高強復(fù)合水泥基人造裝飾板的生產(chǎn)工藝

周忠華

過去，人造裝飾石如人造花崗石是用天然碎石粒與聚酯等樹脂固化而成，或使用水泥為基料與天然碎石固化而成。近來，有關(guān)技術(shù)文獻報道了一種人造花崗石制作方法，即在涂覆樹脂的基板上分布無機質(zhì)顆粒，壓制成板；還報道了一種無機質(zhì)人造石制作方法，即用水泥、硅酸質(zhì)物料和礦渣組成的水硬性無機粉料為基料，加入顏料，擠出成形。但眾所周知，使用樹脂制人造石成本高，而且基板與裝飾層分別成形，附著力存在問題，而為提高粘合力，需高溫長時間壓制，采用擠出成形時，為了使水泥基體整體面顯露色彩，需在水泥混合料中添加大量顏料，成本也高，而且因顏料增多，往往引起硬化不佳。此外，由于在水泥中著色，天然碎石顆粒不能充分顯現(xiàn)粒狀紋理花紋。為了解決上述存在的系列問題，海外一人造石生產(chǎn)企業(yè)推出一種高強復(fù)合水泥基人造裝飾板。

1 制作工藝

該人造裝飾板制法采用復(fù)合結(jié)構(gòu)工藝。其結(jié)構(gòu)組成是以水泥和硅酸質(zhì)物料為主要原料，構(gòu)成二層或三層結(jié)構(gòu)體。表層或內(nèi)底層以水泥和硅酸質(zhì)物料為主要原料，將其混合造粒成粒料，原料以多種粒徑造?；蛞远喾N色調(diào)造粒。芯層以水泥、硅酸質(zhì)物料和木質(zhì)增強材為主要原料。這樣的構(gòu)成，不需使用天然碎石，用造粒料就可顯露天然石獨有的花紋紋理。造粒料的粒徑是一項主要的工藝參數(shù)，其粒徑在3.0mm以下。按該工藝要求，使用其較大粒徑為1.5～3.0mm，可顯露花崗石花紋紋理，使用粒徑較小，為1.5mm以下的造粒料，可顯露砂巖紋理。這樣，芯層體積大，壓實壓力增大，由此可增強表層或底層的造粒料相互界面粘附力。

制作流程如下：將主要原料水泥和硅酸質(zhì)物料混合，加入水，以不同粒徑或/和不同色調(diào)造粒成粒料，然后將各種粒徑和色調(diào)的造粒料混合，均分布或散布在模板上，形成成表層，然后散布由水泥、硅酸質(zhì)物料和木質(zhì)增強材為主要原料的混合料疊層，形成底層的二層結(jié)構(gòu)體，或在模板上散布由水泥、硅酸質(zhì)物料和木質(zhì)增強材為主要原料的混合料，形成芯層結(jié)構(gòu)，再均分布或散布由水泥、硅酸質(zhì)物料和木質(zhì)增強材加水混合造粒而成的不同粒徑和色調(diào)的粒料，形成底層即三層結(jié)構(gòu)，構(gòu)成三層復(fù)合結(jié)構(gòu)體，經(jīng)壓實，養(yǎng)護硬化。亦可以三色如白色、黑色和灰色的各色造粒按5∶4∶1、1∶5∶4、4∶1∶5、5∶4∶1的比率混合，依次分散在模板上，這樣成形的板體更具有層次感，顯現(xiàn)自然的色斑花紋。

這里所用原料水泥使用普通硅酸鹽水泥、礦渣水泥、粉煤灰水泥、高鋁水泥或白水泥。硅酸質(zhì)物料使用硅砂、硅石粉、粉煤灰、珍珠巖、硅藻土等。木質(zhì)增強材使用木粉、木質(zhì)纖維、木質(zhì)漿、木質(zhì)纖維束、干紙漿、竹纖維等。表層和底層以使用細(xì)的木質(zhì)纖維增強材如木粉為好，芯層以使用彎曲的木質(zhì)纖維束和干紙漿為好。除上述成分外，集料可使用粗硅砂、河砂、海砂、鋼渣、云母、蛭石，增稠劑可使用甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥甲基纖維素等，顏料可二氧化鈦、氧化鐵紅、鉻黃、群青、紫群青、炭黑、鈷藍等。此外還可添加表面活性劑、防水劑、分散劑、減水劑、水泥促硬劑等。

