專利名稱：納米型合成洞石的生產方法
技術領域：
本發明涉及建筑材料-人造合成石加工領域，具體是一種納米型合成洞石 的生產方法。
背景技術：
目前的人造大理石(崗石)，是用大理石礦砂、碳酸鈣粉及不飽和聚酯樹 脂為主原料，用真空、振動和壓縮工藝進行荒料成型，經固化、鋸切、研磨和
分切的后續流程制作成密度達2.5g/cm3的裝飾面磚。這種用莫氏硬度在3.5度 左右的大理石為骨料制作的合成產品，雖然存在耐磨性較差與防滲性較差的不 足，但在其石粒的透明性與防滑性的優點下使其廣泛用于室內的地面裝飾，并 在微晶化與紋理化的工藝改進中，在國內迅速發展成4000萬平米/年的生產能 力。為適應以廚柜臺面裝飾為代表的高硬度產品的市場需求，近三年來又迅猛 地掀起發展人造石英石的市場浪潮。因其薄板成型設備市場價位過高與國內自 行研制的設備至今仍不完全過關，在我國南方出現了用實體面材人造石成型設 備及較高的樹脂用量而簡易合成石英石的產品。現行的人造合成石技術及工藝 研發的重點是側重于高硬度產品合成、廢料利用、電磁振動成型和崗石配制幻 彩類花色，例如專利號為200520111444.9的名稱為"合成石的配制紋理裝置" 的中國專利，是在荒料成型機內裝設輥壓器與噴涂器具，對單一基體色彩的混 合料進行動態噴涂而提升"夢幻莎安娜"類崗石的花色效果；專利號為 200810054684.8的名稱為"電磁型人造石英石成型裝置"的中國專利，是用六組電磁鐵對壓板形成六點循環沖擊的振動方式，以其內在的頻率疊加與揉壓振動
過程達到高密度的薄板成型效果；專利號為200710139531.9的名稱為"微晶合 成石"的中國專利，是用屬于礦山及工業廢料的黑曜石、磁鐵礦選礦的尾礦砂 和碎陶瓷磨制的細粉作為原料，并用黑曜石等膨化非閉孔顆粒作為輕質產品的 骨料合成為硬質或軟質的新產品，其成型中用磁化處理還可形成一定的磁性。
由此，可以看出，現行人造石(崗石)的生產方法僅對合成產品的密實度， 物理指標和外觀效果進行研究改進，而對建筑物墻面所需要的輕質、保溫、環 保、超薄和低成本還缺乏深入的研究，使得現有人造石(崗石)的實體結構表 面缺乏微粒封閉、內部缺乏微孔結構，無法實現輕質、保溫、環保等目的，不 能完全滿足墻面裝飾的市場要求。
因此為適應市場需求，具有隔熱性與良好的墻面裝飾性能的天然洞石出現 在市場上，天然洞石屬于陸相沉積巖，是一種多孔的碳酸鈣沉積物。由于天然 洞石中有許多無規則孔洞，因此具有隔熱性與良好的墻面裝飾性能。但由于洞 石的天然屬性，即為天然，必然量少，因而無法滿足市場的大需求量的要求。
發明內容
本發明為了解決現有人造合成石表面缺乏微粒封閉、內部缺乏微孔結構的 問題，提供了一種納米型合成洞石的生產方法。
本發明是采用如下技術方案實現的納米型合成洞石的生產方法，生產步 驟如下
1、集料攪拌，將礦物砂、石粉與粘結劑充分混合得到混合基料；礦物砂、 石粉與粘結劑的選用及配比量按照現有人造合成石加工工藝的要求即可，礦物 砂除采用常用大理石、石英石外，亦可根據需要選用黑曜巖、松脂巖、玉石、金紅石、硅石等礦石粒，以礦石粒的自色改善最終產品的視覺效果；石粉多采 用碳酸鈣粉或石英粉；粘結劑多采用鋁酸鹽水泥或不飽和聚酯樹脂。
具體實施時，可以在步驟l進行集料攪拌的同時，根據需要添加顏料，且 顏料添加量為混合基料總質量的0.1%~0.55%;
2、 加料混合，向混合基料內添加輕質材料-玻化微珠，并進行充分混合，
且玻化微珠添加量為混合基料總質量的1~10%的玻化微珠；
