CN107512870B - 一种环保型轻质建筑装饰人造石及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环保型轻质建筑装饰人造石及制备方法，以石材加工废料大理石粉和花岗岩粉为主要原料，通过微细化处理与水性粘接剂、铝合金粉混合形成具有塑性的物料，然后在模具中成型为板材，干燥后，在660‑750℃温度下激光烧结压制，使铝合金粉末熔融连接网络大理石粉，从而得到环保型轻质建筑装饰人造石。本发明提供上述方案，有效地克服了现有人造石材树脂粘接污染环境、无机粘接密度大的缺陷，实现了不但轻质，而且强度高的技术效果，进一步，人造石板可薄可厚，生产环境无污染，健康环保。

Description

一种环保型轻质建筑装饰人造石及制备方法
技术领域
本发明涉及材料加工领域，具体涉及一种建筑装饰人造石及制备方法。
背景技术
新型建筑材料是在传统建筑材料基础上产生的新一代升级换代建筑材料，主要包括新型墙体材料、保温隔热材料、防水密封材料和装饰装修材料等。在低碳时代到来之际，在国家提倡节能降耗、转型发展的大背景下，绿色低碳、节能环保已经成为新型建材不可回避的使命。为此, 以绿色环保、利废、隔热、保温、防火、质轻、高强、替代、成本低廉、节土、节地为目标的新型建材从中获得巨大的发展新机遇。新型建材的工业产值超过6000亿元，年增长超过14%，从业企业超过5000多家。目前，不断有新型建材被开发，特别是一些复合化、多功能化、节能化、绿色化、轻质高强化的新型建材占据了传统建材50%以上的比重。
人造石材，又称合成石材，具有类似大理石、花岗石的机理特点，色泽均匀，结构紧密、耐磨、耐水、耐寒、耐热、耐酸碱。人造石作为一种符合国家可持续发展战略的新型健康环保产品，被广泛应用于装修材料领域。现有人造石材主要是以大理石粉、不饱和聚酯树脂或环氧树脂、阻燃剂、颜料、消泡剂及固化剂为主要材料制成装饰用的人造石板。由于采用了树脂，因此存在制备环境污染大，阻燃性和环保型难以保证。也有采用无机胶结材料制备人造石，如用快硬水泥、普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、粉煤灰水泥、矿渣水泥以及熟石膏等与石粉混合后凝固成型，但其装饰效果差，重量大，需要颜料遮盖其深色，品质低。人造石材用骨料和粘接材料通过搅拌、震动、抽真空、压制成型，待达到强度要求后，锯片、打磨、抛光即制得人造石材。目前中国90%以上人造石材均使用树脂作为粘接材料，使用树脂制得的石材具有颜色鲜艳、光洁度高、色泽均匀、高强度等特点，但树脂属有机材料，耐候性差，无法在室外使用；而且树脂用促进剂具有刺激性气味和腐蚀性，生产过程不符合环保要求。
中国专利公开号103288397 B公开了一种人造石材无机粘接剂，采用白水泥 53-87%、重钙粉0-30%、煅烧偏高岭土 10-30%、无机纤维 0.2-2%、胶粉0.5-3%、助剂0-1%、钛白粉0.5-3%制成，无机粘接剂有抗冲击、耐磨、耐候性和耐久性好、抗渗透和抗冻融等多种功能，不含任何有毒、有害原料，生产和使用过程符合环保要求，但是无机矿物材料由于密度大，作为粘接剂制成的人造石材单位体积重量大，与人造石材轻质化发展相背离。
因此，开发一种环保、轻质的建筑装饰人造石复合市场发展需求。
发明内容
针对现有人造石材树脂粘接污染环境、无机粘接密度大的缺陷，本发明提供一种环保型轻质建筑装饰人造石及制备方法，克服了现有人造石材树脂粘接污染环境、无机粘接密度大的缺陷，实现了大幅提高人造石的抗弯强度，轻质、生产环境无污染，健康环保的技术效果。
为解决上述问题，本发明提供一种环保型轻质建筑装饰人造石，所述人造石由铝合金粉末经熔融呈网络连接石材粉料成型，由如下原料按重量份制备而成：
石材加工废料 20-60份
水性粘接剂 5-10份
铝合金粉 10-30份
水 25-50份
其中，所述石材粉料加工废料为大理石或花岗岩的加工废料;
所述水性粘接剂为海藻酸胶、瓜尔豆胶、黄原胶中的至少一种;
所述铝合金粉粒径为10-50微米。
另一方面，提供一种制备环保型轻质建筑装饰人造石的方法，所述方法包括如下步骤：
（1）将20-60重量份所述石材加工废料经过球磨过筛获得粒径为10-100微米的石材粉料；
（2）将步骤（1）制备的所述石材粉料，5-10重量份所述水性粘结剂，10-30重量份铝合金粉混合均匀，加入25-50重量份水不断进行搅拌，得到具有塑性的混合浆料；
（3）将所述混合浆料放入模具中，施加压力压制成型，经过干燥处理，获得成型板材胚料；
（4）对所述成型板材胚料加压并进行激光烧结，使铝合金粉末熔融形成网络连接所述石材粉料，从而得到环保型轻质建筑装饰人造石。
优选的，步骤（3）中所述加压成型，成型压力为2-5MPa，保压时间为20-55min。
优选的，步骤（3）中所述干燥处理为自然干燥，或进行升温至100-150℃，气流速度为0.5-10cm/s的加热干燥。
优选的，所述铝合金粉为镁铝合金粉、锌铝合金粉、镁铝锌合金粉、铜铝合金粉中的一种或几种的混合。
优选的，步骤（4）中对所述成型胚料施加压力为1.2-2.8MPa，烧结温度为660-750℃，激光烧结功率为1000-2500W，烧结时间为10-50秒。
现有方案中人造石材均使用树脂作为粘接材料，使用树脂制得的石材具有颜色鲜艳、光洁度高、色泽均匀、高强度等特点，但树脂属有机材料，耐候性差，无法在室外使用，而且树脂用促进剂具有刺激性气味和腐蚀性，生产过程不符合环保要求。此外，人造石材无机粘接剂由于密度大，作为粘接剂制成的人造石材单位体积重量大，与人造石材轻质化发展相背离。鉴于此，本发明提供一种环保型轻质建筑装饰人造石及制备方法，以石材加工废料大理石粉和花岗岩粉为主要原料，通过微细化处理与水性粘接剂、铝合金粉混合形成具有塑性的物料，然后在模具中成型为板材坯子，干燥后，进一步，在660-750℃温度下激光烧结压制，使铝合金粉末熔融连接网络大理石粉，从而得到环保型轻质建筑装饰人造石。本发明提供上述方案中由铝合金融化将大理石粉来接形成人造石，不但轻质，而且强度高，人造石板可薄可厚，生产环境无污染，健康环保。
本发明一种环保型轻质建筑装饰人造石及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明提供的一种环保型轻质建筑装饰人造石，以融化铝合金粉末形成的网络包裹填充石材粉料，进而接形成人造石，克服了现有人造石材树脂粘接污染环境、无机粘接密度大的缺陷，实现了大幅提高人造石的强度，轻质、生产环境无污染，健康环保的技术效果。
2、本发明提供的一种环保型轻质建筑装饰人造石，以水性粘结剂制备生坯，在生坯中通过烧结之后不含有机物材料，使得制备的人造石内部高强轻质。
3、本发明提供的一种环保型轻质建筑装饰人造石制备方法，采用激光熔融加热方法，可以实现对人造石材的快速制备，生产效率高，制备过程稳定。
4、本发明公开的方案制备工艺简单，石材原料来源于生产加工废料，成本低廉，整个生产流程易于实现现代规模化工业生产。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将20重量份主要成分为大理石和花岗岩的石材加工废料经过球磨过筛获得粒径为100微米的石材粉料；
（2）将步骤（1）制备的石材粉料，5重量份海藻酸胶，30重量份粒径为10微米的镁铝合金粉混合均匀，加入45重量份水不断进行搅拌，得到具有塑性的混合浆料；
（3）将所述混合浆料放入模具中，施加压力压制成型，成型压力为2MPa，保压时间为55min，经过自然干燥，获得成型板材胚料；
（4）对所述成型板材胚料施加压力为2.8MPa，并进行秒激光烧结，控制烧结温度为660℃，激光烧结功率为1000W，烧结时间为50s，使铝合金粉末熔融形成网络连接包裹所述石材粉料，从而接形得到环保型轻质建筑装饰人造石。
对实施例中制备获得的规格为600*600*20（mm）建筑装饰人造石进行性能测试后，获得数据如表1所示。
