CN110027140A - 一种仿石材纹理模具的制备及使用其制造石英石板的方法 - Google Patents

一种仿石材纹理模具的制备及使用其制造石英石板的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种仿石材纹理模具的制备方法，包括如下步骤：(a)将扫描获得的石材纹理制成CAD图；(b)设定走刀路线和下刀点；(c)按照走刀路线切割成切割件；(d)修整、冲洗、晾干处理，获得仿石材纹理模具。其具有制作过程自动化、方便快捷，模具图案多样、逼真，模具结构简单耐用的特点。本发明还提供了一种使用上述仿石材纹理模具的制造石英石板的方法，包括如下步骤：(A)制备模具；(B)主料布设于模具的镂空之处，固化成型后提起模具；(C)填充主料固化件凹陷处；(D)进行真空压制、固化、静置处理；(E)进行切边、打磨、抛光处理，制成石英石板成品。其具有操作简便，节省时间，成品图案逼真、多样化的特点。

Description

一种仿石材纹理模具的制备及使用其制造石英石板的方法
技术领域
本发明涉及一种仿石材纹理模具的制备及使用其制造石英石板的方法，属于人造石英石加工技术领域。
背景技术
近年来，随着国民经济的发展，人民生活质量的提高，仿石材纹理的石英石产品越来越受到市场的认可，而逐步进入普通家庭、宾馆以及商务楼中，市场前景良好。
目前在仿石材纹理石英石板的生产过程中，石英石板模具的制备方法还停留在较为传统的方式，将模仿石纹理的颗粒粘贴于板材上，然后进行布浆，获得纹理凹痕，但其模具的制作工序复杂、制得的图案单一、反复使用后粘贴剂的失效而导致不耐用。传统的仿石材纹理的金属模板由手工切割制成，大大提高了模具的耐用性，但其制备效率低，切割的纹理不自然，在实际生产上收到了很大的限制。
如何发明一种制作过程自动化、方便快捷，制得的模具图案多样、逼真，制得的模具结构简单耐用的模具制备方法，以及一种操作简便，节省时间，成品图案逼真、多样化的制造石英石板的方法是目前本技术领域人员亟待解决的问题。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种仿石材纹理模具的制备方法，具有制作过程自动化、方便快捷，模具图案多样、逼真，模具结构简单耐用的特点。
本发明的另一目的在于提出一种使用仿石材纹理模具制造石英石板的方法，具有操作简便，节省时间，成品图案逼真、多样化的特点。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种仿石材纹理模具的制备方法，包括如下步骤：
(a)扫描石材的纹理，打印于纸上，根据纸上的纹理，用笔描绘并调整纹理轮廓，获得待生产的石英石板板面纹理图案的草稿，制成CAD图；
(b)将CAD图导入水刀切割机的数控软件中，设定水刀程序，设定走刀路线，选取下刀点；
(c)将待切割板固定于水刀切割台上，开启水刀切割机，刀头按照走刀路线进行切割，待切割板切割完毕后形成非石材纹理区域和石材纹理区域，去掉非石材纹理区域形成镂空，留下的石材纹理区域为切割件，所述切割件与CAD图纹理一致；
(d)对切割件进行修整、冲洗、晾干处理，获得仿石材纹理模具。
优选的，所述步骤(b)的水刀程序中设置的喷射压力为100MPa～500MPa，切割速度为50mm/min～200mm/min。
优选的，所述步骤(c)水刀切割机的刀头直径为0.1mm～1mm，所述刀头喷出的水中混入砂料，砂料的粒径为200～400目，控制水流中的砂料从刀头喷出的速度为0.1kg/min～0.5kg/min。
优选的，所述步骤(c)的水刀切割台的四周设有挡板，所述挡板用以抵挡切割时的飞溅物；所述步骤(c)的待切割板为塑料，所述待切割板的板厚为2cm～5cm。