3、 綜合布料，并在布料同時，利用噴涂器具向傳輸中混合基料上噴涂混 合色漿；步驟3中的混合色漿內添加有改性納米粉料，且改性納米粉料的添加 量為混合色漿總質量的1%~3%;混合色漿的配置為本技術領域的技術人員所 公知， 一般采用顏料、不飽和聚酯樹脂、稀釋劑配置而成；
4、 振動成型，鋸切研磨，得光面大板；
5、 表層復合:a、配置納米聚酯表層料，用改性納米粉料與聚酯樹脂按1~10: 100的質量比例配制成混溶物；b、利用噴涂器具將混溶物噴涂于光面大板的板 面上，厚度為0.02~1.0mm;所述改性納米粉料為經過改性處理的納米二氧化 鈦粉料(Ti02)、納米氧化鋅粉料(ZnO)、納米二氧化硅粉料(Si02)、納米碳 酸鈣粉料(CaC03)的一種或幾種以任意比例混合而成；聚酯樹脂采用不飽和 聚酯樹脂或環氧樹脂；
6、 烘干分切，將經步驟5表層復合處理后的大板經烘干工序處理后，分 切為小板，即得到加工成品。
所述集料攪拌、綜合布料、振動成型、鋸切研磨和烘干分切的加工工序與 現有人造石加工工藝相同，為本領域的技術人員所熟知。且本發明所述生產方 法中加料混合、表層復合的加工工序對于本領域的技術人員來說，無實施難點，能夠實現。
步驟5中，所述改性納米粉料是用硅烷偶聯劑等有機材料對納米粉料(如 納米二氧化鈦粉料Ti02、納米氧化鋅粉料ZnO、納米二氧化硅粉料Si02、或 納米碳酸鈣粉料CaC03)的顆粒表面進行由親水性改變為親油性的處理，并經 烘干而成粉體，納米粉料的改性處理可由專業生產廠家應用專用器具完成；且 改性納米粉料要嚴格按照1~10: 100的質量比例與聚酯樹脂配制，如果改性納 米粉料的用量過小，會因粉料微粒的分布及表層封閉性不夠而不具備必要的抗 老化等功能；如果改性納米粉料的用量過大，則很難達到均勻混溶及用于液態 噴涂的需要。
納米聚酯表層料內添加有礦物砂及石粉，并混合成散狀混合料，與添加有 玻化微珠的混合基料共同成型為10~30mm厚度的復合板材，且礦物砂及石粉 的總添加質量為改性納米粉料與聚酯樹脂總質量的3~15倍。
與現有技術相比，本發明在混合基料中添加的玻化微珠是一種具有高性 能的新型無機輕質絕熱材料，是一種酸性玻璃質溶巖礦物質(松脂巖礦砂) 經過特種技術處理和生產工藝加工形成的內部多孔、表面玻化封閉，呈球 狀體的細徑顆粒，粒徑為0.1 2mm，其容重為100kg/i^左右，不僅大幅度降 低了合成石產品的質量，克服了合成石產品質量沉重的缺陷，還使合成石產品 在足夠的物理指標下具有保溫性能；并且，在以本發明所述生產方法加工過程 中，大板在研磨后，其板面上會由于玻化微珠的部分切面而顯露出小的孔洞及 孔隙，與天然洞石相似，不但為大板板面的表層復合處理提供了獨特條件，使 得大板板面能與表層緊密復合，而且在合成石產品用于墻面裝飾時，具有觀賞 性；為避免玻化微珠破碎，在集料攪拌后，再將玻化微珠與混合基料混合。另外，本發明增設表層復合處理過程，應用粒徑為l~100nm而具有光電 效應和界面效應的超微材料-納米粉料，且在本發明中應用的納米二氧化鈦粉 料具有排氣凈化與去除污物的特點，納米氧化鋅粉料具有紫外線屏蔽與抗菌性 能，納米二氧化硅粉料具有自潔凈與提高力學強度的優點，納米碳酸鈣粉料也 具有提高涂膜力學強度及低成本的優點；四者均對光線具有屏蔽防護作用，將 上述納米粉料分散在聚酯樹脂中，在步驟4制得的大板表面噴涂可以形成一個 較薄的納米涂層，該涂層與大板表面通過Si-OH鍵牢固結合，并由于納米粉料 顆粒易于同其它原子結合，并在其協同作用下，使得上述納米涂層的硬度、光 潔度和抗老化等性能得到提高，進而使得本發明所述方法生產的合成石產品具 有氧化分解能力、抗紫外線、環保性能和高表層力學強度等有益的功效，具有 奇異的潔亮與綠色環保性能，能滿足人們對健康空間的需求；總之，本發明所 述方法加工出的合成洞石既保留了石頭產品可研磨致亮的優點，還具有相似木 質的特點，并再現了天然洞石愈萬年造化的神韻，能滿足建筑市場對超薄壁石 的需求。
