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浅析抛光砖吸污原理及防污
工业清洗 2010-06-28 13:16:26 阅读6 评论0   字号：大中小 订阅

１． 前言
　　在现代建筑装饰材料中，抛光砖因耐磨、耐腐蚀，表面光亮如镜，渗花色彩丰富多样而倍受广大消费者的青睐与喜爱，现已成为陶瓷行业中的主流产品。但是，抛光砖具有一个致命的缺点：易脏。由于抛光砖表面存在着微细气孔（４～５％的闭口气孔），这些微细气孔将暴露于瓷砖表面，形成开口气孔，使得抛光砖在使用时易被污染物（如墨水、油漆、茶水、水泥、橡胶等）所污染。因此，如何有效地提高抛光砖防污能力、加强抛光砖在市场中的竞争能力，已成为各生产厂家迫在眉睫的问题。
　　２． 抛光砖吸污分析
　　当前，市场上出售的瓷质抛光砖虽然产品吸水率都比较接近，但防污能力却大相径庭，这说明抛光砖的防污能力不仅与封闭气孔率有关，而且还和抛光砖的其它性能有关，如气孔的结构、形状分布和连通情况等。导致抛光砖防污能力下降的主要原因体现在以下两个方面：
　　２．１坯体中的残留气孔
　　瓷质抛光砖是各种晶粒及晶界、气孔、玻璃相的组合体。通过窑炉烧成，使得坯体的密度增加，但最终产品中始终存在有残余气孔。瓷质抛光砖经烧成后，坯体中的真气孔率、显气孔率和封闭气孔率会随着最高烧成温度的变化而变化如图１所示　。
　　由图可见，瓷质抛光砖在烧成后只是显气孔率下降，直到接近０，而封闭气孔率则总在约８％以上。因此，提高烧成温度只能降低显气孔率，而封闭气孔率甚至在显气孔率消失后还会继续上升。这些封闭气孔经抛光后，就会暴露在砖的表面上，当污染物接触到抛光砖的表面时，一部分污染物就会渗入到暴露的封闭气孔中，形成污点。
　　２、２、抛光面上的小裂纹
　　在低温快速烧成瓷质抛光砖的坯体中，玻璃相约占５０％～６０％，其它为石英、莫来石和气孔。由于石英和玻璃相的膨胀系数相差很大，如果石英颗粒过大，则冷却时玻璃相会受到大的张应力而产生裂纹，甚至使砖坯中的裂纹贯穿。所以，当砖坯中的粗颗粒石英含水量量过高时，砖坯中就存在许多的微裂纹。在抛光过程中，砖坯经过粗磨、细磨和抛光三个受力工序后，在磨头强大外力的作用下，使砖坯内的微裂纹都有不同程度的扩展（如果原来的微裂纹较大，就会发生砖坯断裂、破损的现象）。因此，抛光面是一个布满许多细小裂纹的被磨损的表面，当污染物落到抛光砖的抛光面后，一部分污染物就会渗透到许许多多的小裂纹内，造成抛光砖防污能力差。
　　３． 抛光砖防污剂
　　目前，国内生产的抛光砖基本上都要涂上一层防污剂，以提高抛光砖的防污能力，但各种防污剂产品质量不尽相同，而且防污能力相差悬殊，因此，有必要对抛光砖防污剂作全面的了解。
　　３．１ 防污剂的种类
　　防污剂依溶剂不同可分为：油性防污剂和水胜防污剂；按外观可分为：液体防污剂和固体防污剂。目前，随着打蜡机的广泛使用，厂家使用最多的是液体防污剂，且多以油性为主。
　　防污剂依产品类别不同可分为：蜡类产品、乳胶类产品和有机硅类产品三大类。抛光蜡类产品因其价廉曾普遍使用，但防污效果不甚理想，且防污时间短，因此，它已不再是主流产品；乳胶类产品是水性体系，目前因技术不成熟，且防污性能不如油性，未能被多数厂家接受；有机硅类产品以其优良的渗透能力，长期有效的防污性能而越来越被众多厂家普遍使用，其市场前景十分广阔。一般，有机硅类产品是利用合成聚合物在开口孔的周边形成有效的固体膜，利用有效降低表面张力的方法来防止污物进入孔内，从而达到防污的目的。
