防滑釉面砖的研制

摘 要：本文主要介绍了一种防滑釉面砖的研制过程。通过制备一种高熔点、高硬度的防滑干粒，并对釉料配方进行调整，从而制得一种防滑釉面砖。

关键词：防滑；仿古砖

1前言

得益于喷墨打印技术的快速发展，陶瓷墙地砖因装饰效果迎来了跨越式的发展，已经成为人们日常生活中不可或缺的装饰材料。然而，目前市面上的仿古砖产品存在防滑性能差，特别是在湿态场景下防滑性能不佳的重大缺陷[1～3]。目前提高瓷砖的防滑性能主要有如下解决途径，涂覆防滑剂、利用物理或者化学方法，在瓷砖表面形成凹凸面。但此类工艺对釉面造成破坏，影响釉面防污、装饰等效果[4～6]。如何解决“防滑”与“防污”和“装饰效果”之间的矛盾，是防滑瓷砖研发的关键。受“潮退石自出”现象启发，利用防滑釉中高熔点的防滑颗粒与其他组分的熔点差，在温度和重力的作用下，熔化的玻璃相因填充釉面空隙而液面下沉，棱角处部分熔化的防滑粉颗粒则凸起于釉面，从而形成外形较圆润的高硬度凸起物。该工艺不仅有效地提高了仿古砖的防滑能力，也保证了产品的耐磨性能、防污能力和装饰效果。

2 防滑釉工艺配方的调试

2.1常用原料及组成

本实验所采用的釉用原料有长石、氧化铝、滑石、硅灰石、氧化锌等。釉用添加剂有甲基、三聚磷酸钠。

2.2 性能测试

结构测试：用JSM-6700F型扫描电镜对仿古砖釉面的显微结构进行分析。

成分测试：用XRF-1800型波长色散性X射线荧光光谱仪对防滑干粒、釉用原料进行成分分析。

熔融性能测试：用OUTFIT II A-P型高温显微镜对防滑干粒、防滑基础釉和防滑效果釉的熔融性能进行分析。

防滑性能测试：基于欧洲标准DIN51130-2014斜坡法防滑检测仪对釉面砖的防滑性能进行测试。

2.3配方的调试

防滑仿古砖的防滑性能是基于一定量大粒径、高熔点、高硬度颗粒在仿古砖表面构筑凸起结构。因此，本文主要从以下几个方面研究：

（1）防滑干粒的制备。

由于防滑干粒是仿古砖具有突出防滑性能的主要功能组分，还需兼顾耐磨性能，所以防滑干粒需要满足熔点高和硬度大这两点要求。本文通过在防滑干粒配方中添加氧化铝，提高防滑干粒熔融温度和硬度。氧化铝的理论熔点高达2054℃、密度为3.9-4.1g/cm3、莫氏硬度为9（仅次于金刚石）。防滑干粒配方中加入氧化铝能够显著提高干粒的熔融温度和硬度，从而增大防滑干粒与透明间的熔点差，在高温烧制时，重力的作用下，熔化的玻璃相因填充釉面空隙而液面下沉，棱角处部分熔化的防滑干粒则凸起于釉面，形成外形较圆润的高硬度凸起物。从而达到釉面防滑、耐磨的目的。由于干粒经过预先熔融烧制，其防污性能优异。

由图可知，防滑粉的软化温度和球形温度分别高达1514℃和1558℃，而防滑基础釉的流动温度仅为1251℃。两者熔融行为之间的巨大差异是实现“潮退石自出”结构设想的物理基础。

（2）防滑干粒粒径的确定。

预期的釉面状态是大粒径防滑干粒凸起，高于釉面，形成一定的表面粗糙度，从而提高釉面的防滑性。理论上，防滑干粒凸起越高，釉面的粗糙度越大，釉面的防滑性越好。但这必然导致凸起的最高表面面积占釉面面积的比例大幅下降。因为釉面摩擦总是从最高表面开始的，防滑干粒虽然具有较强的耐磨性，但随着最高表面面积占比的下降，实际起到抗磨作用的防滑干粒面积会下降，进而降低釉面的耐磨性和防滑性。而且，凸起越高釉面越刺手，触感较差。因此，需要从兼顾釉面的防滑性能、触感、耐磨性和防污性能的角度，确定防滑干粒合适的粒径。

表2对比了平均粒径分别为55μm、80μm、150μm和200μm的防滑干粒的防滑砖的性能参数。显然，随着防滑干粒粒径增大，仿古砖的防滑性能和耐磨性能逐渐提高，而手感和、防污性能逐渐恶化。但是，相比于150μm，防滑干粒粒径为200μm的仿古砖的耐磨性能并未得到持续的提升。综合对比，150μm是防滑干粒较为合适的评价粒径。

（3）防滑干粒添加量的确定。

在确定了防滑颗粒的成分和粒径之后，最后需要确定的就是防滑基础釉中防滑干粒的排列密度，即防滑基础釉与防滑颗粒的比例，这同样是解决防滑性能与抗污性能之间矛盾的关键之一。

理论上，凸起结构越多，釉面的粗糙度越大，则防滑性越好。但是，随着凸起数量的增加，凸起排列密度越大，则凸起之间的间隙越小，这必然导致进入间隙的污渍（例如油性笔墨水）难以清除，即防污性能下降。因此，需要确定釉面凸起结构的排列密度，在提高仿古砖的防滑性能的同时兼顾防污性能。

表3对比了防滑干粒添加量为5%、10%、15%、30%的防滑砖的性能参数对比。从表中可知，当防滑干粒添加量小于15%时，仿古砖具有更好的防污性能；当防滑干粒的添加量大于15%时，仿古砖具有更好的防滑性能。综合对比，防滑干粒添加量为15%时，各项性能最优。

图2是防滑陶瓷砖凸起结构的显微结构照片。可以看出砖面凸起结构的直径约为50μm，凸起高度约为8μm，凸起部分形状类似金字塔。这些凸起微结构，显著提高了瓷砖的防滑性能。利用欧洲标准DIN51130-2014斜坡法防滑检测仪进行测试，通过测试人员穿特制鞋在干燥的实验样品上行走，测得动态临界角为34.01°（平均值），防滑等级达到了R12级，防滑性能显著优于市场同类产品。

除了具有优异的防滑性能和耐磨性能，本项目研制的仿古砖同样具有优异的防污性能。图3直观的展示了本项目研制的仿古砖的防污性能。从图3（a-b）可以看出，经黑色记号笔涂污的区域，可用湿毛巾轻易擦拭干净。从图3（d）的显微照片也可确认被擦拭后的区域无污渍残留。

3 结论

本文基于“潮退石自出”的设计思路，通过防滑干粒的配方调制和粒径优化、以及界面结合性能调控，研制出以平均粒径是150μm的防滑干粒，在保证釉面装饰效果的基础上，成功研发出具有优异防滑性能、防污性能和耐磨性能的釉面砖产品。

参考文献

[1]高名胜， 高名忠. 一种防滑瓷砖的制造方法[P]. 山东：CN106348791A，2017- 01- 25.

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