拋釉磚防滑工藝技術(shù)研究

鄧江文 王瑞峰 楊慶霞 劉任松 王彥君 賴文琦

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摘 要：根據(jù)市場上普通拋釉磚類產(chǎn)品普遍存在著防滑性能差，安全性能有待提高的特點(diǎn)，本文選擇采用防滑劑對拋釉磚做后期防滑處理作為基準(zhǔn)點(diǎn)，探討不同防滑劑、不同防滑劑工藝方案、防滑劑不同用量和不同使用時(shí)間對拋釉磚防滑性的影響，得出拋釉磚后期防滑處理的最佳工藝方案，提高拋釉磚類產(chǎn)品的防滑性能。

關(guān)鍵詞：拋釉磚;防滑劑;后期工藝處理;防滑性能

1 前 言

建筑陶瓷作為我國一個(gè)傳統(tǒng)制造業(yè)，前人對坯料配方、釉料配方、工藝控制等方面做了長足深入的研究。然而因?yàn)樘沾纱u所采用的國家標(biāo)準(zhǔn)中沒有對陶瓷磚的防滑等級(jí)和防滑性能作具體要求，使得生產(chǎn)企業(yè)過多地注重產(chǎn)品表觀豐富的圖案和絢麗的色彩以獲得消費(fèi)者的青睞，卻忽略了產(chǎn)品防滑的性能。與歐美等發(fā)達(dá)國家對建筑物和公共場所地面防滑要求明確規(guī)定生產(chǎn)企業(yè)必須在產(chǎn)品包裝標(biāo)識(shí)標(biāo)注產(chǎn)品防滑性能或防滑級(jí)別等信息不同，我國在建筑陶瓷地磚防滑性能研究方面起步較晚。2015年時(shí)我國才首次在新發(fā)布的國標(biāo)中納入了防滑性能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)，使得國內(nèi)建陶生產(chǎn)企業(yè)不得不重視產(chǎn)品的防滑性能并深入開展研究各種防滑工藝。[1～6]

拋釉磚因其表面光澤度高、顏色豐富鮮艷，符合國人的審美要求而快速成為國內(nèi)市場上最為流行的產(chǎn)品品類。正因?yàn)楣饣?，拋釉磚類產(chǎn)品普遍存在防滑性能差的缺點(diǎn)，在人流量大的場合使用容易出現(xiàn)人員滑倒的現(xiàn)象，尤其是磚面上有水或者油時(shí)更容易出現(xiàn)上述問題。因此，如何增強(qiáng)拋釉磚類產(chǎn)品的防滑性能，是行業(yè)內(nèi)亟需解決的問題。

本文參考石材的防滑處理工藝，選擇防滑劑對拋釉磚做后期防滑處理。經(jīng)防滑劑處理后的釉層表面具有大量肉眼不可見的凹凸變化，從而增強(qiáng)拋釉磚的防滑性能。本文通過探討不同防滑劑、不同工藝方案、防滑劑不同用量和不同作用時(shí)間對拋釉磚防滑性的影響，結(jié)合產(chǎn)品的耐化學(xué)腐蝕性能和耐污染性能，總結(jié)出拋釉磚后期防滑處理的最佳工藝方案，提高拋釉磚類產(chǎn)品的防滑性能。

2 實(shí)驗(yàn)過程

2.1 實(shí)驗(yàn)防滑劑材料

防滑液的選用要求非常高，既要能腐蝕釉層，使產(chǎn)品的防滑性能大幅提升，又不能腐蝕過于嚴(yán)重，使產(chǎn)品的耐化學(xué)腐蝕、耐污染等性能明顯下降。本文選用了市場上三種不同類型的防滑劑進(jìn)行測試對比，其中防滑劑A為廈門某建材有限公司生產(chǎn)的地面水性防滑劑G520、防滑劑B為上海某防滑防護(hù)科技有限公司提供的中性型防滑劑、防滑劑C為東莞市某納米材料科技有限公司生產(chǎn)的硅丙親水型防滑劑。

2.2 試驗(yàn)工藝方法

在800mm×800mm規(guī)格拋釉磚打蠟后的磚面上快速均勻涂抹一定量的防滑劑，讓防滑劑在磚坯表面停留一段時(shí)間后沖洗晾干，再分別檢測測試樣板的防滑系數(shù)、耐化學(xué)腐蝕性和耐污染性，并與沒有應(yīng)用防滑劑的常規(guī)產(chǎn)品作對比、分析，確定出相應(yīng)的工藝參數(shù)。

