专利名称：分层振动生产合成石的方法及成型振动装置的制作方法
技术领域：
本发明属于建筑材料的人造合成石领域，具体为一种分层振动生产合成石 的方法及成型振动装置。
背景技术：
随着人们生活水平的逐步提高，合成石材作为一种新型的建筑装料，其美 丽的色泽，新颖的图案，典雅的装饰效果，越来越受到人们的青睐，各种各样 的合成石材应运而生。
目前俗称为岗石的合成石，是用粉碎后的大理石石料、碳酸钙粉与不饱和 树脂为主要原料，经搅拌、整体布料、抽制真空、振动和压縮成型的工艺，制 成立体的荒料体，再经常温固化、排锯锯切、研磨的工序制成用于地面与墙面 的建筑装饰板材。与现有工艺配套的真空成型设备的压具内配置数台液压马达
传动的振荡器，并用汽缸带动其升降及接近于800KN的压制，用真空、振动和 压縮三种作用力一次性完成荒料体的成型，这种设备不仅要配置气压与油压两 个系统，而且其数十立方米的密封空间需要用较大容量的真空泵抽制真空，使 得整个设备造价极其昂贵，设备使用维护费用居高不下。
现有荒料型合成石的生产采用真空振动(强振)、压制成型(强压)工艺以 及配套的设备，虽然制成的合成石产品虽有较高的密实性，但是使得合成石原 料中较大粒径的石料用量受到限制，不能压制具有观赏价值的大粒径石料密切 组合的产品，破坏了观赏价值，由此所生产的合成石也不具备高档次纹理及艺术性，而且表面花色不易控制，同时生产成本也很高；而且需要大量的聚酯树 脂作为胶黏剂，聚酯树脂不仅价格昂贵(目前市场价1.5万元/吨)，大量使用会 使合成石装饰板材释放有害气体，达不到室内环保标准。例如市场上称为大花
的合成石产品中，粒径为3.5 12cm的石料用量只能在40。/。以下，使其在整体性 的搅拌及振动压制中形成的花色没有脱离彩色混凝土的范畴。此外，从矿产资 源利用的角度来看，现时仅有松香黄与雪花白等少数几种大理石用作俗称为岗 石的合成石原料，其它的非金属矿石，例如花岗岩、玉石、珍珠岩和橄榄石等 在矿石开采中剩余的小块石料，还无法用作合成石的原料，大多仍被废弃，无 法合理利用。
另外，人造石英石采用石英砂与不饱和聚酯树脂，并用压板法生产的硬质 产品已呈现较好的市场形势，但现有工艺只能用粒径小于0.8cm的小颗粒石料 进行其薄板成型。实体面材使用20%以上的树脂量使其料体具有流动性，仅采 用真空就可使其料体悬浮及沉降而成型，但其产品耐磨性较差及树脂用量过高 的问题使其市场前景不乐观。
发明内容
本发明为了解决现有人造石采用整体搅拌布料、抽真空、振动、压制成型 工艺，存在原料中大粒径石料的用量受到限制，无法生产具有高档次纹理及艺 术组合的合成石产品，以及配套的成型设备结构复杂、使用维护费用高等问题， 提供一种分层振动生产合成石的方法及成型振动装置。
本发明是采用如下技术方案实现的分层振动生产合成石的方法，将粒径 为0.5-20cm的非金属矿石颗粒中的任意一种或几种作为基料，将包含不饱和聚 酯树脂胶黏剂、石粒和石粉混合而成的粘稠状料作为配料，基料和配料的重量份数比为1-6:1，具体合成步骤包括将基料和配料交替地在成型振动装置的 模箱中进行逐层布料，并将配料铺放在基料上表面，再在真空抽制下振动，完 成第一层次，然后在第一层基础上按照上述步骤进行第二层次的工序，如此不 断重复，完成生产合成石的荒料成型，最后经锯切、研磨和分切而完成其加工 过程。