　　３．２ 防污剂的功能
　　防污剂的功能主要体现在两个方面：
　　（１）在瓷砖铺贴施工过程中防水泥浆、橡胶印。在铺贴过程中，经常有水泥浆抹在抛光砖的表面，进入砖的毛细孔内就很难清洗掉。
　　（２）在日常生活中防墨水、茶汁和鞋印。目前市场上不少防污剂可防墨水，但是不防水泥痕、鞋印和橡胶印，而鞋印是在施工过程中必须克服的一个问题。在铺贴抛光砖过程中，工人经常用橡胶锤敲打砖面，以调节砖的平行度，但在砖面上会留下黑色的敲打痕迹，相当于在砖面上产生的胶鞋印，所以，防污剂的防鞋印性能相当重要。
　　３．３ 防污剂质量性能
　　衡量某些防污剂质量的好坏，可以从以下几个方面来考察它们的优劣：
　　（１）防污效果。这是防污剂最重要、最根本的指标。
　　（２）防鞋印、橡胶印和水泥浆的性能。
　　（３）防污剂干燥速度。干得太快，无法操作；干得太慢，在包装时仍未干，会影响产品质量。
　　（４）抛光砖表面的光泽度。优良的防污剂不但能提高产品的防污性，还能有效提高产品的光泽度。
　　（５）对人体无害。目前市场上的很多防污剂都使用了对人体有害的化工原料（如甲苯、三氯甲烷等），它们有强烈的刺激性气味，对操作工人的身体将产生不利影响。
　　（６）对泡沫包装材料无侵蚀作用。有的防污剂会与泡沫制品起反应，能破坏包装材料的外观和性能。
　　４． 抛光砖防污技术
　　抛光砖防污原理是利用固体表面改性原理，即利用固体表面吸附特性通过各种表面处理改变固体表面的结构和性质防污物质也就是表面活性物质，经过表面改性后，会在瓷砖的表面形成一层吸附膜，这些膜具有憎水性，这样瓷砖就具有防污作用。当前，有机硅和含氟聚合物由于其低的表面张力，优异耐候性和耐久性及化学反应活性，在抛光砖防污领域中有着广泛的应用。
　　４．１ 蜡类、有机涂层和憎水性表面活性剂防污技术
　　蜡类和有机涂层是较为常用的抛光砖表面防污处理剂，但效果一直不尽人意。打蜡虽然能防污，但蜡的表面张力较大，在瓷砖表面保持的时间短，而且蜡是一种涂覆性材料，一种不透气的密封剂。打完蜡后，外界的水和湿气不能进入瓷砖的内部，隔绝了水汽，具有良好的防污作用，但是蜡长期暴露在空气与阳光中易产生泛黄的现象，而且蜡膜易磨损，防污效果短暂，还有蜡本身易被污染，灰尘等细小的颗粒物会嵌入蜡中形成蜡垢，清洗很不方便。因此，打蜡并不是一种好的防污措施，另外，涂布有机涂层则影响抛光砖表面的光泽度。
　　憎水性表面活性剂具有低的表面张力，小分子憎水性表面活性剂主要有硬脂酸、棕榈酸、油酸、环烷酸混合物、松香酸以及它们的碱金属的水溶性盐，其表面张力较大，在３０～４０ｍＮｍ．之间。经其处理的瓷砖表面，吸附并形成一层薄薄的憎水层，具有一定的防污效果，但由于只是吸附在表面并未结合牢固，容易在外力作用或水流的冲击下脱落而失去防污功效，耐久性能及防污效率欠佳。
　　４．２ 有机硅防污技术
