CN103313953A - 人造石及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种制造人造石的方法，且该方法包括：形成人造石糊剂，所述人造石糊剂包含：相对于100重量份的白水泥而言，20至90重量份的硅石粉、偏高岭土或硅灰，200至300重量份的石英屑，30至36重量份的水，1.5至3重量份的减水剂和0.2至3重量份的颜料；将所述人造石糊剂注入模具中；对注入模具中的人造石糊剂进行初次真空模制；对经过初次模制的人造石糊剂进行二次振动模制；对经过二次模制的人造石糊剂进行初次固化；对经过初次固化的人造石糊剂进行二次固化，从而引起水热反应且因此导致凝硬反应；将经过二次固化的人造石糊剂从模具中脱离；并且对脱离的人造石糊剂进行表面加工。

Description

人造石及其制造方法
技术领域
本发明涉及人造石，更具体地，涉及一种使用石英的人造石及其制造方法。
背景技术
与天然石相反，人造石是指人工制造的石材。人造石（例如人造大理石和人造花岗岩）被用作外部或内部结构材料。
最具代表性的人造石是胶凝（cementitious）人造石。胶凝人造石制造成本低，且通常用作内部结构材料。
图1示出了制造常规胶凝人造石的过程。如图1中所示，常规的胶凝人造石是通过如下步骤制造的：步骤S11，制备人造石糊剂（paste），包括白水泥或黑水泥、碎石屑、碳酸钙或硅石粉、减水剂、颜料、水等；步骤S12，将制备的人造石糊剂注入模具内；步骤S13，真空模制；步骤S14，真空和振动模制；以及步骤S15，对模制的人造石糊剂进行蒸汽固化。固化的人造石糊剂从模具中分离，然后通过抛光和表面加工进行处理。于是完成了人造石。
胶凝人造石包含地面花岗岩石或其他碎石屑，或少量的镜屑或玻璃屑，以此来表现它的外观。然而，很难摆脱水磨石纹理，因此难以提供独有的工程石的外观。
为了提供胶凝人造石的美丽外观，有必要使用石英。然而，在使用石英的情况下，由于石英的高强度,石英可能会从人造石中分离。此外，如果为了解决石英的分离问题而将石英的颗粒尺寸设置到4mm或更小，则人造石的强度降低，并在人造石中形成细裂纹，且石英分离问题未得到彻底解决。结果，不可能使用颗粒尺寸为2.5mm或更小的石英来表现胶凝人造石的外观。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的在于提供一种人造石及其制造方法，其提高了具有4mm或更小的颗粒尺寸的石英屑和其他组分之间的粘结力，因此防止了石英屑被分离，且该方法增大了人造石的密度并且还改进抗弯刚度和吸水率，从而提高人造石的质量。
解决方案
为实现本发明的目的，本发明提供了一种用于制造人造石的人造石糊剂，其包含：相对于100重量份的白水泥而言，20至90重量份的硅石粉、偏高岭土或硅灰，200至300重量份的石英屑，30至36重量份的水，1.5至3重量份的减水剂和0.2至3重量份的颜料。
优选地，所述石英具有的颗粒尺寸为0.3至4.0mm，更优选地为0.7至1.2mm。
优选地，在200至300重量份的石英屑中部分地含有花岗岩石。
优选地，减水剂为聚羧酸盐减水剂。
另外地，本发明提供了一种制造人造石的方法，包含：形成人造石糊剂，所述人造石糊剂包含：相对于100重量份的白水泥而言，20至90重量份的硅石粉、偏高岭土或硅灰，200至300重量份的石英屑，30至36重量份的水，1.5至3重量份的减水剂和0.2至3重量份的颜料；将所述人造石糊剂注入模具中；对注入模具中的人造石糊剂进行初次真空模制；对经过初次模制的人造石糊剂进行二次振动模制；对经过二次模制的人造石糊剂进行初次固化；对经过初次固化的人造石糊剂进行二次固化，从而引起水热反应且因此导致凝硬反应；将经过二次固化的人造石糊剂从模具中脱离；并且对脱离的人造石糊剂进行表面加工。
优选地，初次固化在低于70mmHg的真空度下进行大约50至60秒。
优选地，二次固化在低于65mmHg或更小的真空度下以每分钟2900至3100次循环的频率进行大约1至4分钟。
优选地，二次固化在6.0至10.0巴、150至180℃下进行5至10小时。
优选地，石英具有的颗粒尺寸为0.3至4.0mm，更优选地为0.7至1.2mm。
优选地，在200至300重量份的石英屑中部分地含有花岗岩石。
另外，本发明提供了一种人造石，其包括石英屑和雪硅钙石晶体。
优选地，石英屑具有的颗粒尺寸为0.3至4.0mm。
优选地，雪硅钙石的晶体占人造石总重量的1％至20％。
有益效果
根据用于人造石的糊剂组分及人造石的制造方法，即使使用具有4mm或更小的颗粒尺寸的石英，仍然有可能改进在石英屑和其他组分之间的粘结力，从而防止石英屑被分离。此外，由于具有小颗粒尺寸的、可以提供漂亮的外观的石英屑可在胶凝人造石的制造中作为单一的碎石屑，因此能够以低价格制造具有工程石外观的人造石。此外，可以增大人造石的密度并且改进抗弯刚度和吸水率，从而提高人造石的质量。
附图说明
从下面结合附图给出的对优选实施方案的描述中，将会了解本发明的上述和其他对象、特征和优点，在附图中：
图1是示出了制造常规胶凝人造石的方法的流程图。
图2是示出了根据本发明的制造人造石的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将详细地说明本发明的实施例。
图2是一个流程图，示出了根据本发明的制造人造石的方法。
如图2所示，根据本发明的制造人造石的方法包括制备人造石糊剂的步骤S21。
人造石糊剂由白水泥、硅石粉、石英屑、水、减水剂、颜料等组成。更详细地，人造石糊剂包含：相对于100重量份的白水泥而言，20至90重量份的硅石粉，200至300重量份的石英屑，30至36重量份的水，1.5至3重量份的减水剂和0.2至3重量份的颜料。
白水泥用作基本的粘合剂，添加100重量份的白水泥。如果白水泥的含量小于100重量份，则白水泥的强度在水泥的水化反应之后下降。而如果白水泥的含量超过100重量份，则制造成本增加，且由于多余的水泥而发生水泥渗出。
由SiO2组成的硅石粉用于在执行高温和高压蒸汽固化过程时引起与水泥的凝硬反应，从而紧化（tighten）水泥。换句话说，硅石粉与水泥进行凝硬反应，由此形成晶质材料（诸如雪硅钙石）或形成半晶质材料，从而降低人造石的孔隙率，增大人造石的强度并还提供水密性。另外，当使用硅石粉执行高温和高压蒸汽固化过程时，在某些情况下可能会产生少量的副产物如Ca(OH)2，但也可以受控从而不产生副产物。这里，硅石粉可以用偏高岭土，硅灰等取代。然而，由于硅石粉廉价，因此优选使用它。
在本发明中所用的石英屑具有的颗粒尺寸为0.3至4.0mm，优选为0.7至1.2mm。如果必要，可以将石英屑与花岗岩石屑或一般的碎石屑一起使用。
减水剂通过在表面活动中的分散和润湿行为起到分散水泥颗粒的作用，从而提高可加工性。在本发明中使用聚羧酸盐减水剂。
颜料包括有机颜料，无机颜料，珠光颜料，全息颜料等。
在步骤S21中制备的人造石糊剂被注入到模具中（S22）。模具用来确定待要被制造的人造石的形状。分离材料可被涂覆在模具的内表面上，以便在固化之后容易地分离人造石。
注入模具中的人造石糊剂通过初次模制（primary molding）过程来处理（S23）。初次模制是高真空模制过程，其中人造石糊剂在低于70mmHg的真空度下被模制大约50至60秒。在本说明书中，施加真空以除去人造石糊剂中的气泡。
经过初次模制的人造石糊剂通过二次模制过程（S24）来处理。二次模制是真空和振动模制过程，其中人造石糊剂在65mmHg或更低的真空度下以每分钟2900至3100次循环的频率被模制大约1到4分钟。当施加振动时，包括在人造石糊剂中的气泡可以被除去，且具有较大比重的屑被沉淀到模具的下侧，从而增加了石英的出现率。如果不施加振动，出现率是50％左右，而如果施加振动，出现率提高到90％或更多。
经过二次模制的人造石糊剂通过初次固化（primary curing）过程（S25）来处理。初次固化是蒸汽固化过程，在该过程中人造石糊剂被固化从而形成人造石。例如，初次固化在约60℃的温度下以65%或更大的相对湿度执行12至35小时。
经过初次固化的人造石糊剂通过二次固化过程（S26）来处理。二次固化是高温和高压蒸汽固化过程，其在高压釜中在6.0至10.0巴以及150至180℃下进行5至10小时，且其中对人造石糊剂引起水热反应以使得凝硬反应发生。在引起的凝硬反应中，反应物和水被注入气密容器中，且水在沸点被加热和蒸发，以使得气密容器处于高压状态，从而迅速导致期望的人造石的反应。在凝硬反应中，硅石粉与在白水泥被水化时生成的氢氧化钙反应，从而生成不溶的化合物。然而，有可能在凝硬反应期间防止氢氧化钙的产生。
将二次固化的人造石糊剂从模具中脱离（S26），并形成具有期望形状的人造石。
脱离的人造石经抛光和表面加工处理（S27），从而完成一个人造石产品。
特别地，在本发明中，人造石糊剂通过二次固化过程（即，高温和高压蒸汽固化过程）处理。通过这样的过程，人造石的抗弯刚度提高，且吸水率降低。在下文中，将具有二次固化过程和不具有二次固化过程的实施例相互比较。
实施方案
人造石糊剂由100重量份的白水泥、60重量份的硅石粉、220重量份的石英屑（具有颗粒尺寸为0.7至1.2）、34重量份的水、2.0重量份的（聚羧酸盐）减水剂和1.5重量份的无机颜料组成。人造石糊剂被注入到模具中，并通过初次真空模制（70mmHg，约55秒）以及二次振动和真空模制（65mmHg，3000rpm，约110秒）进行处理，从而形成模制体。
所述模制体通过第一蒸汽固化（60℃，相对湿度为98％，12小时）进行处理，然后使用高压釜通过二次高温和高压蒸汽固化（6.5巴，160℃，5小时）进行处理，从而引起水热反应。
固化的人造石通过背侧加工、表面加工、表面抛光等进行处理，从而完成具有粒状石英的胶凝人造石。
比较实施例
人造石糊剂由100重量份的白水泥、60重量份的硅石粉、220重量份的石英屑（具有的颗粒尺寸为0.7至1.2）、34重量份的水、2.0重量份的（聚羧酸盐）减水剂和1.5重量份的无机颜料组成。人造石糊剂被注入到模具中，通过初次真空模制（70mmHg，约55秒）以及二次振动和真空模制（65mmHg，3000rpm，约110秒）进行处理，从而形成模制体。
所述模制体通过第一蒸汽固化（60℃，相对湿度为98％，12小时）进行处理，然后从模具中脱离。之后，固化的人造石通过背侧加工、表面加工、表面抛光等进行处理，从而完成具有粒状石英的胶凝人造石。
物理属性的测量和估算
测量了根据所述实施方案和所述比较实施例制造的人造石的抗弯刚度和吸水率。测得的结果如下：
表1
[表1]
抗弯刚度（MPa） 吸水率（%）
实施方案 22 1.8
比较实施例 11 3.3
在表1中，可以理解的是，使用硅石粉、通过高温和高压蒸汽固化过程制造的人造石具有改进的抗弯刚度和低的吸水率。另外，通过高温和高压蒸汽固化过程处理的人造石具有增大的密度。
如上所述制造的人造石包括石英屑和雪硅钙石晶体。人造石中所含的石英屑可具有的颗粒尺寸为0.3至4.0mm。另外，优选的是，人造石中所包含的雪硅钙石晶体占人造石总重量的1％至20％。
工业应用
如上所述，即使使用具有4mm或更小的颗粒尺寸的石英，仍然有可能改进石英屑和其他组分之间的粘结力，从而防止石英屑被分离。此外，由于具有小颗粒尺寸的、可以提供漂亮的外观的石英屑可在胶凝人造石的制造中作为单一的碎石屑，因此能够以低价格制造具有工程石外观的人造石。此外，可以增大人造石的密度并且还改进抗弯刚度和吸水率，从而提高人造石的质量。
虽然已经关于具体实施方案描述了本发明，但对于本领域技术人员明显的是可在不偏离所附权利要求中限定的本发明的精神和范围的情况下做出各种变化和改型。

Claims (11)

1.一种用于制造人造石的人造石糊剂，所述人造石糊剂包含：相对于100重量份的白水泥而言，20至90重量份的硅石粉、偏高岭土或硅灰，200至300重量份的石英屑，30至36重量份的水，1.5至3重量份的减水剂和0.2至3重量份的颜料。
2.根据权利要求1所述的人造石糊剂，其中所述石英具有的颗粒尺寸为0.3至4.0mm。
3.根据权利要求1所述的人造石糊剂，其中所述石英具有的颗粒尺寸为0.7至1.2mm。
4.根据权利要求1至3中任一所述的人造石糊剂，其中在200至300重量份的石英屑中部分地含有花岗岩石。
5.一种制造人造石的方法，包括：
形成人造石糊剂，所述人造石糊剂包含：相对于100重量份的白水泥而言，20至90重量份的硅石粉、偏高岭土或硅灰，200至300重量份的石英屑，30至36重量份的水，1.5至3重量份的减水剂和0.2至3重量份的颜料；
将所述人造石糊剂注入模具中；
对注入模具中的人造石糊剂进行初次真空模制；
对经过初次模制的人造石糊剂进行二次振动和真空模制；
对经过二次模制的人造石糊剂进行初次固化；
对经过初次固化的人造石糊剂进行二次固化，从而引起水热反应且因此导致凝硬反应；
将经过二次固化的人造石糊剂从模具中脱离；并且
对脱离的人造石糊剂进行表面加工。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述初次固化在低于70mmHg的真空度下进行50至60秒。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述二次固化在低于65mmHg或更小的真空度下以每分钟2900至3100次循环的频率进行大约1至4分钟。
8.根据权利要求5所述的方法，其中所述二次固化在6.0至10.0巴、150至180℃下进行5至10小时。
9.根据权利要求5至8中任一所述的方法，其中所述石英具有的颗粒尺寸为0.3至4.0mm。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述石英具有的颗粒尺寸为0.7至1.2mm。
11.根据权利要求5至8中任一所述的方法，其中在200至300重量份的石英屑中部分地含有花岗岩石。
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