通過鋪貼工藝及鋪貼材料解決瓷片后期龜裂的研究

嚴(yán)曉敏，梁彩芬，梁燕珍

（佛山市建材行業(yè)協(xié)會，佛山 528200）

1 前言

陶瓷墻地磚是家居和工程應(yīng)用最廣泛的建筑裝飾材料之一，然而，瓷磚鋪貼剝落現(xiàn)象時有發(fā)生，成為社會關(guān)注的熱點。

圖1 陶瓷鋪貼后產(chǎn)生“后期龜裂”的原理分析示意圖

圖2 瓷磚“后期龜裂”是行業(yè)一直未能解決的難題

應(yīng)用于室內(nèi)墻體鋪貼的內(nèi)墻磚（又稱釉面磚、瓷片），由于后期龜裂問題一直沒有得到有效的解決，造成墻體透水、墻面剝落等現(xiàn)象十分普遍，這一直是瓷磚生產(chǎn)和應(yīng)用施工的共性難題。造成內(nèi)墻磚后期龜裂的主要原因有兩方面。

第一是瓷磚本身的質(zhì)量問題，由于瓷磚釉面與坯體的熱膨脹系數(shù)的差異，隨著時間能量釋放，出現(xiàn)釉面微裂紋。

第二是施工原因，由于瓷磚產(chǎn)生吸濕膨脹（內(nèi)墻磚吸水率約18%），加上鋪貼材料的收縮差異，造成應(yīng)用出現(xiàn)后期龜裂。

為此，通過研發(fā)一種新型的鋪貼材料（界面劑），結(jié)合鋪貼技術(shù)的創(chuàng)新，探討解決這行業(yè)難題。

2 技術(shù)創(chuàng)新思路

圖3 本文實施的技術(shù)路線示意圖

本文主要從鋪貼材料和鋪貼技術(shù)研發(fā)兩方面著手，將材料與工藝、生產(chǎn)與應(yīng)用進行統(tǒng)一考慮，是本文的技術(shù)思路。技術(shù)工作涉及材料選擇、配方研制、裝備改造、混合技術(shù)、施工方法、應(yīng)用工藝等內(nèi)容。

研發(fā)一種新型的鋪貼界面劑（暫稱“韌性背膠”）成為本文的首要目標(biāo)，目前行業(yè)有類似的“瓷磚背膠”產(chǎn)品，但其未能滿足使用需求，未能解決瓷片鋪貼“后期龜裂”問題。

本文的“韌性背膠”具不透水、彈性（韌性）、表面活性（附著力強）等特性，能夠避免瓷磚坯體吸濕膨脹。

鋪貼技術(shù)與鋪貼材料同時使用，創(chuàng)新的應(yīng)用方法是發(fā)揮“韌性背膠”性能重要保障，通過選擇與之相匹配的瓷磚膠、防水劑、固砂劑、填縫劑等其他鋪貼材料，形成創(chuàng)新鋪貼施工方法，最終實現(xiàn)避免瓷磚后期龜裂產(chǎn)生。

3 創(chuàng)新技術(shù)重點

新型“韌性背膠”研制、鋪貼新技術(shù)是本文的兩個主要創(chuàng)新方向，并由此衍生出“韌性背膠配方”、“超聲乳化混合技術(shù)”、“成套材料鋪貼技術(shù)”三大創(chuàng)新點。

3.1 “韌性背膠”配方

圖4 本文“韌性背膠”不透水、具韌性形成原理圖

具有不透水、彈性（韌性）特性是本文“韌性背膠”配方研發(fā)的核心目標(biāo)（行業(yè)中同類產(chǎn)品目前不具備這兩方面特性），并在此基礎(chǔ)上，要求產(chǎn)品具有良好表面活性（附著力強），保障其與瓷磚、基礎(chǔ)層擁有良好的粘結(jié)能力。

“韌性背膠”配方由粉劑、乳劑雙組份組成，在使用時按粉液比為2/1進行混合，涂抹在瓷磚背后，凝固后再進行瓷磚的鋪貼，成為介于瓷磚與瓷磚膠的介面劑。

“粉劑”主要由硅酸鹽水泥、高強水泥、骨料和少量有機粘結(jié)材料組成；“乳劑”主要由水溶性的高分子材料組成，其中乳劑中高分子材料以共聚大分子團形式存在。

“韌性背膠”的雙組份混合后，以乳劑中共聚高分子團為核心，相互粘連結(jié)成三維網(wǎng)絡(luò)（有機膜），將無機材料進行包裹，獲得以高分子材料為筋膜的連片整體，從而最終實現(xiàn)材料具有不透水、彈性（韌性）等特性。

