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人造大理石(人造岗石)面临的问题及应对方法
我国的人造大理石(岗石)历经二十多年的不平稳发展,逐渐对这种用真空振动压缩工艺成型的莫氏硬度在3.5度下的装饰产品有所认识,并以其可多次翻新和防滑性较好的优点成为中、高档的建筑装饰材料。在其石粒透明形成的色彩柔和以及微孔形成的宜人的特点下,特别是在其近几年的微晶化与纹理化的工艺改进中、迅猛扩展成年产3000万平米的生产规模。这种采用大理石及方解石为主要原料,并用不饱和聚酯树脂为粘结剂压制成型的产品,自身存在耐磨性较低与制造成本较高的问题。人造石英石在市场上的迅速升温,其特点不过是其有较高的耐磨性与耐酸碱性、现已对用于台面装饰的实体面材人造石与岗石形成一定的冲击。目前危机性的问题是:随着数十台仿造意大利MC-300真空机的投入运行,人造大理石的市场价格从两年前的200多元逐渐跌落至95元/平米。例如,曾火爆一时的莎安娜米黄板材,随着各种称谓的而且是花纹效果也相差很大的各种产品的示现,其市价也跌落在100元以下。面对市场价格波动与市场恶性竞争的问题,已使业内人士普遍的疑虑与不安。如果把某些新的生产要素与生产条件合理结合,并引入其多种工程技术与美术及养生学组合的生产中,则会在较高层次的创新中使其成为精品而提高其市场价值。
1、现行成型工艺的分析及改进办法
对于人造大理石的不饱和树脂的使用量问题,不论在六年前的试用大机搅拌微晶料、还是在三年前的研发梦幻莎安娜的两次工艺变革中,都没有专门对其用量进行刻意的研究。现行的产品标准规定其抗折强度为16Mpa,其实际产品的指标远远大于其规定值。温故而知新。在最初的采用80网目细度石料的配方中,基于有利于配制花纹以及避免示现水印现象的考虑而将其钙粉用量提高。搅拌是个不很简单的工艺环节,在普遍的出现质量问题的类似于水印、断裂等无不与搅拌不匀有直接关系。这种逆向双水平轴搅拌器、不仅对其黏性料体具有翻滚式的搅拌力,还在其从最初设定的8r/min转速改变为15r/min的最高转速的升高中,不可避免地要在此快速搅拌中产生摩擦发热现象。在其连续的12~18min的全速搅拌中,一般可产15℃左右的温升,也正是在此升温条件形成细颗粒料体易于均匀及配制花纹的效果。早期的进口设备上确实有转速逐步提高的程序,但其是对大颗粒石料的搅拌而言的,因为小颗粒料体规定用双行星搅拌器搅拌进行Bretonstone的花色配制并分别搅拌。在配用较低树脂量时,趁热是必须利用的因素。
关于钙粉细度及用量问题,目前的多数厂家采用较为理想的UF315或MS180的牌号,其用量为15%--30%。理论上的填充是从大到小逐级配合而达致密的效果,现时的全部采用超细钙粉填充,虽然其压出的料体在模箱中具有明显的流动性,但在配用较少的树脂量时就不一定合适了。采用粗、细钙粉搭配使用,并减少其总量时,就不至于因过分填充而明显影响其粘结力。搅拌力及压缩力的致热作用与其稀释扩散树脂的效果,是减少树脂用量的前提条件,也只有在一系列的强机械力作用中,才能保证其强度。对这种流动性不明显的料体进行其压制成型,应利用其波纹振动力对荒料的下部及边角充分施加冲击力,并利用其10~12min接近4200r/min的振动过程产生一定的致密与固化效果。国产的液压马达的油压须达到24Mpa以上,并注意其压具的摆动要到位及偏心(重)轮方向的一致性,从而避免出现软角问题。
人造石降低成本的另一种思路是采用无机粘结剂,例如特制水泥,水玻璃等材料。国内的白水泥尚无高标号的产品,虽然有配加添加剂等试验,但还达不到用于工业生产的程度。用无机材料及合成材料制作岗石是极有前景的研发工作,它不仅可大幅度降低生产成本,还具有较好的防火性与环保性。
岗石生产设备配置的电动机不仅功率大、数量也多,例如压机及附属设备的电机总功率就超过400KW,其中的搅拌与压制两个环节的工艺时间及参数必须保证,其它的设备运转时间在工艺过程的合理改进中大多可以缩短。例如,真空泵的抽制方式就不必在全过程进行,只要在搅拌后期及压具进入模箱时达到接近于-0.1MPa的真空度就可以了。再如,集料工序的称量小车逐次对石料及石粉称重后,可事先依次排布于主皮带上待用,在搅拌机的上门打开时仅用2~3min就可全部送入搅拌机而缩短成型时间,并避免主皮带及除尘系统长时间运转而节约电能。尤其是长时间运转的框架锯主电机,宜用双绕组电容内补偿节能技术,以其节约有功电量8%与节约无功电量90%的节约电能的水平而将低成本。
对岗石生产成本具有较大影响的另一个因素是其3.5-5.0㎜的锯缝损耗。对此,某些厂家采用的1.5-2.5㎜的薄锯片的经验值得注意。
2、岗石晶硬化的可能及前景
岗石是用CaCO3或MgCO3为主要成份聚合的产品,自身的“软”也是其不易在市场上保持高价位的主要原因,更不易同石英岗石进行抗衡。针对其耐磨性较差的问题,有些厂家已在其增硬上采取了补救措施。在其配料中使用28%的玻璃碎粒,并用框架锯进行分切加工就是典型的实例。最近出现的采用100%石英石粒及石粉并用荒料成型机进行成型,其后用圆盘锯进行分切的石英石生产方法,在目前石英石处于高价位的市场形势下,也是一种及早进入石英石市场的明智做法。这种用大机生产石英石的工艺,应配置立式搅拌机进行相异色彩的团粒状料体的搅伴,使其产生双色或三色的团粒交融的花色的效果。其生产工艺须注意石英石的硬性磨擦产生色彩变黑的问题,简单的办法是在搅拌机内粘贴耐磨的非金属材料。
可否在岗石料体中配加1/4~1/2量的石英颗粒而成混合型产品的问题值得研究,在其加入石英粒后,从耐磨的技术角度看,是完全可以将其性能提高至二倍以上,但从市场认可的角度看,没有高档的花色与之配合可能是需要较长时间过渡的。其中也包括选用花岗石、黑曜石、玉石矿渣和雨花石等硬质岩石。
3、提高荒料成型产品的艺术效果
曲面成线与锥体成环是配制线状纹理的基本概念,动态地在布料中进行雾状与点状的液体颜料喷涂是其较高层次的手法。目前流行的岗石花色仍是“喷点色浆搅一搅”的早期做法,应注意之前的全速搅拌增大黏性与粗雾状喷涂的要点才能产生较好的效果。转向布料是在改变料体流向的过程中,采用辊压或挤压预成型器具,磁化器具和1~6种色彩的喷涂器具,并用雾状,点状的喷射方式对定向并可调节的运送料体进行后期染色的专利技术。人造石仿真天然石纹理是个既有艺术价值又有市场价值的研发工作,其中的纹理细密且流畅,团粒渗透且多彩,以及延用现代印刷技术进行天然石的仿真,均需进行潜心的研究及深入的实验。
采用不同色彩的岩石及岩石粉进行多色产品的配制也是充分体现其自然的研发课题,现时的对白色料体硬性地用颜料进行染制的效果难免带有人为性。天然石材的色彩可以说是无奇不有,将其保留一定形体而聚合成产品,是相得益彰的做法。
资砖的80×80cm规格与其近似天然石花色的流行趋势,可以说对岗石是又一次严重的挑战。研发具有配制多种花色功能且平面规格为245×165cm或325×165㎝的新型成型机确有必要性。在其中配置转向布料器具及控制系统,并以其2×2或2×3方式配制振荡器和压具的四边调节及平衡功能,并采用搅拌器移位和压制器具紧靠的单室双门结构时,将以具有配制花纹的功能和整机长度为9米的低造价而提高中国岗石成型机的制造水平。

4、双搅拌与双转向组合的方案
人造大理石的板材规格,已逐渐出现需求80×80㎝的流行趋势,使得现行的300×120×85㎝的荒料尺寸有所不适应,也就为320×160㎝的超大规格提供了新的市场机遇。采用两种或三种色彩的混合料,再经粗略拌合而成的近似于某种天然大理石的花色品种,以其自然交融的观赏效果而使其保持较高的市场价位。向这种大规格薄板与近似于天然石的花色方面寻求出路,包括研制对应的成型装置,也是一种行之有效的方案。
该型真空振动成型设备的基本思路是:在原有9米左右长度的称为通道或布料室的上部平行装设可搅拌6-8.5吨料体的两台搅拌机;在其下料口至台车垂直的60-90㎝的空间分别装设宽度为120-180㎝的圆辊转动的并呈水平布置的传输带;在两条逆向运转传输带的相邻处留出30-60㎝的下料间隔,并在此处的中线位置设置单片的或双片的垂直升降的刮板。在转向传输带上仍然应用转向布料型配置花纹装置的专利技术,对应配置有调节流量的挡板、辊压器、磁化器、喷涂染色和拌合器具。其一般的工艺方法是:按照1-2:1的重量比例在两台搅拌机内分别进行不同色彩料体的搅拌;在搅拌后期进行真空抽制;在搅拌完成的卸料前,可用装设于其上部的喷涂染色器具进行前期的粗雾状染色以及2-5圈的拌合;启动转向布料的传输带及其附属的染色器具,并控制两个搅拌机内的料体同步布料;两条逆向旋转的传输带分别运送料体至其中间处落下,并以自然跌落及堆积方式进行组合布料;在其2-6种色彩的料体装满模箱后,用台车运往压制室,并关闭中部的密封门后,用配置有6台同轴联接的振荡器的压制器具进行振动成型。采用两台搅拌机分别配置相异色彩的基色,经搅拌后期的配置花纹,以及转向布料中动态进行的带有艺术性的工艺过程后,基本可以配制大多数的天然石材的花色及花纹,使其产品具有较高水平的观赏效果。利用这种新型成型设备具有的配制花纹的综合功能,与其适应分切成80×80㎝的大规格方砖的优势,并以其年产100万平米的生产能力,完全可以在较短的时期内收回新型成型设备的投资。
5、结语
人造大理石面临的市场问题是其价格较低的问题,也是其适应性不够与生产成本较高的问题。设法降低生产成本,提高其耐磨性、改善花色效果和适应市场需求,将对其走出低谷具有重要意义。减少不饱和树脂用量是降低其生产成本的一种办法,但须加大其物理性的作用力并综合其各种要素来保证其产品质量。转向布料是荒料成型仿真天然石花纹的具有变革性的新工艺,在其立体性的组合过程中可产生艺术价值。利用现有成型设备压制混合型的或纯石英的荒料体,虽然说有一定的技术难度,但其经济效益还是可观的。双搅拌与双转向是更高层次的并具大规模生产能力的工艺方案。人造大理石与人造石英石都是石头聚合的产品,在两者之间可能出现的一种混合型产品,应该是岗石转向的一种思路。随着人们对人居环境及养生性的追求,较高档次的人造大理石产品的市场需求必将会越来越大。总之,设法让其规格大一点,花色好一点,硬度高一点,是其适应市场的基本对策。
     
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