刘建平

    (山西省五台县益通节能技术研究所，山西五台035500)

 

摘要：采用陶瓷或石灰石为基体，并用聚酯树脂与石英石粒及陶瓷粉的混合料为表体，经真空振动成型与固化后的研磨过程而成生产成本较低的复合型合成石。

 

 

      目前合成石的生产规模从其近20台的方料型成型机和相当数量的薄板成型机的生产能力来看，大概要接近于1800万平米/年的可以引起其市场http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html发生变化的水平。虽然其面对的建筑装饰市场http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html是广阔的，但其较高的生产成本及其较高的价格很难同瓷砖与天然大理石等相对的低价产品http://www.stonebuy.com/sample/相抗衡而争夺市场http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html份额。合成石以其耐磨与耐滑及其高贵典雅的装饰效果而在地面装饰范围成为佼佼者，但其所用的6％一12％的不饱和聚酯树脂的用量，使其生产成本在现行的工艺下不可能明显下降。如何提高其市场http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html价值或大幅度降低其生产成本，尤其是将材料费用较高的树脂基混合料设法用于装饰地面砖表层的课题，无疑是合成石或称为岗石的研发重点。

 

      从使用石英砂与树脂混合料的薄板成型来看，它以等同于花岗岩的硬度与很小的渗透性，在厨柜台面领域以明显的优势而使实体面材人造石处于不利的局面。虽然在其成型及固化中大多存在其毛板大于5mm的翘曲，并在研磨中存在石粒周边微量烧焦等问题。但用增加其毛板的厚度而用超过6mm的磨削量等办法。使其在较高的成本下仍具有相当的市场http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html潜力。采用大理石为骨料的方料成型在其石料粒径趋于细微与其花纹也趋于细微的工艺下，确实使得早期投产的企业http://www.stonebuy.com/enterprise/取得了较丰厚的利润回报。

 

 

      对于建筑装饰材料采用表层复合而提高其观赏性的工艺，可以说是一种与科技发展水平相关联的并具传统性的做法。从占有很大市场http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html份额的瓷砖来看，它采用了在烧结成的基体上进行表面施釉的工序，用印制的花纹与其光泽度来提高其装饰效果。现时的石材http://www.stonebuy.com/生产企业http://www.stonebuy.com/enterprise/已有在普通石灰岩基体上粘合名贵石材http://www.stonebuy.com/的做法．也是用表层复合工艺来降低其成本。

 

      采用大理石为骨料的尤其是其粒径小于40网目的合成石，因其采用奠氏硬度为3.5及其以下的CaCO3，与MgCO3成份为主的石料，不可避免地形成了耐磨性较差与吸水性较大的问题。对此采用的类如增硬、上光、防水和水晶护理等化学剂进行其表层处理的做法，从化学石材http://www.stonebuy.com/这一观念来看是无可非议的。但其对本身是树脂基的合成石来说，对其表层进行封闭式的复合做法就有可能产生其负面的影响。从微观的角度看，合成石也同大理石一样存在密布的细小孔洞而具有柔性。似于填充孔隙的处理后，其中层及底层依然具有的孔洞必然存在吸水与水分蒸发的条件。尤其是用湿法铺设时，其水泥浆中的碱性液体势必要被吸收，并在其细微料的搅拌及固化不完全均匀、气温变化和酸性的防护剂对其钙、镁成份的溶解而形成并集聚水的综合作用下，其封闭的表层受碱性水的集聚应力作用而使板面产生起泡或局部的鼓肚现象。因此，对方料成型的合成石进行其表层防护，必须要采取防止其下部吸水与上部酸性防护剂溶解生成水的双重措施。并尽可能采用低酸性的防护剂。曾经的在合成石板面上产生的水印之谜，也是在混匀与制水的主体思路下具体用细微填充的做法而有所成效。防护剂中的酸溶解钙产生的水及饱和溶液与树脂在缩聚中产生酯和水的原理有相似之处。这种水对树脂的缩聚反应的不利影响，对我们采取的双层复合工艺提供了反面的借鉴之处。

 

 

      现行的瓷砖是用石英为主的矿物原料，经压制和高温熔融的烧成工序制作的装饰面砖。虽然其具有低造价的明显优势，但其表层易破损和防滑性差的问题也使其产生负面的影响。我们对同为SiO2为主体成份的合成石与瓷砖不妨进行一体性的组合，并在合在石的薄板成型与其用料趋向于细微的前提条件，将此黏性的料体与未加釉面的瓷砖进行聚合而成整体。

 

