CN104743988A - 一种无机人造石配件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无机人造石配件及其制备方法，所述无机人造石配件由下述重量百分含量的组分组成：骨料28～50%，复合水泥35～52%，复合改性剂2～5%，促凝剂0.02～0.1%，增韧剂0.5～2%，水11～17%，所述骨料的粒径大小按骨料的重量级配。所述无机人造石配件的制备方法是将预定重量粒径大小级配的骨料、复合水泥、促凝剂和增韧剂加入搅拌机内均匀搅拌，再加复合改性剂和水进行均匀搅拌，将搅拌的物料布置在预置图案的模具内振动铺平、湿养固化、脱模、表面粗化、烘干、喷涂附着层、再烘干、转印图案、喷涂保护层、烘干得到成品。本发明具有节能环保、成本较低、应用面广、强度和良率高等优点。

Description

一种无机人造石配件及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种人造石配件，具体来说是涉及一种无机人造石配件及其制备方法。

【背景技术】

人造石是一种无放射性、无污染、可重复利用、绿色环保的建筑室内新型装饰材料。作为一种符合国家可持续发展的战略新型健康环保产品，于上世纪80年代引入国内市场。目前市场上销售的人造石有高分子树脂材料作为胶粘剂的有机型人造石，分为三类：人造大理石（简称人造岗石）、人造石英石和亚克力。还包括由水泥作为胶粘剂的无机型人造石。我国在人造石行业虽然起步较晚，但经过二十多年的快速发展，目前在市场规模和应用普及率方面居世界前列。

人造岗石以不饱和聚酯树脂或热塑性高分子聚合物为基体，以碳酸盐类石材的碎料、粉体为主要填料，经特定的工艺加工而成的具有一定规格尺寸和形状的人造石。人造岗石是当前阶段墙面砖、地面砖和门套砖类的主流，该类人造石的优点是质感好、花色丰富、易切割和易加工等，可利用专用石材曲面深加工机械（如数控圆柱车床、仿形机和绳锯等）制成各种异型和圆弧等不同规格板材，相对于石英石材质，人造岗石的硬度相对较低（莫氏硬度≥3），不耐磨损，为保持良好的装饰效果，一般都需要定期进行养护。人造岗石的制备工艺一般采用荒料法批次压制成型，生产出来的荒料再经过常温固化，排锯切割，抛光和深加工后制成成品。

人造石英石以不饱和聚酯树脂或热塑性高分子聚合物为基体，以硅酸盐天然石英石粉、硅砂、尾矿渣等无机材料（其主要成分为二氧化硅）为主要填料，经特定的工艺加工而成的具有一定规格尺寸和形状的人造石板材。因质地坚硬（莫氏硬度5-7）、结构致密，具有其他装饰材料无法比拟的耐磨、耐压、抗腐蚀、防渗透等特性。人造石英石广泛应用于橱房台面、实验室台面、窗台、吧台、电梯口、地面、墙面等。在材料要求比较高的场所都适用人造石英石。

无机人造合成石材的成本相比人造石英石和人造岗石的成本要低，同时，无机人造石也能有效地改变树脂型人造石只能用于室内装修等缺点，目前，市面上能见到的无机人造合成石材既能达到人造岗石和人造石英石的抗折强度，又具有优异的装饰效果，同时还能应用于室内、外铺贴和装饰使用，无机人造石在建材方面的应用具有广泛的市场前景。

由于人造石英石具有耐磨、耐压、硬度高等特点，只能适应于压板工艺制作，故该产品不易进行深加工。人造岗石比人造石英石的硬度低，其制作工艺是通过荒料法制作，可以采用排锯将荒料切割成板材或者通过专用设备将荒料切割成预定的小荒料，再利用石材曲面深加工机械将小荒料切割成各种异型或圆弧形等不同规格的产品，为了提高人造石材的装饰效果和档次，根据装修设计的要求，会对相应的人造石异型材或板材进行进一步雕刻加工，将产品雕刻成立体效果的图案或花纹。由于某些产品雕刻后的成品不一定能完全一致，且雕刻人工成本较高、生产效率偏低、良率低等原因，改变目前现状一直是人造石制造行业期望突破的技术难题。