优选的，所述步骤(b)设定水刀程序：设定水刀直接连续工作至整个CAD图的切割工作的程序，或者将CAD图拆分成若干份，设定水刀分区进行切割的程序，并按照分区的纹理选用合适刀头直径的水刀；
所述步骤(d)对切割件进行的修整处理为使用角磨机进行打磨。
优选的，所述步骤(a)在调整纹理轮廓时预留连接边框的位置，使所述步骤(c)制成的切割件的设有可与边框连接的固定部，所述步骤(d)制得的仿石材纹理模具通过所述固定部与边框进行固定连接，形成带框仿石材纹理模具。
一种使用上述仿石材纹理模具的制造石英石板的方法，包括如下步骤：
(A)制备仿石材纹理模具，并制成带框仿石材纹理模具；
(B)制备主料，将带框仿石材纹理模具放置于布料区，并将主料布设于带框仿石材纹理模具的镂空之处，待主料固化成型后，提起带框仿石材纹理模具3，获得主料固化件；
(C)在主料固化件的凹陷处填上填充料，获得具纹理石英石板；
(D)将具纹理石英石板进行真空压制、固化、静置处理，获得石英石板半成品；
(E)将石英石板半成品进行切边、打磨、抛光处理，制成石英石板成品。
优选的，所述步骤(C)为将主料固化件转移至打印台上，开启扫描仪和打印机，所述扫描仪与所述打印机连通，所述打印机可接收扫描仪的检测信息而启动；当扫描仪检测到主料固化件的凹陷处时，将检测信息传达给打印机，打印机启动，向主料固化件的凹陷处喷出填充料，获得具纹理石英石板。
优选的，所述步骤(B)的主料包括如下质量份的原料混合搅拌制成：不饱和聚酯树脂7～16份、石英砂45～92份、固化剂0.035～0.24份和偶联剂0.035～0.032份；
所述步骤(C)的填充料包括如下质量份的原料混合搅拌制成：不饱和聚酯树脂7～16份、石英砂45～92份、色料0.1～2份、固化剂0.035～0.24份和偶联剂0.035～0.032份。
优选的，所述步骤(D)的真空压制处理中，真空度≥-0.096Mpa；所述固化处理的温度为60℃～110℃，所述固化处理的时间为30min～90min；所述静置处理的温度为室温，所述静置处理的时间为≥24h。
本发明的有益效果是：(1)制得的仿石材纹理模具是依据天然石材的纹理制得，其模具的图案多样、逼真；模具的切割过程自动操作、方便快捷；模具结构简单耐用；(2)使用本方法制造石英石板的操作简便，节省时间，成品的图案逼真、多样化；(3)扫描仪和打印机的联合使用，实现了对石英石板坯的凹陷处的自动填充，具有自动识别，反应灵敏，定位准确，节约时间的优点；(4)水刀切割机在对待切割板进行切割时，以刀头为中心，向刀头四周的方向可飞溅出液滴或板材碎屑，可能会对水刀切割台周围的操作人员带来危险，在水刀切割台四周设置挡板，可有效抵挡上述液滴和板材碎屑的飞溅，保护操作人员的安全；(5)按照实际的切割需要，可以让水刀按照设定的走到路线，让水刀直接连续地将整个图切割出来，简化操作步骤，制备流程紧凑，节省制备时间；也可以让水刀分区域进行切割，方便实际按照不同区域的纹理、不同切割精细度的需要，使用和更换合适刀头直径的水刀，从而达到更逼真的切割效果。
附图说明
图1是本发明的待切割板经水刀切割完毕后的示意图；
图2是本发明的仿石材纹理模具示意图；
图3是本发明的带框仿石材纹理模具示意图。
其中：非石材纹理区域1；石材纹理区域2；仿石材纹理模具3；镂空4；边框5。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
本发明提供了一种仿石材纹理模具的制备方法，包括如下步骤：
(a)扫描石材的纹理，打印于纸上，根据纸上的纹理，用笔描绘并调整纹理轮廓，获得待生产的石英石板板面纹理图案的草稿，制成CAD图；
(b)将CAD图导入水刀切割机的数控软件中，设定水刀程序，设定走刀路线，选取下刀点；