本发明所述的非金属矿石颗粒可为大理石、花岗石及其它非金属矿，如 玉石、橄榄石、石榴石、雨花石、珍珠岩和黑曜石等，这些非金属矿石颗粒的 选用及搭配可以根据人们的喜好及审美观确定，但必须保证同时使用的矿石软 硬度要相当，这是公知常识；所述配料中的不饱和聚酯树脂胶黏剂的主要成分 由不饱和聚酯树脂、固化剂、促进剂、颜料等组成，所述石粉至少可为碳酸钙 质的细粉或石英质的细粉；合成步骤中，所述基料和配料的布料层数以及成型
后荒料体的体积可根据模箱的大小及实际要求确定，所述荒料成型后的包含锯 切、研磨和分切的板材加工工艺与现有技术一样，是本领域普通技术人员所熟 知的。
为了进一步优化本发明所述合成石的合成方法，所述配料中，不饱和聚酯
树脂胶黏剂的用量占配料总重量的6%-18%，这是该申请人经过多次试验及经 验总结而得到的，如果胶黏剂的用量过大，会使料体具有很大的流动性，而且 环保性较差，并使产品的制造成本提高；如果胶黏剂用量较小，粘接力不强， 同时基料间隙填充不密实，成型过程中容易形成空洞，而降低合成石的弯曲等 强度；当每一层基料和配料的厚度达到10-25cm时，开始进行真空抽制及振动， 这样就能保证粘稠状的配料在真空抽制力作用下深入到每一层次的底部，使得 配料和基料密实结合，也为基料的艺术性排列及分层喷制花纹提供了有利的条 件；上述合成步骤还包括布料前的基料整形和基料排列垒集工序，基料整形就是将选用的非金属矿石磨去棱角，加工成近似的方形体或河卵石形体或其它规 则形状，而基料排列垒集工序是将大小矿石颗粒在空间上排列较紧密且平整， 更重要的是要配制组合图案，使其更具有艺术性和融洽性，这两个工序是传统
石材工艺的延伸或升级；上述合成步骤还包括逐层布料后，在配料层表面进行 雾状的染色(即喷洒颜料)，使整体切面图纹与天然石相近；所述不饱和聚酯树 脂胶黏剂可用白水泥代替，白水泥的用量为不饱和聚酯树脂胶黏剂用量的2-5 倍，可得到无机人造合成石；所述的基料由大理石颗粒与膨胀珍珠岩以6 : 1-6 的重量比组成，该基料的配方可用于生产人造洞石。
完成上述分层振动生产合成石的方法所用的成型振动装置，包括底板、固 定在底板四周的立柱以及与各立柱上端固定的支撑框架；底板上方设有振动台， 振动台与底板之间设有缓冲弹簧，振动台上方活动设置模箱，下方吊装有振动 器；支撑框架四周分别安装油缸，油缸的活塞末端活动吊挂有与模箱相互配合 的真空盖，真空盖上装有与模箱连通的真空泵。该成型振动装置是一种具有真 空与振动两大功能且大大简化的设备，与上述合成石生产方法配套使用，大大 降低了生产成本，而且完全能满足合成石生产工艺的要求。当基料和配料在模 箱内分层布料后，送入振动台并降下真空盖，启动真空泵及振动器，开始抽真 空，并且在振动器及缓冲弹簧的作用下，位于振动台上的模箱开始振动。
本发明的成型机理是将搅拌均匀的黏状或稠糊状配料，铺放在排列垒集 好的块状基料表面，在成型振动装置所提供的真空抽制力和激振力的作用下， 配料对基料的空隙之间进行填充，并在真空抽制力的作用下排除气泡，黏糊状 的配料在基料缝隙之间的填充利用了成型振动装置的机械力以及基料块的自 重，并利用配料的化学縮聚力，在整体的聚酯树脂用量并不大且取消复杂的压制器具下完成相互贯通的高密度成型，而逐层布料、分层成型是本发明的关键
点所在，每层厚度在10-25cm就能使其真空抽制力深入到其底部，也为基料的 艺术性排列及分层喷制花纹提供了有利的条件。综上所述，本发明利用基料整 形、配料搅拌、基料垒集、配料填充、喷洒颜料、真空抽制和下部振动七个工 序且不断循环重复多个层次，通常为2-12层次，完成其一以贯之的荒料聚合成 型，工艺流程如图l所示。
与现有技术相比，本发明是将基料和配料采用逐层布料方式，在真空下用 振动台进行逐层振动而制成荒料体，仅用真空抽制和下部振动两种作用力进行 成型，该分层振动的生产方法为自身具有观赏价值与耐磨性的花岗石及玉石等 众多非金属颗粒提供了应用途径，而且颗粒大小不受限制，并且通过基料整形 和基料垒集两个工序可使得该方法具备配制高档次纹理及艺术性加工的条件， 而且最终产品具有较高的密实性，所有指标均符合要求，具有合成石产品升级 与利废的社会效应，同时聚酯树脂用量相对较小，环保且降低了生产成本；仅 用真空盖与模箱及振动台等构成的简易成型装置，结构简单、易操作，其造价 较现行装置可降低80%以上，其较低的设备折旧费用、较低的用电量及材料费 用使其生产成本进一步降低。总之，本发明采用自身具有色彩之美的矿石并保 持其一定形体或加工成型体，以其自然之美与组合艺术制作的合成石产品，具 有其成型设备及工艺更新换代并产生较大市场价值的多重意义。
图1为本发明分层振动生产合成石的成型工艺流程图
图2为本发明分层振动生产合成石的成型装置结构示意图
图中1-底板2-立柱3-支撑框架4-振动台5-缓冲弹簧6-模箱7-振动器8-油缸9-真空盖10-真空泵11-环形密封条具体实施方式
实施例1:
采用花色为市场流行的大理石为基料，用12%的不饱和聚酯树脂胶黏剂、 雪花白石粒及石粉为配料的原材料；用305cm(长)X85cm(宽)X150cm(高) 的模箱，进行6层次(6个循环)的逐层喷制纹理和逐层振动及抽真空，完成 荒料成型，其基料和配料的配方为 1、基料 彩色大理石(卵石形)4—20 cm
彩色大理石 0. 5—3cm
2、配料 白色大理石 4网目
白色大理石 20网目
白色大理石 80网目
碳酸钙粉 1000网目
不饱和聚酯树脂胶黏剂的用量占配料总重量的12%，上述基料和配料的重量 份数比为6 : 1，
具体合成步骤如下基料整形采用外形相似于球磨机的滚筒、内置磨砂 与磨头的碎块为磨料，对粒径为4cm以上的彩色大理石块进行滚圆加工，使其 磨去棱角而成相似与河(鹅)卵石的形体；配料搅拌将上述各种配料的成分加 入双轴搅拌机以20r/min的最高转速并产生30°C以上温度的致热过程，可以分 成1-6次搅拌成黏性较明显的料体；基料排列垒集用传输带将1/6总量的基 料送进模箱，可用先铺放大块再铺洒小块的顺序使其第一层基料均匀且平整地 布置，并配制色彩花纹;配料填充和喷洒颜色将1/6重量的配料铺放于卵石体的上面，其间用喷洒颜料器具随同料体的传输及分布在两处同时喷涂染色， 使其配料的切面图纹与基料相近；真空抽制和下部振动当每一层基料和配料 的厚度达到10cm时，降下真空盖进行接近于-0. IMPa的真空抽制，并启动振动 器用20—100秒时间进行模箱及料体的约100HZ的高频振动，完成第一层次的 工序；释放真空后升起真空盖及振动台，模箱传送回布料区，进行第二层次的 基料叠积、配料填充、喷洒颜料、抽制真空和下部振动的工序。如此重复六次 完成其高度为125cm的荒料体成型，固化后，采用2mm以下宽度的锯条对其锯
切、研磨和垂直分切成可用于墙面与地面装饰的薄板。
完成上述分层振动生产合成石的方法所用的成型振动装置，如图2所示， 包括底板1、固定在底板1四周的立柱2以及与各立柱上端固定的支撑框架3; 底板1上方设有振动台4，振动台4与底板1之间设有缓冲弹簧5，振动台4上 方活动设置模箱6，下方吊装有振动器7;支撑框架3四周分别安装油缸8，油 缸8的活塞末端活动吊挂有与模箱6相互配合的真空盖9，真空盖9上装有与 模箱6连通的真空泵10，成型振动装置的4台振动器分为2组且分别同轴联结， 在其逆向运转中可产生50-150HZ的合成激振频率与100-600KN的激振率。 实施例2:
采用膨胀珍珠岩与大理石石料为基料、配料用18%不饱和聚酯树脂与大理 石石粒及碳酸钙石粉进行搅拌制成，在模箱内进行进行8层次(8个循环)的 逐层喷制纹理和逐层振动及抽真空，完成荒料成型，其基料和配料的配方为
1、 基料浅色大理石 粒径0.5-2cm
膨胀珍珠岩 粒径0. 5-2cm
2、 配料白色大理石 20目白色大理石 40目
白色大理石 80目
碳酸钙粉 800目
不饱和聚酯树脂胶黏剂的用量占配料总重量的18%，上述基料和配料的重 量份数比为2:1，基料中大理石颗粒与膨胀珍珠岩以6 : 1-6的重量比组成，
具体合成步骤如下配料搅拌将上述各种配料的成分加入双轴搅拌机或 圆筒旋转式搅拌机内搅拌均匀，可以分成1-8次搅拌成黏稠性较明显的料体；基 料垒集用传输带将1/8总量的基料与配料同步送进模箱，并配制色彩花纹； 喷洒颜色用喷洒颜料器具随同料体的传输及分布在两处同时喷涂染色，使整 体切面图纹与天然洞石相近；真空抽制和下部振动当每一层基料和配料的厚 度达到25cm时，降下真空盖进行接近于-O. 05MPa的真空抽制，并启动振动器 用20_100秒时间进行模箱及料体的约150HZ的高频振动，完成第一层工序； 释放真空后升起真空盖及振动台，模箱传送回布料区，进行第二层次的基料与 配料铺放、喷洒颜料、抽制真空和下部振动的工序。如此重复八次完成其高度 为165cm的荒料体成型，固化后，采用锯条锯切、研磨和分切成可用于墙面装 饰的合成洞石薄板。
所用成型振动装置如实施例1。 实施例3:
基料和配料的配方为 1、基料黑金沙 粒径5-15cm 金梦花岗岩 粒径5-15cm 玉石 粒径0. 5-2cm黑曜石
2、配料
石英砂 石英砂 石英砂
石英粉
粒径0. 5-2cm
10目 40目 80目 400目
不饱和聚酯树脂胶黏剂的用量占配料总重量的6%,上述基料和配料的重量 份数比为1:1，
具体合成步骤如下基料整形花岗石碎块利用其脆性与均质易于成形的 特点，用锤、錾加工成近似的方形体；配料搅拌将上述各种配料的成分加入 双轴搅拌机内搅拌均匀，可以分成1-10次搅拌成黏性较明显的料体；基料垒集: 用专用模框将1/10基料垒放成较密切组合体，该专用模框由四周的边框及底部 的尼龙丝网构成，再依次吊放于模箱内；配料填充和喷洒颜色将1/10重量的 配料铺放于方形体的上面，其间用喷洒颜料器具随同料体的传输及分布在两处 同时喷涂染色，使整个切面图纹与天然石相近；真空抽制和下部振动当每一
