CN118144304A - 人造石板材的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人造石板材的制造方法，包括：将复合混合物压制成密实的复合混合物；进而将其破碎成多个复合混合物的碎块；沿预定轨迹将附加混合物沉积到所述碎块的相应区域形成附加层；之后使用装置将包括所述相应区域的附加层和所述多个复合混合物的碎块共同压平延展为一个板；板上呈现至少部分具有随机弯折的连续的纹脉。

Description

人造石板材的制造方法

技术领域

本发明涉及人造石板材的制造方法和设备。

背景技术

石英是地壳中第二丰富的矿物，也是最坚硬的天然材料之一，其众多的用途之一即用于“人造石材”中。包含有石英的人造石材已成为世界上许多国家常见的表面和台面的选择；其应用包括厨房和浴室台面、桌子和桌面、地砖、食品服务区、墙面覆层以及各种其他水平和垂直应用。人造石的生产一般涉及诸如磨碎的石英岩、碎玻璃、岩石、卵石、沙子、贝壳、硅及其他无机矿物材料的颗粒材料混合聚合物、粘结剂、树脂、着色剂、染料等。这些同时使用的不同尺寸的多种材料的颗粒材料，其粒度可以从400目至4目不等。所述聚合物可以包括诸如粘结剂、固化剂、引发剂或前述的组合的添加剂。将所述颗粒材料和聚合物、粘结剂、树脂、着色剂、染料等进行混合，得到略微潮湿的混合物。该初始混合物可以通过块状破碎机进行处理，所述块状破碎机可以是现有已知的用于减少混合过程中形成的块状物的机器。所得到的更细的混合物可以倒入支撑模具、托盘或其他支撑结构中。混合物也可以略微压紧实，以使所材料的表面更平坦和光滑。然后，将装有微湿的石英混合物的模具或托盘移动到带有衬垫的传送带上，送入到真空压力机中压制成板坯，再将板坯放入固化炉中加热成硬化板，继而将硬化板移到磨床上研磨到所需的厚度，然后利用抛光机完成产品。

相比大理石和花岗岩等天然石材，包括石英基人造石在内的人造石具有许多优点，通常包括，人造石硬度更高、强度更大，吸水率更低，更加耐污渍、耐划痕、耐破损、耐化学物质和耐高温等；但同时，相比于这些天然石材，人造石的缺点也很明显，其中之一是，人造石缺乏自然、随机的纹脉和颜色图案，美学装饰效果常有不及。

已知的现有技术中，包括有可用于生产仿天然石材的色彩和纹脉图案的人造石板的各种方法、设备和系统。

在这些已知方法中，复合材料被混合，其中可以包括或由颗粒状的石头或矿物、石英、玻璃、壳体或硅与聚合物的树脂、染料、粘结剂、固化剂、引发剂或上述这些材料的任何组合而组成。复合材料可以根据许多因素而变化，例如颗粒大小、树脂百分比、所使用的着色剂、或组成。值得注意的是，树脂和着色剂构成的着色剂混合物或仅仅液体、粉末或其他颗粒形式的着色剂可被认为是复合混合物。这种复合材料或多种复合材料可以采用如美国专利US10,376,912B2中所公开的工艺步骤，获得天然石材的美感效果，该专利通过在此引用而并入本申请。在此工艺之前或之后，所述复合材料还可以采用如在阿历克斯∙谢（AlexXie)的美国专利 9,707,698 B1 and 10,843,977 B2中所公开的工艺步骤，这两件专利也通过在此引用并入本申请。

谢(Xie)的美国专利第9,707,698B1公开了一种工艺方法，其中，复合材料或多种复合材料经过包括分层布料、碾压和碎块化的过程，从而得到具有天然石材纹理效果的人造石。现有技术公开了这样的工艺，其中，在使用诸如压辊的方式压缩复合材料之前，可以采用轻压复合材料、碎块化复合材料或者使用一种闸门装置来刮平任何多余的材料，从而得到一层上表面基本平坦或光滑的复合材料。。

在现有技术中，例如Toncelli的美国申请US20220048216A1中，特别提到不同的材料在大体平坦的表面上分层叠加，然后将这些材料压在一起或三明治式夹在一起，再将材料折叠并再次压制。这将使得着色剂层与材料基本位于同一水平层面上，并且不会在垂直方向上造成任何混合或变形。

现有技术中，诸如谢（Xie）的美国专利US9707698B1和US10843977，着色剂或不同颜色的复合混合物包含在每个碎块中。因此，在经过诸如压辊的压缩之后，纹脉长度不会延伸连接到其他的不同碎块。

确保大量碎块的侧表面区域被着色剂覆盖的一种方法是具有一种类似于谢（Xie）的美国专利申请2019/0105800（2014年4月11日公布，其内容通过引用并入）中所教导的装置，其中，切刻装置或V形碾压轮与计算机控制的CNC相连接，穿过复合材料形成一个沟槽，着色剂随之被沉积/放于所述沟槽壁上。其问题在于，所述设备在材料上所进行的作业，会形成并非所希望的人工仿造痕迹重的笔直的、边缘平整光洁的线条，当通过压辊滚过时会加剧这种缺陷。

发明内容

针对现有技术所存在的问题，本发明公开了一种人造石板材的制造方法，包括：

一种人造石板材的制造方法，包括：

将复合混合物压制成密实的复合混合物；

将所述密实的复合混合物破碎成多个复合混合物的碎块；所述碎块的形状大体不规则；

沿预定轨迹将附加混合物沉积到所述碎块的相应区域形成附加层；以及，

之后使用装置将包括所述相应区域的附加层和所述多个复合混合物的碎块共同压平延展为一个板，

其中，所述附加混合物与所述密实的复合混合物至少颜色不同；例如，所述附加混合物是着色剂混合物，其中包含着色剂。着色剂混合物可以是液态，粉末状，或颗粒状等不同形态。

所述相应区域包括沿所述预定轨迹范围内的碎块的至少部分表面及相邻碎块之间的至少部分衔接区域；所述表面包括所述碎块的至少部分侧表面(或者可称之为侧壁）。

根据本发明，复合混合物的碎块最终要压延成一个板，其在压延之前放置或堆积的密度取决于多种因素，其中包括所述碎块的形状尺寸：较大的碎块在压延的步骤中产生较大的变形量（包括延展拉伸），反之，较小的碎块在压延步骤中产生相对较小的变形量；因此，较大的不规则碎块，可以放置的较为疏阔，相邻碎块间可以留有一定的间隙；与之相对的，较小的不规则碎块，则通常会放置的相对紧密些，相邻碎块间相互接触甚至有些相对的表面有部分或全部的叠加或遮盖。

