CN101298378A - 柔性仿陶瓷面砖及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种建筑墙体的面砖类装饰材料及其生产工艺，特别是一种粘贴于外墙外保温系统表面的装饰面砖及其生产工艺。其是以高分子聚合物和水泥作为胶凝材料，以石英砂和/或碳酸钙作为骨料，以丙烯酸聚氨酯树脂作为釉面。该面砖由水泥与高分子聚合物颗粒聚合形成的聚合物相组成，其具有高强度、高韧性、极高的耐污性能及较轻的质量，可有效释放温度应力，且易于清洗。该生产工艺简单，适于进行规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑墙体的面砖类装饰材料及其生产工艺，特别是一种粘贴于外墙外保温系统表面的装饰面砖及其生产工艺。
背景技术
现有墙面陶瓷砖主要为刚性材料，当于外墙外保温系统上粘贴刚性面砖时，瓷砖和保温材料两种体系形变不一致，保温材料的导热系数低，在高温季节尤其是在太阳直接照射下，饰面砖温度可达70℃，在如此高的温度下产生的温度应力无法释放，应力由相邻的饰面砖间相互传递，造成大面甚至整面墙体的面砖起鼓及脱落，严重威胁人身安全。现有的解决办法是将刚性面砖用柔性勾缝剂隔离，释放温度应力，但是勾缝剂所占面积有限(尤其是大面积面砖)且变形量有限，并不能从根本上彻底消除面砖脱落隐患。
为克服刚性面砖的上述缺陷，德国的早期技术中采用丙烯酸弹性乳液及天然彩砂经挤出成型制成了柔性软质面砖，其利用外墙保温保护与装饰面层的柔性渐变原则，释放温度应力。但该技术的缺点是耐水性差和耐粘污能力差，附着的灰尘不可用水进行清洗翻新，且该种产品材料成本高，制品难于在市场上形成规模化产业。
发明内容
为克服现有技术中的上述缺陷，本发明提供一种具有陶瓷砖质感的柔性装饰面砖及其生产工艺。该面砖由水泥与高分子聚合物颗粒聚合形成的聚合物相组成，其具有高强度、高韧性、极高的耐污性能及较轻的质量，可有效释放温度应力，且易于清洗。该生产工艺简单，适于进行规模生产。
为实现上述目的，本发明包括：
一种柔性仿陶瓷面砖，其以高分子聚合物和水泥作为胶凝材料，以石英砂和/或碳酸钙作为骨料，以丙烯酸聚氨酯树脂作为釉面。
本发明的上述柔性仿陶瓷面砖，其中该高分子聚合物可以为丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚氨酯树脂。
本发明的上述柔性仿陶瓷面砖，还可包括耐碱玻璃纤维网格布作为加强筋。
本发明的上述柔性仿陶瓷面砖，还可包括聚酯无纺布作为加强筋。
本发明还包括上述柔性仿陶瓷面砖的一种生产工艺，其包括如下步骤：将含有丙烯酸共聚物或乙烯-醋酸乙烯共聚物、水泥和骨料的浆料浇注成型；低温烘干或常温干燥；固化脱模；喷涂釉面。
上述柔性仿陶瓷面砖的生产工艺，具体包括如下步骤：
步骤1：将该浆料的所有材料投入搅拌机中搅拌均匀；
步骤2：采用灌注机械将搅拌后的浆料灌注于模腔中(厚度1-1.5mm)，通过震动机械将表面震动平整，该模具优选为非极性塑料模具，更优选为PE塑料模具；
步骤3：铺设一层耐碱玻璃纤维网格布；
步骤4：采用灌注机械将搅拌后的浆料灌注于模腔中的耐碱玻璃纤维网格布上(厚度1.5-3.5mm)，通过震动机械将表面震动平整；
步骤5：自然干燥或使用风箱在50℃下烘干，自然干燥2h后或烘干0.5h后，可进行商标压印；自然干燥24-36h或烘干6-12h后进行脱模；
步骤6：自然养护2-5天并在其含水率小于8％后，在面层均匀喷涂一道釉面材料，釉面完全干燥后即为成品。
