专利名称：人造大理石用糊剂组合物及使用其制造人造大理石的方法
技术领域：
本发明涉及用于制造用作室外结构材料或室内结构材料的人造大理石的糊剂组合物(paste composition),以及一种使用所述糊剂组合物制造人造大理石的方法,并且更具体地，涉及人造大理石用糊剂组合物以及使用其制造人造大理石的方法，这可以解决现有的水泥质大理石的风化和耐久性的问题和现有的使用无机粘合剂(如无定形活化硅铝酸盐化合物)的基于有机粘合剂的大理石的耐热性和耐酸性的问题。
背景技术：
与天然石相对的人造石是指人工制造的石头。人造石(如人造大理石和人造花岗岩)主要用作室外结构材料或室内结构材料。最具代表性的人造石是水泥质人造石。水泥质人造石制造成本低并且通常用作室内结构材料。然而，水泥质人造石具有其耐久性根据温度变化而降低的缺点。此外，在水泥质人造石中，固化水泥时通过水解反应生成的可溶性碱性化合物或氢氧化钙组分通过毛细现象通过孔被抽提至人造石的表面，或与空气中的二氧化碳反应从而产生不溶的碳酸钙并因此出现风化。因此，在将水泥质人造石长时间地用作室外结构材料的情况下，其外观会受到严重破坏。因此，已经逐渐舍弃将水泥质人造石用作室外结构材料。此外，为了抑制水泥质人造石中的风化问题，已经提出基于有机粘合剂的人造石，其中部分水泥被有机聚合物取代。然而，在基于有机粘合剂的人造石的情况下，其在耐热性、耐酸性和表面硬度方面存在一些问题，并且因此其仍然不能用作室外结构材料。
发明内容
技术问题本发明的一个目的是提供人造大理石用糊剂组合物以及一种使用其制造人造大理石的方法，这可以解决现有的水泥质大理石的风化和耐久性的问题和现有的基于有机粘合剂的大理石的耐热性和耐酸性的问题，并且通过使用无机粘合剂(如无定形活化硅铝酸盐化合物)以及还使用轻质颗粒状多孔无机材料而使所述人造大理石具有绝热功能。解决方案为实现本发明的目的，本发明提供一种用于制造人造大理石的糊剂组合物，所述组合物包括10-20重量份的白水泥、3-10重量份的无定形活化娃招酸盐、40-70重量份的碎石屑(broken stone chips)、5_10重量份的水、0. 1_1重量份的减水剂和10-30重量份的轻质颗粒状多孔无机材料。此外，本发明提供一种制造人造大理石的方法，包括通过将10-20重量份的白水泥、3-10重量份的无定形活化硅铝酸盐、40-70重量份的碎石屑、5-10重量份的水、0. 1-1重量份的减水剂和10-30重量份的轻质颗粒状多孔无机材料混合而制备人造大理石用的糊剂；将糊剂倾倒在模具中并振动成型；使糊剂固化；在高温和高压下引发固化的人造大理石的水热反应；并且加工固化的产物。本发明的有益效果根据本发明，通过使用无机粘合剂(如无定形活化硅铝酸盐)可以防止风化。此外，由于在进行振动成型方法时使用具有低比重的轻质颗粒状多孔无机材料，轻质颗粒状多孔无机材料浮至上侧并且形成所需的层，从而提供绝热功能。
本发明上述的和其他的目的、特征和优势由以下给出的优选实施方案的描述结合附图而变得明显，其中图1是流程图，示出了本发明的制造人造大理石的方法。图2是显示对比实施例的人造大理石的视图，其中没有使用无定形活化硅铝酸盐化合物和轻质颗粒状多孔无机材料。图3是显示出两层的视图，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轻质颗粒状多孔无机材料浮至模具的表面。本发明的最佳实施方式在下文中，将详细描述本发明的实施方案。本发明的人造大理石用糊剂组合 物由白水泥、无定形活化硅铝酸盐、碎石屑、水、减水剂，和轻质颗粒状多孔无机材料组成。