对于防污耐磨防滑陶瓷砖工艺技术的综合研究

陈再兴

（云南易门意达陶瓷有限公司，云南 易门 651100）

0 引言

陶瓷砖是一种种类丰富且图样精美的建筑装饰材料，常用于室内室外装潢，尤其在厨房、浴室、室内外路面等有着广泛的应用。结合陶瓷砖的使用场景可以看出，虽然陶瓷砖的使用在很大程度上增加了建筑的美观性，但由于陶瓷砖本身较为光滑，在使用时容易发生打滑，而防滑型的陶瓷砖因表面较为粗糙，容易产生脏污。同时，由于陶瓷砖在长期的使用中会因为不断的摩擦而失去表面的光洁度，使其美观性降低，因此，在陶瓷砖工艺研究中需要通过各种技术手段研制具备防污能力、耐磨性和防滑性的陶瓷砖。

1 研制防污耐磨防滑陶瓷砖的意义

随着社会的发展进步，人们对于生活水平的要求也越来越高，尤其在家装方面，人们越发注重建筑材料的美观性和实用性。在建筑装修中，陶瓷砖多用于地面和墙面装饰，根据使用场景也衍生出了各种陶瓷砖类型，但绝大多数陶瓷砖表面都具有光滑的特点，且视陶瓷砖类型的不同，某些陶瓷砖相对易污。陶瓷砖凭借自身的光滑特性带来了良好的视觉感官体验，但同时也因光滑伴随着安全隐患。根据相关资料，我国每年因地面湿滑而受伤的人数呈逐渐递增的趋势，因此产生的纠纷和经济赔偿也不在少数。由于陶瓷砖在使用时通常是大面积铺设，并且陶瓷砖整体表面较为光滑，清洁时通常采取擦洗的方式，而当陶瓷砖表面有水存在时，非常容易出现打滑的现象，对清洁工作的顺利进行有很大影响，同时，室外陶瓷砖在降水天气也会对行人安全产生影响。陶瓷砖的摩擦系数与其安全性有直接关系，在建筑装修中使用不适宜的摩擦系数的陶瓷砖会引发安全问题，而陶瓷砖使用时会因不断摩擦失去表面的光洁度，使其失去光彩、美观性降低，这也要求陶瓷砖本身的耐性不能过低，增长其使用寿命。综上所述，结合当前的市场发展现状和消费者的需求，陶瓷砖材料也需要不断改进革新，制造更为经济、实用、美观的陶瓷砖。

2 防污耐磨防滑陶瓷砖研发现状

我国是闻名世界的瓷器大国，在陶瓷制造业一直处于领先地位，并且是世界最大的陶瓷砖制品出口国，同时，我国的陶瓷砖需求量也非常之大。从市场需求角度分析，我国的陶瓷砖消耗量和出口量需求必须通过每年大量的生产才能满足，而在提高产量的前提下，必须结合陶瓷砖的用途提高其质量，保证其符合现行国家标准《陶瓷砖》中的相关质量要求。从陶瓷砖防污的角度分析，陶瓷砖在地面和厨卫装修中有很大的用途，陶瓷砖脏污问题对使用者而言是很大的困扰，针对这种现象，为了提高陶瓷砖的抗污渍、自净能力，在其生产制造过程中已经与陶瓷抛光砖表面用防污剂相结合，进一步提高了陶瓷砖的防污能力，但对原材料釉浆、胚体的配方研究还不够充分，需要进一步研究。从陶瓷砖耐磨的角度分析，目前陶瓷砖的耐磨性主要是通过改变釉浆的配方和制造工艺来实现的，从目前市面上的耐磨陶瓷砖分析，此类陶瓷砖的耐磨性有明显提高，但也伴随着其他的问题，比如玻化砖虽然耐磨性很好，但是价格很高，在装修预算有限的情况下不适合使用[1]。从陶瓷砖防滑的角度分析，国外对地面防滑机理的研究要早于国内很多，国外很多学者认为陶瓷砖的摩擦力越大，其防滑性能就越好。但随着科学技术的发展和创新，已经有学者利用流体动压润滑理论分析阐明一定的摩擦能有效提高防滑性能，也即根据陶瓷砖的使用场景和用途，调整其砖表面摩擦力，使其更适用于生产、生活需要。

3 防污耐磨防滑陶瓷砖制备技术

3.1 防污陶瓷砖工艺技术

（1）完善生产工艺。陶瓷砖的防污可以通过调整和研制新的生产配方入手，结合适当的工艺手段实现防污。从脏污来源分析，陶瓷砖污染主要是灰尘、泥土、厨房油烟等。以厨房用陶瓷砖为例，由于油烟会附着在陶瓷砖表面，长此以往会形成油垢，严重影响了厨房的整洁性和卫生情况。为了增强陶瓷砖的防污能力，在烧制时需要注意控制烧成温度和烧成周期，通过降低球磨细度、提高温度和延长烧成周期从而进一步降低陶瓷砖的吸水率，以免因较大应力而导致的微裂纹，同时需要完善表面抛光工艺，降低砖体内的微裂扩展，避免因陶瓷砖本身的裂纹和缝隙藏纳油烟和污垢。从瓷砖保养分析，较为光滑平整的陶瓷砖表面更易于保养和清洁，因此，可以通过工艺技术手段提高陶瓷砖的光滑度，从而进一步提高其防污能力。

