浅析防污耐磨防滑陶瓷砖工艺技术的研究

Study on the technology of antifouling, wear resistant and anti skid ceramic tiles

刘继武

（中国建材检验认证集团（陕西）有限公司，陕西 西安 710116）

摘要：在中国随着社会主义市场经济的深入发展,经济全球化进程的不断加快，国内外各大城市许多中高端酒店、公共场所和住宅小区、公寓都热衷于高端奢华的建筑装修。其中，绝大多数是选用光泽度高的抛光砖作为建筑陶瓷装饰材料来装饰地面，抛光砖、全抛釉砖、微晶石砖、抛晶砖都是常用的光亮建筑陶瓷装饰材料，全抛釉砖、微晶石砖、抛晶砖较抛光砖在装饰效果方面更具个性化、花纹图案更丰富精细、更高档华丽，受到了市场的欢迎。这些光亮的地板表面非常光滑，在雨季、潮湿或有油渍的情况下，因其地砖表面水份的存在更是显得湿滑无比，因此发生滑倒摔伤的意外事频率高，给人民的生命安全带来了安全隐患，地面防滑已成为了公共安全新问题。

关键词：防滑；釉面砖；摩擦系数

Abstract: In China, with the development of the socialist market economy and the acceleration of the process of economic globalization, many high-end hotels, public places, residential quarters and apartments in major cities both at home and abroad are keen on high-end and luxurious architectural decoration. Among them,Most of the polished tiles are used to decorate the ground as architectural ceramic ornaments. Polished tiles, full cast glazed tiles, microcrystalline stone bricks, and polished tiles are commonly used decorative ceramic decorative materials. All glazed tiles, microcrystal bricks, and polished tiles are more personalized and is very smooth, in the rainy season, wet or oil stains, because of the surface of the surface of the surface of the surface of water is more wet and slippery, so the occurrence of slippery and fall accident frequency is high, to the safety of the people's life security

risks, ground skidding has become a new public safety problem.

Key words: non-slip; glazed tile; friction coefficient

中图分类号：TQ174.1 文献标识码：B 文章编号：1003-8965（2018）02-0191-03

1 背景

为满足人们生活中不同的装饰与应用需求，市场上开发出种类繁多的建筑陶瓷砖。其中，抛光砖、全抛釉砖、微晶石砖、抛晶砖都是常用的光亮建筑陶瓷装饰材料，全抛釉砖、微晶石砖、抛晶砖较抛光砖在装饰效果方面更具个性化、花纹图案更丰富精细、更高档华丽，受到了市场的欢迎。虽然这类陶瓷砖以其表面装饰图案纹理清晰、仿石逼真、易清洁打理等优点，成为豪华建筑（特别是公共建筑，如酒店、写字楼、商厦、高档公寓等）的地面装修的首选。陶瓷砖在美化环境的同时，但因光洁表面遇水导致其易滑溜，容易造成人摔倒、摔伤，甚至致残的事情发生。国内外有关的社会机构曾对国内建陶企业地砖的防滑性进行抽样调查，结果发现95%的建陶企业生产的抛光砖在地面有水潮湿或有油渍的情况下防滑不合格。其摩擦系数远远不能达到防滑的要求（大多数瓷砖的摩擦系数在0.4—0.5之间，当摩擦系数大于0.8时，防滑性能达到“非常安全”的级别）。在所抽查的产品（含国外产品）中，抛光砖湿法静摩擦系数最大的只能达到0.50左右，湿法静摩擦系数最小的却只有0.2，而国内外安全标准要求的静摩擦系数最小都要达到0.5才被认为是安全的。

公共场所因地面选用的装饰材料太光滑而导致滑倒摔伤的事故时有发生，在现实生活中广场路面因地砖的摩擦系数较小，极为容易造成机动车刹车失灵，伤及无辜行人；居室生活中厨房、卫生间的地砖摩擦系数太小，在厨房卫生间地面易潮湿或有油渍，极易造成家人的滑到摔伤；在城市广场、商场、超市、餐厅因地砖的摩擦系数低，公众场所的湿滑、油渍致使消费者摔伤后把场地经营者告上法庭的事件时有所闻。“小心路滑”警示牌的悬挂并不能解决事故发生的源头，路面防滑防摔的小问题已成为现今人民生活中必须面对和解决的新问题。因人文文化和消费观念的不同，欧美等发达国家在地面装饰上已经拒用抛光砖产品，而国内固有的宽敞明亮消费观念致使摩擦系数低的抛光砖大幅度用于地面装饰，所以近年来家庭或公共场所地面湿滑导致滑倒、摔伤、致残等案例持续递增，陶瓷砖地面防滑已经成为新时期社会公共安全问题的一个新课题。

