包含合成硅酸盐颗粒的人造石制造技术

本发明专利技术涉及包含SiO2、Al2O3和Na2O的混合物的合成硅酸盐颗粒，其可以通过烧结获得；涉及其在制造人造石材料中的用途以及其所产生的人造石材料。人造石材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含合成硅酸盐颗粒的人造石


[0001]本专利技术涉及由人造石制成的用于建造、装饰和建筑的材料以及其制造和加工。特别地，本专利技术落入人造石制品的
，该人造石制品由以下组成：选自石头、石头状或陶瓷材料的无机填料和由包括真空振动压实和未硬化附聚混合物的硬化过程制造的硬化有机树脂。

技术介绍

[0002]模拟天然石材的人造石制品也称为工程石制品，常见于建造、装饰、建筑和设计领域。现如今，已经很好地建立起在工业规模上制造人造石制品的方法。
[0003]最受欢迎的人造石材料中的一种，其具有受高度赞赏的美学、硬度和耐染色和耐磨性，是所谓的人造石英表面。该材料广泛应用于工作台面、室外装饰(cladding)、地面、水槽和卫浴盆，仅举几个例子。该材料通常称为人造石，并且其应用与石材(例如大理石或花岗石)的应用一致。该材料可以制造成类似于天然石材的颜色和图案，或者该材料还可以具有完全人造表面，例如鲜红色或紫红色。该材料组成基础和目前用于其制造的技术追溯到20世纪70年代末，由意大利公司Breton SpA开发，如今该材料在这一领域以名字商业闻名。该材料的一般概念描述于，例如，专利公开US4204820。在生产过程中，具有不同粒径的石英和/或方英石颗粒首先与可硬化的粘合剂混合，通常是液态有机树脂。所产生的混合物在临时模具上均质化和分散，然后其中通过在真空下振动压实对混合物进行压实，随后进行硬化。
[0004]另一种人造材料是广为人知的“固体表面”。对于这一不明确的术语，该行业是指ATH(三水合氧化铝，铝土矿)作为主要填料的硬化(主要是丙烯酸)有机树脂建造材料。通过铸塑液态丙烯酸树脂和ATH可流动混合物，可选地一起振动以移除气泡，然后加热硬化混合物来产生这类产品。由于需要足够的流动性以促进浇铸和排气，液态树脂的含量通常不低于未固化混合物的20％。与石英表面相比，固体表面具有较低的硬度和耐磨性，当尝试模拟天然石材的外观时表现较差(用户将其与塑性组合物关联起来，而不是天然石材)。
[0005]已经提出石材颗粒填料和粘合剂的其他组合，具有不同的商业成功。因此，例如，大理石和花岗石已经尝试作为用于与有机树脂一起作为聚集体颗粒，但是，其导致材料在用作建造材料时比石英表面具有显著较低的性能以及关于其外观高度有限的可能性。大量其他矿物和非矿物颗粒填料大多数描述于专利文献中，例如，众多中的再生玻璃、玻璃熔块(glass frit)、玻璃珠、长石、斑岩、无定型二氧化硅、陶瓷、白云石、玄武岩、碳酸盐、金属硅、飞灰、贝壳、金刚砂、碳化硅等。另一方面，无机粘合剂(例如水凝水泥)已经取代商业人造石中的有机树脂用于建筑应用。
[0006]石英和方英石是自然界中最常见的两种结晶形式的二氧化硅(SiO2)，方英石明显更少见。石英存在于所有形式的岩石，火成岩、变质岩和沉积岩。方英石是高温结晶多晶型的二氧化硅，在自然界中是火山活动的结果，或人工地通过在回转窑中高温下石英的催化转化产生。石英和方英石两者都具有高熔点、高硬度，其是半透明或透明的，对于化学腐蚀
相对惰性。这些性质与其丰度(abundance)和可利用性一起构成了其作为石英表面颗粒填料的极其有用性。由于方英石出色的白度，还用于那些材料。石英/方英石在那些材料中的含量通常范围为50
‑
95wt％，其余为其他无机填料和硬化有机树脂。
[0007]如上所述，石英和方英石具有一些特征，使其在耐用的建造/装饰表面制造应用是理想的填料，例如高丰度和可利用性、硬度、透明度、白度和化学惰性。然而，石英和方英石具有至少一个非常严重的缺陷。在含有石英或方英石的人造石制造过程中或当机械加工这种聚集体材料时所产生的可吸入性结晶二氧化硅粉尘的细粒级分对工人或制造者具有严重的职业健康危险。长时间的或重复的吸入这种结晶二氧化硅粉尘的小粒径级分与尘肺病(硅肺病)、肺癌和其他严重疾病有关。为了避免这种危害，有可能暴露于高水平的结晶二氧化硅粉尘的可吸入级分的工人需要佩戴个人防护装备(例如，具有颗粒过滤器的防毒面具)，以在通风进行有效空气更新下工作，并且使用对抗粉尘的来源的措施(例如，具有水源或除尘的加工工具)。
[0008]为解决来自原料方面的这一缺点，天然材料(例如长石)可以在石英表面用于替代石英和/或方英石。实际上，长石已经被描述用作在这一类型产品中合适的填料，例如在EP2011632A2中示例1或2。然而，天然原料的问题在于其特性的可变性，例如，颜色、组分、透明度等。长石和其他天然矿物还经常伴随着大量的石英。
[0009]如在EP 2409959 A1中，尽管没有给出陶瓷材料的类型或其优点的细节，有时提到陶瓷作为人造石聚集体中的可能填料。玻璃颗粒和玻璃珠经常描述为合适的无机颗粒填料，例如在EP 1638759 A1中。尽管玻璃颗粒具有一些有趣的特性，从而作为填料，例如其透明性或在其结构中不存在结晶二氧化硅时，其生产成本相对过高，限制了其用途。用碎玻璃(从工业或城市玻璃废料中回收的玻璃颗粒)替代新玻璃，例如在US 5364672 A中所描述的，不是令人满意的更经济的选择，因为其可变性和在这种回收材料中几乎不可避免地存在繁琐(cumbersome)的污染物。
[0010]过去建议使用玻璃熔块作为无机颗粒填料，例如在WO2018189663A1。尽管这一引用没有充分描述如何可以生产熔块，这些材料通常由石英作为主要原料(作为其他玻璃)制成，需要全部进行熔化以减少结晶二氧化硅含量。这种彻底的无定形化需要在1400℃
‑
1700℃左右的高温和长的窑炉停留时间(几个小时)，伴随着高能量成本。除了难以制造和成本过高，从WO2018189663A1的公开内容看，不清楚熔块颗粒的性质和视觉外观是否接近石英或方英石颗粒的性质和外观，以及可能获得的聚集体产品是否遵循高审美性和这类聚集体材料的机械需求。而且，在熔块材料的生产中，使用冷水将足够低粘度的熔融的玻璃料流(glass stream)迅速进行淬火以维持玻璃体分子结构(以避免重结晶)，并进行研磨。在其可使用前，熔块颗粒需要在足够高温下进行干燥以移除大多数水分，这需要另外的能量输入，并最终研磨至所需要的粒径。
[0011]从这一背景下，很明显的是，仍然需要颗粒形式的成本可承受的替代合成材料，在人造石制品中用作填料，该替代合成材料具有以下优点的组合：
[0012]‑
其可以有由随时可利用的原料所产生，以及有竞争力的成本；
[0013]‑
其不会在处理或加工过程中产生令人担忧的水平的可吸入性结晶二氧化硅，
[0014]‑
其不会限制目前可用的石英聚集体制品的色度效果和色彩丰富度；
[0015]‑
其可与目前可用的石英聚集体制品的工业制造方法最小修改使用；
[0016]‑
与目前的石英聚集体制品相比，其不会损害聚集体制品在耐擦伤性、耐久性、耐污染性和耐化学性方面的性能。

技术实现思路

[0017]本专利技术是基于在广泛研究和实验后专利技术人的发现，即某些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.合成硅酸盐颗粒，包括：52.5
‑
59.8wt％的SiO2，33.5
‑
41.1wt％的Al2O3，和0.3
‑
3.1wt％的Na2O，基于合成硅酸盐颗粒的重量。2.根据权利要求1所述的合成硅酸盐颗粒，其中所述颗粒包括范围为0.00
–
1.00wt.％的Fe2O3，基于合成硅酸盐颗粒的重量。3.根据权利要求1或2所述的合成硅酸盐颗粒，其中所述颗粒包括范围为0
‑
15wt.％的结晶二氧化硅，基于合成硅酸盐颗粒的重量，优选地1.0
‑
15wt.％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的合成硅酸盐颗粒，其中所述颗粒包括范围为5
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80wt.％的结晶相，基于合成硅酸盐颗粒的重量。5.根据权利要求1至4中任一项所述的合成硅酸盐颗粒，其中所述颗粒包括范围为20
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60wt.％的结晶富铝红柱石，基于合成硅酸盐颗粒的重量。6.根据权利要求1至5中任一项所述的合成硅酸盐颗粒，其中：
‑
合成硅酸盐颗粒包括：56.90
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59.80wt.％的SiO2，33.50
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41.10wt.％的Al2O3，和0.90
‑
3.10wt.％的Na2O，基于合成硅酸盐颗粒的重量；和/或
‑
合成硅酸盐颗粒还包括：0.3
‑
6.9wt.％的CaO，和/或0.3
‑
3.1wt％的MgO，和/或0.0
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0.5wt％的TiO2，和/或0.0
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2.0wt.％的K2O，基于合成硅酸盐颗粒的重量。7.根据权利要求1至6中任一项所述的合成硅酸盐颗粒，其中，合成硅酸盐颗粒中SiO2、Al2O3和Na2O的含量之和为86.30
‑
99.80...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：科森蒂诺研究与开发有限公司，
类型：发明
国别省市：