CN1154698C - 高硬度软质复合材料 - Google Patents

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Abstract

提供了一种高硬度软质复合材料。该材料由有机/无机物质复合而成，其中，含有骨材成分的无机物质组分为总量的60%(重量)以上，该材料表面硬度为维氏400以上(JIS Z 2244)，其3～15mm厚板材的可弯曲加工曲率半径R在25mm以上。所以，该材料是既表面硬度高、又柔软能弯曲加工的有机/无机复合材料。

Description

高硬度软质复合材料
技术领域
本申请发明涉及高硬度软质复合材料。更详细地说，本申请发明涉及的是，既表面硬度高，耐磨耗性、耐损伤性优秀；同时又质地柔软，具有容易与地面形状相适配、便于施工的优良特性的新型高硬度软质复合材料，它们可有效地用做天然石材色调的建筑材料和土木工程材料等。
背景技术
长期以来，树脂或树脂与无机物填料、颜料复配而成的软质复合材料作为建筑物墙壁、顶棚、家具等用材料而被广泛应用。这些复合材料均属于树脂一类的软质材料。它们不但容易分割，使材料薄型化、易弯曲，而且易与基础材料相溶，因而施工性能好，已成为不可或缺的建筑和土木工程材料。
但是，它们有不足之处。比如大家熟知的软质材料的代表物质氯乙烯板材、氯乙烯砖、塑料砖等，无论哪一种都表面硬度低，几乎不具有耐磨耗性和耐损伤性。因而其使用目的和用途非常受限。此外，这类软质材料，一看就知道是塑料，即使通过颜料和填料的复配加以调节和控制，材料的质感也总是受塑料的制约，无论如何也达不到天然石材的效果。
因此，这些材料不能用于磨擦、损伤不可避免的地板、通道，也无法使用于要求有较高品位、美观性的高档次部位。而且，这些以前的材料耐候性差，热膨胀率大，所以还存在不能在室外使用的问题。
虽然也有表面硬度较高、较有品味的天然石材风格的树脂复合材料正在逐渐实用化，但这些以前的材料，无论是硬质的还是软质的，都存在上述的缺陷，施工性等受到很大的限制，这是一个方面。另一方面，即使树脂、塑料已具有天然石材色调，它们的质感不管怎样也与天然石材相距甚远，这是事实。
发明课题
本发明的目的在于提供一种高硬度软质复合材料。该材料能克服如上所述的以往技术的限制，在不削弱软质树脂类复合材料所具有的很薄时也不易产生裂纹、容易施工的优势的前提下，既具有高的表面硬度、优秀的耐磨耗性、耐损伤性，同时又有深厚感和高档次感，是一种适合建筑和土木工程等使用的新型材料。
解决问题的手段
首先，本发明提供一种有如下特征的高硬度软质复合材料。该材料是一种有机/无机物质复合材料，其中无机物质中含有骨材成分，无机组分的量为全部重量的60％以上；材料的表面硬度为维氏400以上(JIS Z 2244)；3～15mm厚板状材料的可弯曲加工(不破裂)加工曲率半径为R25mm以上。
其次，第2，提供曲率半径R为25～1000mm的上述复合材料。
本发明除上面第1、第2两个方面以外，尤其还有第3点，这就是复合材料中的无机物质组分是由2～70目大小的骨材成分和100目大小以下粒径的微粒组成。
第4，复合材料中，骨材成分和微粒成分的重量比为骨材/微粒＝1/10～10/1。
第5，复合材料中，有机物质组分含量为总量的40％(重量)以下。
第6，复合材料中，有机物质组分的主组分为固化性树脂。
第7，复合材料中，有机物质组分的主组分树脂为甲基丙烯酸类树脂。
第8，复合材料中，作为有机物质组分，含有有机增塑剂。
第9，复合材料中，树脂成分含量为总量的6～15％(重量)。
第10，复合材料中，至少一部分骨材成分是透明性物质。
第11，复合材料中，作为至少一部分骨材成分的透明性物质，其表面被颜料覆盖。
第12，复合材料中，复配有蓄光材料或荧光材料。
第13，复合材料中，复配有阻燃剂。
第14，复合材料中，复配有使有机物质组分着色的颜料。
第15，复合材料中，复配有抗菌材料。
第16，特别的是，本申请发明的复合材料，加工成型后，成型体表面可以进行研磨加工或水喷射加工，也可以在研磨后再进行水喷射加工。
