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养护常识:石材防护剂的防护机理及使用注意事项

放大字体  缩小字体 更新日期:2018-06-26  来源:建材之家  作者:石材之家  浏览次数:53
头条推荐:石材养护:月亮米黄石材的“病变”及治理
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石材之家讯:侯建华 胡云林(1.中国石材5-,_lk协会,北京100831;2.中国建筑材料科学研究院,北京100024)

摘要:依据石材防护剂的性能,将防护剂进行了阶段性划分,以图形的形式阐述了各类防护剂的防护机理,并针对防护剂使用应注意的普遍性问题,提出了见解。关键词:石材防护剂 防护机理注意事项

石材防护剂经过若干年的发展,已经成为石材行业中应用技术增长最快的领域之一,本文试图将防护剂的历史进程及防护机理进行了归纳,以期使读者对防护剂的发展有一个了解。

一.石材防护剂防护机理

1、第一代石材防护剂——松节油、松树汁、树胶等。

这类材料防护效果很差,而且这些材料未形成工业化生产,使用的量及部位很有限。因而早期无人去研究它的防护机理,其使用、维护也没有形成一整套经验和操作规程,一切全是随意和个体的施实。有些资料并不把早期古代人类这些防护材料列为石材防护剂的范畴。其防护的机理主要基于当时人们为堵塞石材孔洞、裂隙、防水、防渗的主观意愿。

2、第二代石材防护剂—— 石蜡

它是较早的防护剂。采用在石材表面涂覆蜡的方法,在石材表面形成致密的蜡膜,从而阻隔水、油、灰尘等污物的侵人。但蜡水将石材的微孔完全封堵,阻碍了石材的透气性,使石材内部的水份或石材底部的水份无法正常排出,极易在石材上形成水渍、湿痕、返碱等石材“病症”。蜡膜其特性是较粘,且易受污染,形成蜡垢,更不易清洗,蜡膜的耐磨性极差,需要经常打蜡才能维护其光泽。然而,如果在某些部位经常打蜡,会使该部位石材颜色变深,失去原有色彩和质感,从当初为防护的目的出发又变成了人为的破坏。蜡的涂覆只是在地面使用并好操作,在立面及高层立面使用就相当困难,更为困难的是一但蜡渗透到石材内部,一般就很难清除,除非将石材表面打磨掉,费时费力,很不经济。涂蜡后不易清除,对以后使用新型防护剂很困难;使用蜡防护后需要经常反复上蜡,尤其公共场所;其耐候性也较差、更不耐磨等。所以,将蜡的防护称为”暂时性”的防护剂。随着人们对蜡性能的逐渐认识,现在已经很少用蜡作为长久的石材防护剂了。因蜡的使用带来了新的石材“病症”,也出现了专门用于去除蜡的石材化学品——除蜡剂、起蜡水。

虽然,蜡作为第二代石材防护剂经过近几年的改进,在使用功能上有很大的提高,如流动性、粘性、光泽度等都有质的改进。但是只要防护剂仍存在蜡的成份,在石材防护上就会或多或少的存在上述鄙端。所以,建议石材装饰装修者要以多功能渗透型防护剂为首选产品。石材涂蜡后在石材表面形成的蜡层如图1(a)所示。

3、第三石材代防护剂— — 非渗透(填充)性膜层涂料,包括有色和无色系列,它是在石材的表面形成一层致密的保护膜,达到石材与污染源的隔绝,从而防污、防水、防油的目地。一般是通过有机溶剂溶解或稀释一些高分子材料来制取这类防护剂,如丙烯酸树脂、甲基硅酸钠、甲基硅酸钾等无机非金属硅酸盐类产品等。与石蜡相比,防水性、耐污性、寿命、使用范围都有很大提高,部分产品已经有填补,渗透能力,但透气性仍较差,使石材内及石材背部的水份在装修后仍不能排出,易使石材产生“病变”。而化学品的覆膜会在一定程度上改变石材的质感和色泽,对抗紫外线、老化、耐久都不是很好,而且覆膜易磨损、起层、脱落,带动石材成片状拨离,需要经常修补。由于此类防护品使用的有机溶剂挥发后才能使膜层固化。所以挥发物有毒性,产品易燃,在施工时易对人造成伤害或污染环境。作为快速防护有一定的使用市场,但市场应用面不大,在一些低端产品上可使用,在环保要求高及需长久防护的石材上不易使用。其防护原理见图2和图1(b)。

