CN104308958B - 一种超宽石塑板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超宽石塑板材及其制备方法。一方面，一种超宽石塑板材，所述超宽石塑板材的宽度为600～1200毫米，所述超宽石塑板材通过以下工艺制备：干燥、预塑化、静置、挤压和骤冷定型、冷却、切割。另一方面，本发明还提供一种上述超宽石塑板材的制备方法。本发明旨在提供尺寸大、产品尺寸精确、产品变形小的超宽石塑板材以及制备该超宽石塑板材的制备方法。

Description

一种超宽石塑板材及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别是一种适用于地板特别是适用于墙面挂板的超宽石塑板材及其制备方法。

背景技术

在建筑板材领域，常用的底板板材材料可以分为以下几种：木质板材、天然石材、木塑材料、瓷砖等，但是在实际应用中发现上述几种材料均存在各自的使用缺陷，如：木质板材抗虫蛀能力差、不能防火防潮，导热性能差；瓷砖易碎并且质地冰冷；天然石材加工难度大，并且为了与地基结合需要以水泥为粘结剂，同时由于导热率大导致质地冰凉；木塑材料含有有机粘结剂和其他的化学物质，用于室内环境中时容易产生小分子有害气体。

随着人们对家装的要求越来越高，大理石或者花岗岩石材大量用于高档住宅和其他场所，成品的大理石或者花岗岩需要切割后方能使用，在切割的过程中产生大量的石粉，这部分石粉大都以垃圾的形式丢弃。

因此需要开发出一种能够综合利用这些废弃石粉，并获得使用性能优良的人工合成石材，同时，如果需要得到宽度大的人工合成石材，通过传统的工艺容易造成板材变形，尺寸规格不符合工艺规定的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种尺寸大、产品尺寸精确、产品变形小的超宽石塑板材。

本发明的另一个目的是还提供了一种上述超宽石塑板材的制备方法。

本发明提供的技术方案为：所述超宽石塑板材的宽度为600～1200毫米，所述超宽石塑板材通过以下工艺制备：

步骤1：干燥，将含有75％～85％的大理石粉以及15％～25％的聚氯乙烯的原料进行混合并干燥；

步骤2：预塑化，将干燥后的混合物加热搅拌至128～132℃后再冷却至25～30℃搅拌；

步骤3：静置，将步骤2得到的混合物置于通风处放置20～28小时；

步骤4：挤压和骤冷定型，将步骤3得到的混合物挤出至定型模中通过骤冷以定型得到半成品，其中，所述定型模的外侧设有壳层，所述的壳层内充有20～25℃循环冷却水；

步骤5：冷却，用25～30℃的冷却水对步骤4得到的半成品进行喷淋冷却；

步骤6：切割，将步骤5得到的产品进行切割得到成品。

在上述的超宽石塑板材中，所述的超宽石塑板材的两侧分别设有沿两侧边延伸的公槽和母槽，所述的超宽石塑板材下表面设有至少一条凹槽。

在上述的超宽石塑板材中，所述的超宽石塑板材的表面还设有涂层，所述的步骤6之后还包括：

步骤7：对步骤6中切割后的成品的表面打磨，并涂覆涂层。

在上述的超宽石塑板材中，所述的壳层上设有进水口和出水口。

在上述的超宽石塑板材中，所述的壳层的厚度为40～60mm，所述的循环冷却水的流量为3～5m³/min。

在上述的超宽石塑板材中，所述的步骤4中挤出是通过螺杆挤出机挤出的，所述的螺杆挤出机的两个螺杆上均设有加热装置，所述的加热装置用于控制所述的螺杆的前段的温度为185～195℃，中段的温度为155～165℃，后段的温度为205～215℃，所述的螺杆挤出机为SJSZ65/132型锥形双螺杆挤出机，所述的混合物的挤出速度为150～170kg/min。

在上述的超宽石塑板材中，所述的原料还包括1.75％～2.25％的氯化聚乙烯、0.375％～0.625％的聚丙烯酸酯，1％～1.5％的稳定剂、0.75％～1.25％滑剂、1％～1.5％的纳米二氧化钛；其中，所述的大理石粉的粒径为350～450目。