本發明工藝過程合理，實施性強，加工出的合成洞石產品具有輕質、保溫、 抗菌、自潔凈和再現天然洞石神韻的優點，并以近似于木質的性能與宜于分切 成薄板的特點適用于中高檔次的墻面、地面及臺面裝飾。
圖1為本發明所述生產方法的工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例1
納米型合成洞石的生產方法，生產步驟如下1、 集料攪拌，按質量百分比，將40-120網目的大理石砂72%、 400-1500 網目的碳酸鈣粉21%、不飽和聚酯樹脂為7%、以及混合有兩種色彩的占混合 基料總質量0.5%的顏料充分混合得到混合基料；
2、 加料混合，向混合基料內添加粒徑為0.1 2mm的輕質材料-玻化微珠， 并進行充分混合，且玻化微珠添加量為混合基料總質量4%的玻化微珠；
3、 綜合布料，并在布料同時，利用噴涂器具向傳輸中混合基料上噴涂棕 色混合色漿；步驟3中的混合色漿內添加有改性納米粉料-改性納米二氧化鈦 粉料Ti02，且改性納米粉料的添加量為混合色漿總質量的3%;
4、 振動成型，鋸切研磨，得10mm厚度的光面大板；
5、 表層復合a、配置納米聚酯表層料，用改性納米二氧化鈦粉料(Ti02)
與環氧樹脂按3: IOO的質量比例配制成混溶物；b、利用噴涂器具將混溶物噴
涂于光面大板的板面上，厚度為0.02 0.5mm;且所述納米聚酯表層料可以由 專業生產廠家提供。
6、 烘干分切，將經步驟5表層復合處理后的大板經烘干工序處理后，分 切為小板，即得到加工成品。
實施例中，本發明采用雙攪拌與雙轉向布料工藝，其主機結構及工藝過程 是在一體的布料室的上部對稱裝設兩臺雙水平軸攪拌機，分別在其下料口配 置均流控制的圓輥及其逆向運轉的兩條傳輸帶；按步驟1中各組分的質量配比 關系，在兩臺攪拌機內分別加入40 120網目的大理石砂72%、 400 1500網目 的碳酸鈣粉21%、不飽和聚酯樹脂為7%、混合有兩種色彩的占混合基料總質 量0.5%的顏料后，提速至15 20r/min的轉速進行其非真空條件的攪拌;在12 15min時間的攪拌過程后，將其體積約為混合基料1/2、質量為混合基料總質量4%的玻化微珠分別加入，關閉密封門進行真空抽制，并進行3~6mim的 10 12r/min的真空混合；在輥壓器的圓輥與傳輸帶的運轉中及混合基料的轉向 傳輸時，開啟噴涂器具將混合色漿以霧狀對運輸中的混合基料進行動態噴涂染 色；隨混合基料模箱的往復運行，混合基料以每層2~6cm的厚度同步進行料 體的逐層分布；然后，經常規的振動成型、脫模養護、鋸切、定厚和研磨工序 制成光面的大板；用兩組噴涂器具將步驟5配置的納米聚酯表層料以噴涂方式 噴涂于大板板面，與大板板面表層復合，將表層料在大板表層固化后形成的厚 度控制在0.02~0.5mm之間；并經80 95'C的加溫固化烘干后，將大板分切成 20 120cm寬度且厚度為0.8 cm的小板，得到相似于木質材料及木質圖案的輕 質墻面裝飾面磚。 實施例2