这类防护剂的代表产品是丙烯酸树脂,也是石材使用较多的一类低挡防护剂;而填充型防护剂则是一些硅酸盐类产品,早期是砖瓦的防水剂,现在用在石材上已显得落伍。

4、第四代防护剂——渗透型、浸润型、透气型防护剂。其原理是通过溶剂将有机物渗透到石材表面及浅表层,在表层及浅表层形成保护膜,从而达到防污、防水、防油等的目地,见图3。此类防护剂既能防污又不影响石材透气性,不会使污物滞留在石材内部,减少了产生“病变”的机率,便于清洗、耐老化、抗紫外线都高于第三代防护剂,是近年来使用逐渐增多的石材防护产品。分为水剂型和溶剂型两类。使用最多是水溶性有机硅和溶剂型有机硅。

(1)、有机硅防护剂透气的关键石材防护剂中只有有机硅类防护剂具有透气性能,即石材的孔隙、内部结构、微裂隙、孔洞等在涂刷有机硅防护剂后,仍与空气相通,形成石材内部的水份(在压力下)可以出去,而外部的水份、污染源又不能渗入的特性,从而形成防水、防污、防油功能,形成这种独特功能是有机硅分子结构的孔隙所致。有机硅涂刷在石材表而后,经过渗透,进入石材表而及浅表层,成为一种树根状的渗入薄膜层。这与一般蜡层,一些树脂,如丙烯酸树脂覆盖式、填充式的防护不同,那些形式的防护通常全部将石材孔道堵塞、并封闭起来。

而有机硅的膜层除渗透人石材表层、浅表层外,并且极薄的膜层(约有3 m厚)还均匀分布着一些透气孔,这些透气孔的直径比水分子小, 比水蒸气分子直径大。所以,当石材装饰面内或背而产生水份,因温度升高、压力增大,石材内及石材底而水份会变为潮气——蒸气分子,从有机硅孔隙中释放 来;而由于有机硅薄层上的孔隙又小于外界水分子,进而外界水,及含水的污物就无法进入石材内部,达到防水、防污,防油的目的。水分子、有机硅膜层孔隙、蒸气分子之间直经大小的关系见图4。其直径关系为:水分子直径>有机硅孔隙直径>水蒸气水分子直径。

(2)、有机硅防护剂的耐候性由于有机硅防护剂的低粘度,与石材成份可以适当地引起反应和渗透性较深,使得它受紫外线影响相对变小,延长了使用寿命。据资料报道,有机硅防护剂一般耐候性至少在1O年以上,这是它与传统的甲基硅酸钠相比有了很长的寿命(甲基硅酸钠现已禁止在石材装饰工程上使用)。

5、第五代防护剂——浸润强力含氟渗透型防护剂。它是一种含固体量30% 一40%的强渗透性防护剂。其特性是强渗透性,将防水、防油、防污的纳米级材料渗透到石材的内部,并形成结晶的保护层,石材透气性好,拒污力强,由于使用了憎水性、耐候性十分明显的氟材料,如硅氟树脂、含氟丙烯酸树脂等,有30年以上的耐候时间,对水一类的液体有极强的排斥性,见图5。一些产品在其中加了抗紫外线材料、纳米级材料,使防护剂耐久性、渗透性更强。使用环保型溶剂或水溶剂,都使这一类产品成为近年来普遍受欢迎的新产品。