3 檢測方法

陶瓷磚表面的防滑機(jī)理和檢測設(shè)備是根據(jù)物理學(xué)的摩擦原理設(shè)計(jì)的。在目前國際防滑測試方法中，美標(biāo)的動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)法和擺錘法比較適合表面粗糙度較小的陶瓷磚的防滑測試。[6，7]本文結(jié)合耐化學(xué)腐蝕性能和耐污染性能，選用這兩種防滑測試方法作為檢測方法，具體操作方法如下文所示。

3.1 動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)法

采用美式BOT-3000E儀器進(jìn)行防滑測試，具體操作為：使用一個(gè)自行走裝置在待測陶瓷磚表面上水平來回移動(dòng)，陶瓷磚表面需緊密鋪砌形成一個(gè)平展的測試區(qū)，測試長度可人工調(diào)整。自行走裝置拖動(dòng)一個(gè)由200g重塊垂直正壓在Φ9mm橡膠摩擦塊上所組成的摩擦組件，摩擦組件與陶瓷磚水平面滑動(dòng)接觸，用于測試干或濕狀態(tài)下陶瓷磚表面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，如圖1所示。

3.2 擺錘法

該方法主要是模擬人腳在行走過程中，后腳跟與陶瓷磚接觸瞬間所產(chǎn)生的滑動(dòng)力，即根據(jù)“擺的位能損失等于安裝于擺臂末端橡膠塊滑過樣品表面時(shí)，克服表面等摩擦所做的功”這一基本原理，來計(jì)算橡膠塊和陶瓷地磚表面的摩擦系數(shù)。

擺錘法是一種比較適合潮濕條件下防滑項(xiàng)目測試的方法，其評價(jià)等級(jí)如表1所示，示意圖見圖2。

3.3 耐化學(xué)腐蝕性測試[8]

按照GB/T4100-2015《陶瓷磚》附錄G標(biāo)準(zhǔn)，采用GB/T ?3810.13-2016 ?陶瓷磚試驗(yàn)方法 ?第13部分：耐化學(xué)腐蝕性的測定方法，進(jìn)行試驗(yàn)樣板的性能測試。

3.4 耐污染性測試[9]

按照GB/T4100-2015《陶瓷磚》附錄G標(biāo)準(zhǔn)，采用GB/T ?3810.14-2016 ?陶瓷磚試驗(yàn)方法 ?第14部分：耐污染性的測定方法進(jìn)行試驗(yàn)樣板的性能測試。

4 結(jié)果與討論

4.1 防滑劑的選擇

采用三種不同的防滑劑進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其方案如下：在800mm×800mm規(guī)格拋光打蠟后的磚面上快速均勻涂抹相同量的防滑劑，讓防滑劑在磚坯表面停留1min后沖洗晾干，再分別檢測動(dòng)態(tài)防滑系數(shù)、耐化學(xué)腐蝕性和耐污染性，并與沒有應(yīng)用防滑劑的常規(guī)產(chǎn)品作對比。具體結(jié)果見表2。

如表2所示，通過防滑劑處理后的產(chǎn)品，采用美標(biāo)方式檢測防滑性能，動(dòng)態(tài)防滑系數(shù)都有所提高，但同時(shí)耐化學(xué)腐蝕性和耐污染性也有所降低。而上述兩項(xiàng)國標(biāo)檢查內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)分別為耐化學(xué)腐蝕性至少GLB，耐污染性大于等于4級(jí)。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，雖然防滑劑A提高產(chǎn)品的防滑性能最明顯，但是經(jīng)過防滑劑A處理后的產(chǎn)品耐化學(xué)腐蝕性為GLC、耐污染性為3級(jí)，均不符合國標(biāo)規(guī)定。而另外兩種防滑劑處理后的產(chǎn)品在耐化學(xué)腐蝕和耐污染性方面均滿足國標(biāo)要求，因此最終選擇防滑劑B作為項(xiàng)目所用防滑劑，并進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)工藝方案和用量。

4.2 防滑劑工藝方案對拋釉磚防滑性能的影響

拋釉磚產(chǎn)品在燒成后還要經(jīng)過拋光、上蠟兩道工序，前述實(shí)驗(yàn)方案中防滑劑都是在上蠟后的產(chǎn)品表面直接應(yīng)用防滑劑。但防滑劑也可以采用在拋光前使用其它工藝組合，項(xiàng)目通過研究防滑劑B在不同工藝組合中對產(chǎn)品防滑性能的影響，確定使用防滑劑的工藝方案。具體實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果見表3，其中防滑劑的使用量為800mm×800mm規(guī)格產(chǎn)品上使用80ml，在磚坯表面停留1min后沖洗干凈。