白水泥用作基础粘合剂，并且加入10-20重量份的白水泥。如果其含量低于10重量份，在水泥的水合反应后其强度降低。并且如果其含量高于20重量份，制造成本提高并且也会由于过量水泥而发生风化。无定形活化硅铝酸盐用作无机粘合剂。偏高岭土、粉煤灰、硅藻土、微硅粉(silicafume)等可以单独使用或其中的两种或更多种结合使用。优选地，在糊剂组合物中包含3-10重量份的无定形活化硅铝酸盐。如果含量低于3重量份，不能防止风化，并且还因为不能有效地形成具有三维网状结构的硅铝酸盐聚合物，会削弱其强度。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结构材料。通过在600°C _900°C的温度下热处理高岭土并随后使其活化而得到偏高岭土。碎石屑通过磨碎天然石(如大理石、蛇纹石和花岗岩)或人造石而获得并且包括矽石(silica stone)或天然石的细粉。碎石屑是人造大理石的基础材料,并且用于赋予人造大理石以硬度。优选地,在糊剂组合物中包含40-70重量份的碎石屑。如果含量低于40重量份，会削弱人造大理石的硬度并因此人造大理石不能用作室外结构材料。此外，由于集料不在外部出现，不能提供良好外观。如果含量高于70重量份，则无机粘合剂的相对含量降低，并且因此削弱人造大理石的强度。并且当与用于糊剂组合物的其他材料混合时，也削弱了可加工性。使用低比重的泡沫玻璃(foam glass)作为轻质颗粒状多孔无机材料(具有0.2-lmm的直径)以获得绝热效果。在本文中，对于提供绝热效果更加有利的是比重为O. 3-0. 8，优选O. 3-0. 5。轻质颗粒状多孔无机材料的含量为10-30重量份。如果含量低于10重量份，绝热效果不显著，并且如果含量高于30重量份，在混合中存在问题。
为达到上述比重的范围，优选在700_800°C的温度下进行玻璃发泡。如果玻璃发泡在800°C或更高的温度下进行，比重增大，并因此不优选。使用5-10重量份的水，并且可以使用各种减水剂，如萘基、三聚氰胺基和多羧酸基减水剂，但是本发明不限于这些。主要使用多羧酸基减水剂。优选地，减水剂的含量为O. 1-1重量份。对于与上述材料混合的糊剂，根据反应条件和组分比例同时进行或依次进行各种反应，如硅铝酸盐的分解反应、通过硅铝酸盐重组的聚合反应，以及钙与硅酸盐的偶合反应。在硅铝酸盐的分解反应中，在无定形活化硅铝酸盐化合物(如偏高岭土和粉煤灰)表面上的铝离子和硅离子溶解于强碱性溶液中，并因此形成了通过铝酸盐和硅酸盐的偶合形成的四面体招酸盐(AlO4)、娃酸盐(SiO4)和低聚娃招酸盐(oligosialate)。通过硅铝酸盐分解反应形成的离子通过聚合反应形成聚硅铝酸盐，所述聚合反应是在碱性催化剂条件下低聚硅铝酸盐的重组反应。低聚硅铝酸盐的聚合反应根据铝离子和硅离子的组成比例和反应条件形成单体如S1-0-Al-0-、S1-O-Al-O-S1-O-和S1-O-Al-O-S1-O-S1-O-，并因此形成具有三维网状结构的聚合物型高强度结构。由于硅铝酸盐聚合物具有三维网状结构，其在高温下具有结构稳定性。此外，因为其具有加速的早期强度发展，可以减少制造时间。此外，硅铝酸盐聚合物在低温下固化并具有低的能量消耗。此外，由于其由无机材料形成，可用作生态友好材料。同时，在硅铝酸盐中溶解的硅酸盐的某些离子与氢氧化钙反应形成水合硅酸钙。所述离子也形成结晶材料，例如雪娃I丐石(tobermorite )或半结晶材料。因此，根据本发明的糊剂组合物，可以提高作为无机粘合剂的铝硅酸盐的含量并且还可以降低孔隙率，并因此可以实现高强度和水密性能。
以上述比例混合的糊剂通过倾倒在模具中并振动成型处理、固化处理、水热反应处理和加工处理以制造人造大理石。换句话说，将10-20重量份的白水泥、3-10重量份的无定形活化硅铝酸盐、40_70重量份的碎石屑、5-10重量份的水、O. 1-1重量份的减水剂和10-30重量份的轻质颗粒状多孔无机材料混合以制备糊剂，并将糊剂倾倒至模具中。所述模具用于确定待制造的人造大理石的形状。在本文中，可以预先在模具的内表面上涂布脱模材料以使人造大理石在固化处理后可以容易地从模具分离。在振动成型处理中，使模具在1000-3500rpm下振动约30秒_3分钟以使具有高比重的碎石屑沉至模具的底部并使轻质颗粒状多孔无机材料屑由于其比重的差别而浮至模具表面，从而形成两层。优选地，使用蒸汽固化处理和高压高温蒸汽固化处理进行两次固化处理。在固化人造大理石用糊剂的蒸汽固化处理中，糊剂组合物逐渐硬化形成人造大理石。固化在0°C -150°c的温度和65%或更高的相对湿度下进行12-36小时。在高压和高温固化处理中，在约10巴压力下的高压釜中引发模塑物水热反应5-10小时，从而产生火山灰反应。加工处理包括抛光过程、表面处理过程等。成型的人造大理石的表面被适当地切割并随后通过抛光过程处理以具有光泽。根据条件，通过表面处理过程使初始着色性能最大化。图1是示出本发明人造大理石制造方法的流程图，其中该方法包括制备人造大理石用糊剂的步骤、倾倒步骤、振动成型步骤、蒸汽固化步骤、高压和高温二次固化步骤，和抛光以及表面处理步骤。本发明实施方式在下文中，参考附图详细描述本发明的实施方案。然而，本发明不限于以下描述的实施方案。<实施方案>本发明实施例将18. 5重量份的白水泥、6重量份的偏高岭土(火山灰反应性950分钟，300目或更小的尺寸，白色)、50重量份的碎石屑、17重量份的轻质颗粒状多孔无机材料(直径
O.7mm，在约800°C的温度下煅烧以具有比重为O. 3的泡沫玻璃)、8重量份的水，和O. 5重量份的减水剂(聚羧酸基减水剂)混合以制备无机粘合剂。将该无机粘合剂倾倒至模具中并随后通过振动成型过程(3，500rpm，约3分钟)处理，从而形成模塑物。当目测观察形成的模塑物时，碎石屑沉至模具的底部并且具有低比重的轻质颗粒状多孔无机材料浮至模具的表面，从而形成两层(参考图3 )。将模塑物在60°C的温度和98%的相对湿度下固化24小时，从而制造人造大理石。人造大理石通过水热反应二次固化，所述水热反应在10巴压力和约180°C温度下的高压釜中进行10小时。然后人造大理石通过侧切、抛光和表面处理过程，从而制造具有绝热功能的人造大理石。制造的人造大理石示于图3。对比实施 例将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重量份的减水剂混合以制备无机粘合剂。将无机粘合剂倾倒至模具中并随后通过振动成型过程(3，500rpm,约3分钟)处理，从而形成模塑物。将模塑物在60°C的温度和98%的相对湿度下固化24小时，从而制造人造大理石。人造大理石通过侧切、抛光和表面处理过程，从而制造具有绝热功能的人造大理石。制造的人造大理石示于图2。物理性能测试和评估根据三点弯曲强度、热导率和吸水性测定根据本发明实施例和对比实施例制造的人造大理石的物理性能，并且其结果示于表I。*三点弯曲强度的测量基于KS F4035。*热导率的测量基于KS L9016。*吸水性的测量基于KS F2530。表I
I弯曲强度(MPa)I热导率(千卡/mh°c ) |吸水性(％)
