CN105130342B - 柔性饰面软石材或砖 - Google Patents
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Abstract
公开了一种柔性饰面软石材或砖，其通过包含以下成分的原料制成：62.5高铝水泥或硫铝酸盐水泥20％～40％、粗中细级配的砂40％～55％、中细填料5％～40％，高分子聚合物乳液10％～30％，主填料5～40％，其它功能性填料5％～10％，所述百分数是以基于制造原料的总重量计。还公开了该柔性饰面软石材或砖的制造方法和施工方法。所述柔性饰面软石材或砖可兼具有良好的柔韧性和强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔性饰面软石材或砖(可统称为“柔性饰面软石材(砖)”)，尤其是用于外墙外装饰体系的柔性饰面软石材(砖)，及其制造方法和施工方法。
技术背景
柔性饰面软石材是以无机、有机胶凝材料，骨料，填料等材料调制成聚合物建筑砂浆，通过制块、成型、烘干的工艺，预制成薄片状的饰面仿石材砖，喷涂内外墙涂料制成的逼真仿石材半成品。
自1997年我国成功引进德国单组份聚合物干混砂浆技术以来，应用单组份聚合物干混砂浆技术打破了外墙外保温的技术瓶颈，我国的单组份聚合物干混砂浆术和EPS板(及其他外保温系统)薄抹灰外墙外保温技术得到了共同发展，取得了长足的进步，开始与国外先进技术接轨。但出于安全因素，EPS板(及其他外保温系统)薄抹灰外墙外保温体系在高层建筑上只能以涂料作为饰面，限制了EPS板薄抹灰外墙外保温体系在高层建筑上的应用。
然而，开发商、建筑工程师不满足仅用涂料来作为高层建筑外墙饰面材料，他们需要更为广阔的外墙装饰材料空间来装饰他们的外墙。优秀的建筑更吸引着潜在的业主，开发商仅仅凭其高贵典雅的外墙装饰就可以提高一座建筑物的价值。在这种强烈市场的需求下，原本用于普通砖石结构中还存在脱落危险的装饰材料、刚性的烧结饰面瓷砖(以下简称普通饰面砖)就引起了关注。
普通饰面砖粘贴在外墙外保温体系上是十分危险的，因为外墙外保温系统上粘贴普通饰面砖在欧美比较普遍，但都是小型建筑、多层建筑，同时在建筑物四周均留有绿化带等相对封闭的空间，人口密度小，所以几乎不存在普通饰面砖脱落、打击人或车辆等物体的可能，基本上是安全的。
与此形成鲜明对比的是，在我国，已经使用或正在准备使用外墙外保温粘贴普通饰面砖的建筑物大部分是大型的、高层的建筑物，这些建筑物除设计有裙房的之外，大部分建筑物四周无条件留出坠落物漂移所需的相对封闭的空间，人口密度高，坠落物伤人毁物几率较高，因此是非常不安全的。
CN2509275U公开了一种柔性饰面砖，包括饰面砖本体，其特征在于：所述饰面砖本体呈片状体多层结构，它依次由表面彩砂保护层、加强胎体层和底面保护层通过高聚物粘结层压制粘接而成。
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CN1975063公开了一种非烧结柔性饰面砖装饰墙体，包括基层、粘接层和饰面层，其特点在于：饰面层是以高分子聚合物复合建筑乳液作为胶凝材料、以砂粒作为骨料、经挤出成型、常温干燥、固化切块、脱模而成的非烧结柔性饰面砖，该非烧结柔性饰面砖的底面平整，砖体由砂粒致密柔性粘结为一体，粘接层是由水泥、中砂、粉状聚合物组成的柔性粘接砂浆，非烧结柔性饰面砖由柔性粘接砂浆粘接层固接于基层上。
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CN1975063A公开了一种非烧结柔性饰面砖装饰墙体，包括基层、粘接层和饰面层，其特点在于：饰面层是以高分子聚合物复合建筑乳液作为胶凝材料、以砂粒作为骨料、经挤出成型、常温干燥、固化切块、脱模而成的非烧结柔性饰面砖，该非烧结柔性饰面砖的底面平整，砖体由砂粒致密柔性粘结为一体，粘接层是由水泥、中砂、粉状聚合物组成的柔性粘接砂浆，非烧结柔性饰面砖由柔性粘接砂浆粘接层固接于基层上。
CN200982037U公开了一种浇注聚氨酯涂料饰面墙体，它包含基层界面剂、硬质发泡聚氨酯保温层、保温层界面剂、聚合物抗裂砂浆、耐碱玻纤网格布、柔性腻子、弹性涂料，其特征在于：硬质发泡聚氨酯保温层的一层面经基层界面剂与墙体连接、另一层面经保温层界面剂与聚合物抗裂砂浆连接，柔性腻子的的一层面与耐碱玻纤网格布连接、另一层面与弹性涂料连接。
CN101602592A公开了一种外墙保温层饰面砖，其特征在于：以α型高强石膏为胶凝剂；以珍珠岩粉，轻质碳酸钙为轻质填充料；以细粉煤灰为改性剂；以硅酸盐水泥，氧化钙为激发剂；以水性丙稀酸树脂为粘结增强剂；以醇酯十二为柔性剂；以有机硅防水剂为防水抗污剂；以铝粉为发泡剂；以聚酯纤维为纤维增强剂；以乙二醇为缓凝剂；以防老化剂J为抗老剂；以高效萘系减水剂为减水剂；以氧化铁颜料为调色剂。
CN101691800A公开了一种通用型外墙保温复合材料，其特征是：在硬泡聚氨酯层内外表层依次结合有无机中空微珠聚合物复合保温层，在外层的无机中空微珠聚合物复合保温层外表层结合有抗裂砂浆层，在抗裂砂浆层外表层结合有墙体装饰面层，所述的墙体装饰面层为包含高分子乳液弹性底层涂料形成的防水层和柔性耐水腻子层的混合层；所述的无机中空微珠聚合物复合保温层材料组份包括70-80重量份的无机中空微珠和0.5-1.5重量份的可再分散乳胶粉、1.5-2.5重量份的羟丙基甲基纤维、1.5-2.5重量份的聚丙烯短纤维、0.1-0.5重量份的甲酸钙、20-30重量份的水泥；所述的抗裂砂浆层材料组份包括：30-40重量份的水泥和40-50重量份的石英砂、5重量份的可再分散乳胶粉、3重量份的羟丙基甲基纤维、2重量份的木质纤维、3重量份的保水剂、2重量份的加强剂。
CN101812909A公开了一种抗污染柔性真石饰面砖的生产方法，其特征是：将耐候保护层浆料喷涂在柔性真石饰面砖生产线的可脱模的聚四氟乙烯传输带上约0.05mm～0.15mm厚度，经微波快速脱水成膜后依次在其上涂刮已调好粘度的真石漆1.5mm～1.8mm厚度，再在其上涂刮已调好粘度的装饰砂浆0.2mm～0.5mm厚度，接着在没固化的装饰砂浆层上喷撒可再次激活的铝酸盐水泥粉料后经过50℃～80℃烘烤脱水、脱模后制作成尚无拒污层的柔性真石饰面砖的半成品；再在柔性真石饰面砖半成品的耐候保护层面上进行静电吸附上拒污层粉料；最后经过对大块柔性真石饰面砖进行切割、检验、包装制造出柔性真石饰面砖产品。
CN102701641A公开了一种建筑饰面材料，其特征在于原料包括硅酸盐30％-50％，骨料颗粒10％-35％，填料15％-45％，改性剂0.5％-18％，增韧材料0.3％-3％，高效减水剂0.1％-1.3％，适量的水，以重量比计；所述改性剂是指建筑乳液、水溶性树脂、水溶性可再分散胶粉中的一种或多种，所述增韧材料是指人造聚合物纤维。
“对聚苯颗粒保温砂浆外墙粘贴饰面砖问题的探讨”，朱敏生，城市建设理论研究，第29期，2013年对胶粉聚苯颗粒保温砂浆上粘贴面砖进行探讨，认为要减小界面上因温差引起的剪应力，防止瓷砖脱落，应尽可能使用柔性胶粘剂；要有适当的胶层厚度、良好的施工技术方能保证面砖粘结质量。
然而，在上述现有技术中，饰面材料的柔韧性比较差，限制了其在特定建筑物部位的施用，且难以兼顾柔韧性和强度。另外，在上述现有技术中，柔性饰面软石材(砖)施工所需的黏接砂浆需要进行特殊配置，价格高且耐燃烧性能不足。
为了使柔性饰面软石材(砖)可兼顾柔韧性和强度，具有二者的良好平衡，本发明提出了一种改进的柔性饰面软石材(砖)。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，在现有技术的基础上，本发明人经过深入研究和大量实验，提出了如下技术方案：
在一方面，本发明提供了一种柔性饰面软石材(砖)，其通过包含以下成分的原料制成：
所述百分数是以基于制造原料的总重量计。所述总重量以干基计，即不包括在制造过程中所加入的必要量的水。
当采用粗中细级配的砂时，其级配比例优选为：以细度模数计，3.7～3.1模数的粗砂为30-60重量％；3.0～2.3模数的中砂为10-30重量％；2.2～1.6模数的细砂为10-20重量％。通过该级配比例，能够最有效地使粗砂起骨架支撑作用，细沙其填充作用，中砂起促进流动性作用，发挥各种砂之间的协同配合作用。
所述主填料可以为本领域中的常规填料。在本发明中，优选为天然矿物填料，例如硅藻土、石英粉、石膏、彩砂或它们的组合。
所述其它功能性填料可以为本领域中的常规功能性填料，例如颜料、造孔剂等。这些功能性填料可以给主填料提供功能补充。
在特别优选的一个实施方式中，所述无机助剂可包括如下成分或者由如下成分构成：20-40％重量的MgO，20-50％重量的粉煤灰，1-5％重量的MgCl2，10-35％重量的膨润土，5-10％重量的煤矸石粉。其通过将所述成分进行混合，然后研磨获得。
本发明人经研究发现，所述氧化镁可以起到固化剂的作用，所述粉煤灰和煤矸石粉可以起到辅助固化剂的作用，能够进一步激发氧化镁的固化作用，所述氯化镁具有调合作用，改善各成分之间的相容性，所述膨润土能够起到稳定剂的作用。这样的组成配方在本领域中为首次报导，其能够使各组分之间发挥有机协同作用，从而使最终制得的柔性饰面软石材(砖)具有最佳的强度，并兼顾柔韧性，另外还有利于该柔性饰面软石材(砖)的施工。
优选地，所述有机助剂包括有机硅偶联剂，特别优选为下式所示的有机硅偶联剂：
研究发现，这样的有机助剂可有效改善柔性饰面软石材(砖)的强度性能，尤其在调湿初期，把强度性能保持在最大程度。
最优选地，所述高分子聚合物乳液的高分子聚合物优选是通过使如下单体(I)和单体(II)共聚获得的共聚物：
(I)
其中R1为C2-C4的烷基，例如乙基，R2为C2-C6的支链烷基，例如异丙基，n为2-10的整数；和
(II)
其中单体(I)和(II)的重量比为60-90:10-40，所述共聚物的重均分子量为600-2000。
在所述结构中，所述聚合链的主链由带羧基的主链构成，使得该聚合物具有良好的柔韧性和强度；同时，重复-CH2CH2O-基团的存在增强了疏水性，这进而增强了本发明的柔性饰面软石材(砖)的耐水性，从而可减缓其老化。