(c)将待切割板固定于水刀切割台上，开启水刀切割机，刀头按照走刀路线进行切割，待切割板切割完毕后形成非石材纹理区域1和石材纹理区域2，去掉非石材纹理区域1形成镂空4，留下的石材纹理区域2为切割件，切割件与CAD图纹理一致，如图1所示；
(d)对切割件进行修整、冲洗、晾干处理，获得仿石材纹理模具3，如图2所示。
本发明通过扫描石材的纹理，打印于纸上，根据纸上的纹理，用笔描绘或调整纹理轮廓，获得待生产的石英石板板面纹理图案的草稿，从而依照石材的纹理设计出需要的纹理图案，并将其导入水刀切割机的数控软件，由其控制水刀切割机的刀头按照预设的走刀路线，对待切割板进行定位切割，仅留下石材纹理区域2的部分作为切割件，再经过修整、冲洗、晾干，制得仿石材纹理模具3。
在此过程中，制得的仿石材纹理模具3是依据石材的纹理制得，切割过程自动操作、方便快捷；其模具的图案多样、逼真，仿石材纹理模具3的结构简单耐用，解决了现有的仿石材纹理的石英石板模具的图案单一、制作工序复杂、操作繁琐、不耐用的问题。
进一步的，步骤(b)的水刀程序中设置的喷射压力为100MPa～500MPa，切割速度为50mm/min～200mm/min。
控制水刀在运作过程中的喷射压力和切割速度，目的在于保证仿石材纹理模具3的整体切割效果与高效制作，因为待切割板在水刀高压冲击的时候会产生高温，使板材升温，若此时设置的喷射压力过高、切割速度过慢，促使板材急速升温变形，进而影响切割纹理的效果。因此，将喷射压力调整为100MPa～500MPa，切割速度调整为50mm/min～200mm/min时，有便于维持板材不变形，保证刀头可贯穿板材的同时其切割的纹理达到预设的效果。
进一步的，步骤(c)水刀切割机的刀头直径为0.1mm～1mm，刀头喷出的水中混入砂料，砂料的粒径为200～400目，控制水流中的砂料从刀头喷出的速度为0.1kg/min～0.5kg/min。
根据对仿石材纹理模具3中的纹理的粗细程度的需求，选择刀头直径的范围为0.1mm～1mm，其直径约小，切割获得的轮廓线越细，制得的纹理越细腻，过渡越平滑逼真；但刀头直径过分的小，会影响仿石材纹理模具3的生产效率，也会对刀头产生负担，刀头寿命缩短。因此，选用上述的刀头直径范围更合乎实际对待切割板的切割需求。在刀头喷出的水中混入砂料，以有效增加切割强度，使得刀头喷射的水流速度可适当调低，明显减少水用量。砂料的粒径要求细，在200～400目、控制水流中的砂料从刀头喷出的速度为0.1kg/min～0.5kg/min时，易于刀头喷射，且在水流的带动下对待切割板进行切割的效果理想。
进一步的，步骤(c)的水刀切割台的四周设有挡板，挡板用以抵挡切割时的飞溅物；步骤(c)的待切割板为塑料，待切割板的板厚为2cm～5cm。
水刀切割机在对待切割板进行切割时，以刀头为中心，向刀头四周的方向可飞溅出液滴或板材碎屑，可能会对水刀切割台周围的操作人员带来危险。而在水刀切割台四周设置挡板，可有效抵挡上述液滴和板材碎屑的飞溅，保护操作人员的安全。
待切割板为塑料，便于加工成型，且取材广泛，价格低廉；待切割板的板厚为2cm～5cm，确保仿石材纹理模具3在制备的过程中，具有足够的切割立体空间，满足对仿石材纹理模具3的各种纹理的需求。
优选的，塑料为PP、PE或PVC，选用PP、PE或PVC板材作为待切割板，具有材质本身的强度不大，加工方便，成本低，可塑性强，耐用，不生锈，质量轻运输搬运方便的优点。
进一步的，步骤(b)设定水刀程序：设定水刀直接连续工作至整个CAD图的切割工作的程序，或者将CAD图拆分成若干份，设定水刀分区进行切割的程序，并按照分区的纹理选用合适刀头直径的水刀；
步骤(d)对切割件进行的修整处理为使用角磨机进行打磨。