在上述的超宽石塑板材中，所述的涂层为9～11层，所述的涂层为水性涂料，所述的水性涂料中含有0.5～1.5％重量份的三氧化二铝纳米粉末。

本发明还提供上述超宽石塑板材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：干燥，将含有75％～85％的大理石粉以及15％～25％的聚氯乙烯的原料进行混合并干燥；

步骤2：预塑化，将干燥后的混合物加热搅拌至128～132℃后再冷却至25～30℃搅拌；

步骤3：静置，将步骤2得到的混合物置于通风处放置20～28小时；

步骤4：挤压和骤冷定型，将步骤3得到的混合物通过螺杆挤出机挤出至定型模中骤冷定型得到半成品，其中，所述定型模设在螺杆挤出机的出口，所述定型模的外侧设有壳层，所述的壳层内充有20～25℃循环冷却水；

步骤5：冷却，用25～30℃的冷却水对步骤4得到的半成品进行喷淋冷却；

步骤6：切割，将步骤5得到的产品进行切割得到成品。

在上述的超宽石塑板材的制备方法中，所述的原料还包括1.75％～2.25％的氯化聚乙烯、0.375％～0.625％的聚丙烯酸酯，1％～1.5％的稳定剂、0.75％～1.25％滑剂、1％～1.5％的纳米二氧化钛；其中，所述的大理石粉的粒径为350～450目，所述的步骤6之后还包括：

步骤7：对步骤6中切割后的成品的表面打磨，并涂覆涂层，其中，所述的涂层为9～11层，所述的涂层为水性涂料，所述的水性涂料中含有0.5～1.5％重量份的三氧化二铝纳米粉末。

与传统的石塑板材相比，本发明所提供的石塑板材宽度远大于传统意义上的石塑板材，为了克服超宽石塑板材在制备冷却过程中容易变形的问题，采用特制的模具来避免变形，达到快速定型并且防止内部开裂的目的，通过骤冷，板材的表面的温度骤降至60摄氏度左右，板材的表面的的聚氯乙烯以及其他的助剂围绕石粉的晶形结构发生变化，但是板材的内部的温度降低幅度并不大，约为160摄氏度左右，使内外物质的结构存在差异，进而改善板材的高温变形率。

更进一步地，本发明所提供的述石塑环保地板采用废弃的石粉为主要原料制作，环保节能，当本超宽石塑板材破碎或者废弃时，可以粉碎回收重新制作，降低固体废弃物的排放量。

更为重要的是，本发明的超宽石塑板材的导热系数能够控制在0.9～1.1之间，同时保证地板具有足够的韧性和强度，具体来说，通过合适的原材料配比、预塑化以及特制的螺杆挤出机提供足够的剪切力来实现石粉颗粒与上述的聚氯乙烯分子之间的牢固结合，实现得到合适的导热系数的目的。

更进一步地，本发明的水性涂料层中添加了三氧化二铝纳米粉末，当本超宽石塑板材上沾上水滴时，三氧化二铝纳米粉末与水进行水和，使水性涂料层变粗糙，当本超宽石塑板材的底部铺设有发热体时，铝原子外层的电子发生跃迁，产生远红外线，并且本水性涂料层是透明的并且非常薄，对远红外线吸收率非常低，相比于传统的板材，人体可以吸收更多的远红外线。

附图说明

附图1是本发明的具体实施例1的超宽石塑板材的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

具体实施例1：

将80份大理石粉、20份SG-5型聚氯乙烯、2份氯化聚乙烯、0.5份聚丙烯酸酯、1.25份稳定剂、1份聚乙烯蜡、1.25份纳米二氧化钛进行混合并干燥，干燥温度为135℃，干燥时间为0.5小时；所述的大理石粉的粒径为380～420目；将干燥后的混合物加入到搅拌机中加热搅拌，搅拌温度为128～132℃，搅拌时间为0.5小时；加热搅拌结束后将混合物加入到另一搅拌机中进行冷却搅拌，搅拌0.4小时，使混合物的温度降至25～30℃；上述操作结束后将混合物置于通风处放置24小时；然后将混合物通过螺杆挤出机挤出，并在定型模中骤冷成型，得到半成品；其中，所述的定型模的外侧设有充有循环水的壳层，所述的壳层上设有进水口和出水口，所述的壳层的厚度为50mm，所述的循环冷却水的流量为4m3/min，在骤冷成型的步骤中，在20秒内，从螺杆挤出机出来的原料从205℃急速降温至40℃。所述的螺杆挤出机的两个螺杆上均设有加热装置，所述的加热装置用于控制所述的螺杆的前段的温度为185～195℃，中段的温度为155～165℃，后段的温度为205～215℃，本实施例所述的前段为挤出机的入口至螺杆的400mm位置处，中段为挤出机的400～900mm处，后端为挤出机螺杆的900～1430mm处；所述的螺杆挤出机为SJS65/132型锥形双螺杆挤出机，所述的混合物的挤出速度为160kg/min。

然后再将其放置在水槽中进一步冷却至常温，得到定型的半成品，并在其上涂覆10层水性涂料。所述的水性涂料中含有1％重量份的三氧化二铝纳米粉末。

制备得到的产品如图1所示，包括板体1和表面涂层2，板体1两侧分别设有沿两侧边延伸的公槽3和母槽4，板体底部设有四条凹槽5，所述的母槽4的上侧设有一个凸止口6，所述的凸止口6的上端面与所述的板体1平齐，所述的公槽3的上侧设有一个与所述的凸止口6配合的凹止口7，所述的母槽4的剖面为内凹的圆弧形，所述的公槽3的剖面为外凸的圆弧形，在本实施例中最终产品的最大厚度处为2cm，最小厚度处为0.8cm，宽度为900mm，本实施例并不限制最终产品的厚度，可以适当调整定型模的规格，以制备多种型号的超宽石塑板材。

具体实施例2：

与实施例1的具体配方数据和操作步骤相同，不同的地方在于，大理石粉为82份，SG-5型聚氯乙烯为18份。

具体实施例3：

与实施例1的具体配方数据和操作步骤相同，不同的地方在于，大理石粉为76份，SG-5型聚氯乙烯为24份。

具体实施例4：

与实施例1的具体配方数据和操作步骤相同，不同的地方在于，氯化聚乙烯为1.9份，聚丙烯酸酯为0.54份，稳定剂为1.3份，纳米二氧化钛为1.1份。

对比例1：

与实施例1的具体配方数据和操作步骤相同，不同的地方在于，大理石粉为65份，SG-5型聚氯乙烯为35份；挤出速度为80kg/min；加热搅拌的温度为120℃；所述的水性涂料中并不添加三氧化二铝纳米粉末。

对比例2：

与实施例1的具体配方数据和操作步骤相同，不同的地方在于，大理石粉为92份，SG-5型聚氯乙烯为8份；挤出速度为240kg/min；加热搅拌的温度为120℃；所述的水性涂料中并不添加三氧化二铝纳米粉末。

对比例3：

将80份大理石粉、20份SG-5型聚氯乙烯、2份氯化聚乙烯、0.5份聚丙烯酸酯、1.25份稳定剂、1份聚乙烯蜡、1.25份纳米二氧化钛进行混合并干燥，干燥温度为135℃，干燥时间为0.5小时；所述的大理石粉的粒径为380～420目；将干燥后的混合物加入到搅拌机中加热搅拌，搅拌温度为128～132℃，搅拌时间为0.5小时；加热搅拌结束后将混合物加入到另一搅拌机中进行冷却搅拌，搅拌0.4小时，使混合物的温度降至25～30℃；上述操作结束后将混合物置于通风处放置24小时；然后将混合物通过螺杆挤出机挤出，并在模具中成型，得到半成品；其中，所述的螺杆挤出机的两个螺杆上均设有加热装置，所述的加热装置用于控制所述的螺杆的前段的温度为285～295℃，中段的温度为155～165℃，后段的温度为205～215℃，本实施例所述的前段为挤出机的入口至螺杆的400mm位置处，中段为挤出机的400～900mm处，后端为挤出机螺杆的900～1430mm处；所述的螺杆挤出机为SJS65/132型锥形双螺杆挤出机，所述的混合物的挤出速度为160kg/min。

半成品导入定型模中，使其骤冷冷却到40℃，骤冷方法与实施例1相同，然后再将其放置在水槽中进一步冷却至常温，得到定型的半成品；并通过切割机切割成80cm长度的石板。

对比例4：

与对比例3的配方数据以及制备方法相同，不同的地方在于，其中并不添加二氧化钛。

对比例5

于实施例1的配方相同，不同的地方在于，本对比例5的定型模并无壳层，定型模中的物料通过自然冷却并在定型模的表面喷以少量的冷却水，水量控制在每小时1吨以下的方式降温至40℃。

性能测试与结果分析

1、测试方法

1.1、导热系数测试方法：

测试仪器：DRP导热系数测试仪

样品准备：将上述实施例1～4以及对比例1和2所得到的产品打磨除去表面涂层，获得厚度一致的直径为130mm，厚度为5mm的圆盘形的板材。

测试方法：平板稳态法。

1.2、加热后尺寸变化率测试方法：见GB/T88142004《门窗用未增塑聚氯乙烯(PVC-U)型材》第6.6节加热后尺寸变化率。

1.3、主型材的落锤冲击测试方法：见GB/T88142004《门窗用未增塑聚氯乙烯(PVC-U)型材》第6.7节主型材的落锤冲击。

1.4、远红外线发射率测试方法：见GB/7287.9-87的方法测定，测试温度为40℃，测量精度为±0.01(比辐射率单位，e在0.3～0.95范围内)。

2.1、测试结果

在开发过程中，研究人员发现当增大聚氯乙烯的含量时，导热系数会降低，但是抗冲击能力会增强，当降低聚氯乙烯的含量时，导热系数会升高，但是抗冲击能力会减弱。在实际使用过程中发现，当导热系数控制在0.9～1.1之间时，人体感觉是最舒适的，特别是板材底部设有加热装置时，升温速度适宜，不会出现天然石材或者瓷砖加热前过于冰冷的情况，也不会出现类似于实木地板升温过慢的情况。为了控制导热系数在0.9～1.1之间并且其他性能优良，无法简单的通过调节聚氯乙烯和石粉的比例以实现，需要采取适当的预塑化方法以及合适的挤出设备来实现该目的，在研究中研究人员进一步研究发现，通过采用骤冷的方法可以改善加热后型材变形率，研究人员认为其与骤冷后聚氯乙烯晶型变化有一定的关系。

2.2、远红外线测试结果

实施例1和对比例1在远红外线发射率测试后，惊奇的发现，实施例1的8～14μm波段范围的法向辐射为0.90，对比例1的8～14μm波段范围的法向辐射为0.83，根据国家红外及工业电热产品质量监督中心提供的数据和测试标准，当4～16μm波段的法向辐射率大于0.8时，即认为被测产品具有远红外发射功能。二氧化钛具有一定的远红外辐射能力，因此实施例1和对比例1均可以测试到具有远红外线的发射能力，但是在添加一定含量的三氧化二铝纳米粉末于涂料中后，本超宽石塑板材的远红外辐射能力明显增强。

2.3、超宽石塑板材的风化测试

将对比例3和对比例4置于相同的自然环境下6个月，实验前对对比例3和对比例4的样品进行拍照，6个月后拍照观察表面，比较两者的实验前后的粗糙度变化。通过观察可以发现在实验前两者的粗糙度相似，试验后后者明显较前者粗糙。研究人员认为纳米级的二氧化钛对碳酸钙材料具有良好的亲和力，能够在碳酸钙表面形成致密的保护膜。同时二氧化钛与PVC的结合力远小于与碳酸钙的结合力，当PVC在空气重老化剥落时无法带走碳酸钙表面的二氧化钛，二氧化钛继续粘附在碳酸钙表面，使之与空气隔绝，防止碳酸钙与空气接触风化膨胀。

以上所述的仅为本发明的较佳实施例，凡在本发明的精神和原则范围内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超宽石塑板材，其特征在于，所述超宽石塑板材的宽度为600～1200毫米，所述超宽石塑板材通过以下工艺制备：

步骤1：干燥，将含有75％～85％的大理石粉以及15％～25％的聚氯乙烯的原料进行混合并干燥；

步骤2：预塑化，将干燥后的混合物加热搅拌至128～132℃后再冷却至25～30℃搅拌；

步骤3：静置，将步骤2得到的混合物置于通风处放置20～28小时；

步骤4：挤压和骤冷定型，将步骤3得到的混合物挤出至定型模中通过骤冷以定型得到半成品，其中，所述定型模的外侧设有壳层，所述的壳层内充有20～25℃循环冷却水；

步骤5：冷却，用25～30℃的冷却水对步骤4得到的半成品进行喷淋冷却；

步骤6：切割，将步骤5得到的产品进行切割得到成品；

所述的原料还包括1.75％～2.25％的氯化聚乙烯、0.375％～0.625％的聚丙烯酸酯，1％～1.5％的稳定剂、0.75％～1.25％滑剂、1％～1.5％的纳米二氧化钛；其中，所述的大理石粉的粒径为350～450目；所述的滑剂为聚乙烯蜡。

2.根据权利要求1所述的超宽石塑板材，其特征在于，所述的超宽石塑板材的两侧分别设有沿两侧边延伸的公槽和母槽，所述的超宽石塑板材下表面设有至少一条凹槽。

3.根据权利要求1所述的超宽石塑板材，其特征在于，所述的超宽石塑板材的表面还设有涂层，所述的步骤6之后还包括：

步骤7：对步骤6中切割后的成品的表面打磨，并涂覆涂层。

4.根据权利要求1所述的超宽石塑板材，其特征在于，所述的壳层上设有进水口和出水口。

5.根据权利要求4所述的超宽石塑板材，其特征在于，所述的壳层的厚度为40～60mm，所述的循环冷却水的流量为3～5m³/min。

6.根据权利要求5所述的超宽石塑板材，其特征在于，所述的步骤4中挤出是通过螺杆挤出机挤出的，所述的螺杆挤出机的两个螺杆上均设有加热装置，所述的加热装置用于控制所述的螺杆的前段的温度为185～195℃，中段的温度为155～165℃，后段的温度为205～215℃，所述的螺杆挤出机为SJSZ65/132型锥形双螺杆挤出机，所述的混合物的挤出速度为150～170kg/min。

7.根据权利要求3所述的超宽石塑板材，其特征在于，所述的涂层为9～11层，所述的涂层为水性涂料，所述的水性涂料中含有0.5～1.5％重量份的三氧化二铝纳米粉末。

8.一种如权利要求1所述的超宽石塑板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：干燥，将含有75％～85％的大理石粉以及15％～25％的聚氯乙烯的原料进行混合并干燥；

步骤2：预塑化，将干燥后的混合物加热搅拌至128～132℃后再冷却至25～30℃搅拌；

步骤3：静置，将步骤2得到的混合物置于通风处放置20～28小时；

步骤4：挤压和骤冷定型，将步骤3得到的混合物通过螺杆挤出机挤出至定型模中骤冷定型得到半成品，其中，所述定型模设在螺杆挤出机的出口，所述定型模的外侧设有壳层，所述的壳层内充有20～25℃循环冷却水；

步骤5：冷却，用25～30℃的冷却水对步骤4得到的半成品进行喷淋冷却；

步骤6：切割，将步骤5得到的产品进行切割得到成品。

9.根据权利要求1所述的超宽石塑板材的制备方法，其特征在于，所述的原料还包括1.75％～2.25％的氯化聚乙烯、0.375％～0.625％的聚丙烯酸酯，1％～1.5％的稳定剂、0.75％～1.25％滑剂、1％～1.5％的纳米二氧化钛；其中，所述的大理石粉的粒径为350～450目，所述的步骤6之后还包括：

步骤7：对步骤6中切割后的成品的表面打磨，并涂覆涂层，其中，所述的涂层为9～11层，所述的涂层为水性涂料，所述的水性涂料中含有0.5～1.5％重量份的三氧化二铝纳米粉末。