CN109704812B

CN109704812B - 一种高仿真抗菌瓷砖及其制备方法

Info

Publication number: CN109704812B
Application number: CN201910135113.5A
Authority: CN
Inventors: 范新晖; 吴则昌; 林金宏; 程贵生; 吴柏惠
Original assignee: Foshan Shiwan Eagle Brand Ceramics Co Ltd
Current assignee: Foshan Shiwan Eagle Brand Ceramics Co Ltd
Priority date: 2019-02-25
Filing date: 2019-02-25
Publication date: 2021-12-31
Anticipated expiration: 2039-02-25
Also published as: CN109704812A

Abstract

本发明提供一种高仿真抗菌瓷砖及其制备方法，所述方法包括如下步骤：1)制备坯体：将坯体泥料和粉料分别球磨至所需粒径、喷雾干燥后在模具中根据纹理要求铺列并压制成型；2)对步骤1)的坯体在850‑1000℃下进行一次烧成处理；3)对步骤2)烧成后的坯体布施底釉，所述底釉的组分包括有机粘结剂8‑14％；4)对布施底釉后的坯体在进行烧成处理；5)对步骤4)得到的坯体进行喷墨处理；6)对步骤5)得到的坯体布施面釉；7)对坯体在1200℃以上进行烧结处理；8)对烧结后的瓷砖进行酸洗；9)对酸洗后的瓷砖进行抛光处理，本发明制备得到的瓷砖具有逼真度高立体感强以及抗菌的功能。

Description

一种高仿真抗菌瓷砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种瓷砖及其制备方法，具体涉及一种高仿真抗菌瓷砖及其制备方法。

背景技术

天然大理石因其高贵典雅的外观一直是人们追捧的石材装饰材料，然而天然大理石作为一种不可再生资源，开采和制作成本越来越高，为了满足人们日益增长的天然大理石需求，同时合理的控制制作成本，市面上出现了越来越多的人造大理石。然而由于技术欠佳，制备得到的人造大理石仿真度和立体感均不理想，极大地影响了大理石的逼真度，并且随着人们生活水平的逐渐提高，对生活环境的要求也越来越高，在当下环境状况不理想的情况下，研究开发出具备抗菌性的瓷砖也是非常有必要的。

申请号CN201520285009.1中国专利杀菌瓷砖包括瓷砖本体及保护层，所述保护层是厚度为0.05-0.08mm的抛光釉层，保护层具有直径为纳米级别的细微孔洞，所述的瓷砖本体与保护层之间还设置有有机材料层和无机杀菌层。由于保护层设置有直径为纳米级别的细微孔洞，首先可以防止直径大于纳米级别的灰尘等物质进入孔洞内，而这些细微孔洞可以通过纳米金属离子，这些金属离子到达表层后，可进行杀菌作用，同时也对室内的氨气、甲醛、苯类化合物等有害气体具有良好的降解作用。有机材料层可使瓷砖看起来颜色丰富，有立体感，同时具备防污的功能。然而，上述技术方案由于未采用合适的布施加工工艺，导致瓷砖的立体感不强，逼真度欠佳，同时也未对抗菌层的抗菌剂均匀性进行合理的控制，导致瓷砖的抗菌效果没有发挥到最佳状态。

申请号为CN201620167467.X的中国发明专利公开了一种抗菌瓷砖，从下往上依次包括底坯层、底釉层、面釉层、印花装饰层和透明或半透明釉层；所述抗菌瓷砖的最顶层满布细孔，细孔中均填充有抗菌防污材料，从而形成抗菌防污层。底坯层厚度为3mm-12mm；所述底釉层和面釉层的厚度分别为0.01mm-0.6mm，所述印花装饰层厚度为0.01mm-0.8mm；所述透明或半透明釉层厚度为0.3mm-1.3mm；所述细孔深度在0.01μm—0.3mm之间，所述抗菌防污层的厚度与细孔深度保持一致。虽然，上述技术方案得到的瓷砖具有一定的抗菌性能，但由于未采用合适的布施加工工艺，导致瓷砖的立体感不强，逼真度欠佳，同时也未对抗菌层的抗菌剂均匀性进行合理的控制，导致瓷砖的抗菌效果没有发挥到最佳状态。

上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

发明内容

针对目前瓷砖抗菌性能不理想、立体感差逼真度不高的问题，本发明旨在提供一种高仿真瓷砖及其制备方法。

本发明提供的技术方案如下：

一种高仿真抗菌瓷砖的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1)制备坯体：将坯体泥料和粉料分别球磨至所需粒径、喷雾干燥后在模具中根据纹理要求铺列并压制成型；

2)对步骤1)的坯体在850-1000℃下进行一次烧成处理；

3)对步骤2)烧成后的坯体布施底釉，所述底釉的组分包括有机粘结剂8-14％；

4)对布施底釉后的坯体在Tf+150℃至T1-50℃范围内进行烧成处理，其中所述Tf为所述有机粘结剂的分解温度，所述T1为所述一次烧成温度；

5)对步骤4)得到的坯体进行喷墨处理，所述喷墨处理采用的油墨包括如下重量的组分：纳米二氧化硅5-8％、聚丙烯酸甲酯4-15％、丙二醇甲醚14-18％、多孔颜料负载纳米银18.4-26.8％、泊洛沙姆10-15％、聚乙二醇6-8％、消泡剂4-6％、去离子水余量；墨水颜料的边界控制在距坯体对应纹理边界内150-200微米处，喷墨量为104-158g/m2·mm，所述m2为坯体表面面积，所述mm为底釉厚度；

6)对步骤5)得到的坯体布施面釉，其中面釉的厚度控制在大于所需厚度2mm以上；

7)对坯体在1200℃以上进行烧结处理；

8)对烧结后的瓷砖进行酸洗；

9)对酸洗后的瓷砖进行抛光处理。

进一步地，所述多孔颜料包括多孔氧化铜、多孔氧化锆、多孔氧化铁、多孔氧化锌、多孔氧化钛中的一种以上，多孔氧化物的尺寸0.5-1μm并且通孔率在60-70％。

进一步地，所述泊洛沙姆与所述聚乙二醇的配比为1:0.25-1:0.4；

进一步地，所述底釉的组分还包括SiO2 55～65％、Al3O2 10-15％、Fe2O3 0.05～0.1％、K2O 1.5-3.5％、Na2O 2～3％、MgO 1-4％。

进一步地，在步骤5)后对喷墨完成的坯体进行助渗处理。

进一步地，所述助渗处理为对墨层表面进行纵向电场处理，所述纵向电场处理的电压为2-5V，处理时间为20-40分钟。

本发明的另一目的在于提供一种高仿真抗菌瓷砖，所述瓷砖采用前述任一种方法制备得到。

本发明通过在底釉中添加少量的有机粘接剂，一方面粘接剂能够很好地使底釉布施在砖坯上，另一方面经过二次烧结后，底釉中的有机粘接剂经过分解挥发形成孔洞，有助于后续墨水颜料的渗透。此外，对于有机粘接剂的用量也需要进行合理的控制，当用量过低时形成的通孔率过低对墨水颜料的渗透促进作用不明显，如果用量过高则通孔率过高且孔径过大，由此会导致墨水颜料的渗透方向和深度均难以控制因此造成底釉纹理失真，基于本发明的底釉组分，将有机粘接剂的含量控制在8-14％范围内，经过后续烧结底釉中的通孔率为35-42％，平均孔径在15-20μm，为后续墨水颜料的渗透控制提供了良好的基础条件。

本发明通过对布施底釉后的砖坯进行二次烧结并将烧结温度控制在高于有机粘接剂分解温度150℃以上低于一次烧结温度50℃以上，一方面良好地促进了有机粘接剂的分解使底釉中存在合理的空隙率为后续墨水颜料的渗透提供良好地条件，另一方面，将温度控制在上述范围可以有效避免生坯体与底釉之间发生互渗从而导致剖面上纹理失真。

本发明通过对喷墨的区域进行合理的控制并配合后续的助渗处理工艺，能够有效地控制墨水颜料纵向渗透到合理位置的同时横向上的扩散能有效抵达坯体对应纹理边界处，从而使瓷砖具备理想的立体感和高的逼真度，喷墨量的以及喷墨边界的确定方式则是根据前述布施底釉烧结后底釉的孔隙率和平均孔径测算得到的，基于前述的布施底釉及二次烧结工艺，本发明所确定的喷墨边界为距坯体对应纹理边界内150-200微米处，喷墨量为104-158g/m2·mm。

本发明通过采用纵向电场处理的助渗工艺能够有效促进墨水颜料在纵向上的渗透，而电场处理的相关参数应当与所需的渗透效果相适应，若电场强度过低处理时间过短，则墨水颜料渗透达不到理想的位置导致失真；若电场强度过大处理时间过长，则墨水颜料的深度和宽度超出了理想范围，由此造成底釉和坯体的纹理不像适应，瓷砖纵向剖面纹理失真明显。基于上述原因，本发明通过大量的实验最终确定的适宜助渗工艺条件为纵向电场处理的电压控制在2-5V，处理时间控制在20-40分钟。

