浅析合成石的拌合成型工艺

合成石浅析合成石的拌合成型工艺周国华*(西安建筑科技大学，陕西西安710055)方段清(山西福茂石材有限公司，山西五台035500)陈迎(上海艺诚建筑科技有限公司，上海200437)商要:对合成石生产中拌合、成型工艺的原理，作业目的，影响因素及操作技术进行了分析探讨。关键词:合成石拌合成型原理目的参数效果合成石主要由填料和粘结剂组成。填料有硅铝质合成石是由一- 个多相体系的物料制备而成。它的(花岗岩型)和钙镁质(大理石型)两大系列。粘结填料(主料和辅料)可为不同成分，不同粒度的固体剂有无机和有机类。本文讨论的合成石，其粘结剂为物料，粘结剂则为不饱和聚脂,引发剂，促进剂等液有机高分子不饱和聚脂。设备为90年代引进的意大态物料。 这种多相物料的制备工艺与方法，在很大程利的合成石生产设备。一般生产工艺: 石料经破碎- →度 上决定了产品的性能与质量。混合是多相体系物料筛分-配料拌合-成型-固化- )锯切- 磨拋-→切边制 备的基本目的，搅拌捏合是实现这种目的的手段。倒角- +成品。合成石的性质、特征是由其填料及粘结因此，选择合理的搅拌与捏合设备及工艺是非常关键剂的成分、性质所决定。这是保证合成石产品质量的的。在一般生产工厂，根据建厂论证，设备已经定型根本。但没有合理而完备的制作工艺是不能达到目的了，但充分发挥设备的作用，完成、完善其工艺则很的。其中适宜的拌合、成型工艺也是获得优质产品的重要。1.1搅拌混料作业1拌合工艺搅拌混料作业的目的是:拌合工艺包括物料的搅拌及混合操作。(1)、制备均匀的填料与聚脂树脂的混合料;(2)、促进树脂在填料中润湿、浸渍作用;作者介绍:周国华，女(1935年生)， 西安建筑科技大学教授，享受国务院特殊津贴专家，曾任中国工艺矿物学会副主(3)、促使填料与树脂的化学交联反应充分进任委员，中国矿相学会委员等职。主要从事工艺矿物.行;学及相关领域的研究、开发和应用。出版有《矿石学》，选矿工艺矿物学》 等专著，发表论文60多篇。(4)、促进传热(化学反应热)均匀分布;山西福茂石材有限公司技术顾问。作者业务联系地址:上海市曲阳路800号商务大厦1805 室.(5)、为后续作业提供均匀、定量的给料。(00000山西福茂石材有限公司话: 021-65527203作业效果如何?与搅拌设备及该工艺的操作技术机: 139166206686收稿日期: 2004-06-06很有中国煤化工CNMHG.26●《石材》2004年7期MH以某厂合成石为例，其搅拌混料设备是用几个圆叶轮与槽壁间隙约1mm,对物料有挤压作用，消除了型搅拌器，分别为4x4个搅拌杆的近于18 x9r/min停滞区， 故物料混合良好。外摆线形式而实现快速混合。这种搅拌器的特点是:按照物料在该机中的运动状态，混合操作的机理直径偏大，转速较小，靠搅拌机的机械力耙式循环混为:料，其混料效果与下列因素有关:(1)、对流混合:由叶轮的运动，促使物料大幅度(1)、填料的加入量及加入速度，分散状况及加地移 动形成循环流以完成混合;人位置;(2)、剪切混合:由于叶轮尖端与机壳壁面、底面(2)、填料的粒度大小;间距较小，对物料产生压缩,剪切力作用使粉体凝聚(3)、树脂的加入方式及时间;团破裂而引起物料混合;(4)、物料的密度及密度差;(3)、扩散混合:由于物料颗粒群内有速度分布,(5)、物料体系的粘度及粘度差;使各粒子相互碰撞与滑动，或由相邻粒子间互相改变(6)、物料在搅拌槽中搅拌的时间长短。位置所引起的混合。上述因素对加工质量有重要影响。但其理论研究在各种捏合混合机内，这三种机理同时存在。还很不够，在很大程度上还是经验性的，在实际生产一般说来，捏合操作具有下列特点: .中应不断探寻规律、总结经验，以便理性地指导生(1)、是在极高的固体浓度，-定粘度下作业，故产。比其他任何混合操作都要困难，混合时间长，最终只但不管怎样，在合成石的生产中，这种圆型搅拌能得 到统计的完全混合状态;器只能起到初步的混合作用。