劉建平　山西省五臺縣益通節(jié)能技術研究所

摘要：采用陶先或石灰石為基體，并用聚醋樹脂與石英石粒及陶瓷粉的泥合料為表體，經(jīng)真空振動成型與固化后的研磨過程而成生產(chǎn)成本較低的復合型合成石。

關鍵詞：陶瓷板　石灰石　樹脂基　雙層復合　真空壓制

目前合成石的生產(chǎn)規(guī)模從其近20臺的方料型成型機和相當數(shù)童的薄板成型機的生產(chǎn)能力來看，大概要接近于1800萬平米/年的可以引起其市場發(fā)生變化的水平。雖然其面對的建筑裝飾市場是廣闊的，但其較高的生產(chǎn)成本及其較高的價格很難同瓷磚與天然大理石等相對的低價產(chǎn)品相抗衡而爭奪市場份額。合成石以其耐磨與耐滑及其高貴典雅的裝飾效果而在地面裝飾范圍成為佼佼者，但其所用的6%-12%的不飽和聚醋樹脂的用量，使其生產(chǎn)成本在現(xiàn)行的工藝下不可能明顯下降。如何提高其市場價值或大幅度降低其生產(chǎn)成本，尤其是將材料費用較高的樹脂基混合料設法用于裝飾地面磚表層的課題，無疑是合成石或稱為崗石的研發(fā)重點。

從使用石英砂與樹脂混合料的薄板成型來看，它以等同于花崗巖的硬度與很小的滲透性，在廚柜臺面領域以明顯的優(yōu)勢而使實體面材人造石處于不利的局面。雖然在其成型及固化中大多存在其毛板大于5mm的翹曲，并在研磨中存在石粒周邊微量燒焦等問題。但用增加其毛板的厚度而用超過6mm的磨削量等辦法，使其在較高的成本下仍具有相當?shù)氖袌鰸摿Α２捎么罄硎癁楣橇系姆搅铣尚驮谄涫狭节呌诩毼⑴c其花紋也趨于細微的工藝下，確實使得早期投產(chǎn)的企業(yè)取得了較豐厚的利潤回報。

1傳統(tǒng)的建材盆合工藝的借鑒之處

對于建筑裝飾材料采用表層復合而提高其觀賞性的工藝，可以說是一種與科技發(fā)展水平相關聯(lián)的并具傳統(tǒng)性的做法。從占有很大市場份額的瓷磚來看，它采用了在燒結成的基體上進行表面施釉的工序，用印制的花紋與其光澤度來提高其裝飾效果?，F(xiàn)時的石材生產(chǎn)企業(yè)已有在普通石灰?guī)r基體上粘合名貴石材的做法，也是用表層復合工藝來降低其成本。

采用大理石為骨料的尤其是其粒徑小于40網(wǎng)目的合成石，因其采用莫氏硬度為3.5及其以下的CaC03與MgCO3成份為主的石料，不可避免地形成了耐磨性較差與吸水性較大的問題。對此采用的類如增硬、上光、防水和水晶護理等化學劑進行其表層處理的做法，從化學石材這一觀念來看是無可非議的。但其對本身是樹脂基的合成石來說，對其表層進行封閉式的復合做法就有可能產(chǎn)生其負面的影響。從微觀的角度看，合成石也同大理石一樣存在密布的細小孔洞而具有柔性。如果對其表層進行增硬等相似于填充孔隙的處理后，其中層及底層依然具有的孔洞必然存在吸水與水分蒸發(fā)的條件。尤其是用濕法鋪設時，其水泥漿中的堿性液體勢必要被吸收，并在其細微料的攪拌及固化不完全均勻、氣溫變化和酸性的防護劑對其鈣、鎂成份的溶解而形成并集聚水的綜合作用下，其封閉的表層受堿性水的集聚應力作用而使板面產(chǎn)生起泡或局部的鼓肚現(xiàn)象。因此，對方料成型的合成石進行其表層防護，必須要采取防止其下部吸水與上部酸性防護劑溶解生成水的雙重措施，并盡可能采用低酸性的防護劑。曾經(jīng)的在合成石板面上產(chǎn)生的水印之謎，也是在混勻與制水的主體思路下具體用細微填充的做法而有所成效。防護劑中的酸溶解鈣產(chǎn)生的水及飽和溶液與樹脂在縮聚中產(chǎn)生醋和水的原理有相似之處。這種水對樹脂的縮聚反應的不利影響，對我們采取的雙層復合工藝提供了反面的借鑒之處。

2瓷磚與合成石組合的思路

現(xiàn)行的瓷磚是用石英為主的礦物原料，經(jīng)壓制和高溫熔融的燒成工序制作的裝飾面磚。雖然其具有低造價的明顯優(yōu)勢，但其表層易破損和防滑性差的問題也使其產(chǎn)生負面的影響。我們對同為Si0:為主體成份的合成石與瓷磚不妨進行一體性的組合，并在合在石的薄板成型與其用料趨向于細微的前提條件，將此黏性的料體與未加釉面的瓷磚進行聚合而成整體。

在瓷磚用作新型合成石的基體材料時，要以較高的Si02與Al2O3含量提高其抗彎強度的指標。在其燒成的方型薄板以組合拼裝方式排布于薄板成型的模具中，將樹脂基的微晶料均勻鋪放于其上部，并用真空、振動和壓制而成246?x?125cm的大規(guī)格薄板。因其粘性的料體要擠入或填充于拼裝瓷磚之間的縫隙之中，雖然可用后續(xù)的磨邊工序進行處理，但在其間的縫隙擴大至15-40mm時，既方便于用流水線的縱切與橫切設備進行其規(guī)格板的分切，還使其構成四周邊為邊框的結構。一般而言，作為其表層的樹脂基棍合料宜將其壓實的表層厚度選擇為5-10mm，其研磨后的表層厚度在3-8mm之間。現(xiàn)以18mm厚度的合成石為例，生產(chǎn)復合產(chǎn)品較現(xiàn)行產(chǎn)品使用的聚醋樹脂量將下降60%以上，以此使得生產(chǎn)成本降低40%以上。

3分層復合的基本方案

這種用于瓷磚表面的松散材料體，宜用1-2臺雙行星攪拌器進行快速混合，其基本的配方為：

表中的陶瓷粉采用色彩近于白色的高硅質(zhì)的碎陶瓷片磨制而成，也可用石英粉搭配使用而作為填充料。所用的改性樹脂與NG-1、JR196,?CB996等牌號的不飽和聚醋樹脂分別混合，使其合成產(chǎn)品具有一定的韌性。對不飽和樹脂的改性是個難度較大的課題，如何提高柔韌性、防火性、堅硬性和光亮性，都需要從高分子的理論和具體的合成石產(chǎn)品試驗中予以探索。

采用石英石的石粒及石粉的混合料，以單色或雙色分別攪拌后再粗略混勻，并在陶瓷板的半成品備料完成后，便可進行雙層復合的壓制成型，其工藝過程是:在設置邊框的模具鋼板上鋪放纖維板或厚紙板，并在對應瓷磚的拼接的縫隙處可涂刷脫模劑以利于重復使用;以相同的間隔距離將8塊或10塊的瓷磚毛板逐塊鋪放，并用與縫隙距離相等寬度的合成石小條塊卡人其縫隙之間;模具傳輸至布料位置，按設定的6-12mm的散狀料體的厚度均勻進行料體的鋪放，其間可用配制紋理器具進行其花紋配置;將布料后的模具傳送至薄板成型機內(nèi)，關閉兩端的密封門或下降整體的箱體后，以接近于一0.1?Mpa的參數(shù)進行真空抽制;用氣動的或電磁的作用力傳動壓具下降，其壓具的壓強為0.1-0.5kg?f/lcm2;啟動振動頻率為45-300Hz的振動器進行1.5-5min的高頻振動，并及時調(diào)節(jié)其壓具四個邊角的壓制力而保證其薄板厚度的均勻性;升起壓具并釋放真空后，將完成壓制的料體及模具輸出，并將其邊框拆除;將模具板整體送人固化箱，以65℃-120℃的溫度進行固化。在此后用水加工的定厚、粗磨、精磨、縱切、橫切和倒角的工序與現(xiàn)行的加工流程基本相同。該復合型產(chǎn)品的檢驗仍可應用現(xiàn)行的人造合成石標準。

雙層復合的成型過程僅是對基體之上的用聚醋樹脂混合的薪性料體進行粘接性的壓制，其固化中的翹曲力可在其較薄的表體厚度及基體重力的作用下基本消除，因此其包括研磨在內(nèi)的料體裕量可由現(xiàn)行的6-7mm減小至2-3mm。對其厚度較薄的混合料進行振動壓制應采取相應的措施是:用專用的器具對鋪設的料體或二次配色后的料體進行其均勻的布料;薄板成型機要改制成其四個邊角的壓制力可調(diào)節(jié)的結構，并增設壓制厚度的檢測環(huán)節(jié)。如果用實體面材人造石的復合成型方式，其成型設備可延用現(xiàn)行不具備振動壓制功能的設備，但其生產(chǎn)成本因樹脂量較高而有所升高。

我們提出的采用電磁鐵與彈簧配合并用組合變流器控制的電磁振動成型方式、利用其推移與交替的兩種振動及壓制力，并用其可以單獨調(diào)節(jié)某一電磁鐵的吸引力而調(diào)節(jié)某一邊角的壓制力的特點，較適宜在100-300HZ的高頻振動中進行復合型合成石的薄板成型。

4石灰石與合成石復合的方案

普通石灰?guī)r因其色彩與花紋暫時還不為市場接受，或是受一種物以稀為貴的心理影響使其很少作為建筑飾面材料使用，但其遍布各地的儲量與其容易鋸切的特點為我們采用復合工藝倒是提供了一種較適宜的基體材料。只要是使用金剛石刀頭的框架式排鋸或簡易的繩鋸，均可保證其加工厚度誤差的需要。一般選擇其鋸切毛板的厚度為9-15mm，其方形的邊長為57-.59cm或77-79cm。將石灰?guī)r鋸切成的基體薄板仍用多塊組合排布方式，再用樹脂基的混合料作為表層而進行其一體的壓制成型。這種復合型合成石的結構強度與視覺效果是與常規(guī)合成石完全一樣的，但其較低的生產(chǎn)成本使其具有了較強的市場競爭力。

采用廉價的石灰石作為基體的復合產(chǎn)品，無論從原料還是從成型原理及其最終的效果，都無可非議地屬于合成石的范疇。對于某些名貴的莎安娜、松香玉、丹東綠和金鉆等板狀的邊角料，可對其碎板的邊角稍加修整并采用藝術性的拼接方法而壓制成復合板后，可對其翻過來的石材面進行研磨，以此作為高檔次的墻面裝飾材料。

5水泥板及木材的復合工藝

采用白水泥為粘合劑的合成石產(chǎn)品，受其強度與光澤度均較低的影響而暫時缺乏市場的競爭力。包括水磨石在內(nèi)的不少生產(chǎn)廠家，對其產(chǎn)品的研發(fā)雖費力不少，但終歸因其粘接強度不夠而效果不大。對于深顏色的水泥來說，類如硫鋁酸鹽等特種水泥，其產(chǎn)品強度就大不一樣了。

滲透復合是在水泥基體經(jīng)過定厚與粗磨及加溫工序后，利用其干燥與高溫膨脹產(chǎn)生的微孔效應，再用液體的高分子材料對其表面進行滲透性的處理，大致可形成1-3mm的滲透層。在其固化后隨即進行精磨性的加工，可使其光澤度接近于樹脂基合成石的效果。

水泥板的分層復合與前述的陶瓷板的復合方案是基本一致的?，F(xiàn)在已出現(xiàn)的同水泥配合使用的水性粘合劑，對水泥型合成石產(chǎn)品具有一定的增強作用。無論用其加人基料中與水泥一同進行攪拌，還是在水泥板成型后再浸人水性粘合劑中形成表層的滲透，均有一定的研發(fā)價值。

滲透復合采用的干燥及高溫形成微孔的做法，同樣可延伸于對木材滲透聚脂而成高檔次合成石。但對木材滲透須采用專用裝置對浸漬的樹脂液施加一定壓強的強制壓力，使其在木質(zhì)纖維及其空隙中充分滲透。浸透樹脂的木材經(jīng)高溫固化而具有的耐磨性與觀賞性，不論在其作為復合合成石的表層，還是作為大粒徑的石料使用，都將以其非木非石的特點而提高合成石的使用效果。

6復合板面的藝術性與生態(tài)性

莎安娜米黃合成石產(chǎn)品能走俏一時，無非是其采用了較細的石料與攪拌后期二次染色而具有了觀賞性。由于薄板成型在配制細條花紋方面目前還進展不大，因此其雙層復合的薄板成型配制花紋工藝也屬于研發(fā)的內(nèi)容。薄板成型設備配用的雙行星攪拌機，對配制花崗巖的雙色產(chǎn)品具有便捷之處。在其垂直的攪拌桿以外擺線的運動軌跡快速運轉時，其料體會自然形成團粒狀，并在二至三個攪拌機混合的不同顏色的散狀料拌合后，其壓制成的板面上自然形成漸變與滲透的色彩效果。具體在其混料中的原、輔料的加人順序與配比的變化也對其效果產(chǎn)生影響。

薄板成型具有在非真空下進行料體混合與人為布料的有利條件，也有一些可以套用或組合運用的方案。例如運用預制型體、傳輸輥壓、條帶仿線、紋版布料、動態(tài)噴涂和轉向布料等具有創(chuàng)意的工藝而達到仿真效果。再比如用氫氧化鋁粉仿制其透明的線條;用雙水平軸混料與雙行星混料組合的混料及其二次染色等工藝均可達到較好的觀賞效果。

合成石的生態(tài)化是個包括有廢物利用、環(huán)保要求、抗菌性能、養(yǎng)生效應和磁場效應等多方面的研發(fā)課題。例如其磁場效應應考慮具有100A/m的場強指標，使其與地面一般具有的約為40A/m的磁場場強相配合，從而使其潛在地具有生存環(huán)境凈化的性能。

7結束語

多層次及多元化的合成，尤其是用高溫熔結與縮聚反應兩種成型方式組合而成的產(chǎn)品，在本質(zhì)上仍然是合成石。合成石作為以地面鋪設為主的裝飾材料，設法將其造價降低至瓷磚的水平，是其充分發(fā)展的重要條件，也是其更新?lián)Q代的主導性的方案?？v觀合成石的發(fā)展及其產(chǎn)品研發(fā)的動態(tài)，更高檔次的新品種及其新花色，只有對其成型設備進行改造才可能有所突破。本文討論的用廉價材料作為基體的復合方案，包括在其板面上預制花紋和采用電磁力的薄板成型在內(nèi)，是在對合成石概念的充分理解和多年的生產(chǎn)中摸索出的可行方案。對合成石的混合、布料和成型三道主要工序，我們有必要重新審視其各工序與其傳遞過程中可以利用的條件，并用抽象思維與立體性的手法對其進行改進或改造。采用耐磨性較好的石英石，并用粘結性較好的不飽和樹脂作為其表層及其粘合面的復合做法，可在其研磨后仍具有足夠耐磨性的表層厚度下滿足耐用與美觀的裝飾需求。復合成型的難點在其薄板成型裝置與其配制花紋的工藝。如果其復合產(chǎn)品的造價較現(xiàn)時的瓷磚等裝飾材料略高一點時，合成石以其較高的性價比和一定時間的市場考驗后可能在建筑裝飾領域中占據(jù)主導地位。

（石材網(wǎng) 轉載請注明出處）