人造大理石

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人造大理石(ArtificialMarble)是指以一定的胶粘剂、外加剂及粗细骨料经配料、浇注、脱模、抛光等工艺而制成的具有天然大理石花纹的装饰材料。 1948年,意大利已开始生产水泥基大理石花砖。1958年,美国采用各种树脂作胶结剂,加入填料和各种颜料,生产出模拟天然大理石纹理的板材。20世纪60年代至70年代,人造大理石在前苏联、意大利、联邦德国、西班牙、英国和日本等国也迅速发展起来,他们不仅...

人造大理石(Artificial Marble)是指以一定的胶粘剂、外加剂及粗细骨料经配料、浇注、脱模、抛光等工艺而制成的具有天然大理石花纹的装饰材料

简史

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1948年,意大利已开始生产水泥基大理石花砖。1958年,美国采用各种树脂作胶结剂,加入填料和各种颜料,生产出模拟天然大理石纹理的板材。20世纪60年代至70年代,人造大理石在前苏联、意大利、联邦德国、西班牙、英国和日本等国也迅速发展起来,他们不仅生产装饰板材,还能生产各种异型制品,甚至制作卫生洁具。联邦德国的阿德姆公司(ADM)是世界上制作生产聚酯[zhǐ]混凝土人造大理石成套设备焦躁的公司。意大利布莱顿公司(Breton)在20世纪60年代初开始生产压板成型设备,以及真空成型大块人造大理石板材的成套设备,并销往全世界。20世纪70年代末,中国开始从国外引进人造大理石样品、技术资料及成套设备,北京市建材水磨石厂首先试制成功人造大理石,随后广州、山东、湖南、江西、云南、广西等地相继研制成功并批量生产。20世纪80年代,中国的人造大理石进入迅速发展时期。

人造大理石

人造大理石板

分类

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水泥型人造大理石

水泥型人造大理石是以各种水泥为粘结剂,加入一定量的粗细骨料、颜料和添加剂经配料搅拌、成型、养护、磨光、抛光等工艺过程制成。以意大利曼博公司生产线生产水泥型人造大理石为例,人造大理石的生产工艺流程包括:配料(骨料、水泥、颜料、水、添加剂)、搅拌、浇铸、加压振动、带模养护、脱模、养护、切割、研磨充填、切边、抛光打蜡、热缩包装。此外,水泥型人造大理石价格便宜,抗腐蚀性较差,常用于家庭装修中。

人造大理石

水泥型人造大理石生产工艺流程

树脂型人造大理石

树脂型人造大理石是以有机树脂为胶结剂,与天然碎石、石粉及颜料等配制拌成混合料,经浇捣成型、固化烘干、抛光等工序而制成,其主要的原材料包括不饱和聚酯树脂(UP)、引发剂(选用过氧化环己酮浆)、促进剂(选用环烷[wán]酸钴苯乙烯溶液)、填料、抵收缩添加剂(选用聚苯乙烯)、脱模剂、颜料、其他外加剂。树脂型人造大理石最常用,其物理化学性能最好,花纹容易设计,有重现性,适用多种用途,但价格相对较高。树脂型人造大理石生产工艺有两种,一种是大块料加工法,采用这种生产方法的特点是生产效率高,但设备投资大。另一种是一次成型法,采用这种方法投资少,见效快,机动性强,不需要较大设备,但用人工较多。其中,大块料加工法是以废大理石为骨料,浇铸成大块立方体(也称荒料),待完全固化后,再锯切成片,经研磨、抛光后即为成品,也称为再造石。而一次成型法生产的人造大理石由保护层、面层及结构层组成,保护层为厚0.15~0.3mm的树脂层,具有较高的表面光泽,还掺入紫外线吸收剂等外加剂,使制品具有较高耐化学腐蚀性及耐候性,在保护层中不佳任何填料和颜料。