相应的，沿预定轨迹沉积附加混合物的步骤中，所述沿预定轨迹范围内的相邻碎块之间的衔接区域包括了上述比如较大碎块之间的间隙或较小碎块之间相互接触或相互叠加或遮盖的区域。

所述附加层是指所述附加混合物在所述相应区域上所形成的与最初的密实的复合混合物或其碎块颜色不同的一个涂覆层。

具体的，压平延展所形成的一个板上呈现具有随机弯折的连续的长纹脉，所述纹脉通常由所述附加层随着碎块一起被压延及或拉伸而形成且相当一部分纹脉会基本贯穿板身或延及整个板厚。

进一步的，在沿预定轨迹沉积附加混合物之前，在所述多个复合混合物的碎块基本不发生破碎或变形情况下，移动其中的一个或多个而在所述多个复合混合物的碎块中形成沟槽；所述沟槽构成所述预定轨迹的至少一部分。

此处形成沟槽的作业可以利用人工、机械、半自动或自动化装置，包括但不限于本发明中所描述的工具或装置，也可以采用其他一些现有工具、装置或方法。

具体的，比如本发明公开了一种拨料装置，其用于将碎块拨开或推开以露出形状不规则的碎块的更多表面（尤其包括侧壁），同时还保持碎块的形状并且不使其破碎或变形。

又如，中国专利CN108501409（2018.09.07.公布）公开的制造带纹理的人造石英石板材的方法和设备，可以实现上述工艺步骤，在此可通过引用而并入本发明中。

进一步的，在压平延展成一个板之前，将其上有附加混合物沉积的碎块的至少一部分按预定的样式布置在支撑结构上。

或者，在沿预定轨迹沉积附加混合物之前，将所述相应区域的至少部分碎块按预定的样式布置在支撑结构上。

具体的，用于压平延展所述多个复合混合物的碎块的装置包括第一压辊或第一压辊对，通常的，所述第一压辊对包括上下对应的上压辊与底压辊，其中第一压辊或第一压辊对的上压辊是带驱动的；利用所述第一压辊或第一压辊对所进行的作业可对应称之为一次压延作业。

进一步的，用于压平延展所述多个复合混合物的碎块的装置还包括第二压辊或第二压辊对，通常的，所述第二压辊对包括上下对应的上压辊与底压辊，其中第二压辊或第二压辊对的上压辊是带驱动的；与一级压延作业相呼应，利用第二压辊或第二压辊对所进行的作业可对应称之为二次压延作业。

所述多个复合混合物的碎块依次通过所述第一压辊或第一压辊对和第二压辊或第二压辊对。

也即，根据制板工艺的具体要求，所述压平延展作业的步骤可以只包括一次压延，也可以包括两次以上的分级压延；同时本发明中的压平延展作业还包括了挤压的方式。

本发明提供了人造石板材的制造方法和设备，其中，可以通过改变、控制或调整复合混合物的碎块尺寸，进而通过压辊或压辊对等压延装置将这些碎块挤、压和延展变形而终成为一个板，最终获得所需要的更逼真的天然石材的美学设计效果。

根据本发明，可将骨料矿物，诸如石英砂粒和粉末，与树脂、着色剂及其他添加剂在高速混合器中混合，得到微湿微软的松散的复合混合物，也即本发明所用的原始基料。如本领域所知的，这种复合混合物可以经压制将其压紧而成为密实的复合混合物。

所述密实的复合混合物制得之后，可将其以可控方式破裂成多个碎块，比如通过搅拌装置打碎所述密实的复合混合物，其中，搅拌装置的转速可以变化：搅拌装置旋转得越快，破碎所述密实的复合混合物所获得的碎块就越小。或者，可以使所述密实的复合混合物跌落于刚性格栅或筛网上，并通过控制所述刚性格栅或筛网的尺寸和/或跌落的高度，获得所需尺寸的碎块。还有一些其他的方法也可完成所述破碎的工艺获得所需尺寸的形状不规则的碎块。

然后，复合混合物的这些形状不规则的碎块均匀地分布在支撑结构（比如传送带）上，具体的，即所述碎块所分布的任何一个区域相比于另一个区域，其中不存在明显更多的复合混合物的碎块。一般来说，任何一平方英尺的所述区域都不应该比另一平方英尺的区域分布超过50%的碎块；同时，理想情况下，尽量避免较小的碎块明显地堆积在一个明显的大碎块旁边的区域，而导致无法在大碎块的侧壁上沉积着色剂。此外，如果所述形状不规则的碎块堆积得太高，碎块因其自身重力可能会彼此压缩在一起，从而失去其原始形状。

以这种方式处理和布置这些复合混合物的形状不规则的碎块优点在于，当在所述碎块的某些区域沉积或涂覆附加混合物时，例如通过沿预定轨迹在所述碎块的相应区域喷洒着色剂混合物，所述着色剂混合物被喷洒于相应区域的形状不规则的碎块的侧壁，也即侧表面及相邻碎块的衔接区域。这些侧壁通常不是光滑平坦的表面，而具有不规则的形状。相比于密实的复合混合物，所述形状不规则的碎块可被涂覆着色剂混合物形成相应的附加层的表面积更大，原因在于所述密实的复合混合物是经过了压紧压实的步骤而得到的，在其未被碎块化前，其表面基本上是平的，因此着色剂混合物只能被覆盖于所述密实的复合混合物的上表面。形状不规则的碎块的数量可以变化，且分布在传送带上的形状不规则的碎块的高度可以大于甚至远大于压辊和传送带之间的规定距离，或者压辊对之间的距离。因此，当形状不规则的碎块通过压辊或压辊对时，在压辊或压辊对（此时指其上压辊）的前面会有材料堆积，堆积的高度可以由多个因素控制，包括传送带的传输速度（下简称带速）、压辊转速、分布于传送带上的形状不规则的碎块的高度或平均高度，以及压辊和传送带之间的距离或压辊对之间的距离。当所述形状不规则的碎块通过压辊或压辊对时会被压辊或压辊对压平和延展而变形成为一个板。相比于较小的碎块，较大的形状不规则的碎块更有被从压辊下挤出的趋势，从而相应地改变了所述形状不规则的碎块的侧壁上的附加层所形成的纹脉。