造粒配料及造粒方法是該工藝的重要流程。取25%～35%水泥、15%～25%硅酸質(zhì)物料，作為主要原料混合，加入40%～50%集料、0%～10%木粉混合。這里集料以使用8號硅砂、河砂和云母為好。集料用量少于40%，造粒粒徑不理想；多于50%，壓實時造粒體相互附著力低。造粒時木粉成為造粒的核心，其用量多于10%，木粉過量吸收拌合水，使原料變干，難以造粒。使用云母，成形后可抑制人造裝飾石龜裂和提高其外觀性。此外，最好在上述所定固體分中添加0.5以下的增稠劑和5%以下的顏料。添加增稠劑提高造粒效率，而且增強造粒體的可塑性，壓實時表層和底層表面致密化，從而提高各種物理性能。造粒方法：以上述混合物總固體份計，以25%～45%用水量邊少量添加水，邊轉(zhuǎn)動或擠出式造粒機造粒。為外觀良好，造粒粒徑在0.3mm以下為好，，可造粒出不散亂的粒料。使用轉(zhuǎn)動式造粒機，造粒粒徑主要通過調(diào)節(jié)添加水量來調(diào)節(jié)。若添加水多，造粒粒徑大，添加水少，造粒粒徑小。亦可通過旋轉(zhuǎn)的速率和時間來調(diào)節(jié)。速率快，時間長，造粒粒徑大。擠出造粒機以篩孔尺寸來調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)造粒粒徑和變化造粒色調(diào)，可變換表面紋理花紋。由不同的用水率、顏料以及原料配合比而造粒的粒料用作多色彩多種類造粒體，將其按適宜配比混合成混合料，用于人造裝飾石的表層和底層。通過造粒粒徑與粒色各異的混合造粒物，可呈現(xiàn)多樣化花紋的表面。譬如造粒粒徑設(shè)定在1.5～3.0mm，可顯現(xiàn)花崗石表面紋理花紋。這時，就粒色而言，可二深色二淺色如黑色、茶色、白色、灰色中任意選擇三種以上，以所定造粒色料不超過50%的比率混合。由于不連續(xù)配置同色造粒料，可凸顯花崗石特有的紋理花紋。造粒粒徑設(shè)定在1.5mm以下，可顯現(xiàn)仿天然砂巖的表面紋理。這時，就就造粒色料而言，以相同比例混合同系色如茶色、淡茶色、米色、黃色為好。雖造粒料配置完全不連續(xù)，但為同系色，而且使用細(xì)小的造粒料，凸顯砂巖獨有的斑點狀花紋。

芯層即中間層的設(shè)置如下：芯層使用混合原料為水泥24%～35%、硅酸質(zhì)材料14%～25%和木質(zhì)增強材1%～10%，另可混合39%～50%集料。木質(zhì)增強材使用直徑為0.1～2.0mm、長度為2～35mm的分支和/或彎曲的木質(zhì)纖維束和直徑在0.1mm以下、長度為5mm的干紙漿纖維材，將其混合使用為好。特別是在芯層使用干紙漿纖維材，體積大，壓實時壓力強，增強表層和底層造粒料相互界面粘合力。芯層中還使用木片和8號硅砂集料。以芯層總固體份原料計，添加10～30拌合水，混合成芯層用混合料。

2 工藝流程

工藝流程如下：該成形方法最好采用干法或半干法。在模板上分布造粒料，形成表層，接著分布芯層用混合料，形成芯層，然后造粒料，形成底層，構(gòu)成三層復(fù)合層。表層與底層的造粒層與芯層比率（體積比）為1～7∶3～9。造粒層比率低于1，造粒料之間存在空隙，露出芯層部分，影響外觀，而且打磨加工表面時，難以確保造粒層充分的厚度，此外表面產(chǎn)生間隙，對各種物理性能產(chǎn)生不利影響。造粒層比率超過7，難以確保成形板體所需的壓力，對抗彎強度等性能產(chǎn)生不利影響。將三層結(jié)構(gòu)基體在7～20MPa壓力下壓實成一體。這時造粒體裂散，形成小粒狀紋理花紋，然后于50～70℃下預(yù)硬化6～12h，再在150～200℃下蒸養(yǎng)5～10h，制成厚度為8～15mm的人造裝飾石，按需要，進行噴丸清理、打磨加工等表面處理，由此顯露出天然石特有的質(zhì)感。不僅在模板上成形平板，還可成形浮雕板。特別是對其進行光澤透明的表涂處理，使顏料顯色更艷麗，增強深度感，同時近似鏡面加工的天然石面。除此以外，各種物理性能得以提高。以上列舉的是三層結(jié)構(gòu)體，二層也同樣。

3 制作實例及試驗

為了評定該水泥基人造裝飾石的性能，進行了制作及試驗。制作試驗結(jié)果如下：

制作試驗1

按表1所示，制備造粒層即表底層和芯層用混合料 ，采用上述干法制成三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合人造裝飾石。各色造粒料按表1所示的顏料混合著色。三層復(fù)合體壓實成一體，于50℃下預(yù)硬化10h，然后脫模，于180℃蒸養(yǎng)保持10h，制成厚度為12mm的復(fù)合人造花崗石裝飾板。

表1 制作實驗1的造粒層和芯層的原料配比及試驗結(jié)果

制作試驗2

用表2所示的原料混合物，按實例1同樣制作條件制成復(fù)合人造花崗石裝飾板。

表2 制作實驗2造粒層和芯層的原料配比及試驗結(jié)果

制作實例3

用表3所示原料混合物，按實例1同樣制作條件制成復(fù)合人造砂巖裝飾板。

表3 制作實驗3造粒層與芯層的原料配比及試驗結(jié)果

制作試驗4

用表4所示原料混合料，按實例1同樣制作條件制成復(fù)合人造砂巖裝飾板。

表4 制作實驗4原料配比及試驗結(jié)果

以上實例的試驗結(jié)果分別見表1～4。表中表明，制作例1和2，造粒粒徑為1.5～3.0mm,造粒分別按黑色：灰色：白色；茶色：黑色：灰色配合，顯露花崗石獨特的外觀，其物理性能也良好。制作例3和4，造粒粒徑在1.5mm以下，造粒色茶色、淡茶色黃色按同一比率混合，顯露砂巖獨特的外觀，物理性能也良好。

4 結(jié)語

采用該工藝，不用天然碎石，采用造粒工藝，用水泥為基料，與著色造粒物可制作高性能復(fù)合人造花崗石板或復(fù)合人造砂巖板。