【发明内容】

本发明解决的技术问题是提供一种成本较低、节能环保、应用面广、强度和良率高的无机人造石配件。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无机人造石配件，其特征在于，所述无机人造石配件由下述重量百分含量的组分组成：

骨料          28～50%

复合水泥      35～52%

复合改性剂    2～5%

促凝剂        0.02～0.1%

增韧剂        0.5～2%

水            11～17%

所述骨料的粒径大小按骨料的重量级配，骨料的粒径1～3mm占骨料重量的10～30%，骨料的粒径其筛号为20～80目的占骨料重量的50～80%，骨料的粒径其筛号大于80目小于等于400目的占骨料重量的5～20%。

本发明与现有技术相比的有益效果是：由于本发明采用复合水泥作为无机人造石的凝胶材料，与树脂型人造石相比，本配方在生产过程中无挥发性气体产生，作为人造石的凝胶材料，树脂比水泥的成本更高，且树脂型人造石只局限于室内装修使用，不适用于室外使用。本发明采用的骨料为不同粒径级别比例的级配，同时在骨料和复合水泥内加入促凝剂和增韧剂，再加入一定比例的复合改性剂和水调和，通过本配方制作出来的无机人造石配件具有节能环保、成本较低、应用面广、抗折强度和良率高等优点。

优选地，所述复合水泥包括第一类水泥和第二类水泥，所述第一类水泥包括普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、硅酸盐白水泥和矿渣水泥，所述第二类水泥包括硫铝水泥和铝酸钙水泥，所述第一类水泥中的任一种水泥与所述第二类水泥中的任一种水泥混合得到复合水泥，所述第一类水泥占复合水泥重量的75～95%，所述第二类水泥占复合水泥重量的5～25%。

优选地，所述骨料选自大理石、石英砂、花岗石、河砂中的一种或两种以上。

优选地，所述复合改性剂为VAE类复合改性剂、橡胶类复合改性剂、环氧树脂类改性剂、聚醇聚醚类改性剂的一种或两种以上。所述改性剂对新搅拌的混合物提供良好的施工性和保水性，对硬化材料提供非常好的粘结性、柔韧性、耐水性、耐碱性和良好的耐老化性，弥补水泥中的微观结构缺陷，防止微裂纹的产生或扩展，提升产品强度。

优选地，所述促凝剂为硫酸铝、硅酸钠、甲酸钙、硅酸钾、碳酸锂中的一种或两种以上。此类促凝剂可以有效缩短水泥砂浆的凝结时间，配合混凝剂的使用可以有效控制砂浆的凝结硬化时间，不影响成品性能。

优选地，所述增韧剂为玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚氨酯纤维、矿物纤维中的一种或两种以上。此类增韧剂可以增加无机人造石配件的内部结构性能，提高产品的抗折强度。

本发明解决的另一技术问题是提供一种成本较低、生产效率及良率高的无机人造石配件制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种无机人造石配件制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：a、将粒径大小重量百分含量级配的骨料、复合水泥、促凝剂、增韧剂加入搅拌机内并进行均匀搅拌；b、在步骤a的混合物料里加入合适重量的复合改性剂和水并均匀搅拌；c、将步骤b的物料按量均匀分布在预置图案的模具内，所述模具放置在振动平台上，边布料边振动，物料通过振动在模具内铺平；d、将步骤c的模具放在常温下自然湿养固化或加热湿养固化；e、对步骤d固化的半成品脱模；f、将步骤e的半成品放入酸性溶液内清洗进行表面粗化处理，烘干后在半成品的表面均匀喷涂一层附着层再烘干；g、步骤f的半成品采用水转印工序在其半成品的表面转印图案，烘干后在转印图案的表面均匀喷涂一层透明保护层，再烘干得到成品。

本发明与现有技术相比有益效果是：由于本发明采用复合水泥作为无机人造石的凝胶材料，与树脂型人造石相比，在生产过程中本发明不产生挥发性气体，无需压制且能一次成型，具有节能环保的特点；与传统工艺相比，无需对荒料进行切割、雕刻等工序，避免边角料的浪费，将混合物料布置在设置有图案的模具内，能够实现一次成型、具有立体花纹的无机人造石配件基体，通过水转印工艺将图案转印到无机人造石配件基体的表面，通过本制作工艺生产出来的无机人造石配件具有制作成本低、装饰效果佳、生产效率及良率高等优点。