值得注意的是，根据最终美学设计（尤其包括纹脉等）效果需要，覆盖任意特定的形状不规则的碎块的更多表面积是可取的，即利用附加混合物涂覆形状不规则的碎块的更多表面，尤其包括其侧壁也是很重要的。压辊有在水平方向上大幅拉伸或延展复合混合物的趋势，而在垂直方向上的拉伸或延展很少或极为有限。因此，如果附加混合物（比如着色剂混合物）仅施用在原始的或基体的复合混合物的上表面，或者如果用一个平坦的上表面轻微挤压所述不规则的碎块，则通过压辊后附加混合物将基本仍留在上表面。例如，如果一片形状不规则的碎块具有明显更大的水平表面面积，好比一个平碟，通过压辊后，平碟上表面上所有的附加混合物会基本上仍保留在其上面。由此导致附加混合物或附加层出现在压延后所形成的板坯的水平上表面上，而非在垂直方向上具有贯穿板体的纹脉。然而，如果形状不规则的碎块是高度大于宽度的圆柱体，且附加混合物施用于其侧壁的整个高度上，则在此之后，当所述不规则碎块通过压辊后，其侧表面上的附加混合物或附加层将沿水平方向被拉长和变形。板坯随之而形成的外观不仅在水平表面上会有可见的因附加层的色彩而形成的纹脉，而且会沿着板坯厚度方向在整个板身上形成相应的随机纹脉。

为了获得同样的效果，除了压辊以外，还可采用其他的各种现有的方法和装置，比如利用压力挤压复合混合物的碎块使其通过诸如注模的狭窄开口等。

根据本发明，将密实的复合混合物碎块化的装置，可以包括由CNC(计算机数字控制)控制的拨料装置，其具有的狭窄的头部结构和由刚性平板制成的细长狭窄的尾部，轻轻地将所述形状不规则的碎块拨开或推开，且保持其不规则的形状；而不会割穿所述复合混合物的形状不规则的碎块，也不会致使所述碎块破碎或被压缩。具体的，所述拨料装置细长狭窄的尾部可与其狭窄的头部相连并像钟摆一样来回摆动，将形状不规则的碎块拨开或推开而形成具有不规则的边缘轮廓的沟槽，且如前所述其摆动的力度基本上不会致所述碎块变形或破碎；相比现有技术中的装置及工艺方法，比如V型轮式碾压装置等穿过复合混合物形成的光滑的沟槽壁，本发明的所述装置及工艺具有其自身的突出特点：根据本发明形成上述沟槽后，在沟槽内部及其侧壁喷洒附加混合物，所述附加混合物包括但不限于着色剂混合物，其与原始的复合混合物或其碎块颜色（包括明度、色调、饱和度）有差别，继而通过压辊将包括沟槽所在区域在内的复合混合物的不规则碎块压平延展成为一个板，即可在所述板坯中形成所需要的纹脉。比如，可以使用由CNC、机器人控制的或手工的喷枪在形状不规则的碎块的某些区域沉积着色剂混合物；以这种方式，已经被拨料装置移动的形状不规则的碎块的至少部分表面（包括至少部分侧壁）沉积了着色剂混合物形成相应的附加层。沿着色剂混合物沉积路径的每个形状不规则的碎块通常彼此靠近，每个形状不规则的碎块上的着色剂混合物或其所形成的附加层将延伸到与之毗邻的随机形状的碎块上，通过压辊压延后即在板中模拟出连续不断的长纹的外观。由于每个形状不规则的碎块被挤压和变形的状态都是随机的，连续不断的长纹常会呈现不规则的Z字形纹脉，从而实现更逼真地模拟出天然石材中常会见到的随机纹脉的效果。

形状不规则的碎块的大小对于控制其上所施加的附加混合物的量很重要。由于附加混合物仅沉积在任何给定的形状不规则的碎块的外表面而形成相应的附加层，随着形状不规则的碎块尺寸变小，相对于附加层的颜色，具有原始的复合混合物或其碎块的颜色的体积越少，直到颗粒尺寸小到以至整个复合混合物的颜色变为附加层的颜色。由此在通过压辊后，较小的碎块将导致单色的或短的纹脉外观，这通常是不合需要的。

另一种可使大量表面，尤其是侧壁被附加混合物涂覆的方法是放置明显大于其他碎块的形状不规则的碎块。附加混合物可以在所述大的形状不规则的碎块放到支撑结构上之前或之后施用于其上。可以控制或预先限定每个大的形状不规则的碎块的放置位置。这将确保大的形状不规则的碎块的侧壁的相当大的部分被涂覆上着色剂，并且如果足够多的这些大的形状不规则的碎块靠在一起，在通过压辊压延后，这些形状不规则的碎块将连接在一起并产生一个长Z字形纹脉的效果。

分布在传送带上的形状不规则的碎块尺寸越大，或者相对于压辊与传送带之间的距离堆积在压辊前面的形状不规则的碎块越多，复合混合物的碎块通过压辊或压辊对后的变形和拉伸就越大，继而形成连续的长纹；其在某种程度上被可控的拉伸或变形，取决于在压辊前面堆积了多少复合混合物的碎块。如果压辊前面没有堆积足够的所述碎块，其被拉伸或变形的量将很少。在极端情况下，如果没有足够的碎块，所述碎块甚至将不会被压合在一起，并将终以碎块而非一块板的形式离开压辊。反之，如果在压辊前面堆积了太多的材料，复合材料就会拉伸过大。根据最终的美学设计需要，会有一个特定的要求达到的拉伸或变形的量。此外，可以通过提高传送带传输速度以使压辊前面堆积更多形状不规则的碎块，或者降低传送带传输速度以使压辊前面堆积较少的形状不规则的碎块。

压辊或压辊对的转速，传送带与压辊之间或压辊对之间的距离也会影响复合材料的形状不规则的碎块的变形与延展程度。

根据本发明，沿着连接多个碎块的预定样式或轨迹沉积附加混合物，所述附加混合物不仅沉积于碎块的上表面，也将沉积于碎块的侧壁，以及相邻碎块之间的至少部分衔接区域，形成相应的附加层；进而包括形成了附加层的相应区域在内的复合混合物的碎块通过压辊压延成板，所述板上相应地形成所需要的连续的纹脉，其中至少部分纹脉是贯穿板体的整个厚度的。

沿着预定轨迹在复合混合物的碎块的相应区域可以沉积多种附加混合物，他们通常可以具有不同的色彩效果，多种附加混合物可以同时沉积，也可以不同时沉积；可由计算机控制附加混合物的种类，沉积次序及相应的沉积量等。

根据本发明，控制形状不规则的碎块的尺寸和/或位置，结合将附加混合物施加于特定位置的各种方法，按照所需大小或面积涂覆形状不规则的碎块的表面（尤其包括其侧表面）；继而通过压辊或压辊对，或其他的压延变形装置对复合混合物的碎块进行加工，以形成所需的可更好地模拟天然石材的纹脉。

根据本发明，所述制造方法及设备配置为响应计算机处理器的控制，在计算机存储器中存储和调整变量，以控制着色剂的种类、每种着色剂的用量、复合混合物上的需沉积附加混合物（包括但不限于着色剂混合物）的区域、以及当复合混合物的碎块通过一个或任何已知的挤压或压延变形装置/设备（包括但不限于一个或多个压辊或压辊对等）之后其变形和拉伸的量。还包括，比如，拨料装置的定位，其摆动方向及摆动幅度（或角度），压辊和传送带之间的距离、或一对压辊之间的距离、复合混合物的碎块的高度和数量、以及传送带的传输速度等都可配置为响应计算机处理器的控制。

相比于现有技术，本发明实现了以相对便捷的工艺，无需高投入的设备或装置，制造出更符合现代人审美标准的人造石板材，尤其是，相比于现有的人造石材，其仿真纹脉自然天成，惟妙惟肖，更大程度上满足现代人返璞归真的审美追求：

根据本发明所公开的方法及相应设备或装置，首先，从形成密实的复合混合物到将其碎块化；及或进一步在形状不规则的碎块基本不发生破碎或变形的情况下，移动其中至少部分碎块而形成沟槽；及或将一部分碎块按预定的样式布置在支撑结构上；皆为了形成一个相对非光滑的且不规则的预定轨迹的轮廓，当沿着预定轨迹（所述沟槽构成所述预定轨迹的至少一部分）将附加混合物（比如着色剂混合物）沉积到所述碎块的相应区域形成附加层并进而进行压延作业时，包括涂覆了附加层的相应区域（比如沟槽，相应碎块的上表面和侧表面，及相应的相邻碎块之间的衔接区域等）及所述预定轨迹以外的碎块共同被压延为一个板，并在所述板上呈现具有随机弯折的连续的相对长的纹脉，这是现有技术所难以达到的效果，相比之下也更为接近天然石中的纹脉特征。另者，包括侧壁在内的表面涂覆了附加层的形状不规则的碎块彼此靠近，每个碎块上的附加层将延伸到与之毗邻的碎块，进而经过压平延展作业形成一个板坯，即会在所述板坯中形成连续的不规则的长纹；同时，由于压延还会产生所述纹脉的色彩的过渡或渐变效果。综上，根据本发明的工艺及设备所制造的人造石板材可以具有逼真自然的纹脉，克服了现有技术条件下难以模拟出天然石材的纹脉效果的技术难题。

本发明的显著优点还表现在，相对于板材的振动和压实加工之前的色彩形成过程中一次一板的成板工艺，本发明能够实现包括材料的连续输送及包括放料、着色及压延的连续作业进而形成一个连续的料带。此一优点，除了可节约成本，还由于可以生产比标准板长(其中标准板长度通常为3.2米)更长的板长，而同时产生了美学的价值和实用的效果。这是因为，生产单独的一块板材时，其前面或后面所呈现的拉伸程度与其中间所呈现的拉伸程度会有很大不同，其主要原因在于在这些点位时压辊前面通常无法堆积起适量或稳定量的材料。而当如果连续生产，比如10个板坯的长度，则可以仅去掉该板坯长度的前面和后面的材料，余者以3.2米为长度增量切割成相应的标准长度的板材进入下一步的加工。

本发明节约材料成本还突出地表现在：通常情况下，板材加工中很难将材料均匀地遍布于足够大的板面上，例如板材的面积，其可为1.6m×3.2m，厚度比如60 mm。振动和压实步骤可使局部区域变得平整，但如果板材的一端比另一端的材料多，则很难使其平整。在现有的生产技术条件下，为了适应这种不平整性，板坯通常比其他方法所需的厚度更厚，相应的，又需要在工艺的后续步骤中磨削板坯达到适当的尺寸。例如，如果最终产品所要求的厚度为30.0mm，会生产36.0mm的板材厚度，之后再粗磨和抛光至30.0mm，浪费掉一些额外的6.0mm的材料。相比现有技术，通过使用压辊或类似装置将任何多余的材料挤压平整，能够生产出更为前后一致和平整的板材，从而允许在磨削前生产厚度小于36.0mm的板材，同时仍保证最终产品30.0mm的厚度。

附图说明

图1是根据本发明实施例的第一设备1的部分结构的透视图，其中，2是色料储存罐，4是Z轴的升降装置，6是喷洒装置，用于喷洒色料或其他附加混合物 ，8是旋转装置，用于带动拨料装置10旋转，102是传送带；

图2示出了图1的第一设备中的一部分结构的近距离简图；

图3示出了第一设备的俯视简图，其中部分显示于图1中，图示状态中，该设备的拨料装置在保持碎块侧壁的不规则形状的同时已在复合混合物中形成了一个沟槽；

图4是根据本发明实施例的第二设备的透视图；

图5显示了复合混合物的形状不规则的碎块的侧视简图400，展示了各种碎块尺寸和其侧面的随机定位；

图6显示了碎块的图片500，示出了在碎块504进入压辊502时，其中有着色剂混合物的轨迹的碎块505，以及在压辊前面呈现明显堆积状态的碎块504a；

图7显示了碎块离开压辊时被压成一片形成一个板的图片600，其中碎块被拉伸变形，形成贯穿板身的不规则Z字形纹脉；

图8显示了经过了图6和图7所示工艺步骤，及切边、粗磨和抛光后的成品板材的图片700；

图9示出了根据本发明实施例所描述的方法的流程图800；

图10示出了与本发明实施例使用的设备组件的简化框图900；

图11示出了本发明实施例中的压辊作业期间的侧视图1000，其中复合混合物的碎块在压辊作用下变形，被压成一片并延展而形成一个板；

图12显示了根据本发明实施例所使用的一个压辊对的侧视图1100；

图13显示了一种使用已知现有技术中生产的板材的图像1200，该技术包括用着色剂涂覆碎块，所述着色剂在每个单独碎块内形成短纹理，但不与其他碎块中所形成的短纹理相连接，这与本发明不同，本发明呈现出在整个板上延伸、连接的长纹的外观；