第17，以甲基丙烯酸类树脂作为有机物质组分主成分的上述复合材料，可以是由聚甲基丙烯酸酯与甲基丙烯酸酯类单体和丙烯酸酯类单体中的至少一种复配、固化得到的复合材料。
第18，复合材料中，聚甲基丙烯酸酯是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，甲基丙烯酸酯单体和丙烯酸酯单体是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙基己酯和丙烯酸乙基己酯中的一种以上物质。
第19，上述复合材料作成的3～15mm板材，弯曲加工需要的力为0.098MPa(1kgf/cm2)以下。
附图的简单说明
图1是极限弯曲度的测定方法示意图
实施发明的最佳方案
本发明的目的在于提供一种兼具有高硬度和柔软性这一对矛盾特性、物理化学性质优秀，而且具有深厚感、高品质和天然石材色调，作为建材和土木工程材料使用的复合材料。
这样的的复合材料由下述两种基本组分组成：
(1)是含有骨材成分的无机物质组分(60％(重量)以上，更优选为80％(重量)以上)。
(2)是树脂成分(40％(重量)以下，更优选为20％(重量)以下)。
因此，本发明的高硬度软质复合材料还起码应满足下述特定的必要条件：
表面硬度为维氏400以上(JIS Z 2244)；3～15mm厚板状材料可弯曲加工(不破裂)的曲率半径为R25mm以上。
上述必要条件中，若能达到维氏硬度1000以上、甚至1200以上则更优选。
值得一提的是，本发明的复合材料既有高硬度又柔软，而且还具有天然石材深厚的高品质色调和风格。从其组成看，上述组分(1)是含有骨材成分的无机物质，其中又可区分为骨材和填料等其它无机物质两种成分。骨材成分是为了使本发明复合材料的表面硬度更高的不可缺少的成分。作为这些骨材成分的代表物有：花岗岩、大理石、变质岩、石英石、长石、云母等天然石材或矿物，还有熔融二氧化硅、玻璃、金属、陶瓷器皿中的各种陶瓷、金属微粒，等等。
此外，可考虑作为无机组分的其它无机物质，如颜料、填料和后述的蓄光材料等。填料的代表物质有碳酸钙、氢氧化铝等。
作为骨材成分的无机物质小颗粒，更优选是20-70目(Tyler标准筛)大小，其它填料等无机物质则优选为100目以下粒径的更小微粒。天然矿石等小颗粒骨材成分的贡献主要是使人造石材具有好的外观和物理性质，尤其是有一部分外露时，小颗粒骨材成分与其它成分相辅相成，使人造石具有特定的外观色调和表面形状。
微粒成分是比小颗粒骨材成分更小的100目以下相当细小的颗粒，它们侵入骨材成分颗粒间并充满粒间空隙。用以赋予人造石材硬度、柔软度等性质。小颗粒骨材成分与这些微粒成分的重量比以1/10～10/1为优选。小颗粒无机物骨材成分作为小颗粒无机物质组分的特定成分，其粒度大小优选2-70目(如前所述)，而且，除非特殊场合，优选只使用同一粒度大小的物质。虽然考虑使用有色或无色者，以使色泽或上或下有浓淡变化，可以使用因有色和无色而有不同大小的颗粒，但大量使用差别很大的物质，将导致制品的强度下降，故应尽量避免。
微粒成分的粒子大小如前述为100目以下，它们必须全部充满小颗粒的粒间空隙。所以微粒成分的粒径不应与小颗粒成分的粒径相近，更具体地说，微粒成分的粒径以150-250目为优选。
对于组成上述骨架的天然矿石等颗粒成分、微粒成分，本发明的树脂组分将它们包覆并与全部组分合为一体，使所制得的人造石材及其制品具有弹性或拉伸强度等性能。
在本发明中，这些组分的构成比例十分重要。尤其要注意的是树脂组分和其它组分的构成比例。这样，本发明就能制得具有致密组织的高密度制品等。
对于天然石等颗粒作为骨架成分的制品，虽然其材料的组成比例越大越接近天然石。但若天然石过多，材料将不能固化，制品也无法使用。而且，所得制品的物理性质极差，通常的使用也不能承受。
同样，过多使用微粒成分，除了产品不固化等不良结果外，也会使所得材料没有光泽、很难称之为石材。