由于物料的性质所决(2)、该操作要在单位容积投入功率很高的条件下定，它必须有一个进-步的搅拌捏合操作才能达到充才能操作, 因此消耗的功率很高;分混合的目的。(3)、该机叶轮与机壁面的间隙大小及叶轮形状对1.2搅拌捏合作业捏合操作非常重要。只有间距很小,才能产生很强的在粉体物料中加人少量液体以制备成均匀的混合剪切力，使物料分散。叶轮形状要适合于待处理物料物都属于捏合操作。捏合操作包括对物料的分散和混的性质，才能控制物料在机内的运动路径和范围,不合两种作用。所谓分散是靠叶轮转动时产生的剪切断将 物料带到捏合有效区域，使物料中任何粒子重复力把粉体加人树脂后形成的团聚体分散成小颗粒，地经受有效力的作用， 形成效率高的搅拌捏合操作:再由叶轮推动物料产生相对运动，使物料强制混合。(4)、操作中也伴随着热量产生。处理物料,尤其在这一作业中物料要反覆多次受到这两种作用，经过是粘性物料， 很容易粘在壁面上,使机内传热能力降-定时间后才能得到合格的混合物。低，造成机内温度、粘度不均一。为了保证传热速在合成石生产中的所谓平轴(卧式)混料器就是率，控制作业温度，要求该机搅拌叶轮能稳定而快速起捏合作用的双臂捏合机。一般双臂捏合机安装有两地刮除壁 面上的粘着物及时地将它们送回捏合的有效.块标准式叶轮，分别在不同转速下相向旋转，其转速区域;比约为1.9: 1。因此，机内物料受到剪切力、拉伸力(5)~物料的讲料状况对操作极有影响。为了保证和分散等作用，同时推动物料在轴向和径向上运动。中国煤化工,物料应进行预处理。《石材》2004年7期STONEH7 2004THCNMHG'.●27.合成石前述及的圆形搅拌混合作业也是一种预处理。在利脱膜,保持 方料表面平整光沽。这- -作业中，填料、颜料与树脂、引发剂、促进剂等2.2 布料的添加次数、时间间隔、搅拌时间长短等，整个过程经平轴搅拌捏合机处理好的物料，经卸料口均匀及运输带较长，掌握不好，不仅不饱和聚脂与填料颗分布 于模箱内称为布料，布料对压制工艺及产品质量粒间的化学反应环境难于控制，也使整个体系中易造很有关系。 而合成石的花色、纹理也可以通过不同的成粘附、污染，既浪费物料又可能产生产品瑕疵。因布料方式而完成, 这些往往不为人们所注意。此这-预处理作业一定要精心操作。目前有的生产厂在合成石生产中，成型工艺为尺寸较大的立体方家根据物料的性质，粒度的粗细，而不同工艺要求，料， 而又取销了圆形搅拌预处理作业时我们必须了解取消了这一-作业。若圆形搅拌混合作业取消，则主要其布料可 能出现如下情况:的混合作用由平轴搅拌捏合机完成，这时物料的预处(1)、一颗方料往往要多次布料才能完成，因受理分两步:首先将各种成分、粒度的填料、颜料经振搅拌捏 合机容量的限制，以致布料的时间长短、间隔动筛同时过筛混合，然后加入平轴搅拌捏合机，再喷可能不同。 会造成物化反应的不均匀性;淋式加入树脂进行搅拌捏合。如果说有环形搅拌预处.(2)、在布料方式上，由于平轴搅拌捏合机卸料理作业，物料进入平轴捏合机，可以不抽真空的话，口卸料是近 于带式布料，采取沿轨道推进式布满模那么取消之后进行搅拌捏合机则- -定要抽真空， 以排腔。 操作时往往沿- -端 (立面式) 布料,逐渐推进,除化学反应产生的气体及颗粒空隙中之空气，才能保加之 如上所述，布料的时间不同,因而易造成布料不证质量。至于真空度大小，搅拌捏合时间的长短，应平, 厚薄不均，厚的部分放热大,收缩快,薄的则反根据试验来确定。之，给压制工艺带来不利因素,还会造成产品缺陷;2成型工艺鉴于此，在布料工艺中应根据合成石产品花色，合成石的成型，是将在平轴搅拌捏合作业中充分品 种的要求而设计、制作不同的布料器。对同- -种布混匀的物料，均匀地布人具有精确尺寸的钢模具内，料 (卸料) 器，应计算出布满模箱所需要时间,根据在机械力的作用下压制成立体方料。从处理工艺来平 轴搅拌器捏合机的容量与模具容量的关系而匀速地看，除了物理机械作用外，还要考虑成型的工艺特移动模箱， 使物料尽可能均匀地布满模箱。如若有环点成型后的初期强度，固化方法及固化过程中的化形预处理作 业，则可减轻平轴搅拌捏合机的负担，卸学及物理化学效应，以及由此最终给制品带来的物理料、 布料基本可连续进行,但布料的均匀性仍是不可特性，由此可见，成型实际上与整个配方经验、制作忽视的操作技术。技巧息息相关。(3)、成型是将布满模箱的物料进行加压成型、成型作业的一-般工艺:模具准备→布料→压制→固化的工艺操作， 在这一-作业中， 主要控制的工艺参后期固化数是压力大小、真空度、振幅和振频、时间等。2.1模具准备在压制过程中，不饱和聚脂的放热反应会产生较合成石成型所用模具为钢制模具。其期寸精度要大的蒸汽压力， 必须采取高压成型的方法。压力在模求高，定位要准确，模具表面要求清洁光滑。要预中的作田目中国煤化工热，要涂腊或聚乙烯醇，布覆牛皮纸或其它薄膜,以TMHCNMHG方料规则、完整;●28.《石材〉2004年7期STONE H7 2004合成石(2)、避免因挥发分气体而发生的伸胀、起泡造成缩放热不同而产生缺陷。制品缺陷。一般认为振动压制是在真空状态下，以6~ 8bar .(3)、促进密实，提高制品密度，改善制品物理机的气压，以3600~ 3900 r/min 的振动速度，振动5~械性能。9min的条件下进行压制。由于压制物料的性质不同(填料的性质、粒度、4:聚脂树脂类型、引发剂、促进剂性质、配比等)压制产品4(质量) 42工艺参数各不相同，压力大小，加压时间长短，真空44(度高低，振动时间、振幅、振频，物料在模内的停留39时间等，均应通过反复试验确定,并制定严密的操作38规程，仔细操作。01225385063(压力)图1成型压力，MPa(4)、后期固化压力的大小与产品质量关系密切。如图1所示。后期固化的目的是:①使制品的性能稳定，提高可以看出随着压力增加，制品的硬度提高，此外制品的耐冲击等物理机械性能;②减少制品中的水分;其它物理机械性质也会提高。③消除制品的内应力,防止翘曲变形;④臧少制品的热由于物料与模箱之间有摩擦力,往往不能将所施膨胀系数。可见后期固化很重要。一般说来 ,聚脂树脂加的压力均匀地传递到成型方料内部，如图2所示，固化脱模后 的强度只达到最大强度的50%左右，到固为加压时造成受压粉体内部的压力分布不均匀，使充化完成要经历几周以致几个月， 而最后10%的固化时填密度也不匀，固化时各部位收缩率不同，严重时会间可以使制品强度与耐水性有大幅度增加。后期固化产生翘曲变形，对厚制品尤其不利。可采取振动压制有的建议采用55 ~65C温度下，保温8~ 16h。常温工艺，以改善物料在模内的流动性,使其充填均匀密固化最低温度不能低于10C,时间不少于24h。实。振动的目的主要使物料中的气体能有效地上升,综上所述:在合成石的生产中,必须明了每一-作尽可能排除。如振动不足，制品中含气体多,质量下业的目的要求，掌握主要工艺参数，了解作业效果对降，但若振动过于剧烈，或时间过长，使填料沉淀过加工质量的影响。 同时在这- -工艺中是否有 良好的搅分，也会造成制品上下树脂含量差别大，固化时因收拌混合， 成型的工艺技术及操作效果，无论在产品性能、质量上,或是最终的经济性上都是十分重要的。参考文献[1] 荣蔡一，宋秀敏俳金属矿与岩石材料工艺学》，武汉武汉工业大学出版社，1996[2] HS卡茨等， 《塑料用填料及增强手册),北京:化学工业.出版社，1985[3) 周国华等， 人造大理石胚料的工艺性及对产品质量的影90响，石材, 2004.39541_ 刘建平等微晶合成石的配制工艺及改进方法，石材，中国煤化工图2从上方加压受压粉体内的压力分布THCNMHG<石材》2004年7期STONEN72004.29●