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　　摘要：对石英合成石成型的振动频率、振动器组合、布料器的改进和曲面成型进行了讨论，强调了“1+2+1”的振动器组合与双水轴的布料方式的合理性。
　　
　　关健词：石英合成石振动布料曲面艺术
　　
　　在用大理石为骨料及填充料的我国南方称为岗石的合成石，经历了迅猛发展的七、八年时间已经达到了年产2000万m2以上的生产能力。随着装饰市场对其耐磨性与艺术性需求的变化，尤其是橱柜台面对其防渗性的要求，促使其改用石英石粒及石粉，并以莫氏6级以上的硬度成为人造合成石中的佼佼者。石英合成石的生产设备与工艺，仍属于真空振动压制成型的技术范畴，但在以20多年前进口的125 x 125cm的薄板成型机为基本模式研发出来的压板机，屡屡暴露出压制的密实度不够、大板翘曲、聚醋树脂用量偏高和设备的可靠性不高等问题。
　　
　　1现行的薄板成型机及生产工艺
　　
　　从现在投入使用的薄板成型机来看，其结构是：在垂直升降的真空罩内配置了四角为圆弧的整体为长方形的压具(压头)，用4个气缸及活塞传动其边框高度为20-50cm的压具升降，并在真空罩与垂直滑动的压具之间采用侧边胶棍或顶部胶带密封方式;在压具底板上配置4个或6个其功率分别为5.5-55kW的振动器，其中有直接传动或用皮带间接传动两种形式;在下部平台纵向的两端分别设置同一水平面的平台，并用厚度为8-12mm的皮带沿其水平面进行料体传输;在布料器下面设置其可垂直升降的布料边框，在布料器的往复移动中对边框内进行散状料体的分布;在传输带尾端设置分为8-12层的可垂直升降的多层高温固化箱，较为先进的分层固化是在每层的上部配置3-5cm厚度的铝制加温板，在送入薄板后压合于料体上面。薄板成型大致的工艺过程是：采用外摆线运动轨迹的双行星搅拌器进行18 x 9r/min的快速混料;对4-80目的石英石料、230-800目的石英细粉、6%一12%的不饱和聚醋树脂和硅烷偶联剂等进行立式的混料;经传输带将料体送入筒形的布料器而进行二次混合，并在其移动中对四周用边框固定的铺设有纸板的皮带面上进行往复移动2-5次的布料;在料体周边初步压实定型并在其上面铺放纸板后，用传输皮带将料体送入压具与真空罩分别升起的压机内;真空罩沿导向的4根或6根活塞杆下移，并用其下端面四周设置的密封胶条与传输皮带面接触而进行密封;启动4-7.5kW的真空泵对料体及压具下面的空间进行接近于-0.1 MPa的真空抽制;控制4个气缸及其活塞向下运动，并传动至压具对真空罩内壁之中的料体施加0.1-0.8MPa的压制力;启动振动器以2800-5000r/min的转速进行1-5min的振动成型;略显黏性的1.2-3.2cm厚度的成型薄板沿传输带或转向送人60-100℃的加温箱进行固化。其后用两台配置有金刚石磨盘的定厚(粗磨)机进行其反、正面的加工，再用磨头可往复摆动的连续磨机配以32# -1800#的磨头级配进行研磨加工。
　　
　　2对薄板成型压制力及振动频率的分析
　　
　　如果以试验室的压制30 x 30cm规格的小型试验机为参考的话，其3kW的电机功率与4200r/min振动器的转速两个参数，折合至305 x 165cm的大板时的振动电机总功率是160kW。荒料成型的经验是：在小型试验机中确定的树脂用量，在大机生产中往往将树脂用量降低0.5-.1.5个百分点而可达到同样的效果。荒料成型与小型试验压制成型方式的不同之处仅在于前者具有往复波动的相似与揉动的波纹压制过程。因为现在定型的振动器采用的是2级电机，其转速不过2900r/min。若用电机或液压马达并经V型皮带传动的振动器，虽然可用减小从动轮直径的办法提高其转速，但在大功率与轴承等转动件强度的限制下，其振动的转速也不易超过4000r/min。在压具中如何配置振动器与其组合是个有研究价值的课题，因为其合理的组合是可能在其分别的转动中对压具产生频率叠加与其激振力叠加的过程。根据一定的理论研究和压制效果较好的配置振动器实例来看，其四个振动器采用“2+2”或“1+2+1”的组合方式较为适宜。所述的“2+2”配置振动器的方式是在压具上成1排或2排配置4个振动器，两两对轴联结而成2组，并将其两组振动器选择为不同的旋转方向而逆向旋转;所述的“1+2+1”的配置方式是在压具底板上沿轴线排布4个振动器，其位于两端头的振动器独立布置并采用某一相同的旋转方向，位于中部的两个振动器同轴联结而采用另一个旋转方向。这样，在其中部串联的两个振动器以某一方向及2900r/min的转速运转中，另两个独立的振动器受其转速的差异必然在某一时段内产生方向相反的激振力，由此两个冲击力的相加或相减而使压具在瞬间产生波动。特别在其某一端的振动器与中部串联的振动器同步运转，而另一端的振动器正好产生相反方向的激振力时，便在此瞬间使得压具产生快速的波纹摆动过程。这种不同的旋转方向而使压具波动，振动和频率变化的组合方式，虽然要以整体的振幅减小为代价，但其合成频率的升高与波纹状的摆动是对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续的压制力，压制效果还在于频率与其快速波动的排移力。石英合成石的密实度指标能否达到2.5g/m3的指标，关键取决于搅拌的充分性和振动的排移性。
　　
　　3布料器及其工艺
　　
　　现行的布料器大多采用圆筒内配置一根转轴的结构，并在其不锈钢制的转轴上亦用不锈钢件与三根紧贴圆筒内壁的刮料板联接。在立式搅拌器将料体经传输带送入布料器，并经其单轴及单方向的二次搅拌后，对其下部的边框进行往复的布料，现在的问题是：立式搅拌器对于石英砂粒度大于20目的特别是80目料体的快速混合，必然与黏性树脂在往复的拨动中形成团粒。当这种存在众多团粒的料体进入慢速旋转的布料筒内时，其搅拌力对这种团粒的细碎基本是无济于事的。
　　
　　双水平轴逆向旋转搅拌器在其转速提高至15-20r/min时，利用其2x6根具有棱行面的混料腿形成的摩擦力与翻滚力，对消除立式搅拌形成的团粒是岗石生产已取得的成功经验。在石英合成石已呈现出的细微及天然化的市场需求下，改进布料器并实现其布料的快速性是必要的。具体的办法是延用双水平轴搅拌器的原理，将其单轴改为双轴并具有二次搅拌与细碎布料的双功能。
　　
　　在布料工序进行花纹配制，特别是预制名贵天然石花纹的工艺也需要改进，在岗石生产中已取得经验的类似梦幻莎安娜配制花纹的工艺，是易于在薄板成型中套用的。我们多次提及的曲面成线、团块成网、石粒连线和纹版仿形的观点及方案在这种非真空下的操作确实不是难事。
　　
　　4薄板成型的工艺延伸
　　
　　石英合成石的主要原料是具有透明性的石英石，某些以Si02成分为主并具一定色彩的岩石完全可以采用。例如矽石、珍珠岩和黑曜石等。在人们讲究其艺术性与养生性的时尚下，其产品研发的深层次工作应注意岩石的成分，尤其是注意某些对人体有益成分及元素的充分利用。
　　
　　通常的岗石与石英合成石的主要区别在于后者选用了硬度较高的岩石，并采用了成型后的热固化工艺。因其不易进行锯切成板的工序，故而采用了直接压制成板的加工方法。在其选用的石料改用硬质岩石而提高其耐磨性的演变中，合成石成型前具有的可塑性也应利用而制作曲面型产品。例如用专用模具或对合模具压制工艺花瓶，花盆和器皿等立体形面的产品。在研发成功具有真空与振动功能的小型成型机后，配用阴、阳模形式的模具进行其一定形面的产品成型，或者在其软态时再对合成石进行压制，以此代替某些价格昂贵的石雕及陶瓷制品，使得合成石的优势进一步发挥。
　　
　　5结束语
　　
　　这种用振动成型工艺的石英合成石，其致密的要点是机械作用力形成冲击力与排移力，使其棱角明显的石粒交错组合而减小需要填充的空间。在真空罩内的压头不仅要垂直的快速运动，还要尽可能使其产生快速的波动。我们曾提出的电磁振动成型的观点及方法，正是利用其电磁铁交替的脉波通流过程而产生激振力、压制力和排移力。人造合成石从软质大理石石粒向硬质石英石粒的过渡，并在其成型中利用模具进行曲面形的造型，也是人造石很有发展前景的研发方向。人造石的天然化是提高其自身价值的工艺方法，其布料工序是石头再造中绝好的艺术加工时机，只要掌握好颜料渗入的细微性、连贯性，则可以达到以假乱真的效果。人造合成石的生产较天然石生产更讲究文化艺术的渗透，其理念与工艺对其市场价值的影响较大。
　　
　　
　　作者:刘建平　山西省五台县益通节能技术研究所