Żywicowanie kamienia naturalnego spowodowało obniżanie kosztów produkcji płyt kamiennych, polepszenie właściwości mechanicznych powierzchni kamienia oraz parametrów estetycznych i użytkowych.

W ostatnim dziesięcioleciu rozwój nowoczesnych technologii produkcji żywic poliestrowych, epoksydowych i poliuretanowych oraz sposobów ich modyfikacji pozwolił na opracowanie nowoczesnych produktów o wysokiej odporności mechanicznej, termicznej i chemicznej [1]. Polepszono również przyczepność i właściwości tiksotropowe, które poprawiły reologię masy żywicznej, eliminując spływanie z powierzchni pionowej oraz szybsze sieciowanie (utwardzenie) [2]. Żywice takie znalazły w ostatnich latach szerokie zastosowanie do impregnacji oraz wzmacniania kamienia naturalnego i innych podłoży mineralnych. Po stwardnieniu (usieciowaniu) ułatwia ona utrzymanie w czystości powierzchni, zwiększa odporność na czynniki zewnętrzne oraz niweluje mikropęknięcia w impregnowanym materiale. Laminat jest odporny nie tylko na działanie wody, benzyny, oleju napędowego, ale również na takie związki jak 10% kwas solny, 20% wodorotlenek sodu czy stosowanych w codziennym życiu rozpuszczalników organicznych oraz środków czystości. Żywicowany kamień jest często stosowany w otoczeniu wymagającym podwyższonej odporności chemicznej i mechanicznej, takich jak zbiorniki agresywnych wód oraz baseny termalne czy chlorowane, hale produkcyjne. Wszystkie walory żywicowania kamienia naturalnego zawsze są szczegółowo opisane przez producentów żywic, dlatego zajmijmy się tą drugą stroną żywicowania [3].

Marmury, granity i trawertyny z warstwą laminatu mają różnorakie zastosowanie, jak nagrobki, pomniki, blaty, parapety, kompozycje łazienkowe itp., a co się z tym wiąże – muszą mieć odpowiednią odporność na czynniki zewnętrzne, m.in. wodę, detergenty i inne środki czyszczące, włącznie z rozpuszczalnikami organicznymi, temperaturę, promieniowanie słoneczne (głównie oddziałujące z żywicą promienie UV). Istotny jest dobór rodzaju stosowanej żywicy dla danego materiału. Stosowanie żywic o dużej liczbie kwasowej, jak bywa w przypadku modyfikowanych poliestrów, może spowodować tworzenie się niekorzystnych reakcji chemicznych z trawertynem lub marmurem (reakcja grup kwasowych z węglanami – wydzielanie ditlenku węgla), co powoduje po jakimś czasie od nałożenia żywicy jej złuszczanie lub mikropęknięcia. Stosowanie żywic epoksydowych o niskim stopniu usieciowania jako łącznika (kleju) w wielu przypadkach jest dobrym i ekonomicznym działaniem. Jednak w przypadku złego doboru żywicy nacisk na warstwę kleju łączonych kamieni i w wyniku oddziaływania dużych zmian temperatur (co w polskich warunkach pogodowych staje się normą) może spowodować po czasie mięknienie warstwy kleju, a co za tym idzie – „ślizganie” się materiałów klejonych (tabela 1). Można zapobiegać takiemu zjawisku, stosując modyfikowane żywice hiperrozgałęzione, jednak producenci (wykonawcy) np. pomników, nagrobków unikają stosowania takich żywic ze względu na bardzo wysokie koszty produkcji [4]. Duże znaczenie ma też temperatura, np. w przypadku blatów kuchennych, gdzie dość często stawia się rozgrzane naczynia – brak odporności termicznej powoduje „wtapianie się” w warstwę laminatu gorących naczyń. Tak samo ma to znaczenie w przypadku pomników, na które może oddziaływać temperatura ujemna, ale i silne nagrzanie słoneczne [5]. W zależności od żywic możemy wyróżnić typowe zakresy odporności termicznej, w których nic się nie dzieje, ale poza tymi zakresami laminat może ulec całkowitemu uszkodzeniu [6]:

żywice epoksydowe od –40°C do +110°C

żywice poliestrowe (niemodyfikowane) od –30°C do +65°C

żywice poliuretanowe od –30°C do +80°C

W przypadku pomników, nagrobków czy parapetów (szczególnie tych zewnętrznych) rodzaj żywicy i jej modyfikacja wpływa na odporność świetlną podczas ekspozycji na światło słoneczne (promienie UV). Dla wielu żywic epoksydowych i niemodyfikowanych żywic poliestrowych jest wręcz zabroniona ekspozycja na światło UV. Zdarza się, że takiego zakazu producent nie wskazał w specyfikacji użytkowania, w takich sytuacjach bywa, że żywice mogą z czasem zmieniać barwę (zazwyczaj ciemnieją, rys. 1) lub powstają mikropęknięcia (w wyniku uszkodzenia struktury wewnętrznej usieciowanego polimeru, rys. 2), co powoduje obniżenie odporności mechanicznej nałożonego laminatu czy kleju. Laminat zmniejsza odporność na zadrapania (np. podczas czyszczenia), złuszcza się z powierzchni w przypadku łączenia żywicą dwóch powierzchni, pogorszenie właściwości mechanicznych powoduje wykruszanie się spoiwa, a z biegiem czasu – rozłączenie się klejonych elementów [7]. Żywicowanie gorszej jakości kamienia umożliwia wniknięcie polimeru w pory i mikropęknięcia. Zasadniczo tak zabezpieczony kamień nie pęka, ma jednolitą powierzchnię i ukryte skazy w strukturze, jednak może dojść do sytuacji, że żywica podczas nanoszenia zacznie sieciować wcześniej (np. złe wymieszanie składników, zmiana temperatury) i nie dotrze do wszystkich mikropęknięć. Pomimo dobrze przeprowadzonego procesu laminowania kamienie takie najczęściej pękają podczas transportu lub rozładunku, a wtedy ciężko jest dochodzić, kto popełnił błąd. Płyty żywicowane (szczególnie metodą próżniową z zastosowaniem epoksydów lub poliuretanów) charakteryzują się lepszym jakościowo polerem. Jednak i tu czyhają „zasadzki”. Zastosowanie zasadowego mleczka lub proszku (a większość na polskim rynku ma odczyn silnie zasadowy) do czyszczenia takich powierzchni dość szybko powoduje jej matowienie lub nawet całkowite uszkodzenie powierzchni (rys. 3) [8, 9]. Nowoczesne żywice produkowane są tak, aby po usieciowaniu były odporne na działania agresywnych odczynników chemicznych, w tym rozpuszczalników organicznych, jednak znamy rynek, szczególnie chiński, gdzie nie jakość, ale cena stawia warunki [10]. Sytuacja taka doprowadza do stosowania gorszej jakości polimeru, który po usieciowaniu nie wykazuje zbytniej odporności chemicznej. Stosowanie roztworów lub mieszaniny rozpuszczalników organicznych (np. aceton, alkohole, estry) w przypadku tanich żywic może powodować powstawanie zacieków na laminacie, a czasami jego całkowite rozpuszczenie (rys. 4).

Rynek kamienia naturalnego pokazuje, że żywicowanie to bardzo użyteczny zabieg, wydatnie wpływający na poprawę ekonomiczną oraz parametrów mechanicznych, estetycznych i użytkowych kamienia, dlatego przedstawione powyżej przykłady nie mają zniechęcać do zabiegów łączenia żywic z kamieniem naturalnym, a jedynie pokazać, co w skrajnych przypadkach może się stać z taką warstwą żywicy w trakcie użytkowania.

Tabela 1. Zmiana twardości żywicy epoksydowej (utwardzonej, na bazie epidianu 5) w wyniku 12-miesięcznego działania nacisku (1,5 tony na powierzchnię 100 cm2 – kształtka 10×10 cm) w temperaturze 50oC. Zmianę twardości przykładowo utwardzonej żywicy epoksydowej oznaczano metodą Shore’a zgodnie z normą PN-ISO 868, wgłębnikiem wg normy PN-93/C-04206 – badania własne autora: