CN1135157C - 制造具有条状图案的人造大理石的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制造具有条状图案的人造大理石的方法，包括：将其中不均匀地分散有着色剂的液态树脂注射到模塑腔室中；在不均匀地分散有着色剂的液态树脂上形成多于一层的不同颜色的液态树脂；在成层的液态树脂中移动梳状工具同时使齿与模塑腔室底表面接触；以及随后固化液态树脂。使用该方法可以简单地制造出具有条状图案、天然直纹理与天然木材所具有的精细颜色的人造大理石，或制造象天然大理石那样具有良好纹理与深度的外观的人造大理石。
Description
技术领域
本发明涉及一种制造具有条状图案的人造大理石的方法。
背景技术
习惯上，用于化妆台、桌面等等的人造大理石现已通过固化液态树脂来制造。作为一种制造在表面上带有图案的这种人造大理石的方法，日本特许出版物(JP-B)№59-1568和日本特许申请公开(JP-A)№1-317723公开一种其中通过将液态树脂注入到模塑腔室中来将不同颜色的合成树脂料加以混合的方法。
然而，根据这些惯用的方法，存在的问题是：图案表现形式的再现性是不足的，且获得高级产品的制造率较低。此外，当产品被用作人造大理石时，其表面通常被刮削并因此在该方法中需要保持表面图案。然而，在许多情况中图案的显示或变化主要是通过刮削来进行的。另外，当为了图案的表现形式而使用额外的材料时，固化速度易于发生差别，且在材料之间易于出现物理性能方面的差别，因此，与没有图案的人造大理石相比，带有图案的人造大理石的机械性能有时可能会降低。
作为解决上述问题的一种方法，本发明人在日本特许申请№8-286834中建议一种这样的方法，其中在模塑腔室中层压具有不同颜色的液态树脂，接着，在树脂被固化而制造出人造大理石之前使梳状工具在模塑腔室中移动。根据此方法，能够简单地形成具有清晰外观的条状图案，且图案的控制是容易的，此外，还可以沿着厚度方向连续地形成图案。
然而，产品给人的目视感觉是平滑的，且根据此方法只能形成简单的图案，因此，与天然石材和其他的天然大理石相比，所制得的人造大理石从外观考虑是不能充分令人满意的。特别是，从天然材料例如天然木材或天然石材等所拥有的微细的色相、深度、纹理和豪华感方面考虑，存在许多可改进的余地。
发明内容
本发明的目的是提供一种制造人造大理石的方法，其中可形成具有木材的微细色相与天然外观的径切波纹图案、或者具有卓越纹理和深度的天然大理石状外观的条状图案，且此方法易于控制图案。
本发明的另一个目的是提供一种制造人造大理石的方法，该方法能获得条状图案，条状图案能沿着其厚度方向连续地形成，且在即使表面被刨切时也不会消失。
即，本发明提供一种通过在模塑腔室中固化液态树脂而制造具有条状图案的人造大理石的方法。该方法包括：将其中已不均匀地分散有着色剂的液态树脂注射到模塑腔室中，层压一种或更多种的具有不同颜色的液态树脂而在其中已不均匀地分散有着色剂的液态树脂上形成一层或更多的层，以及穿过层压的液态树脂移动梳状工具而同时使梳齿与模塑腔室的底表面相接触。
附图简介
图1是说明本发明的制造方法的示意图。
图2为显示在本发明制造方法中使用的梳状工具实例的视图。
图3为显示在本发明制造方法中使用的盘状容器的视图。
图4为显示通过刮刀赋予液态树脂以方向的操作的视图。
图5为显示在本发明制造方法中使用的梳状工具另一实例的视图。
实施本发明的最佳模式
在本发明的一种方法中，将作为人造大理石原料的几种液态树脂注入到模塑腔室中，首先被注入且构成腔室中最底层的是一种在产品的大部分表面上显示基本色调的液态树脂。在本发明的方法中作为首先被注入的液态树脂，使用一种其中已不均匀地分散有着色剂的液态树脂。本发明中的术语“其中已不均匀地分散有着色剂的液态树脂”(在下文中被称为“不均匀分散的树脂液体”)意指二种这样的树脂，即，一种树脂是着色剂被分散在液态树脂中且液态树脂的色浓度由于着色剂的分散是不均匀之故而存在不均匀性的树脂，而另一种树脂是其中二种或更多种的着色剂被分散在液态树脂中且液态树脂的色相也由于这些着色剂的分散不均匀之故而存在不均匀性的树脂，也意指包括这两种树脂二者的树脂。