因此，小颗粒骨材成分和微粒成分的使用量，二者之和必须占复合材料总量的60％(重量)以上，优选80％(重量)以上。但若二者的量过多，如超过95％(重量)，则材料变脆，所得制品很难使用。反之，若二者之和少于60％(重量)，制品将过于柔软，不具有石材的性质，使用范围变得与树脂板一样有限。
天然矿石等小颗粒骨材成分及微粒成分以外的物质，即树脂组分，它在材料中最多只能占40％的重量，不能超过此值。
若树脂组分超过40％(重量)的限度，则材料成为塑料材料，人造石材已徒有虚名。相反，若树脂组分过少，则一方面材料的外观将更加接近天然材料风格，但另一方面，材料也变得很脆，不能实用。
制作高密度人造石材时，本发明给出树脂组分的量为总重量的20％以下。
其次，本发明的树脂/无机物质复合材料中，一部分或全部无机物骨材成分可以是透明性粒子，还可用预先以无机物或有机物包覆的粒子或小块。
这些透明性小颗粒骨材成分或粒子的表面包覆非常重要。理由如下：
表面包覆与本发明复合材料的色调和美观性有关。花岗岩、大理石都是天然物质，获得其制品并不容易，但它们的美丽色泽是我们追求的目标。事实上，色泽是决定花岗岩、大理石价值的重要因素。天然花岗岩、大理石从纯黑到白、红，各种颜色都有，即使是同一种颜色也有极其丰富、各异的色调。
根据以前的技术，若要赋予人造石颜色，如要得到黑色产品，只要加入黑色天然石的粉末即可，但若要得到中间色调的产品，则再现性往往成为问题。而且，即使得到了想要的颜色，要想赋予人造石以大理石所拥有的独特光泽却是非常困难的。例如，人们可以使用塑料、颜料得到需要的颜色，但要同时使材料富有光泽和深厚感则一直都是很困难的。
与此相应本发明中可使用透明性小颗粒骨材成分。比方说，要得到富有花岗岩色调或大理石色调和光泽的物质，只要使用粉碎石英类天然石而得到的骨材成分小颗粒即可。因为由石英类粉碎得到的小颗粒骨材成分，由于原料是石英，故表面具有独特的平滑度和光洁度，而且大多数场合下都是无色透明的，偶尔有颜色也很浅，即使不完全透明也大都有一定程度的透明效果。
只要使用这种原料，那么所得到的复合材料及制品的颜色就可以控制。同时，由于透明性石英粒子成分的存在，可使制品具有深厚感、富有光泽。
作为透明性小颗粒骨材成分，可以考虑石英类的二氧化硅、玻璃粉等，其量为材料总量的10～100％(重量)。
另外，这些小颗粒骨材成分可以与微粒成分一起使用。如与前面提到的碳酸钙、氢氧化铝等一起使用；还可同时加入作为微粒成分之一部分的用于调节色度的二氧化锰、二氧化钛、硅酸锆、氧化铁等成分；为了赋予材料夜光性、荧光性等性能，甚至还可以配合使用铝酸锶等蓄光材料和各种无机氧化物类荧光材料。
蓄光性材料的配合使用，可以使人造石材在夜间等光线晕暗的情况下放光(发光)，从而起到用于提示、引导的标志的作用，或者作为夜间装饰，使外观富有美观性、景观富有特征。
蓄光性材料的用量可以多达人造石全部重量的40％。所以，铝酸锶等蓄光材料也能够作为上述无机物质微粒成分的一部分配合使用。
通过配合使用蓄光性材料，使人造石材具有光学功能，因而本发明的阻燃性人造石材性能更高。
对透明性小颗粒骨材成分进行包覆时，可以采用在透明性骨材成分小颗粒表面用树脂包覆固化的方法，或者，也可以采用水玻璃。陶瓷皿用釉等无机物质烧结包覆的方法实现。无论哪种方法，透明性骨材成分的粒子表面的包覆层厚度应能够达到几μ～几十μ，如5～50μm，或者20～30μm更优选。包覆过程更具体的描述如下。比如：用丙烯酸类树脂、不饱和聚酯树脂的组合物，加热至100-300℃或者光照射下，树脂组合物在粒子表面将粒子包裹并凝固；也可以用水玻璃、釉等于800-1100℃高温下烧结，从而实现用无机物质的包覆。
复合材料制品的颜色可以根据小颗粒骨材成分包覆层和树脂组分的色度进行调节和控制。由于透明性石英小颗粒骨材成分的存在，制品的色调能够具有深厚感和光泽。
例如，在有白色颜料包覆的水玻璃烧结层的场合或具有聚酯类不饱和树脂固化层的场合，或使用聚酯类不饱和树脂作为树脂组分的场合，由于树脂具有的颜色常为白中多少带有一些黄色调，使所得制品呈有光泽的乳白色，因而能够得到与天乳白色大理石色调非常相似的制品。
由于包覆层含有颜料、染料等着色物质，故能够得到具有深厚感和光泽的独特色调。
另外，本发明也可将与小颗粒成分大体上同样粗细的粒状有色物质作为色料成分，它们混合使用，共同赋予制品颜色。
总之，与以前的人造石相比，本发明能确保复合材料颜色重复，不发生变色，且能得到优良的深厚感和光泽度。
另外，本发明中，在天然透明性小颗粒骨材成分的粉末状粒子上涂布陶瓷器皿着色用釉药，烧结后得到希望颜色的粉末状粒子，再将它作为小颗粒骨材成分使用也会特别有效。使用这种方法，不但能够得到材料的准确颜色，而且允许在广泛范围内选择颜色。
使用与石英类天然石材粉碎而成的作为小颗粒骨材成分同样的物质，如果在其上涂釉并烧结，那么，无论黑色还是红色，材料的颜色重复再现性完全不用担心，不但颜色能重复、统一，而且光泽、色调也能够完全一致的再现。
这些包覆层可以大大提高具有人造石骨材功能的小颗粒骨材成分与组织整体之间的亲和力。其次，由于微粒成分与树脂成分的混合，使材料强度提高、表面硬度也更大。
特别重要的是，由于小颗粒骨材成分是如上所述的透明性天然石材，且又对其表面进行了上面的硬质包覆。当对人造石制品进行表面研磨时，包覆层一部分将被破坏。于是，部分露出的透明性无机小颗粒成分的粒子与其周围的包覆层形成某种表面组织结构，从而获得独特的光反射效果。
结果是：光线从透明性小颗粒骨材成分射入，在其周围的包覆层处被反射，再透过透明骨材成分小颗粒，之后再被反射。如此的透过和反射现象，与历来的人造石表面仅有的反射现象有着本质区别，使得复合材料具有独特的深厚感，因而本发明实实在在的得到了有深厚感和高品位、高档次的大理石风格复合材料。
如前文所述，具有上述包覆层的透明性小颗粒骨材成分以无机小颗粒骨材成分总量计，配合量如上所述为骨材成分总量的10～100％(重量)。
下面，针对构成本发明树脂/无机物质复合材料的另一主要成分-树脂组分加以进一步说明。
一般而言，本发明的树脂组分可以从热固性树脂中选用。
例如：丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂，等等。其中，丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂及与其它树脂的混合物，或者它们的共聚树脂都是优选的。
树脂成分中，为了调整固化剂(催化剂)、色调，还可以复配偶氮、酞菁类有机颜料、染料。
上文已经提到，这些树脂组分不应超过本发明复合材料全部重量的40％。更优选在20％(重量)以下，再优选在15％(重量)以下。
对于树脂组分，更优选考虑由硬质树脂成分、使该硬质树脂变软的成分或软质树脂成分组合复配。这种情况下，应使各种树脂成分不分离而一体化地固化。
这时，最好对同种类、同系列成分加以选择。比方说由甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸2-乙基己酯复配，等。
从促使材料透明性优良的角度看，优选采用甲基丙烯酸类树脂，如以下结构者
               CH3-CH(CH3)-CO-O-R
式中，R是直链或支链脂肪烃基，或者是环状烃基。
若使用上述甲基丙烯酸类树脂，则优选将聚甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体复配并进行固化。更优选的：用甲基丙烯酸类树脂作为复合材料的树脂组分时，考虑采用如下组分复配方案(1)以甲基丙烯酸甲酯单体MMA100重量份为基准：
(1)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)                  0～50
(2)甲基丙烯酸甲酯单体(MMA)                 100
(3)甲基丙烯酸烷基酯单体或丙烯酸烷基酯单体  300以下
(4)增塑剂                                  0～300