图14示出了根据本发明的实施例的单批次生产的板材的图像1300，与连续生产相对的，其左侧的拉伸程度与右侧有显著区别；以及

图15示出了根据本发明的实施例在连续运行中生产的板材的图像1400，其在整个板材长度上拉伸度大体是均匀一致的。

具体实施方式

在本发明的至少一个实施例中，提供了一种人造石板材的制造方法，其包括：

压制紧实：压紧复合混合物以形成密实的复合混合物；

碎块化：将所述密实的复合混合物破碎成多个复合混合物的碎块；

着色：沿着预定轨迹将着色剂混合物（或者是与原始的密实的复合混合物颜色不同的其他附加混合物）沉积至所述碎块的相应区域形成与原始的密实的复合混合物颜色不同的附加层；以及

压延成板及形成具有弯折的连续的纹脉：利用装置对所述多个复合混合物的碎块进行压平并延展成为一个板，所述板上呈现具有随机弯折的连续的纹脉，所述纹脉由所述附加层随着碎块一起被压延、拉伸和连接形成且相当一部分会贯穿板身或延及整个板厚。。

该方法可以进一步包括形成沟槽的步骤，即，在沿预定轨迹沉积着色剂混合物之前，移动所述多个碎块的一个或多个且大体上不使其破碎或变形，从而在所述多个碎块中形成沟槽，所述沟槽将构成所述预定轨迹的至少一部分。

具体的，用于压平延展所述多个碎块的装置可以包括第一压辊或第一压辊对，还可以包括第二压辊或第二压辊对；其中所述多个碎块依次通过第一压辊/第一压辊对和第二压辊/第二压辊对，被压平延展成为一个板。

在本发明的至少一个实施例中，在采用所述装置将所述多个复合材料的碎块进行压平延展成为一个板之前，将部分表面具有附加层的多个碎块以预定样式布置在支撑结构上。

在本发明的至少一个实施例中，可以在将着色剂混合物或其他附加混合物沉积于所述多个复合混合物的碎块中的第一组的部分表面上并形成附加层之前，以预定样式至少将所述第一组碎块布置在支撑结构上。

下面结合附图，对本发明做进一步的具体描述：

在本发明的一个实施例中，沟槽的形成可以采用拨料装置10，如图1和图2中所示，在复合混合物的碎块160中形成了沟槽150，同时保持了构成所述沟槽150的边缘的碎块随机形状及方位，并因此使得所述沟槽150形成了不规则边缘轮廓，如图3所示。

所述拨料装置10及其相关联结构，详见于图2，其中显示了升降装置18、连接件14、连杆16、拨料装置10和喷洒装置6等；喷洒装置6显示包括有喷嘴6a和6b及向所述喷嘴供料的管7a和7b。

本发明另一实施例，可以采用第二设备，如图4所示。所述第二设备包括压辊装置200和压辊装置300。压辊装置200包括由上压辊202和底压辊210构成的压辊对，压辊装置300包括由上压辊302和底压辊310构成的压辊对。

进一步的，压辊装置200还包括收膜辊204和放膜辊206。压辊装置300还包括收膜辊304和放膜辊306。

本发明一个或多个实施例中，人造石板材制造流程，如图9所示，其中：

在步骤802，将骨料矿物，诸如石英砂粒和粉末，与树脂、着色剂、其他添加剂，或上述的任意组合，在高速混合器中混合，得到微湿微软的松散的复合混合物。

在步骤804，将所述复合混合物压制紧实成密实的复合混合物。

在步骤806，将密实的复合混合物破碎成所需大小的多个形状不规则的碎块。

优选地，以可控的方式，将所述密实的复合混合物破碎成多个碎块，比如采用搅拌装置打散所述密实的复合混合物，调整搅拌装置的转速可以改变碎块的大小，通常，转速越快，所得碎块越小。

或者，为了使所述密实的复合混合物破碎成大块的或形状不规则的复合材料的碎块，可使所述密实的复合混合物落至刚性格栅或筛网上。并可通过控制刚性格栅或筛网的尺寸和/或复合混合物的坠落高度，得符合所需的碎块尺寸。

还有一些其他方法使所述密实的复合混合物破碎成所需要的多个碎块。

碎块尺寸的变化有赖于最终的美学设计需要。然而，步骤806中涉及的多个碎块中的每个三维碎块可以被描述为具有宽度、长度和高度，并且宽度、长度和高度的最大尺寸优选范围在25mm和250mm之间。碎块的大小取决于最终美学设计所需的纹脉效果。通常，碎块越大，通过压辊或压辊对压制后的板坯的通体脉络就越稀疏。

每个碎块的形状通常是不规则的，反之，如果碎块太过均匀一致，则通过压辊处理后得到的纹脉将会过于机械呆板而失之于自然。

本发明的一个或多个实施例中，获得的复合混合物的形状不规则的碎块，如图5所示，复合混合物400包括多个随机放置的碎块，其大小形状不一，定位取向各异，如包括碎块402，碎块404等，其中碎块402具有侧面402a和402b等，碎块404具有侧面404a和404b等，所述侧面402a、402b、404a和404b相对于传送带102的表面具有随机的不同方位。