这样的不均匀分散的树脂液体能通过下列的各方法来制备。
在一种方法中，二种或更多种的具有不同颜色的液态树脂被混合，且混合是不充分的。更具体地说，例如，制备二种或更多种的具有不同颜色的液态树脂，其中至少在色浓度或色相二者中之一是有差别的，这些液态树脂被同时注入到混合容器中，然后，通过搅拌杆对它们进行为时约10～30秒钟的短时期的轻度搅拌。作为可替代的另一种方法，其中着色剂被添加到液态树脂中，并对混合物进行不充分的搅拌。更具体地说，制备一种着色的或未着色的液态树脂，着色剂本身被添加到树脂中，或者在其被添加之前一段相当短的时间内先用适当稀释剂进行稀释、再被添加到此树脂中，同时用搅拌杆搅拌，在添加后马上或经一段短时间后中止搅拌。
着色剂的不均匀分散度能根据对每种产品所要求的外观而变化，条件是至少从目视能证实在液态树脂中着色剂的不均匀分散。当这种不均匀分散的树脂液体被使用时，从所制得的人造大理石显示出目视感觉的共性，并获得具有极大改进的级别和天然外观的人造大理石。
可以通过各种方法将不均匀分散的树脂液体注入到模塑腔室中，优选是这样来进行注入的：为被这种不均匀分散的树脂液体在产品大部分表面上所显示的树脂流动图案赋予恒定的流动方向。确切地说，注入是在与沿着一个相对于模塑腔室的方向来移动不均匀分散树脂液体的供料槽同时进行的。当模塑腔室的宽度较宽时，此相对移动能重复若干次。
为了向树脂流动图案赋予流动方向，还可以在没有特别操作的情况下将不均匀分散的树脂液体注入到模塑腔室，然后沿着一个方向重复若干次地梳理所注入的不均匀分散的树脂液体。然而，这样多地重复这种操作是不合适的，因为液态树脂中的着色剂的分散体会变得均匀。
使树脂流动图案的流动方向与下面所述的梳状工具的移动方向相一致是合适的，并且通过这样做能够获得具有例如天然木材、天然大理石等天然物质的微细色相、深度与纹理且外观豪华的产品。
在将构成最低层的不均匀分散的树脂液体如此注入到模塑腔室中后，层压一种具有不同颜色的液态树脂以形成层。在此层压操作中，上层的液态树脂可有利地被注入以致与底层的不均匀分散液态树脂的界面未被严重地扰乱，且无需在注入树脂的同时小心翼翼地如同底层液态树脂那样地为树脂流动图案赋予某一方向。在本发明的方法中，使用至少为二种的具有不同颜色的液态树脂。因此，三种或更多种的具有不同颜色的液态树脂可被层压而形成三层或更多的层。在本发明中所说的具有不同颜色的液态树脂意指具有不同色调的液态树脂，即，其中至少在色浓度或色相方面是有差别的液态树脂。
如果不均匀分散的树脂液体还作为被层压为上层的液态树脂使用，当其通过移动梳状工具而显示在大部分表面上时，也在此部分显示出色调的变化。因此，对于获得具有天然外观的人造大理石来说，优选如此使用不均匀分散的树脂液体。然而，上层树脂的液态树脂提供较低比率的显示在大部分表面上的区域，因此，也可以使用其中着色剂被均匀分散的液态树脂。
为了控制图案的表现形式，最好是在模塑腔室内的整个表面上在均匀的条件下层压液态树脂，然而，层压厚度的局部不均匀性不会对条状图案的表现形式施加直接的影响。液态树脂叠层的厚度并不是受到特别限制的，且最好的是，每一层的厚度为2～20mm。尤其是，底层液态树脂的厚度太大并不是特别可取的，因为上层液态树脂要达到模塑腔室的底表面就变得更困难了。另一方面，底层液态树脂的厚度太小并不是更可取的，因为图案易于发生紊乱且其控制很困难，而且还会发生与使用有关的问题，例如所制得产品的刮削厚度受到限制等等。
