可用于建筑和装饰的基于火山岩颗粒的混合物、层压制品和板及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及用于在固体基底上制造岩片的混合物，以用于装饰目的。该混合物包括凝集剂的粘合组合物，所述凝集剂包含颗粒大小为1微米至5微米的火山岩颗粒和聚合物混合物，所述火山岩颗粒和聚合物混合物的组合量足以起到板层的其他成分的粘合剂的作用；其量足以稳定所述组合物的硅酸盐化合物；和使组合物湿润和流化的量的水。所述混合物可以含有用于形成板层或形状的其他成分，并且可以形成为可用于建造和装饰建筑物的板或在板上形成，所述板由用上述混合物制造的岩片和固体基底构成。本发明还公开了用于制备上述混合物和可用于建造和装饰建筑的表面板的方法。
【专利说明】可用于建筑和装饰的基于火山岩颗粒的混合物、层压制品和板及其制备方法
[0001]本发明的【技术领域】
[0002]本发明涉及建筑和装饰的【技术领域】，尤其是关于建筑物的修整和装饰，因为其是岩片和板的混合物，可用于建筑表面和其他物体的修整和装饰。本发明还涉及其制造方法。这些产品由火山岩颗粒制得。
[0003]发明背景
[0004]由于其很美观并且由于可以由人容易地雕刻和切割的事实，火山岩（volcanicrocks) 一直是高价值的材料。这使得它们供不应求，并且其在现代建筑中的使用已经变得更为昂贵，因此使得它们成为只用于豪华建筑中的奢侈产品。这些岩石也称为火成岩或碎屑火成岩，例如，由爆发事件中从火山喷发的碎片状火山产物构成的岩石。
[0005]墨西哥的土壤侵蚀部分地是由于采石场开采共计71800万吨的火山岩引起的，其已经在国境内造成了超过3700万吨无用固体残留物的环境污染（INEGI，经济和生态学统计，2004)。
[0006]已知几种具有天然岩石外观的板材，但这些只是仿制品：当我们触摸、嗅闻和观察它们时，它们不是岩石的事实变得明显。这些石板通常用于为了节约安装的时间和成本的目的的大部分由预制建筑材料制成的建筑中。
[0007]在这一类别中，还存在具有天然岩石覆盖的铝、聚苯乙烯和其他材料板，相对于其重量和支撑它们的板，所述天然岩石覆盖是以有限的大小获取的。这些岩石使用合成的胶粘剂粘附在板上，因此制备它们的制造方法具有非常高的成本，并且它们的外形尺寸受限于得到它们的岩石的大小，从而使得所述片材和制造方法在大小和形状方面受到限制。
[0008]天然火山岩板存在数千年了，它们最重要的缺点在于它们的重量，因而难以运输和安放。从天然火山岩获取的板材在操作时通常比较易碎：震动或碰撞可使其破裂。由于这个原因，它们必须制成足够厚以使得它们可以更牢固并且抗裂。当将它们放置在墙上时，这些板材通常具有巨大的重量，这使得难以或不可能在不引起其自身或墙壁的损伤的情况下安装。它们安放于其上的墙壁必须足够结实和牢固，以能够支撑板材的重量。即使这样，由于安放时产生的持续撞击，这些板材仍然存在断裂的风险。
[0009]由于上述的不便利性，需要可用于装饰并且基于火山岩颗粒的改良岩石板，而本发明现在提供了这些岩石板及其配方和制造方法。
[0010]发明概述
[0011]本发明涉及各种粘合组合物和混合物，其用于形成用作建筑构造或用于建筑构造中的制品。
[0012]在一个实施方式中，本发明涉及用于制造层压制品的粘合组合物，其包含凝集剂，所述凝集剂包含粒度为I微米至5微米的火山岩颗粒和聚合物混合物，其组合量足以作为用于层压制品的其他成分的粘合剂；其量足以稳定所述组合物的硅酸盐化合物；和使所述组合物湿润和流化的量的水。
[0013]在这种粘合组合物中，火山岩颗粒以25%至50%的量存在；聚合物混合物以10%至40%的量存在；和硅酸盐以1%至10%的量存在，所述量是基于干组合物的重量。将水加入以使得所述组合物能够与其他材料结合以形成用于制造层压制品的混合物。所述混合物包含所述粘合组合物和岩石、塑料、玻璃、木材、金属或矿物的固体颗粒状材料的填充物。
[0014]另一个实施方式涉及用于制造层压制品的优选混合物，其包含以高于混合物50 %的量存在的直径为I微米至3_的火山岩颗粒；含有聚合物混合物的凝集剂，所述聚合物混合物的量足以用作岩石颗粒的粘合剂；其量足以稳定所述混合物的硅酸盐化合物；和使混合物湿润和流化的量的水。
[0015]所述岩石颗粒有利地以混合物的约58%至88%的量存在，并且岩石颗粒以多种不同粒度级（size fraction)存在,包括具有I微米至5微米的粒度并且以混合物重量的18%至28%的量存在的第一粒度级；具有O. 25mm至I. 75mm的粒度并且以混合物重量的10%至20%的量存在的第二粒度级；和具有2mm至5mm的粒度并且以混合物重量的30%至40 %的量存在的第三粒度级。
[0016]所述凝集剂优选是乳化的，并且以混合物重量的8%至25%的量存在。该试剂包含重量比为I : 4至3 : 2，优选I : I至2 : 3的水分散性嵌段共聚物和乙烯基聚合物。水分散性聚合物粉末包含混合物重量的4%至10%的量的嵌段共聚物；和混合物重量的4%至15%的量的乙烯基聚合物。
[0017]优选的嵌段共聚物是丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚物，而所述乙烯基共聚物包含以混合物重量的约3%至10%的量存在的乙烯基丙烯酸共聚物（vinyl acrylic co-polymer)和以混合物重量的约1%至5%的量存在的聚乙酸乙烯基酯树脂的组合。
[0018]所述混合物还 包括硅酸盐化合物以提高混合物的稳定性。该化合物优选是混合物重量的约I %至5%的量的水合硅酸镁。硅酸盐化合物也可以是高岭土，例如，Al2Si2O5(OH)40
[0019]所述混合物包括约15重量％至30重量％的量的水以利于成分的处理和混合。
[0020]本发明还涉及通过将这些混合物中的一种形成所期望的形状并且使成形的混合物干燥而制备的制品。其形式可以包括具有抛光至所期望的精整度（finish)的外表面的片、板、瓦片、柱或束。还可以使用密封剂处理抛光的成品。所述制品可以包括金属、玻璃、木材或纤维强化物，或可以提供在塑料、木材、金属、无机矿物、陶瓷或混凝土的基体上，所述基体任选含有用于固定所述制品在地面或建筑上的胶粘剂。所述制品可以制备成建筑物或其他结构的内部或外部结构部件。
[0021]本发明的另一个实施方式涉及制备混合物的方法，包括提供每千克火山岩颗粒约
O.I至O. 4升的量的水并将混合物均质化。凝集剂优选是乳化的，并且所述混合物在以500至1000rpm运行的常规混合器中均质化30至120分钟。
[0022]可以将均质化的混合物制成各种不同的制品。本发明包括形成装饰岩石制品的方法，包括将均质化的混合物形成所期望的形状并且使成形的混合物干燥。可以通过浇铸或模制将所述均质化的混合物形成所期望的形状。通常，将干燥的混合物抛光至所期望的精整度，任选地随后施用密封剂。该方法还包括将均质化的混合物在基体上成形；将干燥的混合物抛光至所期望的精整度；并且任选地对基体提供胶粘剂以将制品固定在地面、墙壁或结构的侧面上。该材料还可以用于形成结构的那些部分。
[0023]附图简沭[0024]在以下描述中，以及表格和附图中，清楚地描述了表征用于建筑和装饰的基于火山岩颗粒的混合物、岩片和板，以及本发明的制造方法的详细内容，其中：
[0025]图I是与市售产品相比，说明了本发明的板的重量的图。
[0026]图2说明了本发明的板和一些市售产品之间的导热性的性能。
[0027]图3显示了本发明的板对盐酸和一些市售产品的抗性。
[0028]图4说明了与一些其他市售产品相比较的本发明的板的安装时间。
[0029]发明详述 [0030]本发明提供了利用火山岩（即，火成岩或碎屑火成岩）的美观和高观赏价值，以及在世界的有限区域中发现的火山岩沉积物产生的废物制得的产品。当开采这些沉积物时，由于不能100%利用从沉积物中取出的火山岩的事实，产生了大量的火山岩废物，并且形成了大的环境污染。
[0031]本发明现在回收利用这种火山岩废品以形成新的和有用的岩石面板产品。这些产品利用了获取大块火山岩时产生的废物来形成具有与天然火山岩板相同特征的人造火山岩板，从而将这些废物转化成取代100%天然火山岩板的火山岩板，而且除了本文中所述的其他属性以外，还具有不产生污染并且更轻的优点。
[0032]本发明的板具有多种所期望的特征。它们具有与天然火山岩石头或大块岩石(dimensional rock)相同的外观、质地、颜色和气味,但它们比天然火山岩板轻至少50%。由于使用了具有这种性质的火山岩，它们还耐酸雨（盐酸、硫酸和硝酸）。它们抗紫外线并且在期望时可以用于屏蔽这些射线。所述板是功能性的，能容易且快速地安装在任何预先制造或传统的元件上。
[0033]本发明涉及用于制备可以用于建筑和装饰的在固体基底上的岩片的混合物，所述混合物优选由火山岩颗粒、乙烯基-丙烯酸共聚物、聚乙酸乙烯基酯树脂、丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚物、水合硅酸镁和水形成。
[0034]本发明还涉及由上述混合物制得的用于装饰表面的石片。另一个实施方式涉及用于建筑和用于装饰建筑物的板，其包括上述岩石片和固体基底。
[0035]此外，用于制备上述混合物的特定方法包括i)以常规方式混合不同的火山岩颗粒；ii)以每4kg火山岩颗粒I升水润湿所述火山岩颗粒；iii)加入全部的乙烯基-丙烯酸共聚物、聚乙酸乙烯基酯树脂、丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚物，以及水合硅酸镁，和iv)用常规不锈钢混合器以500至1000rpm下30至120分钟制备均匀的混合物。
[0036]本发明还包括用于制备上述板的特定方法，所述方法包括：i)在固体基底上划定岩片将要铺设的区域，为此目的，在固体基底上提供周界边缘；ii)以均匀的方式将步骤I、
2、3和4中所描述的混合物添加在前一阶段划定的区域上，直至周界边缘内的区域被覆盖；iii)使混合物敞开干燥24至72小时的时间；iv)根据修整类型：粗糙或光滑，用钻石杯(diamond cup)粗磨该板；v)清洗掉层压板的所有残留物，优选通过真空清洗；vi)在该片上施加一层防水性密封剂和vii)使防水性密封剂敞开干燥3小时。为了更快地固化，可以使用热或其他形式的能量，例如微波，来干燥所述材料。
[0037]实施例
[0038]以下实施例显示了怎样配制本发明的粘合组合物和混合物来制备各种制品。
[0039]本发明从获自废物的火山岩颗粒开始，并且进行测试以找到火山岩颗粒和凝集剂的最佳组合。凝集剂通常是以乳液以及树脂的形式商业销售的共聚物。还使用水来润湿所述颗粒，并且以每4千克颗粒I升水的比率来补足混合物的体积。结果显示于表1中。
[0040]如表1中可见的，这些测试显示了由于所赋予的较高的塑性以及更短的干燥时间和没有明显的裂缝，凝集剂的最佳组合是丙烯酸丁酯和苯乙烯+聚乙酸乙烯基酯树脂+乙烯基-丙烯酸共聚物的组合。发现最短的可接受干燥时间是72小时，因为发现没有凝集剂提供短于72小时的干燥时间。
[0041]表1
[0042]与火山岩颗粒混合的几种不同的凝集剂的性能
[0043]
【权利要求】
1.一种用于制造层压制品的粘合组合物，其包含: 凝集剂，包含具有I微米至5微米的粒度的火山岩颗粒和聚合物混合物，其组合量足以起到层压制品的其它成分的粘合剂的作用； 硅酸盐化合物，其量足以稳定所述组合物；和 用于使所述组合物湿润和流化的量的水。
2.权利要求1所述的粘合组合物，其中按基于干组合物重量的百分比计，所述火山岩颗粒以25-50%的量存在；所述聚合物混合物以10-40%的量存在；和所述硅酸盐以1-10%的量存在。
3.一种用于制造层压制品的混合物，其包含权利要求1的粘合组合物和岩石、塑料、木材、金属、玻璃或矿物质的固体颗粒状材料的填料。
4.一种用于制造岩石层压制品的混合物，其包含: 火山岩颗粒，其具有I微米至3mm的直径且以高于混合物的50%的量存在； 凝集剂，其包含足以作为岩石颗粒的粘合剂的量的聚合物混合物； 硅酸盐化合物，其量足以稳定所述混合物；和 使所述混合物湿润和流化的量的水。
5.权利要求4所述的混合物，其中所述岩石颗粒以混合物的约58%至88%的量存在，其中所述岩石颗粒以多个不同的粒度级存在。
6.权利要求5所述的混合物，其中所述岩石颗粒以至少三个粒度级存在，包括具有I微米至5微米的粒度并以混合物重量的18%至28%的量存在的第一粒度级、具有0.25mm至1.75mm的粒度并以混合物重量的10%至20%的量存在的第二粒度级和具有2mm至5mm的粒度并以混合物重量的30%至40%的量存在的第三粒度级。
7.权利要求4所述的混合物，其中所述凝集剂是乳化的、以混合物重量的8%至25%的量存在和包含重量比为1:4至3:2的水分散性嵌段共聚物和乙烯基聚合物。
8.权利要求7所述的混合物，其中在所述水分散性聚合物粉末中包括混合物重量的4%至10%的量的嵌段共聚物和混合物重量的4%至15%的量的乙烯基聚合物。
9.权利要求8所述的混合物，其中所述嵌段共聚物是丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚物，并且所述乙烯基共聚物包含以混合物重量的约3%至10%的量存在的乙烯基丙烯酸共聚物和以混合物重量的约1%至5%的量存在的聚乙酸乙烯基酯树脂。
10.权利要求4所述的混合物，其中所述硅酸盐化合物是混合物重量的约I%至5 %的量的水合硅酸镁。
11.权利要求4所述的混合物，其中所述水以混合物重量的约15%至30%的量存在。
12.一种通过使权利要求3所述的混合物形成所期望的形状并使所述成形的混合物干燥而制得的层压制品。
13.—种通过使权利要求4所述的混合物形成所期望的形状并使所述成形的混合物干燥而制得的制品。
14.权利要求13所述的制品，其是 片状、板状、瓦片状、柱状或束状的形式，其具有抛光成所期望的精整度的外表面。
15.权利要求13所述的制品，所述制品包括金属、玻璃、木材或纤维强化物，或其通过塑料、木材或金属的基体来支持，所述基体任选含有用于将所述制品固定在地面或建筑上的胶粘剂。
16.一种用于制备权利要求4的混合物的方法，其包括提供每千克火山岩颗粒O.1-0. 4升的量的水并使混合物均质化。
17.权利要求16所述的方法，其中所述凝集剂是乳化的且所述混合物在以500-1000rpm运行的常规混合器中均质化30-120分钟。
18.一种用于形成制品的方法，其包括按照权利要求16的方法制备均质化的混合物；使所述均质化的混合物形成为所期望的形状；并使所述成形的混合物干燥。
19.权利要求18所述的方法，其中所述均质化的混合物通过浇注或模塑形成为所期望的形状，且该方法进一步包括抛光所述干燥的混合物到期望的精整度，任选地随后施加密封剂。
20.权利要求18所述的方法，进一步包括使所述均质化的混合物在基体上成形；抛光所述干燥的混合物到期望的精整度；和任选地对所述基体提供用于将所述制品固定到地面或建筑物上的胶粘剂。
【文档编号】C04B32/00GK103702959SQ201180070191
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2011年2月21日 优先权日:2011年2月21日
【发明者】J·F·阿罗约伯纳尔 申请人:纽坎特拉董事会股份公司