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石材清洗剂的分类 检测及评价

       【北京瑞丰人造石厂】       


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近二十年来,石材已经成为最时尚的建筑装饰材料之一,其自然古朴的外观是其他装饰材料难以比拟的。但是,以前未曾料到的石材 “毛病”现在也越来越多地显现出来。例如,经常见到的石材锈斑、有机色斑、水迹和水斑、盐斑与白华、表面失光和油斑等等。这些毛病破坏了石材原有的装饰效果,而清除它们具有相当难度,因为它们已经深入石材的微孔隙中,不是普通的表面擦洗能够清除的,而打掉重装则耗资可观。由此,相应的清洗和防治技术应运而生。石材的专用清洗药剂已经成为石材行业中的不可缺少的分支领域,显现出可观念的经济前景。目前,我国石材清洗剂 的研制、生产和使用还处于起步阶段,尽早地规范石材清洗剂的检测和评价方法对于我国石材清洗业的发展具有重要意义。本文仅为一种探索,以供行业内外人士参考。

  1、石材清洗剂的分类

  石材清洗剂按形态可分为:液体型、气溶胶型、粉末型等;

  按溶剂的性质可分为:水剂型、溶剂型、乳液型、凝胶型等;

  按清洗剂的酸碱性可分为:酸性型、中性型、碱性型等;

  也可按清洗对象分为:去除各种污垢(无机污垢,如锈斑、墨迹、白华、盐斑、水斑等;有机污垢,如油斑、茶水迹、生物色素等)的专用清洗剂。

  由于石材表面污垢形成的原因千差万别,相应的清洗剂的作用原理和使用方法也必然不同。因此,石材清洗剂必须标明类别,特别是清洗的对象和条件,以及详细的使用方法。

  很明显,石材清洗剂不像防护剂,很难也没有必要统一全部技术要求。不同的清洗剂可以根据自身特点进行基本性能和去污能力的测定。基本性能测定是为了保证对石材、环境、人体无害,去污能力测定是为了确定清洗剂的清洗效果。

  2、基本性能

  石材清洗剂的基本性能包括物理的和化学的性状。主要应有:

  (1)外观:清洗剂液体产品(浆状产品除外)应不分层,无悬浮物或沉淀;气溶胶产品不应出现明显的相分离;粉状产品应不结块。这是判断产品是否变质的最基本的方法。

  (2)气味:清洗剂应无类似苯、煤油、鱼腥、辛辣等刺激性气味或恶臭,且不应使清洗过的石材留下明显的气味。这是判断产品是否有污染的最基本的方法。

  (3)可清除性:当用清水清洗或其他材料清扫时,清洗剂和作用产物应可被完全清除。这是判断产品是否会残留的最基本的方法

  (4)闪点:对溶剂型产品必须测定闪点,具体可按ASTM—D39测定。这是判断产品是易燃易爆的最基本的方法。

  (5)pH值测定:在室温下,用pH值仪测定该清洗剂原液以及使用浓度下的pH值(精确到0.1pH),标出。

  (6)稳定性:稳定性主要是看清洗剂的高温或低温稳定性:将液体清洗剂倒入洁净的60ml玻璃试剂瓶中,置于40±1℃烘箱或一3~一10~(2冰箱中,24h后取出、置于室内恢复至室温后,检查其外观和气味,与测定前相比应基本不变。

  (7)毒性:即安全性。清洗剂原料应不含剧毒性原料,例如氢氟酸等。清洗剂对于人体和环境的危害是非常重要的问题,最近浙江某市就发生了外墙清洗剂淋在人体后而中毒死亡的事件。石材清洗剂的毒性,可能引起的对皮肤、粘膜和呼吸系统等部位的刺激、损害,以及造成对环境的危害可参照卫生部关于环境消毒剂的检测方法测定(或参照最近出版的美国医学协会环境卫生档案测定)。目前,我国相关清洗剂毒性的检测仍然是薄弱环节,可参照的检测方法很少。而对于人体、生物和环境的危害和负面影响将会越来越引起社会的重视,前瞻性地在石材清洗剂规范中列入清洗剂毒性检测和评价方法是很有必要的。

  3、清洗剂去污能力的检测方法

  3.1石材试样的制备

  实际的污迹千差万别,为了便于在实验室中评定清洗剂的去污效果,首先应该统一石材污迹试样的实验室制备过程。常见的石材污迹主要有:锈斑,白华(盐碱斑)。水斑。有机色斑(茶叶、咖啡、草绳黄、生物排泄或腐烂物等)。油斑(包括脂类和蜡类。分为矿物性、植物性、动物性)。水泥斑,胶或粘接剂等。陈年灰尘污垢。墨水等化学污垢,微生物斑痕等。人工制备的污迹与各地实际污迹会有一定差距,为了保证标准的一致性,实验室制备污迹试样的方法应有代表性,且越接近实际越好。我们已经有了一套制作这类污迹的方法,由于篇幅关系,这里不再叙述。

  3.2试样的清洗步骤

  由于石材的污垢和清洗剂的种类繁多,使用方法也各不相同,所以难以统一清洗步骤,一般只能按照生产厂家的使用说明书所介绍的方法进行。为了较科学地评定去污效果,要求设置;

  (1)空白样品:即无污迹不清洗的同种石样,以作为清洗效果、清洗影响因素和残留比较的参比物;

  (2)空白清洗样品:即无污迹但同样清洗的同种石样,以比较清洗对石材外观和表面形态的影响;

  (3)参比样品:即有污迹而仅用清洗剂的同类溶剂清洗的石样,以确保人工污迹的可信性。另外,石材污迹试样的清洗检测至少要求三个并行样品,以降低偶然误差。 

  3.3清洗效果的检验与评价

  石材清洗效果的检验与评价主要包括两个方面,一是外观的改善,二是表层性状的改善(尤其对石质文物的清洗必须检验和评估)。需要指出的是,应尽可能运用数值来判别,以减少人为因素的影响。

  3.3.1石材 外观的变化,检测方法有:

  视觉,肉眼视觉判断污迹清洗前后,空白样品与清洗后的样品外观的差别;

  光泽度仪,测量污迹清洗前后,空白样品与清洗后光泽度的改变率(△Gs);

  三基色色度仪,测量污迹清洗前后,空白样品与清洗后色度的改变率(AE);

  显微镜。对微生物斑痕可用显微镜计数。测量清洗前后微生物寄居率的改变率(△N)。

  清洗后石材外观的变化可以根据以上所述视觉、光泽度仪、三基色色度仪、显微镜等来判断变化级别。这里,肉眼视觉可能会因人而异,上述AGs,△E,AN的数值化大小的比较相对易于推广。

  3.3.2石材表层性状的变化,检测方法有:

  水吸收系数,测量污迹清洗前后,空白样品与清洗后的水吸收系数的变化AW(kg/m。/h );

  水蒸汽扩散阻力,湿杯法检测污迹清洗前后,空白样品与清洗后的水蒸汽扩散阻力差△ 。

  清洗后石材表层性状变化的评价方法可以根据以上水吸收系数和水蒸汽扩散阻力的变化,比较AW和△ 数值的大小来评定(一般空白样品与清洗后的△w和△ 值越小越好)。

  3.3.3石材清洗效果的评价与分级

  根据清洗前后石材的外观和表层性状的测定结果进行评级,一般可分为:特效、显效、有效和无效。以上述仪器的数值化测定结果,既可以作为清洗剂的有效程度的判别,也可以用它们来定出不同级别的清洗剂具体要求。

  4、清洗对石材的影响及清洗剂的残留问题

  清洗对于石材来说是一把双刃剑,它即可以消除污迹,也可能危害石材。为了让人们了解这种危害性,特别是了解清洗剂对于石质文物的远期危害,在石材清洗剂 规范的制定中必须规定这方面的检测和评价。从现有的相关规范和标准中,可以参照的有关检测和评价方法还很少,以至残留物影响问题成了目前制定石材清洗剂规范的一个难点。

  4.1清洗对石材影响的检测

  清洗对石材表面形态的影响可用如下方法进行检测:

  体视显微镜,在体视显微镜下观测污迹清洗前后,空白样品与清洗后石材表面的形态的变化(可加摄像头用计算机软件获得数字值A Z);表面粗糙度测量仪,用表面粗糙度测量仪观测污迹清洗前后,空白样品与清洗后样品表面的粗糙度的变化(△Ra,△Rz);

  光泽度仪,测量污迹清洗前后,空白样品与清洗后样品光泽度的改变率(△Gs)。

  对石材表面破坏性的大小可以根据清洗剂使用前后测定的石材表面的△z,△Ra,ARz,△Gs的数值来比较和评价, (一般清洗前后的AZ,ARa,ARz,AGs的数值越小越好)。评级一般可分为:无影响、微影响、有影响和严重影响。以上述仪器的数值化结果也可以用来规定出不同级别清洗剂的要求。

  4.2清洗后的残留物和残留量的检测

  清洗过后,在石材上残留的化学物质及其残留量可以用仪器分析方法来检测。许多仪器,如能谱仪、原子吸收光谱仪等可以直接测量空白石样与清洗后的石样。但在多数情况下,尤其是一些简单的化学分析方法往往需要从清洗过的石材样品中将残留的化学物质提取出来。目前,最方便的提取方法是用浸渍法或吸出法,使残留物转移到溶剂中,然后再进行分析。这种转移后的分析在定量上有一定难度,但是只要恰当选择参比物,还是能够完成许多石材内的残留物的分析的,如总可溶物,酸,盐,表面活性剂等物的测定。石材清洗剂规范中应该规定一些危害较大的残留物的检测方法和允许的最大残留物量。

  4.3残留物远期影响的评估

  目前,在石材上残留的化学物质对于石材的负面影响, 以及残留量的远期影响等大多还只能定性地评价。在实验室中,通过强化试验可以在较短时间内看出部分问题,尤其是对于一些容易被腐蚀的石材。可以使用的强化试验如:清洗剂浸泡实验,即在规定时间内用清洗剂浸泡某几种石材,以观测对于石材的负面影响等等。

  总之,本文提出了一些石材清洗剂的检测和评价方法,抛砖引玉,希望与行业内外人士共同探讨,使我国石材清洗业的发展更加规范和兴旺。

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