專利名稱：人造大理石用糊劑組合物及使用其制造人造大理石的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造用作室外結(jié)構(gòu)材料或室內(nèi)結(jié)構(gòu)材料的人造大理石的糊劑組合物(paste composition),以及一種使用所述糊劑組合物制造人造大理石的方法,并且更具體地，涉及人造大理石用糊劑組合物以及使用其制造人造大理石的方法，這可以解決現(xiàn)有的水泥質(zhì)大理石的風(fēng)化和耐久性的問題和現(xiàn)有的使用無機(jī)粘合劑(如無定形活化硅鋁酸鹽化合物)的基于有機(jī)粘合劑的大理石的耐熱性和耐酸性的問題。
背景技術(shù)：
與天然石相對(duì)的人造石是指人工制造的石頭。人造石(如人造大理石和人造花崗巖)主要用作室外結(jié)構(gòu)材料或室內(nèi)結(jié)構(gòu)材料。最具代表性的人造石是水泥質(zhì)人造石。水泥質(zhì)人造石制造成本低并且通常用作室內(nèi)結(jié)構(gòu)材料。然而，水泥質(zhì)人造石具有其耐久性根據(jù)溫度變化而降低的缺點(diǎn)。此外，在水泥質(zhì)人造石中，固化水泥時(shí)通過水解反應(yīng)生成的可溶性堿性化合物或氫氧化鈣組分通過毛細(xì)現(xiàn)象通過孔被抽提至人造石的表面，或與空氣中的二氧化碳反應(yīng)從而產(chǎn)生不溶的碳酸鈣并因此出現(xiàn)風(fēng)化。因此，在將水泥質(zhì)人造石長時(shí)間地用作室外結(jié)構(gòu)材料的情況下，其外觀會(huì)受到嚴(yán)重破壞。因此，已經(jīng)逐漸舍棄將水泥質(zhì)人造石用作室外結(jié)構(gòu)材料。此外，為了抑制水泥質(zhì)人造石中的風(fēng)化問題，已經(jīng)提出基于有機(jī)粘合劑的人造石，其中部分水泥被有機(jī)聚合物取代。然而，在基于有機(jī)粘合劑的人造石的情況下，其在耐熱性、耐酸性和表面硬度方面存在一些問題，并且因此其仍然不能用作室外結(jié)構(gòu)材料。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的一個(gè)目的是提供人造大理石用糊劑組合物以及一種使用其制造人造大理石的方法，這可以解決現(xiàn)有的水泥質(zhì)大理石的風(fēng)化和耐久性的問題和現(xiàn)有的基于有機(jī)粘合劑的大理石的耐熱性和耐酸性的問題，并且通過使用無機(jī)粘合劑(如無定形活化硅鋁酸鹽化合物)以及還使用輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料而使所述人造大理石具有絕熱功能。解決方案為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種用于制造人造大理石的糊劑組合物，所述組合物包括10-20重量份的白水泥、3-10重量份的無定形活化娃招酸鹽、40-70重量份的碎石屑(broken stone chips)、5_10重量份的水、0. 1_1重量份的減水劑和10-30重量份的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料。此外，本發(fā)明提供一種制造人造大理石的方法，包括通過將10-20重量份的白水泥、3-10重量份的無定形活化硅鋁酸鹽、40-70重量份的碎石屑、5-10重量份的水、0. 1-1重量份的減水劑和10-30重量份的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料混合而制備人造大理石用的糊劑；將糊劑傾倒在模具中并振動(dòng)成型；使糊劑固化；在高溫和高壓下引發(fā)固化的人造大理石的水熱反應(yīng)；并且加工固化的產(chǎn)物。本發(fā)明的有益效果根據(jù)本發(fā)明，通過使用無機(jī)粘合劑(如無定形活化硅鋁酸鹽)可以防止風(fēng)化。此外，由于在進(jìn)行振動(dòng)成型方法時(shí)使用具有低比重的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料，輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料浮至上側(cè)并且形成所需的層，從而提供絕熱功能。


本發(fā)明上述的和其他的目的、特征和優(yōu)勢(shì)由以下給出的優(yōu)選實(shí)施方案的描述結(jié)合附圖而變得明顯，其中圖1是流程圖，示出了本發(fā)明的制造人造大理石的方法。圖2是顯示對(duì)比實(shí)施例的人造大理石的視圖，其中沒有使用無定形活化硅鋁酸鹽化合物和輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料。圖3是顯示出兩層的視圖，其中具有高比重的碎石屑下沉至模具的底部而具有低比重的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料浮至模具的表面。本發(fā)明的最佳實(shí)施方式在下文中，將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方案。