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浅议石材修补技术和石材料分析

编辑:徐州喜洁来保洁清洗有限公司  时间:2012/04/21  字号:
摘要:浅议石材修补技术和石材料分析
中国的石材产业近几年取得了较大的发展,其产量也进入世界前列,一些优秀的石材品种和加工企业在国际上也有了较好的声誉。但是,还要清醒的看到,在这个发展过程中,我们在某些方面与世界石材产业整体发展水平还存在着差距和不足。赶上这些差距、弥补这些不足有助于我们石材业整体素质和综合效益的提高,有助于提高中国石材企业在国际石材市场上的竞争力,有助于我们早日成为一个全面的石材强国。
  石材修补技术和材料随着材料科学的不断发展和更新也越来越多的应用于石材加工中,石材修补技术和材料的不断更新和推出以及它对石材业的发展,它对石材质量的影响乃至于它对石材应用效果和使用寿命的影响都是至观重要的,这几点在欧洲这个世界石材业最发达的地区已得到很好的认证。在这里,我们将目前应用于石材修补和修复方面的技术和材料做些讨论,以阐明它们的应用和意义以及对石材相关产业的作用和影响,旨在引起业内人们的重视和树立全新的思想,使一些传统的生产工艺和施工方法得到更新和健全,企业综合效益得到进一步的提高。
  一,关于石材修补的基础材料
  人类运用石材和石材加工业的发展历经了不同的阶段,回顾其发展和革命,都离不开其周边材料科学的发展和技术的进步。随着科学技术的不断进步,新材料的不断产生,使石材修补技术和材料更加科学和健全,效果也更加相对完美,使石材生产的质量得到较大的提升,成本得到下降,石材资源得到更好的运用。
  传统的和新兴的树脂材料在石材修补和修复技术中扮演了重要角色,它们品种繁多、性能各异、工艺简单,效果逼真。作为功能细化了的材料,它们已被较好的应用于石材前期加工中的强化和修补工艺中,石材后期的破损和孔洞的修补也常见于这些树脂材料。例如,环氧树脂被应用于石材的强化、裂纹的修补和板材的粘接;不饱和树脂被用于大理石孔洞的填补;丙烯酸树脂也被用于一些石材表面的修饰;再来还有一些被改性了的树指象光固化树脂等具有了快速修补的功能。
  二,石材缺陷修复的意义
  大家都知道,石材的母体-岩石由各种矿物成分伴生并经过了长期复杂的形成过程。长期的环境演变,使岩体内的金属元素多以各种化合物状态存在,因而它们先天有着一些自然的化学和物理上的属性,也使得石材天然存在着各种不同程度的缺陷和问题。同时这些金属化合物的产生和存在也使石材有着美丽的色调,这使石材除了具有建筑上的功能外,还具有装饰美的效果。这两个主要功能具备的程度,基本上决定了一种石材在市场上的价值,这个价值就成为人们在开采一种石材或选择一种石材重要的衡量尺度。
  长期以来,对于石材存在的各种天然缺陷和问题,无论是石材商还是最终使用者都默认了这些现实,因这一切都是天然的,石材就是这种天然的面孔。但是现实中人们还是在不断的选择和探索,因石材存在的各种缺陷和问题都从根本上影响了石材内在的质量,这种影响表现在具体的每一种石材上程度是不同的,这给人们选择石材提供了较大的余地。最终反应在市场上就是缺陷少的或颜色漂亮的石材受欢迎,石材商也可以获取较大的收益。相反,他们就有可能蒙受较大的损失。随着社会的发展和人生活质量的提高,市场竞争的加剧,人们对石材的质量有了更高的要求。最初它体现在加工设备的进步,工艺和磨料的更新。但这只是外在条件的改善,它们保障了可以得到相对精确的几何尺寸和较高的板面光泽,石材的内在品质如裂细、裂缝、疏松、砂眼和褪色等仍然存在。由此人们认识到,石材质量的全面改善,不能单纯的依赖外在机械加工,还需要探索采取一些办法使石材内在的质量得到改善和强化。实际上这一切就体现在石材加工概念上的升华,使得石材加工这一过程不单单是机械的结果,也由此带来了从事石材相关领域研究的人们不懈的努力:修补和强化材料的健全和更新,石材染色技术和材料,石材防护技术和材料等等。
  石材存在天然缺陷的形式是各种多样的,表现在每一种石材上的程度也是不同的。像花岗石的破损、龟裂和沙眼,大理石的破损、裂缝、孔洞、疏松和褪色都是石材的一些常见问题。它们给石材开采商和石材加工商所造成的损失也是严重的,象一些非常名贵和漂亮的石材在矿山开采初期不得不把矿体上层的一部分风化严重的荒料丢弃甚至把整座矿山放弃。表现在石材的质量上,其一,石材板面粗糙、光亮度差、颜色暗淡。其二,石材强度低,破碎率高。其三,切割碎边。其四,板面孔洞和沙眼使得石材的优等品率低。其五,石材吸水率高,极易受到污染和发生病变。而对于石材开采商的影响也是巨大的,甚至于是致命的。因一座矿山岩体缺陷的轻重直接决定了这种石材品位的高低和开发价值的多少,最终直接影响了荒料的市场寿命和价格。对于石材生产商的影响则表现在这样几个方面的:石材竞争力的影响,市场寿命的影响,生产成本的影响和销售价格的影响。从宏观方面看,石材资源运用率低也是自然资源和社会资源的浪费,因这些资源短时期内是不会再生的,而且石材的开采是付出了自然环境遭到破坏的代价。
  通过对石材的缺陷所产生的影响分析,可以非常明显的看到问题的严重性和解决的迫切性,各种各样的修复方法和产品也相继产生。从简单的打腊、涂胶、粘网,到现在的渗透性树脂的应用等等都是人们在不懈努力和追求的结果。这些产品和方法的产生,使石材制品的质量有了较大的改善,也更加显现了石材这种大自然产物的美丽色彩。实际上,我们还要认识到石材修复技术和产品出现带来的另一方面重要意义,那就是石材资源的合理运用和资源效益的提高。石材开采价值的体现除了要有相对大的储量外,岩体的质地(各种缺陷的程度)和花色也是主要的决定性标准。人们在寻找质地好、花色漂亮、储量大的矿山开采,那些只有好的石质而没有好的颜色,或有好的花色而存在较大缺陷的矿山被放弃,或是将开采的有严重缺陷的荒料丢弃。这样一方面造成开采商在人财物方面的损失,另一方面石材资源得不到充分的运用,同时由于大量的开采和放弃使得自然景观和水土资源遭到了破坏。我们还要看到,优质矿山品种的开采大家群起而功之,最后导致盲目的开采和恶性竞争,使资源的综合效益得不到提升。当然我们也看到有的人将目标放在多数人相反的一面,他们去寻找那些被放弃的有潜在市场价值的石材品种和矿山,然后探讨通过新技术和新材料在重新运用的可能性。因有些石材往往有美丽的花色,但却存在不同程度的缺陷。如果能够使这部分石材的缺陷得到修复,所产生的市场价值和社会效益将是巨大的,因石材的花色毕竟对市场有着较大的诱惑力。事实证明,走在市场前面的人始终是新技术材料的最大收益者。
  三,一些常见的石材修复材料和方法
  实际上人们一直在不断的努力探索一些好的方法和材料来修复和弥补石材一些常见的缺陷,以提高石材的整体质量和效果,这在当今石材大规模的生产和应用中尤为重要,它就像人们自身追求美一样。当然,无论是人类自身的美化还是石材缺陷的修复,都离不开一些新技术和新材料的产生和应用。推陈出新,及时的应用一些科学合理的新材料,才能使石材修补的效果更加完美,而这个效果不能仅限于工厂这个环节,还要保持在安装和使用环节,以使综合效益最大化。
  1,涂腊
  对石材板面涂蜡处理是一种应用最早,成本最低,也是一些石材厂家最常用的一种旨在得到较好光泽和板面效果的方法。它能掩盖板面上一些细小的裂纹,也能增加石材的光泽和色泽。但是这种方法和材料不能从根本上解决问题,效果的持久性较差。如果涂过腊的板材在室外使用,它会在短时间内暴露其本来的面目。再来,涂过腊的石材由于蜡质堵塞石材毛孔而使其不具有透气性,往往导致石材发生病变,同时也使石材防护处理变得困难。蜡质还会吸附灰尘,使得被处理的石材表面容易污染。
  2,不饱和树脂应用于石材修补和增强
  一些石材存在着天然的裂隙和孔洞,因而使得板材表面效果较差,加工和安装时破损率较高,尤其是石材和使用一些大规格的板材。因此,人们将不饱和树脂引入到石材的修补和增强。
