合成石淺析合成石的拌合成型工藝周國華*(西安建筑科技大學(xué)，陜西西安710055)方段清(山西福茂石材有限公司，山西五臺035500)陳迎(上海藝誠建筑科技有限公司，上海200437)商要:對合成石生產(chǎn)中拌合、成型工藝的原理，作業(yè)目的，影響因素及操作技術(shù)進行了分析探討。關(guān)鍵詞:合成石拌合成型原理目的參數(shù)效果合成石主要由填料和粘結(jié)劑組成。填料有硅鋁質(zhì)合成石是由一- 個多相體系的物料制備而成。它的(花崗巖型)和鈣鎂質(zhì)(大理石型)兩大系列。粘結(jié)填料(主料和輔料)可為不同成分，不同粒度的固體劑有無機和有機類。本文討論的合成石，其粘結(jié)劑為物料，粘結(jié)劑則為不飽和聚脂,引發(fā)劑，促進劑等液有機高分子不飽和聚脂。設(shè)備為90年代引進的意大態(tài)物料。 這種多相物料的制備工藝與方法，在很大程利的合成石生產(chǎn)設(shè)備。一般生產(chǎn)工藝: 石料經(jīng)破碎- →度 上決定了產(chǎn)品的性能與質(zhì)量?；旌鲜嵌嘞囿w系物料篩分-配料拌合-成型-固化- )鋸切- 磨拋-→切邊制 備的基本目的，攪拌捏合是實現(xiàn)這種目的的手段。倒角- +成品。合成石的性質(zhì)、特征是由其填料及粘結(jié)因此，選擇合理的攪拌與捏合設(shè)備及工藝是非常關(guān)鍵劑的成分、性質(zhì)所決定。這是保證合成石產(chǎn)品質(zhì)量的的。在一般生產(chǎn)工廠，根據(jù)建廠論證，設(shè)備已經(jīng)定型根本。但沒有合理而完備的制作工藝是不能達到目的了，但充分發(fā)揮設(shè)備的作用，完成、完善其工藝則很的。其中適宜的拌合、成型工藝也是獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品的重要。1.1攪拌混料作業(yè)1拌合工藝攪拌混料作業(yè)的目的是:拌合工藝包括物料的攪拌及混合操作。(1)、制備均勻的填料與聚脂樹脂的混合料;(2)、促進樹脂在填料中潤濕、浸漬作用;作者介紹:周國華，女(1935年生)， 西安建筑科技大學(xué)教授，享受國務(wù)院特殊津貼專家，曾任中國工藝礦物學(xué)會副主(3)、促使填料與樹脂的化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)充分進任委員，中國礦相學(xué)會委員等職。主要從事工藝礦物.行;學(xué)及相關(guān)領(lǐng)域的研究、開發(fā)和應(yīng)用。出版有《礦石學(xué)》，選礦工藝礦物學(xué)》 等專著，發(fā)表論文60多篇。(4)、促進傳熱(化學(xué)反應(yīng)熱)均勻分布;山西福茂石材有限公司技術(shù)顧問。作者業(yè)務(wù)聯(lián)系地址:上海市曲陽路800號商務(wù)大廈1805 室.(5)、為后續(xù)作業(yè)提供均勻、定量的給料。(00000山西福茂石材有限公司話: 021-65527203作業(yè)效果如何?與攪拌設(shè)備及該工藝的操作技術(shù)機: 139166206686收稿日期: 2004-06-06很有中國煤化工CNMHG.26●《石材》2004年7期MH以某廠合成石為例，其攪拌混料設(shè)備是用幾個圓葉輪與槽壁間隙約1mm,對物料有擠壓作用，消除了型攪拌器，分別為4x4個攪拌桿的近于18 x9r/min停滯區(qū)， 故物料混合良好。外擺線形式而實現(xiàn)快速混合。