一种高强度复合型无机人造石及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度复合型无机人造石及其制备方法，所述无机人造石由下述重量百分含量的组分组成：骨料30～65%，水泥25～60%，复合改性剂1～10%，减水剂1～5%，缓凝剂0～1.5%，水8～20%，所述骨料的粒径大小按骨料的重量级配。无机人造石的制备方法是将预定重量粒径大小级配的骨料、水泥、复合改性剂、减水剂依次加入搅拌机内并均匀搅拌，加入合适重量的水再进行均匀搅拌，在真空状态下布料和压制，湿养固化、切割、抛光即得成品，本发明具有抗折强度高、生产过程环保、成本较低、产品良率高和性能优异等优点。
【专利说明】一种高强度复合型无机人造石及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种无机人造石，具体来说是涉及一种高强度复合型无机人造石及其制备方法。
【背景技术】
[0002]人造石是一种无放射性、无污染、可重复利用、绿色环保的建筑室内新型装饰材料。作为一种符合国家可持续发展的战略新型健康环保产品，于上世纪80年代引入国内市场。目前市场上销售的人造石主要以高分子树脂材料作为胶粘剂的有机型人造石，主要分为三类:人造大理石(简称为人造岗石)、人造石英石和亚克力。我国在人造石行业虽然起步较晚，但经过二十多年的快速发展，在市场规模和应用普及率方面居世界前列。
[0003]人造岗石以不饱和聚酯树脂或热塑性高分子聚合物为基体，以碳酸盐类石材(大理石、石灰石等)的碎料、粉体为主要填料，经特定的工艺加工而成的具有一定规格尺寸和形状的人造石。人造岗石在人造石市场中占有较大的份额，是当前阶段墙面砖、地面砖和门套砖类的主流。该类人造石的优点是质感好、花色丰富、易切割和深加工等，可利用专用石材曲面深加工机械(如数控圆柱车床、仿形机和绳锯等)制成各种异型和圆弧等不同规格板材，但相对于石英石材质，人造岗石的硬度相对较低(莫氏硬度>3)，不耐磨损，为保持良好的装饰效果，一般都需要定期进行养护。人造岗石的制备工艺一般采用荒料法批次压制成型生产，生产出来的荒料再经过常温固化，排锯切割，抛光和深加工后制成成品。
[0004]人造石英石以不饱和聚酯树脂或热塑性高分子聚合物为基体，以硅酸盐(类)天然石英石和/或粉、硅砂、尾矿渣等无机材料(其主要成分为二氧化硅)为主要填料，经特定的工艺加工而成的具有一定规格尺寸和形状的人造石。因其质地坚硬(莫氏硬度5-7)、结构致密，具有其他装饰材料无法比拟的耐磨、耐压、抗腐蚀、防渗透等特性。人造石英石广泛应用于橱房台面、实验室台面、窗台、吧台、电梯口、地面、墙面等。在建筑对材料要求比较高的场所人造石英石都适用。
[0005]目前，人造岗石和人造石英石均以不饱和聚脂树脂为胶粘剂，因此又称为树脂型人造石材或有机人造石材，具有厚度薄、强度高、性能好、光泽度高、颜色均匀、多花色图案、装饰性能好等特点，可广泛应用于厨卫、墙面、地面等室内装饰工程中。然而，树脂型人造石材在生产过程中存在有刺激性气味，在使用过程中存在耐高温性能差、耐碱耐盐腐蚀性能差、耐老化性能差、易产生变形等问题，不能用于温度偏高的灶台、防火等级要求高的公共场所、紫外线照射、冷热交替的室外环境等。
[0006]无机人造合成石材能有效地改善树脂型人造石的缺点，目前市面上能见到的无机人造合成石材却无法达到人造岗石和人造石英石的抗折强度，开发高强度的无机人造合成石材，既能有效地改善树脂型人造石材的缺点，又具有优异的装饰效果，同时还能达到人造岗石和人造石英石的高抗折强度将具有广泛的应用前景。
【发明内容】
[0007]本发明解决的技术问题是提供一种抗折强度高、生产过程环保、成本较低、性能优异的高强度复合型无机人造石。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种高强度复合型无机人造石，其特征在于:所述无机人造石由下述重量百分含量的组分组成:
骨料30?65%
水泥25?60%
复合改性剂 I?10%
减水剂I?5%
缓凝剂O?1.5%
水8?20%
所述骨料的粒径大小按骨料的重量级配，骨料的粒径I?1mm占骨料重量的I?
3.5%，骨料的粒径其筛号为20?80目的占骨料重量的20?46%，骨料的粒径其筛号大于80目小于等于400目的占骨料重量的50?79%。
[0009]优选地，所述骨料选自大理石、石英砂、花岗石和氢氧化铝中的一种或多种。
[0010]优选地，所述水泥为普通硅酸盐水泥、普通硅酸盐白水泥或硫铝水泥的一种或多种。采用水泥作为凝胶材料，可以降低产品成本，无挥发性气体，可以在生产过程实现环保。
[0011]优选地，所述复合改性剂为VAE类复合改性剂、橡胶类复合改性剂、I?3mm玻璃纤维、环氧树脂类改性剂或高活性填料的一种或多种。其中，环氧树脂类改性剂、VAE类复合改性剂和橡胶类复合改性剂对新拌混合物提供良好的施工性和保水性，对硬化材料提供非常好的粘结性、柔韧性、耐水性、耐碱性和良好的耐老化性，弥补水泥中的微观结构缺陷，防止微裂纹的产生或扩展；1?3_玻璃纤维、高活性填料对新拌混合物提供良好的施工性流动性，弥补水泥中的微观结构缺陷，防止微裂纹的产生或扩展，提升产品强度，其中，高活性填料包括硅灰、粉煤灰、高炉矿渣、高岭土。
[0012]优选地，所述减水剂为萘系高效减水剂、密胺系高效减水剂或聚羧酸盐减水剂的一种或多种。此类高效减水剂能够大幅度提高自流平浆体的流动性，减少浆体调制时的用水量，提高浆体凝结硬化后的强度，减少体积收缩。
[0013]优选地，所述缓凝剂为糖蜜系缓凝剂或柠檬酸系缓凝剂，此类缓凝剂能够减缓聚合物水泥基复合材料的凝结，延长凝结时间，提高流动性。
[0014]本发明与现有技术相比的有益效果是:由于本发明采用水泥作为人造石的凝胶材料，在生产过程中不会产生刺激性气味，采用的骨料为不同粒径级别比例的级配，同时在配方内加入了改性剂和减水剂，以水泥作为凝胶材料，加水调和，通过本配方生产出来的人造石具有抗折强度高、生产过程环保、成本较低、性能优异等优点。
[0015]本发明解决的另一技术问题是提供一种抗折强度高、生产过程环保、产品良率高、性能优异的高强度复合型无机人造石制备方法。
[0016]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种高强度复合型无机人造石制备工艺，其特征在于，包括如下步骤:a、将粒径大小重量百分含量级配的骨料、水泥、复合改性剂、减水剂依次加入搅拌机内并进行均匀搅拌山、在步骤a的物料里加入合适重量的水并进行均匀搅拌；c、对步骤b的物料进行抽真空，在真空状态下将物料布置在模具里并在真空状态下进行振动压制；d、将步骤c压制好的模具放在室温下自然湿养固化或升温到最佳温度下湿养固化；e、对步骤d固化的荒料进行切割、抛光即得成品。
[0017]作为上述方案的进一步说明，所述步骤a的搅拌机为卧式搅拌机，卧式搅拌机在搅拌的过程能方便搅匀物料，同时也能使搅拌后的泥料实现预定的图案。
[0018]优选地，所述步骤a的搅拌机内还添加有缓凝剂。
[0019]优选地，所述步骤c的真空度为0.077MPa以上，将物料布置在模具里和振动压制的工序是在真空度为0.077MPa以上的环境下完成。在此真空状态下将搅拌后的物料布置在模具后再进行振动压制，这样可以减少物料间的空隙，提高产品的抗折强度和性能，大大提升广品的良率。
[0020]本发明与现有技术相比的有益效果是:由于本发明采用水泥作为人造石的凝胶材料，在生产过程中不会产生刺激性气味，通过搅拌机对骨料、水泥、复合改性剂、减水剂、水进行搅拌均匀，在真空状态下进行布置和压制，通过本方法生产出来的人造石具有抗折强度高、生产过程环保、产品良率高和性能优异等优点。
[0021]【【具体实施方式】】
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，下述实施例及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0022]实施例1:
骨料为30%，骨料可以选自大理石、石英砂、花岗石和氢氧化铝中的一种或多种，本实施例的骨料选用大理石和石英砂，石英砂和大理石骨料的粒径大小按骨料的重量级配，石英砂骨料的粒径I?4mm占骨料重量的1.5%，大理石骨料的粒径其筛号为20?80目的占骨料重量的29%，大理石骨料的粒径其筛号为80?200目的占骨料重量的31.5%，大理石骨料的粒径其筛号为200?400目的占骨料重量的38%。水泥为48%，本实施例采用的水泥为普通娃酸盐水泥和硫招水泥,普通娃酸盐水泥占水泥重量的40%,硫招水泥占水泥重量的60%。复合改性剂为1%，复合改性剂为VAE类复合改性剂、橡胶类复合改性剂、I?3mm玻璃纤维改性剂、环氧树脂类改性剂或高活性填料的一种或多种，其中，VAE类复合改性剂包括乙烯-乙酸乙烯共聚物乳液、醋酸乙烯-乙烯酯-乙烯共聚物乳胶粉、乙酸乙烯-羧酸乙烯共聚物乳胶粉和氯乙烯-月桂酸乙烯酯-乙烯三元共聚物乳胶粉；橡胶类复合改性剂包括苯乙烯-丁二烯共聚物乳液/乳胶粉；高活性填料包括硅灰、粉煤灰、高炉矿渣、高岭土 ；本实施例采用的复合改性剂为乙烯-乙酸乙烯共聚物乳液和醋酸乙烯-乙烯酯-乙烯共聚物乳胶粉，所述乙烯-乙酸乙烯共聚物乳液和醋酸乙烯-乙烯酯-乙烯共聚物乳胶粉分别占复合改性剂重量的50%。减水剂为1%，减水剂为萘系高效减水剂、密胺系高效减水剂或聚羧酸盐减水剂的一种或多种，本实施例采用的减水剂为萘系高效减水剂和密胺系高效减水齐U，萘系高效减水剂和密胺系高效减水剂分别占减水剂重量的50%。水为20%。
[0023]将本实施例配方的粒径大小级配的骨料、水泥、复合改性剂、减水剂依次放入卧式搅拌机内进行均匀搅拌，在搅拌均匀的物料里加入本实施例配方的水，对物料进行二次均匀搅拌。上述一次搅拌和二次搅拌的搅拌机转速为10?18转/分钟，搅拌时间为4?15分钟，前提是对上述物料搅拌均匀为止。关闭搅拌机抽真空，抽真空时搅拌机同时搅拌物料，搅拌机的转速调整为2?5转/分钟，这样可以减少物料之间的空隙。真空度达到0.077MPa以上时开始将物料往模具里布料，完成布料后，在真空度达到0.077MPa以上的环境下对模具的物料进行压制，压制好模具放在室温下自然湿养固化或升温到最佳温度下湿养固化，升温的最佳温度为30?35°C，脱模具一般为7?10天，脱膜后养护一般为12?16天。最后对固化的荒料通过排锯切割，再对切割好的板材进行表机抛光处理即得到本发明成品。
[0024]实施例2:
骨料为30%，骨料选用花岗石，花岗石的粒径大小按骨料的重量级配，花岗石骨料的粒径I?1mm占骨料重量的1%，花岗石骨料的粒径其筛号为20?80目的占骨料重量的20%，花岗石骨料的粒径其筛号为80?200目的占骨料重量的35%，花岗石骨料的粒径其筛号为200?400目的占骨料重量的44%。水泥为60%，本实施例采用的水泥为普通硅酸盐白水泥。复合改性剂为1%，复合改性剂为VAE类复合改性剂、橡胶类复合改性剂、I?3mm玻璃纤维、环氧树脂类改性剂或高活性填料的一种或多种，其中，VAE类复合改性剂包括乙烯-乙酸乙烯共聚物乳液、醋酸乙烯-乙烯酯-乙烯共聚物乳胶粉、乙酸乙烯-羧酸乙烯共聚物乳胶粉和氯乙烯-月桂酸乙烯酯-乙烯三元共聚物乳胶粉；橡胶类复合改性剂包括苯乙烯-丁二烯共聚物乳液/乳胶粉，高活性填料包括硅灰、粉煤灰、高炉矿渣、高岭土 ；本实施例采用的复合改性剂为I?3mm玻璃纤维和高活性填料，I?3mm玻璃纤维和高活性填料分别占复合改性剂重量的50%。减水剂为1%，减水剂为萘系高效减水剂、密胺系高效减水剂或聚羧酸盐减水剂的一种或多种，本实施例采用的减水剂为密胺系高效减水剂和聚羧酸盐减水剂，密胺系高效减水剂和聚羧酸盐减水剂分别占减水剂重量的50%。水为8%。
[0025]将本实施例配方的粒径大小级配的骨料、水泥、复合改性剂、减水剂依次放入卧式搅拌机内进行均匀搅拌，在搅拌均匀的物料里加入本实施例配方的水，对物料进行二次均匀搅拌。上述一次搅拌和二次搅拌的搅拌机转速为12?16转/分钟，搅拌时间为5?10分钟，前提是对上述物料搅拌均匀为止。关闭搅拌机抽真空，抽真空时搅拌机同时搅拌物料，搅拌机的转速调整为3?4转/分钟，这样可以减少物料之间的空隙。真空度达到0.077MPa以上时开始将物料往模具里布料，完成布料后，在真空度达到0.077MPa以上的环境下对模具的物料进行压制，压制好模具放在室温下自然湿养固化或升温到最佳温度下湿养固化，升温的最佳温度为30?35°C，脱模具一般为7?9天，脱膜后养护一般为13?18天。最后对固化的荒料通过排锯切割，再对切割好的板材进行表机抛光处理即得到本发明成品。
[0026]实施例3:
骨料为65%，骨料选用大理石，大理石骨料的粒径大小按骨料的重量级配，大理石骨料的粒径I?1mm占骨料重量的3.5%，大理石骨料的粒径其筛号为20?80目的占骨料重量的46%，大理石骨料的粒径其筛号为80?200目的占骨料重量的20%，大理石骨料的粒径其筛号为200?400目的占骨料重量的30.5%。水泥为25%，本实施例采用的水泥为普通硅酸盐水泥。复合改性剂为1%，复合改性剂为VAE类复合改性剂、橡胶类复合改性剂、I?3mm玻璃纤维改性剂、环氧树脂类改性剂或高活性填料的一种或多种，其中，VAE类复合改性剂包括乙烯-乙酸乙烯共聚物乳液、醋酸乙烯-乙烯酯-乙烯共聚物乳胶粉、乙酸乙烯-羧酸乙烯共聚物乳胶粉和氯乙烯-月桂酸乙烯酯-乙烯三元共聚物乳胶粉；橡胶类复合改性剂包括苯乙烯-丁二烯共聚物乳液/乳胶粉，高活性填料包括硅灰、粉煤灰、高炉矿渣、高岭土 ；本实施例采用的复合改性剂为乙酸乙烯-羧酸乙烯共聚物乳胶粉和氯乙烯-月桂酸乙烯酯-乙烯三元共聚物乳胶粉，乙酸乙烯-羧酸乙烯共聚物乳胶粉和氯乙烯-月桂酸乙烯酯-乙烯三元共聚物乳胶粉分别占复合改性剂重量的50%。减水剂为1%，减水剂为萘系高效减水剂、密胺系高效减水剂或聚羧酸盐减水剂的一种或多种，本实施例采用的减水剂为萘系高效减水剂。水为8%。
[0027]将本实施例配方的粒径大小级配的骨料、水泥、复合改性剂、减水剂依次放入卧式搅拌机内进行均匀搅拌，在搅拌均匀的物料里加入本实施例配方的水，对物料进行二次均匀搅拌。上述一次搅拌和二次搅拌的搅拌机转速为13?15转/分钟，搅拌时间为6?8分钟，前提是对上述物料搅拌均匀为止。关闭搅拌机抽真空，抽真空时搅拌机同时搅拌物料，搅拌机的转速调整为3转/分钟，这样可以减少物料之间的空隙。真空度达到0.077MPa以上时开始将物料往模具里布料，完成布料后，在真空度达到0.077MPa以上的环境下对模具的物料进行压制，压制好模具放在室温下自然湿养固化或升温到最佳温度下湿养固化，升温的最佳温度为30?35°C，脱模具一般为7?8天，脱膜后养护一般为14?16天。最后对固化的荒料通过排锯切割，再对切割好的板材进行表机抛光处理即得到本发明成品。
[0028]实施例4:
骨料为40%，骨料选用石英砂，石英砂的粒径大小按骨料的重量级配，石英砂骨料的粒径I?1mm占骨料重量的2%，石英砂骨料的粒径其筛号为20?80目的占骨料重量的30%，石英砂骨料的粒径其筛号为80?200目的占骨料重量的32%，石英砂骨料的粒径其筛号为200?400目的占骨料重量的36%。水泥为31.5%，本实施例采用的水泥为硫铝水泥。复合改性剂为10%，复合改性剂为VAE类复合改性剂、橡胶类复合改性剂、I?3mm玻璃纤维改性齐U、环氧树脂类改性剂或高活性填料的一种或多种，其中，VAE类复合改性剂包括乙烯-乙酸乙烯共聚物乳液、醋酸乙烯-乙烯酯-乙烯共聚物乳胶粉、乙酸乙烯-羧酸乙烯共聚物乳胶粉和氯乙烯-月桂酸乙烯酯-乙烯三元共聚物乳胶粉；橡胶类复合改性剂包括苯乙烯-丁二烯共聚物乳液/乳胶粉，高活性填料包括硅灰、粉煤灰、高炉矿渣、高岭土 ；本实施例采用的复合改性剂为环氧树脂类改性剂和苯乙烯-丁二烯共聚物乳液，环氧树脂类改性剂和苯乙烯-丁二烯共聚物乳液分别占复合改性剂重量的50%。减水剂为5%，减水剂为萘系高效减水剂、密胺系高效减水剂或聚羧酸盐减水剂的一种或多种，本实施例采用的减水剂为密胺系高效减水剂。缓凝剂为1.5%，所述缓凝剂可选用糖蜜系缓凝剂或柠檬酸系缓凝齐U，本实施例采用的缓凝剂为糖蜜系缓凝剂。水为12%。
[0029]将本实施例配方的粒径大小级配的骨料、水泥、复合改性剂、减水剂依次放入卧式搅拌机内进行均匀搅拌，在搅拌均匀的物料里加入本实施例配方的水，对物料进行二次均匀搅拌。上述一次搅拌和二次搅拌的搅拌机转速为15?16转/分钟，搅拌时间为7?8分钟，前提是对上述物料搅拌均匀为止。关闭搅拌机抽真空，抽真空时搅拌机同时搅拌物料，搅拌机的转速调整为4?5转/分钟，这样可以减少物料之间的空隙。真空度达到0.077MPa以上时开始将物料往模具里布料，完成布料后，在真空度达到0.077MPa以上的环境下对模具的物料进行压制，压制好模具放在室温下自然湿养固化或升温到最佳温度下湿养固化，升温的最佳温度为32?34°C，脱模具一般为7?9天，脱膜后养护一般为14?16天。最后对固化的荒料通过排锯切割，再对切割好的板材进行表机抛光处理即得到本发明成品。
[0030]上述普通硅酸盐水泥的型号可选用325R、425R或525R。
[0031]以上所述仅用以方便说明本发明，在不脱离本发明创作的精神范畴内，熟悉此技术的本领域的技术人员所做的各种简单的变相与修饰应当属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种高强度复合型无机人造石，其特征在于:所述无机人造石由下述重量百分含量的组分组成: 骨料30?65% 水泥25?60% 复合改性剂 I?10% 减水剂I?5% 缓凝剂O?1.5% 水8?20% 所述骨料的粒径大小按骨料的重量级配，骨料的粒径I?1mm占骨料重量的I?3.5%，骨料的粒径其筛号为20?80目的占骨料重量的20?46%，骨料的粒径其筛号大于80目小于等于400目的占骨料重量的50?79%。
2.根据权利要求1所述的高强度复合型无机人造石，其特征在于:所述骨料选自大理石、石英砂、花岗石和氢氧化铝中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的高强度复合型无机人造石，其特征在于:所述水泥为普通硅酸盐水泥、普通娃酸盐白水泥或硫招水泥的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的高强度复合型无机人造石，其特征在于:所述复合改性剂为VAE类复合改性剂、橡胶类复合改性剂、I?3mm玻璃纤维、环氧树脂类改性剂或高活性填料的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的高强度复合型无机人造石，其特征在于:所述减水剂为萘系高效减水剂、密胺系高效减水剂或聚羧酸盐减水剂的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的高强度复合型无机人造石，其特征在于:所述缓凝剂为糖蜜系缓凝剂或柠檬酸系缓凝剂。
7.根据权利要求1所述的高强度复合型无机人造石制备工艺，其特征在于，包括如下步骤: a、将粒径大小重量百分含量级配的骨料、水泥、复合改性剂、减水剂依次加入搅拌机内并进行均匀搅拌； b、在步骤a的物料里加入合适重量的水并进行均匀搅拌； C、对步骤b的物料进行抽真空，在真空状态下将物料布置在模具里并在真空状态下进行振动压制； d、将步骤c压制好的模具放在室温下自然湿养固化或升温到最佳温度下湿养固化； e、对步骤d固化的荒料进行切割、抛光即得成品。
8.根据权利要求7所述的高强度复合型无机人造石制备工艺，其特征在于:所述步骤a的搅拌机为卧式搅拌机。
9.根据权利要求7所述的高强度复合型无机人造石制备工艺，其特征在于:所述步骤a的搅拌机内还添加有缓凝剂。
10.根据权利要求7所述的高强度复合型无机人造石制备工艺，其特征在于:所述步骤c的真空度为0.077MPa以上，将物料布置在模具里和振动压制的工序是在真空度为.0.077MPa以上的环境下完成。
【文档编号】C04B28/06GK104276795SQ201310271381
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月1日 优先权日:2013年7月1日
【发明者】林志伟, 尹兴, 肖绍展, 蔡鹏 , 江浩, 王波 申请人:万峰石材科技股份有限公司