一种二层复合人造石材及其制备方法

摘要

本发明公开一种二层复合人造石材及其制备方法，二层复合人造石材由面层石材和底层石材复合而成；其中，底层是由蜂窝状骨架以及填充在其内的石材物料复合而成。底层石材由于有蜂窝状结构的骨架存在其中，填充入的石材物料其强度和抗压性要求降低，可以加入更大量的填充物料，降低成本，同时也提高了板材的强度、韧性、耐变形性、抗压性、抗震性、抗冲击性等性能。

权利要求

1.一种二层复合人造石材，其特征在于，由面层石材和底层石材复合而成；其中，底层是由蜂窝状骨架以及填充在其内的石材物料复合而成；

底层的石材物料中填料所占比例高于面层石材的石材物料；

所述填料采用60目及以上抛光砖废渣；

所述抛光砖废渣在使用前需经过偶联剂进行活化处理，处理过程如下：抛光砖废渣首先在高速混合机中预热到物料温度达100～110℃，搅拌烘干，敞口10～

15分钟，使填料含水量低于0.3％；加入按废渣总质量0.5～5％切碎的偶联剂，分三次加入，每次隔3分钟加入，总的活化时间9分钟；所述偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。

2.根据权利要求1所述的二层复合人造石材，其特征在于，所述蜂窝状骨架为纸蜂窝状骨架、铝蜂窝状骨架或塑料蜂窝状骨架。

3.根据权利要求2所述的二层复合人造石材，其特征在于，所述塑料蜂窝状骨架采用PVC、PE、PET或PP制成。

4.根据权利要求1所述的二层复合人造石材，其特征在于，所述蜂窝状骨架的蜂窝孔形态设置为六角形、圆孔或半圆槽型。

5.根据权利要求1所述的二层复合人造石材，其特征在于，二层复合人造石板材的底层厚度与面层厚度之比为1：1或以上。

6.根据权利要求1～5任一所述的二层复合人造石材，其特征在于，所述面层石材的石材物料，按质量比计，包括以下组分：树脂    100份；

填料    40～300份；

固化剂    0.05～2份；

促进剂    0.5～4份；

所述底层石材的石材物料，按质量比计，包括以下组分：树脂   100份；

填料   100～2000份；

固化剂   0.05～2份；

促进剂   0.5～4份。

7.根据权利要求6所述的二层复合人造石材，其特征在于，所述填料采用碳酸钙、石英砂、玻璃珠、抛光砖废渣中的一种或多种。

8.一种如权利要求1～7任一所述的二层复合人造石材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：面层石材物料的制备：将树脂放进容器中，放入促进剂，真空搅拌均匀；加入填料真空搅拌均匀；加入固化剂真空均匀搅拌，制得面层石材物料；

底层石材物料的制备：将树脂放进容器中，放入促进剂，真空搅拌均匀；加入填料真空搅拌均匀；加入固化剂真空均匀搅拌，制得底层石材物料；

复合灌模：把面层石材物料灌注入模具内，振动密实至周边饱满，待面层石材物料凝结但还没完成完全固化前，将蜂窝状骨架放置在面层石材物料上，再在蜂窝状骨架中灌注入底层石材物料，振动密实至平整；或，先将蜂窝状骨架放置入模具内，灌注入底层石材物料，振动密实至蜂窝状骨架和周边饱满，待底层石材物料凝结但还没完成完全固化前，再灌注入面层浆料，振动密实平整；

固化成型：把装有石材物料的模具放置入恒温50～80℃的环境内，进一步固化成型；

填料采用抛光砖废渣，所述抛光砖废渣在使用前需要经过偶联剂活化处理：将抛光砖废渣投入高速混合机中搅拌烘干，使其含水量低于0.3％；加入按抛光砖废渣总质量的0.5～5％偶联剂；

所述偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。

说明书

一种二层复合人造石材及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及人造石材领域，主要涉及一种二层复合人造石材及其制备方法。

背景技术

[0002] 人造石材是石英砂、碳酸钙或工业废渣等为填料(骨料)，以不饱和聚酯树脂为粘合剂，经铸模、固化成型而制得。现有技术中填料与树脂的比例通常为3:1，即填充率为75％；当填充率达80％以上时，因为填料浸渍树脂不足，不能制备出坚实的人造石基体，人造石的性能就会大幅度下降。如何在不影响产品性能的情况下提高填充率，进一步降低生产成本，是现有技术仍需研究和改进的方向。

