招邵赟

摘 要：陶瓷磚生產(chǎn)廠家為適應(yīng)市場(chǎng)的需求所生產(chǎn)的陶瓷磚其摩擦系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到防滑的要求。國(guó)內(nèi)外公共場(chǎng)所因地面過(guò)于光滑而導(dǎo)致跌倒摔傷的事故頻繁發(fā)生，本文試圖通過(guò)改變釉料配方組成釉層凹凸紋理圖案來(lái)研制出防滑釉面磚。

關(guān)健詞：防滑；釉面磚；摩擦系數(shù)

1 背景

自改革開(kāi)放以來(lái)，人們的收入水平日益提高，在滿足基本生活要求的同時(shí)，對(duì)自身生活所處建筑環(huán)境的美化裝飾也有了更高的要求。雖然陶瓷磚作為一種裝飾效果良好，耐污染性能優(yōu)異的裝飾材料，廣泛運(yùn)用于豪華高檔的賓館旅店、商廈、寫(xiě)字樓以及家庭公寓等場(chǎng)所，但陶瓷磚在美化環(huán)境的同時(shí)，因摩擦系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到防滑的要求（大多數(shù)瓷磚的摩擦系數(shù)在0.4 ～ 0.5之間，當(dāng)摩擦系數(shù)大于0.8時(shí)，防滑性能達(dá)到“非常安全”的級(jí)別），公共場(chǎng)所因地面太光滑而導(dǎo)致跌倒摔傷的事故頻繁發(fā)生。例如因廣場(chǎng)路面地磚的摩擦系數(shù)較小，會(huì)造成機(jī)動(dòng)車剎車失靈，傷及無(wú)辜行人；居室特別是廚房、衛(wèi)生間的地磚摩擦系數(shù)太小，會(huì)造成家人的跌傷事故；在商場(chǎng)、餐廳地磚的摩擦系數(shù)選用不當(dāng)，致使消費(fèi)者“失足”后把經(jīng)營(yíng)者告上法庭的事件亦有所聞。多掛幾個(gè)“小心路滑”的警示牌也不能從根本上解決問(wèn)題，地面防滑問(wèn)題已成為當(dāng)前必須面對(duì)并解決的新問(wèn)題。

在美國(guó)，據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)在2001年統(tǒng)計(jì)表明，每年因滑倒摔傷事故而造成的直接損失已超過(guò)60億美元。而作為一項(xiàng)嚴(yán)重的安全問(wèn)題，滑倒摔傷事件在所有索賠案件中約占60%，53%的索賠金是由滑倒摔傷造成的。還有統(tǒng)計(jì)表明，美國(guó)每年都有一百萬(wàn)以上的人因滑倒、跌倒而造成受傷，其中有1.6萬(wàn)人以上因?yàn)榛沟脑蚨劳觯@種死亡人數(shù)僅次于車禍造成的死亡人數(shù)?；乖斐傻膫烙?jì)至少占職業(yè)傷害的17%，占公共部門(mén)傷害的18%以上。

在我國(guó)，2005年由濕滑摔傷事件引起的案件約為506.5萬(wàn)起，其中因地面濕滑摔倒引起的糾紛案件約7.65萬(wàn)起，賠款更是高達(dá)2.8億元以上。據(jù)衛(wèi)生部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示：每年因?yàn)橐馔饣乖斐傻呐⒐钦鄣仁鹿收既渴鹿实?5%，這其中大部分是老人和小孩，老人摔傷的比例更高達(dá)63.8%。到2008年，因地面濕滑摔倒致殘的老人已經(jīng)達(dá)到96.9萬(wàn)，隨著我國(guó)老齡化的逐步加深，這個(gè)數(shù)據(jù)將變得更大。防滑是在瓷磚美感的基礎(chǔ)上提升的一個(gè)重要使用功能，目前在國(guó)內(nèi)還不太被重視，但在國(guó)外防滑能力已成為瓷磚是否安全合格的一個(gè)重要指標(biāo)。隨著人們消費(fèi)意識(shí)的改變，消費(fèi)者開(kāi)始逐步認(rèn)識(shí)了解地面“防滑”問(wèn)題，已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)變觀念，從過(guò)去只要關(guān)注美觀的裝飾效果轉(zhuǎn)變到既要注重美觀，也要看重地磚的防滑功能，陶瓷地磚的防滑性越來(lái)越受到重視。

