陶瓷砖用膏状背胶标准初探

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湖北碱克新材料有限公司   陈乐舟

武汉科技大学   廖国胜龚瑾付毅群余璇

摘要:简要介绍国内陶瓷砖用背胶的生产、应用与市场情况,同时参照JC/T 547-2017《陶瓷墙地砖胶粘剂》的依据、实验条件与试验方法,分析、探讨于陶瓷砖用背胶标准,借此展望新标准修订实施后对我国陶瓷砖用背胶生产、应用与市场的影响。

关键词:陶瓷砖用背胶; 行业标准

1 我国陶瓷砖用胶粘剂的生产与使用方式

目前, 我国陶瓷墙地砖胶粘剂产品有3种生产与使用方式 : ( l )工厂生产干混砂浆,工地加水拌和使用;( 2 )双组分,胶粘材料与粉料分别包装,工地加水拌和使用;( 3 )工厂供应液料,工地加人水泥、砂子及水拌和使用。市场上销售的陶瓷墙地砖胶粘剂一部分是由国外企业引进设备、 配方在国内生产,或直接从国外进口产品; 另一部分是由国内企业自制设备 ,研究开发生产;第3部分是由一些小型企业、手工作坊生产的产品。第3部分生产的产品由于工厂规模小、生产设备及工艺落后,使用原材料质量差,产品质量低,但由于其价格便宜,在市场上仍具有相当份额,对性能良好的品牌产品构成一定“竞争”。因此,在我国陶瓷墙地砖胶粘剂市场上,提高产品标准与产品质量水平,扶植名牌产品,打击假冒伪劣产品,净化与规范市场仍然是一项艰巨和长期的任务 。
    20世纪80年代至90年代初,我国建筑施工中普遍使用的是聚乙烯醇缩甲醛胶粘剂(俗称107胶) , 在施工现场与水泥、砂子加水拌和使用。由于其粘结强度低、 收缩大、耐久性差等缺点逐步被淘汰。取而代之的是以聚醋酸乙烯一乙烯共聚 (VAE)乳液与丙烯酸乳液为主要原料的聚合物改性胶粘剂。目前,我国陶瓷墙地砖胶粘剂市场上,主要产品是水泥基陶瓷墙地砖胶粘剂,小部分企业生产膏状乳液陶瓷墙地砖胶粘剂。

2 陶瓷砖用胶粘剂标准

1)标准内容

JC/T 547—2017《陶瓷墙地砖胶粘剂》行业标准, 将产品分为3类:

(1)水泥基陶瓷墙地砖胶粘剂(C)

由水硬性胶凝材料、矿物集料、有机外加剂组成的粉状混合物,使用前需与水或其它液体拌合。

(2)膏状乳液陶瓷墙地砖胶粘剂(D)

由水性聚合物分散液、有机外加剂和矿物填料等组成的膏糊状混合物,可直接使用。

(3)反应性树脂陶瓷墙地砖胶粘剂(R)

由合成树脂、矿物填料和有机外加剂组成的单组分或多组分混合物,通过化学反应使其硬化。

上述每一种类型的陶瓷墙地砖胶粘剂依据不同的可选性能都可能有不同的类别,这些类别可以用以下简称标识 :

普通型胶粘剂—(1);

增强型胶粘剂—(2);

快速硬化胶粘剂—(F);

快速干燥胶粘剂—(A);

抗滑移型胶粘剂—(T);

加长晾置时间胶粘剂—(E)。

特殊变形性能的水泥基胶粘剂(S,其实S1:柔性;S2:高柔性)