实施例2
（1）将50重量份主要成分为大理石和花岗岩的石材加工废料经过球磨过筛获得粒径为10-100微米的石材粉料；
（2）将步骤（1）制备的石材粉料，6重量份瓜尔豆胶，30重量份粒径为10-50微米的铜铝合金粉混合均匀，加入30重量份水不断进行搅拌，得到具有塑性的混合浆料；
（3）将所述混合浆料放入模具中，施加压力压制成型，成型压力为2MPa，保压时间为45min，进行升温至140℃，气流速度为10cm/s的加热干燥，获得成型板材胚料；
（4）对所述成型板材胚料施加压力为1.8MPa，并进行秒激光烧结，控制烧结温度为680℃，激光烧结功率为2500W，烧结时间为10s，使铝合金粉末熔融形成网络连接包裹所述石材粉料，从而接形得到环保型轻质建筑装饰人造石。
对实施例中制备获得的规格为600*600*25（mm）建筑装饰人造石进行性能测试后，获得数据如表1所示。
实施例3
（1）将60重量份主要成分为大理石和花岗岩的石材加工废料经过球磨过筛获得粒径为70微米的石材粉料；
（2）将步骤（1）制备的石材粉料，5重量份黄原胶中，10重量份粒径为20微米的锌铝合金粉混合均匀，加入35重量份水不断进行搅拌，得到具有塑性的混合浆料；
（3）将所述混合浆料放入模具中，施加压力压制成型，成型压力为3.5MPa，保压时间为50min，经过自然干燥获得成型板材胚料；
（4）对所述成型板材胚料施加压力为2.8MPa，并进行秒激光烧结，控制烧结温度为750℃，激光烧结功率为2300W，烧结时间为35s，使铝合金粉末熔融形成网络连接包裹所述石材粉料，从而接形得到环保型轻质建筑装饰人造石。
对实施例中制备获得的规格为600*600*20（mm）建筑装饰人造石进行性能测试后，获得数据如表1所示。
实施例4
（1）将25重量份主要成分为大理石和花岗岩的石材加工废料经过球磨过筛获得粒径为80微米的石材粉料；
（2）将步骤（1）制备的石材粉料，8重量份海藻酸胶，15重量份粒径为45微米的锌铝合金粉混合均匀，加入50重量份水不断进行搅拌，得到具有塑性的混合浆料；
（3）将所述混合浆料放入模具中，施加压力压制成型，成型压力为3MPa，保压时间为45min，经过自然干燥，或进行升温至125℃，气流速度为8cm/s的加热干燥，获得成型板材胚料；
（4）对所述成型板材胚料施加压力为2.2MPa，并进行秒激光烧结，控制烧结温度为700℃，激光烧结功率为2000W，烧结时间为25s，使铝合金粉末熔融形成网络连接包裹所述石材粉料，从而接形得到环保型轻质建筑装饰人造石。
对实施例中制备获得的规格为600*700*20（mm）建筑装饰人造石进行性能测试后，获得数据如表1所示。
实施例5
（1）将45重量份主要成分为大理石和花岗岩的石材加工废料经过球磨过筛获得粒径为55微米的石材粉料；
（2）将步骤（1）制备的石材粉料，10重量份海藻酸胶、瓜尔豆胶、黄原胶中，30重量份粒径为35微米的锌铝合金粉混合均匀，加入50重量份水不断进行搅拌，得到具有塑性的混合浆料；
（3）将所述混合浆料放入模具中，施加压力压制成型，成型压力为2.5MPa，保压时间为35min，通过升温至130℃，气流速度为0.5cm/s的加热干燥，获得成型板材胚料；
（4）对所述成型板材胚料施加压力为1.2MPa，并进行秒激光烧结，控制烧结温度为690℃，激光烧结功率为1500W，烧结时间为25s，使铝合金粉末熔融形成网络连接包裹所述石材粉料，从而接形得到环保型轻质建筑装饰人造石。
对实施例中制备获得的规格为500*500*20（mm）建筑装饰人造石进行性能测试后，获得数据如表1所示。
对比例1
（1）将45重量份主要成分为大理石和花岗岩的石材加工废料经过球磨过筛获得粒径为55微米的石材粉料；
（2）将步骤（1）制备的石材粉料，10重量份海藻酸胶、瓜尔豆胶、黄原胶中，30重量份粒径为35微米的锌铝合金粉混合均匀，加入50重量份水不断进行搅拌，得到具有塑性的混合浆料；
