陶瓷磚防滑性能檢測與應(yīng)用探討*

王永強　陳志川　王少華　龔　明　王瑞峰　古戰(zhàn)文

(1東莞市唯美裝飾材料有限公司　廣東 東莞　523000)(2 高安市陶瓷工程中心暨國家陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(江西)宜春建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品分中心　江西 高安　330800)

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陶瓷磚防滑性能檢測與應(yīng)用探討*

王永強1陳志川1王少華1龔明2王瑞峰1古戰(zhàn)文1

(1東莞市唯美裝飾材料有限公司廣東 東莞523000)(2 高安市陶瓷工程中心暨國家陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(江西)宜春建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品分中心江西 高安330800)

防滑性是陶瓷地磚的一個重要使用功能。筆者比較了不同制備工藝下陶瓷磚的防滑效果，探討了不同測試設(shè)備在研發(fā)與生產(chǎn)應(yīng)用中的優(yōu)缺點，評估了各自最佳的應(yīng)用和測試場合，并分享了企業(yè)在防滑瓷磚設(shè)計、研發(fā)和生產(chǎn)中的心得體會，希望對陶瓷磚防滑國家標(biāo)準(zhǔn)完善及產(chǎn)品開發(fā)提供有益的參考。

陶瓷磚防滑靜摩擦系數(shù)(SCOF)動摩擦系數(shù)(DCOF)

前言

2015年我國首次對最新發(fā)布的《陶瓷磚》國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 4100 - 2015附錄M中摩擦系數(shù)規(guī)定了數(shù)值，因而納入了防滑性能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，便于質(zhì)量監(jiān)管部門在監(jiān)督抽查中將該指標(biāo)納入法定檢驗項目，而且進(jìn)一步要求生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品包裝標(biāo)識標(biāo)注中包含防滑性能或防滑等級信息，也將有效促進(jìn)建筑施工方和消費者在地磚產(chǎn)品的選擇和使用時更加重視這一重要安全性能指標(biāo)。

我國在建筑陶瓷地磚防滑研究方面起步較晚，技術(shù)文獻(xiàn)和相關(guān)專利方面報道制備工藝技術(shù)題材較多：如公開號CN102491789A[1]、CN201011090[2]、CN101445393[3]、CN102731164A[4]發(fā)明專利均涉及一種防滑印刷釉及其制造方法和應(yīng)用，CN202658086U[5]、CN1974471[6]發(fā)明專利涉及了制備工藝和涉及方面的內(nèi)容。浙江大學(xué)、華南理工大學(xué)、佛山出入境檢驗檢疫局、咸陽陶瓷設(shè)計研究院等在建筑地面抗滑性能檢測技術(shù)方面綜合研究比較全面，是國內(nèi)這方面文獻(xiàn)報道較深入的機構(gòu)[7～10]。

然而隨著企業(yè)對于陶瓷防滑性地磚生產(chǎn)和研究的越來越重視和深入地開展，對于如何科學(xué)選用最適合企業(yè)實際的各種防滑工藝、防滑標(biāo)準(zhǔn)和防滑儀器存在越來越多的爭議和看法。筆者主要探討了基于陶瓷企業(yè)實際生產(chǎn)和新產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用上的一些心得體會，以供大家參考。

1　國內(nèi)外常用檢測防滑性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)分析

測量一種產(chǎn)品防滑性能可采用各種各樣的方式進(jìn)行，然而目前國際上至今沒有一種被承認(rèn)的通用的測量方法和標(biāo)準(zhǔn)。表1總結(jié)歸納了國內(nèi)外較為典型的檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測儀器[7]。

表1　國內(nèi)外常用檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測儀器

防滑性能與不同建筑地面環(huán)境下物體表面不同接觸狀態(tài)密切相關(guān)，對于陶瓷地磚材料應(yīng)用的大部分場所來說，主要研究對象為不同鞋底材料或者赤足狀態(tài)下在干燥狀態(tài)、潮濕狀態(tài)、水—洗滌劑浸漬狀態(tài)、植物油浸漬狀態(tài)、機油浸漬狀態(tài)共5種不同接觸狀態(tài)下的靜摩擦系數(shù)變化關(guān)系[11]。

