CN105271753B - 防滑抗菌瓷砖及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种防滑抗菌瓷砖及其制备工艺，属于建筑陶瓷技术领域。防滑抗菌瓷砖是由坯体料粒层、装饰釉料层和功能釉料层组成，功能釉料层中含有纳米复合耐高温抗菌颗粒、止滑釉和釉料油膏，纳米复合耐高温抗菌颗粒是由含锶离子、层状粘土和稀土离子的水溶液经球磨、干燥后而制得；其制备方法是在瓷砖生坯表面先后施加装饰釉料和功能釉料后，经干燥和烧成过程来得到防滑抗菌瓷砖。本发明中的层状粘土将锶离子和稀土离子吸附至粘土晶层之间，实现由稀土离子激活的抗菌效果，同时装饰釉料层和功能釉料层的匹配使得瓷砖具有装饰效果的同时，还赋予了瓷砖具有防滑抗污、抗菌、负离子发生和远红外保健的功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种防滑抗菌瓷砖及其制备工艺，属于建筑陶瓷技术领域。
背景技术
建筑装饰用瓷砖因能够赋予装饰空间美观、整洁和优雅的氛围，近年来备受消费者的青睐，相比于其它地面装饰材料，瓷砖在装饰效果的实现和家居卫生的保洁方面具有明显的优势，尤其是在喷墨打印机被广泛应用于瓷砖生产之后，瓷砖的装饰图案、纹理和花色显得非常逼真，在极大程度上满足了消费者对装饰效果的追求。随着人们生活水平的提高，对装饰瓷砖的功能需求也越来越高，如抗菌、防滑、空气净化和人体保健等方面，瓷砖行业的生产技术人员也对以下几个方面展开了研究和开发：
(1)抗菌、空气净化和保健方面：该类功能在室内环境，尤其是在人流量大、空间较封闭的医院、学校和商场等环境中的要求更高，通过在釉料中添加光催化触媒，瓷砖在紫外光下会具有灭菌效果，而在自然光或室内灯光环境中的抗菌效果尚不能够达到理想效果，因此，研究人员多倾向于在釉料中直接加入或以载体承载的方式来引入金属离子，经烧制后得到的抗菌瓷砖主要是利用银、铜和锌等离子来实现杀菌效果，但这类离子在高温烧成时易挥发、不耐高温，使得瓷砖的抗菌性能大幅度降低；在瓷砖表面施加含麦饭石或电气石的釉料时，经烧成而制得的瓷砖能释放负离子来净化空气，同时具有远红外保健的功能。到目前为止，通过在釉料中添加稀土元素来激活纳米复合耐高温材料的抗菌性能，使得生产的瓷砖具有抗菌、空气净化和远红外保健功能的研究尚未见有报道；
(2)防滑方面：抛光砖和仿古瓷砖的表面平整、色彩鲜艳，非常受到消费者的欢迎，但当其表面有水膜存在时，光滑表面的摩擦系数小，容易导致行人摔倒或跌伤，由此带来巨大的安全隐患。目前，防滑瓷砖通常采用表面凹凸的设计或预设纹路等方法来增大鞋底与瓷砖的接触面积，以提高两者之间的摩擦力，但是鞋底的磨屑以及由此产生的粉尘和污物容易在表面不平处吸附聚集，形成卫生死角后造成瓷砖的装饰效果降低、保洁工作难度增大，同时出现细菌增生问题。
由此可见，目前生产的装饰瓷砖的功能较为单一，难以满足消费者在装饰、功能和安全方面的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种防滑抗菌瓷砖，解决了瓷砖在自然光或室内灯光下的抗菌效果差、表面摩擦系数小的问题，具有防滑抗污、抗菌和远红外保健的功能；本发明同时提供其制备工艺。
本发明所述的防滑抗菌瓷砖，是由坯体料粒层、装饰釉料层和功能釉料层组成，功能釉料层中含有纳米复合耐高温抗菌颗粒、止滑釉和釉料油膏。
其中：
所述的纳米复合耐高温抗菌颗粒是由含锶离子、层状粘土和稀土离子的水溶液球磨12-18h后，在80-110℃下干燥12-24h而制得。
所述的层状粘土为膨润土或蒙脱土，稀土离子为铈离子或铒离子；水溶液中锶离子的浓度为2.3-5mmol/L，层状粘土的浓度为20-40g/L，稀土离子的浓度为2.3-18mmol/L。
