玉石类碎石聚合板的生产方法

专利名称：玉石类碎石聚合板的生产方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料-人造合成石的加工领域，具体是一种玉石类碎石聚合板的 生产方法。
背景技术：
目前的建筑装饰材料领域，石英岗石(人造石英石)作为一种新型的合成材料，以 其晶体石粒的观赏性、耐磨性和环保型，较普通岗石(人造大理石)具有较高的市场价位， 也使得主要应用于厨柜台面范围的实体面材人造石受到严重的冲击。石英岗石是用白色 (无色)的石英石粒、石英石粉为主要原料，并用颜料调色的聚合工艺可生产出彩色及某种 中间色的硬质产品，但在其晶体结构严重破坏的条件下使其缺乏自然的观感。其中的红、黑 等深色彩的合成产品，只能采用较小粒径的石英颗粒而避免其出现白点，并用玻璃颗粒作 为骨料，利用其可反映底色的特点来保证产品的纯色。石英砂混合料的摩擦系数较大，对其 成型必须在70HZ以上的激振频率时才可能达到2. 5g/cm3的密度指标，但现行的振动电机 仅有50HZ的频率规格，由此低频率及硬性压制的成型方式使其密实度指标大多是偏低的。
现行采用玉石、玛瑙等珍贵矿石合成的透光类人造石产品，其成型工艺属于实体 面材人造石的范畴，具体是将矿石锯切成片并拼接成薄板，然后在拼接成的薄板上面浇灌 配加有氢氧化铝粉的聚酯树脂混合液，最后抽制真空而利用树脂的缩聚力完成其成型。所 用成型装置没有设置压具(板)与振动器具，因此需要采用聚酯树脂质量比达到25%以上的 聚酯树脂混合液以糊状的自然流平方式完成产品的成型。另基于整块珍贵矿石成本较高的 原因，透光类人造石产品多以复合板形式出现，即将珍贵矿石的板材做薄，然后再在薄板上 粘贴硬质板形成复合结构。
玉石属于矿物的集合体，大多为透内石或阳起石，有一定的透明性，富含微量元 素，是自然界具有观赏性的珍贵矿物品种。例如甘肃省的敦煌玉石，其Sio2化学成分大多 数超过90%，主要成型为兰线石、阳起石、金红石和电气石等矿物，并含有十余种有益于人体 健康的微量元素，但因敦煌玉中的高硅成分，敦煌玉的脆性高，使其在开采及大板加工中势 必造成大量碎石；再如甘肃酒泉的玉石以及太行山一带的玛瑙、孔雀石、金钻花岗石和锗石 等，这些奇石美石皆是摩氏6度以上的晶体矿物，在开采中往往要产生大量85cm块度以下 的碎块。如何对这些玉石类碎石实施转化、利用，以及如何解决玉石因本身裂隙碎裂难以成 板的问题是关系到玉石类矿山可持续发展的首要问题。
目前对玉石类碎石实施转化、利用的做法主要是将这些玉石类碎石二次破碎后重 新聚合成产品-合成岗石，生产工艺主要包括石料破碎、整体搅拌、配加颜料、成型为荒 料体、锯切成板，或直接成型为薄板，最后进行研磨而成装饰板。多少实现了玉石类碎石的 部分转化和利用，但总的来说，玉石类碎石的转化、利用方向过于狭窄，不利于玉石类矿山 的可持续发展，而且现有应用玉石类碎石加工出的产品也无法体现出玉石本身具备的观赏 性。发明内容
本发明为了提高玉石类碎石的转化和利用，同时解决玉石因本身裂隙碎裂难以成 板的问题，提供了一种玉石类碎石聚合板的生产方法。
本发明是采用如下技术方案实现的玉石类碎石聚合板的生产方法，包括以下步 骤1、表层加工步骤a、表层料准备，选取玉石(例如玛瑙)和或二氧化硅含量达40%以 上的硅石，经切片修边加工成厚度为3-20mm的薄片，且薄片的形状根据预先的图案设计确 定；b、表层排布，按照预先的图案设计，将薄片排布于模板内；C、缝隙填充，在排布后薄片间留有的缝隙内填充粘结剂与氢氧化铝粉的均勻混合料， 形成玉石类碎石表层；所述粘结剂为聚酯树脂或纳米型树脂，且粘结剂的添加量为混合料 总质量的20%-98% ；纳米型树脂中添加有纳米二氧化钛粉料、纳米二氧化硅粉料，总添加量 为纳米型树脂总质量的0. 5%-5% ；2、基体准备步骤d、备料，将石粒、石粉、粘结剂混合成松散状料；粘结剂为聚酯树脂， 添加量为松散状料总质量的3%-15% ；e、布料，在玉石类碎石表层的表面实施布料，形成基体料层，厚度要求达到5-20mm ； 或者直接以缝隙填充用的均勻混合料在玉石类碎石表层的表面实施布料，形成基体料 层，厚度要求达到0. l-18mm ；或者直接选取厚度为5-20mm的玻璃板或铝制蜂窝板置于玉石类碎石表层上；3、聚合成型步骤将完成布料的模板送入成型机内，实施真空抽制-释放真空的循环 操作及揉压振动，使玉石类碎石表层与基体料层在成型的同时紧密聚合，或者使玉石类碎 石表层在成型的同时与玻璃板或铝制蜂窝板紧密聚合，得到聚合板；4、成品处理。主要包括定厚、研磨、抛光等处理工序。
所述聚合成型步骤中的抽制真空-释放真空的循环操作及揉压振动已应用于现 有人造石加工中，为本领域的技术人员所熟知。针对揉压振动，已有相应设备公开，例如中 国专利ZL200810054684. 8公开的“电磁型人造石英石成型装置”，采用六组联动压具(板) 的电磁铁，并用依次滞后60°电压角度的循环通流方式使得压具近似产生6X50HZ的频率 叠加，从而在其轮动且分别以工频的振动中使人造石英石产生较好的致密性能；本发明应 用的揉压振动是激振力大于或等于压缩力的振动成型方式，其激振频率大于或等于100HZ针对表层加工中玉石类薄片上及相互间的裂隙及缝隙，尤其当裂隙及裂纹较多时，采 用粘结剂与氢氧化铝粉的均勻混合料对玉石薄片上的裂纹进行喷涂处理或涂刮处理，并排 列于模板中在35°C-100°C的温度下进行若干次的抽制真空-释放真空的循环操作，对裂纹 完成真空浸胶；针对表层加工中玉石类薄片上的裂纹，对于Sio2含量达90%以上的玉石薄 片来说，可以采用烧熔方法对玉石薄片上的裂纹进行熔化焊接，即在400-800°C温度下对玉 石薄片上的裂纹烧熔，然后再以3-30°C /min缓慢降温，对裂纹完成焊接。
与现有技术相比，本发明将玉石类碎石分切成的薄片作为聚合板的表层，对玉石 本身的观赏性加以利用，用具有较高物理指标的聚合物作为聚合板的基体，实现具备双层 结构的聚合板，是现行的合成岗石、复合板、养生石、微晶石、文化石和实体面材多种工艺技 术的组合；采用切机、水刀、火焰切割器具和剪板机等设备对玉石类碎石进行分切、修边，碎石的分切及修边效果是表层排布产生艺术效果的前提条件；本发明基于玉石本身的观赏 性，配合应用粘结剂与铝粉混合成的透明性混合料在玉石薄片间留有的缝隙实施填充，可 使聚合板表层形成萃聚的艺术合成效果；粘结剂与铝粉混合成的混合料不仅能保证聚合板 的复合强度，而且因其透明性形成了近似天然玉石板的观感；本发明利用真空抽制-释放 真空的循环操作过程中释放真空时形成的气流冲力、及电磁铁带动压具板实现的揉压振动 实现聚合板的聚合成型，是在振动中进行柔性压制的成型方式，不仅能避免了玉石薄片在 成型中的破损，而且以排移性的冲击力保证了聚合板的整体密实度，同时还能减小聚合板 表层和基板中粘结剂的用量；对于表层加工中玉石薄片上的裂纹，在玉石薄片Sio2含量达 90%以上的前提下，利用了石英在高温下可融化并重新聚结的原理，采取在高温及缓慢降温 的条件下实施烧熔焊接，根据需要可制作玉石薄片大板；如果裂隙及裂纹较多，利用粘结剂 进行渗透修补，如采用低粘度的聚酯树脂在-0. IMP a的真空度及35°C 100°C的温度下进 行渗透修补。
另外，粘结剂与氢氧化铝粉的均勻混合料中添加有粒径为l_5mm的养生型矿石 (例如玉石、麦饭石、锗石、黑曜石、电气石等)，添加量为混合料总质量的20%-200% ；用以增 加聚合板的养生功能。机理如下玉石是富含微量元素及带有微量电磁性能的硅酸盐矿物， 还具有负离子效应；麦饭石是富含活性元素和微量元素的属于中药的矿物，中医经典中有 “甘温无毒，主治一切痛疽发背”的论述；单晶体的电气石能够产生永久性电流为0. 06mA, 一旦其压力和温度发小微小的变化，即发生强烈振动而改善人体的微循环；锗石是硬度 6-6. 5度，含量为300ppm以下的银灰色晶体矿物，具有防治多种疾病之功效。将上述矿石颗 粒添加于聚合板的表层及其缝隙中，利用矿石颗粒的电磁性能、微量元素及轻微辐射相辅 相成的扩散作用，会产生明显的养生功效及改善居室环境的效应。而且在采用电磁铁带动 压具板实现的揉压振动时，直接或间接对石粒及石粉进行了磁化，使得聚合板具有了微量 的磁性，进而能以磁场净化居室环境。
本发明工艺过程合理，实施性强，为玉石类碎石提供了变废为宝的途径，同时解决 了玉石因本身裂隙碎裂难以成板的问题，有效利用了玉石类碎石的观赏性及矿物颗粒的养 生性，利于合成岗石的工艺升级，较之现有复合板不用振动力仅用胶黏剂粘贴的工艺有其 更为广泛的实用性；加工出的聚合板较之岗石具有更好的耐磨性，较石英岗石具有更好的 艺术性，较天然玉石板具有市场价位的低廉性；是现有石英岗石与复合板更新换代的产品。


图1为本发明所述生产方法的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，玉石类碎石聚合板的生产方法，包括以下步骤1、表层加工步骤a、表层料准备，选取玉石(例如玛瑙)和或二氧化硅含量达40%以 上的硅石，经切片修边加工成厚度为3-20mm的薄片，且薄片的形状根据预先的图案设计确 定；b、表层排布，按照预先的图案设计，将薄片排布于模板内；C、缝隙填充，在排布后薄片间留有的缝隙内填充粘结剂与氢氧化铝粉的均勻混合料，形成玉石类碎石表层；所述粘结剂为聚酯树脂或纳米型树脂，且粘结剂的添加量为混合料 总质量的20%_98% ；纳米型树脂中添加有纳米二氧化钛粉料、纳米二氧化硅粉料，总添加量 为纳米型树脂总质量的0. 5%-5% ；2、基体准备步骤d、备料，将石粒、石粉、粘结剂混合成松散状料；粘结剂为聚酯树脂， 添加量为松散状料总质量的3%-15% ；e、布料，在玉石类碎石表层的表面实施布料，形成基体料层，厚度要求达到5-20mm ； 或者直接以缝隙填充用的均勻混合料在玉石类碎石表层的表面实施布料，形成基体料 层，厚度要求达到0. l-18mm ；或者直接选取厚度为5-20mm的玻璃板或铝制蜂窝板置于玉石类碎石表层上；3、聚合成型步骤将完成布料的模板送入成型机内，实施真空抽制-释放真空的循环 操作及揉压振动，使玉石类碎石表层与基体料层在成型的同时紧密聚合，或者使玉石类碎 石表层在成型的同时与玻璃板或铝制蜂窝板紧密聚合，得到聚合板；4、成品处理。主要包括定厚、研磨、抛光等处理工序。
针对表层加工中玉石类薄片上及相互间的裂隙及缝隙，尤其当裂隙及裂纹较多 时，采用粘结剂与氢氧化铝粉的均勻混合料对玉石薄片上的裂纹进行喷涂处理或涂刮处 理，并排列于模箱中在35°C-100°C的温度下进行若干次的抽制真空-释放真空的循环操 作，对裂纹完成真空浸胶；针对表层加工中玉石类薄片上的裂纹，对于Sio2含量达90%以上 的玉石薄片来说，可以采用烧熔方法对玉石薄片上的裂纹进行熔化焊接，即在400-800°C温 度下对玉石薄片上的裂纹烧熔，然后再以3-30°C /min缓慢降温，对裂纹完成焊接。
另外，粘结剂与氢氧化铝粉的均勻混合料中添加有粒径为l_5mm的养生型矿石， 添加量为混合料总质量的20%-200% ；所述养生型矿石包含玉石、麦饭石、锗石、黑曜石、电 气石中的一种或几种。
实施例1采用石料高度为3-30cm的玛瑙碎块和彩色硅石作为表层料，生产适用于台面装饰 用30mm厚度的聚合板，其生产的具体过程为1、表层加工步骤将玛瑙碎块和彩色硅石用 圆盘锯分切成8mm厚度的薄片，再用水刀按设定图案对薄片进行边缘切割；按图案编号将 薄片依次排布在模板上，并用石材专用的尼龙网进行其整面的覆盖；进行缝隙填充，用纳 米型聚酯树脂、硅烷偶联剂、固化剂和200-800网目的氢氧化铝粉混合成糊状料，其中，纳 米型聚酯树脂占糊状料质量的20%，且在纳米型聚酯树脂内添加有占树脂质量1. 5%的纳 米二氧化钛粉体，再用粒径为Imm的锗石与麦饭石作为养生石料加入糊状料中，用刮涂方 式对薄片间的缝隙进行填充；2、基体准备步骤将不饱和聚酯树脂同石粒及石粉混合的散 状料，其中不饱和聚酯树脂占散状料质量的6%，用布料器将散装料均勻布料在表层上，形 成厚度为20mm的基板料层；3、聚合成型步骤将模板及料体送至成型机内，降下真空罩进 行-0. IMpa的真空抽制；随后进行揉压振动，获得成型板；4、成品处理，在成型板加温固化 后，先用6头定厚机反面粗磨，翻转后再进行正面的定厚及粗磨，其后用两台20头连续磨机 进行精磨与6000号磨头的抛光，从而完成具有养生功能的拼接聚合板的加工。在后续分切 操作时，对于聚合板表层上的裂纹或裂隙，可用低粘度的聚酯树脂在-0. IMP a的真空度及 35°C 75°C的温度下进行渗透修补，其聚酯树脂中配加硅烷偶联剂与固化剂。
实施例2采用石料高度为20-30cm的水晶石、金钻花岗石碎块作为表层料，并用具有透光性的 基体料生产透光板，其生产的具体过程为将玉石、金钻花岗石的碎块分切成6mm厚度的薄 片，再用切割器具将其分切成IOXlOcm的正方形板；按l_2mm的缝隙距离逐片排布；将纳 米聚酯树脂和氢氧化铝粉混合成糊状料，其中纳米聚酯树脂占糊状料质量的40%，并加入两 倍质量比且粒径为3-8mm的透明石粒，一并进行缝隙填充与基板料层布料，且表层与基板 料层的厚度比为1 :2 ；在真空箱内用逐片叠放模板的分片组合工艺进行揉压振动实现薄板 成型，应用设备及工艺参照中国专利ZL200910073810. 9公开的“分层振动生产合成石的方 法及其成型振动装置”，并在振动中多次进行真空抽制-释放真空的循环操作，以利用气流 形成冲击力；成品处理与实施例1相同，其磨头使用要求较小的气压，甚至于使用负压。本 例透光板可用于电视背景墙及灯箱等。
实施例3采用石料高度为5-20cm的甘肃酒泉地带的多彩玉石与太行山一带的硅石碎块作为 表层料，并用12mm厚的玻璃板作为基板，生产透光聚合板，其生产的具体过程为将较小粒 径的碎块先配加水泥临时成型后，再用切机分切成IOmm厚度的薄片，取掉水泥块后再修边 成设定的形状；先将玻璃板摆放于模板上，再将表层料薄片拼接排放于玻璃片上，并对薄片 上及薄片间的缝隙实施粘结剂混合料的填充；按实施例2逐层进行下部振动与抽放真空循 环完成聚合板成型；成品处理仅是对表层面以较小的压力进行研磨，得到透光聚合板。
实施例4采用新疆及巴基斯坦等地进口的粒径达3-lOcm的软质玉石碎块为表层料，并用碎 玉石粒及养生石粒作为基体料，生产曲面形体的洗面盆，其生产的具体过程为将玉石碎 块用冲剪设备加工成直径为l_5cm的圆片，将玉石碎块、麦饭石、锗石、黑曜石和电气石五 种石料破碎成粒径为2-6mm的石粒；将玉石圆片排布于阴模的平板部位、在其低凹的阴模 处将石粒以10-15mm的厚度排布一层；将四种养生石粒在圆片的缝隙处进行填充，其后 将树脂与铝粉的糊状混合液对缝隙处进行全面浇注；随后用散状料体覆盖，形成厚度为 10-20mm的基体料层，并可在其中铺设加强用的尼龙线；在抽真空后再降下阳模，随后用下 部振动方式完成其曲面形体的成型；脱离阳模后，经加温固化、脱离阴模和曲形面抛光及平 面抛光工序完成成品处理。
实施例5采用SiO2含量达90%以上的甘肃玉石大板为表层料，将高硅玉石125cm高度的荒料用 圆盘锯分切成12mm厚度的薄板，其板面有较多的裂隙；用黏度较小的聚酯树脂与固化剂及 硅烷偶联剂混合而成填充料，在其表层料的一个或两个表面进行喷涂或涂刮处理，并在其 一个表面铺贴尼龙线或尼龙网，其中的聚酯树脂占填充料质量的98%;将裂隙较多的玉石 大板以垂直或水平方式排列于模箱中，将模箱放入成型装置-中国专利ZL2009202M369. X公开的“人造石英石薄板组合成型机”，模箱内起分隔作用的模板不用，仅用固位块对排列 的玉石薄板进行定位；将模箱中的温度升高至35-100°C时，进行接近于-0. IMpa的真空抽 制；用释放真空负压形成的气流冲击力对板面施压，促进树脂液向缝隙内的扩展，并用其振 动台进行轻微的揉压振动；随后对聚合为一体且完成加温固化的玉石大板进行研磨而成真 空浸胶的光板。
实施例6采用玉石大板锯切出且开裂的碎片为表层料，拼接制作聚合板，其生产的具体过程为 将甘肃敦煌玉的红色与紫色石英类玉石用钢沙锯进行大板分切，因其结构裂隙及开采造成 的裂隙使其锯切成的大板断裂成2块以上的分裂形态；在模板上按大板原有的相接部位进 行缝隙宽度为O-Imm的紧密拼接；采用较低粘黏度的聚酯树脂、硅烷偶联剂和固化剂混合 的料体作为缝隙填充料而对其紧密对合的缝隙进行渗透性填充，形成碎石表层，并将配加 氢氧化铝粉的填充料在碎石表层上以0. l_5mm厚度覆盖一层，形成基体料层，最后将尼龙 丝线铺贴于填充料中；采用下部设置振动器的成型设备，将装有料体的模板排列于模箱中， 先抽真空再揉压振动，其后将逐片叠放的若干片模板用台车成组的送进100°C高温的烤箱 中进行加温固化；随后对表层料的玉石组合面进行粗磨及精磨。本例采用大板锯切加工后 碎裂的玉石块直接进行拼接，并用具有较好渗透性的填充料对已开裂或有裂隙而未开裂的 板面进行修补，再配合以真空抽制、加温、释放真空的气流冲击和整体的下部振动，能够对 所有裂缝及裂隙有效的渗透及重新聚结为一体，从而以真空渗胶方法使玉石碎板集聚成具 有龟裂纹的大板。既使对有裂隙而未断裂的大板，采用上述的渗透、填充及复合工艺，也可 使其具有较高的弯曲强度等指标。
权利要求
1.一种玉石类碎石聚合板的生产方法，其特征在于包括以下步骤1)、表层加工步骤a、表层料准备，选取玉石和或二氧化硅含量达40%以上的硅石，经 切片修边加工成厚度为3-20mm的薄片，且薄片的形状根据预先的图案设计确定；b、表层排布，按照预先的图案设计，将薄片排布于模板内；c、缝隙填充，在排布后薄片间留有的缝隙内填充粘结剂与氢氧化铝粉的均勻混合料， 形成玉石类碎石表层；所述粘结剂为聚酯树脂或纳米型树脂，且粘结剂的添加量为混合料 总质量的20%-98% ；2)、基体准备步骤d、备料，将石粒、石粉、粘结剂混合成松散状料；e、布料，在玉石类碎石表层的表面实施布料，形成基体料层，厚度要求达到5-20mm ；或者直接以缝隙填充用的均勻混合料在玉石类碎石表层的表面实施布料，形成基体料 层，厚度要求达到0. l-18mm ；或者直接选取厚度为5-20mm的玻璃板或铝制蜂窝板置于玉石类碎石表层上；3)、聚合成型步骤将完成布料的模板送入成型机内，实施真空抽制-释放真空的循环 操作及揉压振动，使玉石类碎石表层与基体料层在成型的同时紧密聚合，或者使玉石类碎 石表层在成型的同时与玻璃板或铝制蜂窝板紧密聚合，得到聚合板；4)、成品处理。
2.根据权利要求1所述的玉石类碎石聚合板的生产方法，其特征在于针对表层加工中 玉石类薄片上及相互间的裂隙及缝隙，采用粘结剂与氢氧化铝粉的均勻混合料对玉石薄片 上的裂纹进行喷涂处理或涂刮处理，并排列于模箱中在35°C -100°C的温度下进行若干次 的抽制真空-释放真空的循环操作，对裂纹完成真空浸胶。
3.根据权利要求1所述的玉石类碎石聚合板的生产方法，其特征在于粘结剂与氢 氧化铝粉的均勻混合料中添加有粒径为l_5mm的养生型矿石，添加量为混合料总质量的 20%-200% ；所述养生型矿石包含玉石、麦饭石、锗石、黑曜石、电气石中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的玉石类碎石聚合板的生产方法，其特征在于缝隙填充所用粘 结剂-纳米型树脂中添加有纳米二氧化钛粉料、纳米二氧化硅粉料，总添加量为纳米型树 脂总质量的0. 5%-5%。
5.根据权利要求1所述的玉石类碎石聚合板的生产方法，其特征在于基体准备步骤中 粘结剂为聚酯树脂，添加量为松散状料总质量的3%-15%。
6.根据权利要求1所述的玉石类碎石聚合板的生产方法，其特征在于针对表层加工中 玉石薄片上的裂纹，采用烧熔方法对玉石薄片上的裂纹进行熔化焊接，在400-800°C温度下 对玉石薄片上的裂纹烧熔，然后再以3-30°C /min缓慢降温，对裂纹完成焊接。
全文摘要
本发明涉及建筑材料——人造合成石的加工领域，具体是一种玉石类碎石聚合板的生产方法。提高了玉石类碎石的转化和利用，步骤分1、表层加工步骤a、表层料准备；b、表层排布；c、缝隙填充，形成玉石类碎石表层；2、基板准备步骤d、备料；e、布料，形成基板料层；或直接以缝隙填充用混合料布料，形成基体料层；或直接选取玻璃板或铝制蜂窝板置于玉石类碎石表层上；3、复合成型步骤；4、成品处理。工艺过程合理，为玉石类碎石提供了变废为宝的途径，有效利用了玉石类碎石的观赏性及矿物颗粒的养生性，利于合成岗石的工艺升级而成养生型产品，较之现有复合板其更为广泛的实用性；其聚合板耐磨性好、具有更好的艺术性、市场价位低廉。
文档编号B28B1/00GK102029640SQ201010538199
公开日2011年4月27日 申请日期2010年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者刘建平, 刘涛 申请人:刘建平