克力树脂中混合均匀；

3)将物料均匀平铺在模板上；

4)将模板送入压机中采用抽真空后静压压制方式压制成型，压制时，压头采用导热板方式对板材进行加热，使板材完全固化；

5)将经固化的板材出炉后脱模，堆放冷却，再经过定厚、抛光即可制备出人造石英石板材。

优选地，所述亚克力树脂由亚克力单体及其预聚物混合组成。

进一步地，所述亚克力树脂由甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯组合而成，其中，甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯重量比为3～5:5～7；所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为300000～600000范围。

还优选地，所述天然石英砂粉中，石英砂与石英粉的重量比为5～7:3～5，其中，石英砂的粒度为4～140目，石英粉的粒度为325～3000目；所述石英粉中，粒度为1250～3000目的细粉占全部石英粉的重量的10～30％。

再进一步地，所述固化剂为BPO或者TBPB。

进一步地，所述偶联剂为有机硅烷类偶联剂。如KH-570、KH-580等。

还进一步优选地，所述压制成型时，压机中真空度为-0.08～-0.1MPa，压头上的静压力为5～10MPa，压制10～15min；导热板温度为100～150℃。

本发明通过选用亚力克树脂取代传统的热固性树脂，能够从根本上解决传统热固性树脂冲击韧性差、易开裂的问题。这是因为亚克力树脂是一种热塑性的树脂，其制品固化后的力学性能要明显优于普通热固性树脂，尤其在冲击韧性和耐老化方面，该树脂体系要明显优于传统热固性树脂体系；同时，亚格力树脂在固化后，由于其具有热塑性，亚克力树脂制成的成品通过加热到一定的温度后，会发生软化，能将板材加工成各种异型结构，解决普通人造石英石加工困难的问题。选用亚克力树脂还能够从根本上解决传统不饱和聚酯树脂在生产过程中由于苯乙烯挥发带来的刺激性气味从而带来的环境污染，因为亚克力树脂在使用的过程中无挥发份。

本发明石英石板材的原料选取亚克力树脂重量比为20～30％、天然石英砂粉重量比为70～80％的配比体系，明显有别于传统人造石英石树脂用量10％左右、天然石英砂粉用量90％左右的配方设计。采用本发明的配方体系，既能提高板材中树脂的用量，能够更进一步的提高最终石英石制品的冲击韧性，同时能降低其密度，因为树脂的密度要远远低于天然石英砂粉的密度，这就能够实现将板材厚度做到6mm也能保证板材的使用性能。同时，由于其密度也降低了，该类板材就能符合立墙墙饰或者吊顶的装饰用材的要求，解决了传统人造石英石既厚且重、易开裂的问题。

本发明采用亚克力树脂体系优选由亚克力单体及其预聚物混合组成，进一步优选的，该体系选用甲基丙烯酸甲酯(MMA)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)组合而成，两者重量配比为：MMA：PMMA＝3～5:5～7。同时，所述PMMA的分子量在300000～600000。采用上述比例，即大量的采用PMMA，同时对PMMA的分子量加以限定，选用分子量较高的PMMA，是因为分子量越大，PMMA的预聚程度越高，分子链越长，从而其柔韧性越好，能够保证最终固化后的制品的韧性好，不易开裂。同时，更多分子量更高的PMMA的用量，能够保证树脂混合物的粘度在一个比较合理的范围，不至于太低，而粘度越高，就需要更多的树脂才能将砂粉等原料混合均匀达到工艺要求的粘流态，而配方中，树脂的含量越高，最终制品的密度就会越低，强度也会越好，韧性也越好，轻质高强的性能得以保证。

本发明的天然石英砂粉采用天然石英砂(4～140目)与石英粉(325～3000目)按重量比为5～7:3～5混合使用，优选石英粉中1250～3000目的细粉占全部石英粉的比例为10～30％。这样采用较高比例的石英粉用量，能够提高最终预混料的流动性，方便后续布料过程中采用的注射工艺以及静压压制后板材的成型性。本发明配方中采用20～30％的树脂用量，也为最终能够实现注射工艺以及静压压制成型提供了有利支持。

制备过程中，本发明采用带有封闭系统的静压压制设备，对体系进行抽真空后，通过上下两头与板材接触的导热压头，采用电加热的方式加热压头，通过压头与板材之间的热传导，在静压的同时对板材进行加热，使其固化成型。采用静压的方式能够完全杜绝传统振动压制成型带来的噪音污染。本工艺采用在给予静压压制的同时通过上下压头电加热直接对板材进行热传导加热，比传统的通过热鼓风的方式对板材进行加热，效率更高，能耗更低，而且使用电能清洁无污染。该方法将传统的压制和固化两道工序合而为一，同步完成，降低了生产线的复杂程度，提高了效率。压制过程中，压机中真空度为-0.08～-0.1Mpa，压头上的静压力为5～10MPa，导热板温度为100～150℃，压制5～15min。即通过控制合理的真空度范围、压力以及压制时间，有效地保证板材被充分的压实，内部致密程度良好，没有气孔等影响产品最终外观和力学性能的质量问题；同时，合理的温度控制以及压制时间也可以保证板材固化均匀且完全，保证最终制品的力学性能。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的人造石英石板材的制备方法作进一步详细说明。

实施例1

一种人造石英石板材的制备方法，该石英石板材的原料由主料和辅料组成，主料的各组分含量按重量百分比计为：亚克力树脂占25％、天然石英砂粉占75％，固化剂BPO重量为亚克力树脂重量的1％、偶联剂为有机硅烷类偶联剂KH-580重量为天然石英砂粉的0.1％、染色剂钛白粉重量为亚克力树脂的2％；

