對于防污耐磨防滑陶瓷磚工藝技術的綜合研究

陳再興

（云南易門意達陶瓷有限公司，云南 易門 651100）

0 引言

陶瓷磚是一種種類豐富且圖樣精美的建筑裝飾材料，常用于室內室外裝潢，尤其在廚房、浴室、室內外路面等有著廣泛的應用。結合陶瓷磚的使用場景可以看出，雖然陶瓷磚的使用在很大程度上增加了建筑的美觀性，但由于陶瓷磚本身較為光滑，在使用時容易發生打滑，而防滑型的陶瓷磚因表面較為粗糙，容易產生臟污。同時，由于陶瓷磚在長期的使用中會因為不斷的摩擦而失去表面的光潔度，使其美觀性降低，因此，在陶瓷磚工藝研究中需要通過各種技術手段研制具備防污能力、耐磨性和防滑性的陶瓷磚。

1 研制防污耐磨防滑陶瓷磚的意義

隨著社會的發展進步，人們對于生活水平的要求也越來越高，尤其在家裝方面，人們越發注重建筑材料的美觀性和實用性。在建筑裝修中，陶瓷磚多用于地面和墻面裝飾，根據使用場景也衍生出了各種陶瓷磚類型，但絕大多數陶瓷磚表面都具有光滑的特點，且視陶瓷磚類型的不同，某些陶瓷磚相對易污。陶瓷磚憑借自身的光滑特性帶來了良好的視覺感官體驗，但同時也因光滑伴隨著安全隱患。根據相關資料，我國每年因地面濕滑而受傷的人數呈逐漸遞增的趨勢，因此產生的糾紛和經濟賠償也不在少數。由于陶瓷磚在使用時通常是大面積鋪設，并且陶瓷磚整體表面較為光滑，清潔時通常采取擦洗的方式，而當陶瓷磚表面有水存在時，非常容易出現打滑的現象，對清潔工作的順利進行有很大影響，同時，室外陶瓷磚在降水天氣也會對行人安全產生影響。陶瓷磚的摩擦系數與其安全性有直接關系，在建筑裝修中使用不適宜的摩擦系數的陶瓷磚會引發安全問題，而陶瓷磚使用時會因不斷摩擦失去表面的光潔度，使其失去光彩、美觀性降低，這也要求陶瓷磚本身的耐性不能過低，增長其使用壽命。綜上所述，結合當前的市場發展現狀和消費者的需求，陶瓷磚材料也需要不斷改進革新，制造更為經濟、實用、美觀的陶瓷磚。

2 防污耐磨防滑陶瓷磚研發現狀

我國是聞名世界的瓷器大國，在陶瓷制造業一直處于領先地位，并且是世界最大的陶瓷磚制品出口國，同時，我國的陶瓷磚需求量也非常之大。從市場需求角度分析，我國的陶瓷磚消耗量和出口量需求必須通過每年大量的生產才能滿足，而在提高產量的前提下，必須結合陶瓷磚的用途提高其質量，保證其符合現行國家標準《陶瓷磚》中的相關質量要求。從陶瓷磚防污的角度分析，陶瓷磚在地面和廚衛裝修中有很大的用途，陶瓷磚臟污問題對使用者而言是很大的困擾，針對這種現象，為了提高陶瓷磚的抗污漬、自凈能力，在其生產制造過程中已經與陶瓷拋光磚表面用防污劑相結合，進一步提高了陶瓷磚的防污能力，但對原材料釉漿、胚體的配方研究還不夠充分，需要進一步研究。從陶瓷磚耐磨的角度分析，目前陶瓷磚的耐磨性主要是通過改變釉漿的配方和制造工藝來實現的，從目前市面上的耐磨陶瓷磚分析，此類陶瓷磚的耐磨性有明顯提高，但也伴隨著其他的問題，比如玻化磚雖然耐磨性很好，但是價格很高，在裝修預算有限的情況下不適合使用[1]。從陶瓷磚防滑的角度分析，國外對地面防滑機理的研究要早于國內很多，國外很多學者認為陶瓷磚的摩擦力越大，其防滑性能就越好。但隨著科學技術的發展和創新，已經有學者利用流體動壓潤滑理論分析闡明一定的摩擦能有效提高防滑性能，也即根據陶瓷磚的使用場景和用途，調整其磚表面摩擦力，使其更適用于生產、生活需要。

