CN114685190A - 一种柔光防滑防污陶瓷板材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种柔光防滑防污陶瓷板材的制备方法，属于建筑陶瓷领域。所述制备方法包括以下步骤：将符合目标尺寸的陶瓷板材依次进行粗抛、中抛与精抛的抛光处理；将所述精抛后的陶瓷板材进行激光刻蚀，以在陶瓷板材的表面形成微米级凹槽，增加抛光陶瓷板材的表面粗糙度；对激光刻蚀后的陶瓷板材表面进行防污处理，得到所述柔光防滑防污陶瓷板材。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷材料，具体涉及一种柔光防滑防污陶瓷板材的制备方法，属于建筑陶瓷领域。
背景技术
抛光面陶瓷板材是一种常见的家居装饰用品。抛光面产品按照光泽度进行划分，可分为亮光面(光泽度90°以上)产品和柔光面(光泽度25-50°)产品。产品在经过抛光以后，往往会在表面覆盖一层硅溶胶，利用这种硅溶胶覆盖层的成膜效应可以提高陶瓷板材等产品的表面光泽度，与此同时，这种硅溶胶还能起到防污作用。然而，在覆盖硅溶胶后，陶瓷板材的表面粗糙度会发生降低，当板材表面存在水滴时，水滴极易铺展开来，形成水膜层，从而引发湿滑倒。
对于上述硅溶胶容易引起湿滑倒的问题，现有技术一般是采用腐蚀液对陶瓷砖表面进行处理，形成粗糙结构的表面来提高陶瓷板材的防滑性能。但是，采用腐蚀液处理时，极易在板材表面形成腐蚀斑点，大大影响陶瓷板材的表面装饰性能。另外，腐蚀后的陶瓷砖表面光泽度会受到较大影响，表面防污效果也会变差。
发明内容
有鉴于此，本发明利用激光刻蚀技术在抛光陶瓷板表面形成凹凸结构，在不改变陶瓷砖表面装饰性能的前提下，有效提高陶瓷板材的干湿法静摩擦系数。同时，可以通过控制刻蚀激光的相关参数，制作不同类型的粗糙结构，从而有效提升了陶瓷板材的湿水安全性。
具体来说，第一方面，本发明提供了一种柔光防滑防污陶瓷板材的制备方法，包括以下步骤：
将符合目标尺寸的陶瓷板材依次进行粗抛、中抛与精抛的抛光处理；
将所述精抛后的陶瓷板材进行激光刻蚀，以在陶瓷板材的表面形成微米级凹槽，增加抛光陶瓷板材的表面粗糙度；
对激光刻蚀后的陶瓷板材表面进行防污处理，得到所述柔光防滑防污陶瓷板材。
较佳地，所述抛光处理用抛光模块均为金刚石弹性模块。
较佳地，所述抛光处理用抛光模块的排列为：粗抛，400-800目6-10组；中抛，800-1000目3-5组；精抛，1200-1500目4-6组。
较佳地，所述精抛后陶瓷板材的光泽度为35-55°。
较佳地，所述激光刻蚀采用UV激光器，功率为3-10W，波长为355-650nm，脉冲持续时间为15-30ns，光斑直径为20-40μm，扫描速度设置为150-300mm/s，频率为15-30kHz，扫描次数为2-8次。
较佳地，所述凹槽的开口形状为方形，方形开口的尺寸为60-200μm×60-200μm。
较佳地，相邻凹槽之间的距离控制为80-200μm。
较佳地，所述激光刻蚀后陶瓷板材的光泽度为25-35°。
第二方面，本发明提供了一种根据上述制备方法得到的柔光防滑防污陶瓷板材，所述陶瓷板材的干法静摩擦系数为0.7-0.75，湿法静摩擦系数为0.55-0.62。
有益效果
本发明利用激光刻蚀技术提高了抛光陶瓷板材的表面粗糙度，在不改变陶瓷砖表面装饰性能的前提下，有效地提高了陶瓷板材的干、湿法静摩擦系数。同时，可以通过控制刻蚀激光的相关参数，做不同类型的粗糙结构，从而有效提升了陶瓷板材的湿水安全性。
附图说明
图1为实施例1制备得到的柔光防滑防污陶瓷板材的表面显微结构示意图；
图2为实施例1制备得到的柔光防滑防污陶瓷板材的表面局部显微结构放大图。
具体实施方式
通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
针对现有技术存在的陶瓷板材抛光后表面粗糙度降低的问题，本发明人经锐意研究，得到了一种提高柔光陶瓷板材防滑性能的方法，并通过这种方法最终制备得到了装饰性能优异的柔光防滑防污陶瓷板材。
本发明通过在陶瓷板材精抛后附加激光刻蚀工艺，在陶瓷砖的表面形成大小不一的微米级凹槽，从而大大提升了陶瓷板材的表面粗糙度及防滑效果。激光刻蚀的工艺可以形成众多微米级凹槽，对抛光后的陶瓷板材表面装饰效果无明显影响，凹槽的结构可根据激光的功率等做出相应的改变，从而能在不影响抛光陶瓷板材光亮度以及防污性能的情况下提升表面粗糙度。
以下示例性说明本发明所述柔光防滑防污陶瓷板材的制备方法，主要包括以下步骤。