抛光砖上发生滑倒的潜在风险通常是由摩擦系数COF（coefficientoffriction）来判断的。摩擦系数检测一般采用静滑块法，该方法是瓷砖防滑检测的经典方法，最早由美国ASTM开发，模拟人由静止转为运动状态的滑倒。摩擦系数法的测试值通常在0～1之间，测试值越高，滑倒风险越小，通常认为0.4以下高风险，0.4～0.6之间中等风险，0.6以上低风险。一般认为滑倒事故更可能发生在摩擦系数较低的地面。国外将静摩擦系数0.5作为区分地面防滑安全性的临界值，美国国家标准ANSIA1264.2中，提出了工作场所地面静摩擦系数大于 0.5。澳大利亚和新西兰地面安全动摩擦系数必须大于 0.4。目前我国现行规范中对工作场所地面、人行道地面等的防滑指标要求为 GB、COF ≧ 0.5。摩擦系数达到 0.5 以上为安全；0.4 至 0.5 为比较安全；低于 0.4 为不安全。我国行业标准 - 地面石材防滑性能等级划分及实验方法（JC/T1050-2007）也将静摩擦系数 0.5 作为地面安全与否的临界值。

表1石材地面防滑指标要求

防滑等级	0级	1级	1级	3级	4级	备注
抗滑值FB	FB＜25	25≤FB＜35	45≤FB＜55	55≤FB＜55	FB≥55	FB数值及BPN数值
摩擦系数	≥0.5

《建筑装饰工程石材应用技术规程》（DB11/T512-2007）中规定通常情况下，防滑等级应不低于1级。对于老人、儿童、残疾人等活动较多的室内场所，防滑等级应达到2级。对于室内易浸水的地面，防滑等级应达到3级。对于室内有设计坡度的干燥地面，防滑等级应达到 2 级，有设计坡度的易浸水的地面，防滑等级应达到 4 级，其它室外地面的防滑等级应达到 3 级。其中防滑性采用静摩擦系数法，分别在干态和湿态情况下进行防滑表面测试。

表2 防滑性能等级划分

防滑等级	不安全	安全	非常安全
静摩擦系数	小于 0.5	0.5~0.79	不小于 0.8

图1防污耐磨防滑砖制备工艺图

2.2防污防滑功能的实现

2.2.1新型防污防滑砖的制备工艺

利用现有的防滑液、超洁亮和防污蜡，研究其两者混合后反应，通过调整他们的配方的浓度和工艺过程，进行交联反应和结合试验，形成空间结构紧密、稳定，具有较好的耐磨性，起到持久的防滑防污功效的透明薄膜的抛光砖防滑新技术及工艺设备；试验开发出适合于产业化生产的工艺过程、工艺参数和设备。

2.2.1.1防污防滑砖的制备工艺步骤

a.对半成品砖体进行抛光，抛光后在砖体表面涂覆防污液；

b.涂覆对砖具有腐蚀性能的防滑液；

c.在步骤a的防滑液未干燥时，涂覆防污胶体溶液，使其干燥后在砖体表面形成薄膜，获得防污防滑砖。

步骤a、b、c的涂覆方式为：使用浸湿有对应溶液的涂覆刷对砖面进行刷涂。

步骤b中防滑液的涂覆至少一次。

步骤a中防污液为含氢硅油。

步骤b中防滑液为氢氟酸溶液、碳酸溶液、盐酸溶液、磷酸溶液或稀硫酸溶液中的一种或多种混合，溶液浓度为30%-80%。

步骤c中的防污胶体溶液为酸性胶体。效果最好的酸性胶体为有机硅胶体，可为甲基硅酸钠、乙基硅酸钠、二甲基硅酸钠、甲基硅酸钾、乙基硅酸钾或二甲基硅酸钾中的一种或多种组合。

2.2.1.2防污防滑砖制备所使用的设备

在现有抛光生产线的抛光机的末端设置第一涂覆区，且沿抛光生产线的输送方向，还依次设置第二涂覆区和第三涂覆区，在第一涂覆区、第二涂覆区和第三涂覆区内分别设置有涂覆刷，涂覆刷架设于输送线的上方。

涂覆刷包括固定架和柔性吸水刷，柔性吸水刷是通过固定架架设于所述输送线的上方，在固定架上间隔设置有多个柔性吸水刷相通的进液孔。柔性吸水刷还外裹有吸水保护层。

2.2.2改变釉面组成，获得特殊表面结构提高防滑

利用釉面中高熔点的熔块颗粒与釉面中其他玻璃相的熔点差，在一定温度条件和重力的作用下，熔化的玻璃相填充釉面空隙而形成液面下降，部分熔化的熔块颗粒则凸起于釉面，从而形成硬的、细微颗粒凸出物，能更为有效地提升产品的湿水防滑系数，对产品的图案保护、防污能力的提升也有显著作用，进而实现产品防滑防污的问题。

坯釉配方与各工序技术参数如下。

2.2.2.1坯料配方与组成

1）坯料配方

A类高温瓷砂10%，B类高温瓷砂10%，废砖坯3%，抛光废渣45%，釉面砖污泥废渣10%，黑粘土9%，白粘土5%，石片土5%，硅灰石3%。

2）坯料化学组成（见表3）

表3坯体化学成份（%）

组成	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	Na2O	K2O	IL
比例(%)	67.74	17.45	0.80	6.30	1.53	1.03	0.15	5.00

2.2.2.2釉料组成及配方

1）底釉配方

熔块24.3%，长石粉6.8%，烧滑石30.0%，氧化铝6.6%，硅酸锆6.6%，石英8.0%，高岭土7.7%，其他10%（见表4）。

表4底釉化学成份（%）

组成	SiO2	Al2O3	B2O3	ZnO	CaO	MgO	K2O	Na2O	其它
比例(%)	54.83	17.61	0.07	2.16	7.94	8.29	1.47	0.73	6.90

2）面釉配方

熔块42%，硅酸锆9%，长石粉9%，烧滑石5%，氧化铝粉11%，碳酸钙13%，氧化锌2%，氧化铈3%，高岭土6%（见表5）。

表5面釉化学成分（%）

组成	SiO2	Al2O3	B2O3	ZnO	CaO	MgO	K2O	Na2O	其它
比例(%)	55.81	15.76	2.53	1.83	6.05	2.07	3.79	1.36	10.8

2.2.2.3施釉

表6施釉工艺参数

项目	参数
底釉施釉量(g/片,砖规格300×300mm)	75±2.0
釉施釉量(g/片，砖规格300×300mm)	80±2.0

2.2.2.4釉烧

表7釉烧工艺参数

项目	参数
釉烧时间（分钟）	80～90
釉烧最高温度（℃）	1125±5

图2釉烧温度曲线图

3结论

上述研究的工艺技术方案，有别于传统的防滑防污耐磨工艺技术，能有效解决传统的陶瓷砖表面涂抹防滑剂后其防滑层随着使用时间的延长而逐渐被磨损，失去防滑效果的缺陷；又能解决为了增强防滑性能利用物理或者化学方法通过改善瓷砖表面结构致使瓷砖表面釉层完整性以及装饰效果受到破坏后，不利于清洁、降低了瓷砖的耐磨性；通过改变釉面组成获得特殊表面结构提高防滑性能的生产工艺虽然存在着实施性，但对釉面组成进行了特定限定，解决方法的适用面相对较窄。而且，釉面组成的改变必然会引起煅烧工艺的改变，可能会增加产品成本。

新时期的消费者已经认识到地面装饰材料防滑问题的重要性，消费的观念已经逐步转变过程中，从过去的宽敞明亮、美观环保转变到既注重明亮、美观，又看重地面装饰材料的防滑、安全。抛光砖的防滑性如何兼顾防污性和装饰性，且有利于环保低成本的产业化实施、仍需广大的科研工作者投入更多的精力进行研究。

参考文献

[1]一种防滑釉面的研制[J].王彦君,石棋,王永强陈志川,肖惠银.佛山陶瓷.2016(06).

[2]釉面砖防滑釉面的研制[J].裴新美,刘杰.中国陶瓷.2010(10).

[3]浅析陶瓷防滑釉的研制[J].招邵赟.佛山陶瓷.2017(08).

[4]《地面石材防滑性能等级划分及实验方法》（JC/T1050-2007）.

[5]《建筑装饰工程石材应用技术规程》（DB11/T512-2007）.