人造大理石

大块料加工法生产工艺流程

人造大理石

一次成型人造大理石生产工艺流程

复合型人造大理石

复合型人造大理石是指胶结料中既有无机凝胶材料(如水泥),又采用了有机高分子材料(树脂)。它是先用无机凝胶材料将碎石、石粉等集料胶结成型并硬化后,再将硬化体浸渍于有机单体中,使其在一定条件下聚合而成。复合型人造大理石既具有树脂型人造大理石相同的良好装饰效果,又具有无机胶结型人造大理石的造价低廉,变形小,且与墙面粘结性能优良的特点。复合型人造大理石生产工艺有两种,即分层成型法和面层、结构层同时成型法。其中,分层成型法和面层、结构层同时成型法的生产工艺分别如下图所示:

人造大理石

分层成型法工艺流程

人造大理石

面层、底层同时成型法工艺流程

烧结型人造大理石

烧结型人造大理石是采用陶瓷生产工艺,使制品表面具有大理石纹理和图案。烧结型人造大理石是将长石石英、辉绿石、方解石等粉料和赤铁矿粉,以及一定量高岭土共同混合,然后用混浆法制备坯料,用半干压法成型,再在窑炉中以1000℃左右的高温焙烧而成。该类人造大理石性能稳定,耐久性好,但因要高温烧结,能耗大,造价较高,产品破损率高,所以在实际中采用的很少。烧结型人造大理石生产工艺大致可分为两大类,一类是釉面装饰,使釉面具有大理石的色调、花纹及光泽,另一类是颜料在坯体中不均匀着色,烧结后产生天然大理石的装饰效果。其中,仿大理石彩釉砖生产工艺、烧结型无釉人造大理石生产工艺的生产工艺流程如下图所示:

人造大理石

施釉工艺流程

人造大理石

仿花岗岩石砖生产工艺流程

生产工艺

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人造大理石采用不饱和聚酯树脂作粘结剂,碳酸钙、石英等粉骨料作填料,“振动一次成型,表面不再处理”的工艺路线为:模具整理、涂脱模剂、制作胶衣层、制花纹层、制作底层、固化、脱模、修整、成品。

模具整理

人造大理石的光泽度来源和取决于模具的光洁度,因而要求模板(玻璃板)干净、光滑、无划痕。

涂脱模剂

涂脱模剂直接关系到表面的质量、产品的成品率。

刷脱衣层

刷脱衣层要求均匀和适中。

制作花纹层

花纹层有多重制作方法,但都要求精细制作。

制作底层

人造大理石由花纹层和底层组成。底层的树脂用量、骨料级配大致和人造花岗石相当。

脱模

人造大理石的固化大致经过:胶凝发热、升温、降温和充分固化等过程。原则上人造大理石基本固化,温度降至室温时即可脱模。

色浆配置

为了使整批、甚至每块制品颜色均匀一致,必须把人造大理石中使用的颜料(尤其是有机颜料)先调成色浆,达到均匀分散。色浆的调制可以用胶体磨等研磨设备。调配时颜料要分散到分散介质或树脂中去,一般包括湿润、研磨、分散几种作用。配制时,先把配比分量的颜料和邻苯二甲酸二丁酯搅匀,再加入树脂研磨成均匀的色浆。

性能参数

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物理性能

人造大理石与天然大理石相比,它的强度高,其抗折强度比天然大理石高出8~12MPa,而吸水率却很低。

人造大理石物理性能概况

参考资料:

树脂型人造大理石物理力学性能

参考资料:

几种硅酸盐人造大理石的主要物理力学性能

参考资料:

化学性能

人造大理石的化学性能稳定性良好,耐腐蚀,抗污染能力很强。

耐久性

人工老化试验结果表明,人造大理石经过200h及1000h的人工老化,其光泽度有所降低,色泽略有变化。

主要特点

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  1. 容量较天然石材小,一般为天然大理石和花岗石的80%。因此,其厚度仅为天然石材的40%,从而可大幅度降低建筑物重量,方便了运输与施工;
  2. 耐酸。天然大理石一般不耐酸,而人造大理石可广泛用于酸性介质场所;
  3. 制造容易。人造石生产工艺与设备不复杂,原料易得。色调与花纹可按需要设计,也可比较容易地制成形状复杂的制品;
  4. 主要原料天然大理石碎矿。经物理化学处理,清除了天然石料中的硫化物和盐分杂质等,属绿色环保型高级建材。