　　抛光砖表面处理剂表面能的大小是抛光砖表面防污性能中很重要的影响因素。表面能低可以阻止尘埃、微生物、水性物、颗粒等的吸附，在外力作用下易脱附。有机硅具有低的表面张力，可低至２１～２２ｍＮｍ，是较为理想和广泛应用抛光砖表面防水防污处理剂。有机硅防污处理剂的原理与常用的表面处理剂不同，有机硅表面防污处理剂是通过与结构材料起化学反应，在瓷砖表面上生成一层几个分子厚的不溶性的憎水树脂薄膜，不但具有憎水抗沾性能而且还能保持瓷砖的正常透气作用。经有机硅表面处理过的瓷砖，具有保持清洁、不粘尘埃、容易清洗、耐擦洗性能优良等特点，而越来越受到市场的欢迎。
　　４．３ 含氟低表面能型防污技术
　　含氟化合物具有很低表面能，全氟烷烃表面张力低至１０ｍＮｍ，与有机硅的接触角比为１１０：１０１，因此具有更优良的防污抗沾能力。尽管含氟化合物的防污性能较好，但因其价格比较昂贵，加之在瓷砖防污技术领域上并不十分成熟，所以当前很少运用氟化合物防污技术。随着科学技术的不断进步，人们正在通过各种方法对它进行改性，相信它会离我们越来越近。
　　５． 提高抛光砖防污能力的方法
　　５．１ 制定合适的烧成制度
　　抛光砖的吸污能力除了与气孔率有关外，还与孔的结构密切相关。在烧成过程中，随着烧成温度的升高，小孔（小于５微米）数量减少，而大孔（大于３０微米）体积增加，如果烧成温度进一步升高，坯体将会出现膨胀，砖坯内就会出现能容纳污物的大孔（大于６０微米），表面质量将会明显变差。对抛光砖防污能力影响最大的也是那些大于６０微米的大孔，因此，在制定烧成制度时，必须使抛光砖具有最小数量的小尺寸的孤立气孔（小于１５微米），严格控制大气孔和连通气孔的出现。一般而言，在比致密烧成温度稍高的温度下烧成的抛光砖能获得这种结构。另外，适当延长１０５１～１１５０℃温度区的时间，可促进坯体的致密度，降低坯体的封闭气孔率，并可避免晶粒的粗化。
　　５．２ 控制坯料细度
　　在球磨工序中，要严格控制坯料的细度，一般２５０目筛筛余于小１％，大部分石英颗粒的粒径小于４０微米，以便在烧成过程中，冷却时因石英颗粒与玻璃相膨胀系数不同引起的应力最小，砖坯中的裂纹最少。另外，在制定合理的冷却制度时，应尽可能防止石英颗粒在５７３℃时因晶型的转变产生较大的应力而出现微裂纹。
　　５．３ 注重坯体的配方与晶型转变
　　砖坯烧结程度好、吸水率低是抛光砖具有良好表面抗吸污能力的基本条件。如从产品内质来讲，抗吸污能力大小还与配方组成与煅烧状态有一定的关系。有时虽然产品的吸水率控制少于０．２％，只说明了微观结构的气孔率降低到很少程度，但晶相的转变程度仍很大程度上影响着产品的抗吸污性能。如单纯从抗吸污角度考虑，同样保持产品吸水率情况下，煅烧时间越长，晶型转变越彻底，抗吸污能力越强，配方中的ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３比越大，高温玻璃相就越多，高岭土残余物晶相越少，产品抗吸污性能就会越好。
　　５．４ 合理地上防污剂
　　抛光后上防污剂是使用最为广泛的一种防污措施。目前市场上防污剂牌子很多，性能不完全一样，例如有些略呈酸性，对防水泥有好处，但对人体健康不利；有些覆盖能力强，对污染物的初期防污效果好，但时间长了容易失效；有些渗透能力强，使用耐久性好，但一般需要用洗涤剂或化学溶剂才容易清理污渍。因此要根据实际情况，合理地选择防污剂。另外，产品上防污剂前最好能够烘干表面水分，并且要有一定的温度，这样防污剂与砖坯表面的附着效果会比较好，会达到理想的防污效果。