而普通“瓷磚背膠”的共聚高分子團呈現(xiàn)游離狀，互相之間未能形成以高分子團為筋膜的連片整體。

獲得筋膜的連片整體的結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，是控制共聚高分子團的尺寸大小和數(shù)量，同時保障共聚高分子團的活性。共聚高分子團的尺寸過大，無機材料與有機材料的相互分散性降低；共聚高分子團的尺寸過小，有機膜的筋鍵連結(jié)能力弱。本文配方中，通過引入小分子團丙烯酸乳液、維尼龍樹脂，結(jié)合超聲乳化混合工藝，獲得了筋膜的連片整體的結(jié)構(gòu)。

表1 “韌性背膠”粉劑組份配方系統(tǒng)

表2 “韌性背膠”乳劑組份配方系統(tǒng)

3.2 超聲乳化混合技術(shù)

乳劑組份由多種高分子材料組成，其混合工藝對有機膜形成十分關(guān)鍵。目前行業(yè)中普通“瓷磚背膠”均采用機械攪拌工藝，分散性難以滿足要求，無法控制共聚高分子團的尺寸大小。本文創(chuàng)新性地使用了“超聲乳化混合技術(shù)”。

超聲乳化混合技術(shù)在工業(yè)中應(yīng)用已經(jīng)成熟，但在“瓷磚背膠”生產(chǎn)應(yīng)用，本文成為了行業(yè)的首創(chuàng)。

本文通過將超聲乳化混合技術(shù)與配方優(yōu)化相結(jié)合，獲得了良好的共聚高分子團尺寸和數(shù)量的控制效果。

圖5 普通“瓷磚背膠”乳劑組份生產(chǎn)工藝流程圖

圖6 本文“韌性背膠”乳劑組份生產(chǎn)工藝流程圖

圖7 “韌性背膠”粉劑組份生產(chǎn)工藝流程圖

表3 本文“超聲乳化混合技術(shù)”主要工作參數(shù)

3.3 成套材料鋪貼技術(shù)

圖8 “成套材料鋪貼技術(shù)”的材料示意圖

材料創(chuàng)新與應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新有機融合是本文的第三個技術(shù)創(chuàng)新點?！绊g性背膠”是本文的核心產(chǎn)品，只是其中的一種應(yīng)用材料，瓷磚鋪貼應(yīng)用時，還需要應(yīng)用到瓷磚膠、防水劑、固砂劑、填縫劑等鋪貼材料，而這些材料相互匹配才能獲得最優(yōu)化的鋪貼效果。

針對瓷磚應(yīng)用鋪貼（特別針對內(nèi)墻磚），除了“韌性背膠”外，本文成套鋪貼材料還選擇了固砂劑、防水劑、瓷磚膠、填縫劑（有縫鋪貼時選用）等配套材料。

本文最終形成了鋪貼材料與鋪貼技術(shù)相互搭配，鋪貼材料之間相互搭配的技術(shù)體系。

固砂劑：由多種高分子材料組合而成的乳狀（液態(tài)）有機材料，直接涂抹使用。其特性是能夠?qū)w表面（水泥砂漿表層）呈松散結(jié)合狀態(tài)的顆粒物固定下來，為第一層鋪貼材料。

防水劑：由固態(tài)粉狀材料和乳狀（液態(tài)）有機材料雙組分組成。其特性就是防水作用，為第二層鋪貼材料。

瓷磚膠：專門針對內(nèi)墻磚鋪貼的水泥基瓷磚膠，為固態(tài)粉狀材料，由水泥類、骨料類、有機粘結(jié)類材料組成。其特點是濕態(tài)附著力強，特別適用于墻體鋪貼，為第三層鋪貼材料。

韌性背膠：本文的創(chuàng)新產(chǎn)品，由固態(tài)粉狀材料和乳狀（液態(tài)）有機材料雙組分組成。其特性是改善瓷磚與瓷磚膠接觸效果的界面材料，為第四層鋪貼材料。

填縫劑：由雙組份乳狀有機材料組成，主要應(yīng)用于瓷磚有縫鋪貼時填充瓷磚間隙。其特性是具有良好的彈性，能夠緩沖瓷磚膨脹造成的體積變化，防止瓷磚膨脹鼓起脫落。

本文針對內(nèi)墻磚的鋪貼要求，以及固砂一號（固砂劑）、金剛超強防水（防水劑）、超強背膠（韌性背膠）、加強型瓷磚膠、抗菌美縫寶（填縫劑）系列產(chǎn)品，制定出成套規(guī)范的施工方案。

表4 “成套材料鋪貼技術(shù)”鋪貼施工方案

4 “韌性背膠”產(chǎn)品

“韌性背膠”產(chǎn)品無毒、無味、無腐蝕、無刺激，不易燃、不易爆，可按一般貨物儲存、運輸。產(chǎn)品由粉劑（灰色粉狀固態(tài)）、乳劑（白色乳狀液體）雙組分組成，使用時按粉液比為2/1進行混合（包裝已經(jīng)按比例配置），攪拌3分鐘調(diào)成漿狀即可使用，通過使用專用工具涂抹在瓷磚背后，厚度控制為0.6～1.0mm（三次涂層）為適宜，干涸后（2～4小時），再連同瓷磚一起進行鋪貼。

“韌性背膠”是本文的核心創(chuàng)新產(chǎn)品，各項性能指標(biāo)均超過了《混凝土界面處理劑（JC/T907-2018）》標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)同類產(chǎn)品，產(chǎn)品達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。

表5 “韌性背膠”與行業(yè)同類產(chǎn)品性能比較

注：上表格數(shù)據(jù)表明產(chǎn)品具有良好表面活性（附著力強）。

除此以外，通過“韌性背膠配方”、“超聲乳化混合技術(shù)”的技術(shù)創(chuàng)新，本文產(chǎn)品獲得了具不透水、彈性（韌性）特性；結(jié)合“成套材料鋪貼技術(shù)”應(yīng)用，解決了瓷磚鋪貼后因吸濕膨脹造成后期龜裂。

4.1 具不透水功能

“韌性背膠”通過最終形成以高分子材料為筋膜的連片整體結(jié)構(gòu)，具有良好的不透水功能，避免了瓷磚鋪貼以后出現(xiàn)吸濕膨脹現(xiàn)象。

圖9 未作表面處理的瓷磚浸泡2小時后情況

圖10 “韌性背膠”表面處理瓷磚浸泡2小時后情況

根據(jù)實際應(yīng)用場景，選擇兩組瓷磚（吸水率為16%的內(nèi)墻磚），其中一組在磚的背部、周邊，按使用標(biāo)準(zhǔn)涂抹上“韌性背膠”（干涸后），另一組不作任何處理。將兩組磚在水中浸泡2小時，觀察瓷磚吸水情況。

未經(jīng)過表面處理的瓷磚很明顯吸水嚴(yán)重，浸泡后釉面顏色變深，呈現(xiàn)出坯底顏色；經(jīng)過“韌性背膠”表面處理的瓷磚，浸泡后釉面顏色基本不變，說明抵抗吸水性能良好。

4.2 具良好彈性（韌性）

圖11 “韌性背膠”與行業(yè)同類產(chǎn)品彎曲試驗情況

按《混凝土界面處理劑（JC/T907-2018）》要求，橫向拉伸變形量指標(biāo)≥2.5mm，目前行業(yè)同類產(chǎn)品橫向拉伸變形量為6.0～8.0mm。而實際測得“韌性背膠”橫向拉伸變形量為11.3mm，表明本文產(chǎn)品具有良好的彈性（韌性）。

試驗將產(chǎn)品涂抹在的300mm×100mm的白紙上（一種不吸水的蠟紙），涂抹厚度為2mm，涂層干涸后，在距離100mm位置設(shè)置固定支點，然后進行彎曲程度的比較。結(jié)果表明，本文產(chǎn)品的可彎曲程度遠(yuǎn)優(yōu)于目前行業(yè)同類產(chǎn)品。

4.3 具良好抗釉裂性能

本文“韌性背膠”產(chǎn)品創(chuàng)新及“成套材料鋪貼技術(shù)”創(chuàng)新，并相互搭配，防水性、防脆性得到了明顯改善，從而使應(yīng)用效果獲得了最大的優(yōu)化，最終解決了瓷磚（特別是內(nèi)墻磚）鋪貼后因吸濕膨脹造成后期龜裂行業(yè)難題。

表6 應(yīng)用“韌性背膠”后抗釉裂性能試驗結(jié)果

注：按GB/T3810.11—2016標(biāo)準(zhǔn)檢測，其中蒸壓釜溫度調(diào)整為200±1℃（標(biāo)準(zhǔn)159±1℃），保壓時間調(diào)為4小時（標(biāo)準(zhǔn)2h）。

圖12 應(yīng)用“韌性背膠”后抗釉裂性能試驗結(jié)果

5 小結(jié)

本文通過“韌性背膠配方”、“超聲乳化混合技術(shù)”、“成套材料鋪貼技術(shù)”三大技術(shù)重點，成為行業(yè)的創(chuàng)新技術(shù)。本文產(chǎn)品“韌性背膠”具有不透水、彈性（韌性）、表面活性（附著力強）等特性，解決瓷磚鋪貼因吸濕膨脹造成的后期龜裂。本文將有力地推動陶瓷行業(yè)技術(shù)進步，提升了建筑裝飾工程領(lǐng)域的應(yīng)用水平，擁有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。