如表3所示，采用5種不同的工藝方案，產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)防滑系數(shù)有很大的差別，而耐化學(xué)腐蝕性和耐污染性沒有太大的變化。隨著防滑劑使用工序的推后，產(chǎn)品的防滑性能越強(qiáng)，上蠟后的兩種方案的動(dòng)態(tài)防滑系數(shù)都有較大幅度的提升，尤其是拋光、上蠟、除蠟、防滑劑的工藝方案的動(dòng)態(tài)防滑系數(shù)為0.49，已經(jīng)滿足美標(biāo)0.42的最低要求。后續(xù)實(shí)驗(yàn)按拋光、上蠟、除蠟、防滑劑的工藝操作。

4.3 防滑劑用量對拋釉磚防滑性能的影響

防滑劑的用量是影響拋釉磚防滑性能的重要因素之一，在按前文研究內(nèi)容固定防滑劑的工藝方案和停留時(shí)間，在800mm×800mm規(guī)格產(chǎn)品上實(shí)驗(yàn)不同防滑劑用量對防滑性能以及內(nèi)質(zhì)的影響。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

如表4所示，隨著防滑劑用量的增加，產(chǎn)品的防滑性能逐步提高，動(dòng)態(tài)防滑系數(shù)從防滑劑用量40ml時(shí)的0.36增加到防滑劑用量120ml時(shí)的0.77。但是，耐化學(xué)腐蝕性和耐污染性也逐步降低，當(dāng)防滑劑用量為100ml時(shí)耐污染性降到3級(jí);防滑劑用量為120ml時(shí)耐化學(xué)腐蝕性為GLC，耐污染性僅為1級(jí)。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明防滑劑對釉層有一定的腐蝕性，用量過大時(shí)會(huì)嚴(yán)重腐蝕釉層表面，從而使產(chǎn)品的耐化學(xué)腐蝕性和耐污染性受到影響。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，在800mm×800mm規(guī)格產(chǎn)品上的防滑劑用量為80ml時(shí)，其防滑性能、耐化學(xué)腐蝕性和耐污染性達(dá)到比較理想的效果。

4.4 防滑劑作用時(shí)間對拋釉磚防滑性能的影響

防滑劑在磚坯表面的作用時(shí)間也是影響拋釉磚防滑性能的重要因素，在按前文研究內(nèi)容固定防滑劑的工藝方案和80ml的用量，實(shí)驗(yàn)防滑劑在磚坯表面的作用時(shí)間對防滑性能以及內(nèi)質(zhì)的影響。具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

如表5所示，隨著防滑劑在產(chǎn)品表面作用時(shí)間的逐步提升，產(chǎn)品的防滑性能逐步提高，動(dòng)態(tài)防滑系數(shù)從防滑劑使用時(shí)間10s時(shí)的0.23增加到防滑劑作用時(shí)間5min時(shí)的0.74。而耐化學(xué)腐蝕性和耐污染性也隨著防滑劑作用時(shí)間的增加而變差，其中耐化學(xué)腐蝕性在30s時(shí)變?yōu)镚LB，5min時(shí)為GLC;耐污染性在20s時(shí)為4級(jí)，3min時(shí)為3級(jí)，5min時(shí)為2級(jí)。

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步說明防滑劑對釉層有腐蝕性，并且同樣釉料的防滑劑作用時(shí)間越長對釉層表面的腐蝕越嚴(yán)重，從而使產(chǎn)品的耐化學(xué)腐蝕性和耐污染性受到極大影響。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，防滑劑的作用時(shí)間為2min最合適，但是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況來看，處理時(shí)間越長，實(shí)際批量操作的難度就越大，因此最終將防滑劑在磚坯表面的作用時(shí)間確定在30s。雖然防滑性能有所下降，但是0.47的動(dòng)態(tài)防滑系數(shù)已經(jīng)足夠滿足日常使用，并且能加快生產(chǎn)效率。

5 結(jié) 論

本文通過研究不同防滑劑、不同防滑劑工藝方案、防滑劑不同用量和不同使用時(shí)間對拋釉磚防滑性的影響，得出如下結(jié)論：

（1）拋釉磚后期防滑處理的最佳工藝方案如下：

a）將燒成后的產(chǎn)品按常規(guī)拋釉磚的工藝拋光打蠟;

b）將打蠟的磚坯表面的蠟水除掉;

c）在800mm×800mm規(guī)格的磚坯表面使用80ml的防滑劑B，不同規(guī)格的產(chǎn)品的防滑劑用量按產(chǎn)品規(guī)格等比例換算;

d）防滑劑在磚坯表面停留30s后清洗干凈。

（2）采用上述最佳防滑工藝處理的拋釉磚耐化學(xué)腐蝕性為GLB、耐污染性為4級(jí)。

參考文獻(xiàn)

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[9] GB/T4100-2015《陶瓷磚》附錄G標(biāo)準(zhǔn)，采用GB/T 3810.14-2016 陶瓷磚試驗(yàn)方法 第14部分：耐污染性的測定方法[S].