这里，作为成分(3)的甲基丙烯酸烷基酯或丙烯酸烷基酯单体的代表例可以是：甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基戊基酯、丙烯酸2-乙基戊基酯，甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸环己基酯、丙烯酸环己基酯，等等。
上述所列的物质中，丙烯酸2-乙基己酯最好。
至于增塑剂，可以是酞酸酯。
本发明树脂/无机物质复合材料中，不但可以复配颜料物质，在色调等符合的前提下，还可以加入用于组织补强的短纤维成分，如：玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维、树脂纤维等均可以使用，以玻璃纤维最好。
这些短纤维一般应具有10～100μm直径和1～100mm长度以1～10％(重量)的小颗粒成分比例使用。
还可以配合使用阻燃剂。阻燃剂既可以是锑化合物、硼化合物等无机阻燃剂，也可以是溴类化合物等有机阻燃剂，但有机阻燃剂更优选，有机阻燃剂中又以含溴阻燃剂的效率最高。如：苯酚、二苯醚、双酚A、苯甲醇等芳香族化合物与溴结合生成的化合物以及它们的酯、醚、聚酯等物质；溴化丙烯酸酯、溴化环氧丙烯酸酯、溴化碳酸酯等聚合物和齐聚物，等等。
更具体的例子有溴改性环氧丙烯酸酯树脂等。
本发明中，作为阻燃性人造石材组成之一的阻燃剂，其复配可以通过两种状态和方式实现：
(1)与上述高密度人造石组分直接复配；
(2)与树脂混合，将此混合物作为树脂层与上述高密度人造石组合物一起层合为一体。
尤其还要说明的是，当材料考虑要用于作家具、浴室器材、厨房用具、便器等时，也可加入抗菌材料。如：银、氧化银、沸石、载银沸石等各种无机物质。它们的用量一般应为复合材料总重量的5％以下。
本发明复合材料还有一种特例，这就是作为上述小颗粒骨材成分的至少一部分使用透明性无机物质成分，作为微粒成分至少一部分使用夜光性或荧光性物质。
透明性无机物骨材小颗粒实际上就是透光性强的无机物质。这些物质的透明程度不一，天然或人工合成的无机物质中透明性相对较强者成为本发明的首选。无论是已着色还是带有固有颜色，只要是透明性无机小颗粒骨材成分就可以。
代表性物质有例如：石英石、硅石、玻璃等，它们都可以作为本发明中的透明性无机物小颗粒成分。当然，本发明并不限于这些代表性物质。
可考虑一部分或全部微粒成分采用100目以下的蓄光性、或吸收紫外线的发光性、夜光性或者荧光性物质。它们的代表物质有铝酸锶类蓄光材料、硫化锌等，它们都是本发明中有用的物质。
小颗粒成分重量(W1)、微粒成分重量(W2)、夜光性或荧光性成分重量(W3)的关系可考虑为：
W1/(W2+W3)从1/10到10以上均可，若为1/1～4/1则更优选。
至于无机物质微粒成分与夜光性或荧光性成分的比例可以在很大范围内变化，后者可以占绝大部分或成为全部，无机物质微粒成分也可以是后者的10重量倍以上。
关于无机物质小颗粒组分，其中的透明性无机物质小颗粒成分的量最好能满足关系：
W3＝(0.3～1.0)×W1
综上所述，人造石的强度、硬度、密度等物理性质、夜光性、荧光性等光学性能均可以通过适当手段实现。
各种成分的粒度大小可具体根据组合物各成分的大小和比例进行适宜选择，但微粒成分一般以150-250目大小为宜。
接下来对人造石的光学性能作特别说明：本发明人造石材可以具有良好的光学性能。与以前的材料从表层发光不同。本发明是从人造石内部深处所有部位发光，故发光性能优秀，可作为高价位的夜光性或荧光性材料使用，经济性能良好。
由于使用透明性无机物质小颗粒作为透明性骨材成分，外部光线可以一直透射到人造石内部，通过夜光性或荧光性组分高效地吸收光能并分散在蓄光材料等组成的夜光性或荧光性成分中，形成发光层，从而保证光线直达人造石内部深处并保持长时间、高亮度的效果。夜间发光时，由于透明性无机物质小颗粒骨材成分良好的透光性，人造石的亮度可以很高。
上面已经提到，透明性成分占小颗粒骨材组分的30～100％(重量)，可以在较大范围内变化，但从人造石的强度等物理性能、外观效果角度考虑，若能达到100％的比例，则光学性能可以达到最好。当然，无需对透明性成分的量加以限制，但若其量少于30％(重量)，则很难获得所需要的光学性能。