外墙基材为胶合板时的胶粘剂(P)。

标识示例: 代号C1FT为,抗滑移—快速硬化—普通型—水泥基胶粘剂。

2) 技术要求

技术要求见表1、表2、表3、表4、表5、表6。

表1 水泥基胶粘剂(C)的技术要求—特殊性能

分类

性能

指标

C1-普通型水泥基胶粘剂

拉伸粘结强度/Mpa

≥0.5

浸水后拉伸粘结强度/Mpa

≥0.5

热老化后拉伸粘结强度/Mpa

≥0.5

冻融循环后拉伸粘结强度/Mpa

≥0.5

晾制时间≥20min,拉伸粘结强度/Mpa

≥0.5

C2-增强型水泥基胶粘剂

拉伸粘结强度/Mpa

≥1.0

浸水后拉伸粘结强度/Mpa

≥1.0

热老化后拉伸粘结强度/Mpa

≥1.0

冻融循环后拉伸粘结强度/Mpa

≥1.0

晾制时间≥20min,拉伸粘结强度/Mpa

≥0.5

表2 水泥基胶粘剂(C)的技术要求—特殊性能

分类

特殊性能

指标

T

滑移/mm

≤0.5

F

6h拉伸粘结强度/MPa

≤0.5

晾置时间≥10min,拉伸粘结强度/MPa

≥0.5

所有其他的要求应不低于表1中列出的
C1型胶粘剂的粘结强度要求

C1的技术要求

S

柔性胶粘剂(S1)/mm

≥2.5,<5

柔性胶粘剂(S2)/mm

≥5

E

加长晾置时间≥30min,拉伸粘结强度/MPa

≥0.5

P

普通型粘接剂(P1)/MPa

≥0.5

普通型粘接剂(P2)/MPa

≥1.0

表3 膏状乳液胶粘剂(D)的技术要求

分类

性能

指标

D1-普通胶凝材料

剪切粘结强度

≥1.0

热老化粘结强度

≥1.0

晾置时间20min,拉伸粘结强度

≥0.5

D2-增强型胶凝材料

21d空气中,7d浸水后的剪切粘结强度

≥0.5

高温下的剪切粘结强度

≥1.0

表4 膏状乳液胶粘剂(D)的技术要求—特殊性能

分类

特殊性能

指标

T

滑移/mm

≤0.5

A

7d空气中,七天浸水后剪切粘结强度

≥0.5

高温下的剪切粘结强度

≥0.5

E

加长晾置时间≥30min,拉伸粘结强度

≥0.5

表5 反应性树脂胶粘剂(R)的技术要求

分类

性能

指标

R1-普通型胶粘剂

剪切粘结强度/Mpa

≥2.0

浸水剪切粘结强度/Mpa

≥2.0

晾置时间≥20min,拉伸粘结强度/Mpa

≥0.5

R2-增强型胶粘剂

热冲击后剪切粘结强度/Mpa

≥2.0

表6 反应性树脂胶粘剂(R)的技术要求—特殊性能

分类

特殊性能

指标

T

滑移/mm

≤0.5

3) 标准说明

JC/T 547—2017的试验方法追溯至前是采用了下列欧洲标准:

(1)试验条件等效采用EN 12004,环境温度(23士2)℃,相对湿度(50士5)%,试验区的循环风速小于0.2 m/s。

    (2)水泥基胶粘剂:等效采用EN 1348:1997《瓷砖胶粘剂—水泥基胶粘剂的拉伸粘结强度的测定方法》。

    (3)膏状乳液胶粘剂:等效采用EN 1324:1996《瓷砖胶粘剂—乳液基胶粘剂剪切粘结强度的测定方法》。

    (4)反应型树脂胶粘剂:等效采用EN 12003:1997《反应型树脂胶粘剂剪切粘结强度的测定方法》。

    (5)晾置时间:等效采用EN 1346:1999((瓷砖胶粘剂—晾置时间的测定方法》:

