一种表面鳞片纹理防滑瓷质砖及其制备方法与流程

本发明涉及建筑陶瓷技术领域，特别涉及一种表面鳞片纹理防滑瓷质砖及其制备方法。

背景技术：

随着我国人口老龄化程度日益加深，如何保护老年人的行走安全已经成为一个聚焦点。目前陶瓷行业正专注于防滑瓷砖的研究。其技术方法主要有以下二种，一是依靠表面凹凸不平的模具效果以增大摩擦系数，二是在砖坯的釉料表面施加防滑粒子，如行业目前普遍采用的各种干粒。但是这两种技术方法都存在局限性。技术方法一依靠模具形成凹凸不平效果，表面粗糙不够精美，且依旧存在一定的行走安全风险。技术方法二虽然依靠防滑粒子形成较好防滑效果，但后期使用过程容易磕碰脱落，粒子之间也容易藏污纳垢不易清理。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明目的在于提供一种表面鳞片纹理防滑瓷质砖及其制备方法，利用底釉对纹理釉的压应力，配合表面张力大的纹理釉形成熔体收缩，使得下半部的纹理釉熔体逐渐浮向表面，进而在冷却过程中逐渐形成鳞片凸起纹理。该凸起鳞片纹理清晰，形态精美，且表面防滑耐污性能好，易清理。检测此釉料生成的鳞片釉层，其干法、湿法静摩擦系数接近，不会因为使用环境的改变而大幅降低其防滑效果。

第一方面，本发明提供一种表面鳞片纹理防滑瓷质砖的制备方法，包括以下步骤：

在砖坯表面施底釉；

在施底釉后的砖坯表面施纹理釉；所述底釉的热膨胀系数比所述纹理釉高5.7×10^-6～7.5×10^-6/℃，所述纹理釉的熔融温度比所述底釉高25～35℃；

将施纹理釉后的砖坯干燥并烧成，获得表面鳞片纹理防滑瓷质砖。

较佳地，所述纹理釉的热膨胀系数为2.1×10^-6～3.5×10^-6/℃，所述底釉的热膨胀系数为9.2×10^-6～9.6×10^-6/℃。

较佳地，所述纹理釉在熔融温度范围内的表面张力为0.39×10^-3～0.43×10^-3n/m。

较佳地，所述纹理釉的熔融温度为1150～1185℃，所述底釉的熔融温度为1125～1155℃。

较佳地，所述底釉的化学组成包括：以质量百分比计，sio2：52.3～58.2％、al2o3：26.3～32.2％、cao：4.3～5.6％、碱金属氧化物：3.9～6.5％、zro2：4.2～6.8％。

较佳地，所述纹理釉的化学组成包括：以质量百分比计，sio2：55.6～63.2％、al2o3：7.9～12.3％、碱土金属氧化物：16.9～24.1％、碱金属氧化物：2.2～5.1％、zno：3.3～5.8％。

本发明鳞片纹理形成的机理包括二个方面：其一为底釉与纹理釉的热膨胀系数不同，且底釉的热膨胀系数大于纹理釉的热膨胀系数，由此在窑炉冷却带降温过程中底釉会对纹理釉与底釉的接触部位形成压应力，进而产生挤压作用；其二为纹理釉的化学组成主要包括非表面活性氧化物al2o3、cao、li2o、mgo等，不包含强表面活性氧化物(如v2o5、cr2o3)及弱表面活性氧化物(如p2o5、b2o3、bi2o3、pbo、sb2o3)，由非表面活性氧化物所组成的纹理釉熔体从烧成高温状态至逐渐降温过程中，其表面张力随着温度的降低而升高这一原理。综述，本发明利用底釉对纹理釉的压应力，配合表面张力大的纹理釉形成熔体收缩，使得下半部的纹理釉熔体逐渐浮向表面，进而在冷却过程中逐渐形成鳞片凸起纹理。

