人造石英石生產工藝及常見問題的解決方案

王玉梅+江夏

摘 要：人造石英石是一種高檔時尚的建筑裝飾材料，在真空條件下將石英晶體、樹脂和微量顏料等材料通過異構聚合技術制成大規(guī)格板材，其高達94%的石英結晶體為主體結構，使其質地更加堅硬、緊密，具有其他裝飾材料無法比擬的耐磨、耐壓、耐高溫、抗腐蝕等性能，廣泛應用于建材市場，前景廣闊。本文主要闡述了人造石英石的性能特點、應用領域、原材料、生產工藝。同時，針對人造石英石生產工藝熱點問題提出改善意見。

關鍵詞：人造石英石；應用；原材料；生產技術

1 前言

以天然石英石（砂、粉）、硅砂、尾礦渣等無機材料（其主要成份為二氧化硅）為主要原材料，添加一定量的粘合材料制成的人造石，簡稱石英石或人造石英石。它是一種在真空條件下振動壓制，板材結構致密無孔、表里如一、硬度及其它性能指標均優(yōu)于天然的花崗巖及大理石的復合建材。人造石英石在國際上已經(jīng)成為一種新興的臺面材料，它以其天然的質地、超髙的硬度和超強的耐磨性逐漸成為深受廣大消費者喜愛的綠色環(huán)保建材裝飾產品之一，在歐美越來越多進入消費者家庭。特別是2006年在米蘭國際櫥柜展上，世界各國名牌櫥柜推出的新品上，可以明顯感覺到這種趨勢，尤其是櫥柜板行業(yè)已開始全面使用，需求量大增，為石英石板材生產發(fā)展提供很大的空間。

2 人造石英石的特點及應用領域

石英石，其品質華而實，色彩絢麗且又不乏樸實天成。由于它的裝飾效果與天然石材和瓷磚不同，在國外深受公眾工程及家裝設計者的青睞。石英石是臺面材料中的嬌子，也是墻地面裝飾材料中的新秀，石英石的裝飾熱潮已經(jīng)到來。

人造石英石特點與天然石相比具有以下幾個方面的優(yōu)點。

（1）韌性比天然石好；

（2）氣孔率比天然石低，板材抗污性強；

（3）無輻射；

（4）強度比天然大理石高一倍以上，純石英石板強度甚至高過花崗巖；

（5）人造石英石的原料經(jīng)過挑選及預混，能做到大面積鋪貼無色差，適合大規(guī)模工程使用。

人造石英石與陶瓷相比具有以下幾個方面的優(yōu)點。

（1）人造石英石板相對陶瓷而言，規(guī)格大，目前最大尺寸可達1.6 m×3.2 m，厚度為8～40 mm，適合各種場合的加工及裝飾；

（2）人造石英石板在真空狀態(tài)、高壓高振動下成型，吸水率低，抗污性比陶瓷強；

（3）人造石英石板韌性比陶瓷好，更容易加工，表面硬度與拋光磚接近；

（4）人造石英石綠色環(huán)保，無輻射；

（5）人造石英石裝飾效果好，色彩豐富，這是任何陶瓷墻地磚不及的；

（6）人造石英石板材表面效果光澤柔和，適合各種高檔場所鋪貼使用；

（7）人造石英石的原料中可以加入特殊效果的原材料，可以達到客戶要求的樸實或者豪華的效果。

石英石有特殊的裝飾效果，其紋理自然高貴、色彩明亮舒適，有著不變形、不退色、無輻射、無微孔、密度大、硬度高、抗老化等特點，已經(jīng)成為新一代綠色環(huán)保材料，所以其應用領域已經(jīng)從家裝擴大到大規(guī)模工程。人造石英石板具有廣泛的領域，例如：