(6)滑移:等效采用EN 1308:1996《瓷砖胶粘剂—滑移性的测定方法》

(7)润湿能力:等效采用EN 1347:1998((瓷砖胶粘剂—润湿性的测定方法》。

    (8)横向变形:等效采用EN 12002:1997《瓷砖胶粘剂—水泥基胶粘剂和勾缝剂的变形的测定方法》。

3 陶瓷砖用膏状背胶标准探讨

1) 制定陶瓷砖用背胶的意义

    随着建筑内外墙饰面的快速发展,出现了大量的低吸水率甚至零吸水率、大尺寸的饰面材料,如陶瓷薄板、玻化砖、抛弃光砖、微晶砖、仿古砖、人造大理石等,铺贴材料也从水泥砂浆,发展至瓷砖粘结剂、瓷砖背胶。随着瓷砖吸水率越来越低,粘贴面也越来越光滑致密,采用传统铺贴更加无法满足粘结要求。尤其是玻化砖、抛光砖材质强度较高,对温度变化敏感,温差不同步,与水泥的的热膨胀系数不同,大规格瓷砖铺贴后存在温差应力,季节性的温差振荡会造成粘结强度降低,破坏砖体和基体的粘结强度,导致了瓷砖与结构层之间就会因粘贴、结合不牢而出现强度降低,破坏砖体和基体的粘结强度,导致了瓷砖与结构层之间就会因粘贴、结合不牢出现空鼓。水泥砂浆属于刚性材料,其耐久性好但粘结强度不高,也无法抵御因热胀冷缩或湿胀干缩带来的脱落。这类饰面材料的铺贴要求瓷砖粘结剂具有很强的粘结力以及足够的柔韧性,足以抵御因气候变化带来的破坏,以及高层楼宇的轻微震动,针对吸水率较低的抛光砖、玻化砖、建筑薄板要求推荐C2级别的瓷砖粘结剂,但整体铺贴成本较高。加之国内大多数瓷砖粘结剂厂家一直按照C1的标准生产产品,因此导致很多低吸水率的瓷砖出现空鼓、脱落的现象。

瓷砖背胶作为一种应用于瓷砖背面的新型粘接材料不仅能有效降低瓷砖的表面张力,而且能提升瓷砖与水泥砂浆的粘结力,有效解决了空鼓、瓷砖脱落等现象,同时和瓷砖粘结剂相比,能大幅度提升与水泥砂浆层的粘结力,能大幅度降低铺贴材料的成本。

膏状型瓷砖背用胶是近两年出现的一种新型单组分绿色环保柔韧型瓷砖胶粘剂,是由丙烯酸乳液为主要基料,添加无机矿物粉料、多种助剂组成,具有强烈粘接其最大的优势是粘结强度明显优于砂浆及瓷砖胶等传统陶瓷墙地砖胶粘剂。其激发剂可以促使背胶分子与水泥中的硅、铝酸盐等成分聚合生成新的凝胶体,包裹分子链状结构,封闭活性离子之间的间隙,达到最大粘结力,而且良好的耐心水性、耐冻融和耐高温性能。产品与JC/T 547--2017《陶瓷墙地砖胶粘剂》标准产品质量相比,作用虽相同,但又有区别。

2)本标准与JC/T 547--2017《陶瓷墙地砖胶粘剂》标准主要区别有:

①、在JC/T 547--2017《陶瓷墙地砖胶粘剂》标准中针对于水泥基胶粘剂和反应型树脂胶粘剂的胶粘强度测定采用吸水率≤0.2%的瓷质砖,膏状乳液胶粘剂的胶粘强度测定采用吸水率为(15±3)%的陶瓷砖,而对膏状瓷砖背胶未涉及。

②、随着低吸水率(≤0.2%)瓷砖如玻化砖等在装饰装修工程广泛,实际工程中掉砖现象越来越严重,究其根源是水泥砂浆、水泥基瓷砖胶和膏状乳液胶粘剂等陶瓷墙地胶粘剂与低吸水率陶瓷饰面材料胶结强度不够所导致的。由此可见,JC/T 547--2017中对陶瓷墙地砖胶粘剂的胶粘强度值≥0.5MPa明显偏低,而作为水泥基瓷砖胶、反应型树脂胶粘剂和膏状乳液胶粘剂等陶瓷墙地胶粘剂又满足JC/T 547--2017标准要求,这样出现了JC/T 547--2017标准与工程质量脱节,也就是产品本身质量符合标准要求于工程质量事故频发的矛盾。