所述的止滑釉为刚玉与透明料粒按照质量百分比为50-80:20-50的比例混合而得到，粒度为180-200目；釉料油膏的作用是调整烧成后釉面层的透明程度。
所述的透明料粒的制备过程是将长石、石英、碱土金属氧化物、氧化铝按照质量百分比为20-40:15-30:10-20:20-40的比例混合，在1500-1680℃下熔制6-12h，得到高温透明熔块，经破碎后而制得。
所述的防滑抗菌瓷砖的制备工艺，包括以下步骤：
(1)原料制备：
a)、将高岭土、石英和长石按照质量百分比为50:30:20的比例混合后放入球磨机中湿法球磨36h，经喷雾造粒、陈腐24h后得到坯体料粒；
b)、按照预选图案将装饰釉料加入到喷墨打印机中；
c)、将纳米复合耐高温抗菌颗粒、止滑釉和釉料油膏混合后进行球磨，经过筛后得到功能釉料料浆；
(2)坯体成型：
将步骤a)中的得到的坯体料粒放入模具中，在200MPa压力下进行压制成型后得到瓷砖生坯，然后采用喷墨打印工艺将装饰釉料施于瓷砖生坯上，再将步骤c)中得到的功能釉料料浆施于瓷砖生坯装饰釉料层的上面，得到由坯体料粒层、装饰釉料层和功能釉料层构成的瓷砖坯体；
(3)瓷砖烧制：
将步骤(2)中得到的瓷砖坯体经1170℃烧成，烧成周期为70min，得到防滑抗菌瓷砖。
其中：
步骤c)中纳米复合耐高温抗菌颗粒、止滑釉和釉料油膏的质量百分比为1-5:60-80:15-39；过筛目数为100目。
步骤(2)中坯体料粒层的厚度为10-12mm，装饰釉料层的厚度为0.5-0.8mm，功能釉料层的厚度为0.2-0.5mm。
本发明的有益效果如下：
(1)所述的防滑抗菌瓷砖因施加了含有纳米复合耐高温抗菌颗粒的釉料，具有抗菌、负离子发生和远红外保健的功能，其制备工艺简单易行；
(2)纳米复合耐高温抗菌颗粒中的层状粘土能够将锶离子和稀土离子吸附至粘土晶层之间，实现了由稀土离子激活的抗菌效果，同时也大幅度提高了纳米复合耐高温抗菌颗粒的耐热性能；
(3)通过在釉料中加入刚玉、透明料粒和釉料油膏，经烧成后的瓷砖表面防滑性能优异，即使是瓷砖表面有水存在时，其与鞋底部的摩擦力也较大，能起到防滑作用，同时釉层内均匀分布的化学组分、表面致密无细孔的结构使得瓷砖的防污性能也有很好的保障；
(4)透明料粒和釉料油膏的使用能够保障施加的釉料层的透明度高，对底部装饰层的遮盖力非常小，使得瓷砖具有极佳的装饰效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
防滑抗菌瓷砖的制备工艺，包括以下步骤：
(1)原料准备：
a)将高岭土、石英和长石按照质量百分比为50:30:20的比例配料，然后在球磨机内湿法球磨36h，经喷雾造粒并陈腐24h后得到坯体料粒；
b)按照仿大理石图案将装饰釉料加入喷墨打印机；
c)将锶离子浓度为2.3mmol/L、膨润土浓度为20g/L、铈离子浓度为2.3mmol/L的水溶液球磨12h，然后在80℃下干燥12h，得到纳米复合耐高温抗菌颗粒；
d)将长石、石英、碱土金属氧化物和氧化铝按照质量百分比为30:25:16:29的比例混合，在1650℃下熔制8h后得到高温透明熔块，经破碎后得到粒度为180目的透明料粒，然后将粒度为180目的刚玉与透明料粒按照质量百分比为75:25的比例均匀混合，得到止滑釉；
e)将纳米复合耐高温抗菌颗粒、止滑釉和釉料油膏按照质量百分比为3:72:25的比例混合，球磨6h后过100目筛，得到功能釉料料浆；
(2)坯体成型：
将步骤a)中得到的坯体料粒放入模具中，在200MPa压力下压制成型后得到瓷砖生坯，再将仿大理石装饰釉料经喷墨打印施于瓷砖生坯上，然后将步骤e)中得到的功能釉料料浆通过丝网印刷的方式施于瓷砖生坯的装饰釉料层上面，使得坯体料粒层、装饰釉料层和功能釉料层的厚度分别为12mm、0.8mm和0.2mm，得到瓷砖坯体；