3 防污耐磨防滑陶瓷磚制備技術

3.1 防污陶瓷磚工藝技術

（1）完善生產工藝。陶瓷磚的防污可以通過調整和研制新的生產配方入手，結合適當的工藝手段實現防污。從臟污來源分析，陶瓷磚污染主要是灰塵、泥土、廚房油煙等。以廚房用陶瓷磚為例，由于油煙會附著在陶瓷磚表面，長此以往會形成油垢，嚴重影響了廚房的整潔性和衛生情況。為了增強陶瓷磚的防污能力，在燒制時需要注意控制燒成溫度和燒成周期，通過降低球磨細度、提高溫度和延長燒成周期從而進一步降低陶瓷磚的吸水率，以免因較大應力而導致的微裂紋，同時需要完善表面拋光工藝，降低磚體內的微裂擴展，避免因陶瓷磚本身的裂紋和縫隙藏納油煙和污垢。從瓷磚保養分析，較為光滑平整的陶瓷磚表面更易于保養和清潔，因此，可以通過工藝技術手段提高陶瓷磚的光滑度，從而進一步提高其防污能力。

（2）陶瓷磚表面處理。陶瓷磚表面處理是一種通過打蠟和涂防污劑從而提高防污能力的處理方法。在陶瓷磚生產過程中，一般是通過打蠟機械或機器，將溶解后的石蠟均勻涂抹在磚表面，并對其進行打磨，從而實現陶瓷磚的防污效果。這種方法的壞處是石蠟本身在陶瓷磚表面的附著力差，并且經過多次的洗滌和擦洗之后，蠟層會變薄甚至消失，在使用初期具有很好的防污效果，但隨著時間推移這種防污能力會逐漸減弱。因此，涂抹防污劑的防污處理形式更適用于陶瓷磚防污處理，防污劑能夠依靠毛細作用滲入磚表面氣孔和微裂紋，填補磚體的縫隙，并且在長期與空氣接觸的過程中，在水和氧氣的作用下，防污劑會與磚體本身產生物化反應，從而形成防污保護層，這種保護層由于是與磚體反應產生的，通常與磚體有著較好的相容性，不容易因擦洗、洗滌而喪失保護能力[2]。由于工藝和制造技術的影響，在陶瓷磚表面和磚體中常存在微孔，因此可以采用微孔內聚合技術，將多種有機物單體組合填充于微孔中，氧氣的作用會使其緩慢聚合膨脹，在微孔的壓迫下會形成分子鍵，其對親油基團的有色液體有較好的防污能力，能夠實現陶瓷磚的表面防污。

3.2 耐磨陶瓷磚工藝技術

提高瓷磚的耐磨性主要是通過提高陶瓷磚本身的硬度實現的，一般耐磨陶瓷磚的吸水率低于0.5%，整體硬度較高，也不容易產生劃痕。因此，提高陶瓷磚的耐磨性可以從提高磚體硬度入手，在制造過程中，可以通過調整各原料的配比和類別，增加陶瓷磚的硬度，或者通過調整燒制工藝，增加燒制時的溫度，從而提高陶瓷磚的耐磨性。以目前耐磨性較好的玻化磚為例分析，其耐磨性是通過降低磚體顆粒單位體積，使磚體整體更為堅硬，并在制造中融入目前拋光磚系列產品的先進技術，使其整體的耐磨性、光澤度等優于傳統拋光磚。由此可以分析得出，提高陶瓷磚的耐磨性可以結合拋光磚系列產品的相關技術，通過配比合適比例的石英砂、泥等原材料，輔以合適的燒制、打磨技術，增加陶瓷磚的耐磨性。