在本发明中使用的液态树脂通常处于混合状态，且其组成并不受到特别的限制。作为其典型的例子，可以例举的是一种通过将填料、着色颜料与固化促进剂添加到例如异丁烯酸酯等单体与其聚合物所构成的混合物浆料中而制备的组合物。填料的例子包括无机填料例如氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙等，有机填料例如木粉等。着色剂的例子包括显示白色的氧化钛、硫化锌；显示黄色的氧化铁黄；显示黑色的氧化铁黑；显示红色的氧化铁红；显示蓝色的群青蓝、酞菁蓝，等等。固化促进剂的例子包括过氧马来酸叔丁酯、过氧化苯甲酰、异丙苯氢过氧化物、叔丁基氢过氧化物、过氧化月桂酰、偶氮二异丁腈等等。除了这些组分外，还可以添加通常被称为人造大理石用的添加组分，例如，染料、紫外线吸收剂、阻燃剂、脱模剂、流化剂、增稠剂、聚合抑制剂、抗氧剂等等的各种添加剂。
就所用的液态树脂而言，液态树脂的粘度对本发明的方法具有特别大的影响。液态树脂的粘度优选为300～5000厘泊。当粘度过高或过低时，着色剂的不均匀分散性的控制与条图案的表现形式常常会变得困难。此外，通过合适地选择液态树脂的粘度，能防止添加剂例如填料、着色剂等等的沉淀。
在本发明中，使用梳状工具并使其移动穿过被如此注入到模塑腔室中以形成各层的液态树脂中，同时使齿的前端与模塑腔室的底表面接触，从而使工具梳理被层压的各种液态树脂。当使梳状工具移动穿过液态树脂时，过分地挤压，在梳状工具齿的移动路径中形成液态树脂从中压出的凹面，具有不同颜色的上层树脂在凹面中流动。因此，在梳状工具齿的移动路径中具有不同颜色的上层树脂侵入到模塑腔室的底表面，当底表面是明显的大部分表面时，在梳状工具齿的移动路径中将形成条状图案。图1示意地显示出此情况。
在本发明的方法中，上层树脂流入到梳状工具齿的移动路径中是必不可少的，而且如果仅仅是底层液态树脂流入到该区域中的话，就不能形成条状图案。因此，在齿的路径上形成凹面是必不可少的。由于各种因素诸如液态树脂的粘度、梳状工具的移动速度、梳状工具的形状等等是相互有关的，因此这种凹面成功出现的条件通常是无法确定的。
梳状工具齿的移动速度相对于液态树脂的粘度而言是重要的。当梳状工具齿的移动速度太慢时，在齿的移动路径中不能形成凹面，因此，处在上层中的具有不同颜色的液态树脂就不能到达模塑腔室的底表面并且不能形成条状图案。一般来说，梳状工具的移动速度优选为1～10厘米/秒。尽管通常是笔直地移动梳状工具以形成直的条状图案，但是梳状工具还能以蛇形路径移动以形成蛇形的条状图案。梳状工具能够多次移动。当移动多次时，发生条状图案的摆动与间隔的变化，获得具有天然外观的人造大理石。即，就本发明的方法来说，移动若干次是优选的实施方式。
本发明中使用的梳状工具由对液态树脂而言是惰性且不具粘附性的材料制成是合适的，这种材料的例子包括例如铝等金属，用聚四氟乙烯涂覆的有机材料等。
图2是本发明方法中使用的梳状工具的示意图。就梳状工具的齿的形式而言，齿的长度要比所层压的液态树脂的厚度长得多以便在上层液态树脂中不会引起无谓的干扰。齿的宽度(垂直于齿移动方向的长度)优选为1～20毫米。齿的宽度对所形成的条的宽度有影响，尽管它并不与所形成的条的宽度相一致。齿的厚度(沿着齿移动方向的长度)可以是能有利地保持其机械强度的厚度，它对形成条状图案并没有很大的影响。就齿的截面形状而言，流线形并不是合适的，而矩形是合适的以便在齿的移动路径中在液态树脂中发生扰动。齿前端的形状优选具有平坦的表面以便能够与模塑腔室的底表面紧密地接触。齿的数目可以随便，但条件是应对多次移动不构成困难，合适的齿数与齿间距可根据所想要的条状图案来选择。
在使梳状工具如此移动之后，根据通常的方法使液态树脂固化，固化后从模塑腔室取出固化产品而获得人造大理石。所制成的人造大理石具有被形成在与模塑腔室底表面相接触表面上的条状图案。如此形成的条状图案是由与用直尺画出来的直线不同的波纹线构成的，因为这种条状图案是基于具有不同颜色的液态树脂的流动混合而制成的。此外，当液态树脂的色调和梳状工具的齿数与移动次数选择合适时，还能制造出具有径向切割状波纹图案的人造大理石。
