利用光固化聚合物進行石材表面加工的方法及其製品的製作方法
2023-05-14 12:23:41 3
專利名稱：利用光固化聚合物進行石材表面加工的方法及其製品的製作方法
技術領域：
本發明涉及利用光固化聚合物進行建築材料，特別是石材表面加工的方法及其製品，尤其是通過將紫外線固化聚合物塗料應用於石材表面加工的最後塗敷或可能繼續進行的研磨、拋光工序之前，以提高加工效率及石材表面質量的方法及所獲得的石材製品。
通常，在建築物表面裝飾石材的翻新，以及石材原料尤其是石板加工過程中，為了使表面獲得良好的平整光亮效果，一般採用環氧樹脂或不飽和聚脂樹脂進行塗敷，以期填充石材表面的微小凹坑及裂隙，然後進行研磨拋光處理。這種加工方法存在許多缺陷。所用樹脂塗料在固化過程中用量大，附加的高溫或紅外線烘烤耗能、耗時巨大。由於採用大量可揮發溶劑，對環境的汙染較嚴重。再有，傳統工藝中所採用的樹脂類膠，需要將若干種組份分別包裝的化工原料現場調配，在嚴格限定的時間、環境條件下使用，再經過限定的固化時間，通過各種組份混合後的聚合反應，使液體或流體狀態的材料固結，才能夠形成所需的表面形態或進行下一步的表面加工。因而，嚴重製約了機械加工設備流水線生產效率，對工藝條件，包括氣溫、材料表面溫度、操作者素質、量具的要求均非常高。而且，這導致了最後的產品較難達到嚴格統一的質量標準。特別是，用於諸如前述建築物表面裝飾石材的翻新時，由於很難大規模控制塗料固化的環境條件，傳統的塗敷方式尤其困難。
光固化塗料雖然被廣泛應用於多種材料表面塗敷或粘結領域，但由於石材類礦物質材料表面的特殊物理性質，尚未發現將光固化塗料應用於石材表面加工領域的先例。本發明人經過探索發現，將光固化聚合物引入石材表面加工過程，由於所需固化時間非常短暫，且非常易於控制，可以大大簡化使用上述傳統樹脂材料所需要的工藝條件，並可以提高石材表面的加工質量。
根據本發明的第一個目的，採用一種光固化聚合物進行石材表面塗敷。所述聚合物與天然礦物質晶體表面可以有效地偶聯，因此可以應用在石材表面加工中。以往必須由多種包裝原料在現場調和使用的樹脂類聚合物，由於光固化材料的特點，其有效粘結成分可以是單一包裝的一種混合物，而無需在使用前進行嚴格的調配、混合，由此簡化了使用過程和嚴格的使用環境，如時間、溫度等的限制，還保證了產品質量的穩定。大體上，所述光固化聚合物的成份包括預聚物、活性稀釋單體和光引發劑。根據本發明，所述預聚物可以是環氧丙烯酸酯(EA，epoxy acrylate)、聚胺酯丙烯酸酯(PUA，polyurethane acrylate)或丙烯酸酯(acrylate)中的一種或兩種以上的混合物；稀釋單體可選用三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA，trimethylol propanetriacrylate)、二縮三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA，tripropylene glycoldiacrylate)、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯(HPMA，2-hydroxy propyl methacrylate)之一或它們兩種以上的混合物。它們作為交聯組合物的組成成分，可賦予聚合物具有良好的耐磨性、穩定性及硬度、附著力和光亮度。光引發劑可選用汽巴(Ciba)公司的商品Darocur-1173、Irgacure-184、Irgacure-907之一或兩種以上的混合物等。
根據本發明上述目的，向石材製品毛坯表面塗敷上述光固化聚合物的方法，與傳統方法相比，主要區別在於，塗敷流水線設備的塗敷區下遊設置紫外線光源，對塗敷表面進行一定強度的照射，使光固化膠有控制地迅速固化至一定的硬度或強度，達到產品表面性能的要求，或者，達到後續研磨、拋光所需要的表面性質。因而可以立即進行下一步的表面處理，大大縮短了作業時間和簡化了設備結構。
根據本發明的再一個目的，提供一種通過上述方法獲得的石材，它塗敷了上述光固化聚合物，將原始石料表面的細微凹痕和裂隙進行了充填，通過後續的研磨、拋光工序，使石材製品獲得理想的表面強度、光澤度和耐腐蝕性。
根據本發明的實施例，採用一種光固化聚合物對石材生產流水線加工過程中的石材進行表面塗敷。該聚合物與天然礦物質晶體表面可以有效地偶聯，因此可以應用在石材表面加工中。所述光固化聚合物的成分如下光固化聚合物成分 重量比(％)環氧丙烯酸酯EA，epoxy acrylate 45三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，trimethylol propane triacrylate15二縮三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA，tripropylene glycol diacrylate 10-20甲基丙烯酸-2-羥基丙酯HPMA，2-hydroxy propyl methacrylate15光引發劑Darocur-11731-3光引發劑Irgacure-1841-1.5流平劑 0.2消泡劑 0.3其中流平劑和消泡劑作為混合助劑，均為適合於與樹脂類膠混合使用的任意一種現有化工產品，並無需其他限制。其他成分的性質和作用已在前面的技術方案部分有所解釋，不再贅述。
將上述光固化膠在生產線上淋塗到初步磨平的石材製品毛坯表面，緊接著經過生產線下遊設置的紫外線照射區，本實施例選用發射200-450nm波長之間的紫外線譜，80-120W/cm的照射能量進行照射，上述膠體將迅速固化至一定的硬度或強度，無需烘烤、堆放就可以獲得最終的產品，或立即就可以進行下一步的表面研磨拋光處理，大大縮短了作業時間和簡化了設備結構。
根據上述方法所獲得的石材製品，在顯微結構上，至少在其表面細微的凹痕均充填有上述光固化聚合物，乃至石材製品的表面完全由所述光固化聚合物塗敷。因而其表面性質與上述光固化聚合物固化後的性質密切相關。本實施例中，石材表面具有理想的表面強度、光澤度和耐腐蝕性等性質。
可以理解，上述實施例僅作為本發明一種可能的應用，光固化聚合物的種類和性質具有非常大的選擇餘地，只要其與石材類礦物質表面有足夠的結合強度，滿足後續加工所要求的物理性質，使製品具有所要求的表面效果，均可以應用於本發明所述的方法並獲得相應的產品。
權利要求
1.一種利用光固化聚合物進行石材表面加工的方法，包括，向石材毛坯表面塗敷光固化聚合物，使之填充石材毛坯表面的凹痕及裂隙或全部覆蓋石材表面，之後，通過紫外線照射使光固化聚合物固化。
2.根據權利要求1的加工方法，其特徵在於，所述光固化聚合物的成分由預聚物、稀釋單體和光引發劑構成。
3.根據權利要求2的加工方法，其特徵在於，所述預聚物是環氧丙烯酸酯EA，epoxy acrylate、聚胺酯丙烯酸酯PUA，polyurethane acrylate或丙烯酸酯acrylate中的一種或兩種以上的混合物；稀釋單體為三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，trimethylol propane triacrylate、二縮三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA，tripropylene glycol diacrylate、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯HPMA，2-hydroxy propyl methacrylate之一或它們兩種以上的混合物；光引發劑為Parocur-1173、Irgacure-184、Irgacure-907之一或兩種以上的混合物。
4.根據權利要求3的加工方法，其特徵在於，所述光固化聚合物成分按重量百分比，包括環氧丙烯酸酯EA，epoxy acrylate 45三羥甲基丙烷三丙烯酸酯TMPTA，trimethylol propane triacrylate15二縮三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA，tripropylene glycol diacrylate 10-20甲基丙烯酸-2-羥基丙酯HPMA，2-hydroxy propyl methacrylate15光引發劑Darocur-1173 1-3光引發劑Irgacure-184 1-1.5流平劑 0.2消泡劑 0.3
5.根據權利要求1至4之一的加工方法，其特徵在於，所述紫外線照射是採用200-450nm波長的紫外線譜，80-120W/cm的照射能量進行的。
6.一種利用光固化聚合物進行石材表面加工所獲得的石材製品，其特徵在於，是採用如權利要求1至5之一所述的加工方法進行加工，其表面凹痕、裂隙或全部表面是通過所述光固化聚合物來充填的。
全文摘要
一種利用光固化聚合物進行石材表面加工的方法及其製品，通過向石材表面塗敷光固化聚合物，使之填充石材毛坯表面的凹痕及裂隙或完全覆蓋，經過紫外線照射使光固化聚合物固化，由此獲得最終的產品或馬上可以進行後續的研磨與拋光。所獲得的石材製品，其表面凹痕、裂隙或全部表面是通過所述光固化聚合物來充填的。
文檔編號B28D1/00GK1439503SQ0310472
公開日2003年9月3日 申請日期2003年2月27日 優先權日2003年2月27日
發明者孫寶春 申請人:北京東方環蔚科技有限公司