对于夜光性或荧光性物质通过表面烧结得到透明性无机物质骨材作为无机物质骨材的一部分时。本发明中，可以使用小颗粒成分的至少一部分为以透明性物质在其表面用蓄光性等夜光性物质，吸收UV而致发光的荧光性物质烧结而得者。即，小颗粒成分的全部或一部分是用夜光性或荧光性物质进行表面包覆得到的透明性无机骨材。这类透明性无机骨材小颗粒成分有玻璃、硅石，等。
组合物的小颗粒成分中，优选10～100％(重量)是被夜光性或荧光性物质表面包覆的透明性无机物质骨材。
透明性无机物质骨材，尤其是小颗粒骨材成分的烧结包覆层位于透明性小颗粒成分的粒子表面，其厚度范围为几～几十μm，优选5～5μm，更优选20～40μm厚的包覆。烧结包覆可以在120～1200℃高温下实现。
作为被烧结的荧光物质，铝酸锶、硫化锌等蓄光性或靠紫外线照射发光的各种荧光物质均可。
烧结可采用非历来周知的各种方法，如通过往分散了铝酸锶等蓄光材料的分散液、糊中，加入透明性无机物质骨材(如上述小颗粒成分)，并混合、干燥、烧结。
本发明树脂/无机物质复合材料，既表面硬度高，又柔软，而且还具有深厚感和高档次风格。按照上面介绍得到的产物，可以是板状、特定设计形状等任意形状。
本发明复合材料可以按以下方法制造。
有代表性的制造方法是：成型模具内，注入无机物质和树脂等组分形成的混合物并自然固化成型的方法；注入后合上上模板，加压固化后脱模成型的方法；对于某些特殊要求，还要使用研磨、水喷射等方法表面粗化处理，制得所需制品。
非自然固化时，可以合上上模板加热压缩固化，如用0.49～9.8MPa(5～100kgf/cm2)(表面)压力挤压成型。此时，需要在大约90～140℃温度范围内持续施压5～20分钟。
这种热压成型方法对于平板一类较简单形状的制品很适合，是可以发挥其规模量产化效果的成型方法，而且，几乎没有材料浪费，经济实用。
关于表面研磨，其手段并无特定限制。磨石、研磨布、研磨带等工具均可使用，抛光研磨剂、活性复合剂等研磨剂都可以利用。
作为研磨材料，主要起研磨作用的有金刚石、碳化硼、刚玉、氧化铝、氧化锆，以及主要起研磨作用的板状硅藻土、白云石、氧化铝、氧化铬、氧化铈等，它们都可以适当的采用。
所以，根据本发明最好在制品成型后，再对表面实施粗化加工，使微粒成分暴露在表面。
为达此目的，首选的方法是选择性除去树脂成分。如：制品从模具脱出后，用高压水对其表面进行喷射，可以有效地实施表面加工，达到自然的纹理效果。
这种加工的工艺条件并没有限制，因厚度、与喷嘴的距离、加工形态等多种条件而异。通常对于2～20cm的厚度和2～50cm的喷嘴高度，采用4.9～137.2MPa(50～1400kg/cm2)的水压均可。这种压力，与处理天然石材相比，是相当低的。
总之，由于树脂成分的存在，更容易加工出高品质的材料和制品。
对用于高压水喷射的喷嘴及喷射系统无需加以特殊限制，各种装置均可采用。
依靠水喷射对材料表面进行加工处理，使表面光滑化或粗糙化，从而制得有深厚质感的复合材料。
由于树脂成分的存在，经表面处理后材料表面还可以呈现白浊的效果，显然，与用药品蚀刻的方法相比，上述方法的废液处理也容易得多。
当然，必要的情况下，也可以用有机溶剂对表面进行处理，使树脂成分软化或者溶解，进而部分除去。
当使用有机溶剂时，最好能根据所用树脂成分对溶剂加以选择，二氯甲烷、氯仿等卤代烃、醋酸酐、醋酸乙酯、醋酸丁酯等羧酸及其酯类化合物，或者丙酮、四氢呋喃、二甲基甲酰胺(DMF)、DMSO等均是可选的溶剂。
将成型体置于上述有机溶剂中浸渍，或者靠有机溶剂喷雾和流下，使树脂成分软化或熔解并从制品表面除去，从而能够形成凹凸的制品表面。
还可以这样做：使用钢丝刷或者用切削手段，对硬度低的树脂成分加以切割，使树脂从表面去除，也可以形成凹凸不平的外观效果。
用以上各种粗化手段对表面实施加工处理后，达到了与表面研磨方法相似的效果，实现了制品表面的独特深厚感、光泽和表面质感。
