CN108503388B - 一种自清洁陶瓷砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自清洁陶瓷砖的制备方法,其包括如下工艺步骤:1)对砖坯层表面进行清洁;2)涂覆硅烷偶联剂,得粘接层;3)通过喷墨打印方式在粘接层上喷涂有机钛墨水,形成自清洁膜层;4)整砖煅烧,冷却得成品。本发明通过在砖坯层表面涂覆硅烷偶联剂,同时采用喷墨打印方式喷涂有机钛墨水,不仅有效提高了自清洁膜层的附着性能,同时大大提高了有机钛墨水的成膜性能,使得有机钛墨水能高效地形成厚度均匀的自清洁膜,从而有效避免了虹彩效应。本发明制备得的陶瓷砖兼具优异的自清洁功能和良好的表面装饰效果。
Description
技术领域
本发明涉及装饰建材领域,特别涉及一种功能性陶瓷砖。
背景技术
陶瓷砖广泛用于室内及室外装饰,空气中的有机物很容易吸附在陶瓷砖表面,当有有机物粘附在陶瓷砖表面后,陶瓷砖很容易吸附空气中无机颗粒,造成陶瓷砖吸污变色,需要定时进行清洗,且陶瓷砖表面与灰尘粘结比较牢固,不容易清洁,需要特殊的溶液进行清洁。特别是建筑物的外墙砖表面清理通常需要进行高空作业,清洁难度大,清洁费用高。
为了解决陶瓷砖表面吸污的难题,有很多科研机构投入大量的人力进行研究,目前利用纳米二氧化钛在太阳光的照射下产生电子—空穴对,再与吸附在二氧化钛表面的水和氧气发生氧化还原反应生成氢氧自由基,具有高活性的氢氧自由基能够分解有机污染物,实现表面自清洁。然而这些应用在陶瓷砖上自清洁技术目前大部分停留在实验室阶段,很少在市场上得到推广应用,主要原因有两个:1、采用钛酸四丁酯水解得到的溶胶涂抹制备得到的纳米二氧化钛膜的厚度不均匀,表面容易产生虹彩效应,影响陶瓷砖的表面效果;2、直接将纳米二氧化钛溶液喷涂在砖面温度为100~200℃的陶瓷砖表面,这种方式涂层与砖面结合不牢固,极容易脱落,同时产生的二氧化钛膜厚度也不够均匀,也会产生虹彩效应。陶瓷砖表面不平是造成涂抹纳米溶胶或纳米液在陶瓷砖表面厚度不均匀的主要原因,因而如何得到一种陶瓷砖既能具有优异的自清洁功能又有良好的表面装饰效果,成为行业急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足,提供一种自清洁陶瓷砖,同时提供该陶瓷砖的制备方法。
本发明所采取的技术方案是:一种自清洁陶瓷砖的制备方法,其包括如下工艺步骤:
1)对砖坯层表面进行清洁;
2)涂覆硅烷偶联剂,得粘接层;
3)通过喷墨打印方式在粘接层上喷涂有机钛墨水,形成自清洁膜层;
4)整砖煅烧,冷却得成品。
作为上述方案的进一步改进,步骤2)所述硅烷偶联剂的用量为3~6ml/m2。具体地,硅烷偶联剂作为自清洁膜层与砖坯层之间的粘接材料,其用量的限定使其形成的粘接层具有优异的粘接性能。进一步地,本发明优选硅烷偶联剂为硅油,其能进一步提高所述有机钛墨水的成膜性能同时对涂覆工艺条件要求较低。另外,硅油在陶瓷砖后期煅烧过程中生成的纳米二氧化硅能够有效抑制自清洁膜层中纳米二氧化钛晶粒的生长,使得形成的纳米二氧化钛颗粒更细,具有更高活性,从而赋予陶瓷砖更优异的自清洁效果。
作为上述方案的进一步改进,其特征在于:步骤3)所述有机钛墨水的粘度在20~25Pa·S范围内。具体地,该粘度的限定不仅使所述有机钛墨水适用于喷墨打印,避免了采用水解法制备的钛溶胶具有易凝固的弊端,同时可进一步提高该有机钛墨水的成膜性能。
作为上述方案的进一步改进,步骤3)所述有机钛墨水按原料重量百分比计由5~15%的钛酸丁酯、4~12%的三乙醇胺、3~5%的二乙二醇二醚和余量的有机溶剂组成。具体地,本发明的有机钛墨水通过添加适量的三乙醇胺作为该配方中的活性剂,使钛酸丁酯在后期煅烧过程中与三乙醇胺中的氮原子进行掺杂形成Ti-O-N键,降低纳米二氧化钛的禁带宽度,使得纳米二氧化钛中的电子更容易被激发,从而提高其活性,另三乙醇胺还兼具有效抑制钛酸丁酯水解的作用,从而进一步提高该有机墨水的稳定性。同时,与普通喷墨打印的墨水要求墨滴进行不散开的特点不同的是,本发明在有机钛墨水中通过添加适量的二乙二醇二醚,以降低该有机钛墨水的表面张力,使其可快速、高效地平铺在上述粘接层表面,从而大大提高该有机钛墨水成膜的均匀性。
