[发明专利]包含长石颗粒的人造石

说明书

本发明涉及使用具有具体氧化物成分组合的长石颗粒来制造人造石材料以及由此产生的人造石材料。

技术领域

本发明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，本发明落入人造石制品的技术领域，该人造石制品由以下组成：选自石料、石头状材料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。

背景技术

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、建筑和涉及领域。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。

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。该材料的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中。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。

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，该行和是指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20wt.％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)。

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、无定形二氧化硅、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。

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漏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范围通常为50-95wt.％，其余为其他无机填料和硬化有机树脂。

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)。