本发明通过将纳米银负载于多孔颜料中，一方面多孔颜料能发挥示色的作用，另一方面通过利用多孔颜料来负载纳米银大大提高的银在材料中分布的均匀性同时也大幅降低了银还原后的团聚效果，再一方面根据本发明制备的瓷砖面釉层具有纳米级微孔，细菌进入微孔中能被多孔颜料吸附进而通过纳米银杀灭，由此提高了瓷砖的抗菌性。

本发明通过合理配比泊洛沙姆与聚乙二醇的用量，使得颜料在油墨中的分散均匀性大大提高，显著提高了油墨的色泽均匀性。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：根据本发明技术方案进行喷墨能够有效地控制墨水颜料渗透的程度，坯体与底釉纵向剖面上纹理吻合度高，极大提高了瓷砖的立体感和仿真度，此外本发明通过制备得到多孔氧化物负载纳米银，使瓷砖具有显著的抗菌功效，同时由于泊洛沙姆与聚乙二醇良好地配比避免油墨中颜料聚集，进而使颜料色泽均匀。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

颜色均匀性测试：通过显微镜观察颜料的富集程度，通过计算富集区域面积占比得出均匀性指标，其中富集区域占比在30％以上视为均匀性差，20-30％视为均匀性一般，10-20％视为均匀性良好，10％以下视为均匀性优异。

抗菌性测试：采用JC/T897-2014标准测定。

实施例1

一种高仿真抗菌瓷砖的制备方法，所述方法包括如下步骤：

2)对步骤1)的坯体在850℃下进行一次烧成处理；

3)对步骤2)烧成后的坯体布施底釉，所述底釉的组分包括丙烯酸树脂8％、SiO260％、Al3O2 10％、Fe2O3 0.05％、K2O 1.5％、Na2O 2％、MgO 2％，底釉厚度为2mm；

4)对布施底釉后的坯体在680℃内进行烧成处理；

5)对步骤4)得到的坯体进行喷墨处理，所述喷墨处理采用的油墨包括如下重量的组分：纳米二氧化硅5％、聚丙烯酸甲酯4％、丙二醇甲醚14％、多孔氧化铜负载纳米银18.4％、泊洛沙姆10％、聚乙二醇6％、消泡剂4％、去离子水余量；墨水颜料的边界控制在距坯体对应纹理边界内150微米处，喷墨量为158g/m2·mm，所述m2为坯体表面面积，多孔氧化物的尺寸0.5μm并且通孔率在60％；

6)对步骤5)得到的坯体布施面釉，其中面釉的厚度控制在2.15mm；

7)对坯体在1200℃进行烧结处理；

8)对烧结后的瓷砖进行酸洗；

9)对酸洗后的瓷砖进行抛光处理。

经测试，二次烧结后测定的孔隙率为35.5％、平均孔径4.8μm，底釉喷墨纹理与坯料纹理边界吻合度高、瓷砖立体感强；颜料富集区域占比14％，色泽均匀性良好，大肠杆菌去除率为50％。

实施例2

一种高仿真抗菌瓷砖的制备方法，所述方法包括如下步骤：

2)对步骤1)的坯体在1000℃下进行一次烧成处理；

3)对步骤2)烧成后的坯体布施底釉，所述底釉包括环氧树脂12％、SiO255％、Al3O2 12％、Fe2O3 0.1％、K2O2.8％、Na2O 3％、MgO 3.6％，底釉厚度为1.8mm；

4)对布施底釉后的坯体在800℃进行二次烧成处理；

5)对步骤4)得到的坯体进行喷墨处理，所述喷墨处理采用的油墨包括如下重量的组分：纳米二氧化硅5％、聚丙烯酸甲酯4％、丙二醇甲醚14％、多孔氧化锆负载纳米银18.4％、泊洛沙姆15％、聚乙二醇6％、消泡剂4％、去离子水余量；多孔氧化物的尺寸不超过50微米并且通孔率在95％以上，墨水颜料的边界控制在距坯体对应纹理边界内180微米处，喷墨量为126g/m2·mm，所述m2为坯体表面面积，多孔氧化物的尺寸0.8μm并且通孔率在64％；

6)对喷墨完成的坯体施加电压为3.5V的纵向电场，处理时间为25分钟。

7)对步骤6)得到的坯体布施面釉，其中面釉的厚度控制在大于所需厚度2mm以上；

8)对坯体在1250℃进行烧结处理；

9)对烧结后的瓷砖进行酸洗；

10)对酸洗后的瓷砖进行抛光处理。

经测试，二次烧结后测定的孔隙率为40.2％、平均孔径6.7μm，底釉喷墨纹理与坯料纹理边界吻合度高、瓷砖立体感强；颜料富集区域占比17％，色泽均匀性良好，大肠杆菌去除率为43％。