在步骤808，将所述多个碎块较为均匀地放在支撑结构上，比如传送带上，以避免存在一些区域上的复合材料显著多于其他区域的情况。

在步骤810，将着色剂混合物施加到多个碎块的表面，尤其包括侧壁，形成相应的附加层。

以前述方式处理（如步骤806）和放置（如步骤808）所述多个碎块的优点在于，当在某些区域中使用附加混合物时，例如通过在相应区域先前的复合混合物层上喷洒着色剂混合物（如步骤810），着色剂混合物也将被喷洒到相应的的碎块的侧壁上而形成附加层，所述附加层会具有不同于先前的复合混合物的颜色。同时，这些侧壁通常具有不规则的形状，而至少不全然是光滑、平坦的表面，尤其，这些侧面会各自有各自的随机的方位。由此可以知道，相比于压制后得到的表面基本平坦的密实的复合混合物，其经破碎后所得到的形状不规则的碎块在沉积（比如可以是喷洒）附加混合物后会所获得更大表面积的附加层；原因在于很简单，前者的附加层基本上形成于密实的复合混合物的上表面，而后者的附加层则还会更多地形成于形状不规则的碎块的侧表面。

在步骤812，使用压辊或压辊对或其他压延装置压制形状不规则的碎块，使其延展、拉伸成一个板。

本发明的一个或多个实施例中，在步骤812中，包括如下过程及状态，如图6所示，当碎块504进入压辊502时，着色剂混合物的轨迹呈现于部分碎块505上，碎块504的一定区域（即正位于压辊502前面的区域）内的碎块504a，呈现出“堆积”的状态。

继而，当碎块离开压辊时已被压在一起并延展拉伸成为一块板坯，如图7所示；进而，所述板坯再经真空振动压制、固化、切边、粗磨和抛光等工序成为成品板材，如图8所示。

分布在传送带上的形状不规则的碎块的数量可以变化，并且分布在传送带上的形状不规则的碎块的高度可以大于甚至远远大于压辊和传送带之间或压辊对间的规定距离。因此，当形状不规则的碎块通过压辊时，在压辊的前面会有材料堆积。材料堆积的高度可以由多个因素控制，包括传送带的传输速度、压辊的转速、形状不规则碎块的高度或平均高度、以及压辊和传送带之间或压辊对之间的距离。复合混合物的形状不规则的碎块将被压辊或压辊对挤压在一起，延展成为一片，当其最终通过压辊后就形成一个板。相比于较小的形状不规则的碎块，较大的形状不规则的碎块有更大的变形量被从压辊下挤出，由此也将改变由形状不规则的碎块的表面（尤其包括侧壁）上的附加层而形成的纹脉的效果。

例如，堆积在压辊前面的形状不规则的碎块距离传送带的高度可以是100mm，压辊和传送带之间的间隙可以是25mm。形状不规则的碎块在离开压辊后被压辊压、挤，变形为高度略超25 mm的一个板坯。复合混合物具有一定的弹性，因此其最终高度可能略大于压辊的高度。由于着色剂混合物将被沉积（可以是喷洒）到形状不规则的碎块表面上，尤其包括其侧壁并形成相应的附加层，如图3及图6所示，则随后因所述附加层而形成和显示的纹脉将不仅出现在压延后所形成的板坯的上表面，而且会贯穿板体的整个厚度，进而获得效果令人满意的贯穿板体的纹脉外观，如图7所示。

在本发明的一个或多个实施例中，可以顺序使用多组压辊或压辊对进行分级压延，如图4所示，以便通过多个压辊或压辊逐步压延复合混合物的碎块而渐次延展/拉伸。例如，堆积在压辊前面的形状不规则的碎块距离传送带的高度可以是100mm，第一压辊与传送带之间或第一压辊对（包括上压辊302和底压辊310）之间的距离可以是30mm，第二压辊与传送带之间或第二压辊对（包括上压辊202和底压辊210）之间的距离可以是25 mm。

在本发明的一个或多个实施例中，可以将形状不规则的碎块放在固定的支撑结构上，并且压辊或压辊对设计成沿着轨道来回移动，以便压延形状不规则的碎块，其与擀面杖擀面相类似。压辊与支撑结构之间或压辊对之间的距离是可调节的。

在本发明的一个或多个实施例中，压辊上附设放膜辊和收膜辊分别用以在压辊压延碎块之前将隔离膜覆于所述压辊的工作表面和压辊压制作业完成后将其上的隔离膜卷起或去掉。由于复合材料是微显湿软的颗粒混合物，与压辊接触时容易粘于压辊上，使用隔离膜则可避免压辊的工作表面与复合混合物直接接触，使压辊在生产时始终保持光洁的工作表面，从而保障所形成的板坯的表面质量。具体的，可以在上游通过放膜辊206，306将隔离膜应用于压辊（此处为上压辊202，302），所述压辊自此上游位置开始接触所述不规则的碎块，在下游位置再通过收膜辊204，304将用过的保护膜去除或卷起（此处的上游位置与下游位置，可分别理解为碎块开始进入压辊或与压辊初始接触的位置，和碎块被压辊压延变形后脱离压辊的位置）。

本发明的一个或多个实施例可使用的设备组件900，如图10所示，其包括计算机处理器902、计算机存储器904和计算机交互装置906，其中，计算机交互装置906可以是例如计算机触摸屏、计算机鼠标和/或计算机键盘。设备组件900还包括拨料装置10，可参见图1或图2。

计算机处理器902至少连接了喷洒装置6、拨料装置10、放置位置控制装置908、压辊转速控制装置912、压辊高度控制装置910、传送带传输速度控制装置102a，还与计算机存储器904及计算机交互装置906相连接。

本发明的一个实施例中，可通过CNC或机器人控制的拨料设备10，例如通过计算机处理器902执行存储于计算机存储器904中的计算机程序，实现以下步骤：拨料装置10，包括其一端10a的狭窄的头部10c被配置为将形状不规则的碎块轻轻推开，同时保持所述碎块的不规则形状，而不会切穿割透形状不规则的碎块致其破碎或挤压变形。

结合图2，可以看到，拨料装置10包括头部10c和尾部10d，具有一端10a和另一端10b，如图2所示；其尾部10d细长，具有宽度W1、长度L1和高度H1。优选地，宽度W1在整个长度L1上相同。W1、L1和H1的尺寸可以分别为2 mm、90 mm和80 mm。

优选地，细长偏窄的尾部10d采用平整的刚性板材制成，与头部10c相连接，并可以被配置为通过绕连杆16旋转而像钟摆一样来回摆动，以进一步将形状不规则的碎块推开，但不会用力大至使形状不规则的碎块变形或破碎。摆动的距离可以根据设计要求，比如所要求形成的沟槽的宽度，而变化，摆动力则可以根据用于形成形状不规则的碎块的特定公式而变化。

