مقدمه
سنگ ها یکی از منابع اولیه محبوب و پر کاربرد از سالیان دور هستند که در ساختمان ها ، نماها و بخش های مختلفی اعم از مسکونی و صنعتی کاربرد قابل توجهی دارند. مشکلات استفاده از آنها نظیر دشواری فرآیند استفاده از سنگ و همچنین انتقال و رساندن آنها به بازار و سپس به دست مشتری، سبب می شود که قیمت تمام شده آنها به شدت افزایش یابد. دشواری های مذکور، بشر را به فکر جایگزینی سنگ ها با موادی با ظاهری مشابه و مشکلات کمتر انداخت و در نهایت، تحقیقات بر روی سنگ های مصنوعی آغاز گردید.
سنگ مصنوعی
به شکل کلی سنگ مصنوعی از دو فاز پیوسته و غیر پیوسته تشکیل می شود. در فاز پیوسته که در واقع ماتریس (زمینه) ساختار سنگ مصنوعی می باشد، می توان از رزین ها (آلی) یا از گچ و سیمان (معدنی) استفاده نمود. نقش اصلی این فاز، ایجاد چسبندگی و یکپارچه سازی ساختار یا به نحوی در کنار هم قراردادن مواد و اجزای تشکیل دهنده به شکل متحد می-باشد. به طور کلی، فاز پیوسته با جنس پلیمری (رزین) در ساخت سنگ مصنوعی بسیار محبوب می باشد، چراکه با اعمال اصلاحات رزین، قابلیت های این ساختار ارتقاء یافته و خواص نهایی سنگ مصنوعی به شکل مطلوبی قابل تغییر می باشد.
فاز دوم برای ساخت سنگ مصنوعی فاز غیر پیوسته می باشد که در این فاز به علت قدرت و سختی بالاتر، به آن فاز "تقویت کننده" ساختار کامپوزیتی نیز می گویند. ذکر این نکته حائز اهمیت است که فاز تقویت کننده تنها به علت افزایش استحکام به کار نمی رود، بلکه برای کاهش میزان مصرف فاز پیوسته (رزین) نیز استفاده از آن متداول می باشد. به همین دلیل این مواد را تحت عنوان “پرکننده” نیز نامگذاری می کنند. تقویت کننده ها به اشکال فیزیکی مختلفی نظیر پودر، الیاف و پولک در ساختار سنگ های مصنوعی کاربرد دارند. به طور کلی، شکل فیزیکی این مواد و ابعاد کلی آنها نظیر طول، قطر و ضخامت می تواند در انتقال استرس از فازهای پیوسته به ناپیوسته نقش ایفا کند. اما شکل سطحی مواد اعمالی در مقیاس میکروسکوپی و نیز خصوصیات شیمیایی آنها و همچنین پیوندهای تشکیل شونده روی سطوح درحال تماس فاز پیوسته/ ناپیوسته، به لحاظ تئوری نقش بسیار تعیین کننده ای در خصوصیات نهایی سنگ مصنوعی از نظر چسبندگی و قدرت مکانیکی نهایی ایفا می کنند. در صنعت، مواد مختلفی از پرکننده های مذکور نظیر الیاف، پودر سیلیس (پودر شیشه) و کربنات کلسیم استفاده می شود.
مزایای سنگ مصنوعی
سنگ های مصنوعی به عنوان جایگزین سنگ های طبیعی از مقاومت خوبی برخوردار می باشند که سبب توجه سازندگان و مشتریان سنگ در بازار شده است. مزایای اصلی سنگ مصنوعی نسبت به سنگ طبیعی عبارتند از :
- تمیز شوندگی ساده آنها با آب و مواد تمیز کننده
- نفوذ پایین آب و روغن به ساختار سنگ مصنوعی به دلیل عدم حضور حفره های سطحی متداول در سنگ طبیعی
- مقاومت مکانیکی بالا و همچنین مقاومت قابل توجه در مقابل خط و خش
- مقاومت مناسب در برابر آتش و مقاومت گرمایی و حرارتی خوب
- قابلیت شکل پذیری به اشکال مورد نظر
- قیمت مقرون به صرفه تر
- قابلیت بهبود استحکام
- دوام و پایداری کافی
کاربرد و خصوصیات رزین مورد استفاده در سنگ مصنوعی
به طور کلی، رزین مورد استفاده در سنگ مصنوعی به مقدار بسزایی تعیین کننده خواص و کیفیت نهایی سنگ مصنوعی می-باشد و به همین منظور، انتخاب نوع مناسبی از این رزین می تواند تسهیل کننده ساخت سنگ مصنوعی با استاندارد های بالا باشد. سنگ مصنوعی در کاربری های مختلفی در ایران استفاده می شود، از جمله ساخت مجسمه، دیوار و نمای بیرون ساختمان، سنگ های کوارتز و کورین و ساخت سینک های ظرفشویی. لذا با توجه به نوع کاربری، فرآیند ساخت نیز متفاوت می باشد. به عنوان مثال در سینک ظرفشویی از یک لایه ژل کوت و سپس در لایه های بعدی از فیلر، رزین و افزودنی های دیگر استفاده می شود، در حالی که برای سایر کاربرد ها نظیر نمای ساختمان، دیگر نیازی به اعمال ژل کوت نمی باشد.
در ساخت سنگ مصنوعی کورین، رزین های اکریلیک و پلی استر متداول می باشند. هرکدام از رزین های مذکور مزایای قابل توجه و متفاوتی را به نسبت دیگری ارائه می دهند. در ذیل به مقایسه کلی این خصوصیات می پردازیم:
با توجه به جدول مذکور می توان مشاهده کرد، سختی سطحی در حالتی که از رزین پلی استر غیر اشباع استفاده شده است به نسبت رزین اکریلیک بیشتر است. باید توجه داشت که مقاومت خش پذیری پلی استر غیر اشباع ایزو به دلیل ساختار شیمیایی خود، نسبت به پلی استر غیر اشباع ارتو بالاتر است . مقاومت گرمایی رزین پلی استر غیر اشباع و مقاومت شیمیایی در برابر اسید ها و بازها در سنگهای مصنوعی ساخته شده با رزین پلی استر غیر اشباع در حد مطلوبی قرار دارد.
همچنین، رنگ رزین استفاده شده در سنگ های مصنوعی باید مناسب باشد. از آنجایی که عمده مصرف این سنگ ها با رنگ سفید می باشد، رنگ و شفافیت رزین تاثیر قابل توجهی بر روی رنگ و براقیت سنگ نهایی ایجاد می کند.
از دیگر پارامترهای مهم در انتخاب رزین مناسب سنگ مصنوعی، فاکتور دمای پیک در هنگام پخت ترکیب رزین می باشد، چراکه دمای پیک بالا سبب افزایش زرد گرایی سنگ نهایی و نیز ایجاد ترک در ساختار سنگ پس از پخت می شود. مدت زمان ژل شدن نیز باید به شکل دقیقی تنظیم گردد چراکه طولانی شدن این زمان، سبب کندی خط تولید می شود. از سوی دیگر، پایین بودن بیش از حد زمان پخت، سبب ایجاد عیوب در ساختار و همچنین کوتاه شدن زمان فرآیند (Pot Life) در خط تولید می باشد. این پارامتر با تنظیمات فرمول شیمیایی و میزان کبالت و پراکساید قابل تنظیم می باشد.
فیلرخوری یا میزان خیس کنندگی رزین یکی دیگر از پارامترهایی می باشد که در تولید سنگ مصنوعی بسیار حیاتی و مورد توجه می باشد. با توجه به درصد بالای میزان پودر در ساختار و همچنین سایر مواد فاز غیر پیوسته (بین 50 تا 80 درصد وزنی) قابلیت خیس کنندگی رزین در ترکیب کامپوزیتی سبب بهبود میزان استفاده از فیلر ها و سایر مواد جامد می شود که در نهایت روی قیمت تمام شده نهایی تاثیر به سزایی دارد. ذکر این نکته حائز اهمیت است که میزان دقیق مواد مختلف در فرمول سنگ باید توسط تولید کننده به نحوی تنظیم گردد که در خواص نهایی سنگ خلل ایجاد نکند و بتواند آن را در سطح استاندارد بالا و کیفیت مناسب حفظ کند. برطرف کردن برخی از عیوب با بهبود فرمولاسیون نهایی سنگ مصنوعی قابل حصول می باشد .به عنوان مثال برای کاهش جمع شدگی، از اروزیل در ساختار می توان استفاده کرد.
جمع بندی
پلی استر غیر اشباع دارای دو نوع ایزو و ارتو می باشد که به لحاظ ساختار شیمیایی، نوع ایزو خواص بالاتری از نظر پارامتر-های مکانیکی، شیمیایی و مقاومت گرمایی (HDT) دارد. همچنین، این رزین جذب آب پایین تری را ارائه می دهد، اما در مقایسه با رزین اورتو، قیمت بالاتری را نیز به خود اختصاص داده است. نوع ارتو اگرچه از نظر خواص در سطح پایین تری نسبت به رزین ایزو قرار می گیرند، اما قیمت مقرون به صرفه تری داشته و سبب ایجاد حاشیه سود بالاتری می شوند.
به طور کلی با توجه به خواص بسیار مطلوب پلی استر غیر اشباع و همچنین قیمت مناسب این رزین نسبت به سایر جایگزین های آن در صنعت تولید سنگ مصنوعی ، آینده ای روشن و رشد تقاضا در دهه های آتی برای آن پیش بینی می-شود.
رزین های پلی استر غیر اشباع رزیتان با کدهای UP 727/1 , UP 747/75 و UP 747/7 تمام پارامتر های مذکور مانند رنگ و شفافیت، فیلر خوری، مقاومت های مکانیکی مناسب، زمان ژل تایم بهینه و دمای پیک مناسب در هنگام پخت که برای سازندگان سنگ حائز اهمیت می باشد را در سطح بالایی دارا می باشند.