1)陶瓷板材抛光。首先，将下线后的陶瓷板材半成品进行磨边处理，加工成符合目标尺寸的陶瓷板材；然后，进行抛光处理。所述抛光处理可以包括依次进行的粗抛、中抛与精抛工艺。
在一些实施方式中，所述抛光处理用到的抛光模块可以均为金刚石弹性模块。
其中，所述抛光模块的排列可以为：粗抛，400-800目6-10组；中抛，800-1000目3-5组；精抛，1200-1500目4-6组。在一些实施方式中，可以控制所述精抛之后的陶瓷板材的光泽度为35-55°。
2)陶瓷板材激光刻蚀。将上述精抛后的陶瓷板材进行激光刻蚀。在一些实施方式中，所述激光刻蚀采用的激光器可以为UV激光器，功率为3-10W，波长为355-650nm，脉冲持续时间为15-30ns，光斑直径为20-40μm，扫描速度设置为150-300mm/s，频率为15-30kHz，扫描次数为2-8次。
较佳地，激光刻蚀的形状为开口呈方形的凹槽，凹槽方形开口的尺寸可以为60-200μm×60-200μm。
较佳地，相邻凹槽之间的距离可以控制为80-200μm。
由于激光刻蚀工艺中所用的光斑直径为20-40μm，所以激光刻蚀所控制的相邻凹槽之间的距离应当在合适的范围内，所以间距不宜太小；但如果控制间距过大，则容易在陶瓷岩板表面雕刻出较为明显的痕迹，从而影响釉面装饰效果。
激光刻蚀之后，由于陶瓷板材表面平整度发生改变，光泽度略有下降。在一些实施方式中，可以控制所述激光刻蚀后陶瓷板材的光泽度为25-35°。
3)陶瓷板材防污处理。所述刻蚀完毕之后，可以在陶瓷板材表面覆盖防污蜡水做防污处理，即可得到具有防滑防污效果的柔光陶瓷板材。
通过激光刻蚀工艺在陶瓷板材表面雕刻出凹槽之后，在凹槽存在的地方较易藏污。因此，需要通过特定的防污蜡水进行陶瓷板材表面的覆盖。在一些优选的实施方式中，所述防污蜡水可以包括3-5wt％的甲基高含氢硅油，6-8wt％的107硅橡胶，0.1-1.5wt％的硅烷偶联剂，70-80wt％的120号溶剂油，3-8wt％的低含氢硅油。
所述防污蜡水具有较好的流动性，使用量可以为25-35g/m2。通过蜡水机将防污蜡水均匀涂抹在陶瓷岩板的表面，自然风干即可。
本发明利用激光刻蚀技术在抛光陶瓷板表面形成凹凸结构，大大提高了抛光陶瓷板材的表面粗糙度，在不改变陶瓷砖表面装饰性能的前提下，有效地提高了陶瓷板材的干、湿法静摩擦系数。同时，可根据预先设计的模式，将图案导入激光系统，通过控制激光刻蚀的相关参数，即可获得对应的不同类型的粗糙结构，从而有效提升柔光陶瓷板材的湿水安全性。
本发明提供的陶瓷板材的防滑性能检测参照GB 4100-2015附录M，检测干湿法静摩擦系数。本发明制备得到的经过激光刻蚀处理的陶瓷板材的干法静摩擦系数为0.7-0.75，湿法静摩擦系数为0.55-0.62。而高光面产品的干法静摩擦系数为0.61-0.68，湿法静摩擦系数0.3-0.4；柔光面产品的干法静摩擦系数为0.61-0.65，湿法静摩擦系数0.4-0.5。通过本发明公开的方法制备得到的陶瓷板材的湿法静摩擦系数得到显著提升，大大提高了柔光陶瓷板材在湿水时的安全性。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适范围内的选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
1)陶瓷板材抛光。将下线后的陶瓷板材半成品进行磨边处理，加工成符合目标尺寸的陶瓷板材；然后依次进行的粗抛、中抛与精抛工艺。所述粗抛、中抛与精抛用到的抛光模块均为金刚石弹性模块。抛光模块的排列为：粗抛600目5组、800目5组；中抛1000目5组；精抛1500目5组。控制精抛之后陶瓷板材的光泽度为45°。
2)陶瓷板材激光刻蚀。采用UV激光器将步骤1)精抛后的陶瓷板材进行激光刻蚀。其中：激光器的功率为3W，波长为355nm，脉冲持续时间为15ns，光斑直径为20μm，控制扫描速度为150mm/s，频率为15kHz，扫描次数为2次。所刻蚀形状为方形开口凹槽，开口宽度为100μm。相邻凹槽之间的间距控制为100μm。控制所述激光刻蚀后陶瓷板材的光泽度为30°。
3)陶瓷板材防污处理。步骤2)刻蚀完毕之后，在陶瓷板材表面覆盖防污蜡水做防污处理，使用量为25g/m2，得到具有防滑防污效果的柔光陶瓷板材。
图1为实施例1制备得到的柔光防滑防污陶瓷板材的表面显微结构示意图；图2为实施例1制备得到的柔光防滑防污陶瓷板材的表面局部显微结构放大图。
激光刻蚀工艺能将高能量的激光束聚焦成小光斑，在焦点处形成较高的功率密度，使材料瞬间汽化蒸发，形成孔槽结构。与此同时，被汽化的材料随着温度的降低会冷却形成细小的微纳米颗粒沉积在陶瓷板材表面，如图2所示放大的表面颗粒状凸起。如此，一方面提高了抛光陶瓷板材表面的粗糙度，另一方面，由于所控制的槽宽在合理的范围内，不至于对抛光陶瓷板材的表面装饰产生较大影响。
