CN109265068B - 一种以非天然矿物为主料的人造石及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以非天然矿物为主料的人造石，其以质量百分比计的原料包括：树脂8‑16％、石英砂骨料0‑45％、玻璃颗粒骨料14‑60％、石英粉0‑32％、玻璃粉0‑32％、瓷砖粉5‑32％、超细石英粉0‑5％和颜料0‑2％；其原料还包括固化剂和偶联剂；人造石配方中，玻璃颗粒骨料、玻璃粉的质量总和大于石英砂骨料、石英粉和超细石英粉的质量总和；玻璃颗粒骨料和玻璃粉均由回收废弃玻璃制成，瓷砖粉由废弃回收的瓷质抛光砖制成。相应的，本发明还公开了上述人造石的制备方法。本发明的人造石以非天然矿物为填料主料，形成一种新的配方体系，采用废弃物为主要填料，能提供废弃材料的更多的重复利用途径，具有环保意义。

Description

一种以非天然矿物为主料的人造石及其制备方法
技术领域
本发明涉及人造石技术领域，尤其涉及一种以非天然矿物为主料的人造石及其制备方法。
背景技术
人造石英石是由石英砂粉为主要填料，以不饱和聚酯树脂作为粘合剂，经过抽真空、振动压实、固化等步骤加工而成的人造石材，其质地坚硬、结构致密，具有其他装饰材料无法比拟的耐磨、耐压、耐高温、抗腐蚀、防渗透等特性。人造石英石被广泛应用于酒店、餐厅、银行、医院、展览、实验室等公共建筑和厨房台面、洗脸台、厨卫墙面、餐桌、茶几、窗台、门套等家庭装修领域。
人造石英石的填料中石英骨料和石英粉的用量达到50％重量百分比以上，是以石英砂、粉为主料，正因如此，以石英砂、粉为主料的人造石称为人造石英石。虽然人造石英石有耐磨、耐压、耐高温、抗腐蚀、防渗透等诸多优点，但其原料均采用不可再生资源，如天然矿物原料，现有技术中也有添加废弃玻璃颗粒的，但其添加量一般不超过原料总量的30％，对于废弃料的回收利用作用较低，难以达到较好的资源回收利用效果。
发明内容
本发明的目的在于提出一种以非天然矿物为主料的人造石及其制备方法，该人造石是一种新的人造石，原料采用废弃料，具有环保意义。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种以非天然矿物为主料的人造石，其以质量百分比计的原料包括：树脂8-16％、石英砂骨料0-45％、玻璃颗粒骨料14-60％、石英粉0-32％、玻璃粉0-32％、瓷砖粉5-32％、超细石英粉0-5％和颜料0-2％；
其原料还包括固化剂和偶联剂，固化剂的用量与树脂用量的质量比为0.5-2:100，偶联剂的用量与树脂用量的质量比为0.5-2:100；
人造石配方中，玻璃颗粒骨料和玻璃粉的质量总和大于石英砂骨料、石英粉和超细石英粉的质量总和；
玻璃颗粒骨料和玻璃粉均由回收废弃玻璃制成，由废弃回收的瓷质抛光砖制成。
进一步的，石英砂骨料和玻璃颗粒骨料的总量占人造石原料总量的50-60％，石英粉、玻璃粉、瓷砖粉和超细石英粉的总量占人造石原料总量的25-32％。
进一步的，在石英砂骨料的用量和石英粉的用量均为零时，玻璃颗粒骨料、玻璃粉、瓷砖粉和超细石英粉的以质量百分比计的用量为：玻璃颗粒骨料50-60％、玻璃粉5-25％、瓷砖粉5-20％和超细石英粉0-5％。
进一步的，在石英砂骨料、石英粉和玻璃粉三者的用量均为零时，玻璃颗粒骨料、瓷砖粉和超细石英粉的以质量百分比计的用量为：玻璃颗粒骨料50-60％、瓷砖粉20-32％、超细石英粉0-5％。
进一步的，石英砂骨料是指粒径在2-120目范围内的石英矿物颗粒；
玻璃颗粒骨料是指粒径在2-120目范围内的碎玻璃；
石英粉是325目或400目的石英矿物细粉料；
玻璃粉是指325目或400目的碎玻璃磨成的粉料；
瓷砖粉的粒径为325目或400目。
超细石英粉是指600目-3000目范围的石英矿物超细粉料。
一种上述以非天然矿物为主料的人造石的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：将人造石除颜料外的原料按照配方量投入搅拌机搅拌均匀，之后进行混料得混合料；
(2)布料：将混合料下料至模具内，完成布料；
(3)压制：使用抽真空设备除去步骤(2)混合料中的空气，当真空度达到-96kPa或更高真空度后，启动压制设备，压制成为坯体；
(4)固化：将板坯送入固化设备进行固化，固化温度为80-100℃，固化时间为50-120min；
(5)后处理：固化完成的人造石进行抛光处理、晶面处理、异型加工处理中的一种或多种得人造石成品；
人造石原料中的颜料在步骤(1)或步骤(2)中加入，或者，所述颜料分批在步骤(1)和步骤(2)中加入。
进一步的，在步骤(1)中，人造石原料按照配方量投入搅拌机的操作为：将石英砂骨料和玻璃颗粒骨料按配方量投入到搅拌机中，搅拌混合均匀得骨料颗粒。然后将石英粉、玻璃粉、瓷砖粉和超细石英粉分别按配方量投入到正在持续搅拌的骨料颗粒中共同混合搅拌至均匀；
然后将预先加入固化剂和偶联剂并搅拌均匀的树脂加入到正在搅拌的骨料颗粒和粉料的混合物中，高速搅拌直至均匀。
进一步的，人造石原料中的颜料加入方式为：
在步骤(1)中，将颜料预先加入到树脂中并搅拌均匀；
或者，在步骤(2)中，通过洒粉机或手工洒粉的方式将颜料引入到布料模具中混合料的指定位置形成花纹。
进一步的，步骤(5)中，异型加工是指：对固化完成的人造石进行倒边、磨圆、开孔、喷砂、研磨刷加工、仿形、雕刻加工中的一种或多种，异型加工完成后，采用抛磨机械和/或水砂纸打磨对人造石需上光的部位进行打磨抛光。
本发明的有益效果为：
本发明的人造石以玻璃和/或瓷砖粉非天然矿物为填料主料，形成一种新的配方体系，获得一种新的人造石，扩展了人造石的种类。同时，本发明人造石采用废弃玻璃和/或瓷砖粉为主要填料，能提供废弃材料的更多的重复利用途径，具有环保意义。当玻璃颗粒骨料及玻璃粉有较高用量时，人造石具有良好的通透性，提供更好的装饰效果，且玻璃颗粒骨料及玻璃粉相对于石英砂骨料及石英粉有较小的树脂吸附量，在一定程度上节约树脂使用量，进而降低固化时有害物质挥发，有效改善生产环境及降低有害气体处理难度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种以非天然矿物为主料的人造石，其以质量百分比计的原料包括：树脂8-16％、石英砂骨料0-45％、玻璃颗粒骨料14-60％、石英粉0-32％、玻璃粉0-32％、瓷砖粉5-32％、超细石英粉0-5％、颜料0-2％；
其原料还包括固化剂和偶联剂，固化剂的用量与树脂用量的质量比为0.5-2:100，偶联剂的用量与树脂用量的质量比为0.5-2:100；
人造石配方中，玻璃颗粒骨料和玻璃粉的质量总和大于石英砂骨料、石英粉和超细石英粉的质量总和；
玻璃颗粒骨料和玻璃粉均由回收废弃玻璃制成，瓷砖粉由废弃回收的瓷质抛光砖制成。
