CN106488894B

CN106488894B - 利用原豆咖啡粉末和咖啡副产物的具有咖啡香的环保人造大理石及其制造方法

Info

Publication number: CN106488894B
Application number: CN201480078006.9A
Authority: CN
Inventors: 赵康英; 金局泰; 李相贤; 吕珍寿; 严柱导
Original assignee: World Cmma Corp
Current assignee: World Cmma Corp
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2019-08-09
Anticipated expiration: 2034-04-17
Also published as: CN106488894A; US20170036958A1; WO2015160011A1; KR101846264B1; KR20160147260A

Abstract

本发明公开了在制造人造大理石时，添加用咖啡粉末或原豆咖啡等制作咖啡时废弃的残渣等咖啡副产物或原豆咖啡粉末，以能够散发咖啡香和自然美的环保大理石及其制造方法。本发明的特征是，人造大理石中，相对于100重量份的不饱和聚酯树脂，除了通常添加剂之外，还含有10～100重量份的咖啡残渣或原豆咖啡粉末，在制造人造大理石时不使用玻璃纤维，从而更加环保，并且将作为废弃物的咖啡残渣利用于人造大理石制造中，因此不仅能够资源回收利用，而且保护环境，因咖啡具有的色彩而更加具有自然质感，且因其香味对人体起到康复作用，使用咖啡残渣，可以节约其他成分而更加经济、环保，可提供良好质感的人造大理石。

Description

利用原豆咖啡粉末和咖啡副产物的具有咖啡香的环保人造大理石及其制造方法

技术领域

本发明涉及人造大理石及其制造方法，更详细地说，涉及在制造人造大理石时，添加用咖啡粉末或原豆咖啡等制作咖啡时废弃的残渣等咖啡副产物以能够散发咖啡香和自然美的环保大理石及其制造方法。

背景技术

天然大理石或花岗岩等由于表面纹饰美丽，一直作为建筑装饰材料广泛使用，最近也作为高品质质感的材料，在地板材料、墙体、洗碗池上板等多种领域，其需求大幅度增加，但是由于费用高，仅用天然石难以满足其需求，所以一直开发着显现天然质感的多种多样的人造石。

上述人造大理石分为：普通人造大理石，该普通人造大理石是在不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂中添加无机物填充剂、各种混合材料得到的；树脂类强化人造天然石，该树脂类强化人造天然石是将无机物类天然矿物和基料树脂进行混合得到的混合物进行振动压缩成型得到的，能够显示出天然质感本身。

上述人造大理石混合有，作为基料树脂的不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂、无机物填充剂、增强强度用无机物类玻璃纤维、以及根据用途和功能的大理彩色碎片(Marble color chips)、颜料、染料等其他添加剂，利用这些的人造大理石由于材料所具有的电绝缘性、耐热性、耐药品性等，除了上述墙体、地板材等之外，在电绝缘性材料领域中也用于多种用途。

但是，由于上述人造大理石中使用玻璃纤维，因此避开用于建筑内部装饰材料或洗碗池等厨房。

为了解决上述问题且提供环保人造大理石，尝试了很多，最近公开的公开专利第10-2013-0077680号中公开了具有天然质感和部分蓄光性的人造大理石及其制造方法，注册专利第10-0980802号记载了用于提供环保人造石的人造成型装置、人造成型方法及利用该方法的人造石，此外也公开或公布了多种人造大理石及其制造方法，但是与本发明追求的思想完全不同。

一方面，咖啡是大众喜欢的饮料，因此出现各种咖啡机和咖啡店，特别是使用原豆的原豆咖啡市场逐渐增多。

随着上述咖啡市场的增多，作为制作咖啡后的副产物的咖啡残渣也同样增多，这些咖啡残渣因其香，用作芳香剂或除臭剂，但是大部分咖啡残渣仍处于废弃状态，对环境造成恶劣影响，因此很需要能够将这些咖啡残渣回收利用的方案。

根据上述需求，了解将咖啡残渣活用的技术时，记载有：在功能性纸浆和纸张制造时利用咖啡残渣的注册专利第10-1257214号；建筑、家具用板材、相框、玩具等物品制造时利用咖啡残渣的公开专利第10-2004-0051186号；香皂及其制造方法中利用咖啡残渣的公开专利第10-2012-0081293号；利用于生物塑料的公开专利第10-2013-0083472号；利用于教学用具的成型品的公开实用新型第20-2012-0001902号；用作生物油或化妆品或者药品材料的油溶性提取物及其制造方法中利用的公开专利第10-2011-0077722号；利用于除臭剂的公开专利第10-2013-0019820号；利用于一次性容器及其制造方法的公开专利第10-2013-0109300号等。

但是，上述利用咖啡残渣的以往技术与本发明追求的目的及为达到其目的的发明思想根本上不同。

发明内容

本发明的目的是提供利用咖啡副产物或原豆咖啡粉末的人造大理石及其制造方法，与以往的人造大理石不同，更环保，将废弃而可能污染环境的废料的咖啡残渣或粉碎的原豆咖啡(以下称咖啡残渣)利用于人造大理石，不仅能够回收利用废弃资源，而且大理石的质感更加自然且具有淡淡咖啡香，在用于建筑物时，使现代人能够保持更加安定。

为达到上述本发明的目的，本发明提供人造大理石，上述人造大理石是以100重量份的不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂为标准，含有：10～100重量份的热塑性低收缩剂、200～300重量份的无机物填充剂、10～100重量份的彩色碎片、5～100重量份的加强材料、0.1～5重量份的硬化催化剂、5～30重量份的离型剂、0～30重量份的颜料、以及10～100重量份的咖啡残渣。

另外，本发明为了制造上述人造大理石，提供人造大理石的制造方法，包括：将不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂与低收缩剂和硬化催化剂进行混合的步骤S1；在上述步骤S1的混合物中混合咖啡残渣的步骤S2；在上述步骤S2之后混合无机物填充剂等的步骤S3；在上述步骤S3之后添加并混合加强材料等的步骤S4；以及，将混合的混合物熟成之后，在加温加压条件下，利用成型(Molding)工艺制造人造大理石的步骤S5。

此外，为了处理在上述人造大理石制造方法中使用的咖啡残渣，本发明提供用于人造大理石制造的咖啡残渣处理方法，该方法包括：将原豆咖啡等咖啡残渣在70～100℃的干燥条件下干燥至5％以下含水率的步骤SS1；将干燥的上述咖啡残渣除去杂质并分级的步骤SS2。

根据本发明，在制造人造大理石时不使用玻璃纤维，从而更加环保，并且将作为废弃物的咖啡残渣利用于人造大理石制造中，因此不仅能够资源回收利用，而且保护环境，因咖啡具有的色彩而更加具有自然质感，且因其香味对人体起到康复作用，使用咖啡残渣，可以节约其他成分而更加经济、环保，可提供良好质感的人造大理石。

具体实施方式

下面通过优选实施例进一步详细说明本发明。下述说明是为了帮助理解和实施，本发明并不限定于此。可以理解为，本领域人员在以下权利要求的范围中记载的本发明的思想内能够实施多种变形和变更。

本发明提供人造大理石，在添加有不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂和各种添加剂的人造大理石中，相对于100重量份的上述树脂，添加有10～100重量份的原豆咖啡残渣。

上述添加剂可以使用选自低收缩剂、无机物填充剂、彩色碎片、加强材料、硬化催化剂、离型剂、颜料中的一种以上。

首先，说明本发明中使用的组成要素。

一般来说，合成树脂类人造大理石中的树脂是主要为不饱和聚酯树脂和丙烯酸树脂。

在这里，将不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂通过成型工艺来制造的人造大理石是广泛用于建筑领域的厨房、室内装饰等，其性能优异，因此，本发明也使用不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂，所用的液相树脂是粘度为20～50Poise/25℃、不挥发成分(固体成分)为55～70％的树脂，且考虑成型品的光泽、弯曲、破损等而进行了选择。

本发明中，以100重量份的上述树脂为标准，作为通常的使用了如表1中所示的。

表1

之后，为了防止收缩，使用热塑性成分的低收缩剂。

上述低收缩树脂是为了防止收缩而使用的，相对于100重量份的上述不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂，使用约10～100重量份。

下面除了不饱和聚酯树脂之外，本发明中使用的组成要素的重量份是指以100重量份的不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂为标准。

可使用的热塑性成分的低收缩剂种类可举的是含有PS(聚苯乙烯)、PVAc(聚乙酸乙烯酯)成分的产品，在不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂硬化时，一般就会伴随7～10％的体积收缩率，但是上述低收缩剂是可大幅度防止其收缩，赋予低收缩性，使成型的人造大理石的收缩降低至0.2％以下。

但是，考虑人造大理石的形状、材料硬化速度、成形时的成型温度、成型压力等优异的产品外观等，可采用最适当的使用量。也就是，当使用量为10重量份以下时，收缩防止性能显著下降；而当100重量份以上时，在人造大理石表面出现低收缩剂，表面就会模糊，透明质感就会降低，因此使用上述范围。

表2是本发明中可使用的低收缩剂的种类。

表2

低收缩剂的种类	产品名	特性
			PS类((聚苯乙烯))	L-01,APS50,PS40	着色性、流动性
PE类((聚苯乙烯))	UF20,UF80	平滑性、流动性
			PVAc类(聚乙酸乙烯酯)	L73,L75	尺寸稳定性、相溶性

然后，使用200～300重量份的无机物填充剂。

填充剂是为了提高成型品的尺寸稳定性、精密度、表面平滑性等而使用的，优选使用氢氧化铝。适用于建筑用成型混合物类人造大理石的普通无机物填充剂是氢氧化铝(AL(OH)₃)，但是特殊情况下，也使用二氧化硅成分的无机物填充剂，但是使用二氧化硅成分时，需要特殊设备，所以目前为止在成型混合物类人造大理石领域中有些难以使用。作为无机物填充剂的氢氧化铝的种类，由于制造国家、粒度、色彩(高白色)、价格等不同，从而其种类也多样，但是用于建筑时主要使用透明感优异、高白色、流动性优异、成型品的色彩稳定的产品(日本：H-320，H32)。

本发明中，当无机物填充剂的量越多时，虽然对尺寸稳定性有帮助，但是物理性质(机械强度)就会降低，比重变大而产品变重时，拿取不便，且脆性降低而不足时，尺寸稳定性就会降低，产品变形，所以透明质感就会减少，因此优选使用上述范围，本发明中使用如下表3所示的。

表3

之后，使用10～100重量份的用于显现天然石质感的彩色碎片或UP碎片。

上述彩色碎片是，将不饱和聚酯树脂和氢氧化铝硬化剂颜料等硬化为混合白色、黑色、黄色、棕色等的成型物，通过该成型物的粉碎、分级工艺，使其具有天然石质感花纹，该碎片的使用量一般为10～100重量份，当过量使用时，存在成型时材料在模具内的流动受到影响等问题；而当过少使用时，碎片埋没在颜料中，降低大理石质感，所以使用上述范围。为达到本发明的目的，本发明中，将原豆咖啡残渣分级使用，能够提供代替棕色彩色碎片使用的效果，因此可以不使用棕色彩色碎片。

可使用的碎片如下表4所示。

表4

另外，使用5～100重量份的作为加强材料的有机纤维的聚乙烯醇纤维(Polyvinylalcohol fiber)。

使用加强材料时，材料在模具内流动时与基质(matrix)一起流动，所以产品的机械强度良好，对成型品的裂纹、尺寸稳定性等有效。成型的人造大理石的情况中，一般来说，作为加强材料使用玻璃纤维(6mm、12mm)，但是为了达到本发明的目的的人造大理石的情况中，就会使用有机纤维。一般来说，使用有机纤维时，人造大理石的物理性质大幅度降低，收缩严重，产品就会出现裂纹变形，所以大家认为使用上不可能。但是本发明中，为了改善上述情况，调整工艺，即使使用有机纤维，也能得到充分的强度，特别是与使用玻璃纤维时相比，人造大理石的质感更加优异。当上述范围为5重量份以下时，机械物理性质就会降低，难以用作人造大理石；而当100重量份以上时，有机纤维就会吸收树脂物质，材料难以混合，所以使用上述范围，所用的纤维如下表5所示。

表5

另外，使用0.1～5重量份的硬化催化剂。

硬化剂是使用有机过氧化物，成型混合物类人造大理石是通常在130～140℃附近成型，所以过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB,Tert.Butylperoxybenzoate)是黄色的液相，是在分子内具有-O-O-结合的有机过氧化物。主要用作不饱和聚酯树脂(UPR)的高温硬化剂，也用作EPS和丙烯酸树脂的聚合引发剂。硬化剂对产品的生产性、产品的外观产生很大影响，所以选择时需要慎重。

当过量使用或使用量不足时，就会产生产品破损或不能成型而引起很多外观上问题，因此按上述范围使用的催化剂如下表6所示。

表6

然后，使用5～30重量份的内部离型剂。

离型剂的用途是将成型品从模具中有效脱离，不损伤模具，且成型品外观也良好。

一般离型剂的情况包括：将离型剂加入到材料内而成型时向外涌出的类型；将液相离型剂沾在布(布片)上并在模具表面涂抹的类型。成型混合物的情况中使用内部离型剂。当过量使用时，存在成型品容易变黄、表面软化等副作用；当使用量不足时，成型品粘在模具上，引起产品和模具的破损，因此使用上述范围。

所用的离型剂是如下表7所示。

表7

内部离型剂种类	熔点(℃)	外观	用途/特征
				硬脂酸铝	140～150	白色粉末	用于成型混合物
硬脂酸锌	115～125	白色粉末	用于成型混合物
				硬脂酸钙	140～145	白色粉末	用于成型混合物

之后，使用0～30重量份的颜料。

颜料是为发挥顾客所需的色彩而使用，其种类很多，大体分为无机颜料和有机颜料，抵触RoHS项目的颜料是对环境有害，因此禁止使用，所以颜料选定很难。特别是，用于人造大理石调色的颜料的情况中，优选确认RHS试验报告书和MSDS后使用。根据不同种类的颜料，可能会促进硬化或延迟硬化，所以需要充分的试验。一般来说，白色主要使用二氧化钛(TiO₂)。

本发明中，可以不使用颜料，使用时优选为30重量份为止，其理由是因为彩色碎片和透明质感可能会被颜料埋没，降低大理石质感。

另外，本发明中，作为无机物填充剂、UP彩色碎片、以及颜料的一部分，使用10～100重量份的作为咖啡副产物的原豆咖啡残渣。

本发明中，将已完成前处理的原豆咖啡残渣用作如上所述UP彩色碎片、无机物填充物、颜料，因此为达到本发明目的，完全没有使用颜料。在使用颜料(着色剂)时，彩色碎片等被埋没，即使使用相同量，也会产生色相深的人造大理石表面，但是使用原豆咖啡残渣时，可得到人造大理石表面更加美丽且质感高档的效果，当使用量为10重量份以下时，难以着色；而当100重量份以上时，模具内材料的流动性就会显著降低，会引起斑点，因此使用上述范围。

另外，为了其他材料的浸透，可使用表面活性剂成分的添加剂，这有助于有机物材料和无机物材料的使用性，有助于物理性质的提高，主要使用德国BYK公司的产品。

为了延迟硬化速度，使用醌类成分的延迟剂(苯醌；美国eastman公司)，作为增稠剂使用MgO(氧化镁)，使用相对于树脂的1％以内，使得材料拿取容易，其理由是为了达到本发明目的，含有0.5～50％，这是因为当不使用时，材料的流动性过快，就会产生树脂物质堆积现象；当使用过多时，材料就会固体化，流动性缓慢，在成型品的表面产生早期凝胶化现象，由此产生气体和未成型部分，为了改善这些，需要投入过量的原料。

通过使用上述组成成分，以上述理由，本发明提供人造大理石，上述人造大理石是相对于100重量份的不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂，含有：10～100重量份的热塑性低收缩剂、200～300重量份的无机物填充剂、10～100重量份的彩色碎片、5～100重量份的加强材料、0.1～5重量份的硬化催化剂、5～300重量份的离型剂、以及10～100重量份的咖啡残渣或原豆咖啡粉末。

在这里，本发明中，还可以含有30重量份的颜料，还可以含有表面活性剂、硬化速度延迟剂、增稠剂等。

在上述组成要素中，除了咖啡残渣之外的组成要素可使用选自在人造大理石制造中通常使用的成分。

另外，本发明提供人造大理石制造方法，上述人造大理石的制造方法包括：将100重量份的不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂与10～100重量份的热塑性低收缩剂和0.1～5重量份的硬化催化剂进行混合的步骤S1；在上述步骤S1的混合物中混合咖啡残渣副产物的步骤S2；在上述步骤S2之后混合200～300重量份的无机物填充剂、10～100重量份的彩色碎片、5～30重量份的内部离型剂的步骤S3；在上述步骤S3之后添加并加热混合5～100重量份的加强材料、0.1～2重量份的增稠剂的步骤S4；以及，将混合的混合物熟成之后成型的步骤S5。

上述步骤S1中的混合是进行15～20分钟且保持25～30℃。其理由是为了将填充剂和作为加强材料的有机纤维混合成最适当，当温度和时间过低或过少时，不能充分混合；当过高或过长时，不会得到更好的效果。

上述步骤S2中的混合优选为进行15～20分钟且混合物温度保持30～35℃。

另外，上述步骤S3中的混合也优选为进行15～20分钟且混合物温度保持30～35℃，其理由是，混合物的粘度为5000～10000泊(Poise)时，与作为加强材料的有机纤维的混合最适当，并且在上述温度和时间时，混合物的粘度处于上述范围而最适当。

之后，上述步骤S4中的混合也优选为进行5～10分钟，且混合物温度保持40～45℃，其理由是，混合作为加强材料的有机纤维时，粘度就会急剧上升至100000泊，在上述温度和时间范围以下混合时，有机纤维不能充分浸透，而在上述温度和时间范围以上混合时，引起材料的温度升高，存在混合物的储存稳定性的问题。

另外，上述步骤S5中的熟成优选为在20～25℃的冷暗条件下进行24～48小时，其理由是，能够保持材料在模具内流动的最适当粘度，成型品整体的物理性质相同，最大限度地显现人造大理石质感，材料的拿取容易，当超出上述范围时，难以满足上述需求。

此外，上述步骤S5中的成型是也可以采用通常的人造大理石成型方法。也就是，在作为人造大理石成型条件的130～150℃、1分钟/成型品厚度(mm)、成型压力90～150kgf/cm²的条件下进行，通常的人造大理石材料的比重是1.7～1.9，但是在本发明中为1.5～1.6，此时得到了拿取容易的效果。

另外，本发明提供上述用于人造大理石或人造大理石的制造方法的咖啡残渣等副产物的处理方法，上述咖啡残渣处理方法包括：将收集的原豆咖啡等的咖啡残渣(通常含水率为45～55％)进行干燥的步骤SS1；将干燥的咖啡残渣除去杂质并分级的步骤SS2。

上述步骤SS1中的干燥优选在70～100℃干燥约6～8小时，干燥至含水率约5％以下，其理由是，当含水率超过5％时，材料在模具内的流动性降低，降低所有物理性质，另外，是因为在上述温度和时间内得到最有效的目标含水率。

另外，上述步骤SS2中的分级是优选除去10目以上，其理由是，如果不除去100目以上，在人造大理石表面上作用为异物，从而可能会成为次品。

上述处理方法中如果觉得不足，也可以进一步实施赋予咖啡香的补充工艺。

【实施例】

利用完成处理的原豆咖啡残渣进行人造大理石的混合，制造人造大理石成型物。此时实施的环保人造大理石制造方法的最适条件是如下表8所示。

表8

适用的材料是可使用上面所述的成分。

观察实施例的效果时，以往情况是使用颜料来成型人造大理石，此时在成型温度(140～150℃)下成型10分钟的过程中就会伴随热性的色变。

因此，难以生产木质质感、棕色的产品，即使生产，色彩也不均匀，因此在色彩使用上受限。

相反，可确认本实施例的成型品中没有斑点，使用原豆咖啡残渣的产品可以减量使用价格高的无机物填充剂和彩色碎片等材料，原价能够至少节约10％，最多达到20％，特别是，在人造大理石表面具有淡淡的咖啡香。

Claims

1.一种人造大理石，其特征在于，在利用不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂的人造大理石中，相对于100重量份的所述不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂，除了通常的添加剂之外，还含有10～100重量份的咖啡残渣或原豆咖啡粉末；

相对于100重量份的所述不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂，所述添加剂为10～100重量份的热塑性低收缩剂、200～300重量份的无机物填充剂、10～100重量份的彩色碎片、5～100重量份的加强材料、0.1～5重量份的硬化催化剂、5～30重量份的离型剂；

所述低收缩剂是选自PS、PE、PVAc中一种以上；

所述无机物填充剂是氢氧化铝，所述加强材料是作为有机纤维的聚乙烯醇纤维，所述硬化催化剂是有机过氧化物，所述离型剂是内部离型剂。

2.权利要求1所述的人造大理石的制造方法，其特征在于，该制造方法包括：

将100重量份的不饱和聚酯树脂或丙烯酸树脂与10～100重量份的热塑性低收缩剂和0.1～5重量份的硬化催化剂在25～30℃混合15～25分钟的步骤S1；

在所述步骤S1之后混合咖啡残渣或原豆咖啡粉末的步骤S2；

在所述步骤S2之后添加并混合200～300重量份的无机物填充剂、10～100重量份的彩色碎片、5～30重量份的内部离型剂的步骤S3；

在上述步骤S3之后添加并加热混合5～100重量份的加强材料、0.1～2重量份的增稠剂的步骤S4；以及，

将混合的混合物熟成之后成型的步骤S5；

所述步骤S2中的混合是进行15～20分钟，混合物的温度为30～35℃；

所述步骤S3中的混合是进行15～20分钟，混合物的温度为35～45℃；

所述步骤S4中的混合是进行5～10分钟，混合物的温度为40～45℃；

所述步骤S5中的熟成是在20～25℃冷暗条件下进行24～48小时；

所述的咖啡残渣或原豆咖啡粉末的处理方法包括：

将收集的咖啡残渣或原豆咖啡粉末干燥至5％以下含水率的步骤SS1；

区分出10目的干燥的所述咖啡残渣或原豆咖啡粉末并分级的步骤SS2；

所述步骤SS1中的干燥是在70～100℃进行6～8小时。