（2）陶瓷砖表面处理。陶瓷砖表面处理是一种通过打蜡和涂防污剂从而提高防污能力的处理方法。在陶瓷砖生产过程中，一般是通过打蜡机械或机器，将溶解后的石蜡均匀涂抹在砖表面，并对其进行打磨，从而实现陶瓷砖的防污效果。这种方法的坏处是石蜡本身在陶瓷砖表面的附着力差，并且经过多次的洗涤和擦洗之后，蜡层会变薄甚至消失，在使用初期具有很好的防污效果，但随着时间推移这种防污能力会逐渐减弱。因此，涂抹防污剂的防污处理形式更适用于陶瓷砖防污处理，防污剂能够依靠毛细作用渗入砖表面气孔和微裂纹，填补砖体的缝隙，并且在长期与空气接触的过程中，在水和氧气的作用下，防污剂会与砖体本身产生物化反应，从而形成防污保护层，这种保护层由于是与砖体反应产生的，通常与砖体有着较好的相容性，不容易因擦洗、洗涤而丧失保护能力[2]。由于工艺和制造技术的影响，在陶瓷砖表面和砖体中常存在微孔，因此可以采用微孔内聚合技术，将多种有机物单体组合填充于微孔中，氧气的作用会使其缓慢聚合膨胀，在微孔的压迫下会形成分子键，其对亲油基团的有色液体有较好的防污能力，能够实现陶瓷砖的表面防污。

3.2 耐磨陶瓷砖工艺技术

提高瓷砖的耐磨性主要是通过提高陶瓷砖本身的硬度实现的，一般耐磨陶瓷砖的吸水率低于0.5%，整体硬度较高，也不容易产生划痕。因此，提高陶瓷砖的耐磨性可以从提高砖体硬度入手，在制造过程中，可以通过调整各原料的配比和类别，增加陶瓷砖的硬度，或者通过调整烧制工艺，增加烧制时的温度，从而提高陶瓷砖的耐磨性。以目前耐磨性较好的玻化砖为例分析，其耐磨性是通过降低砖体颗粒单位体积，使砖体整体更为坚硬，并在制造中融入目前抛光砖系列产品的先进技术，使其整体的耐磨性、光泽度等优于传统抛光砖。由此可以分析得出，提高陶瓷砖的耐磨性可以结合抛光砖系列产品的相关技术，通过配比合适比例的石英砂、泥等原材料，辅以合适的烧制、打磨技术，增加陶瓷砖的耐磨性。

3.3 防滑陶瓷砖工艺技术

（1）防滑剂实现陶瓷砖防滑。防滑剂是一种增加地面静摩擦力的液体，可以用于陶瓷砖的制造中，通过在陶瓷砖表面涂抹防滑剂，能够使其实现防滑的功能。陶瓷砖的防滑可以通过增加砖表面的摩擦力实现，也即可以在砖体表面制造凹凸的效果，从而增大摩擦力，但砖面的凹凸效果也使得陶瓷砖的抗污能力降低，因此，必须妥善选择使用防滑剂，使其既能腐蚀釉层产生防滑效果，又不使抗污性能明显下降。通过设计防滑剂陶瓷砖防滑实验测试其防滑能力，实验内容为选用三种不同类型的防滑剂，以及800mm×800mm 规格陶瓷砖若干，设置21 个实验组，1 个对照组（不涂抹防滑剂），对使用工艺、防滑剂用量、防滑剂使用时间进行对比实验，实验方法为分别在抛釉打蜡后的陶瓷砖面上涂抹防滑剂，利用美式BOT—3000E 仪器进行防滑测试，按照《陶瓷砖》（GB/T 4100—2015）附录 G 标准进行抗污性能测试。实验结果表明，以抛光、上蜡、除蜡、防滑剂的工艺操作能够使陶瓷砖防滑能力和抗污能力的综合效果达到最好；并且，防滑剂的用量和使用时间是影响抛釉陶瓷砖防滑性能的关键，过量或过长时间使用防滑剂会腐蚀釉层表面，影响砖表面抗污能力，实验中陶瓷砖使用防滑剂80mL 且作用时间为2min 时防滑能力和抗污能力最佳。

（2）调整陶瓷釉成分配比。提高陶瓷砖的防滑能力，可以通过调整其陶瓷釉成分配比，在原有材料的基础上合理调配每种原料的比例，适当增加新型的防滑材料，从而使陶瓷砖的防滑能力提高。调整成分配比可以通过以下3 种手段：①取不同级配的胚体颗粒若干，通过不断的尝试和试验分析，配制不同比例的胚体颗粒，选取最优化的比例配制，将胚体颗粒混合后制成砖坯，提高陶瓷砖的防滑能力。②调整坯体、面釉熔块和面釉的配比，在原有的配方基础上做出对应的优化和改进，如增加胚体中污泥渣的比例，从而使陶瓷砖的防滑能力有进一步提升。③增加对陶瓷砖防滑能力的研究和试验，通过分析其防滑能力差的原因，调整原料配比和原料成分，增加陶瓷砖表面的颗粒感，使其防滑能力提高。