1）大型商場墻面、地面、電梯門套、衛(wèi)生間臺面等；

2）高檔寫字樓墻面、地面、衛(wèi)生間、外墻等（北京奧運村，國貿大廈等）；

3）醫(yī)院內墻、外墻、地面、衛(wèi)生間地面、洗手盆臺面等；

4）車站、地鐵站、機場等墻面、地面、外墻等（如：深圳地鐵站，香港機場，印度孟買機場，歐洲眾多國家的機場等）；

5）用于高檔住宅家裝的墻面地面鋪設、廚房臺面等；

6）星級酒店墻面、地面鋪設、酒吧臺面等。

3 人造石英石的生產工藝

人造石英石的生產工藝如圖1所示。

（1） 生產原料的選擇

原料的質量直接影響到石英石的質量，所以要從源頭把好關，選擇原料至關重要。

石英粉的選擇：1）細度要求：325目或400目；2）白度要求：95或95以上；3）SiO2的含量：98%以上。

石英砂的選擇：一般只要硬度足夠、任何顏色、外觀及粒度的板材都可使用（粒度不超過板材厚度的1/2）。高純度的石英可生產出純色板，如：純黑板、純白板等。普通石英砂：白色風化顆粒要少，黑色、棕色顆粒盡量少。精選石英砂：把砂攤開在一個平面上，黑色或其他有色顆?！?個（可通過人工挑選達到此要求）。

樹脂：不飽和聚酯樹脂，聚合物固含量：65%左右，外觀：無色、淡綠、淺黃透明均可，最好是用于人造石的樹脂，這類樹脂收縮小，板材平整度好，不會變形或者開裂；另外盡量選擇黏度低的樹脂，這種樹脂用量相對較低。

色料：在人造石英石原料選擇過程中，為了保證材料的耐候性，盡量選用無機色料。但耐候性穩(wěn)定的碳黑、大紅等有機原料也可使用。石英石生產中常用色料有R902白、4920黃、酞青綠、酞青藍、永固紫、大紅粉、永固紅、4330黑、碳黑、BK03特黑等。人造石英石生產中，色料添加方式有兩種：一種為添加樹脂中，制備成色糊，然后再使用；一種是直接加入到砂粉料中，混合后使用。后種加入法要保證顏料的均勻性，對設備要求比較髙。

固化劑：石英石生產所必不可少的助劑，一般人造石英石均是采用高溫固化成型。固化劑是增進或控制樹脂固化反應的物質或混合物。樹脂固化是經(jīng)過縮合、閉環(huán)、加成或催化等化學反應，使熱固性樹脂發(fā)生不可逆的變化過程，固化是通過添加固化（交聯(lián)）劑來完成的。一般采用過氧化二乙基已酸叔丁酯固化劑，固化劑一般用樹脂含量的0.8%～1.2%。

偶聯(lián)劑：能改善填料在樹脂中的分散性及粘合力，改善工藝性能和提高機械、電學和耐氣候等性能。常用的硅烷偶聯(lián)劑為KH-570，對于質量要求高的板材建議使用KH560。

（2） 色漿著色

色漿的攪拌時間、樹脂和色料的比值這些都會直接影響到板材的顏色。

（3） 混料與攪拌

在人造石英石板材的生產過程中，單一原料按照生產訂單或者批次經(jīng)過預混后再使用，以減少色差；攪拌時，采用行星式高速攪拌機，保證原料充分混合。

（4） 布料

在布料裝置中進行布料，達到生產要求。

（5） 壓機壓制

人造石英石板材在真空狀態(tài)下加高壓及強大的振動力作用下成型，所生產出來的人造石英石板材致密度高，吸水率低。加壓時間因配方、板材厚度的不同而有所不同，一般為2～4 min，人造石英石板材壓好以后，揭開紙，須保證各個部分與紙/膜粘結程度一致，不能出現(xiàn)局部鼓包，用手指觸摸時，整個板面須柔軟度一致。

（6） 固化

壓制好的石英石板材再送入爐中熱固化，其中固化爐的固化線設置尤其重要，由于固化線的溫度與固化石英石板的變形有著直接關系：若固化線溫度過低，則導致板材后期變形大；若固化線上下溫度不均勻，則導致板材表面及局部存在應力，后期進行拋光程序時，因應力釋放而導致板材變形。石英石板從固化線出來以后，用壁厚小于3 mm的鐵質管輕輕敲擊板材的各個部位，如聲音清脆，則說明固化效果良好；如聲音沉悶，則表明固化效果不好。

