耐磨防滑易洁瓷质釉面砖的研发及生产
喻劲军 张国涛
摘 要：目前，陶瓷产品都普遍存在表面耐磨强度不够，容易出现划痕、易磨损从而影响产品的美观和档次，而且产品的防滑系数不够，尤其在有水的情况下容易摔倒。因此，开发研究一种够满足耐磨、防滑、易洁等功能的陶瓷砖及其生产工艺，旨在解决现有的陶瓷砖在保证花色、纹理、效果、质感的前提下，在使用过程中容易出现的问题，在使用过程中更便捷、更安全和更耐用。
关健词：耐磨；防滑；易洁；瓷质釉面砖；研发生产
1 前言
陶瓷仿古砖是近年流行起来的一种建筑装饰材料，它兼具了抛光砖的富丽堂皇和瓷片的图案丰富多彩，具有现代或复古韵味，极其个性化等诸多优点，深受市场欢迎和消费者的喜爱。随着人们生活水平的不断提高，客户对产品功能方面的诉求也会越来越多，具有个性化的、经久耐用的、安全可靠的高端陶瓷砖产品的需求也会越来越大。而目前普遍的陶瓷产品都存在表面耐磨强度不够，容易出现划痕、易磨损从而影响产品的美观和档次，而且产品的防滑系数不够，尤其在有水的情况下容易导致摔倒，近年经常会有媒体报道在公共场所或家里因为地面湿滑而引发摔倒事故，并且存在清理困难、藏污、时间久了产品变黑等缺陷，因此，需要对现有技术做进一步的改进和发展，研究开发一种能够满足耐磨、防滑、易洁等功能的陶瓷砖及其生产工艺，旨在解决现有的陶瓷砖在保证花色、纹理、效果、质感的前提下，在使用过程中容易出现的问题，使产品在使用过程中更便捷、更安全和更耐用。
2 生产工艺及参数
2.1工艺流程
2.2坯体粉料工艺参数及配方
采用湿法球磨方式，球磨时间11 ～ 12 h；浆料细度为过250目筛后，筛余为1.6 ～ 2.0 g；坯料含水率为6 ～ 6.5%。
值得注意的是，坯体压制成型后需要进入干燥窑干燥，干燥温度为100 ～ 160℃，干燥周期为50 ～ 70 min，以此确保坯体水分达标和坯体生坯强度的提升。
2.3面釉配方及工艺参数
面釉配方及工艺参数见表3。
2.4丝网印刷止滑干粒工艺参数
通过丝网印刷止滑干粒，采用丝网印刷工艺，印80目加厚效果网，该效果网图案纹理与喷墨图案和模具纹理相互交错。该工艺使得产品在原有模具图案纹理的基础上增加了更加丰富多变的层次和立面效果（增加比表面面积、增加着力点从而提高产品防滑能力），同时通过与喷墨打印图案的交错，产生出图案纹理。有些部分隐约可见，像是从砖里长出来的效果；并且由于印刷的是高温哑光止滑干粒，能产生比较突出的防滑和耐磨效果。
高温哑光止滑干粒效果工艺的采用，是为了增加产品的耐磨和防滑效果，因此干粒要有高温防滑效果的同时必须要求干粒有足够的透明度和较低的光泽度，从而保证产品图案纹理的连贯性和清晰度。花釉配方及止滑干粒工艺参数见表4、5。
为此对高温哑光止滑干粒进行了影响因素研究。通过改变氧化铝粉、钾长石、纯碱、方解石、和石英粉五个变量的质量份数，做对比试验见表6。
对比实验效果，得出通过适当的增加Al2O3的比例可提高干粒的软化温度，但过量会使得产品不易烧结和透明度下降明显。增加钾长石、方解石等可以很好的降低产品光泽度，但也容易降低干粒的软化温度，从而达不到防滑的效果。通过对比试样结果，发现实验11的化学成分配比为最优结果。
考虑到产品表面效果和物理化学性能等要求，在实验过程中，也通过采用透明釉料或者其它透明干粒代替高温哑光止滑干粒等思路做了试验研究。
方案A：采用高温透明釉料取代高温哑光止滑干粒。首先采用高温透明亮光釉，釉料在现有烧成制度下完全烧结，表面光滑平整，但不具备防滑效果，同时丝网印刷的釉层没有印干粒产生的立体效果，因此与本发明的初衷不符。其次采用高温哑光透明釉取代，也同样存在产品的立体效果不明显，不具备很好的防滑功能，同时产品清晰度受釉料透性影响，亦达不到预期效果。