优选地，所述步骤a的搅拌机为立式搅拌机，采用立式搅拌机方便将混合的物料搅拌均匀。

优选地，所述模具是采用硅胶材料制作的模具，采用硅胶材料制作模具具有成本较低，易脱模的优点。

【具体实施方式】

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，下述实施例及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

本实施例1按无机人造石配件的重量百分含量配制配方：骨料为50%，骨料选自大理石、石英砂、花岗石、河砂中的一种或两种以上，本实施例的骨料选用大理石和石英砂，石英砂和大理石骨料的粒径大小按骨料的重量级配，大理石和石英砂骨料的粒径1～3mm占骨料重量的30%，大理石骨料的粒径其筛号为20～80目的占骨料重量的50%，大理石骨料的粒径其筛号为80～400目的占骨料重量的20%。复合水泥为35%，所述复合水泥包括第一类水泥和第二类水泥，所述第一类水泥包括普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、硅酸盐白水泥和矿渣水泥，所述第二类水泥包括硫铝水泥和铝酸钙水泥，所述第一类水泥中的任一种水泥与所述第二类水泥中的任一种水泥混合得到复合水泥，所述第一类水泥占复合水泥重量的75～95%，所述第二类水泥占复合水泥重量的5～25%，本实施例采用的复合水泥由普通硅酸盐水泥和硫铝水泥混合而成，普通硅酸盐水泥占复合水泥重量的75%，硫铝水泥占复合水泥重量的25%。复合改性剂为2%，复合改性剂可以选用VAE类复合改性剂、橡胶类复合改性剂、环氧树脂类改性剂、聚醇聚醚类改性剂的一种或两种以上，其中，VAE类复合改性剂包括乙烯-乙酸乙烯共聚物乳液、醋酸乙烯-乙烯酯-乙烯共聚物乳胶粉、乙酸乙烯-羧酸乙烯共聚物乳胶粉和氯乙烯-月桂酸乙烯酯-乙烯三元共聚物乳胶粉；橡胶类复合改性剂包括苯乙烯-丁二烯共聚物乳液/乳胶粉；本实施例采用的复合改性剂为乙烯-乙酸乙烯共聚物乳液和苯乙烯-丁二烯共聚物乳液，所述乙烯-乙酸乙烯共聚物乳液和苯乙烯-丁二烯共聚物乳液分别占复合改性剂重量的50%。促凝剂为0.02%，促凝剂可以选用硫酸铝、硅酸钠、甲酸钙、硅酸钾、碳酸锂中的一种或两种以上，本实施例采用的促凝剂为甲酸钙。增韧剂为0.5%，增韧剂可以选用玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚氨酯纤维、矿物纤维中的一种或两种以上，本实施例采用的增韧剂为玻璃纤维和聚丙烯纤维，玻璃纤维占增韧剂重量的40%，聚丙烯纤维占增韧剂重量的60%。水为12.48%。

实施例2：

本实施例2按无机人造石配件的重量百分含量配制配方：大理石骨料为28%，大理石骨料的粒径大小按骨料的重量级配，大理石粒径1～3mm占骨料重量的10%，大理石骨料的粒径其筛号为20～80目的占骨料重量的75%，大理石骨料的粒径其筛号为80～400目的占骨料重量的15%。复合水泥为52%，本实施例采用的复合水泥由硅酸盐水泥和铝酸钙水泥混合而成，硅酸盐水泥占复合水泥重量的95%，铝酸钙水泥占复合水泥重量的5%。复合改性剂为5%，本实施例采用的复合改性剂为乙酸乙烯-羧酸乙烯共聚物乳胶粉、苯乙烯-丁二烯共聚物乳粉和聚醇聚醚类改性剂，乙酸乙烯-羧酸乙烯共聚物乳胶粉占复合改性剂重量的30%，苯乙烯-丁二烯共聚物乳粉占复合改性剂重量的30%，聚醇聚醚类改性剂占复合改性剂重量的40%。促凝剂0.1%，本实施例采用的促凝剂为硫酸铝、硅酸钠和甲酸钙，硫酸铝占促凝剂重量的30%，硅酸钠占促凝剂重量的30%，甲酸钙占促凝剂重量的40%。增韧剂为2%，本实施例采用的增韧剂为玻璃纤维、聚丙烯纤维和聚氨酯纤维，玻璃纤维占增韧剂重量的30%，聚丙烯纤维占增韧剂重量的30%，聚氨酯纤维占增韧剂重量的40%。水为12.9%。