3.3 防滑陶瓷磚工藝技術

（1）防滑劑實現陶瓷磚防滑。防滑劑是一種增加地面靜摩擦力的液體，可以用于陶瓷磚的制造中，通過在陶瓷磚表面涂抹防滑劑，能夠使其實現防滑的功能。陶瓷磚的防滑可以通過增加磚表面的摩擦力實現，也即可以在磚體表面制造凹凸的效果，從而增大摩擦力，但磚面的凹凸效果也使得陶瓷磚的抗污能力降低，因此，必須妥善選擇使用防滑劑，使其既能腐蝕釉層產生防滑效果，又不使抗污性能明顯下降。通過設計防滑劑陶瓷磚防滑實驗測試其防滑能力，實驗內容為選用三種不同類型的防滑劑，以及800mm×800mm 規格陶瓷磚若干，設置21 個實驗組，1 個對照組（不涂抹防滑劑），對使用工藝、防滑劑用量、防滑劑使用時間進行對比實驗，實驗方法為分別在拋釉打蠟后的陶瓷磚面上涂抹防滑劑，利用美式BOT—3000E 儀器進行防滑測試，按照《陶瓷磚》（GB/T 4100—2015）附錄 G 標準進行抗污性能測試。實驗結果表明，以拋光、上蠟、除蠟、防滑劑的工藝操作能夠使陶瓷磚防滑能力和抗污能力的綜合效果達到最好；并且，防滑劑的用量和使用時間是影響拋釉陶瓷磚防滑性能的關鍵，過量或過長時間使用防滑劑會腐蝕釉層表面，影響磚表面抗污能力，實驗中陶瓷磚使用防滑劑80mL 且作用時間為2min 時防滑能力和抗污能力最佳。

（2）調整陶瓷釉成分配比。提高陶瓷磚的防滑能力，可以通過調整其陶瓷釉成分配比，在原有材料的基礎上合理調配每種原料的比例，適當增加新型的防滑材料，從而使陶瓷磚的防滑能力提高。調整成分配比可以通過以下3 種手段：①取不同級配的胚體顆粒若干，通過不斷的嘗試和試驗分析，配制不同比例的胚體顆粒，選取最優化的比例配制，將胚體顆粒混合后制成磚坯，提高陶瓷磚的防滑能力。②調整坯體、面釉熔塊和面釉的配比，在原有的配方基礎上做出對應的優化和改進，如增加胚體中污泥渣的比例，從而使陶瓷磚的防滑能力有進一步提升。③增加對陶瓷磚防滑能力的研究和試驗，通過分析其防滑能力差的原因，調整原料配比和原料成分，增加陶瓷磚表面的顆粒感，使其防滑能力提高。

（3）模具加工制造凹凸槽。在陶瓷磚的加工和制造過程中，可以通過改變模具形狀，改善加工流程，從而改變陶瓷磚的表面紋理和質感，從而增大摩擦力，實現陶瓷磚的防滑。具體可以通過以下方法：①通過模具制造凹槽，使陶瓷磚表面能有凹凸的水平差異，增加其摩擦力；②通過模具制造花樣，如牡丹、鳥雀等，結合后期加工上色，提高陶瓷磚的美觀性，同時增大其表面摩擦力，使其防滑能力增強；③通過模具制造幾何條紋，同時減小陶瓷磚的長與寬，通過增加條紋密度增大整體鋪設時的摩擦力；④通過模具為陶瓷磚制造凸起，凸起的部分可以選用防滑材料，同時為了提高陶瓷磚的美觀性，凸起的部分可以為各種圖畫、幾何圖形等[3]。