  我们所说得不饱和树脂科学的名称叫不饱和聚酯树脂,当由饱和的或不饱和的二元酸与饱和的或不饱和的二元醇缩聚而成的线型高分子化合物溶解于单体(通常指苯乙烯)中变成粘稠的液体时,我们称它为不饱和聚酯树脂。不饱和聚酯树脂是一种热固性树脂,当其在热或引发剂的作用下,可固化成为一种高分子网状聚合物。它被应用于石材的修补和增强是基于这样几个面:固结速度快;粘度低,易于使用和操作;颜色浅,透明性好;胶体硬度高,抛光性好;配制简单,成本低。
  1),不饱和树脂用于石材表面的修补
  将不饱和树脂稀释成适当的粘度,或添加合适的颜料和粉末填料,用于修补石材表面上的孔洞和裂缝,这时候我们把它成为石材面胶。这种面胶主要被用于工厂生产时大理石板材表面裂缝和缺损的修补以及洞石孔洞的填补等。使用时可根据板材的缺陷情况将整张板面全部刮胶或局部修补,然后自然摆放使胶体固化再打磨抛光或通过装置加热使其胶体快速固化再打磨抛光。
  人们基于以上几点将不饱和树脂用于石材修补已经过了较长的时间,也取得了满意的效果。但由于不饱和树脂本身的缺点,使得它作为一种石材修补材料在物理上存在这样一些缺点:胶体的粘和强度差;胶体脆性大;胶体收缩率大;耐湿热性能差。在石材上具体表现是:被填补和粘接的石材板面裂缝受力时开胶断裂;用于填补的胶体固结打磨后会出现收缩凹陷;胶体于石材结合缝收缩开裂。由此,人们继续探索使用一些性能更加完美的树脂材料用于石材的修补。
  2),不饱和树脂用于石材的增强
  一些裂纹丰富和材质疏松的石材(主要是大理石)特别是大规格板材在加工、搬运和安装时容易出现断裂和破损,由此人们也把不饱和树脂用于石材的增强处理。在石材背面涂胶和背网是目前被一些石材厂用来防止石材断裂和破损常用的方法,使用时将不饱和树脂配制成适当的粘度,然后涂刮在石材的整个背面,或再粘覆上一层纤维网,以达到增强和托扶等目的。这时候我们也将这种不饱和树脂称为石材为背胶。
  不饱和树脂的一些缺点也使得它作为石材背胶同样存在这样一些问题:这种背胶体只是涂附在石材的表面上而没有渗透效果,不会对石材的本质起到强化作用;它也不适合一些强度低容易破碎的石材生产薄板时的处理;胶层与石材的粘合力差,脱皮后又使得板材破损;胶层与石材的粘合力差,耐湿性差,在石材湿铺的情况下势必要将胶层撕掉,否则会导致石材空鼓。综合分析这些问题我们不难看出,使用这种补强材料处理的板材只是在工厂阶段起到了一定的作用,而在安装的时候,如果撕掉了这层胶层,板材的破碎率还是非常高的。
  3),云石胶
  讨论不饱和树脂作为石材的修补材料时不能不讲云石胶,因市场上这种常见的石材修补材料也多由不饱和树脂配制的。这种云石胶除了不饱和树脂那些缺点外,由于配制时添加了大量的溶剂和填料,固化剂添加的随意性,使得它的固结程度和粘合强度变得更差。更可怕的是它还被一些人用于石材幕墙安装时挂件的锚固。当然,它之所以吸引人们使用除了使用方便之外,还是价格便宜。
  3,环氧树脂应用于石材的修补和增强
  鉴于不饱和树脂的缺点使得它作为石材修补材料存在着许多问题,因而促使人们寻找其它材料,以使石材修补和增强效果更加完美。随着环氧树脂生产工艺和质量的日臻健全,固化材料的不断创新,它已当仁不让的作为相对科学和完美的材料用于石材的修补和增强。
  环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,通常被处理成液态树脂使用。由于分子结构中含有活泼的环氧基团,使它们可与各种类型的固化剂发生交联反应而生成具有三向网状结构的高聚物。它被应用于石材的修补和增强是基于这样几个面:物理特性好,粘合强度高;胶体固化收缩率相对较低;固化时间可控性大,可室温固化也可高温固化;分子量适当,粘度可调,浸润性和渗透性好;胶体固化时收缩率相对较低。
  1),环氧树脂用于石材表面的修补
  选择适当环氧环氧树脂和固化剂,或事先在环氧树脂中添加颜料和填料,以A、B组分的形态按确定的比例混合使用,用于修补石材表面上的孔洞和裂缝,所以也可把它称为石材面胶。通常这种面胶也主要被用于工厂生产时花岗石表面裂隙的修补和大理石板材表面裂缝、缺损的修补以及洞石孔洞的填补等。使用时可根据板材的缺陷情况将整张板面全部刮胶或局部修补,然后自然摆放使胶体固化再打磨抛光或通过装置加热使其胶体快速固化再打磨抛光。
  环氧树脂作为石材面胶与不饱和树脂相比具有更多的优点;它的粘结强度高,粘结部位不容易开裂;它渗透性能好,能渗入裂隙内部弥补粘合;胶体收缩率低,打磨后胶面不会凹陷;能够修补花岗石上常见的细小裂隙。环氧树脂以越来越多的趋势正在取代不饱和树脂作为石材的修补材料。
  2),环氧树脂用于石材的增强
  由于环氧树脂具有较好的粘合强度、渗透性和耐湿性,因此也可以把它作为一种理想的石材增强材料用于涂刮在石材背部防止石材断裂和破损。环氧树脂作为石材背胶使用,与不饱和树脂石材背胶相比具有这样一些优点:胶体具有一定的渗透性,可进入裂缝内粘合和弥补;胶体与石材表面粘合力极好,胶层和背网不会脱皮;因胶层与板材粘合强度高,铺装时背胶和背网不需撕掉,板材的破损率相对减少。
  但是,环氧树脂作为石材修补材料尽管已具备了许多的优点,但还是有一些美中不足的缺点:胶体的固化时间相对较长;AB组分配比相对严格;流水线作业时需对现有烘干设备进行改造,因早前的许多补胶线是按不饱和树脂设计的;使用成本要比不饱和树脂高。针对这些问题,我们材料生产商也在积极探索,以解决环氧树脂的固化时间与应用效果一些矛盾,一些工厂也改造了设备,以适应环氧树脂大批量的应用。尽管如此,环氧树脂还是可以作为一种理想的石材修补和增强材料来推广使用,现在欧洲地区的一些石材商已绝大多数的采用了环氧材料和工艺来对石材大面积的修补和增强,而且它也能满足一些石材相关标准中对补强材料的物理要求。
  4,光固化树脂用于石材的修补
  光固化树脂是指将一些树脂材料改性加入特殊的活性基团,然后吸收光的能量开始交联聚合达到固化的状态。光固化的树脂基料有各种,环氧、聚酯、丙烯酸和有机硅等都可以引用做成光固化树脂。它固化时间比较短,从几秒到几分钟,因而使用效率极高。
  光固化树脂用于石材修补已有较早的先例,但鉴于光固化树脂的一些特点,它目前多被用于石材表面的修饰和浅小凹坑的填补。这是因光固化树脂的胶层不能太厚,也不能有较深的颜色,否则光源的能量不够,使胶体不能充分固化。光固化树脂的粘接强度相对较低,所以也不能很好的用于石材粘接补强。但对于一些不受力的石材局部缺损的修补,它还是表现出了极大的灵活性和可操作性。由于使用光固化树脂必须配备一个能提供光源的设备,这也给它的推广和普及带来困难。
  5,快速固化石材修补胶
  快速固化石材修补胶就是为了满足石材生产和安装需要,将树脂材料配制成具有一定的流动性、能够快速固化、适当的粘接强度、有色或物色的粘接剂,用来对石材毛料或成品进行局部修补或粘接。这些快速石材修补胶按采用的树脂类别主要有环氧体系、不饱和树脂体系和丙烯酸酯体系等几大类;按固化形式有单组分、双组分和光固化等几大类。固化时间上约在几分钟至三小时之间。在选择这些产品是要注意这样几个方面:适当的粘接强度,与石材适配,耐候性,使用方便。
  结束语
  石材修补技术和材料不可质疑的成为石材应用技术的一个重要方面,它将有助提高中国石材业的整体质量水平和综合效益。它对石材资源合理运用的影响也是巨大的。但是我们还要看到,由于石材在中国属于传统的产业,多数企业靠低廉的劳动力,简陋的生产设备,廉价的石材资源来维护经营,创新经营的观念比较淡薄,对新技术,新材料的反应滞后,因此我们整个石材行业要及时的革新观念,提高质量意识,及时握住新技术,新材料给予市场带来的机会和利益,以石材质量和社会效益为重,提高中国石材在国际上的竞争实力,使中国成为一个真正的石材强国。
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