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。 其作为大理石家具的基材时,对板材的坚固性和环保性有极高要求,在放射性指标方面需符合GB 6566-2010《建筑材料放射性核素限量》的严格规定。
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 没药树 作胶结剂,生产出模拟天然大理石纹理的板材。20世纪60年代末至70年代初,人造大理石在 苏联 、意大利、 德国 、 西班牙 、 英国 和 日本 等国迅速发展起来。20世纪70年代末,中国从国外引进人造大理石样品、技术资料及成套设备。20世纪80年代,中国人造大理石进入迅速发展时期。
人造大理石可根据使用原料分为水泥型人造大理石、聚酯型人造大理石、复合型人造大理石和烧结型人造大理石。 人造大理石具有陶瓷的光泽,外表硬度高、不易损伤、耐腐蚀、耐高温,且非常容易清洁,因其强度高、吸水率低、稳定性良好、抗污染能力强等优点,广泛应用于建筑、工业等领域。 人造大理石的发展方向包括研发改善性能的添加剂、廉价粘结剂、充分利用工业废料等方面。
简史
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 苏联 、意大利、 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 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 广州市 、 山东省 、 湖南省 、 江西省 、 云南省 、 广西壮族自治区 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。
分类
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。
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 。 聚酯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 人造岗石 。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。
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 砾石 、 石粉 等 骨料 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 无机化合物 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:
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:
生产工艺
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 没药树 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
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。
参考资料:
参考资料:
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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
应用领域
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/ 花岗石 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。
发展趋势
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。
鉴别
人造大理石与 天然大理石 的鉴别方法如下:
危害
由于自然界中 大理石 、 花岗石 、 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 砾石 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 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。