人造石材粘贴的影响因素和粘贴材料的选择

1、上海雷帝建筑材料有限公司 曾建锋前言人造石材从出现开始，即以其多样的纹饰效果，良好的加工性能成为设计师的宠儿。但几乎与人造石的飞速发展而一同出现的是大量的人造石安装问题：开裂、起翘、脱落。这一系列问题的出现为人造石行业的发展带来了一丝阴影，如何实现人造石的牢固粘贴就成为一个重要课题。雷帝以超过50年的专业瓷砖、石材安装经验，对这一问题进行了深入的研究，并推出了专门针对于人造石材安装的人造石胶粘剂和背涂产品。1. 粘结机理1.1 粘结力产生机理粘结材料与被粘材料间的粘结力主要产生于两个方面：机械连接作用和界面作用。其中界面作用根据其机理的不同又可分为化学键作用、电子作用、界面扩散作用、热动力学作

2、用等等1。其中机械连接作用主要取决于被粘结材料表面开口孔隙率、孔径，以及粘结材料在粘结时的渗透能力（如流动性、表面张力等）（如图1）。界面作用则主要取决于粘结材料与被粘结材料的物理化学特性、分子结构等。图1 机械连接作用机理示意图不同类的粘结材料和被粘结材料往往都存在上述两方面的作用，但根据材料不同的特性机械和界面作用在粘结过程中的重要性往往有较大差异。如水性的胶粘剂往往较容易产生机械连接作用，而高分子类的胶粘剂往往界面作用较强。又如，孔隙较多的材料（如陶土砖）非常容易产生机械连接作用，而孔隙率较低的材料（如玻化砖），则不容易产生机械连接作用。1.2 粘结剂作用机理一般采用粘结剂粘结的基本结构

3、如图2。图2 一般粘结基本结构在该典型结构中，为了达到面材良好牢固粘贴于基面的目的，需要满足以下条件：（1） 面材与粘结剂具有良好粘结力；（2） 基面与粘结剂具有良好粘结力；（3） 粘结剂内部具有足够的粘结强度。前两个条件的满足，一方面需要面材与胶粘剂、基面与胶粘剂具有良好的相容性（即，具有良好粘结强度），另一方面则要求粘结具有高的实际粘结面积。第三个条件的满足则既取决于粘结剂本身的性质，同时在部分情况下还会与粘结剂的厚度具有一定关系。2. 人造石的特殊性人造石是一种采用不饱和聚脂树脂与填料（石粉等）、颜料混合，加入少量引发剂，进行一定工序加工，在制造过程中配以不同的色料而制成的具有酷似天然石

4、材的新型的复合材料。人造石从两个方面来说具有特殊性：第一，人造石相对于瓷砖、天然石材具有较大的特殊性。第二，不同种类、不同厂家的人造石之间，往往也存在着很大的不同。2.1 人造石与瓷砖、天然石材的对比人造石作为一种人工合成材料具有与天然石材、瓷砖迥异的物理性能。典型的人造石与大理石的物理性能对比如表1.表1 人造石与天然大理石性能比较序 号项 目人造石天然石大理石1吸水率0.5%7%2弯曲强度40MPa7MPa3热膨胀系数2×10-5/1×10-5/4弹性模量90GPa50GPa5表观密度×103kg/m3×103kg/m36抗压强度110MPa70MP

5、a从表1可以看出，人造石与天然石在吸水率、弯曲强度、弹性模量、热膨胀系数等与粘贴性能有较大影响的方面均具有较大区别。其中最重要的两个参数为吸水率和热膨胀系数，这两个因素的影响如下：（1） 吸水率吸水率的大小直接影响机械连接作用的大小，较大的吸水率将带来较大的粘结力，较小的吸水率将导致较低的粘结力。由于人造石具有较低孔隙率和吸水率，所能产生的机械作用将较小。（2） 热膨胀系数热膨胀系数反映的是材料的温度变化的情况下，本身尺寸的变化。较大的热膨胀系数意味着较大的受热变形。这种受热变形在受到粘结材料约束时，将会导致人造石存在着热应力。当热应力超过材料的粘结强度时，人造石即会与基面脱离。人造石具有比天

6、然石材大的多的热膨胀系数，并且该热膨胀系数一般为水泥砂的热膨胀系数的2-5倍。大的热膨胀系数意味着人造石存在更多的热应力。除了以上因素，人造石的表面也与具有较大孔隙率的陶制砖表面具有较大区别（如图3a，b）。另外，部分人造石存在与水接触后容易变形、不能耐强碱等问题3。（a） （b）图3人造石表面与陶制瓷砖表面比较（a） 陶制瓷砖表面（b）人造石表面2.2 人造石间的不同不同的种类和不同厂家生产的人造石性质也不尽相同，这种差异主要体现在以下几个方面：（1） 强度的差异（2） 受热后性能的差异（3） 差异较大的水、酸碱、溶剂稳定性导致以上不同的主要原因是人造石所用原材料，尤其是树脂的差异。3. 粘