上述柔性仿陶瓷面砖的生产工艺，其中该浆料包括如下成分，其配比以重量份计：
丙烯酸弹性乳液或乙烯-醋酸乙烯共聚乳液 60-130
水 70-220
白水泥 200-400
重质碳酸钙 50-150
石英砂 600-800
石棉纤维 10-50
减水剂 1-5
消泡剂 1-2
防发花泛碱剂 0-2
氧化铁色粉 0-10
该釉面材料为如下甲乙组分的混合物，其配比以重量份计：
甲组分：
羟基丙烯酸树脂 50-70
消光粉 0-12
钛白粉 0-20
羟基聚酯树脂 20-30
溶剂 5-30
分散剂 0-1
流平剂 0-1.0
消泡剂 0-0.5
色浆 适量
乙组分：
固化剂 11-22
溶剂 9-18
其中，该分散剂可以是常规油漆用油性分散剂；该流平剂可以是常规油漆用油性流平剂；该消泡剂可以是常规油漆用油性消泡剂；该色浆可以为常规油漆用调色色浆；该溶剂优选二甲苯或醋酸丁酯；该固化剂优选异氰酸酯类固化剂。
本发明还包括上述柔性仿陶瓷面砖的另一种生产工艺，其包括如下步骤：将含有聚氨酯树脂、水泥和骨料的浆料在水中固化；热风吹干；模压成型；喷涂釉面。
上述柔性仿陶瓷面砖的生产工艺，具体包括如下步骤：
步骤1：将基材浆料所有材料投入搅拌机中搅拌均匀；
步骤2：选用湿法工艺流水线，将搅拌好的基材浆料刮涂于聚酯无纺布上，厚度为3-5mm，通过水槽固化、热风吹干，制成基材卷材；
步骤3：用模压设备压制成具陶瓷面砖纹理的片状体；
步骤4：在纹理正面涂敷釉面材料即为成品。
上述柔性仿陶瓷面砖的生产工艺，其中该基材浆料包括如下成分，其配比以重量份计：
聚氨酯树脂 60-150
水 20-40
与水互溶性溶剂 100-300
白水泥 100-300
重质碳酸钙 50-150
石英砂 500-800
木质纤维 2-10
表面活性剂 1-3
消泡剂 1-2
防发花泛碱剂 0-2
氧化铁色粉 0-10
其中，该表面活性剂优选为阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂。
该釉面材料为如下甲乙组分的混合物，其配比以重量份计：
甲组分：
羟基丙烯酸树脂 50-70
消光粉 0-12
钛白粉 0-20
羟基聚酯树脂 20-30
溶剂 5-30
分散剂 0-1
流平剂 0-1.0
消泡剂 0-0.5
色浆 适量
乙组分：
固化剂 11-22
溶剂 9-18
其中，该分散剂可以是常规油漆用油性分散剂；该流平剂可以是常规油漆用油性流平剂；该消泡剂可以是常规油漆用油性消泡剂；该色浆可以为常规油漆用调色色浆；该溶剂优选二甲苯或醋酸丁酯；该固化剂优选异氰酸酯类固化剂。
本发明的有益效果在于：该面砖的砖体由水泥与高分子聚合物颗粒聚合形成的聚合物相组成，混凝土的特性是不会受真菌或细菌的攻击，不会变质，也不受阳光、气候、潮湿、干燥或其他类似条件的影响。混凝土最突出的特性是抗压强度极大，为13.8-41.4MPa。而在聚合物乳胶改性水泥砂浆和混凝土中，无论是水泥水化还是聚合物颗粒聚集形成聚合物相，两者形成一个完整的互穿网络结构。聚合物薄膜的形成，在固化的砂浆中形成了由无机与有机胶粘剂构成的框架体系，即水硬性材料构成的脆硬性骨架，以及聚合物在间隙与固体表面成膜构成的柔韧性连接，由于高分子树脂薄膜的拉伸强度通常高于水硬性材料一个数量级以上，使得砂浆自身强度得以增强，即内聚力得以提高。由于聚合物的柔性，形变能力远高于如水泥等形成的刚性结构，砂浆的可变形性得以提高，分散应力的作用得到大幅提高，从而提高了砂浆的抗裂能力。随着聚合物掺入量的提高，整个体系向塑料方向发展。在高聚合物掺入量的情况下，固化后砂浆中的聚合物相逐渐超过无机水化产物的相，砂浆发生质的改变，变成一个弹性体，同时水泥的水化产物变成一种“填料”。