该人造石原料中，玻璃颗粒骨料和玻璃粉的加入使得石材在整体上有更好的通透性，瓷砖粉和玻璃的大量加入还改变了整个配方体系的组成，使得整个配方体系中非石英砂/粉的用量超过石英砂/粉的用量，提供了一种全新的不同于人造石英石的产品，扩展了人造石的种类，拓展了人造石的更多应用范围。
在粒径相同的条件下，玻璃颗粒骨料及玻璃粉相对于石英砂骨料及石英粉有较小的树脂吸附量(粉料吸油率，单位质量的粉料能够最大吸收油类物质的能力，即油类物质刚好完全包覆填料颗粒表面，且将填料颗粒之间的空隙填满的能力，需要的油类物质质量越大，吸油率越高)，当玻璃颗粒骨料及玻璃粉有较高用量时，在一定程度上节约树脂使用量，进而降低固化时有害物质挥发，有效改善生产环境及降低有害气体处理难度。
石英砂骨料和玻璃颗粒骨料在整个配方体系中起到骨架作用；石英粉、玻璃粉、瓷砖粉和超细石英粉用于填充骨料颗粒之间的应为空隙；树脂作为粘结剂，将所有骨料和粉料粘连起来；固化剂使树脂在一定的温度下发生胶粘聚合反应，形成高分子；偶联剂用于改变无机骨料表面的亲水亲油特性，使树脂和骨料及粉料更好的粘结。颜料的作用是调色，在实际生产中，根据需求调整颜料的用量及颜料的种类，实现多种花色人造石生产。
需要说明的是，玻璃颗粒骨料和/或玻璃粉可以是普通的无色玻璃，也可以是带颜色的颗粒，带颜色的玻璃颗粒可以使得本发明的人造石产品有更丰富的色彩及花纹图案，这种以有色玻璃颗粒骨料和/或玻璃粉呈现出的色彩不同于在配方体系中添加颜料的色彩呈现，有更丰富的层次，为人造石应用提供更广阔的空间。
进一步的，石英砂骨料和玻璃颗粒骨料的总量占人造石原料总量的50-60％，石英粉、玻璃粉、瓷砖粉和超细石英粉的总量占人造石原料总量的25-32％。在此用量范围内的骨料和粉料，粉料能更好的填充骨料颗粒间的孔隙，使得人造石产品有最佳的硬度及强度及最低的吸水率。
进一步的，在石英砂骨料的用量和石英粉的用量均为零时，玻璃颗粒骨料、玻璃粉、瓷砖粉和超细石英粉的以质量百分比计的用量为：玻璃颗粒骨料50-60％、玻璃粉5-25％、瓷砖粉5-20％和超细石英粉0-5％。该人造石配方体系中不包含石英砂骨料和石英粉时，仅玻璃颗粒骨料起骨架支撑作用，玻璃粉、瓷砖粉和超细石英粉为填料。中国瓷砖的产量非常大，废弃的建筑垃圾瓷砖也非常多，现有技术中废弃瓷砖的用途有限，本发明采用回收废瓷砖，提供新的废弃瓷砖用途，对于建筑垃圾再利用有重要意义。
进一步的，在石英砂骨料、石英粉和玻璃粉三者的用量均为零时，玻璃颗粒骨料、瓷砖粉和超细石英粉的以质量百分比计的用量为：玻璃颗粒骨料50-60％、瓷砖粉20-32％、超细石英粉0-5％。该人造石配方体系中不包含石英砂骨料和玻璃粉时，仅玻璃颗粒骨料起骨架支撑作用，石英粉、瓷砖粉和超细石英粉为填料。本发明采用回收废瓷砖为填料，提供新的废弃瓷砖用途，对于建筑垃圾再利用有重要意义。
进一步的，石英砂骨料是指粒径在2-120目范围内的石英矿物颗粒，石英砂骨料的粒径是2-4目、4-6目、6-8目、8-16目、16-26目、26-40目、40-70目、70-100目和70-120目中的一种或多种；
玻璃颗粒骨料是指粒径在2-120目范围内的碎玻璃，玻璃颗粒骨料的粒径是2-4目、4-6目、6-8目、8-16目、16-26目、26-40目、40-70目、70-100目和70-120目中的一种或多种；
石英粉是325目或400目的石英矿物细粉料；
玻璃粉是指325目或400目的碎玻璃磨成的粉料；
瓷砖粉的粒径为325目或400目；
超细石英粉是指600目-3000目范围的石英粉。