实施例3

一种高仿真抗菌瓷砖的制备方法，所述方法包括如下步骤：

2)对步骤1)的坯体在1000℃下进行一次烧成处理；

3)对步骤2)烧成后的坯体布施底釉，所述底釉厚度为2mm，所述底釉包括环氧树脂14％、SiO2 65％、Al3O2 15％、Fe2O3 0.1％、K2O 1.5％、Na2O2％、MgO 2％；

4)对布施底釉后的坯体在800℃进行二次烧成处理；

5)对步骤4)得到的坯体进行喷墨处理，所述喷墨处理采用的油墨包括如下重量的组分：二氧化硅6％、聚丙烯酸甲酯8％、丙二醇甲醚15％、多孔氧化锆负载纳米银22.4％、泊洛沙姆12％、聚乙二醇8％、消泡剂5％、去离子水余量；多孔氧化物的尺寸1微米并且通孔率在70％，墨水颜料的边界控制在距坯体对应纹理边界内200微米处，喷墨量为104g/m2·mm，所述m2为坯体表面面积；

7)对坯体在1300℃进行烧结处理；

8)对烧结后的瓷砖进行酸洗；

9)对酸洗后的瓷砖进行抛光处理。

经测试，二次烧结后测定的孔隙率为41.5％、平均孔径10.3μm，底釉喷墨纹理与坯料纹理边界吻合度高、瓷砖立体感强；颜料富集区域占比9％，色泽均匀性优异，大肠杆菌去除率为58％。

实施例4

一种高仿真抗菌瓷砖的制备方法，所述方法包括如下步骤：

2)对步骤1)的坯体在950℃下进行一次烧成处理；

3)对步骤2)烧成后的坯体布施底釉，所述底釉厚度为1.5mm，所述底釉包括聚乙烯醇缩醛10％、SiO262％、Al3O215％、Fe2O30.07％、K2O 3.5％、Na2O3％、MgO 4％；

4)对布施底釉后的坯体在750℃进行二次烧成处理；

5)对步骤4)得到的坯体进行喷墨处理，所述喷墨处理采用的油墨包括如下重量的组分：纳米二氧化硅8％、聚丙烯酸甲酯15％、丙二醇甲醚18％、多孔氧化锌负载纳米银26.8％、泊洛沙姆15％、聚乙二醇8％、消泡剂6％、去离子水余量；多孔氧化物的尺寸不超过0.8微米并且通孔率在68％，墨水颜料的边界控制在距坯体对应纹理边界内170微米处，喷墨量为148g/m2·mm，所述m2为坯体表面面积；

7)对坯体在1300℃进行烧结处理；

8)对烧结后的瓷砖进行酸洗；

9)对酸洗后的瓷砖进行抛光处理。

经测试，二次烧结后测定的孔隙率为38.4％、平均孔径6.2μm，底釉喷墨纹理与坯料纹理边界吻合度高、瓷砖立体感强；颜料富集区域占比5％，色泽均匀性优异，大肠杆菌去除率为71％。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种高仿真抗菌瓷砖的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

2)对步骤1)的坯体在850-1000℃下进行一次烧成处理；

5)对步骤4)得到的坯体进行喷墨处理，所述喷墨处理采用的油墨包括如下重量的组分：纳米二氧化硅5-8％、聚丙烯酸甲酯4-15％、丙二醇甲醚14-18％、多孔颜料负载纳米银18.4-26.8％、泊洛沙姆10-15％、聚乙二醇6-8％、消泡剂4-6％、去离子水余量；墨水颜料的边界控制在距坯体对应纹理边界内150-200微米处，喷墨量为104-158g/m²·mm，所述m²为坯体表面面积，所述mm为底釉厚度；

7)对坯体在1200℃以上进行烧结处理；

8)对烧结后的瓷砖进行酸洗；

9)对酸洗后的瓷砖进行抛光处理；

所述步骤5)和所述步骤6)之间还包括对喷墨完成的坯体进行助渗处理工艺，所述助渗处理为对墨层表面进行纵向电场处理，所述纵向电场处理的电压为2-5V，处理时间为20-40分钟。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述多孔颜料包括多孔氧化铜、多孔氧化锆、多孔氧化铁、多孔氧化锌、多孔氧化钛中的一种以上，多孔氧化物的尺寸不超过50微米并且通孔率在95％以上。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述泊洛沙姆与所述聚乙二醇的配比为1:0.25-1:0.4；

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述底釉的组分还包括SiO₂ 55～65％、Al₂O₃10-15％、Fe₂O₃ 0.05～0.1％、K₂O 1.5-3.5％、Na₂O 2～3％、MgO 1-4％。

5.一种高仿真抗菌瓷砖，其特征在于，所述高仿真抗菌瓷砖采用权利要求1-4任一项所述的制备方法制备得到。