釉飾墻地磚易清潔性能的測(cè)試方法探討

古戰(zhàn)文 楊慶霞 潘超憲 鄧江文 劉任松 王永強(qiáng)

摘 要：本文采用國(guó)標(biāo)-耐污染檢驗(yàn)方法、瓷磚制造企業(yè)內(nèi)部檢測(cè)方法——碳素墨汁檢驗(yàn)法和三色油性筆測(cè)試法，借鑒衛(wèi)生陶瓷的油污殘余量檢驗(yàn)法，結(jié)合產(chǎn)品表面粗糙度綜合探討分析不同類型釉飾墻地磚的易清潔性能。實(shí)驗(yàn)證明：（1）四種不同的測(cè)試方法一定程度上反映出不同釉飾陶瓷磚的易清潔性能，其中油污殘余量和碳素墨汁檢驗(yàn)法測(cè)試方法比較好地體現(xiàn)出不同釉飾陶瓷磚的易清潔性能，碳素墨汁檢驗(yàn)法更能反映實(shí)際使用情況;（2）提高釉面平滑度、降低釉表面粗糙度，可有效防止污染物的沉積，使產(chǎn)品的易清潔性能更佳;（3）四種不同測(cè)試方法輔助產(chǎn)品表面粗糙度進(jìn)行分析，可以更好的評(píng)價(jià)釉飾陶瓷磚易清潔性能的測(cè)試結(jié)果。

關(guān)鍵詞：易清潔性能;釉飾墻地磚;表面粗糙度;測(cè)試方法

1 前 言

釉飾墻地磚作為現(xiàn)代裝飾設(shè)計(jì)的重要建筑材料之一，除了美觀之外，還具有容易打掃的優(yōu)點(diǎn);在日常生活中，通常應(yīng)用于現(xiàn)代裝修的客廳、餐廳、寢室、書(shū)房、廚房、衛(wèi)生間等的墻面與地面。然而，釉飾墻地磚在家庭或酒店使用一段時(shí)間之后，其表面容易沾染污物，清潔時(shí)可能還需加以清潔劑輔助。這些污染物主要有茶汁、墨汁、油性物質(zhì)、醬液、咖啡汁、紅酒等等，其中油性物質(zhì)最為突出。當(dāng)釉飾墻地磚面有污染物時(shí)，由于固體表面本身具有一定的吸附能力，這些污染物在毛細(xì)管力、范德華力、氫鍵等的作用下，容易積聚在磚面，進(jìn)入釉飾墻地磚在生產(chǎn)中存在于釉表面的不同大小開(kāi)口泡、針孔、微裂紋，或在使用中被磨損、腐蝕而造成表面毛細(xì)孔中，使得釉飾墻地磚面不易被水清洗干凈，甚至在洗滌劑、清洗刷作用下都不能被脫離[1-7]。有研究表明[1，8-9]，有釉陶瓷制品的抗污易潔性能除了與釉表面致密度和微觀缺陷程度有關(guān)以外，還與其表面粗糙度有關(guān)。即提高釉面平滑度，降低釉表面粗糙度，可從根本上防止污染物的沉積。

為了更真實(shí)地表征釉飾墻地磚在實(shí)際生活使用中的易清潔性，本文在國(guó)家耐污染檢驗(yàn)方法基礎(chǔ)上，結(jié)合瓷磚制造企業(yè)的檢測(cè)方法——碳素墨汁檢驗(yàn)法和三色油性筆測(cè)試法，同時(shí)借鑒衛(wèi)生陶瓷的油污殘余量檢驗(yàn)法對(duì)不同表面粗糙度的釉飾墻地磚進(jìn)行測(cè)試，分析釉飾墻地磚表面粗糙度對(duì)測(cè)試結(jié)果以及易清潔性能的影響，從而探討釉飾墻地磚易清潔性能的測(cè)試方法。