现已对本发明方法在分批浇注法中的实施作了上述的说明，然而，在连续浇注法中，使用作为模塑腔室的不锈钢传动带和阻拦液态树脂用的由橡胶、树脂等制成的被放置在不锈钢传动带两侧的框架。因此，还可以使梳状工具静止固定，且使梳状工具在液态树脂中移动。
本发明制造的人造大理石能被用作厨房面板、洗涤化妆台、浴缸、桌子、墙体材料、家具、家庭室内用品等。
以下使用实施例对本发明作更具体的说明。在这些实施例中，“％”与“份数”分别指“重量百分比”与“按重量计所占的份数”。
实施例1
将1000份由20％的聚甲基丙烯酸甲酯与80％甲基丙烯酸甲酯的混合物组成的甲基丙烯酸甲酯淤浆(在下文中简称为淤浆)、800份氢氧化铝粉末(商品名BS-33，由Nippon轻金属有限公司制造)、12份乙二醇二甲基丙烯酸酯、20份过氧马来酸叔丁酯、2份去离子水与200份木粉(商品名Misawa Techno Powder T3-B1403-03，由Misawa Techno材料有限公司制造)相混合，通过混合机搅拌得到所混合的淤浆。在真空容器内对此混合的淤浆去泡，然后添加0.1份乙二醇二巯醇基乙酸酯以及8份通过将氢氧化钙以25％的量分散到淤浆中而制备成的浆料，以制备基料混合物。此基料混合物的粘度为1000厘泊。
取出三分之二的基料混合物置于一边，并将其进一步分成三份，将表1中所列的着色剂组合物№1～3(单位为重量)分别添加到此三份中，将每份混合物搅拌到均匀状态。然后，将制得的三种着了色的混合物转移到图3所示的盘形容器中，并用厚度为3毫米、宽度为25毫米和长度为250毫米的搅拌杆适度混合3秒钟以致使它们并不完全混合而制成不完全混合物。然后，将此不完全混合物注入到30平方厘米的盘形模具中，同时沿着一个能沿宽度方向保持注射速度基本上不变的方向移动混合物，从而获得9毫米的厚度。然后，使具有宽度为30毫米和厚度为1毫米的前端的刮刀与模具的底表面接触并沿着与注射中的移动方向相同的方向移动，由此使刮刀推出模具中的不完全混合物。同样的推出操作被再重复三次，其中刮刀是沿着平行方向被移动的以致不会引起交叉，从而将流动方向赋予不完全混合物的流动图案。
另一方面，着色剂组合物№4被添加到剩余的基料混合物并被均匀地混合，然后，它被转送到盘状容器，使用搅拌杆适度混合10秒钟以使它们不被完全混合，而同时添加着色剂组合物№5，以制备另一种不完全混合物。按上述的相同方式，将此混合物注入到在模具中的不完全混合物上，以层压一种厚度为4.5毫米的不完全混合物层。
将具有如图2中所示形状的由3毫米厚的聚四氟乙烯板制成的梳形工具(其中齿宽为5毫米和齿间距为25毫米)浸入到模具的一端，使其穿过层压的混合物同时使齿与模具底表面相接触以50毫米/秒的速度沿着与注射相同的方向朝模具另一端移动。然后，用罩子覆盖模具并静置30分钟同时进行加热以固化树脂，然后，从模具中取出固化的物件而获得在与模具底表面接触的表面上显露出波纹图案的人造大理石。
就所制得的人造大理石的外观而言，它具有像天然木材那样的波纹图案，甚至在其表面被刨去约0.5毫米时，基本的条状图案没有变化、光泽度降低且表面粗糙感增加，从而提高了木质感。
表1
| No. | 由RBH制造的氧化铁黄50-580-570 | 由RBH制造的氧化铁红50-580-556 | 由RBH制造的氧化铁黑50-580-554 | 由RBH制造的酞菁绿50-580-585 | 由RBH制造的氧化钛50-580-548 | 淤浆 |
| 1 | 1.930 | 0.210 | 0.130 | 0 | 0 | 2.270 |
| 2 | 1.600 | 0.220 | 0.010 | 0 | 0 | 1.930 |
| 3 | 2.330 | 0.350 | 0.180 | 0 | 0 | 2.870 |
| 4 | 3.760 | 0.540 | 0.260 | 0 | 0 | 4.560 |
| 5 | 0.940 | 0.130 | 0.070 | 0 | 0 | 1.140 |
