可用于建筑和裝飾的基于火山巖顆粒的混合物、層壓制品和板及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于在固體基底上制造巖片的混合物，以用于裝飾目的。該混合物包括凝集劑的粘合組合物，所述凝集劑包含顆粒大小為1微米至5微米的火山巖顆粒和聚合物混合物，所述火山巖顆粒和聚合物混合物的組合量足以起到板層的其他成分的粘合劑的作用；其量足以穩(wěn)定所述組合物的硅酸鹽化合物；和使組合物濕潤(rùn)和流化的量的水。所述混合物可以含有用于形成板層或形狀的其他成分，并且可以形成為可用于建造和裝飾建筑物的板或在板上形成，所述板由用上述混合物制造的巖片和固體基底構(gòu)成。本發(fā)明還公開了用于制備上述混合物和可用于建造和裝飾建筑的表面板的方法。
【專利說明】可用于建筑和裝飾的基于火山巖顆粒的混合物、層壓制品和板及其制備方法
[0001]本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及建筑和裝飾的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是關(guān)于建筑物的修整和裝飾，因?yàn)槠涫菐r片和板的混合物，可用于建筑表面和其他物體的修整和裝飾。本發(fā)明還涉及其制造方法。這些產(chǎn)品由火山巖顆粒制得。
[0003]發(fā)明背景
[0004]由于其很美觀并且由于可以由人容易地雕刻和切割的事實(shí)，火山巖（volcanicrocks) 一直是高價(jià)值的材料。這使得它們供不應(yīng)求，并且其在現(xiàn)代建筑中的使用已經(jīng)變得更為昂貴，因此使得它們成為只用于豪華建筑中的奢侈產(chǎn)品。這些巖石也稱為火成巖或碎屑火成巖，例如，由爆發(fā)事件中從火山噴發(fā)的碎片狀火山產(chǎn)物構(gòu)成的巖石。
[0005]墨西哥的土壤侵蝕部分地是由于采石場(chǎng)開采共計(jì)71800萬噸的火山巖引起的，其已經(jīng)在國(guó)境內(nèi)造成了超過3700萬噸無用固體殘留物的環(huán)境污染（INEGI，經(jīng)濟(jì)和生態(tài)學(xué)統(tǒng)計(jì)，2004)。
[0006]已知幾種具有天然巖石外觀的板材，但這些只是仿制品：當(dāng)我們觸摸、嗅聞和觀察它們時(shí)，它們不是巖石的事實(shí)變得明顯。這些石板通常用于為了節(jié)約安裝的時(shí)間和成本的目的的大部分由預(yù)制建筑材料制成的建筑中。
[0007]在這一類別中，還存在具有天然巖石覆蓋的鋁、聚苯乙烯和其他材料板，相對(duì)于其重量和支撐它們的板，所述天然巖石覆蓋是以有限的大小獲取的。這些巖石使用合成的膠粘劑粘附在板上，因此制備它們的制造方法具有非常高的成本，并且它們的外形尺寸受限于得到它們的巖石的大小，從而使得所述片材和制造方法在大小和形狀方面受到限制。
[0008]天然火山巖板存在數(shù)千年了，它們最重要的缺點(diǎn)在于它們的重量，因而難以運(yùn)輸和安放。從天然火山巖獲取的板材在操作時(shí)通常比較易碎：震動(dòng)或碰撞可使其破裂。由于這個(gè)原因，它們必須制成足夠厚以使得它們可以更牢固并且抗裂。當(dāng)將它們放置在墻上時(shí)，這些板材通常具有巨大的重量，這使得難以或不可能在不引起其自身或墻壁的損傷的情況下安裝。它們安放于其上的墻壁必須足夠結(jié)實(shí)和牢固，以能夠支撐板材的重量。即使這樣，由于安放時(shí)產(chǎn)生的持續(xù)撞擊，這些板材仍然存在斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。