2 測(cè)試方法及其主要試驗(yàn)過(guò)程

2.1 表面粗糙度測(cè)試方法[10-12]

表面粗糙度（surface roughness）是指樣品表面具有的較小間距和微小峰谷的不平度。其兩波峰或兩波谷之間的距離（波距）很小（在1mm以下），它屬于微觀幾何形狀誤差。表面粗糙度越小，則表面越光滑。而對(duì)釉飾墻地磚產(chǎn)品而言，釉表面越平滑，易清潔性能就越高[9]。評(píng)定表面粗糙度的參數(shù)主要為輪廓算術(shù)平均偏差Ra和輪廓最大高度Rz，其中Ra表示在取樣長(zhǎng)度（L）內(nèi)輪廓偏距絕對(duì)值的算術(shù)平均值。在實(shí)際測(cè)量中，測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目越多，Ra越準(zhǔn)確;Rz表示最大輪廓峰高和最大輪廓谷深之間的最大距離，如圖1所示。

采用日本Mitutoyo SJ-400型號(hào)的觸針式表面粗糙度測(cè)試儀分別對(duì)試驗(yàn)樣品的上、中、下、左、右5個(gè)點(diǎn)進(jìn)行粗糙度處理，記錄數(shù)值，對(duì)5個(gè)點(diǎn)的粗糙度求平均值Ra。

2.2 碳素墨汁測(cè)試法

為了貼近生活使用場(chǎng)景的實(shí)際情況，更真實(shí)直接地體現(xiàn)釉飾墻地磚的防污性能，采用瓷磚制造企業(yè)常用防污的檢測(cè)方法——以碳素墨汁為污染物對(duì)釉飾墻地磚進(jìn)行防污性能測(cè)試。

項(xiàng)目采用一得閣碳素墨水（D90=11.7μm）對(duì)釉飾墻地磚釉面防污性能進(jìn)行檢驗(yàn)。具體操作為：取一定量的碳素墨汁在磚釉面上均勻涂抹，涂抹的面積大于測(cè)試樣品面積的一半以上，其后用踩踏方式在磚釉面上進(jìn)行破壞性處理，待磚表面的墨水積聚測(cè)試30min和24h后，用清水和抹布進(jìn)行沖洗，對(duì)比測(cè)試前后產(chǎn)品釉面效果的變化。其評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)為：

A級(jí)：用流動(dòng)清水清洗后無(wú)痕跡，用數(shù)值50評(píng)價(jià);

B級(jí)：用流動(dòng)清水清洗后有輕微的黑色痕跡，分布均勻，用洗衣粉清洗后無(wú)痕跡，用數(shù)值35評(píng)價(jià);

C級(jí)：用流動(dòng)清水清洗后有較為明顯的黑色痕跡;且局部位置有少量大小不同的黑點(diǎn)，用洗衣粉清洗后黑色痕跡會(huì)減弱，用數(shù)值20評(píng)價(jià);

D級(jí)：用流動(dòng)清水清洗后有明顯的黑色痕跡，被測(cè)試工作面有許多大小不一的黑點(diǎn)，用洗衣粉清洗后黑色痕跡仍然比較明顯，用數(shù)值0評(píng)價(jià)。

2.3 三色油性記號(hào)筆測(cè)試法

在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)釉飾墻地磚防污性時(shí)，常常會(huì)用三色油性筆測(cè)試法。其操作為：首先用毛巾蘸取酒精擦拭磚表面，然后用紅色、藍(lán)色、黑色三色油性記號(hào)筆分別在磚面上劃幾條線，保留一段時(shí)間（一般為10mim），再用蘸取酒精的毛巾擦拭，觀察釉表面是否有紅、藍(lán)、黑顏色的污點(diǎn)殘留，污點(diǎn)殘留越少，釉面的抗污易清潔性能越好。此方法的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單、快速、實(shí)用。本實(shí)驗(yàn)用0～30的數(shù)值來(lái)評(píng)價(jià)，數(shù)值越高，其釉面的抗污易清潔性能就越好。

2.4 油污殘余量測(cè)試法

借鑒梁金生、梁廣川、張晉等的陶瓷易潔性及其評(píng)價(jià)方法[13]，采用油污殘余法對(duì)釉飾墻地磚的釉表面易清潔性能進(jìn)行測(cè)試，具體測(cè)試方法及實(shí)驗(yàn)操作為：

①切割實(shí)驗(yàn)樣品，取其工作面積S為100cm2（樣品尺寸為10cm×10cm）;

②用清水全方位清洗樣品，其后在110℃下烘干至完全干燥;待樣品自然冷卻后，用酒精清潔釉表面，確保釉面無(wú)粘附雜物，其后測(cè)量樣品質(zhì)量B0;

③用0.05毫升/滴的膠頭試管均勻地將40滴色拉油滴于樣品釉表面上，用玻璃棒將油均勻涂附于釉表面，靜置15min使油穩(wěn)定鋪展;

④將涂有色拉油的樣品置于45°角的樣品托上，用常溫的蒸餾水進(jìn)行沖洗，出水口至測(cè)試樣板沖洗端高度為30cm，流量為90ml/s，沖洗時(shí)間為1min;

⑤將沖洗后的試片置于80℃烘箱內(nèi)烘干至恒重，取出后測(cè)量樣品質(zhì)量B1;

⑥計(jì)算試片表面單位面積油污殘余量。公式如下：

A=

其中：B1——?dú)堄嘤臀鄣奶沾稍嚇拥馁|(zhì)量，單位g;

B0——潔凈陶瓷試樣的質(zhì)量，單位g;

S——陶瓷試樣的表面積，單位cm2;

A——陶瓷表面單位面積油污殘余量，單位10-4g·cm2;

在正常使用條件下不借助洗滌劑處理和外力強(qiáng)行擦洗，僅用一定流量的清水進(jìn)行沖洗，且在水的作用下樣品表面的污染物可以輕松除去，不牢固地粘附在釉表面。根據(jù)陶瓷釉表面易潔性能的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)（表1），釉表面的油污殘余量越小，則其易潔性能越好。

2.5 耐污染性的測(cè)定法[14]

按照GB/T4100-2015《陶瓷磚》附錄G標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)GB/T3810.14-2016《陶瓷磚試驗(yàn)方法第14部分：耐污染性的測(cè)定》的方法。

3 試驗(yàn)樣品

本次試驗(yàn)選取7種目前家居不同功能區(qū)域裝飾中最流行使用的不同類型釉飾墻地磚14個(gè)樣品，分別為：絹質(zhì)細(xì)膩亞光釉飾磚、普通亞光瓷質(zhì)釉飾磚、瓷質(zhì)拋釉磚、炻質(zhì)釉飾仿古磚、亞光釉面墻磚、高光釉面墻磚、干粒釉飾戶外磚，其表面特征與形貌見(jiàn)表2。

4 結(jié)果與討論

4.1 表面粗糙度測(cè)試結(jié)果分析

項(xiàng)目采用表面粗糙度測(cè)試儀對(duì)14個(gè)不同類型的釉飾墻地磚樣品進(jìn)行表面粗糙度的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3。

從表3可知，絹質(zhì)細(xì)膩亞光釉飾磚、瓷質(zhì)拋釉磚的表面粗糙度Ra<1μm，遠(yuǎn)低于普通亞光瓷質(zhì)釉飾磚，其中絹質(zhì)細(xì)膩亞光磚的表面粗糙度接近于高光釉面墻磚。炻質(zhì)釉飾仿古磚和干粒釉飾戶外磚為凹凸面時(shí)，比其平面的表面粗糙度相對(duì)要大，其Ra在5～10μm，Rz在36.2～89.3μm。有研究表明[15]，當(dāng)釉面磚的粗糙度Ra在1μm左右，Rz在10μm上下時(shí)，證明釉表面輪廓較為平整、光滑。