按照实际的切割需要，可以让水刀按照设定的走到路线，让水刀直接连续地将整个图切割出来，简化操作步骤，制备流程紧凑，节省制备时间；也可以让水刀分区域进行切割，方便实际按照不同区域的纹理、不同切割精细度的需要，使用和更换合适刀头直径的水刀，从而达到更逼真的切割效果。
利用角磨机，对水刀切割留下的锯齿痕迹进行打磨平整，调整凸起纹理的轮廓粗细，使通过仿石材纹理模具3制得的石英石板成品的效果更为逼真。
进一步的，步骤(a)在调整纹理轮廓时预留连接边框5的位置，使步骤(c)制成的切割件的设有可与边框5连接的固定部，步骤(d)制得的仿石材纹理模具3通过固定部与边框5进行固定连接，形成带框仿石材纹理模具3，如图3所示。
固定部的设置便于仿石材纹理模具3与边框5进行固定连接，制成带框模具，使用该模具生产板材的过程中，方便板材原料限制在边框5以内固化成型，同时也便于模具的提起，提高生产效率。
本发明还提供了一种使用上述仿石材纹理模具制造石英石板的方法，包括如下步骤：
(A)制备仿石材纹理模具3，并制成带框仿石材纹理模具3；
(B)制备主料，将带框仿石材纹理模具3放置于布料区，并将主料布设于带框仿石材纹理模具3的镂空4之处，待主料固化成型后，提起带框仿石材纹理模具3，获得主料固化件；
(C)在主料固化件的凹陷处填上填充料，获得具纹理石英石板；
(D)将具纹理石英石板进行真空压制、固化、静置处理，获得石英石板半成品；
(E)将石英石板半成品进行切边、打磨、抛光处理，制成石英石板成品。
布料区用于承托起带框仿石材纹理模具3。带框仿石材纹理模具3平放于布料区，带框仿石材纹理模具3的底部与布料区的表面贴合，带框仿石材纹理模具3的镂空4之处以及布料区表面之上形成用于布设主料的区域，待其固化成型，将带框仿石材纹理模具3提起之后，留在布料区的便是具有非石材纹理区域1对应的主料固化件。而填充料可根据实际需要进行调色，填充料的材质可与主料一致或不同，使得填充料填充主料固化件的凹陷处后能呈现出石材纹理效果。最后，经由真空压制、固化、静置、切边、打磨、抛光的加工工序，制得仿石材纹理的石英石板成品。使用本方法制造石英石板操作简便，节省时间，成品的图案逼真、多样化。解决了现有的石英石板成品图案单调、制作模具的工序繁琐耗时的问题。
进一步的，步骤(C)为将主料固化件转移至打印台上，开启扫描仪和打印机，扫描仪与打印机连通，打印机可接收扫描仪的检测信息而启动；当扫描仪检测到主料固化件的凹陷处时，将检测信息传达给打印机，打印机启动，向主料固化件的凹陷处喷出填充料，获得具纹理石英石板。
扫描仪和打印机的联合使用，实现了对主料固化件的凹陷处的自动填充，当扫描仪依照设定的顺序扫过主料固化件表面时，会时刻检测主料固化件表面的状况，当扫描仪从主料固化件的凹陷处扫过时，将信息反馈给打印机，进而控制打印机呈启动状态，喷出填充料。从扫描到填充料喷出的过程，具有自动识别，反应灵敏，定位准确，节约时间的优点。
优选的，打印机还可以装载多种填充料，在需要对同一块石英石板制造多种填充效果时，可设定打印机的喷料程序，从而控制多种填充料的喷出时间和喷出比例，以满足石英石板的生产需求，进一步丰富石英石板成品的款式。
进一步的，步骤(B)的主料包括如下质量份的原料混合搅拌制成：不饱和聚酯树脂7～16份、石英砂45～92份、固化剂0.035～0.24份和偶联剂0.035～0.032份；
步骤(C)的填充料包括如下质量份的原料混合搅拌制成：不饱和聚酯树脂7～16份、石英砂45～92份、色料0.1～2份、固化剂0.035～0.24份和偶联剂0.035～0.032份。
将不饱和聚酯树脂、石英砂、固化剂和偶联剂按照上述配比混合搅拌，制成可固化的含石英砂的主料，用以布设于带框仿石材纹理模具3的镂空4之处，固化成主料固化件，作为石英石板的主体结构；将不饱和聚酯树脂、石英砂、色料、固化剂和偶联剂按照上述配比混合搅拌，制成可固化的含石英砂的填充料，用于填充提起带框仿石材纹理模具3后，在主料固化件上形成的的凹陷处，固化成石材纹理，形成嵌于主体结构当中的纹理图案，与主料固化件粘结，构成完整连贯的具纹理石英石板。