实施例3：

本实施例3按无机人造石配件的重量百分含量配制配方：花岗石骨料为43.5%，花岗石骨料的粒径大小按骨料的重量级配，花岗石粒径1～3mm占骨料重量的15%，花岗石骨料的粒径其筛号为20～80目的占骨料重量的80%，花岗石骨料的粒径其筛号为80～400目的占骨料重量的5%。复合水泥为40%，本实施例采用的复合水泥由硅酸盐白水泥和硫铝水泥混合而成，硅酸盐白水泥占复合水泥重量的80%，硫铝水泥占复合水泥重量的20%。复合改性剂为4.5%，本实施例采用的复合改性剂为环氧树脂类改性剂。促凝剂0.08%，本实施例采用的促凝剂为硅酸钾。增韧剂为0.92%，本实施例采用的增韧剂为聚氨酯纤维。水为11%。

实施例4：

本实施例4按无机人造石配件的重量百分含量配制配方：河砂骨料为30.5%，河砂骨料的粒径大小按骨料的重量级配，河砂粒径1～3mm占骨料重量的25%，河砂骨料的粒径其筛号为20～80目的占骨料重量的65%，河砂骨料的粒径其筛号为80～400目的占骨料重量的10%。复合水泥为48%，本实施例采用的复合水泥由矿渣水泥和硫铝水泥混合而成，矿渣水泥占复合水泥重量的80%，硫铝水泥占复合水泥重量的20%。复合改性剂为3%，本实施例采用的复合改性剂为聚醇聚醚类改性剂。促凝剂0.05%，本实施例采用的促凝剂为碳酸锂。增韧剂为1.45%，本实施例采用的增韧剂为矿物纤维，例如玄武岩纤维。水为17%。

上述普通硅酸盐水泥的型号可选用325R、425R或525R。

将上述四个实施例中任一项配方的粒径大小级配的骨料、复合水泥、促凝剂和增韧剂放入立式搅拌机内进行均匀搅拌，按预定份量的复合改性剂和水加入均匀搅拌的物料里进行二次均匀搅拌。为了使复合改性剂在物料里更均匀，避免局部物料含有的复合改性剂超标过量而影响产品性能，最好是将复合改性剂与水均匀搅拌后，再将含有复合改性剂的水倒入第一次均匀搅拌的物料里再进行二次搅拌。上述一次搅拌和二次搅拌的搅拌机转速为10～18转/分钟，搅拌时间为4～15分钟，前提是对上述物料搅拌均匀为止。将均匀搅拌好的物料按量均匀分布在预置图案的硅胶模具内，所述硅胶模具放置在振动平台上，布料的同时进行振动，也就是边布料边振动，物料通过振动在模具内铺平。接下来将布好料的模具放在常温下自然湿养固化2～4小时，或者对布好料的模具加热至35～45度湿养固化2～3小时。将湿养固化好的半成品进行脱模。将半成品放入酸性溶液内清洗，对半成品进行表面粗化处理，所述酸性溶液可选用硫酸、磷酸或盐酸中的其中一种，酸性溶液的浓度为1～7%，无机人造石配件浸泡在酸性溶液内的时间为30～90秒。烘干后在半成品的表面均匀喷涂一层附着层再烘干；所述附着层主要作用是增加转印图案在半成品表面的附着力，附着层的成分主要包括PU漆、固化剂和开油水。接下来，半成品采用水转印工序在其半成品的表面转印图案，具体地，将半成品无机人造石配件逐渐贴近水转印薄膜，图案层会在水压的作用下转移到半成品无机人造石配件的表面，半成品无机人造石配件附着层表面固有的黏附作用而产生附着力使油墨状态的图案吸附于无机人造石配件的附着层表面，实现图案层黏附于无机人造石配件的表面；烘干后在转印图案的表面均匀喷涂一层透明保护层，再烘干得到无机人造石配件成品。所述透明保护层可以是PU漆、UV漆、聚氨酯中的任意一种。本制备工艺用到的模具当然也可以采用其它材料制作的模具，比如塑胶材料、金属材料等制作的模具。

