1996年以来,我国就开始生产聚酯型实体面材人造石。到目前为止,生产工业的数量和规模逐渐扩大、加强,已遍及全国各地;使用范围领域从一开始的厨卫制品,到后来的室内外工艺品、家具及装饰行业。已经形成一个年产销达数十亿元的新兴产业;发展形势迅猛但又不容乐观。其中,最主要的原因还是在生产方式、设备、工艺上的不同导致产品质量良莠不齐,好质量产品历经数年使用仍然实用美观,差的产品仅在几个月内即产生变形、变色、开裂、起泡、褪色、失去光泽等问题,给用户产生了恶劣的印象。
关键一:设备选型
所谓实体面材是指产品内无任何微小气泡存在,表里均为高致密度的实心材料,具有优良的理化性能,生产中若不能达到排除产品内部气泡的目的,这种产品即不能称之为实体面材,质量自然无从谈起。就目前国内普遍采用的真空搅拌机,搅拌料--放料入模--振动排泡--自然温度固化或设备加温固化工艺来说存在着三个技术问题不能解决。
一、真空搅拌罐最高真空度普遍在0.08-0.09Mpa(表压)以下,在这种真空度下,微小气泡本身就难以排净。
二、搅拌好的料打开盖或打开阀放料入模抹平时又混带进许多的空气,虽经二次振动排泡或料中加入消泡剂或将料中树脂含量增加以求达到将料中的空气排尽的目的,但都是不可能的,用放大镜、显微镜观察产品内部微小气孔密密麻麻,质量自然有问题。这种生产方法有大容量搅拌罐可一次搅料数吨,小的则一次搅料1张标准板材料(50Kg)。
三、是搅料时间长,密封口易磨损漏气,机体清洗困难,增加了工艺的烦琐度。由于投资可大可小(大则几百万、小则几万),所以这种老旧落后的生产方式在国内占了大多数。
针对这种生产方式的弊病,有关科研单位研究出以真空箱为排气泡的生产方式则解决了上述问题,达到了目的,其工艺为普通搅拌机搅料--倒料入模--模具带料同入真空箱脱泡(真空度可达0.095-- 一0.1MPa)--出真空箱入控温固化机快速初凝。这种方法的关键设备真空箱能达到绝对真空 一0.1MPa,所以料内气泡能排除彻底,当表压到0.09MPa以上时料在模内处于沸腾状态,达到0.095MP时料内所有气泡瞬间爆裂排净。真空箱脱泡可一次入箱多张,5--8mim完成脱泡,在温控机内5-8mim分钟完成初凝,单机生产能力8小时产量可达160张,是生产优质人造石必不可少的关键设备。
关键二:材料选择
本文所述产品,主要原料为不饱和聚酯树脂,这是一个大类的高分子化合物,国外已发展到500余个品种,应用于各个领域,国内(包括一些外商独资、合资、本土等企业)也发展到有四、五十个品种,不同型号品种的不饱和聚酯其性能用途是不同的。不饱和聚酯树脂按使用方法分为手糊型、喷射型、拉挤型、缠绕型、模压型、常压浇注型、离心浇注型等。按化学式结构分为邻苯二元醇型、邻苯新戍二醇型、间苯新戍二醇型、乙烯基酯型等等,人造石中只能选用常压浇注型类树脂,其它类型不予选用。生产一般性能的产品邻苯型树脂即可满足。其价格低廉,在人造石生产中用量最大;间苯型树脂性能较邻苯型好,价格要高一些,若有性能特殊的产品要求,如化学实验、医疗上要求抗菌防腐、耐酸碱、耐热、耐污这一类人造石制品则必须选用到间苯型或乙烯基酯类树脂。不饱和树脂的性能指标分液体和树脂固化后的浇注体的力学性能,要满足生产实体面材人造石的要求,选购材料时要注意液体树脂颜色为水白或微兰、微青透明、无杂质、固体含量不低于65%、粘度(25°C)0.5-1Pa.s、酸值(MgKOH/g)15-26。纯树脂浇注体巴氏硬度应不低于40°--50°断裂延伸率〉2.5--4%、弯曲强度≥100--130Mpa、热变形温度≥50°C、冲击强度≥60Mpa,从浇注体的性能就能判断出树脂的基本性能,若低于这些指标,其产品质量就有问题了。各厂家的树脂都是自行编型号、自定指标、自定价格,但不管什么型号,要认准类型、品种及它们的技术指标数据,才能购买这是关键。
除树脂外与之配套的固化剂、促进剂品种也较多,各厂各自编号,配方、质量、价格又不统一,但一定要求固化剂(过氧化甲乙酮中活性氧含量不能低于10%,促进剂(醋酸钴或异辛酸钴含量不低于1 %),掌握这两种材料中的有效成分含量是关键。(有的厂家固化剂中活性氧含量仅3-5%,促进剂中钴盐含量仅0.4%)。
关键三:理论与配方
有了好的设备,合格的材料、要作出好的产品,对产品的固化机理的了解直接涉及到产品配方的科学性及产品质量的好坏。
人造石合成工艺中选定的不饱和聚酯是由不饱和二元醇、多元醇类化合物缩聚而成的线型高分子聚酯树脂、聚酯分子链上同时含有酯键和不饱和双键,聚酯树脂十分粘稠,不能独立使用,生产时要加30-35%的活性苯乙烯,苯乙烯也含有不饱和双键,它即是聚酯中的交联剂,又起着稀释剂和浸润剂的作用,这种组合的不饱和聚酯树脂是一种极不安定的、具有继续生成其它产品反应的原材料。
由于不饱和聚酯分子含有酯键和不饱和键,苯乙烯分子也含有不饱和键,一旦加入固化剂,促进剂即会发生氧化还原反应,使固化剂分解、释放出活性自由基(又称游离基),这些自由基起着不同分子间的链接化学键反应, 又称交联反应,随着自由基释放的速度、数量、使分子链不断增长,相互链接,最终将千千万万的小分子链接成一个不溶不熔的大分子团,有着坚固的性能,成为我们所需要的产品,这种化学反应又称之为三相立体网络状交联,其中苯乙烯分子与聚酯分子不饱和键和酯键的交联称共聚,同时又产生苯乙烯分子和聚酯分子各自间的交联称自聚(所以称三相交联)。人造石的生产在聚酯树脂中加入不同的填料及辅料,化学反应是要达到填料的表面有树脂包裹,最终将填料紧密交联网络于一个大分子团中(即产品),然而,这种接键交联的密度、化学链长度、交联立体网络的紧密度来自于严谨的科学配方,所以不同的产品是有不同配方的。配方的设计涉及树脂、固化剂、促进剂的比例,树脂与填料的重量比例(胶集比),填料之间粗细的比例(即级配)及染料用量比例及气温因素等方面。
关键四、工艺控制
在实际生产中,应在生产前做产品小样的胶凝试验,即按当天气温先做小样,观察确定初凝时间,控制在35--45mim这一时间内,从这个初凝时间段,可判断产品的内部化学反应速度和产品质量,这是生产前必须要作的关键程序。由此得出的配方就是合理的最佳配方,产品质量就好,否则若初凝太快,产品会变形、开裂、发脆、太慢则产品强度差、发软、易折断。
近来,随着市场需求量的增加,又有科研单位开发出具有半透明质感和有逼真纹理的仿玉石、玛瑙、珠光、幻彩、云石、卵石、大理石、透光板、夜光板及3mm超薄板、丙烯酸型(亚克力人造石)、复合丙烯酸型、坚硬耐磨的人造石地砖等新品,其技术含量和配方设计变化更大、要求更高、涉及知识范围更广。
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