现有瓷砖的鳞片纹理釉料采用部分强表面活性氧化物v2o5及部分弱表面活性氧化物p2o5、sb2o3等，尤其是使用多层施工艺(通常为三层以上)，例如在第二釉层中搭配棉纱网，依靠网的纹理，配合釉成分作用，形成网格状沟壑效果，这与本发明中利用纹理釉表面张力大及纹理釉与底釉的膨胀系数差异形成的向上凸起鳞片纹理有本质区别。

作为优选，纹理釉中k2o与na2o的总量控制在低于2.5％，这样有利于使纹理釉在熔融温度范围的表面张力处在0.39×10^-3～0.43×10^-3n/m范围。

较佳地，所述底釉的施加方式为喷釉，比重为1.40～1.45g/cm³，施加量为450～550g/m²。

较佳地，所述纹理釉的施加方式为淋釉，比重为1.83～1.87g/cm³，施加量为800～950g/m²。

较佳地，最高烧成温度为1175～1195℃，烧成周期为50～60分钟。

本发明的表面鳞片纹理防滑瓷质砖制备方法，通过控制底釉与纹理釉的热膨胀系数差异范围、纹理釉的施釉量，还需要重点控制纹理釉的化学成分来控制釉熔体的表面张力的大小，使纹理釉在熔融温度范围的表面张力处在合适范围，确保形成的凸起纹理不会再次流平或者过于显著形成山峰状凸起纹理。

第二方面，本发明还提供上述任一项所述的制备方法获得的表面鳞片状纹理防滑瓷质砖。

附图说明

图1是实施例1制备的具有表面鳞片纹理防滑瓷质砖的砖面效果图；

图2是对比例1制备的无鳞片纹理防滑瓷质砖的砖面效果图；

图3是对比例2制备的具有细微鳞片纹理防滑瓷质砖的砖面效果图。

具体实施方式

通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。以下各百分含量如无特别说明均指质量百分含量。烧失量指的是被检测材料因灼烧过程中排出的结晶水、碳酸盐分解出的co2、硫酸盐分解出的so2、以及其他有机杂质被灼烧气化等所剩净物质量的损失。

以下示例性说明本发明所述表面鳞片纹理防滑瓷质砖的制备方法。

制备砖坯。可以将坯体粉料压制成型以获得砖坯。坯体粉料的化学组成不受限制，任何本领域常用的坯体粉料均可适用于本发明。

将砖坯干燥。所述干燥温度可为150～200℃，干燥时间可为60～70min。

在干燥后的砖坯表面施底釉。所述底釉的作用为：其一，用于遮盖坯底色及瑕疵；其二，对上层纹理釉产生较大的压应力，促进纹理釉的鳞片纹理的形成。

作为示例，所述底釉的化学组成包括：以质量百分比计，sio2：52.3～58.2％、al2o3：26.3～32.2％、cao：4.3～5.6％、k2o：2.7～3.7％、na2o：1.2～2.8％、zro2：4.2～6.8％、烧失：1.5～3.2％。

所述底釉的熔融温度为1125～1155℃，如此可确保底釉中的可分解成分尽快分解，不会对纹理釉产生痱子泡等釉面缺陷。

所述底釉的热膨胀系数(在40～600℃)为9.2×10^-6～9.6×10^-6/℃，确保底釉在降温过程中具有较大的收缩效果。

上述底釉的施加方式可为喷釉，此方式可减少针孔的出现。一些实施方式中，所述底釉的比重可为1.40～1.45g/cm³，施加量可为450～550g/m²，此施釉量范围可较好地对坯底进行遮盖。

一些实施方式中，所述底釉的原料组成包括：以重量分数计：钾长石25～40份、霞石5～8份、硅灰石10～15份、水洗高岭土6～11份、煅烧高岭土15～20份、石英10～15份、硅酸锆6～10份、煅烧氧化铝12～15份。