应用领域

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工业

人造大理石作为聚合物混凝土的一个部分或分支,国际上更注意利用其优良的物理力学性能、化学稳定性以及固化快、浇注容易等特点,特别注意和着重开发人造大理石在工业方面的应用。用聚合物混凝土修复桥梁路面在美国已成为常规修理技术,此项技术曾用于美国几座最著名大桥的修复中,包括布鲁克林大桥、乔治华盛顿大桥、金门大桥、塔帕因·积大桥等。

机床

20世纪70年代,将人造大理石/花岗岩应用于机床领域已经在美国、德国、瑞士、日本等工业发达国家受到了广泛的关注和重视。截至2021年,欧美及日本等国家正在探讨将人造大理石/花岗岩全面代替传统的铸铁、钢焊等机械基础构件。

建材

人工大理石可用于宾馆、影剧院、办公大楼、高级住宅楼和大型商店等建筑物的外墙面装饰,其花色的品种规格较多,由于是预制人造石,又称合成石料饰面板,主要尺寸为边长在600~2000mm,厚度在5~20mm之间的板材。此外,人造大理石被广泛应用于各种装饰性的器具,如各种地板、卫生洁具、雕像、门窗框等。

人造大理石

人造大理石餐桌

发展趋势

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人造大理石的发展趋势包括提高性能与环境保护两个方面。在保护环境方面,需研制廉价优质的粘结剂,把处理工业废渣和环境保护与生产人造大理石结合起来,充分利用工业废料,保护环境,同时降低成本。由于人造大理石存在硬度低、价格高、耐磨性差、阻燃性低等缺点,有关研究已进一步针对缺点项进行改进。

  1. 强度改性方面,可以通过选择强度高、耐磨性优良的填料、选择合适的粒度来改善人造大理石的强度;也可以使用交联剂、选择性能优良的树脂、改善制备工艺来增强人造大理石的力学性能。
  2. 阻燃性改进方面,可在不饱和聚酯成型的过程中加入阻燃剂诸如含卤有机物、无机填料、含阻燃剂等,也可以使用含阻燃元素的原料合成不饱和聚酯树脂。
  3. 此外,针对其余缺陷,还有低收缩型、耐候型、低气味型人造大理石问世。

鉴别

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人造大理石与天然大理石的鉴别方法如下:

  1. 纹路:天然大理石色泽比较透亮,会有大面积的天然纹路,而人造大理石颜色比较浑浊,一般没有纹路,即使有纹路,也是刻划模具制成,花样不多,具有重复性。
  2. 试剂:滴上几滴稀盐酸,天然大理石剧烈起泡,人造大理石则起泡弱,甚至不起泡。

危害

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由于自然界中大理石、花岗岩、石膏等物质中含有天然放射性元素镭,人造大理石也是用天然大理石或花岗岩碎石为填充料制成。所以,当作为建筑材料被用于室内装饰时,镭元素衰变出的放射性气体氡[dōng]及其子体会产生辐射,而氡已被世界卫生组织列为19种致癌物质之一、被国际癌症研究机构列入室内主要致癌物。此外,人造大理石除了具有放射性外,里面使用的黏合剂,也会产生有害气体甲醛、苯等。

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词条目录
  1. 简史
  2. 分类
  3. 水泥型人造大理石
  4. 树脂型人造大理石
  5. 复合型人造大理石
  6. 烧结型人造大理石
  7. 生产工艺
  8. 模具整理
  9. 涂脱模剂
  10. 刷脱衣层
  11. 制作花纹层
  12. 制作底层
  13. 脱模
  14. 色浆配置
  15. 性能参数
  16. 物理性能
  17. 化学性能
  18. 耐久性
  19. 主要特点
  20. 应用领域
  21. 工业
  22. 机床
  23. 建材
  24. 发展趋势
  25. 鉴别
  26. 危害

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