（7） 固化后半成品的放置

對于待半成品板材放置，如果樹脂的收縮小，則可將板材底部對底部豎放于A字架上；若是樹脂的收縮較大，建議將板材底部對底部平放，且板材表面須清理非常干凈，以保證板材后期的平整度。固化好以后的板材須置放24 h，待板材完全冷卻以后才能進行拋光程序。

（8） 拋光

顆粒度越小的板材，光澤度就越低，拋光后的光澤度一般在40°左右。顆粒度越大，特別是含有大顆粒玻璃的板材，光澤度就越高，拋光后的光澤度一般在60°左右。拋光面的選擇：一般都選用與模板接觸的面作為拋光面，因為這一面的平整度比較好，平滑度也好，布料過程中這一面雜料少，固化過程中，這一面致密度高。所以選用這一面作為拋光面是最理想的。磨塊的選擇：選用質量好的花崗巖石材磨塊及合理的目數(shù)搭配。拋光速度：拋光速度因原料配方、板材顏色不同而有所不同。如：對于小顆粒、純色板，拋光過程中線速度應減慢；而大顆粒及玻璃顆粒的板材及淺色板，線速度可相對稍快。

4 人造石英石板材生產過程中常見問題及解決辦法

石英石生產過程中，因操作控制不當，會產生各種缺陷，如變形、開裂、褪色、變色、粉團、水印、針孔、氣孔、雜質等。如何避免這些缺陷的產生，減少成本的浪費，總結出以下經(jīng)驗：

變形：主要是配方組成，固化方式，固化是否充分，半成品/成品存放方式是否適當有關。解決的方法如下：1）制定合理配方結構，采用合理固化方式及準確的固化方法如二次固化技術，讓板材運動中上下加熱，充分受熱。2）根據(jù)樹脂質量優(yōu)劣而選擇合理的存放方式。

變色：變色主要與樹脂的性能、色料、固化劑有關。解決的方法如下：1）采用穩(wěn)定性好的樹脂。2）采用熱固化劑，以便保證在加熱過程中固化劑能充分反應無殘留。3）采用無機色料，耐候性好。

氣孔：氣孔分兩大類，一是小針孔，通常是因為真空度達不到-0.1MPa，以及配方里樹脂含量過高造成的；二是大的無規(guī)則的孔洞，通常是因為配方結構不合理，布料不均勻，壓機壓制時不致密，布料受力不均勻造成的。防止的方法是：一要采用好的抽真空設備，采用專用的真空泵油以及做到好的維護保養(yǎng)；二是壓機以及管道的密封要好，壓機的真空室要??；三是要制定好的配方結構；四是要有好的成型設備和成熟的生產工藝以及操作規(guī)程。

水?。核〉某霈F(xiàn)是板材在壓制過程中，局部加壓和運動不均勻而導致板材內部所用的色劑分布不均勻所造成的。但壓力和振動強大的壓機，在成熟的生產工藝控制下，可以很好地預防這個問題。

磨痕：磨痕是最常見的問題，特別會出現(xiàn)在深色板，純色板上。采用特制磨塊，可以減少或者消除這種暗痕，根據(jù)板材的顏色和顆粒的不同選擇合理的拋光速度。

5 結論

石英石的市場空間不容置疑，人造石英石板替代部分天然石和陶瓷產品成為發(fā)展趨勢。目前還存在著一些質量問題或產品缺陷，生產技術有待進一步改善，但人造石英板具有優(yōu)良的物理性能和裝飾性。近年來，其在經(jīng)濟發(fā)達國家得到迅速普及。另外，由于人造石英石環(huán)保，在強調低碳環(huán)保的今天，很多空間設計師都偏愛人造石，而不主張?zhí)烊皇?。所以石英板的消費習慣必然會向全世界擴展。