这种浸润强力含氟渗透型防护剂的技术含量在于经过分子设计、裁减、配位等化学手段,使生产出的防护剂能发挥出最大的功效,尤其耐候性十分卓越,其对比试验见图6,这一技术是石材化学领域中最前沿的研究课题与成果。

二、石材防护剂使用应注意的事项

许多石材防护剂的施工人员,在使用了防护剂后,经检测往往防护效果不理想,甚至很不理想。究其原因不外乎三个方面:即防护剂是否品质不佳,这要通过正规检测来判断;是否施工操作不正确;是否选对了适合该品种使用的防护剂,这应当依据防护剂的品种性能来判定,像洞石涂刷防水型的,也不可能防水(因为这种石材本身就是有孔洞的,极易吸水贮水于洞孔中)。在排除了第一、 种原因之后,正确的使用方法就格外重要。

(1)、涂刷防护剂必须使石材干透

石材干透是为了使它能充分的吸收防护剂。一些施工者为了节约时间,降低成本,对一些尚未干燥或刚刚切割完(用金刚石圆锯片加水冷却切割)的石材即刻涂刷防护剂,以至于防护剂囚石材内部水份已饱和,而根本无法渗入,造成渗透效果不理想,反应在防护效果上也不理想。

实际操作中对石材干燥后使用防护剂十分必要,工厂加工的板材,可放人加热炉中烘干;_r地现场应将石材阴干或日晒,然后再涂刷防护剂。

对覆盖型、覆膜型的防护剂,要求石材干燥也十分必要,如果石材水份很大就将其覆盖后,水份被密封在石材内, 日后水份必将会呈现出密封型的水斑。家庭局部维护或装修,可使用瓦斯喷枪或红外加热炉等来烘干局部石材(大面积装修或维修不使用此法,只适合小面积使用)。瓦斯喷枪火焰要控制好,使供氧系统畅通,火焰须 蓝色。否则,红火焰产生不完全燃烧后的碳黑会重新污染石材。瓦斯枪在点燃后在石材表面的移动速度要适当,移动呈“之”字形,速度不能太快,太快热量传递给石材不够多,无法使其中水份蒸发排 ;若移动速度太慢,温度在局部过高,会使石材表面粒颗膨胀爆裂,形成火烧板特征。使用家庭健身用的远红外线烤灯一类产品烘干石材,也是近年来装修烘干石材的好方法,其温度高,但不至于促使石材爆裂。

加热烘干的石材须降到40~C以下才能使用防护剂。不管是工厂化烘干还是施工工地烘干石材;还是住宅、办公室、家庭小型装修、防护石材,石材加热后都应至少使石材温度下降至40~C以下,才能施用防护剂。其主要原因是,温度过高,防护剂尚未完全渗入石材内部即被烘干,渗透效果不好,而且第一遍硬化后,第二遍涂刷后很难再深入渗入,最终使防护效果下降。对于溶剂型的防护剂更应注意温度不要过高。

对覆膜型的防护剂,如蜡剂,石材温度太高,涂蜡后不易干燥,蜡呈黏稠状,落入的尘灰、杂物后会黏入蜡层。所以,温度也应低下来,才能尽快使覆盖层在短时间内硬化。

(2)、涂刷防护剂一定要足量、均匀防护剂的涂刷一定要在第一遍有足够的量,因为第一遍量不足,待挥发后再涂第二遍,往往渗入的深度不如第一遍深。量的足与不足一般因石材吸水率不同无法统一指标,但依据实践经验而知,量足时会在石材表面暂时出现防护剂的水膜状,即表现为石材表面有防护剂,但也不应流走,也未全渗下去,这一暂时的现象应为几分钟至数分钟不等,依样品决定,必要时可做小样品试验一下。

(3)、涂刷防护剂通常用刷涂、滚涂,喷涂涂刷时应一刷挨一刷的涂,不允许有遗漏点,也应尽量避免某一点重复刷多遍,至使某些板面防护力强,某些板面没有防护力。其滚涂、喷涂也应类似刷涂,不应有遗漏和过多重复。

使用浸醮法涂刷防护剂,可在平底塑料槽中倒入适量防护剂,不能淹没石材,浸醮石材时在可在板材下面垫上玻璃棒,注意要对石材进行两面浸泡。因为防护剂全部淹没石材后,因石材内气体不能排出,使防护剂无法更多的渗入,浸醮法使用石材防护剂如图7.