作为上述方案的进一步改进,步骤3)所述喷墨打印前先将带有粘接层的砖坯表面加热至50~70℃,其有效提高后续的喷墨打印效果。
作为上述方案的进一步改进,步骤3)所述喷墨打印方式为采用高精度赛尔GS6喷头,其单个喷头的喷墨量为7~42PL/min,采用100%灰度整面均匀打印。
作为上述方案的进一步改进,步骤4)所述整砖煅烧过程中,煅烧温度为500~600℃,保温时间为10~30min。
作为上述方案的进一步改进,步骤2)所述涂覆硅烷偶联剂为采用高速打蜡机进行均匀涂抹,控制打蜡机打磨盘与砖坯层表面之间的压力在1.5~2.0MPa范围内,其有利于形成厚度均匀的粘接层。
一种用上述制备方法制备得到的自清洁陶瓷砖。
本发明的有益效果是:本发明通过在砖坯层表面涂覆硅烷偶联剂,同时采用喷墨打印方式喷涂有机钛墨水,不仅有效提高了自清洁膜层的附着性能,同时大大提高了有机钛墨水的成膜性能,使得有机钛墨水能高效地形成厚度均匀的自清洁膜,从而有效避免了虹彩效应。本发明制备得的陶瓷砖兼具优异的自清洁功能和良好的表面装饰效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述,以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是,实施例只是用于对本发明做进一步说明,不能理解为对本发明保护范围的限制,所属领域技术熟练人员,根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整,应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的,均为市售产品;未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
实施例1
一种自清洁陶瓷砖的制备方法,其包括如下工艺步骤:
1)用高压水枪对砖坯层表面进行冲洗,然后用风机将其表面吹干;
2)采用高速打蜡机,控制打磨盘与砖坯层表面之间的压力为1.5MPa,将用量为6ml/m2的硅烷偶联剂均匀涂覆在砖坯层表面,得粘接层;
3)先将带有粘接层的砖坯表面加热至50℃,再采用高精度赛尔GS6喷头,按单个喷头的喷墨量为42PL/min,100%灰度整面均匀打印的喷墨打印方式,在粘接层上喷涂有机钛墨水,该有机钛墨水按原料重量百分比计由5%的钛酸丁酯、12%的三乙醇胺、3%的二乙二醇二醚和余量的有机溶剂组成,其粘度为20Pa·S,形成自清洁膜层;
4)以10℃/min的速度将经上述各步骤处理后的陶瓷砖加热至600℃的温度进行煅烧,保温时间为10min,冷却得实施例1成品。
用实施例1成品做亲水性检测,测得水在陶瓷砖面上的接触角为35°,而水在同样的但没有自清洁膜的陶瓷砖面上的接触角为65°,即实施例1成品具有较好的亲水性。
将实施例1成品置于太阳光下观察,其相对现有技术中的直接用钛溶胶涂覆的自清洁陶瓷砖,有效避免了肉眼可视的虹彩效应。
实施例1成品进行自清洁试验,将稀释后的甲基蓝滴在湿润的陶瓷砖表面,在紫外光的照射下,甲基蓝5h后全部分解,即实施例1成品具有优异的自清洁效果。
实施例2
一种自清洁陶瓷砖的制备方法,其包括如下工艺步骤:
1)用高压水枪对砖坯层表面进行冲洗,然后用风机将其表面吹干;
2)采用高速打蜡机,控制打磨盘与砖坯层表面之间的压力为2.0MPa,将用量为3ml/m2的硅烷偶联剂均匀涂覆在砖坯层表面,得粘接层;