（3）模具加工制造凹凸槽。在陶瓷砖的加工和制造过程中，可以通过改变模具形状，改善加工流程，从而改变陶瓷砖的表面纹理和质感，从而增大摩擦力，实现陶瓷砖的防滑。具体可以通过以下方法：①通过模具制造凹槽，使陶瓷砖表面能有凹凸的水平差异，增加其摩擦力；②通过模具制造花样，如牡丹、鸟雀等，结合后期加工上色，提高陶瓷砖的美观性，同时增大其表面摩擦力，使其防滑能力增强；③通过模具制造几何条纹，同时减小陶瓷砖的长与宽，通过增加条纹密度增大整体铺设时的摩擦力；④通过模具为陶瓷砖制造凸起，凸起的部分可以选用防滑材料，同时为了提高陶瓷砖的美观性，凸起的部分可以为各种图画、几何图形等[3]。

（4）增强陶瓷砖的透水性。陶瓷砖较滑主要是因为其表面光滑，而其光滑的表面在沾水之后光滑程度会大幅增加，因此，可以通过增加陶瓷砖的透水性从而增强其防滑能力。结合新型城市管理理念中海绵城市的建设，可以设计渗水、耐磨、防滑的陶瓷砖用以城镇景观路面的铺设，这种陶瓷砖与室内装饰瓷砖有别，一般用于铺设公园、广场等室外路面。参考江显异先生设计的透水防滑地砖，可以设计透水性好的陶瓷砖以此达到防滑的目的。通过改变陶瓷砖砖体结构使其透水性增强，但同时要保证其不能因透水孔过多而降低陶瓷砖的硬度。可以通过以下设计实现陶瓷砖的透水性，将陶瓷砖分为底层、中间层和面层，面层设置多个微孔，使瓷砖表面的水分能通过微孔下渗，同时，为了保证砖体表面的防滑能力，可以结合模具在砖体表面制造凹凸效果，利用凹面的坡度使水分能更好的下渗。中间层设置等效孔径不大于去水孔的微孔，使面层下渗的水分能通过中间层继续下渗，但同时需要注意中间层与面层之间微孔的连接。底层作为衔接砖体与地面的一层，需要保证面层下渗的水分能全部通过底层下渗到地面，以防因为水分难以下渗导致的陶瓷砖膨胀变形等问题。

（5）利用吸盘原理制造防滑剂层。吸盘原理所利用是的压强所形成的压力差，这种压力差能使两种物体的表面更为牢固的“吸在一起”，陶瓷砖的防滑层也可以通过吸盘原理来制造。具体做法是通过模具或其他手段，利用防滑剂在陶瓷砖的面层制造凹凸感或者纹路，由于吸盘原理的作用，在人鞋底或者车辆轮胎等与陶瓷砖表面接触时，其表面的纹路会与此接触面产生机械咬合力，而陶瓷砖表面的坑洼结构会与接触面产生吸力，在两种力的共同作用下，陶瓷砖表面和接触面的摩擦力会增大，同时，由于陶瓷砖面层的凹凸结构都是微米级别的，能够保证砖体表面的完整性和视角效果的舒适性。因此，通过利用吸盘原理制造防滑剂层能够有效提升陶瓷砖的防滑能力。

（6）制备具有颗粒感的釉面。增加陶瓷砖表面的摩擦力是提升其防滑能力的有效手段，在陶瓷砖的生产和制造中可以通过相关技术手段在砖表层釉面加入颗粒状材料，使陶瓷砖表层具有颗粒感以此达到增加表面摩擦力的目的。具体做法是在陶瓷砖表面均匀布施一层干釉粒，之后进行烧制，烧制结束之后使用半抛技术对釉层顶部进行抛光，使最终的成品中的釉层整体凸顶高度降低为原本的2/3 或1/2，使陶瓷砖在兼具美感的同时具有防滑的优点，增强其耐磨能力；同时，其本身具备的颗粒感也能使陶瓷砖表面的摩擦力增大，从而提高其防滑的能力[4]。在实际的生产制造过程中，设计人员需要根据陶瓷砖的具体用途和使用场景，合理调整设计制造方案，使陶瓷砖在兼备美观性、适用性的同时，具有更高的实用价值。

4 结语

综上所述，在陶瓷砖的生产研制中，需要发散思维、创新想法，通过不断的试验和结果测试分析，根据市场需求和行业发展水平，不断创新制造方法，使用新型的制造技术，通过调整胚体、釉浆的配方，改善陶瓷砖的烧制工艺和手法，结合各种新型防滑、防污材料，制造防污、耐磨、防滑的优质陶瓷砖。减少因陶瓷砖质量问题而带来的安全隐患和经济方面的损失，增强我国陶瓷产业在国际市场的竞争力，促进经济发展，使中国陶瓷砖制品在世界市场越走越远。