本发明配方采用复合水泥作为凝胶材料，制作时不产生挥发性气体，在制作过程中不需要压制即可得到无机人造石配件基体，具有节能环保的特别，在配方里加入增韧剂能够大大增强无机人造石配件基体的性能和抗折强度，制作工艺方面，与传统工艺相比，无需对荒料进行切割、雕刻等工序，避免边角料的浪费，将混合物料布置在设置有图案的模具内，能够实现一次成型的、具有立体花纹的无机人造石配件基体，通过水转印工艺将图案转印到无机人造石配件基体的表面，通过本制作工艺生产出来的无机人造石配件具有制作成本低、装饰效果佳、生产效率及良率高等优点。无机人造石配件产品广泛应用于室内、外墙面装饰，特别是大量应用于电视背景墙的装饰。

以上所述仅用以方便说明本发明，在不脱离本发明创作的精神范畴内，熟悉此技术的本领域的技术人员所做的各种简单的变相与修饰应当属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无机人造石配件，其特征在于：所述无机人造石配件由下述重量百分含量的组分组成：

骨料          28～50%

复合水泥      35～52%

复合改性剂    2～5%

促凝剂        0.02～0.1%

增韧剂        0.5～2%

水            11～17%

所述骨料的粒径大小按骨料的重量级配，骨料的粒径1～3mm占骨料重量的10～30%，骨料的粒径其筛号为20～80目的占骨料重量的50～80%，骨料的粒径其筛号大于80目小于等于400目的占骨料重量的5～20%。

2.根据权利要求1所述的无机人造石配件，其特征在于：所述复合水泥包括第一类水泥和第二类水泥，所述第一类水泥包括普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、硅酸盐白水泥和矿渣水泥，所述第二类水泥包括硫铝水泥和铝酸钙水泥，所述第一类水泥中的任一种水泥与所述第二类水泥中的任一种水泥混合得到复合水泥，所述第一类水泥占复合水泥重量的75～95%，所述第二类水泥占复合水泥重量的5～25%。

3.根据权利要求1或2所述的无机人造石配件，其特征在于：所述骨料选自大理石、石英砂、花岗石、河砂中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1或2所述的无机人造石配件，其特征在于：所述复合改性剂为VAE类复合改性剂、橡胶类复合改性剂、环氧树脂类改性剂、聚醇聚醚类改性剂的一种或两种以上。

5.根据权利要求1或2所述的无机人造石配件，其特征在于：所述促凝剂为硫酸铝、硅酸钠、甲酸钙、硅酸钾、碳酸锂中的一种或两种以上。

6.根据权利要求1或2所述的无机人造石配件，其特征在于：所述增韧剂为玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚氨酯纤维、矿物纤维中的一种或两种以上。

7.一种无机人造石配件制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

a、将粒径大小重量百分含量级配的骨料、复合水泥、促凝剂、增韧剂加入搅拌机内并进行均匀搅拌；

b、在步骤a的混合物料里加入合适重量的复合改性剂和水并均匀搅拌；

c、将步骤b的物料按量均匀分布在预置图案的模具内，所述模具放置在振动平台上，边布料边振动，物料通过振动在模具内铺平；

d、将步骤c的模具放在常温下自然湿养固化或加热湿养固化；

e、对步骤d固化的半成品脱模；

f、将步骤e的半成品放入酸性溶液内清洗进行表面粗化处理，烘干后在半成品的表面均匀喷涂一层附着层再烘干；

g、步骤f的半成品采用水转印工序在其半成品的表面转印图案，烘干后在转印图案的表面均匀喷涂一层透明保护层，再烘干得到成品。

8.根据权利要求7所述的无机人造石配件制备工艺，其特征在于：所述步骤a的搅拌机为立式搅拌机。

9.根据权利要求7所述的无机人造石配件制备工艺，其特征在于：所述模具是采用硅胶材料制作的模具。