本发明人还发现，通过在单体II的苯环的对位引入F取代基，在聚合物主链上提供了吸电子的悬垂侧基，使得聚合物主链的共价键强度显著增加，其使得最终制得的柔性饰面软石材(砖)具有良好的强度。
高分子聚合物乳液可通过本领域的常规乳液制备方法获得。
本发明的这种兼具有优异柔韧性和强度的聚合物或其类似物尚未见报导。
聚合方法可以采用本领域常规的聚合方法来进行，例如本体聚合、溶液聚合、乳液聚合法或悬浮聚合。
在本发明的一个优选实施方式中，所述聚合物还包括聚合物增强纤维、玻璃纤维、金属纤维或它们的任意组合。
所述聚合物增强纤维、玻璃纤维、金属纤维或它们的任意组合的含量可以为1-5％重量，基于聚合物的总重量计。
为了进一步降低柔性饰面软石材(砖)的密度，还可以在其制造原料中加入加气剂。所述加气剂的量可以为0.1-2％重量，基于制造原料的总重量计。
本发明人经过大量筛选和试验，研制出如下加气剂，该加气剂优选由4％～8％重量的椰油酸二乙醇酰胺、90％～95％重量的松香发泡剂和1％～5％重量的十二烷基苯磺酸钠组成。这样的加气剂具有显著的环境友好特点，另外产生的气孔细小且均匀，不会对柔性饰面软石材(砖)的强度产生明显影响。
在另一方面，本发明提供了上述柔性饰面软石材(砖)的制造方法，该方法包括以下步骤：
(1)配料或混料：将原料按照上述比例顺序进行混合，搅拌均匀，然后进行涂压，涂压通过注料机注入特定模具中流平来进行，必要时人工抹平；
(2)滚刮：利用刺滚滚筒模具对浆料进行滚刮，使之厚度一致，并于表面制造一定的规则纹理；
(3)烘晾：将经前两步的浆体过烘干通道约60℃短暂烘干后放置在晾干架上晾干，晾干至脱水干燥；所述烘干温度优选为80-120℃；
(4)成型：经晾干架晾干后脱膜修整成型；
(5)喷涂：成型石材放入饰面喷涂机进行喷涂饰面涂料喷涂；
(6)晾干：喷涂完成传送至晾架晾干修整，至此为半成品；
(7)冲压：半成品经过冲压床，冲压成规格尺寸；和
(8)覆膜：经冲压后在饰面涂层覆上薄膜以作保护，即可获得成品。
由于上述具有优异性能的原料的使用，本发明的柔性饰面软石材(砖)与现有的柔性饰面材料相比，具有诸多优异的性能，例如柔韧性、强度和耐水性。
在本发明的又一方面，还提供了所述柔性饰面软石材(砖)的施工方法，该方法包括以下步骤：
(1)清理墙体基层；
(2)用水泥、石英砂、聚合物粘结剂、水调制成黏接砂浆，水添加量优选为黏接砂浆重量的25-30％，所述聚合物粘结剂的量优选为黏接砂浆重量的5-10％。该黏接砂浆的调制可以参照本领域的常规黏接砂浆调制方法进行。
(3)将黏接砂浆施涂墙体基层上；施涂的厚度优选为1-2mm。该厚度明显薄于本领域的常见粘结剂厚度，这是因为本发明的柔性饰面软石材(砖)具有优异的轻体性，使得较薄的粘结剂厚度即可实现牢固的附着。
(4)将柔性饰面软石材(砖)压粘于墙体基层上。
(5)在柔性黏接砂浆初凝之前，用毛头刷在面砖接缝处进行刷缝，将石材(砖)缝中多余的柔性黏接砂浆刷去或掩饰在柔性饰面软石材(砖)的周缘缝中。
所述聚合物粘结剂优选为木质素经过碱处理后获得产品。木质素在碱的作用下，发生一定程度的碱性水解，使其溶解度增加，经沉淀分离，得到所述聚合物粘结剂。该聚合物粘结剂也可以作为造纸工业的副产物(例如黑液沉淀物)获得。
本发明主要针对现有的外墙外装饰体系，相对传统的瓷砖、大理石外墙外装饰体系的自重大，掉落易砸伤人，价格昂贵，不够节能环保，且国家已明令禁止使用在高层建筑等缺点，本发明产品具有自重小颜色多样、制作简单、价格便宜、拥有环保节能、具有瓷砖大理石所没有的柔韧性，可用于一些特殊部位粘贴、同时具有一定的防水性能。同时与市场中用外墙涂料可组合搭配使用，具有良好的适应性、多样性，也更美观；相对于纯粹使用外墙涂料喷涂墙面，由于以本发明产品作为基材，在工厂进行机械自动喷涂制成半成品，可防止涂料现场喷涂发花等现场问题，且相比涂料喷涂墙面费时耗工，本发明产品配以所述特定黏接砂浆具有更简便施工性，即如瓷砖般粘贴勾缝即可。
相对于现有类似的柔性饰面砖而言，本产品在柔韧性同等的情况下，兼具一定的强度，在喷涂涂料或整体成砖后，更具有瓷砖、大理石的质感与纹理。
具体实施方式：
在本发明中，柔性饰面软石材或砖的测试标准依据包括：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》，和JC/547-2005《陶瓷墙地砖胶粘剂》。
实施例1
由水泥30％、砂50％、石膏5％、助剂2％、高分子聚合物13％(以重量计)为原料制备柔性饰面砖，其中所述助剂由30％重量MgO、40％重量粉煤灰、5％重量MgCl2、20％重量膨润土、5％重量煤矸石粉混合并研磨获得。
所述高分子聚合物通过如下方法获得：
单体(I)的化学结构式为：
其中R1为乙基，R2异丙基，n为6，该单体通过将聚乙二醇和乙基丙烯酸按照常规酯化方法进行酯化，然后将酯化产物与乙氧基氯按照常规消除反应制得，或者可以直接商购自Fluka-RdH公司；
单体(II)的化学结构式为：
该单体可商购自中国医药(集团)上海化学试剂公司；
采用乳液聚合法，向500mL带有机械搅拌装置的圆底烧瓶中加入80g单体(I)和12g单体(II)以及200mL去离子水，在搅拌的情况下通入氮气，然后加入0.1g过硫酸铵以作为引发剂，升温至85℃的聚合温度，保持反应5小时，结束反应后回收高分子聚合物，经测量所得共聚物的重均分子量为约1450。
所述柔性饰面砖制造步骤包括(1)配料或混料：将原料按照上述比例顺序进行混合，加入为所述制造原料重量的50％的水，搅拌均匀，获得约100kg的混合料，然后进行涂压，涂压通过注料机注入特定模具中流平来进行；(2)滚刮：利用刺滚滚筒模具对浆料进行滚刮，使之厚度一致，并于表面制造牛皮状纹理；(3)烘晾：将经前两步的浆体过烘干通道短暂烘干(温度为约85℃)后放置在晾干架上晾干，晾干至脱水干燥；(4)成型：经晾干架晾干后脱膜修整成型；(5)喷涂：成型石材放入饰面喷涂机进行喷涂饰面涂料喷涂；(6)晾干：喷涂完成传送至晾架晾干修整，晾干温度为室温，至此为半成品；(7)冲压：半成品经过冲压床，冲压成规格尺寸；和(8)覆膜：经冲压后在饰面涂层覆上薄膜以作保护，即获得成品。
对比例1
该对比例与实施例1的区别之处仅在于所述高分子聚合物用等重量的聚氨酯替代，聚氨酯为本领域常见的用于制造柔性饰面砖的高分子聚合物。
对比例2
该对比例与对比例1的区别之处仅在于所述助剂用等重量的可再分散胶粉替代，可再分散胶粉为本领域常见的用于制造柔性饰面砖的助剂。
对实施例1、对比例1和2制得的饰面砖进行性能测试，测得的性能如下：
| 项目 | 实施例1 | 对比例1 | 对比例2 |
| 抗拉强度，Mpa | 1.23 | 1.12 | 1.01 |
| 柔性(压折比) | 2.1 | 3.2 | 4.1 |
由上述对比清楚地可以看出，实施例1与对比例1相比，在抗拉强度稍高的情况下，柔韧性明显较好；实施例1与对比例2相比，抗拉强度和柔韧性明显要好更多，这些效果是先前所不曾预料到的。从而表明在本发明中，所述高分子聚合物和助剂的使用使得制造的柔性饰面砖兼具有良好的强度和柔韧性。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可授予专利的范围由权利要求书限定，且可以包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这种其它实例旨在处于权利要求书的范围之内。在不会造成不一致的程度下，通过参考将本文中参考的所有引用之处并入本文中。
Claims (5)
1.一种柔性饰面软石材或砖，其通过包含以下成分的原料制成：
所述百分数是以基于所述制造原料的总重量计；
其中所述无机助剂由如下成分构成：20-40％重量的MgO，20-50％重量的粉煤灰，1-5％重量的MgCl2，10-35％重量的膨润土，5-10％重量的煤矸石粉；
所述砂为粗中细级配的砂，以细度模数计，3.7～3.1模数的粗砂为30-60重量％；3.0～2.3模数的中砂为10-30重量％；2.2～1.6模数的细砂为10-20重量％；
所述主填料为天然矿物填料；所述天然矿物填料为硅藻土、石英粉、石膏或它们的组合；
所述有机助剂为消泡剂、减水剂或它们的组合；
所述高分子聚合物乳液为水性乳液；
其它功能性填料为颜料或造孔剂。
2.根据权利要求1所述的柔性饰面软石材或砖，其中所述原料还包含加气剂，加气剂的掺量为0.1-2％，基于原料的总重量计。
3.根据权利要求2所述的柔性饰面软石材或砖，其中所述加气剂由4％～8％重量的椰油酸二乙醇酰胺、90％～95％重量的松香发泡剂和1％～5％重量的十二烷基苯磺酸钠组成。
4.一种制备根据权利要求1-3中任一项所述的柔性饰面软石材或砖的方法，该方法包括以下步骤：
(1)配料或混料：将原料按照上述比例进行混合，搅拌均匀，然后进行涂压，涂压通过注料机注入特定模具中流平来进行，同时进行铺垫网格布工序，必要时人工抹平；
(2)滚刮：利用刺滚滚筒模具对浆料进行滚刮，使之厚度一致，并于表面制造一定的规则纹理；
(3)烘晾：将经前两步的浆体过烘干通道短暂烘干后放置在晾干架上2～12h，晾干至脱水成型，可脱模为止；
(4)成型：经晾干架晾干后脱模修整成型；
(5)喷涂：成型石材或砖放入饰面喷涂机进行饰面涂料的喷涂；
(6)晾干：喷涂完成传送至晾架晾干修整，晾干时间为8～24h，至此为半成品；
(7)冲压：半成品经过冲压床，冲压成规格尺寸；
(8)覆膜：经冲压后在饰面涂层覆上薄膜以作保护，即可获得成品。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的柔性饰面软石材或砖的施工方法，该方法包括以下步骤：
(1)清理墙体基层；
(2)用水泥、石英砂、聚合物粘结剂、水调制成粘接砂浆，水添加量为粘接砂浆重量的25-30％，所述聚合物粘结剂的量为粘接砂浆重量的5-10％；
(3)将粘接砂浆施涂墙体基层上，施涂的厚度为1-2mm；
(4)将柔性饰面软石材或砖压粘于墙体基层上；
(5)在粘接砂浆初凝之前，用毛头刷在面砖接缝处进行刷缝，将石材或砖缝中多余的粘结砂浆刷去或掩饰在柔性饰面软石材或砖的周缘缝中。
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