对比实施例Ti02Γ3
本发明实施例15006Tl
如表I所示，由于本发明实施例的含有无定形活化硅铝酸盐和轻质颗粒状多孔无机材料的人造大理石可以确保比对比实施例的人造大理石更高的致密性，其具有更高的弯曲强度和更低的吸水性。此外，如图3所示，由于含有轻质颗粒状多孔无机材料的人造大理石在其一个表面上具有轻质颗粒状多孔无机材料层，可以降低热导率并从而提供绝热功倉泛。虽然本发明已经根据具体实施方案进行了描述，对于本领域技术人员而言显而易见的是在不偏离如以下权利要求所定义的发明的实质和范围下可以做出各种改变和改进。工业应用根据本发明，可以通过使用无机粘合剂(如无定形活化硅铝酸盐)防止风化。此外，由于在进行振动成型过程中施用具有低比重的轻质颗粒状多孔无机材料，该轻质颗粒状多孔无机材料浮至上侧并形成 所需的层，从而提供绝热功能。
权利要求
1.用于制造人造大理石的糊剂组合物，其由10-20重量份的白水泥、3-10重量份的无定形活化娃招酸盐、40-70重量份的碎石屑、5-10重量份的水、O. 1-1重量份的减水剂和10-30重量份的轻质颗粒状多孔无机材料组成。
2.权利要求1的用于制造人造大理石的糊剂组合物，其中糊剂组合物经历硅铝酸盐的分解反应、通过硅铝酸盐重组的聚合反应，和钙与硅酸盐的偶合反应。
3.权利要求1的用于制造人造大理石的糊剂组合物，其中无定形活化硅铝酸盐为选自偏高岭土、粉煤灰、硅藻土和微硅粉中的一种、或两种或更多种。
4.权利要求1的用于制造人造大理石的糊剂组合物，其中轻质颗粒状多孔无机材料为具有低比重的泡沫玻璃。
5.一种制造人造大理石的方法，包括 制备人造大理石用糊剂，所述糊剂通过将10-20重量份的白水泥、3-10重量份的无定形活化硅铝酸盐、40-70重量份的碎石屑、5-10重量份的水、O. 1-1重量份的减水剂和10-30重量份的轻质颗粒状多孔无机材料混合而制备； 将糊剂倾倒在1吴具中并振动成型； 使糊剂固化； 在高温和高压下引发固化的人造大理石的水热反应；以及 加工固化的产物。
6.权利要求5的方法，其中在1000-3500rpm下进行振动成型约30秒-3分钟以使碎石屑沉至模具的底部并使具有低比重的轻质颗粒状多孔无机材料屑浮至模具的表面，从而形成两层。
7.权利要求5的方法，其中无定形活化硅铝酸盐为选自偏高岭土、粉煤灰、硅藻土和微硅粉中的一种、或两种或更多种。
8.权利要求5的方法，其中轻质颗粒状多孔无机材料为具有低比重的泡沫玻璃。
全文摘要
本发明涉及人造大理石用糊剂组合物和一种使用所述糊剂组合物制造人造大理石的方法，这可以解决现有的水泥质大理石的风化和耐久性的问题和现有的基于有机粘合剂的大理石的耐热性和耐酸性的问题，并且通过使用无机粘合剂(如无定形活化硅铝酸盐化合物)以及使用轻质颗粒状多孔无机材料而使人造大理石具有绝热功能。制造人造大理石的方法包括通过将10-20重量份的白水泥、3-10重量份的无定形活化硅铝酸盐、40-70重量份的碎石屑、5-10重量份的水、0.1-1重量份的减水剂和10-30重量份的轻质颗粒状多孔无机材料混合而制备人造大理石用糊剂；将糊剂倾倒在模具中并振动成型；使糊剂固化；在高温和高压下引发固化的人造大理石的水热反应；并加工固化的产物。
文档编号B28B1/087GK103068769SQ201180039783
公开日2013年4月24日 申请日期2011年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者朴昌焕, 郑正皓 申请人:乐金华奥斯株式会社