（3）将所述混合浆料放入模具中，施加压力压制成型，成型压力为2.5MPa，保压时间为35min，通过升温至130℃，气流速度为0.5cm/s的加热干燥，获得成型板材胚料；
（4）对所述成型板材胚料施加压力为1.2MPa，从而接形得到环保型轻质建筑装饰人造石。
对比例中制备获得的规格为500*500*20（mm）建筑装饰人造石进行性能测试后，获得数据如表1所示。
表1:
性能指标 抗弯强度（MPa） 抗压强度（MPa） 比重（g/cm<sup>3</sup>）
实施例1 23 92 1.2
实施例2 19 90 1.23
实施例3 18.5 88 1.15
实施例4 21 102 1.226
实施例5 20 91 1.25
对比例1 8.4 18 1.82
通过实施例和对比例的分析,未采用激光烧结的对比例1由于合金粉未形成连接的网络,因此在人造石中类似于普通填料,人造石的强度只依靠水性粘接剂,因此抗压强度和抗弯强度均较低.因此,本发明通过合金粉的预分散和熔融连接石粉,大幅增强了人造石的强度,而且密度显著低于传统人造石。

Claims (7)

1.一种环保型轻质建筑装饰人造石，其特征是由铝合金粉末经熔融呈网络连接石材粉料成型而成，由如下原料按重量份制备而成：
石材加工废料 20-60份
水性粘接剂 5-10份
铝合金粉 10-30份
水 25-50份
其中，所述石材粉料加工废料为大理石或花岗岩的加工废料；所述水性粘接剂为海藻酸胶、瓜尔豆胶、黄原胶中的至少一种；所述铝合金粉粒径为10-50微米；
制备方法包括如下步骤：
（1）将20-60重量份所述石材加工废料经过球磨过筛获得粒径为10-100微米的石材粉料；
（2）将步骤（1）制备的所述石材粉料，5-10重量份所述水性粘结剂，10-30重量份铝合金粉混合均匀，加入25-50重量份水不断进行搅拌，得到具有塑性的混合浆料；
（3）将所述混合浆料放入模具中，施加压力压制成型，经过干燥处理，获得成型板材胚料；
（4）对所述成型板材胚料加压并进行激光烧结，对所述成型胚料施加压力为1.2-2.8MPa，烧结温度为660-750℃，激光烧结功率为1000-2500W，烧结时间为10-50秒；使铝合金粉末熔融形成网络连接所述石材粉料，从而得到环保型轻质建筑装饰人造石。
2.一种如权利要求1所述环保型轻质建筑装饰人造石的制备方法，所述方法包括如下步骤：
（1）将20-60重量份所述石材加工废料经过球磨过筛获得粒径为10-100微米的石材粉料；
（2）将步骤（1）制备的所述石材粉料，5-10重量份所述水性粘结剂，10-30重量份铝合金粉混合均匀，加入25-50重量份水不断进行搅拌，得到具有塑性的混合浆料；
（3）将所述混合浆料放入模具中，施加压力压制成型，经过干燥处理，获得成型板材胚料；
（4）对所述成型板材胚料加压并进行激光烧结，使铝合金粉末熔融形成网络连接所述石材粉料，从而得到环保型轻质建筑装饰人造石。
3.根据权利要求2所述一种环保型轻质建筑装饰人造石的制备方法，其特征在于:步骤（3）中所述加压成型，成型压力为2-5MPa，保压时间为20-55min。
4.根据权利要求2所述一种环保型轻质建筑装饰人造石的制备方法，其特征在于:步骤（3）中所述干燥处理为自然干燥。
5.根据权利要求2所述一种环保型轻质建筑装饰人造石的制备方法，其特征在于: 步骤（3）中所述干燥处理为升温至100-150℃，气流速度为0.5-10cm/s的加热干燥。
6.根据权利要求2所述一种环保型轻质建筑装饰人造石的制备方法，其特征在于:所述铝合金粉为镁铝合金粉、锌铝合金粉、镁铝锌合金粉、铜铝合金粉中的一种或几种的混合。
7.根据权利要求2所述一种环保型轻质建筑装饰人造石的制备方法，其特征在于:步骤（4）中对所述成型胚料施加压力为1.2-2.8MPa，烧结温度为660-750℃，激光烧结功率为1000-2500W，烧结时间为10-50秒。
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