亚克力树脂体系由甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯组合而成，甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯重量比为3:7；聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为300000～600000范围；

天然石英砂粉中，石英砂与石英粉的重量比为1:1，其中，石英砂的粒度为4～140目，石英粉的粒度为325～3000目。石英粉中，粒度为1250～3000目的细粉占全部石英粉的重量的25％。

它的制备方法依次包括以下步骤：

1)称取亚克力树脂25kg，在45±5℃的温度下加热使其充分融合；

2)按照设计的重量比例称取天然石英砂粉75kg、BPO固化剂0.25kg、KH-580偶联剂0.075kg、钛白粉染色剂0.5kg，加入到融合的亚克力树脂中混合均匀；

3)将物料均匀平铺在模板上；

4)将模板送入压机中采用抽真空，真空度为-0.08～-0.1MPa后，降下已经事先加热好的压头，上下压头温度控制在120℃，开始压制，采用静压的方式对板材进行压制成型，压制压力控制在8MPa，压制12min后，板材即可固化成型；

5)将经固化的板材出炉后脱模，堆放冷却，再经过定厚、抛光即可制备出人造石英石板材。

生产过程中，采用电加热，无刺激性气味，环保高效，采用静压压制，无噪音，最终制得石英石制品的弯曲强度达到65MPa，将板材定厚到6mm后，仍然具有良好的韧性，不易开裂，且密度只有2.1g/cm³，完全满足立墙装饰或者做房间吊顶的需求。将该制品加热到90℃后，制品开始逐步软化，能够将其弯曲成较为复杂的弧度和异型，待其自然冷却后，制品成型，外形美观，坚韧耐用。

实施例2

一种人造石英石板材的制备方法，该石英石板材的原料由主料和辅料组成，主料的各组分含量按重量百分比计为：亚克力树脂占30％、天然石英砂粉占70％，固化剂TBPB重量为亚克力树脂的1％、偶联剂有机硅烷类偶联剂KH-570重量为天然石英砂粉的0.3％、染色剂铁黄色浆重量为亚克力树脂的3％；

亚克力树脂体系由甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯组合而成，甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯重量比为1:1；聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为300000～600000范围；

天然石英砂粉中，石英砂与石英粉的重量比为6:4，其中，石英砂的粒度为4～140目，石英粉的粒度为325～3000目。石英粉中，粒度为1250～3000目的细粉占全部石英粉的重量的30％。

它的制备方法依次包括以下步骤：

1)称取亚克力树脂30kg，在45±5℃的温度下加热使其充分融合；

2)按照设计的重量比例称取天然石英砂粉70kg、TBPB固化剂0.3kg、KH-570偶联剂0.21kg、铁黄染色剂0.9kg，加入到融合的亚克力树脂中混合均匀；

3)将物料均匀平铺在模板上；

4)将模板送入压机中采用抽真空真空度为-0.1～0.08MPa后，降下已经事先加热好的压头，上下压头温度控制在150℃，开使压制，采用静压的方式对板材进行压制成型，压制压力控制在6MPa，压制10min后，板材即可固化成型；

5)将经固化的板材出炉后脱模，堆放冷却，再经过定厚、抛光即可制备出人造石英石板材。

生产过程中，采用电加热，无刺激性气味，环保高效，采用静压压制，无噪音，最终制得石英石制品的弯曲强度达到72MPa，将板材定厚到6mm后，仍然具有良好的韧性，不易开裂，且密度只有2.15g/cm³，完全满足立墙装饰或者做房间吊顶的需求。将该制品加热到90℃后，制品开始逐步软化，能够将其弯曲成较为复杂的弧度和异型，待其自然冷却后，制品成型，外形美观，坚韧耐用。

Claims (6)

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主料和辅料组成，所述主料的各组分含量按重量百分比计为：亚克力树脂占20～30％、天然石英砂粉占70～80％；所述辅料包括固化剂、偶联剂和染色剂，其中，固化剂重量为亚克力树脂的0.8～2.0％、偶联剂重量为天然石英砂粉的0.1～0.3％、染色剂重量为亚克力树脂的2～20％；其中，所述天然石英砂粉中，石英砂与石英粉的重量比为5～7:3～5，石英砂的粒度为4～140目，石英粉的粒度为325～3000目；所述石英粉中，粒度为1250～3000目的细粉占全部石英粉的重量的10～30％；

它的制备方法依次包括以下步骤：

1)称取一定量的亚克力树脂，在45±5℃的温度下加热使其充分融合；

2)按照设计的重量比例称取天然石英砂粉、固化剂、偶联剂、染色剂，加入到所述亚克力树脂中混合均匀；

3)将物料均匀平铺在模板上；

4)将模板送入压机中采用抽真空后静压压制方式压制成型，压制成型时，压头采用导热板方式对板材进行加热，使板材完全固化，压机中真空度为-0.08～-0.1MPa，压头上的静压力为5～10MPa，导热板温度为100～150℃，压制10～15min；

5)将经固化的板材出炉后脱模，堆放冷却，再经过定厚、抛光即可制备出人造石英石板材。

2.根据权利要求1所述的人造石英石板材的制备方法，其特征在于：所述亚克力树脂由亚克力单体及其预聚物混合组成。

3.根据权利要求1或2所述的人造石英石板材的制备方法，其特征在于：所述亚克力树脂由甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯组合而成，其中，甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸甲酯重量比为3～5:5～7。

4.根据权利要求3所述的人造石英石板材的制备方法，其特征在于：所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为300000-600000范围。

5.根据权利要求1或2所述的人造石英石板材的制备方法，其特征在于：所述固化剂为BPO或者TBPB。

6.根据权利要求1或2所述的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类偶联剂。