| 6 | 0.030 | 0 | 0.018 | 0.005 | 0 | 5.291 |
| 7 | 0.134 | 0 | 0 | 0 | 0 | 13.227 |
| 8 | 0 | 0 | 0 | 0 | 8.907 | 20.783 |
实施例2
除了将实施例1的基料组合物中的氢氧化铝的量改变为1630份、将木粉的量改变为0份之外，以与实施例1相同的方式制备基料混合物。将其三分之二分出并添加着色剂组合物№6且对此混合物进行搅拌直至均匀为止。然后，将其转移到盘状容器，用搅拌杆适度混合10秒钟使其不至于被完全混合，同时添加着色剂组合物№7，由此制备不完全混合物。以与实施例1的相同方式将此混合物注入到模具中，并通过刮刀赋予树脂流动图案以流动方向。
将剩余的基料混合物送到盘状容器，用搅拌杆适度混合10秒钟使其不至于被完全混合，同时添加着色剂组合物№8，由此制备不完全混合物。按与实施例1的相同方式，将此混合物层压到在模具中的不完全混合物上。
随后，以与实施例1的相同方式移动梳状工具，然后，固化而获得人造大理石。制得的人造大理石之外观具有大理石的微细的色相、深度与纹理，且非常接近显示出流动图案的那类大理石。即使表面被刨刮掉约0.5毫米后也未发现基本图案的变化。
实施例3
按照与实施例1相同的方式制造人造大理石，不同之处在于使用如图5所示的齿宽从2毫米不规则变化到12毫米、齿间距从2毫米不规则变化到10毫米的梳状工具，使其在模具中移动一次，然后沿着与移动方向相垂直方向(即，横向)偏移10毫米，并在模具中以相同方式再次移动。
制成的人造大理石的波纹具有比实施例1窄的条状间距、波纹图案间的不规则变化的间距和微细的变动，因此，它具有非常逼真的天然感。
工业实用性
根据本发明的制造方法，能简单形成具有木材细色相与天然外观的径切波纹图案的人造大理石，或能简单形成具有卓越的纹理与深度的天然大理石状外观的条状图案的人造大理石。由于这种条状图案还被连续地形成在人造大理石的厚度方向上，因此，即使人造大理石的表面被刨刮的情况下，图案也不会消失掉，且连续的条状图案还能被再现在刨刮部份上。还有，能够通过控制梳状工具的齿的形式与其移动方向等来调节条状图案的宽度及其运动方向。此外，人造大理石的底部与条状图案部分具有近似相同的组成，因此，通过加工不会降低人造大理石的机械性能。
Claims (8)
1.一种通过在模塑腔室中固化液态树脂来制造具有条状图案的人造大理石的方法，包括将一种其中已不均匀地分散有着色剂的液态树脂注射到模塑腔室中，层压具有不同颜色的一种或更多种的液态树脂而在其中已不均匀地分散有着色剂的液态树脂上形成一层或更多的层，并且穿过被层压的液态树脂来移动梳状工具同时使齿与模塑腔室的底表面相接触。
2.权利要求1的制造方法，其特征在于，具有不同颜色的二种或更多种的液态树脂被混合，且混合是不充分的以制备其中着色剂被不均匀分散着的液态树脂。
3.权利要求1的制造方法，其特征在于，着色剂被添加到液态树脂中，且不充分地搅拌以制备其中不均匀地分散有着色剂的液态树脂。
4.权利要求1、2或3的制造方法，其特征在于，对其中已不均匀地分散有着色剂的被注入到模塑腔室中的液态树脂的流动图案赋予恒定的流动方向。
5.权利要求1的制造方法，其特征在于，被层压在已不均匀地分散有着色剂的液态树脂上的具有不同颜色的液态树脂是其中已不均匀地分散有着色剂的不同颜色的液态树脂。
6.权利要求1的制造方法，其特征在于，树脂层被层压成致使每一层的厚度为2～20毫米。
7.权利要求1的制造方法，其特征在于，使用具有粘度为300～5000厘泊的液态树脂。
8.权利要求1的制造方法，其特征在于，使梳状工具穿过液态树脂以1～10厘米/秒的速度相对移动。
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Legal Events
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |