通过铺贴工艺及铺贴材料解决瓷片后期龟裂的研究
时间：2022-12-03 12:30:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
严晓敏，梁彩芬，梁燕珍
（佛山市建材行业协会，佛山 528200）
陶瓷墙地砖是家居和工程应用最广泛的建筑装饰材料之一，然而，瓷砖铺贴剥落现象时有发生，成为社会关注的热点。
图1 陶瓷铺贴后产生“后期龟裂”的原理分析示意图
图2 瓷砖“后期龟裂”是行业一直未能解决的难题
应用于室内墙体铺贴的内墙砖（又称釉面砖、瓷片），由于后期龟裂问题一直没有得到有效的解决，造成墙体透水、墙面剥落等现象十分普遍，这一直是瓷砖生产和应用施工的共性难题。造成内墙砖后期龟裂的主要原因有两方面。
第一是瓷砖本身的质量问题，由于瓷砖釉面与坯体的热膨胀系数的差异，随着时间能量释放，出现釉面微裂纹。
第二是施工原因，由于瓷砖产生吸湿膨胀（内墙砖吸水率约18%），加上铺贴材料的收缩差异，造成应用出现后期龟裂。
为此，通过研发一种新型的铺贴材料（界面剂），结合铺贴技术的创新，探讨解决这行业难题。
图3 本文实施的技术路线示意图
本文主要从铺贴材料和铺贴技术研发两方面着手，将材料与工艺、生产与应用进行统一考虑，是本文的技术思路。技术工作涉及材料选择、配方研制、装备改造、混合技术、施工方法、应用工艺等内容。
研发一种新型的铺贴界面剂（暂称“韧性背胶”）成为本文的首要目标，目前行业有类似的“瓷砖背胶”产品，但其未能满足使用需求，未能解决瓷片铺贴“后期龟裂”问题。
本文的“韧性背胶”具不透水、弹性（韧性）、表面活性（附着力强）等特性，能够避免瓷砖坯体吸湿膨胀。
铺贴技术与铺贴材料同时使用，创新的应用方法是发挥“韧性背胶”性能重要保障，通过选择与之相匹配的瓷砖胶、防水剂、固砂剂、填缝剂等其他铺贴材料，形成创新铺贴施工方法，最终实现避免瓷砖后期龟裂产生。
新型“韧性背胶”研制、铺贴新技术是本文的两个主要创新方向，并由此衍生出“韧性背胶配方”、“超声乳化混合技术”、“成套材料铺贴技术”三大创新点。
3.1 “韧性背胶”配方
图4 本文“韧性背胶”不透水、具韧性形成原理图
具有不透水、弹性（韧性）特性是本文“韧性背胶”配方研发的核心目标（行业中同类产品目前不具备这两方面特性），并在此基础上，要求产品具有良好表面活性（附着力强），保障其与瓷砖、基础层拥有良好的粘结能力。
“韧性背胶”配方由粉剂、乳剂双组份组成，在使用时按粉液比为2/1进行混合，涂抹在瓷砖背后，凝固后再进行瓷砖的铺贴，成为介于瓷砖与瓷砖胶的介面剂。
“粉剂”主要由硅酸盐水泥、高强水泥、骨料和少量有机粘结材料组成；
“乳剂”主要由水溶性的高分子材料组成，其中乳剂中高分子材料以共聚大分子团形式存在。
“韧性背胶”的双组份混合后，以乳剂中共聚高分子团为核心，相互粘连结成三维网络（有机膜），将无机材料进行包裹，获得以高分子材料为筋膜的连片整体，从而最终实现材料具有不透水、弹性（韧性）等特性。
而普通“瓷砖背胶”的共聚高分子团呈现游离状，互相之间未能形成以高分子团为筋膜的连片整体。
获得筋膜的连片整体的结构的关键，是控制共聚高分子团的尺寸大小和数量，同时保障共聚高分子团的活性。共聚高分子团的尺寸过大，无机材料与有机材料的相互分散性降低；
共聚高分子团的尺寸过小，有机膜的筋键连结能力弱。本文配方中，通过引入小分子团丙烯酸乳液、维尼龙树脂，结合超声乳化混合工艺，获得了筋膜的连片整体的结构。
表1 “韧性背胶”粉剂组份配方系统
表2 “韧性背胶”乳剂组份配方系统
3.2 超声乳化混合技术
乳剂组份由多种高分子材料组成，其混合工艺对有机膜形成十分关键。目前行业中普通“瓷砖背胶”均采用机械搅拌工艺，分散性难以满足要求，无法控制共聚高分子团的尺寸大小。本文创新性地使用了“超声乳化混合技术”。
超声乳化混合技术在工业中应用已经成熟，但在“瓷砖背胶”生产应用，本文成为了行业的首创。
本文通过将超声乳化混合技术与配方优化相结合，获得了良好的共聚高分子团尺寸和数量的控制效果。
图5 普通“瓷砖背胶”乳剂组份生产工艺流程图
图6 本文“韧性背胶”乳剂组份生产工艺流程图
图7 “韧性背胶”粉剂组份生产工艺流程图
表3 本文“超声乳化混合技术”主要工作参数
3.3 成套材料铺贴技术
图8 “成套材料铺贴技术”的材料示意图
材料创新与应用技术创新有机融合是本文的第三个技术创新点。“韧性背胶”是本文的核心产品，只是其中的一种应用材料，瓷砖铺贴应用时，还需要应用到瓷砖胶、防水剂、固砂剂、填缝剂等铺贴材料，而这些材料相互匹配才能获得最优化的铺贴效果。
针对瓷砖应用铺贴（特别针对内墙砖），除了“韧性背胶”外，本文成套铺贴材料还选择了固砂剂、防水剂、瓷砖胶、填缝剂（有缝铺贴时选用）等配套材料。
本文最终形成了铺贴材料与铺贴技术相互搭配，铺贴材料之间相互搭配的技术体系。
固砂剂：由多种高分子材料组合而成的乳状（液态）有机材料，直接涂抹使用。其特性是能够将墙体表面（水泥砂浆表层）呈松散结合状态的颗粒物固定下来，为第一层铺贴材料。
防水剂：由固态粉状材料和乳状（液态）有机材料双组分组成。其特性就是防水作用，为第二层铺贴材料。
瓷砖胶：专门针对内墙砖铺贴的水泥基瓷砖胶，为固态粉状材料，由水泥类、骨料类、有机粘结类材料组成。其特点是湿态附着力强，特别适用于墙体铺贴，为第三层铺贴材料。
韧性背胶：本文的创新产品，由固态粉状材料和乳状（液态）有机材料双组分组成。其特性是改善瓷砖与瓷砖胶接触效果的界面材料，为第四层铺贴材料。
填缝剂：由双组份乳状有机材料组成，主要应用于瓷砖有缝铺贴时填充瓷砖间隙。其特性是具有良好的弹性，能够缓冲瓷砖膨胀造成的体积变化，防止瓷砖膨胀鼓起脱落。
本文针对内墙砖的铺贴要求，以及固砂一号（固砂剂）、金刚超强防水（防水剂）、超强背胶（韧性背胶）、加强型瓷砖胶、抗菌美缝宝（填缝剂）系列产品，制定出成套规范的施工方案。
表4 “成套材料铺贴技术”铺贴施工方案
“韧性背胶”产品无毒、无味、无腐蚀、无刺激，不易燃、不易爆，可按一般货物储存、运输。产品由粉剂（灰色粉状固态）、乳剂（白色乳状液体）双组分组成，使用时按粉液比为2/1进行混合（包装已经按比例配置），搅拌3分钟调成浆状即可使用，通过使用专用工具涂抹在瓷砖背后，厚度控制为0.6～1.0mm（三次涂层）为适宜，干涸后（2～4小时），再连同瓷砖一起进行铺贴。
“韧性背胶”是本文的核心创新产品，各项性能指标均超过了《混凝土界面处理剂（JC/T907-2018）》标准和行业同类产品，产品达到行业领先水平。
表5 “韧性背胶”与行业同类产品性能比较
注：上表格数据表明产品具有良好表面活性（附着力强）。
除此以外，通过“韧性背胶配方”、“超声乳化混合技术”的技术创新，本文产品获得了具不透水、弹性（韧性）特性；
结合“成套材料铺贴技术”应用，解决了瓷砖铺贴后因吸湿膨胀造成后期龟裂。
4.1 具不透水功能
“韧性背胶”通过最终形成以高分子材料为筋膜的连片整体结构，具有良好的不透水功能，避免了瓷砖铺贴以后出现吸湿膨胀现象。
图9 未作表面处理的瓷砖浸泡2小时后情况
图10 “韧性背胶”表面处理瓷砖浸泡2小时后情况
根据实际应用场景，选择两组瓷砖（吸水率为16%的内墙砖），其中一组在砖的背部、周边，按使用标准涂抹上“韧性背胶”（干涸后），另一组不作任何处理。将两组砖在水中浸泡2小时，观察瓷砖吸水情况。
未经过表面处理的瓷砖很明显吸水严重，浸泡后釉面颜色变深，呈现出坯底颜色；
经过“韧性背胶”表面处理的瓷砖，浸泡后釉面颜色基本不变，说明抵抗吸水性能良好。
4.2 具良好弹性（韧性）
图11 “韧性背胶”与行业同类产品弯曲试验情况
按《混凝土界面处理剂（JC/T907-2018）》要求，横向拉伸变形量指标≥2.5mm，目前行业同类产品横向拉伸变形量为6.0～8.0mm。而实际测得“韧性背胶”横向拉伸变形量为11.3mm，表明本文产品具有良好的弹性（韧性）。
试验将产品涂抹在的300mm×100mm的白纸上（一种不吸水的蜡纸），涂抹厚度为2mm，涂层干涸后，在距离100mm位置设置固定支点，然后进行弯曲程度的比较。结果表明，本文产品的可弯曲程度远优于目前行业同类产品。
4.3 具良好抗釉裂性能
本文“韧性背胶”产品创新及“成套材料铺贴技术”创新，并相互搭配，防水性、防脆性得到了明显改善，从而使应用效果获得了最大的优化，最终解决了瓷砖（特别是内墙砖）铺贴后因吸湿膨胀造成后期龟裂行业难题。
表6 应用“韧性背胶”后抗釉裂性能试验结果
注：按GB/T3810.11—2016标准检测，其中蒸压釜温度调整为200±1℃（标准159±1℃），保压时间调为4小时（标准2h）。
图12 应用“韧性背胶”后抗釉裂性能试验结果
本文通过“韧性背胶配方”、“超声乳化混合技术”、“成套材料铺贴技术”三大技术重点，成为行业的创新技术。本文产品“韧性背胶”具有不透水、弹性（韧性）、表面活性（附着力强）等特性，解决瓷砖铺贴因吸湿膨胀造成的后期龟裂。本文将有力地推动陶瓷行业技术进步，提升了建筑装饰工程领域的应用水平，拥有良好的经济效益和社会效益。
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