[0009]由于上述的不便利性，需要可用于裝飾并且基于火山巖顆粒的改良巖石板，而本發(fā)明現(xiàn)在提供了這些巖石板及其配方和制造方法。
[0010]發(fā)明概述
[0011]本發(fā)明涉及各種粘合組合物和混合物，其用于形成用作建筑構(gòu)造或用于建筑構(gòu)造中的制品。
[0012]在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明涉及用于制造層壓制品的粘合組合物，其包含凝集劑，所述凝集劑包含粒度為I微米至5微米的火山巖顆粒和聚合物混合物，其組合量足以作為用于層壓制品的其他成分的粘合劑；其量足以穩(wěn)定所述組合物的硅酸鹽化合物；和使所述組合物濕潤(rùn)和流化的量的水。
[0013]在這種粘合組合物中，火山巖顆粒以25%至50%的量存在；聚合物混合物以10%至40%的量存在；和硅酸鹽以1%至10%的量存在，所述量是基于干組合物的重量。將水加入以使得所述組合物能夠與其他材料結(jié)合以形成用于制造層壓制品的混合物。所述混合物包含所述粘合組合物和巖石、塑料、玻璃、木材、金屬或礦物的固體顆粒狀材料的填充物。
[0014]另一個(gè)實(shí)施方式涉及用于制造層壓制品的優(yōu)選混合物，其包含以高于混合物50 %的量存在的直徑為I微米至3_的火山巖顆粒；含有聚合物混合物的凝集劑，所述聚合物混合物的量足以用作巖石顆粒的粘合劑；其量足以穩(wěn)定所述混合物的硅酸鹽化合物；和使混合物濕潤(rùn)和流化的量的水。
[0015]所述巖石顆粒有利地以混合物的約58%至88%的量存在，并且?guī)r石顆粒以多種不同粒度級(jí)（size fraction)存在,包括具有I微米至5微米的粒度并且以混合物重量的18%至28%的量存在的第一粒度級(jí)；具有O. 25mm至I. 75mm的粒度并且以混合物重量的10%至20%的量存在的第二粒度級(jí)；和具有2mm至5mm的粒度并且以混合物重量的30%至40 %的量存在的第三粒度級(jí)。
[0016]所述凝集劑優(yōu)選是乳化的，并且以混合物重量的8%至25%的量存在。該試劑包含重量比為I : 4至3 : 2，優(yōu)選I : I至2 : 3的水分散性嵌段共聚物和乙烯基聚合物。水分散性聚合物粉末包含混合物重量的4%至10%的量的嵌段共聚物；和混合物重量的4%至15%的量的乙烯基聚合物。
[0017]優(yōu)選的嵌段共聚物是丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚物，而所述乙烯基共聚物包含以混合物重量的約3%至10%的量存在的乙烯基丙烯酸共聚物（vinyl acrylic co-polymer)和以混合物重量的約1%至5%的量存在的聚乙酸乙烯基酯樹脂的組合。
[0018]所述混合物還 包括硅酸鹽化合物以提高混合物的穩(wěn)定性。該化合物優(yōu)選是混合物重量的約I %至5%的量的水合硅酸鎂。硅酸鹽化合物也可以是高嶺土，例如，Al2Si2O5(OH)40
[0019]所述混合物包括約15重量％至30重量％的量的水以利于成分的處理和混合。
[0020]本發(fā)明還涉及通過將這些混合物中的一種形成所期望的形狀并且使成形的混合物干燥而制備的制品。其形式可以包括具有拋光至所期望的精整度（finish)的外表面的片、板、瓦片、柱或束。還可以使用密封劑處理拋光的成品。所述制品可以包括金屬、玻璃、木材或纖維強(qiáng)化物，或可以提供在塑料、木材、金屬、無機(jī)礦物、陶瓷或混凝土的基體上，所述基體任選含有用于固定所述制品在地面或建筑上的膠粘劑。所述制品可以制備成建筑物或其他結(jié)構(gòu)的內(nèi)部或外部結(jié)構(gòu)部件。
[0021]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式涉及制備混合物的方法，包括提供每千克火山巖顆粒約
O.I至O. 4升的量的水并將混合物均質(zhì)化。凝集劑優(yōu)選是乳化的，并且所述混合物在以500至1000rpm運(yùn)行的常規(guī)混合器中均質(zhì)化30至120分鐘。
[0022]可以將均質(zhì)化的混合物制成各種不同的制品。本發(fā)明包括形成裝飾巖石制品的方法，包括將均質(zhì)化的混合物形成所期望的形狀并且使成形的混合物干燥?？梢酝ㄟ^澆鑄或模制將所述均質(zhì)化的混合物形成所期望的形狀。通常，將干燥的混合物拋光至所期望的精整度，任選地隨后施用密封劑。該方法還包括將均質(zhì)化的混合物在基體上成形；將干燥的混合物拋光至所期望的精整度；并且任選地對(duì)基體提供膠粘劑以將制品固定在地面、墻壁或結(jié)構(gòu)的側(cè)面上。該材料還可以用于形成結(jié)構(gòu)的那些部分。
[0023]附圖簡(jiǎn)沭[0024]在以下描述中，以及表格和附圖中，清楚地描述了表征用于建筑和裝飾的基于火山巖顆粒的混合物、巖片和板，以及本發(fā)明的制造方法的詳細(xì)內(nèi)容，其中：
[0025]圖I是與市售產(chǎn)品相比，說明了本發(fā)明的板的重量的圖。
[0026]圖2說明了本發(fā)明的板和一些市售產(chǎn)品之間的導(dǎo)熱性的性能。
[0027]圖3顯示了本發(fā)明的板對(duì)鹽酸和一些市售產(chǎn)品的抗性。
[0028]圖4說明了與一些其他市售產(chǎn)品相比較的本發(fā)明的板的安裝時(shí)間。
[0029]發(fā)明詳述 [0030]本發(fā)明提供了利用火山巖（即，火成巖或碎屑火成巖）的美觀和高觀賞價(jià)值，以及在世界的有限區(qū)域中發(fā)現(xiàn)的火山巖沉積物產(chǎn)生的廢物制得的產(chǎn)品。當(dāng)開采這些沉積物時(shí)，由于不能100%利用從沉積物中取出的火山巖的事實(shí)，產(chǎn)生了大量的火山巖廢物，并且形成了大的環(huán)境污染。
[0031]本發(fā)明現(xiàn)在回收利用這種火山巖廢品以形成新的和有用的巖石面板產(chǎn)品。這些產(chǎn)品利用了獲取大塊火山巖時(shí)產(chǎn)生的廢物來形成具有與天然火山巖板相同特征的人造火山巖板，從而將這些廢物轉(zhuǎn)化成取代100%天然火山巖板的火山巖板，而且除了本文中所述的其他屬性以外，還具有不產(chǎn)生污染并且更輕的優(yōu)點(diǎn)。
[0032]本發(fā)明的板具有多種所期望的特征。它們具有與天然火山巖石頭或大塊巖石(dimensional rock)相同的外觀、質(zhì)地、顏色和氣味,但它們比天然火山巖板輕至少50%。由于使用了具有這種性質(zhì)的火山巖，它們還耐酸雨（鹽酸、硫酸和硝酸）。它們抗紫外線并且在期望時(shí)可以用于屏蔽這些射線。所述板是功能性的，能容易且快速地安裝在任何預(yù)先制造或傳統(tǒng)的元件上。
[0033]本發(fā)明涉及用于制備可以用于建筑和裝飾的在固體基底上的巖片的混合物，所述混合物優(yōu)選由火山巖顆粒、乙烯基-丙烯酸共聚物、聚乙酸乙烯基酯樹脂、丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚物、水合硅酸鎂和水形成。