[0003] 因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

[0004] 鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种二层复合人造石材及其制备方法，旨在提供一种新型低成本、性能良好的人造石材及其制备方法。

[0005] 本发明的技术方案如下：

[0006] 一种二层复合人造石材，其中，由面层石材和底层石材复合而成；其中，底层是由蜂窝状骨架以及填充在其内的石材物料复合而成。

[0007] 所述的二层复合人造石材，其中，所述蜂窝状骨架为纸蜂窝状骨架、铝蜂窝状骨架或塑料蜂窝状骨架。

[0008] 所述的二层复合人造石材，其中，所述塑料蜂窝状骨架采用PVC、PE、PET或PP制成。

[0009] 所述的二层复合人造石材，其中，所述蜂窝状骨架的蜂窝孔形态设置为六角形、圆孔或半圆槽型。

[0010] 所述的二层复合人造石材，其中，二层复合人造石板材的底层厚度与面层厚度之比为2：1。

[0011] 所述的二层复合人造石材，其中，所述面层石材的石材物料，按质量比计，包括以下组分：

[0012]

[0013] 所述底层石材的石材物料，按质量比计，包括以下组分：

[0014]

[0015] 所述的二层复合人造石材，其中，所述填料采用碳酸钙、石英砂、玻璃珠、抛光砖废渣中的一种或多种。

[0016] 所述的二层复合人造石材，其中，所述填料采用60目及以上抛光砖废渣。

[0017] 一种如上所述的二层复合人造石材的制备方法，其中，包括以下步骤：

[0018] 面层石材物料的制备：将树脂放进容器中，放入促进剂，真空搅拌均匀；加入填料真空搅拌均匀；加入固化剂真空均匀搅拌，制得面层石材物料；

[0019] 底层石材物料的制备：将树脂放进容器中，放入促进剂，真空搅拌均匀；加入填料真空搅拌均匀；加入固化剂真空均匀搅拌，制得底层石材物料；

[0020] 复合灌模：把面层石材物料灌注入模具内，振动密实至周边饱满，待面层石材物料凝结但还没完成完全固化前，将蜂窝状骨架放置在面层石材物料上，再在蜂窝状骨架中灌注入底层石材物料，振动密实至平整；或，先将蜂窝状骨架放置入模具内，灌注入底层石材物料，振动密实至蜂窝状骨架和周边饱满，待底层石材物料凝结但还没完成完全固化前，再灌注入面层浆料，振动密实平整；

[0021] 固化成型：把装有石材物料的模具放置入恒温50～80℃的环境内，进一步固化成型。

[0022] 所述的二层复合人造石材的制备方法，其中，若填料采用抛光砖废渣，所述抛光砖废渣在使用前需要经过偶联剂活化处理：

[0023] 将抛光砖废渣投入高速混合机中搅拌烘干，使其含水量低于0.3％；加入按抛光砖废渣总质量的0.5～5％偶联剂；

[0024] 所述偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。

[0025] 有益效果：本发明的二层复合人造石材，由面层石材2和底层石材1复合而成；底层石材由于有蜂窝状结构的骨架存在其中，填充入的石材物料其强度和抗压性要求降低，可以加入更大量的填充物料，降低成本，同时也提高了板材的强度、韧性、耐变形性、抗压性、抗震性、抗冲击性等性能。

附图说明

[0026] 图1为本发明二层复合人造石材的结构示意图。

[0027] 图2为本发明二层复合人造石材的底层结构示意图。

具体实施方式

[0028] 本发明提供一种二层复合人造石材及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

[0029] 本发明所提供的一种二层复合人造石材，结合图1和图2所示，由面层石材2和底层石材1复合而成；其中，底层是由蜂窝状骨架11以及填充在其内的石材物料复合而成。蜂窝状结构起源于仿生学，科学家通过对蜂窝的观察研究，发现蜂窝的六角如同有机化学的苯环结构，是最稳定的一种结构。以蜂窝状结构为骨架，填充入石材物料的板材，具有强度高、韧性好、不易变形、抗压、抗震、抗冲击等特点。底层石材1由于有蜂窝状结构的骨架存在其中，填充入的石材物料其强度和抗压性要求降低，可以加入更大量的填充物料，降低成本，同时也提高了板材的强度、韧性、耐变形性、抗压性、抗震性、抗冲击性等性能。

[0030] 人造石板材为达到强度和抗压性的要求，厚度通常达20mm以上，而本发明所提供的二层复合人造石板材的底层厚度为5mm或以上，面层厚度为5mm或以上，总厚度只需10mm或以上，成本更低。二层复合人造石板材的底层厚度与面层厚度之比约为1：1或以上。