当使用透明性无机物质骨材，且其表面被树脂成分混合物中的夜光性、荧光性树脂包覆时，无论使用上述哪一种方法，由于研磨等过程，都产生了粒子和其包覆层的断面暴露出来的结果。
于是，得到了既有优良发光性、又有良好表面质感、纹理的复合材料。
综上所述，本发明有机/无机物质复合材料，由于表面硬度高，即使是薄板，也具有优秀的耐磨擦性、耐损伤性；又由于质地柔软，材料与基础面的适应性好；而且还具人工石材特有的深厚感的高档次风格。所以，是作地面、通道材料、柱子等的极佳选择。
下面，通过实例对本发明复合材料进行详细说明。
实施例1
粒径10～25目的天然硅石小颗粒骨材成分、平均粒径230目的氢氧化铝微粒成分，二者以重量比2/1(小颗粒骨材成分/微粒成分)的比例作为无机物质组分。
将此无机物质组分作为全部量的80％(重量)，加入20％(重量)的树脂组分(组成如表1所列)，构成复合材料组合物。
将此组合物加入模具内，在约110℃温度下用1.96MPa(20kgf/cm2)压力热压成形，得到5mm厚的板状制品。
按照JIS A 5209(瓷砖)的标准，对所得人造石板进行吸水率、耐磨耗性和弯曲试验和测试；按照JIS Z 2204标准测定所得人造石板的维氏硬度。结果如表2所示。
再对所得复合材料作如下测试：如图1所示，取5mm厚、30mm宽、板材，在相距80mm长的两端加以支撑，在上表面加压直至破裂，测量破裂时的极限挠曲量(δ)的极限压力(P)，结果同列于表2。
本发明复合材料的极限挠曲量一般具有如下特征，现结合本实例加以说明：
厚5mm、宽30mm板材，置于距离80mm的两端支撑物上，在其上部中央位置加9.8N(1kgf)压力，其极限挠曲量为2mm以上，更进一步的说，此极限挠曲量可达5mm以上。
本例复合材料、准确测定并确认其弯曲加工(不破坏)的曲率半径R为200mm，弯曲加工需要的力为4.9kPa(0.05kgf/cm2)。
因此，材料表面硬度高，而且柔软的事实已得到确认。此外，本复合材料确实有天然石材色调的深厚感和高档次感。
实施例2
取无机物质组分的比例为全部量的88％(重量)，树脂组分12％(重量)，其余与实施例1相同，得到与实施例1同类型的复合材料。
材料的性能试验结果列于表2。此外，本材料可在不破裂的情况下用弹性环氧树脂与R500mm的混凝土柱粘接。
与实施例1相同，确认本复合材料表面硬度高、柔软，同时，外观有深厚质感和高档次感。
实施例3～6
按照表1所列树脂成分组成，用实例1同样方法，制得类似的复合材料。
它们的性能试验结果亦列于表2。
可以看出：不论哪种树脂组成，所得复合材料都具有高表面硬度和良好柔软性，拥有深厚质感和高档次外观。
对照例1～2
按表1，除树脂组分中不加丙烯酸2-乙基己酯外，与实施例1一样进行复合制得复合材料，其性能试验结果列于表2。
其表面硬度虽高，但没有软质的性能。
对照例3～4
对两种由不饱和聚酯树脂、颜料、石粉成形的市售人造石材分别进行上面同样的性能试验，结果也列于表2。
可见，市售人造石材的表面硬度极低、而且其外观也明确显示不过是塑料板而已。
                         表1树脂组分及其配比(重量份)
    实验号No.                       实施例       对照例
  1   2   3   4   5   6   1   2
  聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)   30   30   30   25   25   25   0   50
  甲基丙烯酸甲酯(MMA)   100   100   100   100   100   100   100   100
  甲基丙烯酸2-乙基己酯   100   100   200   0   0   20   0   0
  丙烯酸2-乙基己酯   0   0   0   0   200   100   0   0
  甲基丙烯酸环己基酯   0   0   0   100   0   0   0   0