层基料和配料的厚度达到15cm时，降下真空盖进行接近于-O. ()95MPa的真空抽 制，并启动振动器用20—100秒时间进行模箱及料体的约50HZ的高频振动，完 成第一层工序；释放真空后升起真空盖及振动台，进行第二层次的基料叠积、 配料填充、喷洒颜料、抽制真空和下部振动的工序。如此重复十次完成其高度 为125cm的荒料体成型，固化后，采用锯条锯切、研磨和分切成可用于墙面与 地面、台面装饰的硬质薄板。
所用成型振动装置如实施例1。
ii
权利要求
1、一种分层振动生产合成石的方法，其特征是将粒径为0.5-20cm的非金属矿石颗粒中的任意一种或几种作为基料，将包含不饱和聚酯树脂胶黏剂、石粒和石粉混合而成的粘稠状料作为配料，基料和配料的重量份数比为1-6∶1，具体合成步骤包括将基料和配料交替地在成型振动装置的模箱中进行逐层布料，并将配料铺放在基料上表面，再在真空抽制下振动，完成第一层次，然后在第一层基础上按照上述步骤进行第二层次的工序，如此不断重复，完成生产合成石的荒料成型，最后经锯切、研磨和分切而完成其加工过程。
2、 根据权利要求1所述的分层振动生产合成石的方法，其特征是配料中，不饱和聚酯树脂胶黏剂的用量占配料总重量的6%-18%。
3、 根据权利要求1或2所述的分层振动生产合成石的方法，其特征是当 每一层基料和配料的厚度达到10-25cm时，开始进行真空抽制及振动。
4、 根据权利要求1或2所述的分层振动生产合成石的方法，其特征是上 述合成步骤还包括布料前的基料整形和基料排列垒集工序。
5、 根据权利要求1或2所述的分层振动生产合成石的方法，其特征是上述合成步骤还包括逐层布料后，在配料层表面进行雾状的染色。
6、 根据权利要求1或2所述的分层振动生产合成石的方法，其特征是所 述的基料由大理石颗粒与膨胀珍珠岩以6 : 1-6的重量比组成。
7、完成如权利要求1所述分层振动生产合成石的方法所用的成型振动装 置，其特征是包括底板(1)、固定在底板(1)四周的立柱(2)以及与各立柱 上端固定的支撑框架(3);底板(1)上方设有振动台(4)，振动台(4)与底 板(1)之间设有缓冲弹簧(5)，振动台(4)上方活动设置模箱(6)，下方吊 装有振动器(7);支撑框架(3)四周分别安装油缸(8)，油缸(8)的活塞末 端活动吊挂有与模箱(6)相互配合的真空盖(9)，真空盖(9)上装有与模箱 (6)连通的真空泵(10)。
全文摘要
本发明属于建筑材料人造合成石领域，具体为一种分层振动生产合成石的方法及成型振动装置，解决现有人造石生产工艺及设备所存在的问题，合成步骤为将基料和配料交替地在模箱中逐层布料，将配料铺放在基料上面，再在真空抽制下振动，完成第一层次，然后按照上述步骤进行第二层次，不断重复，完成荒料成型，最后经锯切、研磨和分切而完成其加工过程，所述装置包括底板、立柱以及支撑框架；底板上方有振动台，振动台与底板之间设有缓冲弹簧，振动台上方设置模箱，下方吊装有振动器；支撑框架四周安装油缸，油缸活塞末端吊挂有真空盖，真空盖上装有真空泵，工艺先进，原料粒径不受限制，产品具有高档次纹理和艺术性，而且装置结构简单，造价低。
文档编号B28B1/087GK101486217SQ200910073810
公开日2009年7月22日 申请日期2009年2月19日 优先权日2009年2月19日
发明者刘建平, 玲 张, 徐云飞, 高宏伟 申请人:刘建平