优选的，主料的原料还包括玻璃、金属、金属氧化物；填充料的原料还包括玻璃、金属、金属氧化物。
进一步的，步骤(D)的真空压制处理中，真空度≥-0.096Mpa；固化处理的温度为60℃～110℃，固化处理的时间为30min～90min；静置处理的温度为室温，静置处理的时间为≥24h。
真空压制处理，在提高石英石板压制的效率的同时有助排气，使主料和填充料更为致密，质地更为均一。固化处理与静置处理相结合，利用高温固化处理过后的石英石板自身的余温，进行静置，继续固化，可有效缩固化处理的时间，节省能耗，同时确保石英石板成品的力学强度达标。
实施例
一、仿石材纹理模具的制备：
(a)扫描石材的纹理，打印于纸上，根据纸上的纹理，用笔描绘并调整纹理轮廓，获得待生产的石英石板板面纹理图案的草稿，制成CAD图；
(b)将CAD图导入水刀切割机的数控软件中，生成水刀程序：喷射压力为200MPa、切割速度为100mm/min，设定走刀路线，选取下刀点；
(c)将待切割PE板固定于水刀切割台上，选择0.4mm刀头，刀头喷出的水中混入砂料，砂料的粒径为400目，砂料加入时控制流速为0.3kg/min。开启水刀切割机，刀头按照走刀路线进行立体切割，待切割板切割完毕后形成非石材纹理区域1和石材纹理区域2，去掉非石材纹理区域1形成镂空4，留下的石材纹理区域2为切割件，切割件与CAD图纹理一致；
(f)用角磨机对切割件进行修整，然后经过冲洗、晾干处理，获得仿石材纹理模具3。
二、使用仿石材纹理模具制造石板：
(A)制备仿石材纹理模具3，并制成带框仿石材纹理模具3；
(B)制备主料，主料包括如下质量份的原料混合搅拌制成：不饱和聚酯树脂1600g、石英砂9200g、固化剂24g和偶联剂3.2g，将带框仿石材纹理模具3放置于布料区，并将主料布设于带框仿石材纹理模具3的镂空4之处，待主料固化成型后，提起带框仿石材纹理模具3，获得主料固化件；
(C)在主料固化件的凹陷处填上填充料，填充料包括如下质量份的原料混合搅拌制成：不饱和聚酯树脂160g、石英砂920g、色料20g、固化剂2.4g和偶联剂0.32g，获得具纹理石英石板；
(D)将具纹理石板进行真空压制，真空度-0.096Mpa；固化处理温度为110℃，固化处理时间90min，室温静置24h，获得石英石板半成品；
(E)将石英石板半成品进行切边、打磨、抛光处理，制成石英石板成品。
按照上述方法制备获得的石英石板成品进行性能测试，测试结果如下表一：
表一 实施例获得的石英石板成品与常规产品性能对比
性能指标 实施例 广东省地方标准 常规产品
密度 2.59 ≥2.30 2.48
吸水率 0.04 0.05％ 0.05％
弯曲强度 39.7MPa 32.4MPa 38.9MPa
压缩强度 214.8MPa 205.8MPa 215.6MPa
镜向光泽度 56GS 49GS 54GS
根据上述石英石成品检测结果，与常规成品的性能指标对比，参照广东省地方对石英石板的地方标准，进行综合性评价，得出使用本发明方法制备出来的石英石板合乎广东省地方标准，且优于常规同类产品。
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 (10)

1.一种仿石材纹理模具的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(a)扫描石材的纹理，打印于纸上，根据纸上的纹理，用笔描绘并调整纹理轮廓，获得待生产的石英石板板面纹理图案的草稿，制成CAD图；