上述结构特征使本发明的面砖具有高强度、高韧性、极高的耐污性能及较轻质量的特性，可有效释放温度应力。该面砖的柔性好于抗裂砂浆的面砖，能够消除面砖大面积脱落的可能性。且其材料较轻，即使出现单块面砖粘贴不牢固而脱落，也不会造成致人死亡事故发生。该面砖还具有良好的耐水性能，极高耐污能力，表面聚集灰尘可以直接用水进行清洗。该产品柔韧性好不易断裂、碎裂可长期储存。此外，该产品制备工艺简单，适于进行规模生产。
具体实施方式
实施例1：制备柔性仿陶瓷面砖(一)
1.原料
(1)浆料
丙烯酸弹性乳液(国民淀粉厂，商品名604)
或乙烯-醋酸乙烯共聚乳液(北京有机化工厂，商品名BJ-707)
水
白水泥(P.O.42.5R)
重质碳酸钙(200目)
石英砂(20-120目)
石棉纤维
减水剂(商品名UNF-5)
消泡剂(商品名NXZ)
防发花泛碱剂(商品名ERA-100)
氧化铁红
(2)釉面材料为如下甲乙组分的混合物：
甲组分：
羟基丙烯酸树脂(天津国锋商品名823-60)
羟基聚酯树脂(商品名3043)
溶剂(醋酸丁酯或二甲苯)
消光粉(气相二氧化硅)
钛白粉(美国杜邦，R-902)
分散剂(台湾德谦，904S)
流平剂(广州市番禺华夏助剂有限公司，HX-3010)
消泡剂(硅油)
色浆(8117桔红FGRN(Red 0range))
乙组分：
固化剂(N75)
溶剂(醋酸丁酯或二甲苯)
2.各原料组分的配比，以重量比计：
表1
3.柔性仿陶瓷面砖的生产工艺：
步骤1：将浆料的所有材料投入搅拌机中搅拌均匀，放置5分钟后进行二次搅拌。
步骤2：采用灌注机械将搅拌后的浆料灌注于PE塑料模具的模腔中(厚度1.5mm)，通过震动机械将表面震动平整，要求均匀布满模底，无气泡孔。
步骤3：铺设一层80g耐碱玻纤网。
步骤4：采用灌注机械将搅拌后的浆料灌注于模腔中的玻纤网上(厚度1.5mm)，通过震动机械将表面震动平整，要求均匀布满模底，无气泡孔。
步骤6：使用风箱在50℃下烘干6-12h进行脱模。
步骤7：自然养护3天并在其含水率小于8％后，在面层均匀喷吐一道釉面，釉面完全干燥后即为成品。
成品具有普通陶瓷面砖的外观和质感。本实施例采用两次成型工艺，解决了一次灌模制品表面存在大量的气泡孔洞的问题。模具材质选择非极性的高分子材料(聚乙烯)使制品易脱模且不会出现局部粘连破损。如采用金属模具刷涂脱模剂，不但会增加一道生产工序，还会存在脱模去除问题和脱模剂涂刷不均脱模时会产生局部粘连破坏，使废品率升高。
实施例2：制备柔性仿陶瓷面砖(二)
1.原料
(1)基材
聚氨酯树脂(商品名SW-3000)
水
DMF
白水泥(P.O.42.5R)
重质碳酸钙(200目)
石英砂(20-120目)
木质纤维(聚酯无纺布)
表面活性剂(商品名OT-70，DS-80)
消泡剂(商品名HX-3010)
防发花泛碱剂(商品名ERA-100)
氧化铁色粉
(2)釉面材料与实施例1相同。
2.各原料组分的配比，以重量比计：
表2
3.柔性仿陶瓷面砖的生产工艺：
步骤1：将基材浆料所有材料投入搅拌机中搅拌均匀。
步骤2：选用湿法工艺流水线，将搅拌好的基材浆料刮涂于45g聚酯无纺布上，厚度4mm，通过水槽固化、热风吹干，制成基材卷材。
步骤3：用模压设备压制成具陶瓷面砖纹理的片状体。