③、对于膏状瓷砖背胶产品本身性能远高于传统的瓷砖胶粘剂,如胶粘强度在1.0MPa以上,若检验参照JC/T 547--2017《陶瓷墙地砖胶粘剂》标准执行显然不科学,在与JC/T 547--2017行业标准不冲突和当前制定标准的大环境前提下,单独制定《膏状瓷砖背胶陶瓷墙地砖胶粘剂》标准势在必行。

④、在JC/T547-2017的标准中规定,所有的技术指标按照C1的标准,均不大于0.5MPA,按照C2的标准,均不大于1.0MPA,随着瓷砖生产水平的提高,不管是C1还是C2的标准,均满足不了瓷砖铺贴的要求,瓷砖脱落的事件时有发生。因此制定新的符合现在瓷砖铺贴材料的标准已经迫在眉睫。在当前的情况下,特别是一些大规格的瓷砖,例如600mm×900mm,900mm×1200mm, 900mm×1800mm等规格的瓷砖,如果继续用JC/T547-2017的标准来检测,加大了瓷砖脱落的风险。我们需要制定更高的标准来适应当前的这些瓷砖铺贴。

⑤、在JC/T547-2017的标准中,一般水泥基胶粘剂的拉伸强度不超过1.0MPA,在新的瓷砖背胶的具体使用过程中,我们是将瓷砖背胶均匀的刮抹在瓷砖背面,其厚度为2mm左右,然后将水泥砂浆刮抹在瓷砖背胶上面,其厚度根据施工现场的要求,一般在10-20mm之间。如果按照JC/T547-2017的标准来进行检测,其测试结果根本测试不出来瓷砖背胶的强度,因为水泥砂浆的强度比瓷砖背胶的强度要低很多,很明显,在JC/T547-2017的标准之下,我们测试的结果不是瓷砖背胶的强度,是水泥砂浆的强度,也就是说,测试得到的数据是一个的数据,这个数据代表不了瓷砖背胶的真实水平。

⑥、在JC/T547-2017的标准中,对水泥基胶粘剂的低温测试要求的温定是(-15±3)℃,很明显这个温度要求很难满足我国北方地区的要求,因此,在新的瓷砖背胶的标准中,我们需要设置更低的温度标准来满足瓷砖铺贴的要求。如果按照JC/T547-2017的标准,将无法测试瓷砖背胶的低温性能,因此需要制定新的标准来满足瓷砖背胶的性能,同时来适应北方地区瓷砖铺贴的要求。

⑦、使用构造上有所不同

JC/T547-2017规定的产品使用构造:基层+瓷砖胶+瓷砖

本标准规定的产品使用构造:基层+水泥砂浆+瓷砖背胶+瓷砖

⑧、本标准制订与JC/T 547--2017行业标准区别在于:膏状瓷砖背胶所采用的标准砖和测试混凝土板及其测试前处理方法进行限定、拉拔试验中砂浆粘结强度的限定,应高于膏状瓷砖背胶的胶粘强度;增加膏状瓷砖背胶的产品状态检测指标,如瓷砖背胶粘度和流动度等瓷砖粘结剂主要用于粘结瓷砖和面砖的粘合剂,亦被称为聚合物瓷砖粘结砂浆。该瓷砖粘结剂它彻底解决了瓷砖、地砖等材料在粘贴施工中没有高品质专用粘接材料可以选择的困扰。膏状乳液胶粘剂(D类)是以水性聚合物分散液、有机外加剂和无机矿物材料组成的膏状混合物,可直接使用,R类合成树脂、矿物填料和有机外加剂组成的单组分或多组分混合物,通过化学反应使其硬件化,产品价格高,使用成本大,用量较之前2种要少得多。