3)先将带有粘接层的砖坯表面加热至70℃,再采用高精度赛尔GS6喷头,按单个喷头的喷墨量为7PL/min,100%灰度整面均匀打印的喷墨打印方式,在粘接层上喷涂有机钛墨水,该有机钛墨水按原料重量百分比计由15%的钛酸丁酯、4%的三乙醇胺、5%的二乙二醇二醚和余量的有机溶剂组成,其粘度为25Pa·S,形成自清洁膜层;
4)以10℃/min的速度将经上述各步骤处理后的陶瓷砖加热至500℃的温度进行煅烧,保温时间为30min,冷却得实施例2成品。
用实施例2成品做亲水性检测,测得水在陶瓷砖面上的接触角为32°,而水在同样的但没有自清洁膜的陶瓷砖面上的接触角为68°,即实施例2成品具有较好的亲水性。
将实施例2成品置于太阳光下观察,其相对现有技术中的直接用钛溶胶涂覆的自清洁陶瓷砖,有效避免了肉眼可视的虹彩效应。
实施例2成品进行自清洁试验,将稀释后的甲基蓝滴在湿润的陶瓷砖表面,在紫外光的照射下,甲基蓝5h后全部分解,即实施例2成品具有优异的自清洁效果。
实施例3
一种自清洁陶瓷砖的制备方法,其包括如下工艺步骤:
1)用高压水枪对砖坯层表面进行冲洗,然后用风机将其表面吹干;
2)采用高速打蜡机,控制打磨盘与砖坯层表面之间的压力为1.8MPa,将用量为4.5ml/m2的硅烷偶联剂均匀涂覆在砖坯层表面,得粘接层;
3)先将带有粘接层的砖坯表面加热至60℃,再采用高精度赛尔GS6喷头,按单个喷头的喷墨量为28PL/min,100%灰度整面均匀打印的喷墨打印方式,在粘接层上喷涂有机钛墨水,该有机钛墨水按原料重量百分比计由10%的钛酸丁酯、8%的三乙醇胺、4%的二乙二醇二醚和余量的有机溶剂组成,其粘度为22.5Pa·S,形成自清洁膜层;
4)以10℃/min的速度将经上述各步骤处理后的陶瓷砖加热至550℃的温度进行煅烧,保温时间为20min,冷却得实施例3成品。
用实施例3成品做亲水性检测,测得水在陶瓷砖面上的接触角为33°,而水在同样的但没有自清洁膜的陶瓷砖面上的接触角为64°,即实施例3成品具有较好的亲水性。
将实施例3成品置于太阳光下观察,其相对现有技术中的直接用钛溶胶涂覆的自清洁陶瓷砖,有效避免了肉眼可视的虹彩效应。
实施例3成品进行自清洁试验,将稀释后的甲基蓝滴在湿润的陶瓷砖表面,在紫外光的照射下,甲基蓝5h后全部分解,即实施例3成品具有优异的自清洁效果。
上述实施例为本发明的优选实施例,凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化,均应属于本发明的保护范畴。
Claims (6)
1.一种自清洁陶瓷砖的制备方法,其特征在于包括如下工艺步骤:
1)对砖坯层表面进行清洁;
2)涂覆硅烷偶联剂,得粘接层,所述硅烷偶联剂的用量为3~6ml/m2;
3)通过喷墨打印方式在粘接层上喷涂有机钛墨水,形成自清洁膜层,所述有机钛墨水的粘度在20~25Pa·S范围内;
4)整砖煅烧,冷却得成品;
步骤3)所述有机钛墨水按原料重量百分比计由5~15%的钛酸丁酯、4~12%的三乙醇胺、3~5%的二乙二醇二醚和余量的有机溶剂组成;步骤4)所述整砖煅烧过程中,煅烧温度为500~600℃,保温时间为10~30min。
2.根据权利要求1所述的一种自清洁陶瓷砖的制备方法,其特征在于:步骤2)所述硅烷偶联剂为硅油。
3.根据权利要求1所述的一种自清洁陶瓷砖的制备方法,其特征在于:步骤3)所述喷墨打印前先将带有粘接层的砖坯表面加热至50~70℃。
4.根据权利要求1所述的一种自清洁陶瓷砖的制备方法,其特征在于:步骤3)所述喷墨打印方式为采用高精度赛尔GS6喷头,其单个喷头的喷墨量为7~42PL/min,采用100%灰度整面均匀打印。
5.根据权利要求1所述的一种自清洁陶瓷砖的制备方法,其特征在于:步骤2)所述涂覆硅烷偶联剂为采用高速打蜡机进行均匀涂抹,控制打蜡机打磨盘与砖坯层表面之间的压力在1.5~2.0MPa范围内。
6.一种用权利要求1~5任一项所述的制备方法制备得到的自清洁陶瓷砖。
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