[0031] 所述蜂窝状骨架11可以采用纸蜂窝状骨架、铝蜂窝状骨架或塑料蜂窝状骨架。所述塑料蜂窝状骨架可以采用PVC、PE、PET或PP等塑料片材叠合而成，具有质量轻、强度大等特点。其中，所述蜂窝状骨架的蜂窝孔形态可以设置为六角形、圆孔或半圆槽型。

[0032] 进一步地，所述面层石材2和底层石材1是采用不同的石材物料制成，主要差别在面层石材2的填料与树脂比例较高，而底层石材1的填料与树脂比例较低。这样，可以在不影响产品性能的情况下提高填充率，进一步降低生产成本。因为底层石材1由于有蜂窝状结构的骨架存在其中，填充入的石材物料其强度和抗压性要求降低，因此可以加入更大量的填充物料，降低成本，同时也提高了板材的强度、韧性、耐变形性、抗压性、抗震性、抗冲击性等性能。采用本发明二层复合人造石材的结构可降低成本达1/3或以上。

[0033] 进一步地，本发明中还提供一种二层复合人造石材的原料组成，具体地，所述面层石材2的石材物料，按质量比计，包括以下组分：

[0034]

[0035] 所述底层石材1的石材物料，按质量比计，包括以下组分：

[0036]

[0037] 其中，面层石材2和底层石材1的石材物料采用相同的原料组成，只是填料的用量不同。所述树脂可以采用不饱和聚酯树脂。所述不饱和聚酯树脂是由饱和的和不饱和的二元酸与二元醇缩聚形成的不饱和聚酯树脂，其中该饱和的酸是邻苯型、间苯型、对苯型的；而该二元醇类是乙二醇、丙二醇、甲基丙二醇、二甘醇、新戊二醇类。

[0038] 所述填料可以采用碳酸钙、石英砂、玻璃珠、抛光砖废渣中的一种或多种。在本发明的实施例方案中，优选为采用抛光砖废渣作为填料。所述抛光砖废渣是抛光砖在研磨、抛光的过程中产生的废渣，抛光砖废渣主要为二氧化硅、长石等硅酸盐组成。发明人经过大量的实验研究发现，由于抛光砖的废渣本身是打磨出的废料，粒度小，而且抛光砖废渣经过1200度以上高温烧结过，结构非常稳定，将抛光砖废渣用作高分子复合材料的填料，比采用普通填料的效果更好，具有补强作用。而且，抛光砖废渣无需经过再粉碎加工，只需经过干燥、筛选就可以用做高分子复合材料的填料使用。在本发明实施例中，优选为使用60目及以上抛光砖废渣作为人造石材的填料。

[0039] 更进一步地，为了达到更好的效果，所述抛光砖废渣在使用前需经过偶联剂进行活化处理。由于偶联剂极性基团的存在，在抛光砖废渣和不饱和聚酯树脂分子链间的范德华力由单纯的色分散力转变为色分散力加诱导力，再加上偶联剂分子与不饱和聚酯树脂链的缠结作用，这样抛光砖废渣在不饱和聚酯树脂基体中起到了物理交联点的作用，并融入了不饱和聚酯树脂的分子链缠结网络。偶联剂活化的处理过程如下：

[0040] 抛光砖废渣首先在高速混合机(预热到物料温度达100～110℃)中搅拌烘干，敞口10～15分钟，目的是赶走水分，使填料含水量低于0.3％；缓缓加入按废渣总质量0.5～5％切碎的偶联剂(注意勿使偶联剂被搅拌桨打到混合机内壁)，可以分三次加入，每次隔3分钟加入，总的活化时间9分钟；排料备用。所述偶联剂可以是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。本发明实施例中优选铝酸酯偶联剂DL-411。

[0041] 所述固化剂和促进剂为不饱和聚酯树脂专用促进剂和固化剂。所述固化剂可以是过氧伦甲乙酮和过氧化环己酮。所述固化剂可以为过氧化苯酰、过氧伦甲乙酮、过氧化环己酮中的一种或多种。所述促进剂可以为二甲基苯胺、萘酸钴中的一种或两种。

[0042] 进一步地，还可以根据需要，加入色浆1～10份，对人造石材进行调色。

[0043] 本发明中还所提供的所述二层复合人造石材的制备方法，包括搅拌混合、复合灌模、固化成型、脱模修饰等生产工序。具体地，包括以下步骤：

[0044] (1)面层石材2物料的制备：

[0045] 将树脂放进真空搅拌罐中，放入促进剂搅拌2～3分钟；放入色浆搅拌3～6分钟；加入填料搅拌18～25分钟；加入固化剂真空均匀搅拌18～25分钟，制得面层石材2物料。

[0046] (2)底层石材1物料的制备：

[0047] 将树脂放进真空搅拌罐中，放入促进剂搅拌2～3分钟；放入色浆搅拌3～6分钟；加入填料搅拌18～25分钟；加入固化剂真空均匀搅拌18～25分钟，制得底层石材1物料。

[0048] (3)复合灌模：

[0049] 把面层石材2物料灌注入模具内，振动密实至周边饱满，待面层石材2物料凝结但还没完成完全固化前，将蜂窝状骨架11放置在面层石材2物料上，再在蜂窝状骨架11中灌注入底层石材1物料，振动密实至平整。

[0050] 或者，先将蜂窝状骨架11放置入模具内，灌注入底层石材1物料，振动密实至蜂窝状骨架11和周边饱满，待底层石材1物料凝结但还没完成完全固化前，再灌注入面层浆料，振动密实平整。

[0051] (4)固化成型：

[0052] 把装有石材物料的模具放置入恒温50～80℃的环境内3～6小时，进一步固化成型。

[0053] (5)脱模修饰：

[0054] 把固化成型的人造石材脱模，再进行抛光、切割、磨边等修饰加工制得二层复合人造石材。

[0055] 若填料采用抛光砖废渣，所述制备方法还包括以下步骤：

[0056] 抛光砖废渣首先在高速混合机(预热到物料温度达100～110℃)中搅拌烘干，敞口10～15分钟，目的是赶走水分，使填料含水量低于0.3％；缓缓加入按废渣总质量0.5～5％切碎的偶联剂(注意勿使偶联剂被搅拌桨打到混合机内壁)，可以分三次加入，每次隔3分钟加入，总的活化时间9分钟；排料备用。所述偶联剂可以是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。本发明实施例中优选铝酸酯偶联剂DL-411。

[0057] 以下通过实施例对本发明做进一步说明。

[0058] 实施例1

[0059] 一、填料的预处理

[0060] 抛光砖废渣首先在高速混合机(预热到物料温度达100～110℃)中搅拌烘干，敞口10分钟，使填料含水量低于0.3％；缓缓加入按废渣总质量1％切碎的铝酸脂偶联DL-411-A(注意勿使偶联剂被搅拌桨打到混合机内壁)，分三次加入，每次隔3分钟加入总的活化时间
9分钟，排料备用。

[0061] 二、制备人造石材

[0062] (1)面层石材2物料的制备：

[0063] 将100份树脂放进真空搅拌罐中，放入2份促进剂搅拌2～3分钟；放入5份色浆搅拌3～6分钟；加入150份填料搅拌18～25分钟；加入1份固化剂真空均匀搅拌18～25分钟，制得面层石材2物料。

[0064] (2)底层石材1物料的制备：

[0065] 将100份树脂放进真空搅拌罐中，放入2份促进剂搅拌2～3分钟；放入5份色浆搅拌3～6分钟；加入1500份填料搅拌18～25分钟；加入1份固化剂真空均匀搅拌18～25分钟，制得底层石材1物料。

[0066] (3)复合灌模：

[0067] 先将蜂窝状骨架11放置入模具内，灌注入底层石材1物料，振动密实至蜂窝状骨架11和周边饱满，待底层石材1物料凝结但还没完成完全固化前，再灌注入面层浆料，振动密实平整。

[0068] (4)固化成型：

[0069] 把装有石材物料的模具放置入恒温50～80℃的环境内3～6小时，进一步固化成型。

[0070] (5)脱模修饰：

[0071] 把固化成型的人造石材脱模，再进行抛光、切割、磨边等修饰加工制得二层复合人造石材。

[0072] 实验结果：抛光砖废渣骨料人造石材，性能检测结果如表1所示。制备得到的人造石材是以抛光砖废渣为骨料，以不饱和聚酯树脂为粘合剂，经铸模、固化成型而制得，与采用其它骨料制得的人造石材相比，耐热性、耐腐性、耐老化性更好。

[0073] 表1

[0074]检测项目 测试结果
热稳定性(80℃/H) ＞25
耐磨性(1/cm3) ≥82
莫氏硬度(度) 6.5
抗老化(年) 20

[0075] 实施例2

[0076] 一、填料的预处理

[0077] 抛光砖废渣首先在高速混合机(预热到物料温度达100～110℃)中搅拌烘干，敞口10分钟，使填料含水量低于0.3％；缓缓加入按废渣总质量4％切碎的铝酸脂偶联DL-411-A(注意勿使偶联剂被搅拌桨打到混合机内壁)，分三次加入，每次隔3分钟加入总的活化时间
9分钟，排料备用。

[0078] 二、制备人造石材

[0079] (1)面层石材2物料的制备：

[0080] 将100份树脂放进真空搅拌罐中，放入1份促进剂搅拌2～3分钟；放入2份色浆搅拌3～6分钟；加入300份填料搅拌18～25分钟；加入2份固化剂真空均匀搅拌18～25分钟，制得面层石材2物料。

[0081] (2)底层石材1物料的制备：

[0082] 将100份树脂放进真空搅拌罐中，放入4份促进剂搅拌2～3分钟；放入2份色浆搅拌3～6分钟；加入2000份填料搅拌18～25分钟；加入2份固化剂真空均匀搅拌18～25分钟，制得底层石材1物料。

[0083] (3)复合灌模：

[0084] 把面层石材2物料灌注入模具内，振动密实至周边饱满，待面层石材2物料凝结但还没完成完全固化前，将蜂窝状骨架11放置在面层石材2物料上，再在蜂窝状骨架11中灌注入底层石材1物料，振动密实至平整。

[0085] (4)固化成型：

[0086] 把装有石材物料的模具放置入恒温50～80℃的环境内3～6小时，进一步固化成型。

[0087] (5)脱模修饰：

[0088] 把固化成型的人造石材脱模，再进行抛光、切割、磨边等修饰加工制得二层复合人造石材。

[0089] 实验结果：以抛光砖废渣为骨料的人造石材，性能检测结果如表2所示。制备得到的人造石材是以抛光砖废渣为骨料，以不饱和聚酯树脂为粘合剂，经铸模、固化成型而制得，与采用其它骨料制得的人造石材相比，耐热性、耐腐性、耐老化性更好。

[0090] 表2

[0091]检测项目 测试结果
热稳定性(80℃/H) ＞25
耐磨性(1/cm3) ≥82
莫氏硬度(度) 6.5
抗老化(年) 20

[0092] 实施例3

[0093] 一、填料的预处理

[0094] 抛光砖废渣首先在高速混合机(预热到物料温度达100～110℃)中搅拌烘干，敞口10分钟，使填料含水量低于0.3％；缓缓加入按废渣总质量2.5％切碎的铝酸脂偶联DL-411-A(注意勿使偶联剂被搅拌桨打到混合机内壁)，分三次加入，每次隔3分钟加入总的活化时间9分钟，排料备用。

[0095] 二、制备人造石材

[0096] (1)面层石材2物料的制备：

[0097] 将100份树脂放进真空搅拌罐中，放入1份促进剂搅拌2～3分钟；放入5份色浆搅拌3～6分钟；加入40份填料搅拌18～25分钟；加入0.1份固化剂真空均匀搅拌18～25分钟，制得面层石材2物料。

[0098] (2)底层石材1物料的制备：

[0099] 将100份树脂放进真空搅拌罐中，放入0.5份促进剂搅拌2～3分钟；放入5份色浆搅拌3～6分钟；加入100份填料搅拌18～25分钟；加入0.1份固化剂真空均匀搅拌18～25分钟，制得底层石材1物料。

[0100] (3)复合灌模：

[0101] 把面层石材2物料灌注入模具内，振动密实至周边饱满，待面层石材2物料凝结但还没完成完全固化前，将蜂窝状骨架11放置在面层石材2物料上，再在蜂窝状骨架11中灌注入底层石材1物料，振动密实至平整。

[0102] (4)固化成型：

[0103] 把装有石材物料的模具放置入恒温50～80℃的环境内3～6小时，进一步固化成型。

[0104] (5)脱模修饰：

[0105] 把固化成型的人造石材脱模，再进行抛光、切割、磨边等修饰加工制得二层复合人造石材。

[0106] 实验结果：抛光砖废渣骨料人造石材，性能检测结果如表3所示。制备得到的人造石材是以抛光砖废渣为骨料，以不饱和聚酯树脂为粘合剂，经铸模、固化成型而制得，与采用其它骨料制得的人造石材相比，耐热性、耐腐性、耐老化性更好。

[0107] 表3

[0108]

[0109]

[0110] 应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。