所述底釉可通过以下过程制备得到：按照各组分的重量份数比例分别配料；按照料：球：水的质量比＝1:1.5:0.35，湿法球磨5～6小时，使釉浆细度达到过325目筛0.3wt％～0.5wt％，然后除铁过筛备用。

将施底釉后的砖坯干燥。所述干燥温度可为90～130℃，干燥时间可为3～5min。

在干燥后的砖坯表面施纹理釉。

作为示例，所述纹理釉的化学组成包括：以质量百分比计，sio2：55.6～63.2％、al2o3：7.9～12.3％、cao：6.3～9.3％、mgo：2.1～3.6％、k2o：0.7～1.1％、bao：8.5～11.2％、na2o：0.2～0.7％、li2o：1.3～3.3％、zno：3.3～5.8％、烧失：3.5～4.9％。

纹理釉的化学组成中，k2o与na2o的总量应该控制在低于2.5％，主要是因为k2o与na2o在高温时的表面张力很小，不利与鳞片纹理的产生。此外，al2o3的百分比应该控制在7％以上，因为al2o3的高温表面张力很大，有利于鳞片纹理的产生。

所述纹理釉的熔融温度应控制在低于1200℃的范围，优选熔融温度为1150～1185℃，因为过高的熔融温度会导致纹理釉被过度玻化，导致后期的釉表面防滑性能下降。

所述纹理釉的热膨胀系数应该控制在低于5.5×10^-6/℃的范围，例如热膨胀系数(在40～600℃)为2.1×10^-6～3.5×10^-6/℃，纹理釉的以便于在降温过程中产生较小的收缩。

作为优选，所述底釉的热膨胀系数比所述纹理釉高5.7×10^-6～7.5×10^-6/℃。若纹理釉和底釉热膨胀系数的差值低于5.7×10^-6/℃(尤其是低于5.0×10^-6/℃)，则不容易形成足够明显的鳞片纹理效果；若面釉和底釉热膨胀系数的差值高于7.5×10^-6/℃(尤其是高于9.5×10^-6/℃)，则容易造成形成的鳞片纹理过大或者过于凸起产生碰撞脱落，又或者产生的纹理为非鳞片效果纹理，而是不规则的变形纹理。

作为优选，所述纹理釉的熔融温度比所述底釉高25～35℃。若纹理釉和底釉始融温度的差值低于10℃，则容易造成底釉与纹理釉同时开始熔融，底釉的烧失成分对纹理釉产生不利缺陷，如痱子泡等；若纹理釉和底釉熔融温度的差值高于35℃(尤其是高于50℃)，则容易造成底釉已经过烧，而纹理釉还处于未完全熔融的状态，进而造成底釉发生流动，纹理釉的成分过多的融入底釉中，则无法均匀地形成鳞片纹理。

值得说明的是，在现有的鳞片纹理釉料中，主要采用部分强表面活性氧化物v2o5及部分弱表面活性氧化物p2o5、sb2o3等，这些成分引起了釉料的表面张力过小，产生流动，配合棉纱网，依靠网的纹理，形成了网格状沟壑效果，其本质是产生了釉面下凹效果；本发明中利用纹理釉表面张力大及纹理釉与底釉的热膨胀系数差异形成了向上凸起的鳞片纹理，这是本发明和现有技术的本质区别之一所在。