納米型合成洞石的生產方法，生產步驟如下
1、 集料攪拌，將5~100網目級配的大理石顆粒為32%，鋁酸鹽水泥及水 共為68%,以及混合有多種色彩的占混合基料總質量0.1%的顏料充分混合得 到混合基料；
面大板；2、 加料混合，向混合基料內添加粒徑為0.1 2mm的輕質材料-玻化微珠， 并進行充分混合，且玻化微珠添加量為混合基料總質量10%的玻化微珠；
3、 綜合布料，并在布料同時，利用噴涂器具向傳輸中混合基料上噴涂棕 色混合色漿；步驟3中的混合色漿內添加有改性納米粉料-改性納米二氧化鈦 粉料Ti02，且改性納米二氧化鈦粉料的添加量為混合色漿總質量的2%;
4、 振動成型，鋸切研磨，得8mm厚度的光5、 表層復合:a、配置納米聚酯表層料，用改性納米粉料與聚酯樹脂按6:100的質量比例配制成混溶物；所述改性納米粉料為經過改性處理的納米二氧化鈦 粉料(Ti02)、納米二氧化硅粉料(Si02)按m的質量比例配制而成；聚酯樹 脂采用不飽和聚酯樹脂；配置時，先用3000~6000r/min的高剪切力混合機將兩 種改性納米粉料分散于不飽和聚酯樹脂中，可以在不飽和聚酯樹脂中適量添加 稀釋劑，再用20 106KHZ的超聲波進行15min時間的空化分散，即得到納米 聚酯表層料噴涂液；b、利用噴涂器具將納米聚酯表層料噴涂液噴涂于光面大 板板面上，與光面大板板面復合，使光面大板表層厚度達0.05~1.0mm，并在 表層固化后進行拋光加工；
6、烘干分切，將經步驟5表層復合處理后的大板經烘干工序處理后，分 切為小板，即得到加工成品。
本實施例中，玻化微珠的配比量較大，其顆粒的體積占混合基料的主體， 在步驟4經研磨后的光面大板的板面上會呈現較多的微孔及微隙。本實施例可 用現行的單一雙水平軸攪拌機實現，并在攪拌機布料斗內配置專利號為 ZL200520111444.9的輥壓器，與噴涂器具對加工中的產品進行動態紋理配制而 形成互相滲透的洞石仿真效果。
實施例3
納米型合成洞石的生產方法，生產步驟如下
1、 集料攪拌，將10~100網目級配的石英石、400-800網目級配的石英粉、 不飽和聚酯樹脂充分混合得到混合基料；
2、 加料混合，向混合基料內添加粒徑為0.1 2mm的輕質材料-玻化微珠， 并進行充分混合，且玻化微珠添加量為混合基料總質量1%的玻化微珠；
3、 表層復合a、按照實施例2中的方法配置納米聚酯表層料，用改性納米粉料與聚酯樹脂按10:100的質量比例配制成混溶物；所述改性納米粉料為 經過改性處理的納米二氧化鈦粉料(Ti02)、納米二氧化鋅粉料(ZnO)按任意 質量比例配制而成；聚酯樹脂采用不飽和聚酯樹脂；并在納米聚酯表層料內適 量配用5~40網目的松脂巖、玉石、金紅石與400~800網目的石英粉及顏料， 且配用質量為改性納米粉料與聚酯樹脂總質量的3~15倍，用犁刀式攪拌機混 合成表層復合用的散狀混合料，使改性納米粉料與聚酯樹脂的質量占納米聚酯 表層料總質量的10%;
4、 綜合布料，在薄板成型機配套的布料框內先鋪放厚度為2 5mm的納米 聚酯表層料，再將混和基料覆蓋于上面；經真空振動的壓制方式成型為厚度達 8 30mm的復合毛板；并在布料同時，利用噴涂器具向傳輸中混合基料與納米 聚酯表層料上噴涂棕色混合色漿；步驟4中的混合色漿內添加有改性納米粉料 -改性納米二氧化鈦粉f斗Ti02，且改性納米二氧化鈦粉料的添加量為混合色漿 總質量的1%;
5、 振動成型，得12mm厚度的毛面大板；
6、 烘干分切，將經步驟5表層復合處理后的復合毛板經中溫固化、雙面 定厚、連續磨機的研磨拋光制成鏡面的復合石英石板，根據需要分切為小板。 雖然復合毛板在定厚及研磨中要有lmm厚度的磨削量，但其表層仍在石英石 的顆粒之間的縫隙處構成網絡狀的較濃厚的納米分布，其石英顆粒自身的微隙 也在納米樹脂的滲透中形成納米級填充，從而，以散狀表層料壓成適用于臺面 與地面的復合板材具有超潔亮及防污的優點。通過本實施例可知，表層復合處 理工序除以噴涂方式實現外，還可以本實施例中的分層布料且一體的壓制方式 實現。
權利要求
1、一種納米型合成洞石的生產方法，其特征在于生產步驟如下①、集料攪拌，將礦物砂、石粉與粘結劑充分混合得到混合基料；②、加料混合，向混合基料內添加輕質材料-玻化微珠，并進行充分混合，且玻化微珠添加量為混合基料總質量的1％～10％的玻化微珠；③、綜合布料，并在布料同時，利用噴涂器具向傳輸中混合基料上噴涂混合色漿；④、振動成型，鋸切研磨，得光面大板；⑤、表層復合a、配置納米聚酯表層料，用改性納米粉料與聚酯樹脂按1～10∶100的質量比例配制成混溶物；b、利用噴涂器具將混溶物噴涂于光面大板的板面上，厚度為0.02～1.0mm；⑥、烘干分切，將經步驟⑤表層復合處理后的大板經烘干工序處理后，分切為小板，即得到加工成品。
2、 根據權利要求1所述的納米型合成洞石的生產方法，其特征在于步 驟③中的混合色漿內、添加有改性納米粉料，且改性納米粉料的添加量為混合色 漿總質量的1%~3%。
3、 根據權利要求1所述的納米型合成洞石的生產方法，其特征在于在步驟①進行集料攪拌的同時，根據需要添加顏料，且顏料添加量為混合基料總質量的0.1%~0.55%。
4、 根據權利要求1或2所述的納米型合成洞石的生產方法，其特征在于所述改性納米粉料為經過改性處理的納米二氧化鈦粉料、納米氧化鋅粉料、納米二氧化硅粉料、納米碳酸鈣粉料的一種或幾種以任意比例混合而成；聚酯樹脂采用不飽和聚酯樹脂或環氧樹脂。
5、 根據權利要求1所述的納米型合成洞石的生產方法，其特征在于礦 物砂采用大理石、石英石、黑曜巖、松脂巖、玉石、金紅石、硅石中的一種或 幾種；石粉采用碳酸鈣粉或石英粉；粘結劑采用鋁酸鹽水泥或不飽和聚酯樹脂。
6、 根據權利要求1所述的納米型合成洞石的生產方法，其特征在于納 米聚酯表層料內添加有礦物砂及石粉，并混合成散狀混合料，與添加有玻化微 珠的混合基料共同成型為10-30mm厚度的復合板材，且礦物砂及石粉的總添 加質量為改性納米粉料與聚酯樹脂總質量的3 15倍。
全文摘要
本發明涉及建筑材料-人造合成石加工領域，具體是一種納米型合成洞石的生產方法。解決了現有人造合成石表面缺乏微粒封閉、內部缺乏微孔結構的問題，步驟如下1.集料攪拌，將礦物砂、石粉與粘結劑充分混合；2.加料混合，向混合基料內添加輕質材料-玻化微珠，并進行充分混合；3.綜合布料，同時利用噴涂器具向混合基料上噴涂混合色漿；4.振動成型，鋸切研磨，得光面大板；5.表層復合配置納米聚酯表層料，利用噴涂器具將混溶物噴涂于光面大板的板面上；6.烘干分切。工藝過程合理，實施性強，加工出的合成洞石產品具有輕質、保溫、抗菌、自潔凈和再現天然洞石神韻的優點，適用于中高檔次的墻面、地面及臺面裝飾。
文檔編號B28B1/08GK101612753SQ200910074908
公開日2009年12月30日 申請日期2009年7月13日 優先權日2009年7月13日
發明者媛 劉, 劉建平, 閆鳳義 申請人:劉建平