方案B：采用其它透明干粒取代高温哑光止滑干粒，低温干粒熔融太彻底，达不到止滑效果。
2.5干粒保护釉应用工艺参数
丝网印刷高温止滑干粒经过高温烧成后，表面是比较干涩的，而且干粒与干粒间的细小缝隙比较容易藏污，不利于日常清洁和对手感的要求。鉴于此，考虑在其表面采用直线淋釉的方式，施一层低温亮光干粒，均匀覆盖在产品表面，可填补干粒间的缝隙，同时也能适当降低高温干粒的烧结温度，并且在没印到止滑干粒的地方由于低温干粒聚集，会产生与印到止滑干粒地方的光泽差异，从而产生光影对比。既解决了藏污问题达到易洁目的，也改善了表面质感，还丰富了产品层次，并进一步增强了耐磨性能，提高产品的档次。保护釉应用工艺参数见表7、8。
易洁保护干粒CN3008为高温透明亮光干粒，在高温下应能较好的互相熔融，并且能保证一定的颗粒感，能均匀的覆盖在产品表面，而添加的透明釉能填补颗粒间的空隙，并保证一定的高温粘度，与高温透明亮光干粒一起达到较好的防污、耐磨和易洁等效果。
根据产品预期设定效果，要求该干粒必须具有以下几点特点：
（A）要有较高的软化熔融温度和较宽的烧成范围，在1175 ～ 1185℃溫度下，能较好熔融并有较高光泽度以保证产品易洁的目的；
（B）出于产品自身特点要求，要有较好的凸面效果即在干粒熔融的情况下要有较好的立面效果，这就要求其有较高的高温粘度，使得干粒在高温下不至于融平。
（C）要求该干粒有较高的透明度和良好的发色能力，以确保产品的花色和清晰度。
在此前提下初步确定SiO2：50 ～ 68%，Al2O3：18 ～ 21%， K2O：1 ～ 5%，Na2O：3 ～ 7%，ZnO：7 ～ 10%。在此化学成分范围内，通过调整氧化铝粉、钾长石、纯碱、氧化锌和石英粉五个变量的质量份数，通过正交实验如表9。
对比实验结果，上表中实验15号效果最好，完全达到预期设定目标。
2.6辊道窑烧成工艺要求
（1）为提升窑炉生产产量和产品品质，采用30米窑前干燥器，利用余热结合热风炉供热，温度控制在150℃左右。
（2）经过釉线干燥器干燥后的坯体进入烧成窑烧成，烧成温度为1175 ～ 1185℃，烧成周期为60 ～ 70 min，采用普通瓷质釉面陶瓷砖的烧成曲线进行烧制即可。
2.7刷抛工艺技术
为使产品的质感更加圆润、厚重和易洁，采用软模刷抛工艺。抛光模具排列顺序如下：
采用4组400目软胶仿形模具加3 kg压力，6组600目软胶仿形模具加2 kg压力，6组800目软胶仿形模具加1 kg压力；6组120目研磨刷不加压，6组200目研磨刷不加压，4组320目研磨刷不加压；4组100目海绵模具不加压，8组1000目软胶仿形模具不加压；线速度10 cm/s，再上哑光蜡水，然后磨边即得20±5°光泽的成品。
3 结论
（1） 通过模具、高温透明哑光止滑干粒、高温透明亮光干粒、透明釉加刷抛工艺，解决产品的耐磨、防滑、和易洁等问题；
（2） 通过哑光和亮光两种干粒效果的组合效果，既增加了产品的耐磨（经检测，成品12000转耐磨检测后产品完好），达到了理想的防滑（湿法0.50以上）；
（3） 采用干粒加透明保护釉工艺使得产品更致密，更易洁，并且通过光哑对比加上刷抛工艺，使得产品更加圆润立体，提升产品档次，提高产品在建筑物上的装饰效果，增加附加值；
（4） 耐磨防滑易洁瓷质釉面砖的工艺在生产过程中无需增加过多新设备，可在原有生产线即可生产。
参考文献
[1] 刘康时. 陶瓷工艺原理[M]. 华南理工大学出版社， 1990.
[2] 张国涛. 浅谈喷墨印刷技术在陶瓷砖生产工艺中的应用[J]. 山东陶瓷， 2017， 40（3）：19-24.
摘 要：目前，陶瓷产品都普遍存在表面耐磨强度不够，容易出现划痕、易磨损从而影响产品的美观和档次，而且产品的防滑系数不够，尤其在有水的情况下容易摔倒。因此，开发研究一种够满足耐磨、防滑、易洁等功能的陶瓷砖及其生产工艺，旨在解决现有的陶瓷砖在保证花色、纹理、效果、质感的前提下，在使用过程中容易出现的问题，在使用过程中更便捷、更安全和更耐用。
关健词：耐磨；防滑；易洁；瓷质釉面砖；研发生产
1 前言
陶瓷仿古砖是近年流行起来的一种建筑装饰材料，它兼具了抛光砖的富丽堂皇和瓷片的图案丰富多彩，具有现代或复古韵味，极其个性化等诸多优点，深受市场欢迎和消费者的喜爱。随着人们生活水平的不断提高，客户对产品功能方面的诉求也会越来越多，具有个性化的、经久耐用的、安全可靠的高端陶瓷砖产品的需求也会越来越大。而目前普遍的陶瓷产品都存在表面耐磨强度不够，容易出现划痕、易磨损从而影响产品的美观和档次，而且产品的防滑系数不够，尤其在有水的情况下容易导致摔倒，近年经常会有媒体报道在公共场所或家里因为地面湿滑而引发摔倒事故，并且存在清理困难、藏污、时间久了产品变黑等缺陷，因此，需要对现有技术做进一步的改进和发展，研究开发一种能够满足耐磨、防滑、易洁等功能的陶瓷砖及其生产工艺，旨在解决现有的陶瓷砖在保证花色、纹理、效果、质感的前提下，在使用过程中容易出现的问题，使产品在使用过程中更便捷、更安全和更耐用。
2 生产工艺及参数
2.1工艺流程
2.2坯体粉料工艺参数及配方
采用湿法球磨方式，球磨时间11 ～ 12 h；浆料细度为过250目筛后，筛余为1.6 ～ 2.0 g；坯料含水率为6 ～ 6.5%。
值得注意的是，坯体压制成型后需要进入干燥窑干燥，干燥温度为100 ～ 160℃，干燥周期为50 ～ 70 min，以此确保坯体水分达标和坯体生坯强度的提升。
2.3面釉配方及工艺参数
面釉配方及工艺参数见表3。
2.4丝网印刷止滑干粒工艺参数
通过丝网印刷止滑干粒，采用丝网印刷工艺，印80目加厚效果网，该效果网图案纹理与喷墨图案和模具纹理相互交错。该工艺使得产品在原有模具图案纹理的基础上增加了更加丰富多变的层次和立面效果（增加比表面面积、增加着力点从而提高产品防滑能力），同时通过与喷墨打印图案的交错，产生出图案纹理。有些部分隐约可见，像是从砖里长出来的效果；并且由于印刷的是高温哑光止滑干粒，能产生比较突出的防滑和耐磨效果。
高温哑光止滑干粒效果工艺的采用，是为了增加产品的耐磨和防滑效果，因此干粒要有高温防滑效果的同时必须要求干粒有足够的透明度和较低的光泽度，从而保证产品图案纹理的连贯性和清晰度。花釉配方及止滑干粒工艺参数见表4、5。
为此对高温哑光止滑干粒进行了影响因素研究。通过改变氧化铝粉、钾长石、纯碱、方解石、和石英粉五个变量的质量份数，做对比试验见表6。
对比实验效果，得出通过适当的增加Al2O3的比例可提高干粒的软化温度，但过量会使得产品不易烧结和透明度下降明显。增加钾长石、方解石等可以很好的降低产品光泽度，但也容易降低干粒的软化温度，从而达不到防滑的效果。通过对比试样结果，发现实验11的化学成分配比为最优结果。
考虑到产品表面效果和物理化学性能等要求，在实验过程中，也通过采用透明釉料或者其它透明干粒代替高温哑光止滑干粒等思路做了试验研究。
方案A：采用高温透明釉料取代高温哑光止滑干粒。首先采用高温透明亮光釉，釉料在现有烧成制度下完全烧结，表面光滑平整，但不具备防滑效果，同时丝网印刷的釉层没有印干粒产生的立体效果，因此与本发明的初衷不符。其次采用高温哑光透明釉取代，也同样存在产品的立体效果不明显，不具备很好的防滑功能，同时产品清晰度受釉料透性影响，亦达不到预期效果。