4.2 不同易清潔性能測(cè)試結(jié)果分析

采用碳素墨水、三色油性記號(hào)筆、油污殘余量以及國(guó)標(biāo)耐污染檢測(cè)方法對(duì)14個(gè)不同類型的釉飾墻地磚樣品釉面防污性能進(jìn)行檢測(cè)，其結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4可知，①絹質(zhì)細(xì)膩亞光釉飾磚、瓷質(zhì)拋釉磚、亞光釉面墻磚、高光釉面墻磚的易清潔性能都比較理想，其中絹質(zhì)細(xì)膩亞光釉飾磚、瓷質(zhì)拋釉磚、高光釉面墻磚表面單位面積油污殘余量都相差不遠(yuǎn)，介于0.50～1.00，屬于較易清潔標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)優(yōu)于普通亞光瓷質(zhì)釉飾磚;②這14個(gè)不同類型的釉飾墻地磚樣品的耐污染性測(cè)試經(jīng)廣東省建材產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心檢驗(yàn)，其耐污染級(jí)別為4～5級(jí)，耐污性比較好;③測(cè)試面積大小順序?yàn)椋禾妓啬瓩z驗(yàn)法>油污殘余量檢驗(yàn)法>三色油性筆測(cè)試法>國(guó)標(biāo)耐污染性測(cè)定，測(cè)試面積較大時(shí)可以減小測(cè)試偏差，更能體現(xiàn)出釉飾陶瓷磚的表面致密度和微觀缺陷程度，從而更客觀地檢測(cè)其易清潔性能。

4.3 不同易清潔性能測(cè)試與表面粗糙度的對(duì)應(yīng)關(guān)系

采用四種不同易清潔性能測(cè)試的檢測(cè)結(jié)果與產(chǎn)品表面粗糙度進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)，其關(guān)系如圖2。

通過(guò)分析圖2可以得到以下結(jié)論：

①油污殘余量隨著產(chǎn)品表面粗糙度增加趨勢(shì)而變大;

②碳素墨汁檢驗(yàn)法測(cè)試24h的檢測(cè)結(jié)果總體隨著產(chǎn)品表面粗糙度增加趨勢(shì)而變差，黑色痕跡越來(lái)越明顯;

③從四種不同易清潔性能的檢測(cè)結(jié)果與產(chǎn)品表面粗糙度對(duì)應(yīng)趨勢(shì)性分析可知，提高釉面平滑度，降低釉表面粗糙度，可防止污染物的沉積，改善產(chǎn)品易清潔性能;

④四種不同易清潔性能的檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際使用結(jié)果對(duì)比，碳素墨汁檢驗(yàn)法測(cè)試24h的檢測(cè)結(jié)果更能反映實(shí)際使用情況。

5 結(jié) 論

通過(guò)上述四種不同易清潔性能測(cè)試方法的比較，借助表面粗糙度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，可以得出如下結(jié)論：

（1）這四種不同的測(cè)試方法一定程度上反映出不同釉飾陶瓷磚的抗污易清潔性能，其中油污殘余量和碳素墨汁檢驗(yàn)法測(cè)試方法比較好地體現(xiàn)出不同釉飾陶瓷磚的易清潔性能，碳素墨汁檢驗(yàn)法更能反映實(shí)際使用情況;

（2）從四種不同易清潔性能的檢測(cè)結(jié)果與產(chǎn)品表面粗糙度對(duì)應(yīng)趨勢(shì)性分析可知，提高釉面平滑度，降低釉表面粗糙度，可有效防止污染物的沉積，使產(chǎn)品的易清潔性能更佳;

（3）上述四種不同測(cè)試方法輔助產(chǎn)品表面粗糙度進(jìn)行分析，可以更好的評(píng)價(jià)釉飾陶瓷磚抗污易清潔性能的測(cè)試結(jié)果。

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