本發(fā)明的人造大理石用糊劑組合 物由白水泥、無定形活化硅鋁酸鹽、碎石屑、水、減水劑，和輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料組成。白水泥用作基礎(chǔ)粘合劑，并且加入10-20重量份的白水泥。如果其含量低于10重量份，在水泥的水合反應(yīng)后其強(qiáng)度降低。并且如果其含量高于20重量份，制造成本提高并且也會(huì)由于過量水泥而發(fā)生風(fēng)化。無定形活化硅鋁酸鹽用作無機(jī)粘合劑。偏高嶺土、粉煤灰、硅藻土、微硅粉(silicafume)等可以單獨(dú)使用或其中的兩種或更多種結(jié)合使用。優(yōu)選地，在糊劑組合物中包含3-10重量份的無定形活化硅鋁酸鹽。如果含量低于3重量份，不能防止風(fēng)化，并且還因?yàn)椴荒苡行У匦纬删哂腥S網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽聚合物，會(huì)削弱其強(qiáng)度。然而，如果含量高于10重量份，人造大理石的硬度降低，并且因此不能用作室外結(jié)構(gòu)材料。通過在600°C _900°C的溫度下熱處理高嶺土并隨后使其活化而得到偏高嶺土。碎石屑通過磨碎天然石(如大理石、蛇紋石和花崗巖)或人造石而獲得并且包括矽石(silica stone)或天然石的細(xì)粉。碎石屑是人造大理石的基礎(chǔ)材料,并且用于賦予人造大理石以硬度。優(yōu)選地,在糊劑組合物中包含40-70重量份的碎石屑。如果含量低于40重量份，會(huì)削弱人造大理石的硬度并因此人造大理石不能用作室外結(jié)構(gòu)材料。此外，由于集料不在外部出現(xiàn)，不能提供良好外觀。如果含量高于70重量份，則無機(jī)粘合劑的相對(duì)含量降低，并且因此削弱人造大理石的強(qiáng)度。并且當(dāng)與用于糊劑組合物的其他材料混合時(shí)，也削弱了可加工性。使用低比重的泡沫玻璃(foam glass)作為輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料(具有0.2-lmm的直徑)以獲得絕熱效果。在本文中，對(duì)于提供絕熱效果更加有利的是比重為O. 3-0. 8，優(yōu)選O. 3-0. 5。輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料的含量為10-30重量份。如果含量低于10重量份，絕熱效果不顯著，并且如果含量高于30重量份，在混合中存在問題。
為達(dá)到上述比重的范圍，優(yōu)選在700_800°C的溫度下進(jìn)行玻璃發(fā)泡。如果玻璃發(fā)泡在800°C或更高的溫度下進(jìn)行，比重增大，并因此不優(yōu)選。使用5-10重量份的水，并且可以使用各種減水劑，如萘基、三聚氰胺基和多羧酸基減水劑，但是本發(fā)明不限于這些。主要使用多羧酸基減水劑。優(yōu)選地，減水劑的含量為O. 1-1重量份。對(duì)于與上述材料混合的糊劑，根據(jù)反應(yīng)條件和組分比例同時(shí)進(jìn)行或依次進(jìn)行各種反應(yīng)，如硅鋁酸鹽的分解反應(yīng)、通過硅鋁酸鹽重組的聚合反應(yīng)，以及鈣與硅酸鹽的偶合反應(yīng)。在硅鋁酸鹽的分解反應(yīng)中，在無定形活化硅鋁酸鹽化合物(如偏高嶺土和粉煤灰)表面上的鋁離子和硅離子溶解于強(qiáng)堿性溶液中，并因此形成了通過鋁酸鹽和硅酸鹽的偶合形成的四面體招酸鹽(AlO4)、娃酸鹽(SiO4)和低聚娃招酸鹽(oligosialate)。通過硅鋁酸鹽分解反應(yīng)形成的離子通過聚合反應(yīng)形成聚硅鋁酸鹽，所述聚合反應(yīng)是在堿性催化劑條件下低聚硅鋁酸鹽的重組反應(yīng)。低聚硅鋁酸鹽的聚合反應(yīng)根據(jù)鋁離子和硅離子的組成比例和反應(yīng)條件形成單體如S1-0-Al-0-、S1-O-Al-O-S1-O-和S1-O-Al-O-S1-O-S1-O-，并因此形成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚合物型高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)。由于硅鋁酸鹽聚合物具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其在高溫下具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。此外，因?yàn)槠渚哂屑铀俚脑缙趶?qiáng)度發(fā)展，可以減少制造時(shí)間。此外，硅鋁酸鹽聚合物在低溫下固化并具有低的能量消耗。此外，由于其由無機(jī)材料形成，可用作生態(tài)友好材料。同時(shí)，在硅鋁酸鹽中溶解的硅酸鹽的某些離子與氫氧化鈣反應(yīng)形成水合硅酸鈣。所述離子也形成結(jié)晶材料，例如雪娃I丐石(tobermorite )或半結(jié)晶材料。因此，根據(jù)本發(fā)明的糊劑組合物，可以提高作為無機(jī)粘合劑的鋁硅酸鹽的含量并且還可以降低孔隙率，并因此可以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度和水密性能。

以上述比例混合的糊劑通過傾倒在模具中并振動(dòng)成型處理、固化處理、水熱反應(yīng)處理和加工處理以制造人造大理石。換句話說，將10-20重量份的白水泥、3-10重量份的無定形活化硅鋁酸鹽、40_70重量份的碎石屑、5-10重量份的水、O. 1-1重量份的減水劑和10-30重量份的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料混合以制備糊劑，并將糊劑傾倒至模具中。所述模具用于確定待制造的人造大理石的形狀。在本文中，可以預(yù)先在模具的內(nèi)表面上涂布脫模材料以使人造大理石在固化處理后可以容易地從模具分離。在振動(dòng)成型處理中，使模具在1000-3500rpm下振動(dòng)約30秒_3分鐘以使具有高比重的碎石屑沉至模具的底部并使輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料屑由于其比重的差別而浮至模具表面，從而形成兩層。優(yōu)選地，使用蒸汽固化處理和高壓高溫蒸汽固化處理進(jìn)行兩次固化處理。在固化人造大理石用糊劑的蒸汽固化處理中，糊劑組合物逐漸硬化形成人造大理石。固化在0°C -150°c的溫度和65%或更高的相對(duì)濕度下進(jìn)行12-36小時(shí)。在高壓和高溫固化處理中，在約10巴壓力下的高壓釜中引發(fā)模塑物水熱反應(yīng)5-10小時(shí)，從而產(chǎn)生火山灰反應(yīng)。加工處理包括拋光過程、表面處理過程等。成型的人造大理石的表面被適當(dāng)?shù)厍懈畈㈦S后通過拋光過程處理以具有光澤。根據(jù)條件，通過表面處理過程使初始著色性能最大化。圖1是示出本發(fā)明人造大理石制造方法的流程圖，其中該方法包括制備人造大理石用糊劑的步驟、傾倒步驟、振動(dòng)成型步驟、蒸汽固化步驟、高壓和高溫二次固化步驟，和拋光以及表面處理步驟。本發(fā)明實(shí)施方式在下文中，參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方案。然而，本發(fā)明不限于以下描述的實(shí)施方案。<實(shí)施方案>本發(fā)明實(shí)施例將18. 5重量份的白水泥、6重量份的偏高嶺土(火山灰反應(yīng)性950分鐘，300目或更小的尺寸，白色)、50重量份的碎石屑、17重量份的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料(直徑
O.7mm，在約800°C的溫度下煅燒以具有比重為O. 3的泡沫玻璃)、8重量份的水，和O. 5重量份的減水劑(聚羧酸基減水劑)混合以制備無機(jī)粘合劑。將該無機(jī)粘合劑傾倒至模具中并隨后通過振動(dòng)成型過程(3，500rpm，約3分鐘)處理，從而形成模塑物。當(dāng)目測(cè)觀察形成的模塑物時(shí)，碎石屑沉至模具的底部并且具有低比重的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料浮至模具的表面，從而形成兩層(參考圖3 )。將模塑物在60°C的溫度和98%的相對(duì)濕度下固化24小時(shí)，從而制造人造大理石。人造大理石通過水熱反應(yīng)二次固化，所述水熱反應(yīng)在10巴壓力和約180°C溫度下的高壓釜中進(jìn)行10小時(shí)。然后人造大理石通過側(cè)切、拋光和表面處理過程，從而制造具有絕熱功能的人造大理石。制造的人造大理石示于圖3。對(duì)比實(shí)施 例將24. 5重量份的白水泥、67重量份的碎石屑、8重量份的水，和O. 5重量份的減水劑混合以制備無機(jī)粘合劑。將無機(jī)粘合劑傾倒至模具中并隨后通過振動(dòng)成型過程(3，500rpm,約3分鐘)處理，從而形成模塑物。將模塑物在60°C的溫度和98%的相對(duì)濕度下固化24小時(shí)，從而制造人造大理石。人造大理石通過側(cè)切、拋光和表面處理過程，從而制造具有絕熱功能的人造大理石。制造的人造大理石示于圖2。物理性能測(cè)試和評(píng)估根據(jù)三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度、熱導(dǎo)率和吸水性測(cè)定根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例和對(duì)比實(shí)施例制造的人造大理石的物理性能，并且其結(jié)果示于表I。*三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度的測(cè)量基于KS F4035。*熱導(dǎo)率的測(cè)量基于KS L9016。*吸水性的測(cè)量基于KS F2530。表I
I彎曲強(qiáng)度(MPa)I熱導(dǎo)率(千卡/mh°c ) |吸水性(％)
對(duì)比實(shí)施例Ti02Γ3
本發(fā)明實(shí)施例15006Tl