上述纹理釉的施加方式可为淋釉，采用淋釉方式可以确保釉层厚度均匀，使后期形成的鳞片纹理大小达到均匀。

为了形成鳞片状纹理，纹理釉的施釉量需不低于700g/m²。如果施釉量过少，会造成形成的鳞片纹理不够明显，甚至无法形成鳞片纹理。

本发明鳞片纹理形成的机理包括二个方面：其一为底釉与纹理釉的热膨胀系数不同，且底釉的热膨胀系数大于纹理釉的热膨胀系数，在窑炉冷却带降温过程中底釉会对纹理釉与底釉的接触部位形成压应力，产生挤压作用；其二为纹理釉的化学组成主要包括非表面活性氧化物al2o3、cao、li2o、mgo等，不包含强表面活性氧化物(如v2o5、cr2o3)及弱表面活性氧化物(如p2o5、b2o3、bi2o3、pbo、sb2o3)，由非表面活性氧化物所组成的纹理釉熔体从烧成高温状态至逐渐降温过程中，其表面张力随着温度的降低而升高这一原理，使得凸起的纹理不会再被熔平。综述，底釉对纹理釉的压应力，配合表面张力高的纹理釉熔体收缩，使得下面的纹理釉熔体逐渐浮向表面，进而在冷却过程中逐渐形成鳞片凸起纹理。在本发明的试验过程中，需要控制底釉与纹理釉的热膨胀系数差异范围、纹理釉的施釉量，还需要重点控制纹理釉的化学成分来控制釉熔体的表面张力的大小，纹理釉在熔融温度范围的表面张力必须在0.39×10^-3～0.43×10^-3n/m范围，确保形成的凸起纹理不会再次流平或者过于显著形成山峰状凸起纹理。在前期试验中，由于纹理釉的化学组成未调配合适，依据书籍《陶瓷工艺学》中各组分在1100℃时的表面张力值(利用釉表面张力与化学组成的关系公式，σ釉＝w1*σ1+w2*σ2+w3*σ3+...，其中σ釉为釉的表面张力，w1、w2、w3...为不同组分的含量，σ1、σ2、σ3...为不同组分的表面张力)，测得釉的表面张力低于0.30×10^-3n/m，导致釉面流平无法形成凸起鳞片纹理。

一些实施方式中，所述纹理釉的原料组成以重量分数计，包括：哑光熔块粉10～25份、氧化锌2～5份、烧滑石5～10份、硅灰石15～20份、碳酸钡10～15份、煅烧氧化铝0～5份、水洗高岭土8～12份、煅烧高岭土3～6份、石英30～45份。

作为示例，哑光熔块粉按重量份数由以下原料组成：钾长石5～10份、霞石粉5～10份、碳酸锂10～15份、石英15～25份、滑石粉15～20份、碳酸钡18～23份、刚玉粉8～15份。

上述哑光熔块粉的制备方法：按原料重量份数进行混合，研磨制成粉末，在熔融温度(1510℃～1515℃)下保温30～40分钟后，出料水冷，破碎制成熔块粉，干燥、过筛，取过120目筛后的熔块粉备用。

本发明所得表面鳞片纹理防滑瓷质砖的干法静摩擦系数和湿法静摩擦系数均在0.82以上，且干法摩擦系数和湿法摩擦系数的差值在0.03以内。

下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

实施例1

步骤1：制备砖坯；

步骤2：在砖坯上采用喷釉方式施底釉，其施釉量控制在450g/m²；底釉按重量份数由以下原料组成：钾长石25份、霞石5份、硅灰石15份、水洗高岭土11份、煅烧高岭土15份、石英10份、硅酸锆6份、煅烧氧化铝13份；

步骤3：在施底釉砖坯表面采用淋釉方式淋纹理釉，其施釉量控制在800g/m²；纹理釉按重量份数由以下原料组成：哑光熔块粉10份、氧化锌2份、烧滑石5份、硅灰石20份、碳酸钡10份、煅烧氧化铝3份、水洗高岭土10份、煅烧高岭土3份、石英37份；哑光熔块各原料按重量份数由以下原料组成：钾长石10份、霞石粉10份、碳酸锂15份、石英15份、滑石粉20份、碳酸钡20份、刚玉粉10份；

步骤4：将施纹理釉后的砖坯干燥后入窑烧成；干燥温度为100℃，干燥时间为3min；最高烧成温度为1175℃，烧成周期50分钟。

试验结果为砖面形成清晰的凸起鳞片纹理，如图1。依据gb/t4100～2015附录m和iso10545～17draftmethodb，检测其防滑性能，经检测，其干法静摩擦系数为0.84，湿法静摩擦系数为0.82。