7、贴人造石遵循的原则考虑到上述人造石的特殊性，人造石粘贴过程中需遵循以下原则进行粘贴：（1） 必须使用较高粘结强度的粘结剂。水泥基胶粘剂和环氧类胶粘剂含有高分子聚合物，除了具有机械作用外还具有较强的界面作用，能有效的增强与人造石的粘结力。从而降低了人造石低吸水率特点对粘结强度的影响。（2） 使用具有柔性的粘结材料使用柔性粘结材料，在人造石受热膨胀，产生应力时，由于柔性材料可以有部分的变形而不会开裂，这部分的变形将释放部分的热应力，从而可以使得人造石受热时对粘结强度的要求较小，从而保证其粘结牢固程度。（3） 将水和碱性成分与人造石隔离开来部分人造石与水（特别是带有水泥基材料成分的强碱性水）接触后会

8、存在变形甚至鼓包。变形会导致粘贴面应力的集中，鼓包则直接导致人造石的破坏，如果采用能提高人造石与粘结材料粘结力和具有防水、防潮功能的背涂材料，能有效的保护人造石，避免出现类似问题，从而使得人造石更加稳固。（4） 确保足够的粘贴面积由于人造石相比于天然石材更加容易变形，该种变形性能会导致保证粘贴面积更加困难，从而减小粘结力。因此，人造石安装对基面平整度要求更高，才能保证足够的粘贴面积。薄贴法因为严格控制粘结剂的厚度，能有效的增加粘贴面积和降低空鼓的出现。除此之外，增加粘贴材料的厚度、粘贴时在石材背面刮抹一层胶粘剂也能够有效的提高粘贴面积。4. 人造石粘贴材料的选择粘贴材料根据JC/T547-20

9、05标准分为3大类，各种不同级别。选择哪个等级的粘贴材料才既能粘贴牢固又不会产生问题，又最大程度节约成本是十分重要的事情。一般进行人造石粘贴材料选择时，需获得以下信息：（1） 人造石的各项参数主要是吸水率、热敏感性（热膨胀系数）、尺寸、重量、水敏感性等。（2） 基面的各项参数墙面还是地面、基面的材质、牢固程度（拉拔力）、基材挠度变形、吸水率、平整度、是否存在水或其他影响粘贴的物质等。（3） 人造石使用环境状况如：室内还是室外、是否会经常与水接触、是否有热源、是否存在较大温差、是否存在冻融、环境振动状况如何、是否会遭遇冲击力、是否存在腐蚀性液体等。（4） 采用的施工方法和施工环境在条件允许的情况

10、下，均推荐采用薄贴法。对于部分特殊状况，如不存在先行找平然后粘贴的时间时，厚贴法也可使用。厚贴法与薄贴法对选用的材料有所不同。部分粘结材料对于施工时的环境也有要求，如大部分环氧树脂类胶粘剂不能在低于10的条件下进行施工，大部分水泥基材料不能在低于5的条件下施工等。（5） 其他方面除了以上方面，粘结材料的选择还需考虑到工程的进度要求等。对于要求快速施工的区域，可以采用快干型的粘结剂。在获得以上信息之后，可以将以上信息反映给胶粘剂供应商，供货商在综合考虑以上因素的基础上可以选择合适粘结材料。5. 雷帝解决方案雷帝根据大多数的使用状况和人造石种类研制出专门针对人造石安装的两档胶粘剂产品（725、735人造石专用胶粘剂），和2款环氧树脂基的高强度胶粘剂产品（300、310环氧胶粘剂），以及用于背涂处理的背涂产品（海之宝石材背涂）。经过大量的试验和工程实践，雷帝725人造石专用胶粘剂能用于经过雷帝海之宝石材背涂处理的人造石的绝大多数室内地面应用情况；雷帝735人造石专用胶粘剂能用于经过雷帝海之宝石材背涂处理的人造石的绝大多数室内外地面、高度较低墙面的应用；雷帝300环氧胶粘剂和310环氧胶粘剂能运用于大部分基面上进行人造石铺贴的情况。5 总结（1） 人造石由于其特殊性，对粘贴有特殊要求。（2） 人造石安装的基本原则是选择高强柔性胶粘