如表I所示，由于本發(fā)明實(shí)施例的含有無定形活化硅鋁酸鹽和輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料的人造大理石可以確保比對(duì)比實(shí)施例的人造大理石更高的致密性，其具有更高的彎曲強(qiáng)度和更低的吸水性。此外，如圖3所示，由于含有輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料的人造大理石在其一個(gè)表面上具有輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料層，可以降低熱導(dǎo)率并從而提供絕熱功倉泛。雖然本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)具體實(shí)施方案進(jìn)行了描述，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是在不偏離如以下權(quán)利要求所定義的發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍下可以做出各種改變和改進(jìn)。工業(yè)應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明，可以通過使用無機(jī)粘合劑(如無定形活化硅鋁酸鹽)防止風(fēng)化。此外，由于在進(jìn)行振動(dòng)成型過程中施用具有低比重的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料，該輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料浮至上側(cè)并形成 所需的層，從而提供絕熱功能。
權(quán)利要求
1.用于制造人造大理石的糊劑組合物，其由10-20重量份的白水泥、3-10重量份的無定形活化娃招酸鹽、40-70重量份的碎石屑、5-10重量份的水、O. 1-1重量份的減水劑和10-30重量份的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料組成。
2.權(quán)利要求1的用于制造人造大理石的糊劑組合物，其中糊劑組合物經(jīng)歷硅鋁酸鹽的分解反應(yīng)、通過硅鋁酸鹽重組的聚合反應(yīng)，和鈣與硅酸鹽的偶合反應(yīng)。
3.權(quán)利要求1的用于制造人造大理石的糊劑組合物，其中無定形活化硅鋁酸鹽為選自偏高嶺土、粉煤灰、硅藻土和微硅粉中的一種、或兩種或更多種。
4.權(quán)利要求1的用于制造人造大理石的糊劑組合物，其中輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料為具有低比重的泡沫玻璃。
5.一種制造人造大理石的方法，包括 制備人造大理石用糊劑，所述糊劑通過將10-20重量份的白水泥、3-10重量份的無定形活化硅鋁酸鹽、40-70重量份的碎石屑、5-10重量份的水、O. 1-1重量份的減水劑和10-30重量份的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料混合而制備； 將糊劑傾倒在1吳具中并振動(dòng)成型； 使糊劑固化； 在高溫和高壓下引發(fā)固化的人造大理石的水熱反應(yīng)；以及 加工固化的產(chǎn)物。
6.權(quán)利要求5的方法，其中在1000-3500rpm下進(jìn)行振動(dòng)成型約30秒-3分鐘以使碎石屑沉至模具的底部并使具有低比重的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料屑浮至模具的表面，從而形成兩層。
7.權(quán)利要求5的方法，其中無定形活化硅鋁酸鹽為選自偏高嶺土、粉煤灰、硅藻土和微硅粉中的一種、或兩種或更多種。
8.權(quán)利要求5的方法，其中輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料為具有低比重的泡沫玻璃。
全文摘要
本發(fā)明涉及人造大理石用糊劑組合物和一種使用所述糊劑組合物制造人造大理石的方法，這可以解決現(xiàn)有的水泥質(zhì)大理石的風(fēng)化和耐久性的問題和現(xiàn)有的基于有機(jī)粘合劑的大理石的耐熱性和耐酸性的問題，并且通過使用無機(jī)粘合劑(如無定形活化硅鋁酸鹽化合物)以及使用輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料而使人造大理石具有絕熱功能。制造人造大理石的方法包括通過將10-20重量份的白水泥、3-10重量份的無定形活化硅鋁酸鹽、40-70重量份的碎石屑、5-10重量份的水、0.1-1重量份的減水劑和10-30重量份的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機(jī)材料混合而制備人造大理石用糊劑；將糊劑傾倒在模具中并振動(dòng)成型；使糊劑固化；在高溫和高壓下引發(fā)固化的人造大理石的水熱反應(yīng)；并加工固化的產(chǎn)物。
文檔編號(hào)B28B1/087GK103068769SQ201180039783
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月19日
發(fā)明者樸昌煥, 鄭正皓 申請(qǐng)人:樂金華奧斯株式會(huì)社