方案B：采用其它透明干粒取代高温哑光止滑干粒，低温干粒熔融太彻底，达不到止滑效果。
2.5干粒保护釉应用工艺参数
丝网印刷高温止滑干粒经过高温烧成后，表面是比较干涩的，而且干粒与干粒间的细小缝隙比较容易藏污，不利于日常清洁和对手感的要求。鉴于此，考虑在其表面采用直线淋釉的方式，施一层低温亮光干粒，均匀覆盖在产品表面，可填补干粒间的缝隙，同时也能适当降低高温干粒的烧结温度，并且在没印到止滑干粒的地方由于低温干粒聚集，会产生与印到止滑干粒地方的光泽差异，从而产生光影对比。既解决了藏污问题达到易洁目的，也改善了表面质感，还丰富了产品层次，并进一步增强了耐磨性能，提高产品的档次。保护釉应用工艺参数见表7、8。
易洁保护干粒CN3008为高温透明亮光干粒，在高温下应能较好的互相熔融，并且能保证一定的颗粒感，能均匀的覆盖在产品表面，而添加的透明釉能填补颗粒间的空隙，并保证一定的高温粘度，与高温透明亮光干粒一起达到较好的防污、耐磨和易洁等效果。
根据产品预期设定效果，要求该干粒必须具有以下几点特点：
（A）要有较高的软化熔融温度和较宽的烧成范围，在1175 ～ 1185℃溫度下，能较好熔融并有较高光泽度以保证产品易洁的目的；
（B）出于产品自身特点要求，要有较好的凸面效果即在干粒熔融的情况下要有较好的立面效果，这就要求其有较高的高温粘度，使得干粒在高温下不至于融平。
（C）要求该干粒有较高的透明度和良好的发色能力，以确保产品的花色和清晰度。
在此前提下初步确定SiO2：50 ～ 68%，Al2O3：18 ～ 21%， K2O：1 ～ 5%，Na2O：3 ～ 7%，ZnO：7 ～ 10%。在此化学成分范围内，通过调整氧化铝粉、钾长石、纯碱、氧化锌和石英粉五个变量的质量份数，通过正交实验如表9。
对比实验结果，上表中实验15号效果最好，完全达到预期设定目标。
2.6辊道窑烧成工艺要求
（1）为提升窑炉生产产量和产品品质，采用30米窑前干燥器，利用余热结合热风炉供热，温度控制在150℃左右。
（2）经过釉线干燥器干燥后的坯体进入烧成窑烧成，烧成温度为1175 ～ 1185℃，烧成周期为60 ～ 70 min，采用普通瓷质釉面陶瓷砖的烧成曲线进行烧制即可。
2.7刷抛工艺技术
为使产品的质感更加圆润、厚重和易洁，采用软模刷抛工艺。抛光模具排列顺序如下：
采用4组400目软胶仿形模具加3 kg压力，6组600目软胶仿形模具加2 kg压力，6组800目软胶仿形模具加1 kg压力；6组120目研磨刷不加压，6组200目研磨刷不加压，4组320目研磨刷不加压；4组100目海绵模具不加压，8组1000目软胶仿形模具不加压；线速度10 cm/s，再上哑光蜡水，然后磨边即得20±5°光泽的成品。
3 结论
（1） 通过模具、高温透明哑光止滑干粒、高温透明亮光干粒、透明釉加刷抛工艺，解决产品的耐磨、防滑、和易洁等问题；
（2） 通过哑光和亮光两种干粒效果的组合效果，既增加了产品的耐磨（经检测，成品12000转耐磨检测后产品完好），达到了理想的防滑（湿法0.50以上）；
（3） 采用干粒加透明保护釉工艺使得产品更致密，更易洁，并且通过光哑对比加上刷抛工艺，使得产品更加圆润立体，提升产品档次，提高产品在建筑物上的装饰效果，增加附加值；
（4） 耐磨防滑易洁瓷质釉面砖的工艺在生产过程中无需增加过多新设备，可在原有生产线即可生产。
参考文献
[1] 刘康时. 陶瓷工艺原理[M]. 华南理工大学出版社， 1990.
[2] 张国涛. 浅谈喷墨印刷技术在陶瓷砖生产工艺中的应用[J]. 山东陶瓷， 2017， 40（3）：19-24.