目前，防滑陶瓷磚主要是通過噴灑或涂抹防滑劑、腐蝕劑、選用特殊干粒材料、凹凸模具、高溫防滑印花釉等方式將磚體表面制成具有宏觀或微觀的凹凸起伏不平的結(jié)構(gòu)，利用這種結(jié)構(gòu)和鞋底在壓力下產(chǎn)生的機械咬合作用以及真空吸附作用達(dá)到防滑效果[12]。

2　實驗過程

根據(jù)陶瓷企業(yè)實際情況，選用上述a,b,c這3種防滑檢測原理對應(yīng)的SCOF、VIT、DCOF 3種檢測設(shè)備，分析歸納總結(jié)了不同品類、各種防滑工藝、不同測試方法、不同測試環(huán)境相應(yīng)防滑數(shù)據(jù)變化，研究探討了最適合陶瓷企業(yè)生產(chǎn)和新產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)用的防滑工藝和檢測設(shè)備，從而達(dá)到進(jìn)一步指導(dǎo)研發(fā)、生產(chǎn)實踐、終端銷售推廣的目的。

2.1實驗儀器及設(shè)備

實驗使用的防滑測試儀有:①可變傾角摩擦測定儀(English XL.VIT);②GB/T4100-2015(附錄 M)靜摩擦系數(shù)測定儀;③SC-CZH傾斜平臺測試儀;④動摩擦系數(shù)測定儀BOT3000;⑤數(shù)顯式電子游標(biāo)卡尺，并根據(jù)各設(shè)備說明書或標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行測試。

2.2測試表征

防滑性能的測試是一個非常特殊而復(fù)雜的過程，測試過程必須確定：測試的材質(zhì)(如4S橡膠)、測試條件(如干燥或潮濕)。筆者在這里主要探討了SCOF、DCOF、VIT和傾斜平臺DIN這4種方法。

對于不同樣品表面微觀分析，采用掃描式電子顯微鏡700倍檢測的方法；而對于不同凹凸程度模具表面樣品宏觀形貌的研究，采用目視結(jié)合數(shù)顯式電子游標(biāo)卡尺測量模具最凹凸落差和平均凹坑深度的方法來描述。

3　結(jié)果與討論

筆者匯總了近十幾年來唯美集團開發(fā)的典型品類中的代表性工藝產(chǎn)品，對比檢測不同品類、不同工藝手段、不同檢測方法防滑數(shù)據(jù)，分析了基礎(chǔ)交叉判斷數(shù)據(jù)，探討了運用何種檢測儀器和方法更符合陶瓷企業(yè)生產(chǎn)和研發(fā)實際，何種方法更能充分反映其真實的防滑性能。

3.1不同品類與工藝產(chǎn)品防滑性數(shù)據(jù)分析

通過匯總不同品類與工藝產(chǎn)品，對比檢測防滑性結(jié)果數(shù)據(jù)結(jié)果(見表2)。

表2　不同品類與工藝產(chǎn)品防滑性數(shù)據(jù)

*注：1)防滑檢測環(huán)境分別有干燥狀態(tài)、潮濕狀態(tài)、水—洗滌劑、機油涂布狀態(tài)等4種，VIT SCOF DCOF進(jìn)行取樣抽測時至少10組，取平均值。

2)限于工廠實際條件，DIN數(shù)據(jù)均為專業(yè)送檢單組檢測數(shù)據(jù)：下劃線數(shù)據(jù)來源于佛山出入境檢驗檢疫局檢驗檢疫綜合技術(shù)中心，對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為DIN 51130-2010；無下劃線數(shù)據(jù)來源于高安陶瓷工程中心，對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)為GB/J 26542-2011。

綜合以上數(shù)據(jù)可以看出，不同材質(zhì)不同后期處理工藝建筑陶瓷地磚，相應(yīng)防滑性能明顯不同：

1)具有凹凸模面或者經(jīng)過干粒、防滑釉工藝處理的釉飾瓷質(zhì)磚、小規(guī)格仿古磚、金屬釉的防滑性能無論采用哪種測試方法和檢測介質(zhì)普遍數(shù)據(jù)都比較高，由此說明具有這些工藝特點的品類是市場上陶瓷地磚產(chǎn)品防滑性效果較佳的首選產(chǎn)品。

2)普通淋釉、點拋、半拋、亞拋處理的釉飾瓷質(zhì)磚，以及拋光類產(chǎn)品，如微晶石、拋光磚、全拋釉大理石產(chǎn)品，即使存在拋坯和拋釉的不同材質(zhì)區(qū)別，其濕防滑系數(shù)數(shù)據(jù)隨表面處理后平滑度稍有不同，整體降低幅度都是比較明顯的，但采用BOT3000和VIT儀器與實踐生活經(jīng)驗更加吻合。

3)按實際生活經(jīng)驗吻合性、數(shù)據(jù)可重復(fù)再現(xiàn)性、便攜性排序為：BOT3000、VIT、DIN、SCOF。

3.2不同工藝與不同防滑檢測方法效果分析

本實驗的主要目的是為探討評估各種工藝方案在工廠產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)用的操作性，為此選取大生產(chǎn)燒成溫度在1 170 ℃下兩個不同DCOF濕摩擦動態(tài)防滑系數(shù)的釉飾地磚品種對應(yīng)釉料配方(DCOF濕摩擦動態(tài)防滑系數(shù)大約分別為0.42和0.60)為主要研究對象。

3.3不同凹凸表面模具防滑效果

分別采用噴釉和淋釉，在表面不做任何裝飾處理下采用國標(biāo)SCOF/VIT/美標(biāo)DCOF測試不同凹凸深度的相應(yīng)制品(見圖1、表3)，防滑性和最終效果影響結(jié)果見表4。

(a)300 mm×300 mm普通仿古磚(b)星型六角進(jìn)口轉(zhuǎn)(c)凹凸仿青石

圖1　不同凹凸程度模具產(chǎn)品示例

續(xù)表4

根據(jù)表4中的數(shù)據(jù)，同時結(jié)合分析不同儀器結(jié)構(gòu)特性(見表5)。

表5　不同防滑檢測儀器結(jié)構(gòu)特性

1)采用BOT3000測量凹凸模具的產(chǎn)品數(shù)值檢測為機器自動化取樣取平均值，這是由防滑儀器軟硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計決定的：儀器最核心關(guān)鍵的檢測頭須與4個滑輪在同一個平面內(nèi)，一旦出現(xiàn)懸空或者上坡將導(dǎo)致數(shù)據(jù)大幅波動增加。

2)VIT儀器的測試原理和設(shè)計較好地模擬了行走時鞋底與地面接觸一瞬間滑倒的場景。該儀器小巧易攜帶，經(jīng)濟且精確，特別適合實驗室輔助檢測，但其缺點是儀器故障率高，對調(diào)試校準(zhǔn)操作難度要求比較高，從而影響可重復(fù)性。

4　結(jié)論

采用GB/T 4100-2015(附錄M)國標(biāo)靜摩擦系數(shù)測試方法，拋光類產(chǎn)品濕防滑系數(shù)數(shù)據(jù)普遍下降幅度不大，同時對于不同凹凸表面的產(chǎn)品，模具凹凸面凹凸程度越大，實測數(shù)據(jù)往往可能偏低，這與生活中實際體驗有不一致的現(xiàn)象，一方面可能跟檢測過程數(shù)據(jù)校正的嚴(yán)謹(jǐn)性有關(guān)；另一方面也與模具最高點總體接觸表面面積大小和微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。因此在做實際安全評估的時候，其可靠性仍然值得商榷。