(3)瓷砖烧成：
在辊道窑中将步骤(2)中得到的瓷砖坯体经1170℃烧成，烧成周期为70min，得到防滑抗菌瓷砖。
经烧成得到的防滑抗菌瓷砖底层装饰图案清晰可见、表面平整、颜色均匀，与天然大理石的图案、色彩和纹理相近。将得到的防滑抗菌瓷砖铺设于室内地面，测量上午、下午和晚上三个时间段的空气中负离子的数目，结果表明负离子数量有明显增加，平均增量为180个/cm3，而在同样条件下的普通瓷砖表面空气中负离子的数量平均减少14个/cm3；经检测，防滑抗菌瓷砖的法向全发射率为0.84。
防滑性能测试结果表明，防滑抗菌瓷砖的干摩擦和湿摩擦系数大，即使瓷砖的表面含有水膜时，行人在上面行走时也不会有打滑的感觉，其止滑系数达到11级，而普通瓷砖在相同测试条件下的止滑系数仅为6-7级，同时在防滑抗菌瓷砖表面用油性笔涂画后，利用湿抹布能够将涂画轻松擦掉。
经中国建筑材料工业环境监测中心检验，防滑抗菌瓷砖对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的24小时杀菌率达到98.35％和97.6％。
实施例2
防滑抗菌瓷砖的制备工艺，包括以下步骤：
(1)原料准备：
a)将高岭土、石英和长石按照质量百分比为50:30:20的比例配料，然后在球磨机内湿法球磨36h，经喷雾造粒并陈腐24h后得到坯体料粒；
b)按照仿玉石图案将装饰釉料加入喷墨打印机；
c)将锶离子浓度为5mmol/L、蒙脱土浓度为40g/L、铈离子浓度为18mmol/L的水溶液球磨18h，然后在110℃下干燥18h，得到纳米复合耐高温抗菌颗粒；
d)将长石、石英、碱土金属氧化物和氧化铝按照质量百分比为20:24:18:38的比例混合，在1680℃下熔制12h后得到高温透明熔块，经破碎后得到粒度为200目的透明料粒，然后将粒度为200目的刚玉与透明料粒按照质量百分比为70:30的比例均匀混合，得到止滑釉；
e)将纳米复合耐高温抗菌颗粒、止滑釉和釉料油膏按照质量百分比为5:75:20的比例混合，球磨6h后过100目筛，得到功能釉料料浆；
(2)坯体成型：
将步骤a)中得到的坯体料粒放入模具中，在200MPa压力下压制成型后得到瓷砖生坯，再将仿玉石装饰釉料经喷墨打印施于瓷砖生坯上，然后将步骤e)中得到的功能釉料料浆通过丝网印刷的方式施于瓷砖生坯的装饰釉料层上面，使得坯体料粒层、装饰釉料层和功能釉料层的厚度分别为11mm、0.8mm和0.5mm，得到瓷砖坯体；
(3)瓷砖烧成：
在辊道窑中将步骤(2)中得到的瓷砖坯体经1170℃烧成，烧成周期为70min，得到防滑抗菌瓷砖。
经烧成得到的防滑抗菌瓷砖底层装饰图案清晰可见、表面平整、颜色均匀，与天然玉石的图案、色彩和纹理相近。将得到的防滑抗菌瓷砖铺设于室内地面，测量上午、下午和晚上三个时间段的空气中负离子的数目，结果表明负离子数量有明显增加，平均增量为210个/cm3，而在同样条件下的普通瓷砖表面空气中负离子的数量平均减少14个/cm3；经检测，防滑抗菌瓷砖的法向全发射率为0.86。
防滑性能测试结果表明，防滑抗菌瓷砖的干摩擦和湿摩擦系数大，即使瓷砖的表面含有水膜时，行人在上面行走时也不会有打滑的感觉，其止滑系数达到11级，而普通瓷砖在相同测试条件下的止滑系数仅为6-7级，同时在防滑抗菌瓷砖表面用油性笔涂画后，利用湿抹布能够将涂画轻松擦掉。
经中国建筑材料工业环境监测中心检验，防滑抗菌瓷砖对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的24小时杀菌率达到99.23％和98.6％。
实施例3
防滑抗菌瓷砖的制备工艺，包括以下步骤：
(1)原料准备：
a)将高岭土、石英和长石按照质量百分比为50:30:20的比例配料，然后在球磨机内湿法球磨36h，经喷雾造粒并陈腐24h后得到坯体料粒；
b)按照仿大理石图案将装饰釉料加入喷墨打印机；
c)将锶离子浓度为4mmol/L、膨润土浓度为30g/L、铒离子浓度为6mmol/L的水溶液球磨18h，然后在100℃下干燥12h，得到纳米复合耐高温抗菌颗粒；
d)将长石、石英、碱土金属氧化物和氧化铝按照质量百分比为25:30:20:25的比例混合，在1550℃下熔制12h后得到高温透明熔块，经破碎后得到粒度为180目的透明料粒，然后将粒度为180目的刚玉与透明料粒按照质量百分比为50:50的比例均匀混合，得到止滑釉；
e)将纳米复合耐高温抗菌颗粒、止滑釉和釉料油膏按照质量百分比为1:62:37的比例混合，球磨6h后过100目筛，得到功能釉料料浆；
(2)坯体成型：
将步骤a)中得到的坯体料粒放入模具中，在200MPa压力下压制成型后得到瓷砖生坯，再将仿大理石装饰釉料经喷墨打印施于瓷砖生坯上，然后将步骤e)中得到的功能釉料料浆通过丝网印刷的方式施于瓷砖生坯的装饰釉料层上面，使得坯体料粒层、装饰釉料层和功能釉料层的厚度分别为10mm、0.7mm和0.4mm，得到瓷砖坯体；
(3)瓷砖烧成：
在辊道窑中将步骤(2)中得到的瓷砖坯体经1170℃烧成，烧成周期为70min，得到防滑抗菌瓷砖。
经烧成得到的防滑抗菌瓷砖底层装饰图案清晰可见、表面平整、颜色均匀，与天然大理石的图案、色彩和纹理相近。将得到的防滑抗菌瓷砖铺设于室内地面，测量上午、下午和晚上三个时间段的空气中负离子的数目，结果表明负离子数量有明显增加，平均增量为172个/cm3，而在同样条件下的普通瓷砖表面空气中负离子的数量平均减少14个/cm3；经检测，防滑抗菌瓷砖的法向全发射率为0.81。
防滑性能测试结果表明，防滑抗菌瓷砖的干摩擦和湿摩擦系数大，即使瓷砖的表面含有水膜时，行人在上面行走时也不会有打滑的感觉，其止滑系数达到9级，而普通瓷砖在相同测试条件下的止滑系数仅为6-7级，同时在防滑抗菌瓷砖表面用油性笔涂画后，利用湿抹布能够将涂画轻松擦掉。
经中国建筑材料工业环境监测中心检验，防滑抗菌瓷砖对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的24小时杀菌率达到97.46％和97.1％。
Claims (7)
1.一种防滑抗菌瓷砖，由坯体料粒层、装饰釉料层和功能釉料层组成，其特征在于：功能釉料层中含有纳米复合耐高温抗菌颗粒、止滑釉和釉料油膏；
所述的纳米复合耐高温抗菌颗粒是由含锶离子、层状粘土和稀土离子的水溶液经球磨、干燥而制得，水溶液中锶离子的浓度为2.3-5mmol/L，层状粘土的浓度为20-40g/L，稀土离子的浓度为2.3-18mmol/L；
所述的止滑釉为刚玉与透明料粒按照质量百分比为50-80:20-50的比例混合而得到，粒度为180-200目；
所述的透明料粒的制备过程是将长石、石英、碱土金属氧化物、氧化铝按照质量百分比为20-40:15-30:10-20:20-40的比例混合后进行熔制，得到高温透明熔块，经破碎后而制得。
2.根据权利要求1所述的防滑抗菌瓷砖，其特征在于：层状粘土为膨润土或蒙脱土，稀土离子为铈离子或铒离子。
3.根据权利要求1所述的防滑抗菌瓷砖，其特征在于：球磨时间为12-18h；干燥温度为80-110℃，干燥时间为12-24h。
4.根据权利要求1所述的防滑抗菌瓷砖，其特征在于：熔制温度为1500-1680℃，熔制时间为6-12h。
5.一种权利要求1-4任一所述的防滑抗菌瓷砖的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
(1)原料制备：
a)、将高岭土、石英和长石按照质量百分比为50:30:20的比例混合后放入球磨机中湿法球磨36h，经喷雾造粒、陈腐24h后得到坯体料粒；
b)、按照预选图案将装饰釉料加入到喷墨打印机中；
c)、将纳米复合耐高温抗菌颗粒、止滑釉和釉料油膏混合后进行球磨，经过筛后得到功能釉料料浆；
(2)坯体成型：
将步骤a)中的得到的坯体料粒放入模具中，在200MPa压力下进行压制成型后得到瓷砖生坯，然后采用喷墨打印工艺将装饰釉料施于瓷砖生坯上，再将步骤c)中得到的功能釉料料浆施于瓷砖生坯装饰釉料层的上面，得到由坯体料粒层、装饰釉料层和功能釉料层构成的瓷砖坯体；
(3)瓷砖烧制：
将步骤(2)中得到的瓷砖坯体经1170℃烧成，烧成周期为70min，得到防滑抗菌瓷砖。
6.根据权利要求5所述的防滑抗菌瓷砖的制备工艺，其特征在于：步骤c)中纳米复合耐高温抗菌颗粒、止滑釉和釉料油膏的质量百分比为1-5:60-80:15-39；过筛目数为100目。
7.根据权利要求5所述的防滑抗菌瓷砖的制备工艺，其特征在于：步骤(2)中坯体料粒层的厚度为10-12mm，装饰釉料层的厚度为0.5-0.8mm，功能釉料层的厚度为0.2-0.5mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 255100 Zichuan City, Shandong province building materials City Road, South Road, Zibo Applicant after: ZIBO JINSHIWANG TECHNOLOGY CERAMIC GROUP CO.,LTD. Address before: 255100 Zichuan City, Shandong province building materials City Road, South Road, Zibo Applicant before: ZIBO GOLD LION KING TECHNOLOGY CERAMICS Co.,Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Anti slip antibacterial ceramic tile and its preparation process Effective date of registration: 20210908 Granted publication date: 20170315 Pledgee: Zibo Zichuan District sub branch of China Post Savings Bank Co.,Ltd. Pledgor: ZIBO JINSHIWANG TECHNOLOGY CERAMIC GROUP Co.,Ltd. Registration number: Y2021980009050 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20230718 Granted publication date: 20170315 Pledgee: Zibo Zichuan District sub branch of China Post Savings Bank Co.,Ltd. Pledgor: ZIBO JINSHIWANG TECHNOLOGY CERAMIC GROUP CO.,LTD. Registration number: Y2021980009050 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |