高性能多色系列无机型人造石及其生产工艺
【技术领域】
1.本发明涉及人造石生产工艺，具体涉及一种高性能多色系列无机型人造石及其生产工艺。


背景技术：

2.多色系列无机型人造石是指在一个石材板面至少有两个不同颜色纹路的无机型人造石。目前，无机型人造石主要以单色为主，对于市场需求的多色纹路的无机型人造石依然处于空白，主要是由于无机型人造石的粘合剂为水泥基材料，其物料状态松散，在落入模具中成型的时候，因物料松散造成不能呈现纹路。同时，多色系列无机型人造石为了保持整个石材板面的层次效果，体现石材的通透自然性，一般都是要求填料粒径≤0.18mm，这对于水灰比和整个板材性能提出了更高的要求。现有技术制备的多色系列无机型人造石，存在着抗折强度、压缩强度不够高，线性膨胀系数较大的问题。


技术实现要素：

3.本发明提供一种高性能多色系列无机型人造石及其生产工艺，以解决现有技术制得的高性能多色系列无机型人造石存在着抗折强度、压缩强度不够高，线性膨胀系数较大的问题。
4.为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种高性能多色系列无机型人造石，包括以下重量百分数的原料：骨料55％-72％、粉料3％-8％、无机粘合剂18％-23％、功能化助剂2％-6％、增稠剂0.2％-0.4％、颜料0-3％、水4％-9％。
6.优选地，所述的高性能多色系列无机型人造石，包括以下重量百分数的原料：骨料59.3％、粉料6.2％、无机粘合剂20.4％、功能化助剂4.7％、增稠剂0.3％、颜料1.6％、水7.5％。
7.优选地，所述的骨料包括碳酸钙砂、石英砂中一种或两种，所述的碳酸钙砂的粒径为0.11-0.17mm，石英砂的粒径为0.12-0.18mm。
8.优选地，所述的粉料包括碳酸钙粉、石英粉、粉煤灰中的一种或几种，所述的碳酸钙粉的粒径分布为1000-1200目，石英粉的粒径分布为1000-1500目，粉煤灰的粒径分布为1500-2000目。
9.优选地，所述的无机粘合剂包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种或两种。
10.优选地，所述的功能化助剂包括添加剂a、添加剂b、添加剂c、添加剂d、添加剂e中的一种或几种；
11.所述的添加剂a为芳纶纤维，添加量为0.4％-1.2％；
12.所述的添加剂b为水性环氧树脂乳液，添加量为1％-3％；
13.所述的添加剂c为脂肪族羟基磺酸盐聚合物，添加量为0.3％-0.8％；
14.所述的添加剂d为柠檬酸钠，添加量为0.2％-0.6％；
15.所述的添加剂e为稀土稳定剂，添加量为0.1％-0.4％。
16.优选地，所述的增稠剂为分子量在8000-15000万的脱乙酰甲壳素。
17.优选地，所述的颜料包括钛白粉、铁红粉、铁黄粉、铁黑粉、炭黑粉、中铬黄、柠檬黄中的一种或几种。
18.本发明还提供一种高性能多色系列无机型人造石的生产工艺，包括以下步骤：
19.s1：将重量百分数的骨料、粉料、无机粘合剂、颜料加入到主搅拌机中进行搅拌均匀，再将重量百分数的功能化助剂、增稠剂、水加入到辅助搅拌机中，搅拌均匀后转入主搅拌机中进行4-6r/min的转速搅拌，在辅助搅拌机的物料输送到主搅拌机过程中，辅助搅拌机的物料分2-6次加入，每半圈翻动主搅拌机一次，最后在转速为4-6r/min的搅拌下，控制振动频率为6-9hz搅拌，搅拌时间为22-38s，停止43-56s，接着继续搅拌12-19s，停止30-47s，形成不同纹路的花纹的物料；
20.s2：主搅拌机的顶门关闭，使得步骤s1制得的物料处于一个密闭的环境中，抽真空，真空度控制在-0.09mpa以下，物料布入磨具中，真空下压制成型，接着脱模，制得脱模物；
21.s3：将步骤s2制得的脱模物经固化后切割打磨、表面修饰，制得高性能多色系列无机型人造石。
22.优选地，步骤s2中真空下压制成型的压力为1500-2500kn，压制时间7-10min。
23.本发明具有以下有益效果：
24.(1)本发明中的芳纶纤维均匀分散在各种原料中，可形成交错网状结构，减少开裂，进而增强无机型人造石抗折强度；脂肪族羟基磺酸盐聚合物的使用能减少单位用水量，改善芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、柠檬酸钠、稀土稳定剂的流动性，改善其工作性，提高无机型人造石的抗折强度；柠檬酸钠可用来延缓水泥水化时间，降低放热峰值，避免放置热量集中形成裂纹，从而提高无机型人造石的抗折强度；稀土稳定剂能增加制备无机型人造石物料的稳定性能，提高无机型人造石的抗折强度；水性环氧树脂乳液填充在芳纶纤维、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂等原料的间隙中，进而增强芳纶纤维、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂之间的粘接性能，进而更好发挥作用，故本发明在芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂相互配合下，协同提高了无机型人造石的抗折强度。
25.(2)本发明制得的无机型人造石的抗折强度在20.1mpa以上，压缩强度在105.2mpa以上，线性膨胀系数在6.5
×
10-6
℃-1
以下，且具有明显的规则的纹路，制得的无机型人造石的抗折强度、压缩强度、线性膨胀系数均符合tcsbz009-2019无机型人造石(压板法)工艺技术规范的无机型人造石标准指标。
26.(3)与现有技术制得的无机型人造石相比，本发明制得的无机型人造石的抗折强度至少提高21.8％，压缩强度至少提高11.2％，线性膨胀系数至少降低11.0％，说明了本发明的技术具有显著进步。
【附图说明】
27.图1是本发明实施例2制得的高性能多色系列无机型人造石外观黑白图。
【具体实施方式】
28.为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
29.所述的高性能多色系列无机型人造石，包括以下重量百分数的原料：骨料55％-72％、粉料3％-8％、无机粘合剂18％-23％、功能化助剂2％-6％、增稠剂0.2％-0.4％、颜料0-3％、水4％-9％。
30.所述的骨料包括碳酸钙砂、石英砂中一种或两种，所述的碳酸钙砂的粒径为0.11-0.17mm，石英砂的粒径为0.12-0.18mm。
31.所述的粉料包括碳酸钙粉、石英粉、粉煤灰中的一种或几种，所述的碳酸钙粉的粒径分布为1000-1200目，石英粉的粒径分布为1000-1500目，粉煤灰的粒径分布为1500-2000目。
32.所述的无机粘合剂包括硅酸盐水泥、铝酸盐水泥中的一种或两种。
33.所述的功能化助剂包括添加剂a、添加剂b、添加剂c、添加剂d、添加剂e中的一种或几种。
34.所述的添加剂a为芳纶纤维，添加量为0.4％-1.2％。
35.所述的添加剂b为水性环氧树脂乳液，添加量为1％-3％。
36.所述的添加剂c为脂肪族羟基磺酸盐聚合物，添加量为0.3％-0.8％。
37.所述的添加剂d为柠檬酸钠，添加量为0.2％-0.6％。
38.所述的添加剂e为稀土稳定剂，添加量为0.1％-0.4％。
39.所述的增稠剂为分子量在8000-15000万的脱乙酰甲壳素。
40.所述的颜料包括钛白粉、铁红粉、铁黄粉、铁黑粉、炭黑粉、中铬黄、柠檬黄中的一种或几种。
41.所述的高性能多色系列无机型人造石的生产工艺，包括以下步骤：
42.s1：将重量百分数的骨料、粉料、无机粘合剂、颜料加入到主搅拌机中进行搅拌均匀，再将重量百分数的功能化助剂、增稠剂、水加入到辅助搅拌机中，搅拌均匀后转入主搅拌机中进行4-6r/min的转速搅拌，在辅助搅拌机的物料输送到主搅拌机过程中，辅助搅拌机的物料分2-6次加入，每半圈翻动主搅拌机一次，最后在转速为4-6r/min的搅拌下，控制振动频率为6-9hz搅拌，搅拌时间为22-38s，停止43-56s，接着继续搅拌12-19s，停止30-47s，形成不同纹路的花纹的物料；
43.s2：主搅拌机的顶门关闭，使得步骤s1制得的物料处于一个密闭的环境中，抽真空，真空度控制在-0.09mpa以下，物料布入磨具中，真空下压制成型，压力为1500-2500kn，压制时间7-10min，接着脱模，制得脱模物；
44.s3：将步骤s2制得的脱模物经固化后切割打磨、表面修饰，制得高性能多色系列无机型人造石。
45.下面通过更具体实施例对本发明进行说明。
46.实施例1
47.一种高性能多色系列无机型人造石，包括以下重量百分数的原料：骨料68.5％、粉料4.1％、无机粘合剂19.3％、功能化助剂2.2％、增稠剂0.2％、颜料0.1％、水5.6％。
48.所述的骨料为石英砂，所述的石英砂的粒径为0.13mm。
49.所述的粉料为碳酸钙粉，所述的碳酸钙粉的粒径为1000目。
50.所述的无机粘合剂为硅酸盐水泥。
51.所述的功能化助剂包括添加剂a、添加剂b、添加剂c、添加剂d、添加剂e。
52.所述的添加剂a为芳纶纤维，添加量为0.5％。
53.所述的添加剂b为水性环氧树脂乳液，添加量为1％。
54.所述的添加剂c为脂肪族羟基磺酸盐聚合物，添加量为0.3％。
55.所述的添加剂d为柠檬酸钠，添加量为0.3％。
56.所述的添加剂e为稀土稳定剂，添加量为0.1％。
57.所述的增稠剂为分子量在8000万的脱乙酰甲壳素。
58.所述的颜料为钛白粉、铁红粉、铁黑粉按质量比为3:1:1组成。
59.所述的高性能多色系列无机型人造石的生产工艺，包括以下步骤：
60.s1：将重量百分数的骨料、粉料、无机粘合剂、颜料加入到主搅拌机中进行搅拌均匀，再将重量百分数的功能化助剂、增稠剂、水加入到辅助搅拌机中，搅拌均匀后转入主搅拌机中进行4r/min的转速搅拌，在辅助搅拌机的物料输送到主搅拌机过程中，辅助搅拌机的物料分3次加入，每半圈翻动主搅拌机一次，最后在转速为4r/min的搅拌下，控制振动频率为6hz搅拌，搅拌时间为36s，停止44s，接着继续搅拌17s，停止32s，形成不同纹路的花纹的物料；
61.s2：主搅拌机的顶门关闭，使得步骤s1制得的物料处于一个密闭的环境中，抽真空，真空度控制在-0.08mpa以下，物料布入磨具中，真空下压制成型，压力为1500kn，压制时间10min，接着脱模，制得脱模物；
62.s3：将步骤s2制得的脱模物经固化后切割打磨、表面修饰，制得高性能多色系列无机型人造石。
63.实施例2
64.一种高性能多色系列无机型人造石，包括以下重量百分数的原料：骨料59.3％、粉料6.2％、无机粘合剂20.4％、功能化助剂4.7％、增稠剂0.3％、颜料1.6％、水7.5％。
65.所述的骨料为碳酸钙砂、石英砂按质量比为2:1组成，所述的碳酸钙砂的粒径为0.16mm，石英砂的粒径为0.14mm。
66.所述的粉料为碳酸钙粉、石英粉按质量比为3:1组成，所述的碳酸钙粉的粒径为1200目，石英粉的粒径为1400目。
67.所述的无机粘合剂为铝酸盐水泥。
68.所述的功能化助剂包括添加剂a、添加剂b、添加剂c、添加剂d、添加剂e。
69.所述的添加剂a为芳纶纤维，添加量为1％。
70.所述的添加剂b为水性环氧树脂乳液，添加量为2.3％。
71.所述的添加剂c为脂肪族羟基磺酸盐聚合物，添加量为0.6％。
72.所述的添加剂d为柠檬酸钠，添加量为0.5％。
73.所述的添加剂e为稀土稳定剂，添加量为0.3％。
74.所述的增稠剂为分子量在15000万的脱乙酰甲壳素。
75.所述的颜料为钛白粉、铁黄粉、柠檬黄按质量比为5:0.3:1组成。
76.所述的高性能多色系列无机型人造石的生产工艺，包括以下步骤：
77.s1：将重量百分数的骨料、粉料、无机粘合剂、颜料加入到主搅拌机中进行搅拌均匀，再将重量百分数的功能化助剂、增稠剂、水加入到辅助搅拌机中，搅拌均匀后转入主搅拌机中进行5r/min的转速搅拌，在辅助搅拌机的物料输送到主搅拌机过程中，辅助搅拌机的物料分5次加入，每半圈翻动主搅拌机一次，最后在转速为5r/min的搅拌下，控制振动频率为8hz搅拌，搅拌时间为32s，停止50s，接着继续搅拌16s，停止36s，形成不同纹路的花纹的物料；
78.s2：主搅拌机的顶门关闭，使得步骤s1制得的物料处于一个密闭的环境中，抽真空，真空度控制在-0.09mpa以下，物料布入磨具中，真空下压制成型，压力为2500kn，压制时间7min，接着脱模，制得脱模物；
79.s3：将步骤s2制得的脱模物经固化后切割打磨、表面修饰，制得高性能多色系列无机型人造石。
80.实施例3
81.一种高性能多色系列无机型人造石，包括以下重量百分数的原料：骨料56.1％、粉料7.1％、无机粘合剂20.2％、功能化助剂5.4％、增稠剂0.4％、颜料2.6％、水8.2％。
82.所述的骨料为碳酸钙砂，所述的碳酸钙砂的粒径为0.12mm。
83.所述的粉料为石英粉，所述的石英粉的粒径为1200目。
84.所述的无机粘合剂为硅酸盐水泥。
85.所述的功能化助剂包括添加剂a、添加剂b、添加剂c、添加剂d、添加剂e。
86.所述的添加剂a为芳纶纤维，添加量为1.1％。
87.所述的添加剂b为水性环氧树脂乳液，添加量为2.7％。
88.所述的添加剂c为脂肪族羟基磺酸盐聚合物，添加量为0.7％。
89.所述的添加剂d为柠檬酸钠，添加量为0.5％。
90.所述的添加剂e为稀土稳定剂，添加量为0.4％。
91.所述的增稠剂为分子量在8000万的脱乙酰甲壳素。
92.所述的颜料包括钛白粉、炭黑粉、中铬黄按质量比为4:0.1:0.3组成。
93.所述的高性能多色系列无机型人造石的生产工艺，包括以下步骤：
94.s1：将重量百分数的骨料、粉料、无机粘合剂、颜料加入到主搅拌机中进行搅拌均匀，再将重量百分数的功能化助剂、增稠剂、水加入到辅助搅拌机中，搅拌均匀后转入主搅拌机中进行6r/min的转速搅拌，在辅助搅拌机的物料输送到主搅拌机过程中，辅助搅拌机的物料分4次加入，每半圈翻动主搅拌机一次，最后在转速为6r/min的搅拌下，控制振动频率为9hz搅拌，搅拌时间为24s，停止48s，接着继续搅拌15s，停止42s，形成不同纹路的花纹的物料；
95.s2：主搅拌机的顶门关闭，使得步骤s1制得的物料处于一个密闭的环境中，抽真空，真空度控制在-0.09mpa以下，物料布入磨具中，真空下压制成型，压力为2000kn，压制时间9min，接着脱模，制得脱模物；
96.s3：将步骤s2制得的脱模物经固化后切割打磨、表面修饰，制得高性能多色系列无机型人造石。
97.对比例1
98.与实施例2的生产工艺基本相同，唯有不同的是制备多色系列无机型人造石的原
料中缺少芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂。
99.对比例2
100.与实施例2的生产工艺基本相同，唯有不同的是制备多色系列无机型人造石的原料中缺少芳纶纤维。
101.对比例3
102.与实施例2的生产工艺基本相同，唯有不同的是制备多色系列无机型人造石的原料中缺少水性环氧树脂乳液。
103.对比例4
104.与实施例2的生产工艺基本相同，唯有不同的是制备多色系列无机型人造石的原料中缺少脂肪族羟基磺酸盐聚合物。
105.对比例5
106.与实施例2的生产工艺基本相同，唯有不同的是制备多色系列无机型人造石的原料中缺少柠檬酸钠。
107.对比例6
108.与实施例2的生产工艺基本相同，唯有不同的是制备多色系列无机型人造石的原料中缺少稀土稳定剂。
109.对比例7
110.采用中国专利申请文献“一种多色系列无机型人造石及其制备方法(申请公布号：cn111892352a)”中实施例1-3的工艺制备多色系列无机型人造石。
111.采用实施例1-3和对比例1-7的生产工艺制备无机型人造石，对抗折强度、压缩强度、线性膨胀系数进行检测，同时观察外观，结果如下：
112.表1无机型人造石标准指标
[0113][0114]
备注：表1是tcsbz009-2019无机型人造石(压板法)工艺技术规范的无机型人造石标准指标。
[0115]
表2实施例1-3和对比例1-7的无机型人造石检测结果
[0116][0117][0118]
注：抗折强度、压缩强度、线性热膨胀采用tcsbz009-2019无机型人造石(压板法)工艺技术规范进行检测；外观是直接肉眼观察；
“‑”
表示不检测的意思。
[0119]
(1)由表1、表2可知，由实施例1-3的数据可见，本发明制得的无机型人造石的抗折强度在20.1mpa以上，压缩强度在105.2mpa以上，线性膨胀系数在6.5
×
10-6
℃-1
以下，且具有明显的规则的纹路。其中实施例2为最优实施例，制得的无机型人造石外观见图1。本发明制得的无机型人造石的抗折强度、压缩强度、线性膨胀系数均符合表1的标准指标。
[0120]
(2)由实施例2和对比例1的抗折强度数据，可以计算得出芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂一起使用时产生的抗折强度的效果值＝21.5-6.4＝15.1(mpa)；由实施例2和对比例2的抗折强度数据，可以计算得出芳纶纤维
单独使用时产生的抗折强度的效果值＝21.5-18.5＝3(mpa)；由实施例2和对比例3的抗折强度数据，可以计算得出水性环氧树脂乳液单独使用时产生的抗折强度的效果值＝21.5-18.3＝3.2(mpa)；由实施例2和对比例4的抗折强度数据，可以计算得出脂肪族羟基磺酸盐聚合物单独使用时产生的抗折强度的效果值＝21.5-19.4＝2.1(mpa)；由实施例2和对比例5的抗折强度数据，可以计算得出柠檬酸钠单独使用时产生的抗折强度的效果值＝21.5-19.2＝2.3(mpa)；由实施例2和对比例6的抗折强度数据，可以计算得出稀土稳定剂单独使用时产生的抗折强度的效果值＝21.5-18.9＝2.6(mpa)。结合以上数据可以计算得出芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂分别单独使用时叠加产生的抗折强度的效果值＝3+3.2+2.1+2.3+2.6＝13.2(mpa)。
[0121]
综上，可以计算得出芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂一起使用时产生的抗折强度的效果值比芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂分别单独使用时叠加产生的抗折强度的效果值提高的百分数＝(15.1-13.2)
÷
13.2
×
100％＝14.4％。
[0122]
假如芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂一起使用时产生的抗折强度的效果值比芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂分别单独使用时叠加产生的抗折强度的效果值提高的百分数＞10％，则说明芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂一起添加在制备无机型人造石中起到了协同作用；
[0123]
假如芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂一起使用时产生的抗折强度的效果值比芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂分别单独使用时叠加产生的抗折强度的效果值提高的百分数＜10％，则说明提高的百分数过小，认为芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂一起添加在制备无机型人造石中起到了简单叠加作用，不产生协同作用；当百分数＜0时，则认为产生了负作用。
[0124]
依据上述判断，本发明中芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂一起使用时产生的抗折强度的效果值比芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂分别单独使用时叠加产生的抗折强度的效果值提高的百分数为14.4％＞10％，说明了芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂在制备无机型人造石中起到了协同作用，协同提高了抗折强度。这是因为：芳纶纤维均匀分散在各种原料中，可形成交错网状结构，减少开裂，进而增强无机型人造石抗折强度；脂肪族羟基磺酸盐聚合物的使用能减少单位用水量，改善芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、柠檬酸钠、稀土稳定剂的流动性，改善其工作性，提高无机型人造石的抗折强度；柠檬酸钠可用来延缓水泥水化时间，降低放热峰值，避免放置热量集中形成裂纹，从而提高无机型人造石的抗折强度；稀土稳定剂能增加制备无机型人造石物料的稳定性能，提高无机型人造石的抗折强度；水性环氧树脂乳液填充在芳纶纤维、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂等原料的间隙中，进而增强芳纶纤维、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂之间的粘接性能，进而更好发挥作用，故本发明在芳纶纤维、水性环氧树脂乳液、脂肪族羟基磺酸盐聚合物、柠檬酸钠、稀土稳定剂相互配合下，协同提高了无机型人造石的抗折强度。
[0125]
(3)由实施例1-3和对比例7(现有技术)的数据来看，与对比例7制得的无机型人造石相比，本发明制得的无机型人造石的抗折强度至少提高21.8％，压缩强度至少提高11.2％，线性膨胀系数至少降低11.0％，说明了本发明与现有技术相比，具有显著进步。
[0126]
以上内容不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。