(b)将CAD图导入水刀切割机的数控软件中，设定水刀程序，设定走刀路线，选取下刀点；
(c)将待切割板固定于水刀切割台上，开启水刀切割机，刀头按照走刀路线进行切割，待切割板切割完毕后形成非石材纹理区域和石材纹理区域，去掉非石材纹理区域形成镂空，留下的石材纹理区域为切割件，所述切割件与CAD图纹理一致；
(d)对切割件进行修整、冲洗、晾干处理，获得仿石材纹理模具。
2.根据权利要求1所述的仿石材纹理模具的制备方法，其特征在于：所述步骤(b)的水刀程序中设置的喷射压力为100MPa～500MPa，切割速度为50mm/min～200mm/min。
3.根据权利要求1所述的仿石材纹理模具的制备方法，其特征在于：所述步骤(c)水刀切割机的刀头直径为0.1mm～1mm，所述刀头喷出的水中混入砂料，砂料的粒径为200～400目，控制水流中的砂料从刀头喷出的速度为0.1kg/min～0.5kg/min。
4.根据权利要求1所述的仿石材纹理模具的制备方法，其特征在于：所述步骤(c)的水刀切割台的四周设有挡板，所述挡板用以抵挡切割时的飞溅物；所述步骤(c)的待切割板为塑料，所述待切割板的板厚为2cm～5cm。
5.根据权利要求1所述的仿石材纹理模具的制备方法，其特征在于：所述步骤(b)设定水刀程序：设定水刀直接连续工作至整个CAD图的切割工作的程序，或者将CAD图拆分成若干份，设定水刀分区进行切割的程序，并按照分区的纹理选用合适刀头直径的水刀；
所述步骤(d)对切割件进行的修整处理为使用角磨机进行打磨。
6.根据权利要求1-5任一条所述的仿石材纹理模具的制备方法，其特征在于：所述步骤(a)在调整纹理轮廓时预留连接边框的位置，使所述步骤(c)制成的切割件的设有可与边框连接的固定部，所述步骤(d)制得的仿石材纹理模具通过所述固定部与边框进行固定连接，形成带框仿石材纹理模具。
7.一种使用了如权利要求6所述的仿石材纹理模具的制造石英石板的方法，其特征在于：包括如下步骤：
(A)制备仿石材纹理模具，并制成带框仿石材纹理模具；
(B)制备主料，将带框仿石材纹理模具放置于布料区，并将主料布设于带框仿石材纹理模具的镂空之处，待主料固化成型后，提起带框仿石材纹理模具3，获得主料固化件；
(C)在主料固化件的凹陷处填上填充料，获得具纹理石英石板；
(D)将具纹理石英石板进行真空压制、固化、静置处理，获得石英石板半成品；
(E)将石英石板半成品进行切边、打磨、抛光处理，制成石英石板成品。
8.根据权利要求7所述的使用仿石材纹理模具制造石英石板的方法，其特征在于：所述步骤(C)为将主料固化件转移至打印台上，开启扫描仪和打印机，所述扫描仪与所述打印机连通，所述打印机可接收扫描仪的检测信息而启动；当扫描仪检测到主料固化件的凹陷处时，将检测信息传达给打印机，打印机启动，向主料固化件的凹陷处喷出填充料，获得具纹理石英石板。
9.根据权利要求7所述的使用仿石材纹理模具制造石英石板的方法，其特征在于：所述步骤(B)的主料包括如下质量份的原料混合搅拌制成：不饱和聚酯树脂7～16份、石英砂45～92份、固化剂0.035～0.24份和偶联剂0.035～0.032份；
所述步骤(C)的填充料包括如下质量份的原料混合搅拌制成：不饱和聚酯树脂7～16份、石英砂45～92份、色料0.1～2份、固化剂0.035～0.24份和偶联剂0.035～0.032份。
10.根据权利要求7所述的使用仿石材纹理模具制造石英石板的方法，其特征在于：所述步骤(D)的真空压制处理中，真空度≥-0.096Mpa；所述固化处理的温度为60℃～110℃，所述固化处理的时间为30min～90min；所述静置处理的温度为室温，所述静置处理的时间为≥24h。
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