通过拨料装置10的摆动在多个碎块中形成一个沟槽，由于被推开的多个形状不规则的碎块被推开而没有破碎或变形和/或基本上没有破碎或变形，所述沟槽略具不规则的边缘轮廓。当所述沟槽的侧壁涂覆了着色剂混合物并通过压辊或压辊对压平延展和拉伸，即可产生逼真的纹脉的效果。其与现有已知的各种形式的开槽装置和开槽方式在复合混合物中形成的相对光滑的沟槽壁形成了鲜明的对比。

本发明的一个实施例中，包括使用由CNC（数控装置）控制的喷枪或的喷洒装置6（如图2所示），在多个形状不规则的碎块的某些区域上面喷洒或沉积着色剂混合物。如此，着色剂混合物沉积于已经被拨料装置10推过的多个形状不规则的碎块的侧壁上形成与原始的复合混合物或其碎块颜色不同的附加层。形状不规则的碎块彼此靠近，在压辊或压辊对（如图4所示的压辊装置200，300）的压延作业过程中，每个碎块都会延展或拉伸至与其毗邻的碎块，同样的，其上涂覆了附加层的碎块沿着预定的轨迹彼此毗连，在压延作业过程中，附加层随着碎块的延展拉伸也从一个碎块延伸至相邻的另一个碎块，由此而在同步延展而成的板坯中形成了连续不断的长纹的外观。由于每个形状不规则的碎块被挤压和延展变形不尽相同，所述连续不断的长纹会自然地呈现随机弯折的效果，从而更接近天然石材中的纹脉。

形状不规则的碎块的大小对于控制其上所施加着色剂混合物的量很重要。随着形状不规则的碎块尺寸变小，具有复合混合物的原始颜色的体积更少，直到颗粒尺寸小到以至整个复合混合物的颜色变为着色剂混合物的颜色。在通过压辊或压辊对后，如图11所示的压辊1002，或如图12所示的压辊对1102和1108，碎块尺寸过于小将导致最终形成不能合乎需要的单色的或短纹脉的外观。

另一种确保复合混合物的碎块的大量表面（尤其是侧表面）区域被着色剂涂覆的方法是将明显大于其他碎块的形状不规则的碎块放在支撑结构上，比如传送带102上，在本发明的实施例中，传送带102下面有钢板100支撑，传送带102可在钢板100上移动，如图4所示。每个大的形状不规则的碎块置于传送带102或其他支撑结构上的位置可以通过放置位置的控制装置908来控制，所述放置位置的控制装置908响应计算机处理器902的控制，如图10中所示。当较大的形状不规则的碎块的侧壁的相当大的部分被涂覆上了着色剂混合物，并且如果足够多的这些较大的形状不规则的碎块在一起足够靠近，则通过压辊装置的压延变形之后，所述形状不规则的碎块将连接在一起并形成一个连续的长纹脉。

分布在传送带102（如图1或图4所示）上的形状不规则的复合混合物的碎块的尺寸越大，或者数量越多，所述碎块通过压辊装置200和/或300（如图4所示）后的变形和拉伸就越大。由此而形成细长的纹脉，在某种程度上可控的被拉伸或变形，一定程度上取决于在上压辊202和/或302前面堆积了多少复合混合物的碎块。如果上压辊202和/或302前面没有堆积足够的所述碎块，碎块被被拉伸或变形的量就比较小。在极端情况下，如果没有足够的材料堆积，碎块甚至不会被压缩或压缩量不够，并最终仍以碎块而非一个板的形式离开压辊。反之，如果在上压辊202和/或302前面堆积了太多的材料，复合材料就会拉伸过大。根据最终的美学设计的需要，将有一个特定的想要达到的拉伸或变形的量并由此决定在在所述压辊前面的碎块的堆积量。此外，可以通过与计算机处理器902相连接的传送带传输速度控制装置102a控制传送带102的传输速度，比如通过提高传送带102传输速度以使上压辊202或302前面堆积更多形状不规则的碎块，或者，降低传送带102传输速度以使上压辊202或302前面堆积较少的形状不规则的碎块。

对应上压棍202/302还分别设置了侧挡板104/106，所述侧挡板成对设置于压辊或上压辊轴向两端，位于传送带宽度方向的两侧边缘，图4中仅显示了一侧的侧挡板。当压辊或上压棍压制堆积在其前部的复合混合物的碎块时，被压制的复合混合物碎块因所述侧挡板的物理限制而不至于被从碾压棍的两侧被挤出去；同时，所述侧挡板起到了设置或限定最终板坯或料带的宽度的作用。

压辊或压辊对的转速以及传送带与压辊之间或压辊对之间的高度也将影响复合混合物的形状不规则的碎块的变形程度。所述的转速及高度，分别由与计算机处理器902相连接的压辊转速控制装置912，及压辊高度控制装置910控制，如图10所示。

在本发明的一个或多个实施例中，例如可通过喷洒装置6，沿连接多个碎块的预定样式或轨迹，在碎块的表面（包括侧表面）沉积着色剂混合物。在所述多个碎块按预定样式或轨迹着色并经一个或多个压辊或压辊对压延变形之后，随之形成的拉长的贯穿板身的纹脉将在成形的板坯上呈现为所需要的连续的纹脉，如图7所示。

碎块大小通常根据多种因素控制，包括所需要的最终美学设计要求、在碎块的表面或侧壁施加附加复合混合物（包括但不限于着色剂混合物）的方法。施加附加混合物之后，将在单个或多个碎块上形成所需要的样式；继而将之通过与一个或多个压辊或压辊对的压延变形，获得所需要的效果。

本发明的一个或多个实施例中，使用除拨料装置10之外的已知的其他设备和装置将碎块推开，在保持碎块的形状并且不使其破碎或变形的同时，露出碎块的更多表面积或侧壁，或者进而形成沟槽150，如图3所示。

可以调整变量并将其存储在计算机存储器904中，通过计算机处理器902执行的计算机软件来控制复合混合物的碎块在通过一个或多个压辊/压辊对之后变形和压延拉伸的程度。在至少一个实施例中，复合混合物的碎块的高度和数量、压辊和传送带之间或压辊对的上压辊与底压辊之间的距离、以及传送带的传输速度分别由与计算机处理器902相连接的相应的控制装置（包括位置放置控制装置910，压辊高度控制装置908，传送带传输速度控制装置102a等）分别控制，如图10所示。