      在瓷砖用作新型合成石的基体材料时，要以较高的SiO2与Al2O3，含量提高其抗弯强度的指标。在其烧烧成的方型薄板以组合拼装方式排布于薄板成型的模具中．将树脂基的微晶料均匀铺放于其上部，并用真空、振动和压制而成246×125cm的大规格薄板。因其粘性的料体要挤入或填充于拼装瓷砖之间的缝隙之中．虽然可用后续的磨边工序进行处理，但在其间的缝隙扩大至15~40mm时，既方便于用流水线的纵切与横切设备进行其规格板的分切，还使其构成四周边为边框的结构。一般而言，作为其表层的树脂基混合料宜将其压实的表层厚度选择为5-10mm，其研磨后的表层厚度在3~8mm之间。现以18mm厚度的合成石为例，生产复合产品http://www.stonebuy.com/sample/较现行产品http://www.stonebuy.com/sample/使用的聚酯树脂量将下降60％以上，以此使得生产成本降低40％以上。

 

 

      这种用于瓷砖表面的松散材料体，宜用1～2台双行星搅拌器进行快速混合，其基本的配方为:

    表中的陶瓷粉采用色彩近于白色的高硅质的碎陶瓷片磨制而成，也可用石英粉搭配使用而作为填充料。所用的改性树脂与NG一1、JRl96、CB996等牌号的不饱和聚酯树脂分别混合，使其合成产品http://www.stonebuy.com/sample/具有一定的韧性。对不饱和树脂的改性是个难度较大的课题，如何提高柔韧性、防火性、坚硬性和光亮性，都需要从高分子的理论和具体的合成石产品http://www.stonebuy.com/sample/试验中予以探索。

 

      采用石英石的石粒及石粉的混合料，以单色或双色分别搅拌后再粗略混匀，并在陶瓷板的半成品备料完成后，便可进行双层复合的压制成型，其工艺过程是：在设置边框的模具钢板上铺放纤维板或厚纸板，并在对应瓷砖的拼接的缝隙处可涂刷脱模剂以利于重复使用；以相同的间隔距离将8块或10块的瓷砖毛板逐块铺放，并用与缝隙距离相等宽度的合成石小条块卡入其缝隙之间；模具传输至布料位置，按设定的6~12mm的散状料体的厚度均匀进行料体的铺放，其间可用配制纹理器具进行其花纹配置；将布料后的模具传送至薄板成型机内，关闭两端的密封门或下降整体的箱体后，以接近于一0.1Mpa的参数进行真空抽制；用气动的或电磁的作用力传动压具下降．其压具的压强为O.1～0.5kg·f／cm2;；启动振动频率为45~300Hz的振动器进行1.5~5min的高频振动，并及时调节其压具四个边角的压制力而保证其薄板厚度的均匀性；升起压具并释放真空后，将完成压制的料体及模具输出．并将其边框拆除；将模具板整体送入固化箱，以65°C～120°C的温度进行固化。在此后用水加工的定厚、粗磨、精磨、纵切、横切和倒角的工序与现行的加工流程基本相同。该复合型产品http://www.stonebuy.com/sample/的检验仍可应用现行的人造合成石标准。

 

      双层复合的成型过程仅是对基体之上的用聚酯树脂混合的黏性料体进行粘接性的压制，其固化中的翘曲力可在其较薄的表体厚度及基体重力的作用下基本消除，因此其包括研磨在内的料体裕量可由现行的6～7mm减小至2～3mm。对其厚度较薄的混合料进行振动压制应采取相应的措施是：用专用的器具对铺设的料体或二次配色后的料体进行其均匀的布料；薄板成型机要改制成其四个边角的压制力可调节的结构，并增设压制厚度的检测环节。如果用实体面材人造石的复合成型方式，其成型设备可延用现行不具备振动压制功能的设备，但其生产成本因树脂量较高而有所升高。

 

      我们提出的采用电磁铁与弹簧配合并用组合变流器控制的电磁振动成型方式、利用其推移与交替的两种振动及压制力，并用其可以单独调节某一电磁铁的吸引力而调节某一边角的压制力的特点，较适宜在lOO-300E[z的高频振动中进行复合型合成石的薄板成型。

 

 

      普通石灰岩因其色彩与花纹暂时还不为市场http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html接受，或是受一种物以稀为贵的心理影响使其很少作为建筑饰面材料使用，但其遍布各地的储量与其容易锯切的特点为我们采用复合工艺倒是提供了一种较适宜的基体材料。只要是使用金刚石刀头的框架式排锯或简易的绳锯，均可保证其加工厚度误差的需要。一般选择其锯切毛板的厚度为9~15mm，其方形的边长为57~59cm或77～79cm。将石灰岩锯切成的基体薄板仍用多块组合排布方式，再用树脂基的混合料作为表层而进行其一体的压制成型。这种复合型合成石的结构强度与视觉效果是与常规合成石完全一样的，但其较低的生产成本使其具有了较强的市场http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html竞争力。

 

      采用廉价的石灰石作为基体的复合产品http://www.stonebuy.com/sample/，无论从原料还是从成型原理及其最终的效果，都无可非议地属于合成石的范畴。对于某些名贵的莎安娜、松香玉、丹东绿和金钻等板状的边角料，可对其碎板的边角稍加修整并采用艺术性的拼接方法而压制成复合板后．可对其翻过来的石材http://www.stonebuy.com/面进行研磨，以此作为高档次的墙面装饰材料。www.stonebuy.com 中国http://www.stonebuy.com石材http://www.stonebuy.com/网

 

 

      采用白水泥为粘合剂的合成石产品http://www.stonebuy.com/sample/，受其强度与光泽度均较低的影响而暂时缺乏市场http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html的竞争力。包括水磨石在内的不少生产厂家，对其产品http://www.stonebuy.com/sample/的研发虽费力不少，但终归因其粘接强度不够而效果不大。对于深颜色的水泥来说，类如硫铝酸盐等特种水泥，其产品http://www.stonebuy.com/sample/强度就大不一样了。

 

      渗透复合是在水泥基体经过定厚与粗磨及加温工序后。利用其干燥与高温膨胀产生的微孔效应，再用液体的高分子材料对其表面进行渗透性的处理，大致可形成1～3mm的渗透层。在其固化后随即进行精磨性的加工，可使其光泽度接近于树脂基合成石的效果。

 

      水泥板的分层复合与前述的陶瓷板的复合方案是基本一致的。现在已出现的同水泥配合使用的水性粘合剂，对水泥型合成石产品http://www.stonebuy.com/sample/具有一定的增强作用。无论用其加入基料中与水泥一同进行搅拌，还是在水泥板成型后再浸入水性粘合剂中形成表层的渗透，均有一定的研发价值。

 

      渗透复合采用的干燥及高温形成微孔的做法，同样可延伸于对木材渗透聚脂而成高档次合成石。但对木材渗透须采用专用装置对浸渍的树脂液施加一定压强的强制压力，使其在木质纤维及其空隙中充分渗透。浸透树脂的木材经高温固化而具有的耐磨性与观赏性，不论在其作为复合合成石的表层，还是作为大粒径的石料使用，都将以其非木非石的特点而提高合成石的使用效果。

 

 

      莎安娜米黄合成石产品http://www.stonebuy.com/sample/能走俏一时，无非是其采用了较细的石料与搅拌后期二次染色而具有了观赏性。由于薄板成型在配制细条花纹方面目前还进展不大，因此其双层复合的薄板成型配制花纹工艺也属于研发的内容。薄板成型设备配用的双行星搅拌机，对配制花岗岩的双色产品http://www.stonebuy.com/sample/具有便捷之处。在其垂直的搅拌杆以外摆线的运动轨迹快速运转时，其料体会自然形成团粒状，并在二至三个搅拌机混合的不同颜色的散状料拌合后，其压制成的板面上自然形成渐变与渗透的色彩效果。具体在其混料中的原、辅料的加人顺序与配比的变化也对其效果产生影响。

 

      薄板成型具有在非真空F进行料体混合与人为布料的有利条件，也有一些可以套用或组合运用的方案。例如运用预制型体、传输辊压、条带仿线、纹版布料、动态喷涂和转向布料等具有创意的工艺而达到仿真效果。再比如用氢氧化铝粉仿制其透明的线条；用双水平轴混料与双行星混料组合的混料及其二次染色等工艺均可达到较好的观赏效果。

 

      合成石的生态化是个包括有废物利用、环保要求、抗菌性能、养生效应和磁场效应等多方面的研发课题。例如其磁场效应应考虑具有100A／m的场强指标，使其与地面一般具有的约为40A／m的磁场场强相配合，从而使其潜在地具有生存环境净化的性能。

 

 

      多层次及多元化的合成，尤其是用高温熔结与缩聚反应两种成型方式组合而成的产品http://www.stonebuy.com/sample/，在本质上仍然是合成石。合成石作为以地面铺设为主的装饰材料，设法将其造价降低至瓷砖的水平，是其充分发展的重要条件，也是其更新换代的主导性的方案。纵观台成石的发展及其产品http://www.stonebuy.com/sample/研发的动态，更高档次的新品种及其新花色，只有对其成型设备进行改造才可能有所突破。

 

      本文讨论的用廉价材料作为基体的复合方案，包括在其板面上预制花纹和采用电磁力的薄板成型在内，是在对合成石概念的充分理解和多年的生产中摸索出的可行方案。对合成石的混合、布料和成型三道主要工序，我们有必要重新审视其各工序与其传递过程中可以利用的条件，并用抽象思维与立体性的手法对其进行改进或改造。采用耐磨性较好的石荚石，并用粘结性较好的不饱和树脂作为其表层及其粘合面的复合做法，可在其研磨后仍具有足够耐磨性的表层厚度下满足耐用与美观的装饰需求。复合成型的难点在其薄板成型装置与其配制花纹的工艺。如果其复合产品http://www.stonebuy.com/sample/的造价较现时的瓷砖等装饰材料略高一点时，合成石以其较高的性价比和一定时间的市场http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html考验后可能在建筑装饰领域中占据主导地位。