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| 树脂基人造石（Solid Surface Material）生产及应用 |
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一、实心面材行业的概况
（一）、国外实心面材行业的概况：
实心面材（Solid Surface Material）俗称人造石，它是以丙稀酸和不饱和聚酯树脂等高性能树脂为基体，填充一定的无机填料和必要的辅助材料制成。产品无胶衣层，在整个厚度方向具有相同的化学组成。它能以不明显的接缝加工成连续的面体。表面的划伤、裂痕和污染能很容易地清除和修复。
实心面材是六十年代中期在美国完成实验室开发的，但到了八十年代初才有公司推出聚酯型实心面材，经过近二
十年的迅速发展，已在美国等发达国家形成庞大的新兴产业。在美国比较有代表的行业组织有：《国际浇铸聚合物协会》ICPA成立于1974年，有会员500余家；《国际实心面材加工协会》ISSFA成立于1997年，据称会员达800余家。近几年每年1月底ISSFA都在拉斯维加斯举办专业展览会，2001年ISSFA展览会参展商有99家，同期ICPA也举办了研讨会，众多专家、学者和行业人士共同探讨浇铸聚合物的发展大计。表1、表2分别是ICPA和ISSFA的产品分布情况，从表中可以看出协会成员中从事实心面材生产设备、原材料和实心面材加工的成员多，而直接从事实心面材板材生产的成员少，这也说明实心面材对行业的带动效应和巨大的社会效益。
表1 ICPA会员产品统计表
单位：家
浴室、装修配件 157 淋浴系统 167 浴缸 174
淋浴盆 191 蒸汽浴系统 66 实体材料 78
实心面材板材 71 接待台面 137 饰面板、围板 97
整体洗手台 206 厨房台面 114 洗脸盆 165
实心面材洗脸盆 75 柜台面 38 窗台板 145
表2 ISSFA会员产品统计表
单位：家
配件 7 生产设备 52 辅助设备 20
工具 68 原材料 21 胶粘剂 19
软件及相应服务 9 模具 19 贸易组织 7
实心面材板材生产 25 其它 23
同时，两个协会均有各自的生产、加工、质量控制等方面的出版物和VCD培训教材，如ICPA就有《质量控制手册》、《安装手册》、《员工手册》、《洗手台面的基本制造》、《实心面材的加工与抛光》等。两个协会均有各自的产品标准，其中经过几次修订的ICPA 《实心面材的性能标准》，于2001年被批准成为美国国家标准：ANSI/ICPA SS-1-2001，成为首部实心面材的权威标准，该标准主要模拟实心面材产品的使用条件，对尺寸偏差、产品测试、安装说明、注意事项，说明书和测试条件做出了规定。弯曲强度（按ASTM-D790）、拉伸强度（按ASTM-D-638）、冲击强度（按ASTM-256-90b）、巴氏硬度（按ASTM-D-2583）、燃烧性和发烟性（按ASTM-E-84）作为附录列出，在标准中不作强制要求，他们认为在标准中荷载、冲击等测试已经能够表征这些性能要求，与此不同的是ISSFA的标准则将拉伸、弯曲等力学性能的检测作为标准正文提出性能要求。
这些协会在推动实心面材行业的规范健康发展、提高工艺技术水平、提高产品质量、产品的应用推广和技术培训等方面作出了卓有成效的工作。
（二）、实心面材的使用优点 ：
实心面材近年在世界范围内都是一种快速增长和多用途的材料，除了行业的规范发展外，更主要的原因是其本身的性能优点。
１、拼接无缝：由于实心面材表里如一的结构，再使用与板材相似的同色胶粘剂拼接后很难看出接驳口，使实心面材可以无限延长和组合。
２、易于打理：实心面材不会在接口留有象天然石材、瓷砖一样的缝隙，同时产品在出厂前要经过砂磨抛光处理，使用中的划伤、裂痕可以用800#、1000#水砂纸砂磨除去，再用清洁蜡、上光剂处理即可恢复原有表面光泽。
３、卫生无毒：实心面材具有天然花岗岩石的外观、无毛细孔、不藏污纳垢、无细菌滋生、无度无辐射性。一段时间以来，人们在不停地讨论天然大理石、花岗岩的辐射性，却忽略了天然石材的毛细孔问题。这类石材在使用初期表面有防护处理层、光泽度等都较好，但经过一段时间的使用后，表层防护层被磨损破坏，而一般家庭或使用者是无条件和能力再处理的。这时毛细孔会全面暴露在厨房、卫生间等场所清洗中，一些生活残渣会随抹布永远填入孔中，成为细菌滋生的温床，这才是人们生活的无形杀手。在国外有卫生协会禁止在直接接触入口物品的地方使用天然石材正是基于这种原因。同时实心面材生产的树脂固化后如同日常用的塑料用品、氢氧化铝可用作牙膏摩擦剂、在国内我们按化妆品标准作急性经口试验，证实为实际无毒级，在ISSFA标准中有抗菌防霉检验。
４、阻燃防火：实心面材生产中使用的填料为三水合氧化铝，它可用作粉沫灭火材料，在遇热时会分解，、产生水分子覆盖于材料表面、阻燃效果十分明显，能满足家居装饰材料的基本要求；树脂固化后形成三维网状结构，产品的耐热性优异，ICPA和ISSFA标准中都有热板试验和耐高温试验。
５、抗污防腐：在数值由线性分子变成网状结构的过程中采用真空技术成型，产品几乎无毛细孔，吸水率小于0.05%，使产品对茶水、鞋油等日常用品具有较强的抗污能力，树脂自身的结构使产品具有耐化学腐蚀性、按ICPA和ISSFA的标准抗污指数低于50，要求极高。
６、触摸温暖：由于氢氧化铝的折光支书与实心面材使用的树脂非常接近，并与树脂基材有良好的结合，经特殊的生产加工处理，能赋予产品良好的质地和触摸感。
７、持久耐用：树脂的结构决定了实心面材具有优良的耐侯性，ICPA和ISSFA都采用人工快速老化方式检验其颜色稳定性，目前实心面材主要用于室内，其使用寿命更长。
８、加工快睫：实心面材的另一个显著特点是其优异的加工性能。使用普通的木工装修工具或更先进的专业加工工具，实心面材能象木材一样加工、切割或弯曲成任何表面形状、装饰边线、夹线和转角。正是这一特性使它能方便地镶边、拼色、组合、弯曲、并容易与其它材质如天然石材、木材、金属件等搭配组合使用，加上颜色、质地的无限变化和组合，能加工成各种色彩的组合和形状以满足不同设计要求、不同消费群体的美学和使用要求。
９、石破不惊：特殊的工艺使树脂与氢氧化铝的界面结合良好，因此其冲击强度等力学性能、耐冷热冲击的能力都较好。
10、安装轻松：实心面材的比重只有石材的２/３－１/２，比强度高，便于储运、安装和减少建筑物的承重。
从环保角度看，实心面材从制造、使用到废料都不会造成资源的浪费和环境的破坏。实心面材的使用能有效避免过分的森林砍伐和天然石材开发对环境的破坏，制造原料为人工合成材料，制造过程无污染。产品外观绚丽多彩，外形组合多样，能改善人类的居住环境；其卫生无毒、不藏污纳垢，有利保护人体健康；更重要的一点是部分废旧产品可回收利用，如一些切割后的余料可以用于镶边、夹线、制作小件物品、工艺品等。的确不符合使用要求的，可以将其破碎后，作为填料在生产中再次利用，对难于集中回收部分，焚烧或作合法堆填用途均能将该部分废料合理处理。这些特点完全符合绿色环保产品的基本要求。
二、 实心面材生产设备
（一）、设备概述
破碎机、粉碎机、自动分级筛选机、真空搅拌机、真空成型机、自动高效烘箱、砂光机、抛光机、切割机、精密导向锯、包装覆膜机、修边机、镂机等一系列深加工设备。
（二）、设备介绍
1、 破碎机 将板材破碎成小颗粒状，为后道工序提供方便
2、 粉碎机 进一步粉碎原料，以达到加工要求
3、 自动分级筛选机 对人造石粉进行筛选，按颗粒大小自动分级排出
4、 真空搅拌机 将物料搅拌均匀，避免板材表面产生气泡，这是实心面材加工的必备设备
5、 真空成型机 为板材浇铸、成型提供环境，以便彻底清除树脂混合物中的气泡，可有效减少砂光板材时板材平面切削量，从而达到降低生产成本、提高产品质、量等多重效果，该设备为实心面材生产重要设备。
6、 自动高效烘箱 为实心面材生产创造一个恒温环境，板材脱模的强度只达到最大强度的50%左右，固化完全要几周、以致几个月，采用高效烘箱，经烘房升温、保温后，不仅可以消除板材固化收缩的内应力，还可提高制品硬度、光泽度、耐热冲击性、抗拉伸强度，可避免板材翘曲变形、色差、脆变等，大大提高生产效率。
7、 砂光机 用来对实心面材表面进行处理，使其达到平整光洁的目的，它是实心面材二次加工的必须设备
8、 抛光机 用来对实心面材进行抛光处理，使其达到更高的镜面效果，可大大提高实心面材的品质
9、 切割机 用来对实心面材进行切割处理，使其达到不同规格、不同用户的需求
10、 精密导向锯 用于实心面材后期加工
11、 包装覆膜机 对实心面材表面覆膜，达到保护板材的目的，可减少板材在储存、运输过程中的损伤
12、 修边机 对实心面材进行修整
13、 镂机 用于把实心面材加工成不同形状、规格
14、 深加工设备 用于实心面材的深加工，可使实心面材产品丰富多彩，以满足广大消费者的各种需求
三、 实心面材的制造技术
（一）、原料选用
实心面材是用树脂、填料、颜料、催化剂和其它助剂经真空成型制成，一般专业实心面材厂家只专业从事这些原材料的应用、加工过程。而树脂、氢氧化铝等原材料的制作则由专业制造商完成，这样能有效保证原料制造和应用厂家各自的专长都能充分发展。目前，仍有不少人将实心面材与八十年代流行的人造大理石混淆，其实它们的结构和性能有较大区别，人造大理石表面有一层0.4-0.6mm的胶衣层，然后再背面浇铸不饱和聚酯树脂与碳酸钙的混合物，产品剖面结果不一致，该产品的抗污防腐、耐冷热冲击等性能均由这层胶衣提供，胶衣层磨损后，下面结构的毛细孔等与天然石材没有两样，使其使用寿命受限，同时由于胶衣层的存在，其不能实现无缝拼接等二次加工，因此使用场合只限于洗手台、浴缸等，使用范围受到限制。可见表面上的性能差异完全源于其制作材料和工艺的不同。
树脂是实心面材的基本构成体，它独特的结构赋予产品良好的抗污、耐热和可修复性，制造实心面材的树脂有丙稀类和聚酯类，这两种高分子材料均在塑料工业中占有较大比例，通过精心设计的制作配方和工艺过程制成的产品，两者都能满足实心面材的使用要求。
传统的甲基丙稀甲酯（MMA）即使没有引发剂作用，在光和其中杂质作用下，也会引起自聚，直到阻聚剂的合理引入，才使其贮运、应用范围进一步扩大。用这类聚合物制造实心面材的方法是先将MMA制成予聚体，将予聚体与ATH、颜料、引发剂等混合，经特殊工艺制成实心面材。根据聚合度（分子量）的不同和填料等原料的配比调节，可以制成从韧到脆的产品。由于MMA聚合时释放出的巨大能量使板材的温度升高很快，甚至出现爆聚，生产时必须小心控制。另一种丙稀酸类实心面材的制造方法时使用预促进反应型丙稀单体，这种树脂的生产设备和工艺与不饱和聚酯树脂非常相似。
不饱和聚酯树脂是以二元酸（酸酐）与二元醇缩聚，用苯乙烯单体作交联剂。与传统的人造大理石比较实心面材使用的树脂必须是间苯-辛戊二醇型的不饱聚酯树脂。由于不饱和聚酯树脂品种很多，由于不饱和一些厂家也有意或无意地使用邻苯型的人造石树脂甚至普通的玻璃钢树脂生产实心面材，这类树脂中乙二醇甚至二乙醇使其耐冷热冲击、抗污能力极差，邻苯二甲酸酐使用产品的耐化学腐蚀、耐老化能力差，但其价格较低，一般人极难从外观分辨出两者的差异，一般来讲在加工时可看出邻苯型树脂生产的产品锣切料是粉末而非片状。从这个角度看有人将大理石与实心面材混淆也有一定道理。
使用丙稀酸类和不饱和聚酯树脂均能生产出优异的实心面材产品，丙稀酸类产品具有优异的二次加工性能和耐老化能力等。不饱和聚酯类产品则有优异的耐热性、尺寸稳定性和抗污能力，两者均能通过改性获得特殊的产品性能，如丙稀酸类树脂可以通过高交联度和填料等组份的变化获得高耐热、尺寸稳定性好、无热成型性能的产品；而不饱和聚酯也可以制成具有二次热加工性的产品。在英国卡瑞登公司就通过对不饱和聚酯树脂改性，获得了与100%丙稀酸树脂生产的实心面材同样的热成型性能的产品，在国内通过对引进技术的吸收改进，也在不饱和聚酯改性方面取得良好的效果，因此我们认为选用哪种类型的树脂是由你将提供的产品的性能来决定的。
实心面材中另一种重要组份为氢氧化铝，它具有无烟、低毒和无卤阻燃的特点，这对实心面材在建筑装饰中的应用提供了重要保障。美国建筑规范中室内面材的燃烧性分级
在产品厚度和其它条件完全一样的情况下，用氢氧化铝作填料和用碳酸钙做填料，产品的燃烧性能是完全不一样的，在树脂含量≤35%时，用氢氧化铝作填料的二种厚度试样都能达到A级产品要求，而用碳酸钙作填料，在树脂含量≤30%时，燃烧速度在A、B之间，发烟指数却无一符合要求。
在氢氧化铝的选用中，其颗粒、粒径分布、表面晶形、铁、硫等杂质含量等都会影响最终产品的质量，在实心面材生产中，除了选用合适的树脂以外，更重要的是选择树脂、填料、催化剂、辅料等材料之间的合理搭配，往往一个因素的改变均会导致整个体系的改变。例如ATH粒径和形状的改变，可以明显改变丙稀酸类实心面材的热加工性能；而同为丙稀酸酯树脂，其平均分子量、交联密度不同或进行过一些改进，都会使实心面材产品性能完全不同。这也说明开发一个实心面材产品的难度，没有一定规模、没有开发能力和试验条件的企业是难以正确选择材料的种类并合理筛选配方的。有些企业虽然使用了昂贵的丙稀酸类树脂，但产品的某些质量甚至达不到饱和聚酯类产品，问题可能就出在这里。
（二）、实心面材不仅化合物组成体系复杂，还要求全过程有严格的质量控制体系。与其它产品一样，质量开始于原料交货前，原材料供应商必须有良好的质量管理体系和商业信誉。材料到库时应对质检报告、数量和包装情况进行检查，并对一些性能指标进行测试，在生产中设定质量监控点，对实心面材应采用先进的产品标准进行出厂检验。同时作好全部检验过程的记录并妥善保存，以利于产品质量的追溯。在生产过程中要通过环境、配方、工艺参数、操作、计量等的可重复性控制保证产品质量的稳定。可见没有一套完善的质量管理体系如ISO9000质量体系，是难以生产出高质量的实心面材，特别对大颗粒外观实心面材没有技术保障和质量体系作为保证根本生产不出来的。
四、实心面材的加工技术
在中国，九十年代初有国外产品抢滩中国，九十年代中期开始有国内厂家生产，经过几年的发展，目前销售额连年成倍增长。一些生产厂家的产品质量水平也取得较大的突破，但在加工推广、应用方面与国外相比还存在一定的差距。目前中国的实心面材尚无一个较权威的产品标准，有些企业甚至没有企业的标准。加工水平与美国八十年代末期差不多，加工工具一般使用电锯切割机、锣机等工具，前缘、后挡板的加工成型采用条板叠加粘合方式，然后锣、铣加工成型。
在美国目前一般彩“V”型锣刀，在平板上直接锣出线槽，涂上胶粘剂折合后夹紧，形成前边缘的900.转角。
后挡板则用中间凹下的近似“W”型的锣刀，在板材上一次成型，涂上胶粘剂后，然后折起挡板，在后挡板的下边形成R=14mm的圆弧，这种方法高效省料、粘接效果好。
在接驳口的处理上我过大多数采用平头对接夹紧的方法，国外大多采用一端凸型，一端凹型的插入式接驳，或在接线下面加固的方式拼接，使无缝拼接效果更好、强度更高。炉位孔的开留我国目前大多采用划线后用曲线锯手动开孔，这样转角处圆弧半径不一定均匀，手动用立不均，造成转角处的有应立残留甚至裂纹，容易引起炉孔使用中的开列，在美国则用一种专用星盆炉位开孔器，将开孔器固定在台面上，用锣机开出高质量的盆孔或炉位孔。在台面制造的实地测量上，我国大多采用卷尺等传统测量工具，测量误差较大，国外目前流行用一根感应探针，将台面放置处的墙面等位置数据传入手提电脑中，直接成图。这些差距就其根源是我国的实心面材行业大多数人只注意实心面材本身的生产，甚至连树脂、填料等都自己生产，但对应用和加工不太重视，实心面材生产商没有足够的加工能力，是很难对板材用户提供有力的使用加工技术的。同时相关行业如加工工具、配件、维护保养用品制造商等没有完全认识到该行业的巨大潜力，我国实心面材加工工具还比较简陋，加工效率底。部分企业充分借鉴ICPA、ISSFA的发展、管理经验，建立了完善的加工队伍。编写了《加工安装手册》、《生产维护保养手册》，以期推动整个行业的加工水平，我们有理由相信，美国实心面材的今天，就是五到十年后的中国实心面材行业的状况。
五、实心面材的应用范围
在应用领域方面，国外除用于厨房台面和洗手台领域外，在商业、零售、餐饮、公共接待台等领域也正在快速扩展。从表1可以看出ICPA成员中提供卫生间、浴室产品的占据首位（其中有部分是人造大力士和亚克丽产品），厨房台面应用也较多。目前国内应用主要集中在这两个方面。同时从表中可以看出美国在接待台面和柜台面的数量已经超过厨房台面，这部分包括银行、机场、宾馆、餐饮等，国内在银行、宾馆的应用已经开始；窗台板、工艺品、罗马柱、楼梯扶手类在香港、澳门已经有成批使用，国内对于罗马柱和门套的应用也日渐火暴。
六、实心板材的相关性能指标和检测方法
(一)、实心面材的外观指标
实心面材属建筑材料，因此外观要求较高。一般说来，实心面材表面应具有较高的光泽度和较低的光泽度偏差，色彩均匀、无气孔和缺陷。ANSI/ICPA SS-1-2001对实心面材的外观提出了较为详细的要求，见下表。其中，外观检测采用的试剂为50%的墨水，墨水颜色应与待检测产品颜色具有较大的反差。此外，表面应符合以下规定：不允许出现直径超过1.6mm的缺陷，直径在1.6mm以内的缺陷不应超过4个。
ANSI/ICPA SS-1-2001的外观要求
缺陷 缺陷尺寸 最大允许缺陷数目
每76.2直径 每隔间和边缘 每完整表面
裂纹 — 0 0 0
龟裂区域 — 0 0 0
气泡 — 0 0 0
气孔 — 0 0 0
模塑缺陷 — 1 8 4
凹陷 ＜0.4mm 8 16 6
针孔或小瑕疵 ≥0.4-0.8 4 8 4
中等瑕疵 ≥0.8-1.6 2 4 2
大瑕疵 ≥1.6 0 0 0
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