清除多余石材防护剂。不管使用那种涂法,在几分钟后,仍有少量防护剂呈液体状残留在石材表面,应用软布(不要用棉屑或丝绒)擦试并吸掉这些残液。因为如不迅速吸收掉这些残液,待溶剂挥发后,残留的防护剂就会形成不平的膜层,视觉上感到凹凸不平,影响石材的光泽度,必要时还要再抛光打磨。 (4)、经过处理过的石材部位要充分干燥

溶剂型的让其充分挥发完有机溶剂,使树脂充分硬化;水性的让其水份完全干燥,使石材内的小分子量物质充分与石材内颗粒结合。一般涂刷防护剂后至少放置48h以上,并且避免高温、热水、脏物或人为污染。之后,就可以正常使用了。

(5)、六面使用石材防护剂的方法

石材的6面防护是对石材的6个面(对矩型而言,对异型材,面的数量就更多)涂抹化学防护剂,以达到防护的目地,所谓6面防护实际上也是全面(立体)的防护。

石材在装修后要面对上下左右的污染,下面主要是水泥砂浆的渗透;表面上有水、油、生活污物污染、工业污染;左右有相邻填缝胶、水泥等的污染。所以对石材的全面防护是近年来在装修行业普遍认可的方法。其操作方法是必须在装修前先进行防护处理,有浸泡、滚涂、喷涂、刷涂等。之后要凉干24h,再专门进行效果检验,以确定最后使用的防护剂牌号是否对应。然后,才可大规模的在工程上使用。正面(装饰面)使用的防护剂应使用中性、无味、无毒的水性防护剂为主,有硅机、含氟树脂均可。而石材侧面背面建议使用石材密封剂或渗透密封剂,为的是防止从石材背面返上的碱类物质,密封剂可使用丙烯酸树脂等。在石材背面及侧面使用石材密封型防护剂,因为是高分子树脂材料,在一定程度上会影响石材与水泥砂浆的粘结。因此,有必要作界面处理,即在涂刷石材密封剂之后,尚未干燥前,在石材背面,侧面均匀地撒上薄薄一层36目以粗的干净黄砂,以增加石材粘接面的粗糙度,利于石材与水泥砂浆粘接强度,在密封剂完全干燥后,将浮砂扫去,然后铺粘石材,这样石材的粘接牢固度会明鲜提高。或者使用近年来开发的界面剂来克服粘接力下降的问题。对于干挂式(不使用水泥砂浆)的立面装饰可以不使用黄砂作界面处理。

在操作中应当尽量使用全立体防护,不要只做单面防护;应涂两遍以上防护剂的不应减少;应按叠加涂刷和叠加与纵横结合涂刷工艺的不要减少,如图8所示。

稀释过度使防护剂失去功效也是减弱防护功效的常见操作问题。因此,需严格按照比例兑离子水或溶剂。

6面立体防护时,并不是将整块石材完全浸泡在防护液中,那样会使石材周围压力均等,石材内部的空气无法排出,如图9所示,防护液无法渗入到更深的内部,减少渗人量,干燥后最终影响防护效果。

正确的6面防护剂使用是在将石材浸入到防护剂后,始终有一个面露在外面。与空气接触,使石材内空气能有通道排出,然后逐面浸泡,完成6面整体防护。如图10所示。6面整体防护使用喷涂、滚涂,并使用不同类型防护剂的方法,也是简便、经济、效率高的防护方法。

(6)、耐高温105~C±5~C检测的必要性

因为夏季室外墙面很容易达到这一温度,如105~C±3~C后防护剂防水、防油、防污效果大为降低,对这种防护剂的使用范围就应受到限制。


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