孫博 周美茹 唱學(xué)彬 王飛

（1.河北建材職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北秦皇島 066004；2.秦皇島晶維石材有限公司，河北秦皇島 066004）

0.引言

石英石是一種由90%以上的石英晶體加上樹脂及其他微量元素人工合成的一種新型石材。它是通過特殊的機(jī)器在一定的物理、化學(xué)條件下壓制而成的大規(guī)格板材，它的主要材料是石英。石英石無輻射、硬度高，造就了石英石臺面刮不花（莫氏硬度7級）；污不染（真空制造、致密無孔）；燙不壞（石英材料。可耐溫300℃）；用不舊（30道拋光工藝無需維護(hù)）；無毒無輻射（NSF認(rèn)證，不含重金屬，可與食品直接接觸）。石英石板材有著非常多的優(yōu)點(diǎn)，但是價格卻很昂貴。由于很多廠家的工藝以及配方不成熟，成品率不高從而導(dǎo)致成本增加，影響了產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)適用性。

石英石板材有非常多的優(yōu)點(diǎn)，但價格昂貴，一些板材在生產(chǎn)過程卓容易產(chǎn)生裂紋，因而導(dǎo)致一次成品率不高。影響石英石板材出現(xiàn)裂紋的因素較多，常見的有水分影響、苯乙烯對不飽和聚酯樹脂固化的影響、有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑對兩款石英石板材裂板的影響、石英石砂石英石粉配比對裂板的影響。本文將從以上影響因素出發(fā)，通過調(diào)研實驗和試生產(chǎn)的方法進(jìn)行研究，分析各因素對石英石板材生產(chǎn)過程中出現(xiàn)裂紋缺陷的影響。通過改進(jìn)工藝，降低生產(chǎn)過程中因裂紋產(chǎn)生而導(dǎo)致的廢品率，實現(xiàn)石英石板材生產(chǎn)的降本增效。

1.水分對板材開裂的影響

通過調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)冬季成品率比夏季高出大約5%，考慮冬夏兩季空氣干燥度不同，推斷水分可能會影響石英石板材產(chǎn)生裂紋，為驗證推斷，設(shè)計試驗步驟如下。設(shè)計白色版配方見表1。

表1 白色版配方

先將不飽和聚酯與色粉混合，手動攪拌均勻后，按照配方稱取石英石砂粉，混合后手動攪拌保證充分后放入模具。注意切勿將樹脂粘在料筒上，以避免實際混合的不飽和聚酯樹脂含量不足的情況。機(jī)械合模并抽真空到-90kPa，然 后 在2bar～ 3bar，290Hz～ 300Hz的震動頻率下壓制1.5min。將壓制好的板材放入70℃的烘箱中進(jìn)行觀察。按相同的配方制作另一塊樣板，編號樣板2，在樣板2混合時候加入2ml水，放入70℃烤箱中與樣板1對比觀察。

試驗結(jié)果：在加熱90min左右無水板材已經(jīng)硬化，很明顯，用手指按不動，用螺絲刀按不動，水蒸氣處理板材用力按會掉渣，在烘箱中放置5h左右水蒸氣板材用力按還會掉渣只是稍微變硬了點(diǎn)。補(bǔ)充：無水板材挫料時候料（也就是樹脂色粉固化劑石英石沙石英石粉混合物）是粘稠狀，壓制出來的也是粘稠狀，而水蒸氣處理板材搓料時料特別干，一點(diǎn)也不粘稠，壓制出來的是特別硬但是強(qiáng)度不高，感覺明顯特別干[1]。

實驗很明確地驗證了水分對石英石板材的固化有影響，但是并不一定是主要影響因素，或者說不一定是產(chǎn)生石英石板材開裂的原因，因為如果是水分影響產(chǎn)生石英石板材開裂，那應(yīng)該一批板材整體裂紋特別多，而不會主要集中在4136、4157、4173這幾款板材上。不符合實際生產(chǎn)情況，所以暫定水分對固化有影響，但不是石英石板材開裂的主要原因。水蒸氣處理對比如圖1所示。

圖1 水蒸氣處理對比圖

2.苯乙烯對不飽和聚酯樹脂固化的影響

2.1 苯乙烯含量對板材開裂的影響

根據(jù)資料顯示苯乙烯不僅僅作為不飽和聚酯的溶劑，自身也參加固化反應(yīng)，這過多或過少都會影響到不飽和聚酯樹脂的固化，導(dǎo)致固化不良。一般日常使用的樹脂為獲得較好的力學(xué)性能，苯乙烯含量應(yīng)控制在30%～50%，而固化反應(yīng)會直接影響板材生產(chǎn)的質(zhì)量，這也是板材產(chǎn)生裂紋的重要原因。

2.2 苯乙烯自身特性對板材開裂的影響

苯乙烯不僅僅是樹脂的溶劑，同時也是參與反應(yīng)的重要組成部分，參與不飽和聚酯樹脂的反應(yīng)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，參與樹脂的固化，但是苯乙烯揮發(fā)性很大，而且普通苯乙烯反應(yīng)很快，在與樹脂固化時反應(yīng)劇烈，這使得板材在生產(chǎn)的過程中更容易產(chǎn)生裂紋。通過實驗，將苯乙烯更換成固化反應(yīng)更平緩、更緩慢的α甲基苯乙烯，發(fā)現(xiàn)石英石板材的成材率顯著提高，但依舊無法避免裂板產(chǎn)生，由此說明苯乙烯是產(chǎn)生裂板的因素之一[2]。

3.有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑對兩款石英石板材裂板的影響

KH-570硅烷偶聯(lián)劑，γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷是一種有機(jī)官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑，對于提高玻纖增強(qiáng)和含無機(jī)填料的熱固性樹脂能提高它們的機(jī)械性能，特別是通過活性游離基反應(yīng)固化的熱塑性樹脂的填充?？捎行Ц纳朴袡C(jī)材料和無機(jī)材料的粘接性能。

有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑的主要作用是填充，在生產(chǎn)石英石板材中加入有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑，其主要的作用是使不飽和聚酯樹脂、苯乙烯固化反應(yīng)形成的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、石英石砂和石英石粉料進(jìn)行混合，增強(qiáng)兩種有機(jī)材料和無機(jī)材料的粘接性能。雖然有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑是制造石英石板材的重要組成部分，但是在實際生產(chǎn)過程中，只有規(guī)格較大的板材會產(chǎn)生裂紋，規(guī)格較小的板材從未產(chǎn)生過裂紋?？紤]每款板材混入的有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑的比例相同，可以判定4136、4156、4173石英石板材的開裂與有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑的影響關(guān)系不大[3]。

4.石英石砂石英石粉配比對裂板的影響

根據(jù)調(diào)研以及資訊工廠3年的生產(chǎn)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)4136、4156、4173這三款板材在生產(chǎn)過程中都存在著一個問題，規(guī)格較大的板材（4136石英石板材、4156石英石板材白色大板、4173石英石板材灰色大板）和規(guī)格較小的板材（4136石英石板材、4156石英石板材灰色小板、4173石英石板材白色小板）的石英石砂和石英石粉的配比是不同的，這樣就使得大板和小板的力學(xué)性能以及熱的傳導(dǎo)率有了一定的差別從而導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。

調(diào)整上述大板和小板中石英石砂、石英石粉配比至相同，發(fā)現(xiàn)4173石英石板材不再產(chǎn)生裂紋，但是4156石英石板材和4136石英石板材并沒有得到改善，從以上實驗結(jié)果，可以分析出石英石砂與石英石粉的配比也是石英石板材產(chǎn)生裂紋的影響因素之一。尤其對4137石英石板材，影響效果顯著，通過配比調(diào)整，4173石英石板材的一次成品率可提高約10%。