[0034]本發(fā)明還涉及由上述混合物制得的用于裝飾表面的石片。另一個(gè)實(shí)施方式涉及用于建筑和用于裝飾建筑物的板，其包括上述巖石片和固體基底。
[0035]此外，用于制備上述混合物的特定方法包括i)以常規(guī)方式混合不同的火山巖顆粒；ii)以每4kg火山巖顆粒I升水潤(rùn)濕所述火山巖顆粒；iii)加入全部的乙烯基-丙烯酸共聚物、聚乙酸乙烯基酯樹脂、丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚物，以及水合硅酸鎂，和iv)用常規(guī)不銹鋼混合器以500至1000rpm下30至120分鐘制備均勻的混合物。
[0036]本發(fā)明還包括用于制備上述板的特定方法，所述方法包括：i)在固體基底上劃定巖片將要鋪設(shè)的區(qū)域，為此目的，在固體基底上提供周界邊緣；ii)以均勻的方式將步驟I、
2、3和4中所描述的混合物添加在前一階段劃定的區(qū)域上，直至周界邊緣內(nèi)的區(qū)域被覆蓋；iii)使混合物敞開干燥24至72小時(shí)的時(shí)間；iv)根據(jù)修整類型：粗糙或光滑，用鉆石杯(diamond cup)粗磨該板；v)清洗掉層壓板的所有殘留物，優(yōu)選通過真空清洗；vi)在該片上施加一層防水性密封劑和vii)使防水性密封劑敞開干燥3小時(shí)。為了更快地固化，可以使用熱或其他形式的能量，例如微波，來干燥所述材料。
[0037]實(shí)施例
[0038]以下實(shí)施例顯示了怎樣配制本發(fā)明的粘合組合物和混合物來制備各種制品。
[0039]本發(fā)明從獲自廢物的火山巖顆粒開始，并且進(jìn)行測(cè)試以找到火山巖顆粒和凝集劑的最佳組合。凝集劑通常是以乳液以及樹脂的形式商業(yè)銷售的共聚物。還使用水來潤(rùn)濕所述顆粒，并且以每4千克顆粒I升水的比率來補(bǔ)足混合物的體積。結(jié)果顯示于表1中。
[0040]如表1中可見的，這些測(cè)試顯示了由于所賦予的較高的塑性以及更短的干燥時(shí)間和沒有明顯的裂縫，凝集劑的最佳組合是丙烯酸丁酯和苯乙烯+聚乙酸乙烯基酯樹脂+乙烯基-丙烯酸共聚物的組合。發(fā)現(xiàn)最短的可接受干燥時(shí)間是72小時(shí)，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)沒有凝集劑提供短于72小時(shí)的干燥時(shí)間。
[0041]表1
[0042]與火山巖顆?；旌系膸追N不同的凝集劑的性能
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種用于制造層壓制品的粘合組合物，其包含: 凝集劑，包含具有I微米至5微米的粒度的火山巖顆粒和聚合物混合物，其組合量足以起到層壓制品的其它成分的粘合劑的作用； 硅酸鹽化合物，其量足以穩(wěn)定所述組合物；和 用于使所述組合物濕潤(rùn)和流化的量的水。
2.權(quán)利要求1所述的粘合組合物，其中按基于干組合物重量的百分比計(jì)，所述火山巖顆粒以25-50%的量存在；所述聚合物混合物以10-40%的量存在；和所述硅酸鹽以1-10%的量存在。
3.一種用于制造層壓制品的混合物，其包含權(quán)利要求1的粘合組合物和巖石、塑料、木材、金屬、玻璃或礦物質(zhì)的固體顆粒狀材料的填料。
4.一種用于制造巖石層壓制品的混合物，其包含: 火山巖顆粒，其具有I微米至3mm的直徑且以高于混合物的50%的量存在； 凝集劑，其包含足以作為巖石顆粒的粘合劑的量的聚合物混合物； 硅酸鹽化合物，其量足以穩(wěn)定所述混合物；和 使所述混合物濕潤(rùn)和流化的量的水。
5.權(quán)利要求4所述的混合物，其中所述巖石顆粒以混合物的約58%至88%的量存在，其中所述巖石顆粒以多個(gè)不同的粒度級(jí)存在。
6.權(quán)利要求5所述的混合物，其中所述巖石顆粒以至少三個(gè)粒度級(jí)存在，包括具有I微米至5微米的粒度并以混合物重量的18%至28%的量存在的第一粒度級(jí)、具有0.25mm至1.75mm的粒度并以混合物重量的10%至20%的量存在的第二粒度級(jí)和具有2mm至5mm的粒度并以混合物重量的30%至40%的量存在的第三粒度級(jí)。
7.權(quán)利要求4所述的混合物，其中所述凝集劑是乳化的、以混合物重量的8%至25%的量存在和包含重量比為1:4至3:2的水分散性嵌段共聚物和乙烯基聚合物。
8.權(quán)利要求7所述的混合物，其中在所述水分散性聚合物粉末中包括混合物重量的4%至10%的量的嵌段共聚物和混合物重量的4%至15%的量的乙烯基聚合物。
9.權(quán)利要求8所述的混合物，其中所述嵌段共聚物是丙烯酸丁酯和苯乙烯共聚物，并且所述乙烯基共聚物包含以混合物重量的約3%至10%的量存在的乙烯基丙烯酸共聚物和以混合物重量的約1%至5%的量存在的聚乙酸乙烯基酯樹脂。
10.權(quán)利要求4所述的混合物，其中所述硅酸鹽化合物是混合物重量的約I%至5 %的量的水合硅酸鎂。
11.權(quán)利要求4所述的混合物，其中所述水以混合物重量的約15%至30%的量存在。
12.一種通過使權(quán)利要求3所述的混合物形成所期望的形狀并使所述成形的混合物干燥而制得的層壓制品。
13.—種通過使權(quán)利要求4所述的混合物形成所期望的形狀并使所述成形的混合物干燥而制得的制品。
14.權(quán)利要求13所述的制品，其是 片狀、板狀、瓦片狀、柱狀或束狀的形式，其具有拋光成所期望的精整度的外表面。
15.權(quán)利要求13所述的制品，所述制品包括金屬、玻璃、木材或纖維強(qiáng)化物，或其通過塑料、木材或金屬的基體來支持，所述基體任選含有用于將所述制品固定在地面或建筑上的膠粘劑。
16.一種用于制備權(quán)利要求4的混合物的方法，其包括提供每千克火山巖顆粒O.1-0. 4升的量的水并使混合物均質(zhì)化。
17.權(quán)利要求16所述的方法，其中所述凝集劑是乳化的且所述混合物在以500-1000rpm運(yùn)行的常規(guī)混合器中均質(zhì)化30-120分鐘。
18.一種用于形成制品的方法，其包括按照權(quán)利要求16的方法制備均質(zhì)化的混合物；使所述均質(zhì)化的混合物形成為所期望的形狀；并使所述成形的混合物干燥。
19.權(quán)利要求18所述的方法，其中所述均質(zhì)化的混合物通過澆注或模塑形成為所期望的形狀，且該方法進(jìn)一步包括拋光所述干燥的混合物到期望的精整度，任選地隨后施加密封劑。
20.權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括使所述均質(zhì)化的混合物在基體上成形；拋光所述干燥的混合物到期望的精整度；和任選地對(duì)所述基體提供用于將所述制品固定到地面或建筑物上的膠粘劑。
【文檔編號(hào)】C04B32/00GK103702959SQ201180070191
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年2月21日
【發(fā)明者】J·F·阿羅約伯納爾 申請(qǐng)人:紐坎特拉董事會(huì)股份公司