  增塑剂   100   200   300   100   200   100   0   0
(注)：1.增塑剂酞酸二辛酯
      2.过氧化物类聚合引发剂，5重量份
                                     表2材料性能表
  实验号No.   维氏硬度(Hv)   吸水率(％) 耐摩擦损耗性(g) 弯曲实验(Mpa(kgf/cm2))     极限挠曲量，δ(mm)     极限压力，P(N(kgf))
    实施例     1     1265     0     0.02   0.402(4.10)     7.0     9.8(1)
    2     1268     0     0.02   0.397(4.05)     7.0     9.8(1)
    3     1240     0     0.03   0.395(4.03)     7.3     9.8(1)
    4     1243     0     0.03   0.395(4.03)     7.0     9.8(1)
    5     1210     0     0.03   0.397(4.05)     7.1     9.8(1)
    6     1270     0     0.02   0.407(4.15)     6.9     9.8(1)
    对照例     1     1635     0     0.02   0.930(9.49)     0.5     235(24)
    2     1630     0     0.02   0.931(9.50)     0.4     245(25)
    3     473     0.8     0.03   0.460(4.69)     6.3     49(5)
    4     480     0.9     0.03   0.539(5.50)     6.0     78(8)
工业实用性
以上详细说明表明，本发明提供了相当优秀的有机/无机复合材料的制法。这种材料因表面硬度高，即使薄板也有优秀的耐磨擦性、耐损伤性；这种材料质地柔软，与基础面的适配性好；这种材料还具有人工石材所特有的深厚质感和高档次感。所以这种材料可作为基础材料、道路材料、柱子等。

Claims (11)

1.一种高硬度软质复合材料，是表面硬度按JIS Z 2244为维氏400以上、3～15mm厚板状材料的不破裂的可弯曲加工曲率半径R为25～1000mm的有机·无机物质复合材料，其特征在于，无机物质组分由2～70目粒径大小的骨材和100目大小以下的微粒组成，所述骨材和微粒选自天然石、矿物、陶瓷和金属，骨材成分和微粒成分的重量比为骨材/微粒＝1/10～10/1，无机物质组分的量为全部重量的60％以上；包括甲基丙烯酸类树脂的有机成分，其含量为总量的40重量％以下，复配有聚甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸甲酯以及甲基丙烯酸乙基己酯、丙烯酸乙基己酯和甲基丙烯酸环己酯中的一种以上物质。
2.权利要求1的复合材料，含有作为有机成分的增塑剂。
3.权利要求1的复合材料，树脂成分含量为总量的6～15重量％。
4.权利要求1的复合材料，含有透明性物质作为骨材成分的至少一部分。
5.权利要求1的复合材料，含有表面被颜料成分包覆和固化的透明性物质作为骨材成分的至少一部分。
6.权利要求1的复合材料，含有蓄光材料或荧光材料。
7.权利要求1的复合材料，含有阻燃剂。
8.权利要求1的复合材料，有机组分中含有颜料。
9.权利要求1的复合材料，含有抗菌材料。
10.权利要求1的复合材料，成型体表面进行研磨加工或水喷射加工，或在研磨后再进行水喷射加工。
11.权利要求1的复合材料，对其3～15mm板材，弯曲加工要求的力为0.098MPa以下。
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