膏状瓷砖背胶是针对吸水率极低的玻化砖、抛光砖等低吸水率瓷砖开发出来的新型铺贴材料,其粘结强度远高于目前市场上水泥砂浆和水泥基瓷砖粘结剂、反应型树脂胶粘剂等,解决了这类瓷砖铺贴材料的空鼓和脱落难题。市场膏状瓷砖背胶鱼龙混杂,品质也良莠不齐,给膏状瓷砖背胶的健康发展带来极大阻力,同时国内外都没有膏状瓷砖背胶的相关检查标准,目前暂以JC/T 547--2017标准作为参考;现场施工验收检测方法、检测设备;验收批和验收周期的划定等还需大量的工作。

针对我国瓷砖铺贴标准太低的现状,此次根据以上几方面来修改制定具有权威性的膏状瓷砖背胶瓷砖铺贴新工产品标准,规范产品市场,为未来瓷砖粘结剂行业竞争成为新蓝海提供支持

4、陶瓷砖用膏状背胶的基本物理力学性能要求

陶瓷砖用膏状背胶的基本物理力学性能符合表1规定要求。

表1 陶瓷砖用膏状背胶的基本物理力学性能要求

序号

项 目

指   标

1

不挥发物含量/%                                           ≥

80

2

施工性

施工无阻碍

3

砂浆晾置时间≥5min,拉伸粘结强度/MPa                      ≥

0.5

4

滑移/mm                                                  ≤

0.5mm

5

剪切粘结强度/MPa   ≥

无处理   28天                  ≥

1.0

养护14d,7d水养                ≥

1.0

热老化(80±2 )度              ≥

1.0

高温(同上)                    ≥

1.0

抗冲击后                        ≥

1.0

6

拉伸粘结强度/MPa   ≥

无处理                          ≥

1.0

21d空气中,7d浸水              ≥

1.0

热老化后                        ≥

1.0

冻融循环后( -20±3)度         ≥

1.0

5、标准主要章节内容、重点与难点

1)标准主要章节内容

本标准规定了陶瓷墙地砖背胶粘剂(以下简称背胶粘剂)的术语和定义、分类、代号与标记、一般要求、技术要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输和贮存。

本标准适用于陶瓷墙地砖膏状背胶。本标准中的强制性内容为瓷砖背胶的抗拉拔强度,拉伸胶粘原强度,浸水后的拉伸胶粘强度,热老化后的拉伸胶粘强度,冻融循环后的拉伸胶粘强度,粘稠度,剪切力,砂浆配比,养护时间环境要求等。

2)重点与难点

①产品标准覆盖的范围

②产品标准的技术要求(项目)设置;

③产品标准的技术要求(项目)试验方法及验证;

④产品检验规则要求。

6、 结语

通过拟制定的《陶瓷墙砖用膏状背胶》标准,根据上述背胶的特征来完善具有权威性的瓷砖背胶瓷砖铺贴标准、规范产品市场,为未来瓷砖粘结剂行业竞争成为新蓝海提供支持。

陶瓷墙砖用背胶是针对吸水率极低的玻化砖、抛光砖等低吸水率瓷砖开发出来的新型铺贴材料,自身性能远高于JC/T 547—2017标准中的陶瓷墙地砖胶粘剂。

   《陶瓷墙砖用膏状背胶》标准的制定对我国陶瓷砖胶粘剂市场必将产生深远的影响:(1)产品标准是衡量产品质量的技术依据,不符合标准的产品不能出厂,这样我国陶瓷砖胶粘剂市场将面临一次“大洗牌”的严峻形势通过贯彻新标准,将淘汰一批落后企业、落后产品。

(2)产品标准水平的提高,必将有利于保证工程质量的提高,从而推动陶瓷砖胶粘剂在建筑业中更大范围的推广使用,尤其是在中国农村城市化、乡村城镇化建设中的普遍使用。(3)

由于我国陶瓷砖胶粘剂标准等效采用了欧洲标准,有利于消除“贸易壁垒”,促进国际技术交流与商品贸易。