步骤4：在纹理正面涂敷釉面即为成品。
成品具有普通陶瓷面砖的外观和质感。本实施例中采用水固化工艺流水线，作业生产效率极高，产品质量稳定。水中溶剂通过蒸馏塔回首可避免对大气污染。采用模压定型制品纹理一致，尺寸标准统一。
实施例3.产品性能测定
根据本发明产品的应用特点，制定了柔性仿陶瓷面砖的企业标准(如表3所示)，本标准的主要技术指标是依据：JG149-2003《膨胀聚苯板薄抹灰外墙外保温系统》、JG/T24-2000《合成树脂乳液砂壁状涂料》、JG/T26-2002《无机外墙建筑涂料国家标准》、GB/T4100-2006《陶瓷砖》、JC/547-2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》。
表3
| 项目 | 指标 |
| 抗拉强度，Mpa | ≥0.7 |
| 耐水抗拉强度，Mpa | ≥0.5 |
| 柔性(压折比) | ≤3.0 |
| 耐洗刷性 | ≥5000次 |
| 耐粘污性％ | ≤25 |
| 耐水性 | 500h，无明显变化 |
| 耐碱性 | 300h，无明显变化 |
| 耐老化性 | 800h，无起泡、裂纹，粉化、变色1级 |
依据本标准对样品1-6的实际检测指标如表4所示：
表4
| 项目 | 样品1 | 样品2 | 样品3 | 样品4 | 样品5 | 样品6 |
| 抗拉强度，Mpa | 1.23 | 1.12 | 1.30 | 0.98 | 0.93 | 1.05 |
| 耐水抗拉强度，Mpa | 0.97 | 0.94 | 1.03 | 0.78 | 0.71 | 0.80 |
| 柔性(压折比) | 2.1 | 2.2 | 2.0 | 2.5 | 2.4 | 2.6 |
| 耐洗刷性 | ≥5000次 | ≥5000次 | ≥5000次 | ≥5000次 | ≥5000次 | ≥5000次 |
| 耐粘污性％ | ≤25 | ≤25 | ≤25 | ≤25 | ≤25 | ≤25 |
| 耐水性 | 500h，无明显变化 | 500h，无明显变化 | 500h，无明显变化 | 500h，无明显变化 | 500h，无明显变化 | 500h，无明显变化 |
| 耐碱性 | 300h，无明显变化 | 300h，无明显变化 | 300h，无明显变化 | 300h，无明显变化 | 300h，无明显变化 | 300h，无明显变化 |
| 耐老化性 | 800h，无起泡、裂纹，粉化、变色1级 | 800h，无起泡、裂纹，粉化、变色1级 | 800h，无起泡、裂纹，粉化、变色1级 | 800h，无起泡、裂纹，粉化、变色1级 | 800h，无起泡、裂纹，粉化、变色1级 | 800h，无起泡、裂纹，粉化、变色1级 |
上述测试结果表明，本发明的面砖，其具有陶瓷面砖的外观和极好的强度及柔韧性，且经粘污后仅使用清水既可清洗干净。
Claims (10)
1.一种柔性仿陶瓷面砖，其特征在于：它以高分子聚合物和水泥作为胶凝材料，以石英砂和/或碳酸钙作为骨料，以丙烯酸聚氨酯树脂作为釉面。
2.根据权利要求1所述的柔性仿陶瓷面砖，其特征在于：所述高分子聚合物为丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物或聚氨酯树脂。
3.根据权利要求2所述的柔性仿陶瓷面砖，其特征在于：还包括耐碱玻璃纤维网格布作为加强筋。
4.根据权利要求2所述的柔性仿陶瓷面砖，其特征在于：还包括聚酯无纺布作为加强筋。
5.权利要求3所述的柔性仿陶瓷面砖的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：将含有丙烯酸共聚物或乙烯-醋酸乙烯共聚物、水泥和骨料的浆料浇注成型；低温烘干或常温干燥；固化脱模；喷涂釉面。
6.根据权利要求5所述的柔性仿陶瓷面砖的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：将所述浆料的所有材料投入搅拌机中搅拌均匀；
步骤2：采用灌注机械将搅拌后的浆料灌注于模腔中，厚度为1-1.5mm，通过震动机械将表面震动平整；
步骤3：铺设一层耐碱玻璃纤维网格布；
步骤4：采用灌注机械将搅拌后的浆料灌注于模腔中的耐碱玻璃纤维网格布上，厚度为1.5-3.5mm，通过震动机械将表面震动平整；
步骤5：自然干燥或使用风箱在50℃下烘干，自然干燥2h后或烘干0.5h后，可进行商标压印；自然干燥24-36h或烘干6-12h后进行脱模；
步骤6：自然养护2-5天并在其含水率小于8％后，在面层均匀喷涂一道釉面材料，釉面完全干燥后即为成品。
7.根据权利要求6所述的柔性仿陶瓷面砖的生产工艺，其特征在于，
所述浆料包括如下成分，其配比以重量份计：
丙烯酸弹性乳液或乙烯-醋酸乙烯共聚乳液 60-130
水 70-220
白水泥 200-400
重质碳酸钙 50-150
石英砂 600-800
石棉纤维 10-50
减水剂 1-5
消泡剂 1-2
防发花泛碱剂 0-2
氧化铁色粉 0-10
所述釉面材料为如下甲乙组分的混合物，其配比以重量份计：
甲组分：
羟基丙烯酸树脂 50-70
消光粉 0-12
钛白粉 0-20
羟基聚酯树脂 20-30
溶剂 5-30
分散剂 0-1
流平剂 0-1.0
消泡剂 0-0.5
色浆 适量
乙组分：
固化剂 11-22
溶剂 9-18。
8.权利要求4所述的柔性仿陶瓷面砖的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：将含有聚氨酯树脂、水泥和骨料的浆料在水中固化；热风吹干；模压成型；喷涂釉面。
9.权利要求8所述的柔性仿陶瓷面砖的生产工艺，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：将基材浆料所有材料投入搅拌机中搅拌均匀；
步骤2：选用湿法工艺流水线，将搅拌好的基材浆料刮涂于聚酯无纺布上，厚度为3-5mm，通过水槽固化、热风吹干，制成基材卷材；
步骤3：用模压设备压制成具陶瓷面砖纹理的片状体；
步骤4：在纹理正面涂敷釉面材料即为成品。
10.根据权利要求9所述的柔性仿陶瓷面砖的生产工艺，其特征在于，
所述基材浆料包括如下成分，其配比以重量份计：
聚氨酯树脂 60-150
水 20-40
与水互溶性溶剂 100-300
白水泥 100-300
重质碳酸钙 50-150
石英砂 500-800
木质纤维 2-10
表面活性剂 1-3
消泡剂 1-2
防发花泛碱剂 0-2
氧化铁色粉 0-10
所述釉面材料为如下甲乙组分的混合物，其配比以重量份计：
甲组分：
丙烯酸树脂 50-70
消光粉 0-12
钛白粉 0-20
聚酯树脂 20-30
溶剂 5-30
分散剂 0-1
流平剂 0-1.0
消泡剂 0-0.5
色浆 适量
乙组分：
固化剂 11-22
溶剂 9-18。
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