CN113248284B - 一种易清洁陶瓷砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种易清洁陶瓷砖及其制备方法，属于陶瓷砖技术领域。一种易清洁陶瓷砖，所述易清洁陶瓷砖包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠21‑31.5%、硅酸钾13‑22%、硅酸锂1‑10%、磷酸硅0.5‑1.5%、甲基硅酸钠0.5‑2.5%和水余量。本发明提供的易清洁陶瓷砖，通过在釉面砖表面以旋涂的工艺施加功能纳米溶液形成功能纳米层，功能纳米层中的各原料及其组分的合理配合，一是使得该陶瓷砖的表面更加致密，二是表面亲水性，从而使得易清洁陶瓷砖具有优异的抗污易洁性，耐污染性能好，易于清洁，便于日常的维护与打理，有效缓解了现有的陶瓷砖存在的容易藏污，不易清洁的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种易清洁陶瓷砖及其制备方法，属于陶瓷砖技术领域。
背景技术
建筑陶瓷的功能化已成为国内建陶行业发展的主要方向之一，建筑陶瓷的易清洁性能对于提升产品的附加值具有重要的意义。当陶瓷砖应用在厨房、卫生间和餐桌等场景下，如果陶瓷砖表面的油脂类物质清除不干净很容易变质滋生细菌、霉斑，因此，研发一款易清洁的陶瓷砖，用清水即可将其表面的污渍轻易清理干净，显得尤为重要。
目前，陶瓷砖表面做防污处理的主要方式是在其表面进行研磨抛光，然后将纳米溶液渗透到陶瓷砖的微细孔隙，使得陶瓷砖表面致密，从而让污渍无法渗透到陶瓷砖内部，这对于防止陶瓷砖内部被污染非常有效，因此在行业内应用普遍。但是该方式存在的问题是，当油性污渍或者食物酱或类似亲油性污渍附着在在陶瓷砖表面时，用清水难以擦干净，只能借助化学溶剂或者物理摩擦方法进行清除，而且还会留下水渍，这样一方面导致用户的体验感不好，另一方面，物理摩擦还会让陶瓷砖表面出现划痕影响美观。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种耐污染性能好、易于清洁、便于日常维护与打理的易清洁陶瓷砖，当所述的易清洁陶瓷砖表面覆盖有污渍油渍等粘性物质时，用清水即可清理干净。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种易清洁陶瓷砖，包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠21-31.5%、硅酸钾13-22%、硅酸锂1-10%、磷酸硅0.5-1.5%、甲基硅酸钠0.5-2.5%和水余量。
本发明所述的易清洁陶瓷砖通过在釉面砖表面以旋涂的工艺施加功能纳米溶液制得，功能纳米溶液在旋涂的工艺下，渗透至釉面砖表面的凹坑、孔洞或缝隙中，然后经过低温烘烤，待水分挥发完全后，功能纳米溶液中的硅酸盐物质在陶瓷表面形成1-2μm的膜层，一是使得陶瓷砖的釉面更致密；二是硅酸盐物质在釉面砖表面形成的膜层，其表面具有亲水性，当膜层表面有污渍后，其亲水性能够让水渗透到污渍内部，从而将污渍与陶瓷砖表面分离，进而达到较佳的清洁效果。
作为本发明所述易清洁陶瓷砖的一种优选实施方式，以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠31.5%、硅酸钾16%、硅酸锂1%、磷酸硅0.6%、甲基硅酸钠1%和水余量。
硅酸盐物质在使用过程中，会受到空气中的水汽影响；因此，本发明提供的易清洁陶瓷砖的配方中添加了抗水性的物质磷酸硅和甲基硅酸钠，提高硅酸盐物质，以及增强易清洁陶瓷砖在高温下的耐磨性、抗划痕性和易清洁性。
作为本发明所述易清洁陶瓷砖的一种优选实施方式，所述硅酸钠的模数为SiO2:Na2O=2.5-3.3，所述硅酸钾的模数为SiO2:K2O=2.8-3.3，所述硅酸锂的模数SiO2:Li2O=4-4.8。
更优选地，所述硅酸钠的模数为SiO2:Na2O=3.3，所述硅酸钾的模数为SiO2:K2O=3.3，所述硅酸锂的模数SiO2:Li2O=4.8；在上述模数的条件下，本发明所述易清洁陶瓷砖的清洁效果最佳。
另外，本发明的另一目的是提供所述的易清洁陶瓷砖的制备方法，通过该制备方法本发明所述的功能纳米溶液中的硅酸盐物质在陶瓷表面形成亲水性膜层，能更好的清洁污渍。
所述易清洁陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）对合格的釉面砖表面进行第一次清洗，然后进行第二次清洗；
（2）按配方配置功能纳米溶液，将所述功能纳米溶液均匀施加在釉面砖表面；
（3）将完成步骤（2）的陶瓷砖进行烘烤，然后自然冷却，即可制得所述易清洁陶瓷砖。
作为本发明所述制备方法的一种优选实施方式，步骤（1）中，所述第一次清洗采用弱酸性的洗涤剂清洗，所述第二次清洗采用等离子清洗设备清洗；清洗后的釉面砖在水中，其表面呈现完全润湿状态。
作为本发明所述制备方法的一种优选实施方式，所述洗涤剂的pH值为6-7。采用市售的弱酸性的洗涤剂，pH值在6-7，能够有效清除表面的污渍，又不会对陶瓷砖的表面光泽产生影响。经过清洁剂清洗后，为了增加陶瓷砖表面的润湿性，采用功率为1500VA的等离子设备进行表面清洗。
作为本发明所述制备方法的一种优选实施方式，步骤（2）中，所述功能纳米溶液以每平米10-15克的用量施加在釉面砖表面；所述施加的方式为旋涂法，旋涂的速度为1200rpm/min。
作为本发明所述制备方法的一种优选实施方式，步骤（3）中，所述烘烤的温度为180-230℃，所述烘烤的时间为25-45min。
在本发明所述的制备方法中，取烧结合格的釉面砖，对其表面进行酸性或碱性除油、除污渍，然后进行等离子二次清洁，清洁后的釉面砖进入多级旋涂工艺，在其表面施加功能纳米溶液形成功能纳米层。所述旋涂工艺采用高速旋转的转盘，并能够根据实际的需要在釉面砖表面施加压力，使得釉面砖表面和其表面的微孔中都能够涂覆均匀的功能纳米溶液。旋涂工艺中采用的是多级旋涂，一方面，在速度上是采用连续变动的不同速度转盘；另一方面，是在转盘上涂覆海绵，其硬度也是多级的；再者，不同的转盘施加不同的压力；因此，通过调整转盘速度、海绵硬度和压力进行旋涂，进而制备得到功能纳米涂层。此外，通过施加压力可以在釉面砖表面形成50-60℃范围的温度，在该温度下将激发功能纳米溶液的初期反应，使的功能纳米溶液能够和釉面砖表面形成初步的结合力，然后进行高温烘烤，进一步固化，使得功能纳米溶液中的有机成分能够完全挥发掉，从而得到纯无机的纳米层。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
（1）本发明提供的易清洁陶瓷砖，通过在釉面砖表面以旋涂的工艺施加功能纳米溶液形成功能纳米层，功能纳米层中的各原料及其组分的合理配合，以及功能纳米溶液在旋涂的工艺下渗透至釉面砖表面的凹坑、孔洞或缝隙中，然后经过低温烘烤，功能纳米溶液中的硅酸盐物质在陶瓷砖表面形成1-2μm的膜层，使得该陶瓷砖的表面更加致密，从而使得易清洁陶瓷砖具有优异的抗污易洁性，耐污染性能好，易于清洁，便于日常的维护与打理，有效缓解了现有的陶瓷砖存在的容易藏污，不易清洁的技术问题；
（2）本发明所述的功能纳米层原料中的硅酸盐物质在陶瓷砖表面形成1-2μm的膜层，该膜层表面具有亲水性，当膜层表面有污渍后，其亲水性能够让水渗透到污渍内部，从而将污渍与陶瓷砖表面分离，进而达到较佳的清洁效果；
（3）本发明提供的易清洁陶瓷砖，在正常温度和不使用任何添加剂的情况下，能够实现用纯水，即可把陶瓷砖表面的油渍或污渍清除干净；
（4）本发明提供的易清洁陶瓷砖的配方中添加了抗水性的物质磷酸硅和甲基硅酸钠，解决另外硅酸盐物质在使用过程中，会受到空气中的水汽影响的问题，增强了易清洁陶瓷砖在高温下的耐磨性、抗划痕性和易清洁性，有利于将本发明提供的易清洁陶瓷砖应用于厨房等常伴随高温的环境；
（5）本发明提供的易清洁陶瓷砖的制备方法简单易行，可以采用现有生产线工艺设备进行实施，不需要增加设备成本的投入，容易推广。
附图说明
图1为本发明实施例1-5与对比例1-7所述的陶瓷砖进行油性笔清除测试实验结果图；其中，图1中的a-e分别对应的是本发明实施例1-5所述的陶瓷砖进行油性笔清除测试实验结果图；图1中的A-G分别对应的是本发明对比例1-7所述的陶瓷砖进行油性笔清除测试实验结果图。
图2为本发明实施例4和对比例6的陶瓷砖同时放在100℃的热水中，煮沸4小时，进行耐磨性、抗划痕测试和油性笔可擦除测试结果图；其中，图2中的a和b分别是实施例4在油性笔涂画后清水擦除前后的结果图；图2中的A和B分别是对比例6在油性笔涂画后清水擦除前后的结果图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本实施例为本发明提供的一种易清洁陶瓷砖，包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠29%、硅酸钾14%、硅酸锂5.5、磷酸硅0.8%、甲基硅酸钠1.4%和水49.3%；所述硅酸钠的模数为SiO2:Na2O=2.5，所述硅酸钾的模数为SiO2:K2O=2.8，所述硅酸锂的模数SiO2:Li2O=4。
上述易清洁陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）对合格的釉面砖表面采用pH为6的洗涤剂进行第一次清洗，然后采用功率为1500VA的等离子设备进行第二次清洗；
（2）按配方配置功能纳米溶液，将所述功能纳米溶液以每平米10克的用量和1200rpm/min速度均匀旋涂在釉面砖表面；
（3）将完成步骤（2）的陶瓷砖以180℃温度进行烘烤25min，然后自然冷却，即可制得所述易清洁陶瓷砖。
实施例2
本实施例为本发明提供的一种易清洁陶瓷砖，包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠29%、硅酸钾18%、硅酸锂3.8%、磷酸硅1.5%、甲基硅酸钠0.85%和水46.85%；所述硅酸钠的模数为SiO2:Na2O=3，所述硅酸钾的模数为SiO2:K2O=3，所述硅酸锂的模数SiO2:Li2O=4.5。
上述易清洁陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）对合格的釉面砖表面采用pH为7的洗涤剂进行第一次清洗，然后采用功率为1500VA的等离子设备进行第二次清洗；
（2）按配方配置功能纳米溶液，将所述功能纳米溶液以每平米15克的用量和1200rpm/min速度均匀旋涂在釉面砖表面；
（3）将完成步骤（2）的陶瓷砖以230℃温度进行烘烤45min，然后自然冷却，即可制得所述易清洁陶瓷砖。
实施例3
本实施例为本发明提供的一种易清洁陶瓷砖，包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠27%、硅酸钾13%、硅酸锂10%、磷酸硅0.8%、甲基硅酸钠1.3%和水47.9%；所述硅酸钠的模数为SiO2:Na2O=3.3，所述硅酸钾的模数为SiO2:K2O=3.3，所述硅酸锂的模数SiO2:Li2O=4.8。
上述易清洁陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）对合格的釉面砖表面采用pH为6.5的洗涤剂进行第一次清洗，然后采用功率为1500VA的等离子设备进行第二次清洗；
（2）按配方配置功能纳米溶液，将所述功能纳米溶液以每平米12克的用量和1200rpm/min速度均匀旋涂在釉面砖表面；
（3）将完成步骤（2）的陶瓷砖以190℃温度进行烘烤30min，然后自然冷却，即可制得所述易清洁陶瓷砖。
实施例4
本实施例为本发明提供的一种易清洁陶瓷砖，包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠31.5%、硅酸钾16%、硅酸锂1%、磷酸硅0.6%、甲基硅酸钠1%和水49.9%；所述硅酸钠的模数为SiO2:Na2O=3.3，所述硅酸钾的模数为SiO2:K2O=3.3，所述硅酸锂的模数SiO2:Li2O=4.8。
上述易清洁陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）对合格的釉面砖表面采用pH为6的洗涤剂进行第一次清洗，然后采用功率为1500VA的等离子设备进行第二次清洗；
（2）按配方配置功能纳米溶液，将所述功能纳米溶液以每平米10克的用量和1200rpm/min速度均匀旋涂在釉面砖表面；
（3）将完成步骤（2）的陶瓷砖以230℃温度进行烘烤25min，然后自然冷却，即可制得所述易清洁陶瓷砖。
实施例5
本实施例为本发明提供的一种易清洁陶瓷砖，包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠21%、硅酸钾22%、硅酸锂7.4%、磷酸硅0.65%、甲基硅酸钠1.1%和水47.85%；所述硅酸钠的模数为SiO2:Na2O=3.3，所述硅酸钾的模数为SiO2:K2O=3.3，所述硅酸锂的模数SiO2:Li2O=4.8。
上述易清洁陶瓷砖的制备方法，包括如下步骤：
（1）对合格的釉面砖表面采用pH为7的洗涤剂进行第一次清洗，然后采用功率为1500VA的等离子设备进行第二次清洗；
（2）按配方配置功能纳米溶液，将所述功能纳米溶液以每平米15克的用量和1200rpm/min速度均匀旋涂在釉面砖表面；
（3）将完成步骤（2）的陶瓷砖以200℃温度进行烘烤40min，然后自然冷却，即可制得所述易清洁陶瓷砖。
对比例1
本对比例为一种陶瓷砖，包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠50%和水50%；所述硅酸钠的模数为SiO2:Na2O=3.3。
上述易清洁陶瓷砖的制备方法同实施例4。
对比例2
本对比例为一种陶瓷砖，该陶瓷砖包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钾50%和水50%；所述硅酸钾的模数为SiO2:K2O=3.3。
上述易清洁陶瓷砖的制备方法同实施例4。
对比例3
本对比例为一种陶瓷砖，该陶瓷砖包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸锂50%和水50%；所述硅酸锂的模数SiO2:Li2O=4.8。
上述易清洁陶瓷砖的制备方法同实施例4。
对比例4
本对比例为一种陶瓷砖，包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠24%、硅酸钾24%、磷酸硅1.4%、甲基硅酸钠2.4%和水48.2%；所述硅酸钠的模数为SiO2:Na2O=3.3，所述硅酸钾的模数为SiO2:K2O=3.3。
上述易清洁陶瓷砖的制备方法同实施例4。
对比例5
本对比例为一种陶瓷砖，包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠24.5%、硅酸钾12%、硅酸锂12%、磷酸硅0.7%、甲基硅酸钠1.2%和水49.6%；所述硅酸钠的模数为SiO2:Na2O=3.3，所述硅酸钾的模数为SiO2:K2O=3.3，所述硅酸锂的模数SiO2:Li2O=4.8。
上述易清洁陶瓷砖的制备方法同实施例4。
对比例6
本对比例为一种陶瓷砖，包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠31.5%、硅酸钾16%、硅酸锂1%和水51.5%；所述硅酸钠的模数为SiO2:Na2O=3.3，所述硅酸钾的模数为SiO2:K2O=3.3，所述硅酸锂的模数SiO2:Li2O=4.8。
上述易清洁陶瓷砖的制备方法同实施例4。
对比例7
本实施例为本发明提供的一种易清洁陶瓷砖，包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠31.5%、硅酸钾16%、硅酸锂1%、磷酸硅0.6%、甲基硅酸钠1%和水49.9%；所述硅酸钠的模数为SiO2:Na2O=2.3，所述硅酸钾的模数为SiO2:K2O=2.6，所述硅酸锂的模数SiO2:Li2O=3.8。
上述易清洁陶瓷砖的制备方法同实施例4。
实验例1
本实验例为本发明所述的实施例1-5与对比例1-7的陶瓷砖进行油性笔清除测试实验。
实验方法：取制备好的本发明所述的实施例1-5与对比例1-7的陶瓷砖，常温下，用油性笔在各陶瓷砖表面进行任意涂画，然后用清水进行擦除，实验结果图1所示。
实验结果：图1中的a-e分别对应的是本发明实施例1-5所述的陶瓷砖进行油性笔清除测试实验结果图；图1中的A-G分别对应的是本发明对比例1-7所述的陶瓷砖进行油性笔清除测试实验结果图。结果表明：本发明实施例1-5的陶瓷砖在清水清除后，其表面恢复到涂画前，没有留下油性笔的痕迹；而对比例1-7的陶瓷砖表面，用清水擦除后，无法清除干净，依然留下了油性笔的部分痕迹；由此说明，本发明提供的陶瓷砖具备抗污易洁性、耐污染性能好、便于日常的维护与打理的特点，且清洁的容易程度高于对比例的陶瓷砖。
实验例2
本发明的易清洁陶瓷砖产品不仅需要符合陶瓷产品标准，满足耐磨，耐擦拭和耐划痕等物理性能外，还需要通过采用油性笔进行测试表面清除效果。本实验例为本发明所述的实施例1-5与对比例1-7的陶瓷砖进行耐磨性、耐划痕和油性笔痕迹清除效果测试实验。陶瓷砖的耐磨性、抗划痕性以及油污残余量分别参照标准GB/T3810.7-2016《陶瓷砖试验方法-有釉砖表面耐磨性的测定》、JG/T463-2014《建筑装饰用人造石英石板》和GB/T31859-2015《日用瓷器易清洁检测方法》进行检测，结果如表1所示。
表1 陶瓷砖进行耐磨性和耐划痕以及油性笔痕迹清除效果测试
由表1的实验数据可知，本发明实施例1-5的陶瓷砖可见研磨的研磨转数为1500，抗划痕性承受的最大压力为5N，均高于对比例1-3，但与对比例4-7一样，其油渍残余量均低于对比例1-7；由此说明，本发明实施例1-5的陶瓷砖的耐磨性和抗划痕性以及易清洁性均高于对比例1-3，虽然本发明实施例1-5的陶瓷砖的耐磨性和抗划痕性与对比例4-7相当，但易清洁性高于对比例4-7；进而说明，本发明提供的陶瓷砖耐磨、抗划痕性强、易清洁。
实验例3
餐桌或厨具的使用环境常伴随高温的环境，而在高温下，陶瓷砖易受损且难清洁。本实验例为本发明实施例4和对比例6的陶瓷砖同时放在100℃的热水中，煮沸4小时，进行耐磨性、抗划痕测试和油性笔可擦除测试，检测的方法或标准同实验例2，实验结果如表2和图2。
表2 高温下陶瓷砖进行耐磨性和耐划痕以及油性笔痕迹清除效果测试
| 实施例 | 可见研磨的研磨转数 | 抗划痕性（N） | 油渍残余量g/m<sup>2</sup> |
| 实施例4 | 750 | ＞1.5 | 0.45 |
| 对比例6 | 100 | ≤0.2 | 2.1 |
由表2可知，对比例6的陶瓷砖的可见研磨的研磨转数为100，抗划痕性≤0.2，已经无耐磨性和抗划痕性；而实施例4的陶瓷砖，可见研磨的研磨转数为750，抗划痕性＞1.5，虽然耐磨性和抗划痕性低于表1常温下的可见研磨的研磨转数和表征抗划痕性的最大压力，但其仍然具备一定的耐磨性和抗划痕性，且符合GB/T3810.7-2016《陶瓷砖试验方法-有釉砖表面耐磨性的测定》和JG/T463-2014《建筑装饰用人造石英石板》的标准。
实施例4的陶瓷砖油渍残余量为0.45 g/m2明显低于对比例6的2.1 g/m2，且由图2可知，实施例4的油性笔痕迹已经清除干净，而对比例6的油性笔痕迹基本无清除。
综上说明，本发明提供的易清洁陶瓷砖，在高温100℃的环境下依然具备耐磨、抗划痕且易清洁。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (2)
1.一种易清洁陶瓷砖，其特征在于，所述易清洁陶瓷砖包括釉面砖和涂覆于釉面砖表面的功能纳米层；以质量百分含量计，所述功能纳米层的制备原料包括硅酸钠31.5%、硅酸钾16%、硅酸锂1%、磷酸硅0.6%、甲基硅酸钠1%和水余量；所述硅酸钠的模数为SiO2:Na2O=3.3，所述硅酸钾的模数为SiO2:K2O=3.3，所述硅酸锂的模数SiO2:Li2O=4.8。
2.一种易清洁陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述易清洁陶瓷砖为如权利要求1所述的易清洁陶瓷砖，所述制备方法包括如下步骤：
（1）对合格的釉面砖表面进行第一次清洗，然后进行第二次清洗；
（2）按配方配置功能纳米溶液，将所述功能纳米溶液均匀施加在釉面砖表面；
（3）将完成步骤（2）的陶瓷砖进行烘烤，然后自然冷却，即可制得所述易清洁陶瓷砖；
步骤（1）中，所述第一次清洗采用弱酸性的洗涤剂清洗，所述第二次清洗采用等离子清洗设备清洗；所述洗涤剂的pH值为6-7；
步骤（2）中，所述功能纳米溶液以每平米10-15克的用量施加在釉面砖表面；所述施加的方式为旋涂法，旋涂的速度为1200rpm/min；
步骤（3）中，所述烘烤的温度为180-230℃，所述烘烤的时间为25-45min。
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