一般來說傾斜平臺法無論對瓷磚表面微觀還是宏觀結(jié)構(gòu)通用性均較強，得到絕大多數(shù)歐美企業(yè)和機構(gòu)廣泛的肯定，然而對于陶瓷企業(yè)日常生產(chǎn)和研發(fā)來說，采用傾斜平臺法具有成本高，檢測流程周期長的現(xiàn)實缺點，傾斜平臺法作為輔助校準(zhǔn)抽測對照更為現(xiàn)實。

通常采用哪一種陶瓷防滑工藝，選用哪一種防滑性檢測儀器和參考標(biāo)準(zhǔn)是沒有固定的模式和絕對統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的，對于陶瓷生產(chǎn)和新產(chǎn)品開發(fā)過程來說，尤其是在室外或者工廠實驗室條件下筆者傾向于推薦使用美國VIT和DCOF儀器為主，SCOF和DIN儀器作為標(biāo)準(zhǔn)參考為輔。

1蔡國楨,杜文男.防滑印刷釉及其制造方法和應(yīng)用[P].中國，CN102491789A，2011-11-14

2毛海燕.一種防滑陶瓷拋光磚[P].中國，CN201011090,2006-12-26

3榮繼華.一種陶瓷釉面磚表面防滑劑及其制備方法[P].中國，CN101445393,2008-12-07

4趙白弟.一種用于地磚的防滑釉[P].中國，CN102731164A,2012-06-27

5符日明.一種耐磨防滑地磚[P].中國，CN202658086U,2012-01-10

6羅杰華,駱建民,霍建強,等.表面具有部分拋光和凹凸堆積紋理的陶瓷磚制造工藝[P].中國，CN1974471，2006-12-05

7尹毅穎.建筑地面抗滑性能檢測技術(shù)的研究[D]：[碩士學(xué)位論文].杭州：浙江大學(xué),2010

8趙江偉.陶瓷地磚防滑性能的檢測與評價[D]：[碩士學(xué)位論文].廣州：華南理工大學(xué),2014

9毛瑞,等.陶瓷地磚防滑性能測試研究[J].中國陶瓷,2009,45(4):49～51

10時志洋.陶瓷地磚防滑性能試驗方法的對比研究[J].全國性科技核心期刊——陶瓷,2010(7):43～45，54

11Kai Way Li,Wen-Ruey Chang,Tom B Leamonbet al.Floor slipperiness measurement: friction coefficient, roughness of floors,and subjective perception under spillage conditions[J].Safety Science,2004,42(6):547～565

12余水林,等.防滑瓷質(zhì)磚的制備工藝綜述[J].佛山陶瓷,2011,21(11):20～22

Test of Slip Resistance of Ceramic Tiles and Its Application

Wang Yongqiang1,Chen Zhichuan1,Wang Shaohua1,Gong Ming2,Wang Ruifeng1,Gu Zhanwen1

(1 Dongguan Wonderful Decoration Materials Co. Ltd,Guangdong，Dongguan，523000)(2 Ceramic Engineering Center of Gaoan and National ceramics product quality supervison and inspection (Yichun of Jiangxi) Building and Sanitary Ceramic Testing Center, Jiangxi,Gaoan,330800)

Slip resistance is an important function of ceramic floor tiles. In this work, we compared different influence of anti-slip effect under varied preparation conditions, as well as discussed advantages and disadvantages related to different kinds of anti-slip measurement instruments. Moreover, respective optimal application and test case was assessed. Finally, we shared anti-slip floor tiles design, development and production application research experience, which provided a benifit reference for the improvement of anti-slip stantard of ceramic tiles and the development of related products.

Ceramic tiles; Slip resistance; SCOF; DCOF

王永強(1973-)，大專，研發(fā)總監(jiān)；主要從事建筑陶瓷的研究

TQ174

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1002-2872(2016)08-0031-06