石英砂骨料是指粒径在范围内的石英矿物颗粒；
一种上述以非天然矿物为主料的人造石的制备方法，包括以下步骤：
(1)混料：将人造石除颜料外的原料按照配方量投入搅拌机搅拌均匀，之后进行混料得混合料，该混料操作是下料至混料盘进行混料或者采用手工混合的方式进行混料；
(2)布料：将混合料下料至模具内，完成布料；
(3)压制：使用抽真空设备除去步骤(2)混合料中的空气，当真空度达到-96kPa或更高真空度后，启动压制设备，压制成为坯体；
(4)固化：将板坯送入固化设备进行固化，固化温度为80-100℃，固化时间为50-120min；
(5)后处理：固化完成的人造石进行抛光处理、晶面处理、异型加工处理中的一种或多种得人造石成品；
人造石原料中的颜料在步骤(1)或步骤(2)中加入，或者，所述颜料分批在步骤(1)和步骤(2)中加入。
进一步的，在步骤(1)中，人造石原料按照配方量投入搅拌机的操作为：将石英砂骨料和玻璃颗粒骨料按配方量投入到搅拌机中，搅拌混合均匀得骨料颗粒。然后将石英粉、玻璃粉、瓷砖粉和超细石英粉分别按配方量投入到正在持续搅拌的骨料颗粒中共同混合搅拌至均匀；
然后将预先加入固化剂和偶联剂并搅拌均匀的树脂加入到正在搅拌的骨料颗粒和粉料的混合物中，高速搅拌直至均匀。
人造石原料中的颜料加入方式为：
在步骤(1)中，将颜料预先加入到树脂中并搅拌均匀；
或者，在步骤(2)中，通过洒粉机或手工洒粉的方式将颜料引入到布料模具中混合料的指定位置形成花纹。
需要说明的是，人造石原料按照配方量投入搅拌机，当配方中，石英砂骨料、石英粉、玻璃粉、超细石英粉和颜料中的某种用量为零时，则不加入搅拌机。
进一步的，步骤(5)中，异型加工是指：对固化完成的人造石进行倒边、磨圆、开孔、喷砂、研磨刷加工、仿形、雕刻加工中的一种或多种。异型加工完成后，采用抛磨机械和/或水砂纸打磨对人造石需上光的部位进行打磨抛光。
以下通过具体实施例进一步阐述本发明。
实施例1-9的以非天然矿物为主料的人造石以质量百分比计的原料配方如表1所示。
表1
实施例1-9的以非天然矿物为主料的人造石以质量百分比计的原料配方满足以下条件：石英砂骨料和玻璃颗粒骨料的总量占人造石原料总量的50-60％，石英粉、玻璃粉、瓷砖粉和超细石英粉的总量占人造石原料总量的25-32％；人造石配方中玻璃颗粒骨料、玻璃粉的质量总和大于石英砂骨料、石英粉和超细石英粉的质量总和。
实施例1-9的以非天然矿物为主料的人造石的制备方法均包括以下步骤(1)-(5)：
步骤(1)混料：将人造石原料按照配方量投入搅拌机搅拌均匀，之后进行混料得混合料。人造石原料按照配方量投入搅拌机的操作为：将石英砂骨料和玻璃颗粒骨料按配方量投入到搅拌机中，搅拌混合均匀得骨料颗粒。然后将石英粉、玻璃粉、瓷砖粉和超细石英粉分别按配方量投入到正在持续搅拌的骨料颗粒中共同混合搅拌至均匀；
然后将预先加入固化剂和偶联剂并搅拌均匀的树脂加入到正在搅拌的骨料颗粒和粉料的混合物中，高速搅拌直至均匀。
步骤(2)布料：将混合料下料至模具内，完成布料。
步骤(3)压制：使用抽真空设备除去步骤(2)混合料中的空气，当真空度达到-96kPa或更高真空度后，启动压制设备，压制成为坯体。
步骤(4)固化：将板坯送入固化设备进行固化，固化温度为80-100℃，固化时间为50-120min。
步骤(5)后处理：固化完成的人造石进行抛光处理、晶面处理、异型加工处理中的一种或多种得人造石成品。异型加工是指：对固化完成的人造石进行倒边、磨圆、开孔、喷砂、研磨刷加工、仿形、雕刻加工中的一种或多种。异型加工完成后，采用抛磨机械和/或水砂纸打磨对人造石需上光的部位进行打磨抛光。
其中，实施例1-2的以非天然矿物为主料的人造石的制备方法的步骤(4)中，固化温度控制在80-85℃，固化时间控制在50-60min；
实施例2-4的以非天然矿物为主料的人造石的制备方法的步骤(4)中，固化温度控制在85-90℃，固化时间控制在60-80min；
实施例5-7的以非天然矿物为主料的人造石的制备方法的步骤(4)中，固化温度控制在90-95℃，固化时间控制在80-100min；
实施例8-9的以非天然矿物为主料的人造石的制备方法的步骤(4)中，固化温度控制在95-100℃，固化时间控制在100-120min。
实施例2-5的人造石配方中，填料以玻璃颗粒骨料和玻璃粉为主，其树脂使用量明显低于其他实施例。实施例1-9的以非天然矿物为主料的人造石的性能参数如表2所示。
表2
主要检测项目 指标范围
吸水率 ≤0.05％
耐污染性能 2级
耐化学腐蚀性能 试验后无明显损伤
莫氏硬度 5
线膨胀系数 ≤3.5×10<sup>-5</sup>
耐老化性能 试验后无破坏，变色1级或2级
耐磨性能 ≤3.5×10<sup>-3</sup>
耐高温性能 试验后无破坏，无明显变色
弯曲强度 30～70MPa
压缩强度 150～200MPa
抗落球冲击性能 ≥3.5J
抗冻融性能 试验后无破坏，弯曲强度≥30MPa
重金属含量 符合标准
放射性 A类
对比例1
现有技术中以石英石砂/份为主料的人造石英石以质量百分比计的原料配方为：石英石颗粒原料60％、石英粉24％；有色颜料1.2％；硅烷偶联剂0.5％；不饱和聚酯树脂13％和固化剂1.3％，该人造石英石的制备步骤为：
(1)混料：将各原料按照配方量投入搅拌机搅拌混合，将混合好的料进一步混合；
(2)布料：将混合好的料进行布料；
(3)压制：将布好的料抽真空压制为坯体；
(4)固化：将坯体送入固化炉进行固化；
(5)成品：将固化后的坯体打磨抛光得人造石英石成品。
本发明实施例1-9的以非天然矿物为主料的人造石与对比例1的人造石英石在废料用量上的对比如表3所示。
表3
例子 产品废料使用量(以质量百分比计)
实施例1 47％
实施例2 88％
实施例3 85％
实施例4 85％
实施例5 88％
实施例6 82％
实施例7 80％
实施例8 80％
实施例9 81％
对比例 0
通过上表可知，本发明的以非天然矿物为主料的人造石原料中的废料用量均达到80％质量百分比以上，相对于现有人造石英石有更高的废料使用量。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种以非天然矿物为主料的人造石，其特征在于，其以质量百分比计的原料包括：树脂8-16％、石英砂骨料0％、玻璃颗粒骨料50-60％、石英粉0％、玻璃粉0-32％、瓷砖粉5-32％、超细石英粉0-5％和颜料0-2％；
其原料还包括固化剂和偶联剂，所述固化剂的用量与树脂用量的质量比为0.5-2:100，所述偶联剂的用量与树脂用量的质量比为0.5-2:100；
所述人造石配方中，玻璃颗粒骨料和玻璃粉的质量总和大于石英砂骨料、石英粉和超细石英粉的质量总和；
所述玻璃颗粒骨料和玻璃粉均由回收废弃玻璃制成，所述瓷砖粉由废弃回收的瓷质抛光砖制成。
2.根据权利要求1所述的以非天然矿物为主料的人造石，其特征在于，所述石英砂骨料和玻璃颗粒骨料的总量占人造石原料总量的50-60％，所述石英粉、玻璃粉、瓷砖粉和超细石英粉的总量占人造石原料总量的25-32％。
3.根据权利要求2所述的以非天然矿物为主料的人造石，其特征在于，在所述石英砂骨料的用量和石英粉的用量均为零时，所述玻璃颗粒骨料、玻璃粉、瓷砖粉和超细石英粉的以质量百分比计的用量为：玻璃颗粒骨料50-60％、玻璃粉5-25％、瓷砖粉5-20％和超细石英粉0-5％。
4.根据权利要求2所述的以非天然矿物为主料的人造石，其特征在于，在所述石英砂骨料、石英粉和玻璃粉三者的用量均为零时，所述玻璃颗粒骨料、瓷砖粉和超细石英粉的以质量百分比计的用量为：玻璃颗粒骨料50-60％、瓷砖粉20-32％和超细石英粉0-5％。
5.根据权利要求1所述的以非天然矿物为主料的人造石，其特征在于，所述石英砂骨料是指粒径在2-120目范围内的石英矿物颗粒；
所述玻璃颗粒骨料是指粒径在2-120目范围内的碎玻璃；
所述石英粉是325目或400目的石英矿物细粉料；
所述玻璃粉是指325目或400目的碎玻璃磨成的粉料；
所述瓷砖粉的粒径为325目或400目；
所述超细石英粉是指600目-3000目范围的石英粉。
6.一种权利要求1-5任一项所述以非天然矿物为主料的人造石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)混料：将人造石除颜料外的原料按照配方量投入搅拌机搅拌均匀，之后进行混料得混合料；
(2)布料：将混合料下料至模具内，完成布料；
(3)压制：使用抽真空设备除去步骤(2)混合料中的空气，当真空度达到-96kPa或更高真空度后，启动压制设备，压制成为坯体；
(4)固化：将板坯送入固化设备进行固化，固化温度为80-100℃，固化时间为50-120min；
(5)后处理：固化完成的人造石进行抛光处理、晶面处理、异型加工处理中的一种或多种得人造石成品；
所述人造石原料中的颜料在步骤(1)或步骤(2)中加入，或者，所述颜料分批在步骤(1)和步骤(2)中加入。
7.根据权利要求6所述的以非天然矿物为主料的人造石的制备方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，所述人造石原料按照配方量投入搅拌机的操作为：将石英砂骨料和玻璃颗粒骨料按配方量投入到搅拌机中，搅拌混合均匀得骨料颗粒，然后将石英粉、玻璃粉、瓷砖粉和超细石英粉分别按配方量投入到正在持续搅拌的骨料颗粒中共同混合搅拌至均匀；
然后将预先加入固化剂和偶联剂并搅拌均匀的树脂加入到正在搅拌的骨料颗粒和粉料的混合物中，高速搅拌直至均匀。
8.根据权利要求7所述的以非天然矿物为主料的人造石的制备方法，其特征在于，所述人造石原料中的颜料加入方式为：
在步骤(1)中，将颜料预先加入到树脂中并搅拌均匀；
或者，在步骤(2)中，通过洒粉机或手工洒粉的方式将颜料引入到布料模具中混合料的指定位置形成花纹。
9.根据权利要求6所述的以非天然矿物为主料的人造石的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述异型加工是指：对固化完成的人造石进行倒边、磨圆、开孔、喷砂、研磨刷加工、仿形、雕刻加工中的一种或多种，异型加工完成后，采用抛磨机械和/或水砂纸打磨对人造石需上光的部位进行打磨抛光。
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