我國(guó)“入世”以來(lái)，國(guó)際化趨勢(shì)越來(lái)越明顯，陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也必然要與國(guó)際接軌。歐美國(guó)家對(duì)不同的場(chǎng)所訂定了不同的止滑要求，其中意大利、美國(guó)等國(guó)都通過(guò)法案的形式對(duì)地面材料防滑性能提出了強(qiáng)制的要求，而我國(guó)陶瓷磚標(biāo)準(zhǔn)雖然有收錄止滑的測(cè)試方法，但是并沒(méi)有強(qiáng)制要求達(dá)到一定的止滑效果。因?yàn)樘沾傻卮u的防滑性能直接影響著其使用安全性，作為陶瓷地磚的生產(chǎn)和使用大國(guó)，我國(guó)應(yīng)積極展開(kāi)防滑性能方面的研究，借鑒和利用外國(guó)的先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，研制出新的地面處理防滑安全的產(chǎn)品和技術(shù)，提高產(chǎn)品的防滑性能，全面推進(jìn)我國(guó)地面防滑安全水平，保障公眾的健康安全。這不僅符合國(guó)家《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》的產(chǎn)業(yè)政策，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策發(fā)展的方向，更具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，有利我國(guó)陶瓷行業(yè)產(chǎn)品與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌和并提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。開(kāi)發(fā)一種美觀又防滑的，能被大眾所接受和認(rèn)可的陶瓷地磚已成為刻不容緩的事情。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1防滑釉制備工藝過(guò)程

防滑釉的生產(chǎn)過(guò)程與一般釉面磚的生產(chǎn)過(guò)程基本相同，其制備工藝過(guò)程如下圖1所示。

（1）壓制成型

稱取預(yù)制好的坯粉25 g左右，放入Φ5 ㎝的模具中，在30 MPa的壓力下，壓制成圓餅。

（2）釉料配料

用電子天平按照試驗(yàn)配方準(zhǔn)確稱取各種釉用原料。試驗(yàn)中每個(gè)配方用料總量為50 g，質(zhì)量精確到0.01 g，誤差在 ± 0.02 g。

（3）磨制釉漿

在快速球磨機(jī)中按料：水 = 1：0.8將原料磨細(xì)混勻，球磨時(shí)間為8 min，球磨時(shí)，水中另加料質(zhì)量的0.5%的CMC，磨料用氧化鋁質(zhì)磨球。

（4）施釉

實(shí)驗(yàn)采用浸釉法：將坯體表面浸入釉漿，沉浸時(shí)間10 s，利用坯體的吸水性而使釉料附著在坯體上，釉漿密度控制在0.31 kg / m2左右。

（5）干燥

將制好的樣品放入電熱干燥箱中，在100℃下烘干。

（6）燒成

將干燥后的樣品放入高溫節(jié)能箱式電阻爐中于合適的溫度燒成。具體燒成溫度要通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)來(lái)確定。這里以燒成周期約3.5 h為例。燒成曲線如圖2，待爐子自然冷卻后取出樣品，即可獲得防滑釉面。

2.2實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)制備防滑釉面所用的原料有鈉長(zhǎng)石、硅灰石、燒高嶺土、石英等，試驗(yàn)中配方主要在R2O - ZnO - CaO - MgO - Al2O3·SiO2體系的基礎(chǔ)下進(jìn)行，在結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料和經(jīng)驗(yàn)下，以R2O含量（wt%）（K2O和Na2O的合量）、ZnO含量（wt%）、CaO / MgO和SiO2 / Al2O3值為影響因素，并選取合適的水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。通過(guò)考察R2O含量、ZnO含量、CaO / MgO、SiO2 / Al2O3對(duì)釉面性能（尤其是釉面摩擦系數(shù)）的影響。

釉面磚防滑性能的評(píng)價(jià)很大程度上依賴人的感覺(jué)。而人的感覺(jué)又會(huì)受到個(gè)體差異和環(huán)境的影響，所以感覺(jué)的評(píng)價(jià)是最主觀的。為了能較好的研究和制備防滑釉，通過(guò)引入釉面摩擦系數(shù)來(lái)間接評(píng)價(jià)釉面磚的防滑性能。釉面摩擦系數(shù)越大，釉面磚的防滑性能就越強(qiáng)。在制備和研究防滑釉的過(guò)程中，通過(guò)測(cè)定釉面的摩擦系數(shù)的方法，就可以研究實(shí)驗(yàn)中各種因素對(duì)釉面磚的防滑性能的影響。在防滑理論和經(jīng)驗(yàn)的指導(dǎo)下，弄清楚大致正確的試驗(yàn)方向，然后沿著這個(gè)方向去進(jìn)行試驗(yàn)和改進(jìn)試驗(yàn)方案，最終選定摩擦系數(shù)達(dá)到要求的幾個(gè)配方和制備工藝。然后通過(guò)考查釉面其他性能要求（如釉面的耐污染性）和生產(chǎn)工藝的要求和成本的考慮（燒成溫度越低越好，材料價(jià)格越便宜越好），從而找到最佳的配方和生產(chǎn)工藝。