這種攪拌器的特點是:按照物料在該機中的運動狀態(tài)，混合操作的機理直徑偏大，轉(zhuǎn)速較小，靠攪拌機的機械力耙式循環(huán)混為:料，其混料效果與下列因素有關(guān):(1)、對流混合:由葉輪的運動，促使物料大幅度(1)、填料的加入量及加入速度，分散狀況及加地移 動形成循環(huán)流以完成混合;人位置;(2)、剪切混合:由于葉輪尖端與機殼壁面、底面(2)、填料的粒度大小;間距較小，對物料產(chǎn)生壓縮,剪切力作用使粉體凝聚(3)、樹脂的加入方式及時間;團破裂而引起物料混合;(4)、物料的密度及密度差;(3)、擴散混合:由于物料顆粒群內(nèi)有速度分布,(5)、物料體系的粘度及粘度差;使各粒子相互碰撞與滑動，或由相鄰粒子間互相改變(6)、物料在攪拌槽中攪拌的時間長短。位置所引起的混合。上述因素對加工質(zhì)量有重要影響。但其理論研究在各種捏合混合機內(nèi)，這三種機理同時存在。還很不夠，在很大程度上還是經(jīng)驗性的，在實際生產(chǎn)一般說來，捏合操作具有下列特點: .中應(yīng)不斷探尋規(guī)律、總結(jié)經(jīng)驗，以便理性地指導(dǎo)生(1)、是在極高的固體濃度，-定粘度下作業(yè)，故產(chǎn)。比其他任何混合操作都要困難，混合時間長，最終只但不管怎樣，在合成石的生產(chǎn)中，這種圓型攪拌能得 到統(tǒng)計的完全混合狀態(tài);器只能起到初步的混合作用。由于物料的性質(zhì)所決(2)、該操作要在單位容積投入功率很高的條件下定，它必須有一個進-步的攪拌捏合操作才能達到充才能操作, 因此消耗的功率很高;分混合的目的。(3)、該機葉輪與機壁面的間隙大小及葉輪形狀對1.2攪拌捏合作業(yè)捏合操作非常重要。只有間距很小,才能產(chǎn)生很強的在粉體物料中加人少量液體以制備成均勻的混合剪切力，使物料分散。葉輪形狀要適合于待處理物料物都屬于捏合操作。捏合操作包括對物料的分散和混的性質(zhì)，才能控制物料在機內(nèi)的運動路徑和范圍,不合兩種作用。所謂分散是靠葉輪轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的剪切斷將 物料帶到捏合有效區(qū)域，使物料中任何粒子重復(fù)力把粉體加人樹脂后形成的團聚體分散成小顆粒，地經(jīng)受有效力的作用， 形成效率高的攪拌捏合操作:再由葉輪推動物料產(chǎn)生相對運動，使物料強制混合。(4)、操作中也伴隨著熱量產(chǎn)生。處理物料,尤其在這一作業(yè)中物料要反覆多次受到這兩種作用，經(jīng)過是粘性物料， 很容易粘在壁面上,使機內(nèi)傳熱能力降-定時間后才能得到合格的混合物。低，造成機內(nèi)溫度、粘度不均一。為了保證傳熱速在合成石生產(chǎn)中的所謂平軸(臥式)混料器就是率，控制作業(yè)溫度，要求該機攪拌葉輪能穩(wěn)定而快速起捏合作用的雙臂捏合機。一般雙臂捏合機安裝有兩地刮除壁 面上的粘著物及時地將它們送回捏合的有效.塊標(biāo)準(zhǔn)式葉輪，分別在不同轉(zhuǎn)速下相向旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速區(qū)域;比約為1.9: 1。因此，機內(nèi)物料受到剪切力、拉伸力(5)~物料的講料狀況對操作極有影響。為了保證和分散等作用，同時推動物料在軸向和徑向上運動。中國煤化工,物料應(yīng)進行預(yù)處理?！妒摹?004年7期STONEH7 2004THCNMHG'.●27.合成石前述及的圓形攪拌混合作業(yè)也是一種預(yù)處理。在利脫膜,保持 方料表面平整光沽。這- -作業(yè)中，填料、顏料與樹脂、引發(fā)劑、促進劑等2.2 布料的添加次數(shù)、時間間隔、攪拌時間長短等，整個過程經(jīng)平軸攪拌捏合機處理好的物料，經(jīng)卸料口均勻及運輸帶較長，掌握不好，不僅不飽和聚脂與填料顆分布 于模箱內(nèi)稱為布料，布料對壓制工藝及產(chǎn)品質(zhì)量粒間的化學(xué)反應(yīng)環(huán)境難于控制，也使整個體系中易造很有關(guān)系。 而合成石的花色、紋理也可以通過不同的成粘附、污染，既浪費物料又可能產(chǎn)生產(chǎn)品瑕疵。因布料方式而完成, 這些往往不為人們所注意。此這-預(yù)處理作業(yè)一定要精心操作。目前有的生產(chǎn)廠在合成石生產(chǎn)中，成型工藝為尺寸較大的立體方家根據(jù)物料的性質(zhì)，粒度的粗細(xì)，而不同工藝要求，料， 而又取銷了圓形攪拌預(yù)處理作業(yè)時我們必須了解取消了這一-作業(yè)。若圓形攪拌混合作業(yè)取消，則主要其布料可 能出現(xiàn)如下情況:的混合作用由平軸攪拌捏合機完成，這時物料的預(yù)處(1)、一顆方料往往要多次布料才能完成，因受理分兩步:首先將各種成分、粒度的填料、顏料經(jīng)振攪拌捏 合機容量的限制，以致布料的時間長短、間隔動篩同時過篩混合，然后加入平軸攪拌捏合機，再噴可能不同。 會造成物化反應(yīng)的不均勻性;淋式加入樹脂進行攪拌捏合。如果說有環(huán)形攪拌預(yù)處.(2)、在布料方式上，由于平軸攪拌捏合機卸料理作業(yè)，物料進入平軸捏合機，可以不抽真空的話，口卸料是近 于帶式布料，采取沿軌道推進式布滿模那么取消之后進行攪拌捏合機則- -定要抽真空， 以排腔。 操作時往往沿- -端 (立面式) 布料,逐漸推進,除化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體及顆?？障吨兄諝?，才能保加之 如上所述，布料的時間不同,因而易造成布料不證質(zhì)量。至于真空度大小，攪拌捏合時間的長短，應(yīng)平, 厚薄不均，厚的部分放熱大,收縮快,薄的則反根據(jù)試驗來確定。之，給壓制工藝帶來不利因素,還會造成產(chǎn)品缺陷;2成型工藝鑒于此，在布料工藝中應(yīng)根據(jù)合成石產(chǎn)品花色，合成石的成型，是將在平軸攪拌捏合作業(yè)中充分品 種的要求而設(shè)計、制作不同的布料器。對同- -種布混勻的物料，均勻地布人具有精確尺寸的鋼模具內(nèi)，料 (卸料) 器，應(yīng)計算出布滿模箱所需要時間,根據(jù)在機械力的作用下壓制成立體方料。從處理工藝來平 軸攪拌器捏合機的容量與模具容量的關(guān)系而勻速地看，除了物理機械作用外，還要考慮成型的工藝特移動模箱， 使物料盡可能均勻地布滿模箱。如若有環(huán)點成型后的初期強度，固化方法及固化過程中的化形預(yù)處理作 業(yè)，則可減輕平軸攪拌捏合機的負(fù)擔(dān)，卸學(xué)及物理化學(xué)效應(yīng)，以及由此最終給制品帶來的物理料、 布料基本可連續(xù)進行,但布料的均勻性仍是不可特性，由此可見，成型實際上與整個配方經(jīng)驗、制作忽視的操作技術(shù)。技巧息息相關(guān)。(3)、成型是將布滿模箱的物料進行加壓成型、成型作業(yè)的一-般工藝:模具準(zhǔn)備→布料→壓制→固化的工藝操作， 在這一-作業(yè)中， 主要控制的工藝參后期固化數(shù)是壓力大小、真空度、振幅和振頻、時間等。2.1模具準(zhǔn)備在壓制過程中，不飽和聚脂的放熱反應(yīng)會產(chǎn)生較合成石成型所用模具為鋼制模具。其期寸精度要大的蒸汽壓力， 必須采取高壓成型的方法。壓力在模求高，定位要準(zhǔn)確，模具表面要求清潔光滑。要預(yù)中的作田目中國煤化工熱，要涂臘或聚乙烯醇，布覆牛皮紙或其它薄膜,以TMHCNMHG方料規(guī)則、完整;●28.《石材〉2004年7期STONE H7 2004合成石(2)、避免因揮發(fā)分氣體而發(fā)生的伸脹、起泡造成縮放熱不同而產(chǎn)生缺陷。制品缺陷。一般認(rèn)為振動壓制是在真空狀態(tài)下，以6~ 8bar .(3)、促進密實，提高制品密度，改善制品物理機的氣壓，以3600~ 3900 r/min 的振動速度，振動5~械性能。9min的條件下進行壓制。由于壓制物料的性質(zhì)不同(填料的性質(zhì)、粒度、4:聚脂樹脂類型、引發(fā)劑、促進劑性質(zhì)、配比等)壓制產(chǎn)品4(質(zhì)量) 42工藝參數(shù)各不相同，壓力大小，加壓時間長短，真空44(度高低，振動時間、振幅、振頻，物料在模內(nèi)的停留39時間等，均應(yīng)通過反復(fù)試驗確定,并制定嚴(yán)密的操作38規(guī)程，仔細(xì)操作。01225385063(壓力)圖1成型壓力，MPa(4)、后期固化壓力的大小與產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)系密切。如圖1所示。后期固化的目的是:①使制品的性能穩(wěn)定，提高可以看出隨著壓力增加，制品的硬度提高，此外制品的耐沖擊等物理機械性能;②減少制品中的水分;其它物理機械性質(zhì)也會提高。③消除制品的內(nèi)應(yīng)力,防止翹曲變形;④臧少制品的熱由于物料與模箱之間有摩擦力,往往不能將所施膨脹系數(shù)?？梢姾笃诠袒苤匾Ｒ话阏f來 ,聚脂樹脂加的壓力均勻地傳遞到成型方料內(nèi)部，如圖2所示，固化脫模后 的強度只達到最大強度的50%左右，到固為加壓時造成受壓粉體內(nèi)部的壓力分布不均勻，使充化完成要經(jīng)歷幾周以致幾個月， 而最后10%的固化時填密度也不勻，固化時各部位收縮率不同，嚴(yán)重時會間可以使制品強度與耐水性有大幅度增加。后期固化產(chǎn)生翹曲變形，對厚制品尤其不利?？刹扇≌駝訅褐朴械慕ㄗh采用55 ~65C溫度下，保溫8~ 16h。常溫工藝，以改善物料在模內(nèi)的流動性,使其充填均勻密固化最低溫度不能低于10C,時間不少于24h。實。振動的目的主要使物料中的氣體能有效地上升,綜上所述:在合成石的生產(chǎn)中,必須明了每一-作盡可能排除。如振動不足，制品中含氣體多,質(zhì)量下業(yè)的目的要求，掌握主要工藝參數(shù)，了解作業(yè)效果對降，但若振動過于劇烈，或時間過長，使填料沉淀過加工質(zhì)量的影響。 同時在這- -工藝中是否有 良好的攪分，也會造成制品上下樹脂含量差別大，固化時因收拌混合， 成型的工藝技術(shù)及操作效果，無論在產(chǎn)品性能、質(zhì)量上,或是最終的經(jīng)濟性上都是十分重要的。參考文獻[1] 榮蔡一，宋秀敏俳金屬礦與巖石材料工藝學(xué)》，武漢武漢工業(yè)大學(xué)出版社，1996[2] HS卡茨等， 《塑料用填料及增強手冊),北京:化學(xué)工業(yè).出版社，1985[3) 周國華等， 人造大理石胚料的工藝性及對產(chǎn)品質(zhì)量的影90響，石材, 2004.39541_ 劉建平等微晶合成石的配制工藝及改進方法，石材，中國煤化工圖2從上方加壓受壓粉體內(nèi)的壓力分布THCNMHG<石材》2004年7期STONEN72004.29●