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改進(jìn)石英合成石生產(chǎn)設(shè)備及工藝的思路

[ 發(fā)布日期：2013/2/18 8:39:01 ] 瀏覽人數(shù)： 2808
　　在用大理石為骨料及填充料的我國南方稱為崗石的合成石，經(jīng)歷了迅猛發(fā)展的七、八年時(shí)間已經(jīng)達(dá)到了年產(chǎn)2000萬m2以上的生產(chǎn)能力。隨著裝飾市場http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html對其耐磨性與藝術(shù)性需求的變化，尤其是櫥柜臺面對其防滲性的要求，促使其改用石英石粒及石粉，并以莫氏6級以上的硬度成為人造合成石中的佼佼者。石英合成石的生產(chǎn)設(shè)備與工藝，仍屬于真空振動壓制成型的技術(shù)范疇，但在以20多年前進(jìn)口的125 x 125cm的薄板成型機(jī)為基本模式研發(fā)出來的壓板機(jī)，屢屢暴露出壓制的密實(shí)度不夠、大板翹曲、聚醋樹脂用量偏高和設(shè)備的可靠性不高等問題。
　　1現(xiàn)行的薄板成型機(jī)及生產(chǎn)工藝
　　從現(xiàn)在投入使用的薄板成型機(jī)來看，其結(jié)構(gòu)是：在垂直升降的真空罩內(nèi)配置了四角為圓弧的整體為長方形的壓具(壓頭)，用4個(gè)氣缸及活塞傳動其邊框高度為20-50cm的壓具升降，并在真空罩與垂直滑動的壓具之間采用側(cè)邊膠棍或頂部膠帶密封方式;在壓具底板上配置4個(gè)或6個(gè)其功率分別為5.5-55kW的振動器，其中有直接傳動或用皮帶間接傳動兩種形式;在下部平臺縱向的兩端分別設(shè)置同一水平面的平臺，并用厚度為8-12mm的皮帶沿其水平面進(jìn)行料體傳輸;在布料器下面設(shè)置其可垂直升降的布料邊框，在布料器的往復(fù)移動中對邊框內(nèi)進(jìn)行散狀料體的分布;在傳輸帶尾端設(shè)置分為8-12層的可垂直升降的多層高溫固化箱，較為先進(jìn)的分層固化是在每層的上部配置3-5cm厚度的鋁制加溫板，在送入薄板后壓合于料體上面。薄板成型大致的工藝過程是：采用外擺線運(yùn)動軌跡的雙行星攪拌器進(jìn)行18 x 9r/min的快速混料;對4-80目的石英石料、230-800目的石英細(xì)粉、6%一12%的不飽和聚醋樹脂和硅烷偶聯(lián)劑等進(jìn)行立式的混料;經(jīng)傳輸帶將料體送入筒形的布料器而進(jìn)行二次混合，并在其移動中對四周用邊框固定的鋪設(shè)有紙板的皮帶面上進(jìn)行往復(fù)移動2-5次的布料;在料體周邊初步壓實(shí)定型并在其上面鋪放紙板后，用傳輸皮帶將料體送入壓具與真空罩分別升起的壓機(jī)內(nèi);真空罩沿導(dǎo)向的4根或6根活塞桿下移，并用其下端面四周設(shè)置的密封膠條與傳輸皮帶面接觸而進(jìn)行密封;啟動4-7.5kW的真空泵對料體及壓具下面的空間進(jìn)行接近于-0.1 MPa的真空抽制;控制4個(gè)氣缸及其活塞向下運(yùn)動，并傳動至壓具對真空罩內(nèi)壁之中的料體施加0.1-0.8MPa的壓制力;啟動振動器以2800-5000r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行1-5min的振動成型;略顯黏性的1.2-3.2cm厚度的成型薄板沿傳輸帶或轉(zhuǎn)向送人60-100℃的加溫箱進(jìn)行固化。其后用兩臺配置有金剛石磨盤的定厚(粗磨)機(jī)進(jìn)行其反、正面的加工，再用磨頭可往復(fù)擺動的連續(xù)磨機(jī)配以32# -1800#的磨頭級配進(jìn)行研磨加工。
　　2對薄板成型壓制力及振動頻率的分析
　　如果以試驗(yàn)室的壓制30 x 30cm規(guī)格的小型試驗(yàn)機(jī)為參考的話，其3kW的電機(jī)功率與4200r/min振動器的轉(zhuǎn)速兩個(gè)參數(shù)，折合至305 x 165cm的大板時(shí)的振動電機(jī)總功率是160kW。荒料成型的經(jīng)驗(yàn)是：在小型試驗(yàn)機(jī)中確定的樹脂用量，在大機(jī)生產(chǎn)中往往將樹脂用量降低0.5-.1.5個(gè)百分點(diǎn)而可達(dá)到同樣的效果。荒料成型與小型試驗(yàn)壓制成型方式的不同之處僅在于前者具有往復(fù)波動的相似與揉動的波紋壓制過程。因?yàn)楝F(xiàn)在定型的振動器采用的是2級電機(jī)，其轉(zhuǎn)速不過2900r/min。若用電機(jī)或液壓馬達(dá)并經(jīng)V型皮帶傳動的振動器，雖然可用減小從動輪直徑的辦法提高其轉(zhuǎn)速，但在大功率與軸承等轉(zhuǎn)動件強(qiáng)度的限制下，其振動的轉(zhuǎn)速也不易超過4000r/min。在壓具中如何配置振動器與其組合是個(gè)有研究價(jià)值的課題，因?yàn)槠浜侠淼慕M合是可能在其分別的轉(zhuǎn)動中對壓具產(chǎn)生頻率疊加與其激振力疊加的過程。根據(jù)一定的理論研究和壓制效果較好的配置振動器實(shí)例來看，其四個(gè)振動器采用“2+2”或“1+2+1”的組合方式較為適宜。所述的“2+2”配置振動器的方式是在壓具上成1排或2排配置4個(gè)振動器，兩兩對軸聯(lián)結(jié)而成2組，并將其兩組振動器選擇為不同的旋轉(zhuǎn)方向而逆向旋轉(zhuǎn);所述的“1+2+1”的配置方式是在壓具底板上沿軸線排布4個(gè)振動器，其位于兩端頭的振動器獨(dú)立布置并采用某一相同的旋轉(zhuǎn)方向，位于中部的兩個(gè)振動器同軸聯(lián)結(jié)而采用另一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向。這樣，在其中部串聯(lián)的兩個(gè)振動器以某一方向及2900r/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)中，另兩個(gè)獨(dú)立的振動器受其轉(zhuǎn)速的差異必然在某一時(shí)段內(nèi)產(chǎn)生方向相反的激振力，由此兩個(gè)沖擊力的相加或相減而使壓具在瞬間產(chǎn)生波動。特別在其某一端的振動器與中部串聯(lián)的振動器同步運(yùn)轉(zhuǎn)，而另一端的振動器正好產(chǎn)生相反方向的激振力時(shí)，便在此瞬間使得壓具產(chǎn)生快速的波紋擺動過程。這種不同的旋轉(zhuǎn)方向而使壓具波動，振動和頻率變化的組合方式，雖然要以整體的振幅減小為代價(jià)，但其合成頻率的升高與波紋狀的擺動是對其黏性的薄板成型是十分有益的。薄板成型的效果重在激振力而不是持續(xù)的壓制力，壓制效果還在于頻率與其快速波動的排移力。石英合成石的密實(shí)度指標(biāo)能否達(dá)到2.5g/m3的指標(biāo)，關(guān)鍵取決于攪拌的充分性和振動的排移性。
　　3布料器及其工藝
　　現(xiàn)行的布料器大多采用圓筒內(nèi)配置一根轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)，并在其不銹鋼制的轉(zhuǎn)軸上亦用不銹鋼件與三根緊貼圓筒內(nèi)壁的刮料板聯(lián)接。在立式攪拌器將料體經(jīng)傳輸帶送入布料器，并經(jīng)其單軸及單方向的二次攪拌后，對其下部的邊框進(jìn)行往復(fù)的布料，現(xiàn)在的問題是：立式攪拌器對于石英砂粒度大于20目的特別是80目料體的快速混合，必然與黏性樹脂在往復(fù)的撥動中形成團(tuán)粒。當(dāng)這種存在眾多團(tuán)粒的料體進(jìn)入慢速旋轉(zhuǎn)的布料筒內(nèi)時(shí)，其攪拌力對這種團(tuán)粒的細(xì)碎基本是無濟(jì)于事的。
　　雙水平軸逆向旋轉(zhuǎn)攪拌器在其轉(zhuǎn)速提高至15-20r/min時(shí)，利用其2x6根具有棱行面的混料腿形成的摩擦力與翻滾力，對消除立式攪拌形成的團(tuán)粒是崗石生產(chǎn)已取得的成功經(jīng)驗(yàn)。在石英合成石已呈現(xiàn)出的細(xì)微及天然化的市場http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html需求下，改進(jìn)布料器并實(shí)現(xiàn)其布料的快速性是必要的。具體的辦法是延用雙水平軸攪拌器的原理，將其單軸改為雙軸并具有二次攪拌與細(xì)碎布料的雙功能。
　　在布料工序進(jìn)行花紋配制，特別是預(yù)制名貴天然石花紋的工藝也需要改進(jìn)，在崗石生產(chǎn)中已取得經(jīng)驗(yàn)的類似夢幻莎安娜配制花紋的工藝，是易于在薄板成型中套用的。我們多次提及的曲面成線、團(tuán)塊成網(wǎng)、石粒連線和紋版仿形的觀點(diǎn)及方案在這種非真空下的操作確實(shí)不是難事。
　　4薄板成型的工藝延伸
　　石英合成石的主要原料是具有透明性的石英石，某些以Si02成分為主并具一定色彩的巖石完全可以采用。例如矽石、珍珠巖和黑曜石等。在人們講究其藝術(shù)性與養(yǎng)生性的時(shí)尚下，其產(chǎn)品http://www.stonebuy.com/sample/研發(fā)的深層次工作應(yīng)注意巖石的成分，尤其是注意某些對人體有益成分及元素的充分利用。
　　通常的崗石與石英合成石的主要區(qū)別在于后者選用了硬度較高的巖石，并采用了成型后的熱固化工藝。因其不易進(jìn)行鋸切成板的工序，故而采用了直接壓制成板的加工方法。在其選用的石料改用硬質(zhì)巖石而提高其耐磨性的演變中，合成石成型前具有的可塑性也應(yīng)利用而制作曲面型產(chǎn)品http://www.stonebuy.com/sample/。例如用專用模具或?qū)夏＞邏褐乒に嚮ㄆ浚ㄅ韬推髅蟮攘Ⅲw形面的產(chǎn)品http://www.stonebuy.com/sample/。在研發(fā)成功具有真空與振動功能的小型成型機(jī)后，配用陰、陽模形式的模具進(jìn)行其一定形面的產(chǎn)品http://www.stonebuy.com/sample/成型，或者在其軟態(tài)時(shí)再對合成石進(jìn)行壓制，以此代替某些價(jià)格昂貴的石雕及陶瓷制品，使得合成石的優(yōu)勢進(jìn)一步發(fā)揮。
　　5結(jié)束語
　　這種用振動成型工藝的石英合成石，其致密的要點(diǎn)是機(jī)械http://www.stonebuy.com/machine/作用力形成沖擊力與排移力，使其棱角明顯的石粒交錯(cuò)組合而減小需要填充的空間。在真空罩內(nèi)的壓頭不僅要垂直的快速運(yùn)動，還要盡可能使其產(chǎn)生快速的波動。我們曾提出的電磁振動成型的觀點(diǎn)及方法，正是利用其電磁鐵交替的脈波通流過程而產(chǎn)生激振力、壓制力和排移力。人造合成石從軟質(zhì)大理石石粒向硬質(zhì)石英石粒的過渡，并在其成型中利用模具進(jìn)行曲面形的造型，也是人造石很有發(fā)展前景的研發(fā)方向。人造石的天然化是提高其自身價(jià)值的工藝方法，其布料工序是石頭再造中絕好的藝術(shù)加工時(shí)機(jī)，只要掌握好顏料滲入的細(xì)微性、連貫性，則可以達(dá)到以假亂真的效果。人造合成石的生產(chǎn)較天然石生產(chǎn)更講究文化藝術(shù)的滲透，其理念與工藝對其市場http://www.stonebuy.com/enterprise/FuJian/QuanZhouShi.html價(jià)值的影響較大。

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