人造石材粘貼的影響因素和粘貼材料的選擇

1、上海雷帝建筑材料有限公司 曾建鋒前言人造石材從出現(xiàn)開始，即以其多樣的紋飾效果，良好的加工性能成為設(shè)計(jì)師的寵兒。但幾乎與人造石的飛速發(fā)展而一同出現(xiàn)的是大量的人造石安裝問題：開裂、起翹、脫落。這一系列問題的出現(xiàn)為人造石行業(yè)的發(fā)展帶來了一絲陰影，如何實(shí)現(xiàn)人造石的牢固粘貼就成為一個(gè)重要課題。雷帝以超過50年的專業(yè)瓷磚、石材安裝經(jīng)驗(yàn)，對這一問題進(jìn)行了深入的研究，并推出了專門針對于人造石材安裝的人造石膠粘劑和背涂產(chǎn)品。1. 粘結(jié)機(jī)理1.1 粘結(jié)力產(chǎn)生機(jī)理粘結(jié)材料與被粘材料間的粘結(jié)力主要產(chǎn)生于兩個(gè)方面：機(jī)械連接作用和界面作用。其中界面作用根據(jù)其機(jī)理的不同又可分為化學(xué)鍵作用、電子作用、界面擴(kuò)散作用、熱動(dòng)力學(xué)作

2、用等等1。其中機(jī)械連接作用主要取決于被粘結(jié)材料表面開口孔隙率、孔徑，以及粘結(jié)材料在粘結(jié)時(shí)的滲透能力（如流動(dòng)性、表面張力等）（如圖1）。界面作用則主要取決于粘結(jié)材料與被粘結(jié)材料的物理化學(xué)特性、分子結(jié)構(gòu)等。圖1 機(jī)械連接作用機(jī)理示意圖不同類的粘結(jié)材料和被粘結(jié)材料往往都存在上述兩方面的作用，但根據(jù)材料不同的特性機(jī)械和界面作用在粘結(jié)過程中的重要性往往有較大差異。如水性的膠粘劑往往較容易產(chǎn)生機(jī)械連接作用，而高分子類的膠粘劑往往界面作用較強(qiáng)。又如，孔隙較多的材料（如陶土磚）非常容易產(chǎn)生機(jī)械連接作用，而孔隙率較低的材料（如?；u），則不容易產(chǎn)生機(jī)械連接作用。1.2 粘結(jié)劑作用機(jī)理一般采用粘結(jié)劑粘結(jié)的基本結(jié)構(gòu)

3、如圖2。圖2 一般粘結(jié)基本結(jié)構(gòu)在該典型結(jié)構(gòu)中，為了達(dá)到面材良好牢固粘貼于基面的目的，需要滿足以下條件：（1） 面材與粘結(jié)劑具有良好粘結(jié)力；（2） 基面與粘結(jié)劑具有良好粘結(jié)力；（3） 粘結(jié)劑內(nèi)部具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度。前兩個(gè)條件的滿足，一方面需要面材與膠粘劑、基面與膠粘劑具有良好的相容性（即，具有良好粘結(jié)強(qiáng)度），另一方面則要求粘結(jié)具有高的實(shí)際粘結(jié)面積。第三個(gè)條件的滿足則既取決于粘結(jié)劑本身的性質(zhì)，同時(shí)在部分情況下還會與粘結(jié)劑的厚度具有一定關(guān)系。2. 人造石的特殊性人造石是一種采用不飽和聚脂樹脂與填料（石粉等）、顏料混合，加入少量引發(fā)劑，進(jìn)行一定工序加工，在制造過程中配以不同的色料而制成的具有酷似天然石

4、材的新型的復(fù)合材料。人造石從兩個(gè)方面來說具有特殊性：第一，人造石相對于瓷磚、天然石材具有較大的特殊性。第二，不同種類、不同廠家的人造石之間，往往也存在著很大的不同。2.1 人造石與瓷磚、天然石材的對比人造石作為一種人工合成材料具有與天然石材、瓷磚迥異的物理性能。典型的人造石與大理石的物理性能對比如表1.表1 人造石與天然大理石性能比較序 號項(xiàng) 目人造石天然石大理石1吸水率0.5%7%2彎曲強(qiáng)度40MPa7MPa3熱膨脹系數(shù)2×10-5/1×10-5/4彈性模量90GPa50GPa5表觀密度×103kg/m3×103kg/m36抗壓強(qiáng)度110MPa70MP

5、a從表1可以看出，人造石與天然石在吸水率、彎曲強(qiáng)度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)等與粘貼性能有較大影響的方面均具有較大區(qū)別。其中最重要的兩個(gè)參數(shù)為吸水率和熱膨脹系數(shù)，這兩個(gè)因素的影響如下：（1） 吸水率吸水率的大小直接影響機(jī)械連接作用的大小，較大的吸水率將帶來較大的粘結(jié)力，較小的吸水率將導(dǎo)致較低的粘結(jié)力。由于人造石具有較低孔隙率和吸水率，所能產(chǎn)生的機(jī)械作用將較小。（2） 熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)反映的是材料的溫度變化的情況下，本身尺寸的變化。較大的熱膨脹系數(shù)意味著較大的受熱變形。這種受熱變形在受到粘結(jié)材料約束時(shí)，將會導(dǎo)致人造石存在著熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力超過材料的粘結(jié)強(qiáng)度時(shí)，人造石即會與基面脫離。人造石具有比天

6、然石材大的多的熱膨脹系數(shù)，并且該熱膨脹系數(shù)一般為水泥砂的熱膨脹系數(shù)的2-5倍。大的熱膨脹系數(shù)意味著人造石存在更多的熱應(yīng)力。除了以上因素，人造石的表面也與具有較大孔隙率的陶制磚表面具有較大區(qū)別（如圖3a，b）。另外，部分人造石存在與水接觸后容易變形、不能耐強(qiáng)堿等問題3。（a） （b）圖3人造石表面與陶制瓷磚表面比較（a） 陶制瓷磚表面（b）人造石表面2.2 人造石間的不同不同的種類和不同廠家生產(chǎn)的人造石性質(zhì)也不盡相同，這種差異主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1） 強(qiáng)度的差異（2） 受熱后性能的差異（3） 差異較大的水、酸堿、溶劑穩(wěn)定性導(dǎo)致以上不同的主要原因是人造石所用原材料，尤其是樹脂的差異。3. 粘

7、貼人造石遵循的原則考慮到上述人造石的特殊性，人造石粘貼過程中需遵循以下原則進(jìn)行粘貼：（1） 必須使用較高粘結(jié)強(qiáng)度的粘結(jié)劑。水泥基膠粘劑和環(huán)氧類膠粘劑含有高分子聚合物，除了具有機(jī)械作用外還具有較強(qiáng)的界面作用，能有效的增強(qiáng)與人造石的粘結(jié)力。從而降低了人造石低吸水率特點(diǎn)對粘結(jié)強(qiáng)度的影響。（2） 使用具有柔性的粘結(jié)材料使用柔性粘結(jié)材料，在人造石受熱膨脹，產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)，由于柔性材料可以有部分的變形而不會開裂，這部分的變形將釋放部分的熱應(yīng)力，從而可以使得人造石受熱時(shí)對粘結(jié)強(qiáng)度的要求較小，從而保證其粘結(jié)牢固程度。（3） 將水和堿性成分與人造石隔離開來部分人造石與水（特別是帶有水泥基材料成分的強(qiáng)堿性水）接觸后會

8、存在變形甚至鼓包。變形會導(dǎo)致粘貼面應(yīng)力的集中，鼓包則直接導(dǎo)致人造石的破壞，如果采用能提高人造石與粘結(jié)材料粘結(jié)力和具有防水、防潮功能的背涂材料，能有效的保護(hù)人造石，避免出現(xiàn)類似問題，從而使得人造石更加穩(wěn)固。（4） 確保足夠的粘貼面積由于人造石相比于天然石材更加容易變形，該種變形性能會導(dǎo)致保證粘貼面積更加困難，從而減小粘結(jié)力。因此，人造石安裝對基面平整度要求更高，才能保證足夠的粘貼面積。薄貼法因?yàn)閲?yán)格控制粘結(jié)劑的厚度，能有效的增加粘貼面積和降低空鼓的出現(xiàn)。除此之外，增加粘貼材料的厚度、粘貼時(shí)在石材背面刮抹一層膠粘劑也能夠有效的提高粘貼面積。4. 人造石粘貼材料的選擇粘貼材料根據(jù)JC/T547-20

9、05標(biāo)準(zhǔn)分為3大類，各種不同級別。選擇哪個(gè)等級的粘貼材料才既能粘貼牢固又不會產(chǎn)生問題，又最大程度節(jié)約成本是十分重要的事情。一般進(jìn)行人造石粘貼材料選擇時(shí)，需獲得以下信息：（1） 人造石的各項(xiàng)參數(shù)主要是吸水率、熱敏感性（熱膨脹系數(shù)）、尺寸、重量、水敏感性等。（2） 基面的各項(xiàng)參數(shù)墻面還是地面、基面的材質(zhì)、牢固程度（拉拔力）、基材撓度變形、吸水率、平整度、是否存在水或其他影響粘貼的物質(zhì)等。（3） 人造石使用環(huán)境狀況如：室內(nèi)還是室外、是否會經(jīng)常與水接觸、是否有熱源、是否存在較大溫差、是否存在凍融、環(huán)境振動(dòng)狀況如何、是否會遭遇沖擊力、是否存在腐蝕性液體等。（4） 采用的施工方法和施工環(huán)境在條件允許的情況

10、下，均推薦采用薄貼法。對于部分特殊狀況，如不存在先行找平然后粘貼的時(shí)間時(shí)，厚貼法也可使用。厚貼法與薄貼法對選用的材料有所不同。部分粘結(jié)材料對于施工時(shí)的環(huán)境也有要求，如大部分環(huán)氧樹脂類膠粘劑不能在低于10的條件下進(jìn)行施工，大部分水泥基材料不能在低于5的條件下施工等。（5） 其他方面除了以上方面，粘結(jié)材料的選擇還需考慮到工程的進(jìn)度要求等。對于要求快速施工的區(qū)域，可以采用快干型的粘結(jié)劑。在獲得以上信息之后，可以將以上信息反映給膠粘劑供應(yīng)商，供貨商在綜合考慮以上因素的基礎(chǔ)上可以選擇合適粘結(jié)材料。5. 雷帝解決方案雷帝根據(jù)大多數(shù)的使用狀況和人造石種類研制出專門針對人造石安裝的兩檔膠粘劑產(chǎn)品（725、735人造石專用膠粘劑），和2款環(huán)氧樹脂基的高強(qiáng)度膠粘劑產(chǎn)品（300、310環(huán)氧膠粘劑），以及用于背涂處理的背涂產(chǎn)品（海之寶石材背涂）。經(jīng)過大量的試驗(yàn)和工程實(shí)踐，雷帝725人造石專用膠粘劑能用于經(jīng)過雷帝海之寶石材背涂處理的人造石的絕大多數(shù)室內(nèi)地面應(yīng)用情況；雷帝735人造石專用膠粘劑能用于經(jīng)過雷帝海之寶石材背涂處理的人造石的絕大多數(shù)室內(nèi)外地面、高度較低墻面的應(yīng)用；雷帝300環(huán)氧膠粘劑和310環(huán)氧膠粘劑能運(yùn)用于大部分基面上進(jìn)行人造石鋪貼的情況。5 總結(jié)（1） 人造石由于其特殊性，對粘貼有特殊要求。（2） 人造石安裝的基本原則是選擇高強(qiáng)柔性膠粘