实施例2

步骤1：制备砖坯；

步骤2：在砖坯上采用喷釉方式施底釉，其施釉量控制在500g/m²；底釉按重量份数由以下原料组成：钾长石30份、霞石5份、硅灰石10份、水洗高岭土9份、煅烧高岭土17份、石英10份、硅酸锆6份、煅烧氧化铝13份；

步骤3：在干燥后的砖坯表面采用淋釉方式淋纹理釉，其施釉量控制在850g/m²；纹理釉按重量份数由以下原料组成：哑光熔块粉15份、氧化锌3份、烧滑石6份、硅灰石15份、碳酸钡10份、煅烧氧化铝5份、水洗高岭土8份、煅烧高岭土3份、石英35份；哑光熔块各原料按重量份数由以下原料组成：钾长石5份、霞石粉8份、碳酸锂12份、石英25份、滑石粉18份、碳酸钡23份、刚玉粉9份；

步骤4：将施纹理釉后的砖坯干燥后入窑烧成；干燥温度为100℃，干燥时间为4min；最高烧成温度可为1185℃，烧成周期55分钟。

依据gb/t4100～2015附录m和iso10545～17draftmethodb，检测其防滑性能，经检测，其干法静摩擦系数为0.86，湿法静摩擦系数为0.84。

实施例3

步骤1：制备砖坯；

步骤2：在砖坯上采用喷釉方式施底釉，其施釉量控制在550g/m²；底釉按重量份数由以下原料组成：钾长石35份、霞石5份、硅灰石10份、水洗高岭土7份、煅烧高岭土15份、石英10份、硅酸锆6份、煅烧氧化铝12份；

步骤3：在干燥后的砖坯表面采用淋釉方式淋纹理釉，其施釉量控制在950g/m²；纹理釉按重量份数由以下原料组成：哑光熔块粉20份、氧化锌2份、烧滑石5份、硅灰石15份、碳酸钡10份、煅烧氧化铝1份、水洗高岭土8份、煅烧高岭土6份、石英33份；哑光熔块各原料按重量份数由以下原料组成：钾长石6份、霞石粉9份、碳酸锂15份、石英25份、滑石粉18份、碳酸钡20份、刚玉粉7份；

步骤4：将施面釉后的砖坯干燥后入窑烧成；干燥温度为100℃，干燥时间为5min；最高烧成温度为1195℃，烧成周期60分钟。

依据gb/t4100～2015附录m和iso10545～17draftmethodb，检测其防滑性能，经检测，其干法静摩擦系数为0.88，湿法静摩擦系数为0.86。

对比例1

对比例1与实施例1的区别在于纹理釉的化学成分存在区别，其纹理釉熔体在熔融温度的表面张力为0.29×10^-3～0.31×10^-3n/m；其他工艺参数及步骤完全一致。其纹理釉按重量份数由以下原料组成：哑光熔块粉5份、氧化锌10份、烧滑石15份、硅灰石12份、碳酸钡5份、煅烧氧化铝10份、水洗高岭土15份、煅烧高岭土10份、石英18份；试验结果为砖表面未形成鳞片纹理，如图2。

依据gb/t4100～2015附录m和iso10545～17draftmethodb，检测其防滑性能，经检测，其干法静摩擦系数为0.76，湿法静摩擦系数为0.70。

对比例2

对比例2与实施例3的区别在于纹理釉的施釉量存在区别，其施釉量控制在550g/m²，其他工艺参数及步骤完全一致。试验结果为砖表面形成了不太明显的细小鳞片纹理，如图3。

依据gb/t4100～2015附录m和iso10545～17draftmethodb，检测其防滑性能，经检测，其干法静摩擦系数为0.80，湿法静摩擦系数为0.77。

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