（4）增強陶瓷磚的透水性。陶瓷磚較滑主要是因為其表面光滑，而其光滑的表面在沾水之后光滑程度會大幅增加，因此，可以通過增加陶瓷磚的透水性從而增強其防滑能力。結合新型城市管理理念中海綿城市的建設，可以設計滲水、耐磨、防滑的陶瓷磚用以城鎮景觀路面的鋪設，這種陶瓷磚與室內裝飾瓷磚有別，一般用于鋪設公園、廣場等室外路面。參考江顯異先生設計的透水防滑地磚，可以設計透水性好的陶瓷磚以此達到防滑的目的。通過改變陶瓷磚磚體結構使其透水性增強，但同時要保證其不能因透水孔過多而降低陶瓷磚的硬度。可以通過以下設計實現陶瓷磚的透水性，將陶瓷磚分為底層、中間層和面層，面層設置多個微孔，使瓷磚表面的水分能通過微孔下滲，同時，為了保證磚體表面的防滑能力，可以結合模具在磚體表面制造凹凸效果，利用凹面的坡度使水分能更好的下滲。中間層設置等效孔徑不大于去水孔的微孔，使面層下滲的水分能通過中間層繼續下滲，但同時需要注意中間層與面層之間微孔的連接。底層作為銜接磚體與地面的一層，需要保證面層下滲的水分能全部通過底層下滲到地面，以防因為水分難以下滲導致的陶瓷磚膨脹變形等問題。

（5）利用吸盤原理制造防滑劑層。吸盤原理所利用是的壓強所形成的壓力差，這種壓力差能使兩種物體的表面更為牢固的“吸在一起”，陶瓷磚的防滑層也可以通過吸盤原理來制造。具體做法是通過模具或其他手段，利用防滑劑在陶瓷磚的面層制造凹凸感或者紋路，由于吸盤原理的作用，在人鞋底或者車輛輪胎等與陶瓷磚表面接觸時，其表面的紋路會與此接觸面產生機械咬合力，而陶瓷磚表面的坑洼結構會與接觸面產生吸力，在兩種力的共同作用下，陶瓷磚表面和接觸面的摩擦力會增大，同時，由于陶瓷磚面層的凹凸結構都是微米級別的，能夠保證磚體表面的完整性和視角效果的舒適性。因此，通過利用吸盤原理制造防滑劑層能夠有效提升陶瓷磚的防滑能力。

（6）制備具有顆粒感的釉面。增加陶瓷磚表面的摩擦力是提升其防滑能力的有效手段，在陶瓷磚的生產和制造中可以通過相關技術手段在磚表層釉面加入顆粒狀材料，使陶瓷磚表層具有顆粒感以此達到增加表面摩擦力的目的。具體做法是在陶瓷磚表面均勻布施一層干釉粒，之后進行燒制，燒制結束之后使用半拋技術對釉層頂部進行拋光，使最終的成品中的釉層整體凸頂高度降低為原本的2/3 或1/2，使陶瓷磚在兼具美感的同時具有防滑的優點，增強其耐磨能力；同時，其本身具備的顆粒感也能使陶瓷磚表面的摩擦力增大，從而提高其防滑的能力[4]。在實際的生產制造過程中，設計人員需要根據陶瓷磚的具體用途和使用場景，合理調整設計制造方案，使陶瓷磚在兼備美觀性、適用性的同時，具有更高的實用價值。

4 結語

綜上所述，在陶瓷磚的生產研制中，需要發散思維、創新想法，通過不斷的試驗和結果測試分析，根據市場需求和行業發展水平，不斷創新制造方法，使用新型的制造技術，通過調整胚體、釉漿的配方，改善陶瓷磚的燒制工藝和手法，結合各種新型防滑、防污材料，制造防污、耐磨、防滑的優質陶瓷磚。減少因陶瓷磚質量問題而帶來的安全隱患和經濟方面的損失，增強我國陶瓷產業在國際市場的競爭力，促進經濟發展，使中國陶瓷磚制品在世界市場越走越遠。