人造石英石生产工艺及常见问题的解决方案

王玉梅+江夏

摘 要：人造石英石是一种高档时尚的建筑装饰材料，在真空条件下将石英晶体、树脂和微量颜料等材料通过异构聚合技术制成大规格板材，其高达94%的石英结晶体为主体结构，使其质地更加坚硬、紧密，具有其他装饰材料无法比拟的耐磨、耐压、耐高温、抗腐蚀等性能，广泛应用于建材市场，前景广阔。本文主要阐述了人造石英石的性能特点、应用领域、原材料、生产工艺。同时，针对人造石英石生产工艺热点问题提出改善意见。

关键词：人造石英石；应用；原材料；生产技术

1 前言

以天然石英石（砂、粉）、硅砂、尾矿渣等无机材料（其主要成份为二氧化硅）为主要原材料，添加一定量的粘合材料制成的人造石，简称石英石或人造石英石。它是一种在真空条件下振动压制，板材结构致密无孔、表里如一、硬度及其它性能指标均优于天然的花岗岩及大理石的复合建材。人造石英石在国际上已经成为一种新兴的台面材料，它以其天然的质地、超髙的硬度和超强的耐磨性逐渐成为深受广大消费者喜爱的绿色环保建材装饰产品之一，在欧美越来越多进入消费者家庭。特别是2006年在米兰国际橱柜展上，世界各国名牌橱柜推出的新品上，可以明显感觉到这种趋势，尤其是橱柜板行业已开始全面使用，需求量大增，为石英石板材生产发展提供很大的空间。

2 人造石英石的特点及应用领域

石英石，其品质华而实，色彩绚丽且又不乏朴实天成。由于它的装饰效果与天然石材和瓷砖不同，在国外深受公众工程及家装设计者的青睐。石英石是台面材料中的娇子，也是墙地面装饰材料中的新秀，石英石的装饰热潮已经到来。

人造石英石特点与天然石相比具有以下几个方面的优点。

（1）韧性比天然石好；

（2）气孔率比天然石低，板材抗污性强；

（3）无辐射；

（4）强度比天然大理石高一倍以上，纯石英石板强度甚至高过花岗岩；

（5）人造石英石的原料经过挑选及预混，能做到大面积铺贴无色差，适合大规模工程使用。

人造石英石与陶瓷相比具有以下几个方面的优点。

（1）人造石英石板相对陶瓷而言，规格大，目前最大尺寸可达1.6 m×3.2 m，厚度为8～40 mm，适合各种场合的加工及装饰；

（2）人造石英石板在真空状态、高压高振动下成型，吸水率低，抗污性比陶瓷强；

（3）人造石英石板韧性比陶瓷好，更容易加工，表面硬度与抛光砖接近；

（4）人造石英石绿色环保，无辐射；

（5）人造石英石装饰效果好，色彩丰富，这是任何陶瓷墙地砖不及的；

（6）人造石英石板材表面效果光泽柔和，适合各种高档场所铺贴使用；

（7）人造石英石的原料中可以加入特殊效果的原材料，可以达到客户要求的朴实或者豪华的效果。

石英石有特殊的装饰效果，其纹理自然高贵、色彩明亮舒适，有着不变形、不退色、无辐射、无微孔、密度大、硬度高、抗老化等特点，已经成为新一代绿色环保材料，所以其应用领域已经从家装扩大到大规模工程。人造石英石板具有广泛的领域，例如：

1）大型商场墙面、地面、电梯门套、卫生间台面等；

2）高档写字楼墙面、地面、卫生间、外墙等（北京奥运村，国贸大厦等）；

3）医院内墙、外墙、地面、卫生间地面、洗手盆台面等；

4）车站、地铁站、机场等墙面、地面、外墙等（如：深圳地铁站，香港机场，印度孟买机场，欧洲众多国家的机场等）；

5）用于高档住宅家装的墙面地面铺设、厨房台面等；

6）星级酒店墙面、地面铺设、酒吧台面等。

3 人造石英石的生产工艺

人造石英石的生产工艺如图1所示。

（1） 生产原料的选择

原料的质量直接影响到石英石的质量，所以要从源头把好关，选择原料至关重要。

石英粉的选择：1）细度要求：325目或400目；2）白度要求：95或95以上；3）SiO2的含量：98%以上。

石英砂的选择：一般只要硬度足够、任何颜色、外观及粒度的板材都可使用（粒度不超过板材厚度的1/2）。高纯度的石英可生产出纯色板，如：纯黑板、纯白板等。普通石英砂：白色风化颗粒要少，黑色、棕色颗粒尽量少。精选石英砂：把砂摊开在一个平面上，黑色或其他有色颗粒≤1个（可通过人工挑选达到此要求）。

树脂：不饱和聚酯树脂，聚合物固含量：65%左右，外观：无色、淡绿、浅黄透明均可，最好是用于人造石的树脂，这类树脂收缩小，板材平整度好，不会变形或者开裂；另外尽量选择黏度低的树脂，这种树脂用量相对较低。

色料：在人造石英石原料选择过程中，为了保证材料的耐候性，尽量选用无机色料。但耐候性稳定的碳黑、大红等有机原料也可使用。石英石生产中常用色料有R902白、4920黄、酞青绿、酞青蓝、永固紫、大红粉、永固红、4330黑、碳黑、BK03特黑等。人造石英石生产中，色料添加方式有两种：一种为添加树脂中，制备成色糊，然后再使用；一种是直接加入到砂粉料中，混合后使用。后种加入法要保证颜料的均匀性，对设备要求比较髙。

固化剂：石英石生产所必不可少的助剂，一般人造石英石均是采用高温固化成型。固化剂是增进或控制树脂固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化（交联）剂来完成的。一般采用过氧化二乙基已酸叔丁酯固化剂，固化剂一般用树脂含量的0.8%～1.2%。

偶联剂：能改善填料在树脂中的分散性及粘合力，改善工艺性能和提高机械、电学和耐气候等性能。常用的硅烷偶联剂为KH-570，对于质量要求高的板材建议使用KH560。

（2） 色浆着色

色浆的搅拌时间、树脂和色料的比值这些都会直接影响到板材的颜色。

（3） 混料与搅拌

在人造石英石板材的生产过程中，单一原料按照生产订单或者批次经过预混后再使用，以减少色差；搅拌时，采用行星式高速搅拌机，保证原料充分混合。

（4） 布料

在布料装置中进行布料，达到生产要求。

（5） 压机压制

人造石英石板材在真空状态下加高压及强大的振动力作用下成型，所生产出来的人造石英石板材致密度高，吸水率低。加压时间因配方、板材厚度的不同而有所不同，一般为2～4 min，人造石英石板材压好以后，揭开纸，须保证各个部分与纸/膜粘结程度一致，不能出现局部鼓包，用手指触摸时，整个板面须柔软度一致。

（6） 固化

压制好的石英石板材再送入炉中热固化，其中固化炉的固化线设置尤其重要，由于固化线的温度与固化石英石板的变形有着直接关系：若固化线温度过低，则导致板材后期变形大；若固化线上下温度不均匀，则导致板材表面及局部存在应力，后期进行抛光程序时，因应力释放而导致板材变形。石英石板从固化线出来以后，用壁厚小于3 mm的铁质管轻轻敲击板材的各个部位，如声音清脆，则说明固化效果良好；如声音沉闷，则表明固化效果不好。

（7） 固化后半成品的放置

对于待半成品板材放置，如果树脂的收缩小，则可将板材底部对底部竖放于A字架上；若是树脂的收缩较大，建议将板材底部对底部平放，且板材表面须清理非常干净，以保证板材后期的平整度。固化好以后的板材须置放24 h，待板材完全冷却以后才能进行抛光程序。

（8） 抛光

颗粒度越小的板材，光泽度就越低，抛光后的光泽度一般在40°左右。颗粒度越大，特别是含有大颗粒玻璃的板材，光泽度就越高，抛光后的光泽度一般在60°左右。抛光面的选择：一般都选用与模板接触的面作为抛光面，因为这一面的平整度比较好，平滑度也好，布料过程中这一面杂料少，固化过程中，这一面致密度高。所以选用这一面作为抛光面是最理想的。磨块的选择：选用质量好的花岗岩石材磨块及合理的目数搭配。抛光速度：抛光速度因原料配方、板材颜色不同而有所不同。如：对于小颗粒、纯色板，抛光过程中线速度应减慢；而大颗粒及玻璃颗粒的板材及浅色板，线速度可相对稍快。

4 人造石英石板材生产过程中常见问题及解决办法

石英石生产过程中，因操作控制不当，会产生各种缺陷，如变形、开裂、褪色、变色、粉团、水印、针孔、气孔、杂质等。如何避免这些缺陷的产生，减少成本的浪费，总结出以下经验：

变形：主要是配方组成，固化方式，固化是否充分，半成品/成品存放方式是否适当有关。解决的方法如下：1）制定合理配方结构，采用合理固化方式及准确的固化方法如二次固化技术，让板材运动中上下加热，充分受热。2）根据树脂质量优劣而选择合理的存放方式。

变色：变色主要与树脂的性能、色料、固化剂有关。解决的方法如下：1）采用稳定性好的树脂。2）采用热固化剂，以便保证在加热过程中固化剂能充分反应无残留。3）采用无机色料，耐候性好。

气孔：气孔分两大类，一是小针孔，通常是因为真空度达不到-0.1MPa，以及配方里树脂含量过高造成的；二是大的无规则的孔洞，通常是因为配方结构不合理，布料不均匀，压机压制时不致密，布料受力不均匀造成的。防止的方法是：一要采用好的抽真空设备，采用专用的真空泵油以及做到好的维护保养；二是压机以及管道的密封要好，压机的真空室要小；三是要制定好的配方结构；四是要有好的成型设备和成熟的生产工艺以及操作规程。

水印：水印的出现是板材在压制过程中，局部加压和运动不均匀而导致板材内部所用的色剂分布不均匀所造成的。但压力和振动强大的压机，在成熟的生产工艺控制下，可以很好地预防这个问题。

磨痕：磨痕是最常见的问题，特别会出现在深色板，纯色板上。采用特制磨块，可以减少或者消除这种暗痕，根据板材的颜色和颗粒的不同选择合理的抛光速度。

5 结论

石英石的市场空间不容置疑，人造石英石板替代部分天然石和陶瓷产品成为发展趋势。目前还存在着一些质量问题或产品缺陷，生产技术有待进一步改善，但人造石英板具有优良的物理性能和装饰性。近年来，其在经济发达国家得到迅速普及。另外，由于人造石英石环保，在强调低碳环保的今天，很多空间设计师都偏爱人造石，而不主张天然石。所以石英板的消费习惯必然会向全世界扩展。