主要工藝參數(shù)：燒成溫度：1180 ～ 1190℃，釉漿比重：1.52 g·cm-3時(shí)通過(guò)多次試驗(yàn)獲得3個(gè)滿足試驗(yàn)預(yù)期的配方，在干態(tài)和濕態(tài)下釉面摩擦系數(shù)均大于0.8，達(dá)到了試驗(yàn)預(yù)期目的。其化學(xué)組成如表1，其在干燥和濕潤(rùn)條件下摩擦系數(shù)如表2。

3 結(jié)果與討論

通過(guò)對(duì)防滑釉組成配方、生產(chǎn)工藝、防滑釉的析晶過(guò)程及防滑機(jī)理的研究，得到了以下結(jié)論：

（1）堿金屬氧化物R2O會(huì)減小釉熔體的粘度，并降低燒成溫度，提高釉中玻璃相的含量，不利于粗糙峰的形成。因此，堿金屬氧化物R2O的含量要適中。

（2） ZnO在釉中有助熔的作用，降低釉的燒成溫度，同時(shí)ZnO易析出硅酸鋅晶體，對(duì)釉面摩擦系數(shù)有著直接的影響。但因ZnO的價(jià)格較高，考慮到企業(yè)產(chǎn)品成本因素，故實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)雖好，但在本次試驗(yàn)最優(yōu)配方的選擇中沒(méi)有選用。

（3）CaO / MgO值與晶相種類以及析晶含量緊密相關(guān)，對(duì)釉面摩擦系數(shù)有著直接影響。CaO / MgO較大時(shí)，釉中主要以鈣長(zhǎng)石晶相為主，長(zhǎng)柱狀的鈉長(zhǎng)石晶相較少，同時(shí)有著較大含量的玻璃相。隨著CaO / MgO的減少，玻璃相得含量明顯變少，長(zhǎng)柱狀的鈉長(zhǎng)石晶體也變多，同時(shí)析出的α-SiO2更大更多，晶體集聚得更加緊密，有利于形成更大更多粗糙峰，釉面摩擦系數(shù)也因此變大。通過(guò)試驗(yàn)和分析，當(dāng)CaO / MgO值為3.9時(shí)，釉面摩擦系數(shù)較佳。

（4）SiO2 / Al2O3的變化直接影響晶體結(jié)構(gòu)，對(duì)釉面摩擦系數(shù)有著顯著的影響。SiO2 / Al2O3較大時(shí)，鈉長(zhǎng)石晶體較多，玻璃相含量較大，形成的粗糙峰較小且相對(duì)平緩。隨著SiO2 / Al2O3的降低，鈣長(zhǎng)石對(duì)應(yīng)峰的峰強(qiáng)變強(qiáng)，其含量變大，玻璃相減少，能形成更多更大的粗糙峰，摩擦系數(shù)增太。當(dāng)SiO2 / Al2O3減少到一定程度時(shí)，有透輝石晶相析出。通過(guò)試驗(yàn)和分析，當(dāng)SiO2 / Al2O3值在3.0 ～ 3.2之間時(shí)，釉面摩擦系數(shù)較佳。

（5）生產(chǎn)工藝（燒成溫度、釉漿比重、釉漿的粒度）對(duì)釉面摩擦系數(shù)有著直接影響。隨著燒成溫度的提高，釉中玻璃相含量增大，釉的高溫粘度降低，析出晶體分散，釉面變得光滑平整，釉面摩擦系數(shù)隨之降低；隨著釉漿比重的升高，釉面形成的粗糙峰變多，真實(shí)接觸面積變大，釉面摩擦系數(shù)先變大。當(dāng)釉漿比重達(dá)到1.52 g·cm-3左右時(shí)，釉面摩擦系數(shù)達(dá)到最大，之后隨著釉漿比重的繼續(xù)增大，釉中形成的粗糙峰也越平緩，真實(shí)接觸面積越小，釉面摩擦系數(shù)逐漸減小；釉漿的粒度組成對(duì)釉漿粘度和懸浮性、釉漿和坯體相適應(yīng)能力和釉的熔融溫度等都有影響，進(jìn)而影響燒成后試樣釉面品質(zhì)，從而影響釉面的摩擦系數(shù)。球磨時(shí)間越短，釉漿粒度越大，釉面摩擦系數(shù)越大，但釉面品質(zhì)較差。隨著球磨時(shí)間越長(zhǎng)，即釉漿粒度越小，釉面摩擦系數(shù)越小。因此，試驗(yàn)中球磨時(shí)間在5 min為宜。

參考文獻(xiàn)

[1] 王彥君， 石棋， 王永強(qiáng)，等. 一種防滑釉面的研制[J]. 佛山陶瓷， 2016， 26（6）：9-13.

[2] 裴新美， 劉杰. 釉面磚防滑釉面的研制[J]. 中國(guó)陶瓷， 2010（10）：51-53.