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
技術領域：
本發(fā)明涉及用于制造用作室外結構材料或室內(nèi)結構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)大理石的風化和耐久性的問題和現(xiàn)有的使用無機粘合劑(如無定形活化硅鋁酸鹽化合物)的基于有機粘合劑的大理石的耐熱性和耐酸性的問題。
背景技術：
與天然石相對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)主要用作室外結構材料或室內(nèi)結構材料。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)結構材料。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。此外，在水泥質(zhì)人造石中，固化水泥時通過水解反應生成的可溶性堿性化合物或氫氧化鈣組分通過毛細現(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從而產(chǎn)生不溶的碳酸鈣并因此出現(xiàn)風化。因此，在將水泥質(zhì)人造石長時間地用作室外結構材料的情況下，其外觀會受到嚴重破壞。因此，已經(jīng)逐漸舍棄將水泥質(zhì)人造石用作室外結構材料。此外，為了抑制水泥質(zhì)人造石中的風化問題，已經(jīng)提出基于有機粘合劑的人造石，其中部分水泥被有機聚合物取代。然而，在基于有機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構材料。

發(fā)明內(nèi)容
技術問題本發(fā)明的一個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)大理石的風化和耐久性的問題和現(xiàn)有的基于有機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)顆粒狀多孔無機材料而使所述人造大理石具有絕熱功能。解決方案為實現(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；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，通過使用無機粘合劑(如無定形活化硅鋁酸鹽)可以防止風化。此外，由于在進行振動成型方法時使用具有低比重的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機材料，輕質(zhì)顆粒狀多孔無機材料浮至上側(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)勢由以下給出的優(yōu)選實施方案的描述結合附圖而變得明顯，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是顯示對比實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)顆粒狀多孔無機材料浮至模具的表面。本發(fā)明的最佳實施方式在下文中，將詳細描述本發(fā)明的實施方案。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)顆粒狀多孔無機材料組成。白水泥用作基礎粘合劑，并且加入10-20重量份的白水泥。如果其含量低于10重量份，在水泥的水合反應后其強度降低。并且如果其含量高于20重量份，制造成本提高并且也會由于過量水泥而發(fā)生風化。無定形活化硅鋁酸鹽用作無機粘合劑。偏高嶺土、粉煤灰、硅藻土、微硅粉(silicafume)等可以單獨使用或其中的兩種或更多種結合使用。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，不能防止風化，并且還因為不能有效地形成具有三維網(wǎng)狀結構的硅鋁酸鹽聚合物，會削弱其強度。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構材料。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)或天然石的細粉。碎石屑是人造大理石的基礎材料,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構材料。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，則無機粘合劑的相對含量降低，并且因此削弱人造大理石的強度。并且當與用于糊劑組合物的其他材料混合時，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)顆粒狀多孔無機材料(具有0.2-lmm的直徑)以獲得絕熱效果。在本文中，對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。
為達到上述比重的范圍，優(yōu)選在700_800°C的溫度下進行玻璃發(fā)泡。如果玻璃發(fā)泡在800°C或更高的溫度下進行，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。對于與上述材料混合的糊劑，根據(jù)反應條件和組分比例同時進行或依次進行各種反應，如硅鋁酸鹽的分解反應、通過硅鋁酸鹽重組的聚合反應，以及鈣與硅酸鹽的偶合反應。在硅鋁酸鹽的分解反應中，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形成的離子通過聚合反應形成聚硅鋁酸鹽，所述聚合反應是在堿性催化劑條件下低聚硅鋁酸鹽的重組反應。低聚硅鋁酸鹽的聚合反應根據(jù)鋁離子和硅離子的組成比例和反應條件形成單體如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)狀結構的聚合物型高強度結構。由于硅鋁酸鹽聚合物具有三維網(wǎng)狀結構，其在高溫下具有結構穩(wěn)定性。此外，因為其具有加速的早期強度發(fā)展，可以減少制造時間。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，由于其由無機材料形成，可用作生態(tài)友好材料。同時，在硅鋁酸鹽中溶解的硅酸鹽的某些離子與氫氧化鈣反應形成水合硅酸鈣。所述離子也形成結晶材料，例如雪娃I丐石(tobermorite )或半結晶材料。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，并因此可以實現(xiàn)高強度和水密性能。

以上述比例混合的糊劑通過傾倒在模具中并振動成型處理、固化處理、水熱反應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。在振動成型處理中，使模具在1000-3500rpm下振動約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%或更高的相對濕度下進行12-36小時。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5-10小時，從而產(chǎn)生火山灰反應。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?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)明實施方式在下文中，參考附圖詳細描述本發(fā)明的實施方案。然而，本發(fā)明不限于以下描述的實施方案。<實施方案>本發(fā)明實施例將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)混合以制備無機粘合劑。將該無機粘合劑傾倒至模具中并隨后通過振動成型過程(3，500rpm，約3分鐘)處理，從而形成模塑物。當目測觀察形成的模塑物時，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%的相對濕度下固化24小時，從而制造人造大理石。人造大理石通過水熱反應二次固化，所述水熱反應在10巴壓力和約180°C溫度下的高壓釜中進行10小時。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。對比實施 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粘合劑。將無機粘合劑傾倒至模具中并隨后通過振動成型過程(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%的相對濕度下固化24小時，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。物理性能測試和評估根據(jù)三點彎曲強度、熱導率和吸水性測定根據(jù)本發(fā)明實施例和對比實施例制造的人造大理石的物理性能，并且其結果示于表I。*三點彎曲強度的測量基于KS F4035。*熱導率的測量基于KS L9016。*吸水性的測量基于KS F2530。表I
I彎曲強度(MPa)I熱導率(千卡/mh°c ) |吸水性(％)
對比實施例Ti02Γ3
本發(fā)明實施例15006Tl
如表I所示，由于本發(fā)明實施例的含有無定形活化硅鋁酸鹽和輕質(zhì)顆粒狀多孔無機材料的人造大理石可以確保比對比實施例的人造大理石更高的致密性，其具有更高的彎曲強度和更低的吸水性。此外，如圖3所示，由于含有輕質(zhì)顆粒狀多孔無機材料的人造大理石在其一個表面上具有輕質(zhì)顆粒狀多孔無機材料層，可以降低熱導率并從而提供絕熱功倉泛。雖然本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)具體實施方案進行了描述，對于本領域技術人員而言顯而易見的是在不偏離如以下權利要求所定義的發(fā)明的實質(zhì)和范圍下可以做出各種改變和改進。工業(yè)應用根據(jù)本發(fā)明，可以通過使用無機粘合劑(如無定形活化硅鋁酸鹽)防止風化。此外，由于在進行振動成型過程中施用具有低比重的輕質(zhì)顆粒狀多孔無機材料，該輕質(zhì)顆粒狀多孔無機材料浮至上側(cè)并形成 所需的層，從而提供絕熱功能。
權利要求
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)顆粒狀多孔無機材料組成。
2.權利要求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、通過硅鋁酸鹽重組的聚合反應，和鈣與硅酸鹽的偶合反應。
3.權利要求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)顆粒狀多孔無機材料混合而制備； 將糊劑傾倒在1吳具中并振動成型； 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；以及 加工固化的產(chǎn)物。
6.權利要求5的方法，其中在1000-3500rpm下進行振動成型約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)顆粒狀多孔無機材料屑浮至模具的表面，從而形成兩層。
7.權利要求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.權利要求5的方法，其中輕質(zhì)顆粒狀多孔無機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)大理石的風化和耐久性的問題和現(xiàn)有的基于有機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；并加工固化的產(chǎn)物。
文檔編號B28B1/087GK103068769SQ201180039783
公開日2013年4月24日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權日2010年8月19日
發(fā)明者樸昌煥, 鄭正皓 申請人:樂金華奧斯株式會社