本发明一个实施例中显示了带驱动的压辊1002的作业过程，其侧视图1000如图11所示，在此状态下，复合混合物的不规则碎块1050放在传送带1006上，传送带下面有钢板1008支撑，传送带1006可在钢板1008上移动；压辊1002可旋转地安装到构件1004上，其中复合混合物的不规则碎块1050中的至少一部分正被压辊1002压制，并且碎块1050余下的部分也正随着传送带1006沿方向D1的移动向压辊1002的方向移动，即将被压制。所述碎块已经被压辊1002压平和延展成为一片的部分板体1052上具有遍布板身的纹脉。

本发明一个实施例中显示了压辊对1102和1108的作业过程，其侧视图1100如图12所示，在此状态下，复合混合物的不规则碎块1150放在传送带1106上，传送带下面有钢板1112支撑，传送带1106可在钢板1112上移动；带驱动的上压辊1102可旋转地安装到构件1104上，底压辊1108可旋转地安装到构件1110上，底压辊可以是带驱动力的也可以是自由旋转而不带驱动力的；其中复合混合物的不规则碎块1150中的至少一部分正被压辊对1102和1108碾压，且碎块1150余下的部分也正随着传送带1106沿D1所指方向的移动向压辊对1102和1108之间的位置和方向移动，即将被压制。所述碎块已经被压辊对1102和1108压平和延展成为一片的部分板体1152上具有遍布板身的纹脉。可以知道，在压辊对1102和1108的作业过程中，上压辊1102在旋转过程中直接接触复合混合物的碎块并对其进行压延，而与之相配合作业的底压辊1108也同时旋转，以帮助确保不发生由于上压辊1102和传送带1106之间的摩擦而产生的制动问题。

利用本发明所描述的人造石板材的制造方法制造的人造石板材最终能够获得贯穿整个板体相当长距离的连续的长纹脉的外观，如图7，图8所示，与之相对的，是现有技术中通过着色剂涂覆碎块在每个单独的碎块内形成短的纹脉，但每个碎块内所形成的短的纹脉通常不能彼此连接，如图13的图片1200所示。

本发明的一个或多个实施例的一个显著优点是能够连续作业，而不是一次仅能生产一个板子。除了节约成本，本发明可以因此而生产比标准板长度(所述标准板长度通常为3.2m)更长的板，更有其美学优势和实用价值。如图15所示的板材的图片1400，其所显示的是根据本发明实施例所描述的连续运行中生产的板坯，其拉伸程度在整个板坯长度上大体是均匀的；与之对照的，图14示出了一个板材的图片1300，其所显示的是根据本发明实施例所描述的一个单批次的而非连续生产的板坯，从图中可以明显看到，所述板坯左侧的拉伸程度与其右侧的拉伸程度存在着明显的差异。

本发明的一个或多个实施例克服了现有技术条件下的一个常见的难题，即在足够大的尺寸范围内通常很难实现材料均匀分布，例如1.6米×3.2米板材，厚度要求为60 mm，振动和压实的工艺可使局部区域变平，但如果板材的一端比另一端有更多的材料，则很难将其在真空振动压机下完全压平整。在现有的生产条件下，为了适应这种不平整度，通常会将板坯的制作厚度加大超出其所需的厚度要求，如此则，必然增加原材料成本、加工成本等，进而在后续的切削工艺步骤又需进一步增加包括加工成本等在内的各种成本。例如，当希望最终产品厚度为30 mm，现有工艺下，通常需要生产36 mm的板材厚度，然后再将其磨制和抛光至30 mm，仅从原材料出发即浪费了额外的6 mm材料（显然相应的成本增加不止于此）。而在本发明的实施例中，使用压辊或压辊对压延复合混合物的碎块，可以获得相比于现有技术厚度更为均匀的板坯，从而允许先期板坯生产的厚度小于36 mm，而仍可获得厚度为30 mm的最终产品，如此不仅节约了材料成本，包括人工、设备、刀具等方方面面的成本无疑均会有节约，自然的，这其中还包括能源节约与绿色生态的价值。

尽管已经参考特定说明性实施例对本发明进行了描述，但是在不背离本发明的核心本质和范围的前提下，本发明的许多改变和修改对于本领域技术人员来说可以是显而易见的。因此，所有这样的改变和修改也应当合理和适当地作为本发明对于本领域的贡献，包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种人造石板材的制造方法，包括：

将复合混合物压制成密实的复合混合物；

将所述密实的复合混合物破碎成多个复合混合物的碎块；

沿预定轨迹将附加混合物沉积到所述碎块的相应区域形成附加层；以及，

之后使用装置将包括所述相应区域的附加层和所述多个复合混合物的碎块共同压平延展为一个板；

其中，所述附加混合物与所述密实的复合混合物至少颜色不同。

2.如权利要求1所述的方法，其中，

所述相应区域包括顺着所述预定轨迹范围内的碎块的至少部分表面及相邻碎块之间的至少部分衔接区域；所述表面包括所述碎块的至少部分侧表面。

3.如权利要求1所述的方法，其中，

压平延展所形成的一个板上呈现至少部分具有随机弯折的连续的纹脉。

4.如权利要求1所述的方法，其中，

所述附加混合物是着色剂混合物，其中包含着色剂。

5.如权利要求1所述的方法，还包括：

在沿预定轨迹沉积附加混合物之前，在所述多个复合混合物的碎块基本不发生破碎或变形情况下，移动其中的一个或多个而在所述多个复合混合物的碎块中形成沟槽；所述沟槽构成所述预定轨迹的至少一部分。

6.如权利要求1所述的方法，其中，

在压平延展成板之前，将表面有附加层的碎块的至少一部分按预定的样式布置在支撑结构上。

7.如权利要求1所述的方法，其中，

在沿预定轨迹沉积附加混合物之前，将所述相应区域的至少部分碎块按预定的样式布置在支撑结构上。

8.如权利要求1～7任一所述的方法，其中，

用于压平延展成板的装置包括第一压辊或第一压辊对。

9.如权利要求8所述的方法，其中，

用于压平延展成板的装置还包括第二压辊或第二压辊对；

所述多个复合混合物的碎块依次通过所述第一压辊或第一压辊对和第二压辊或第二压辊对。