对比例1
1)陶瓷板材抛光。将下线后的陶瓷板材半成品进行磨边处理，加工成符合目标尺寸的陶瓷板材；然后依次进行的粗抛、中抛与精抛工艺。所述粗抛、中抛与精抛用到的抛光模块均为金刚石弹性模块，抛光模块的排列为：粗抛600目3组、800目5组；中抛1000目5组；精抛1500目5组。控制精抛之后陶瓷板材的光泽度为45°。
2)陶瓷板材激光刻蚀。采用UV激光器将步骤1)精抛后的陶瓷板材进行激光刻蚀。其中：激光器的功率为3W，波长为505nm，脉冲持续时间为15ns，光斑直径为40μm，控制扫描速度为150mm/s，频率为30kHz，扫描次数为四次。所刻蚀形状为方形开口凹槽，开口宽度为300μm。相邻凹槽之间的间距控制为100μm。控制所述激光刻蚀后陶瓷板材的光泽度为35°。
3)陶瓷板材防污处理。步骤2)刻蚀完毕之后，在陶瓷板材表面覆盖防污蜡水做防污处理，使用量为25g/m2，得到具有防滑防污效果的柔光陶瓷板材。
当激光器光斑的的直径增大、方形凹槽开口的尺寸增大时，虽然能够比较有效地增加表面粗糙度，但是在陶瓷岩板表面能够看到较为明显的痕迹，影响陶瓷板材的表面装饰效果。
对比例2
1)陶瓷板材抛光。将下线后的陶瓷板材半成品进行磨边处理，加工成符合目标尺寸的陶瓷板材；然后依次进行的粗抛、中抛与精抛工艺。所述粗抛、中抛与精抛用到的抛光模块均为金刚石弹性模块，抛光模块的排列为：粗抛600目5组、800目4组；中抛1000目4组；精抛1500目6组。控制精抛之后陶瓷板材的光泽度为45°。
2)陶瓷板材激光刻蚀。采用UV激光器将步骤1)精抛后的陶瓷板材进行激光刻蚀。其中：激光器的功率为10W，波长为505nm，脉冲持续时间为15ns，光斑直径为20μm，控制扫描速度为150mm/s，频率为30kHz，扫描次数为十次。所刻蚀形状为方形开口凹槽，开口宽度为100μm。相邻凹槽之间的间距控制为80μm。控制所述激光刻蚀后陶瓷板材的光泽度为35°。
3)陶瓷板材防污处理。步骤2)刻蚀完毕之后，在陶瓷板材表面覆盖防污蜡水做防污处理，使用量为35g/m2，得到具有防滑防污效果的柔光陶瓷板材。
当增加激光器的扫描次数、适当缩小光斑的直径时，在陶瓷岩板的表面能够刻蚀出更深的凹槽，但是采用此种激光刻蚀工艺条件完全打开了岩板表面的气孔，导致柔光陶瓷板材的防污性能下降，同时对陶瓷板材的砖面装饰效果也会产生较大影响。
Claims (9)
1.一种柔光防滑防污陶瓷板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将符合目标尺寸的陶瓷板材依次进行粗抛、中抛与精抛的抛光处理；
将所述精抛后的陶瓷板材进行激光刻蚀，以在陶瓷板材的表面形成微米级凹槽，增加抛光陶瓷板材的表面粗糙度；
对激光刻蚀后的陶瓷板材表面进行防污处理，得到所述柔光防滑防污陶瓷板材。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述抛光处理用抛光模块均为金刚石弹性模块。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述抛光处理用抛光模块的排列为：粗抛，400-800目6-10组；中抛，800-1000目3-5组；精抛，1200-1500目4-6组。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述精抛后陶瓷板材的光泽度为35-55°。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述激光刻蚀采用UV激光器，功率为3-10 W，波长为355-650 nm，脉冲持续时间为15-30 ns，光斑直径为20-40μm，扫描速度设置为150-300 mm/s ，频率为15-30 kHz，扫描次数为2-8次。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述凹槽的开口形状为方形，方形开口的尺寸为60-200μm×60-200μm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，相邻凹槽之间的距离控制为80-200μm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述激光刻蚀后陶瓷板材的光泽度为25-35°。
9.一种根据权利要求1所述的制备方法得到的柔光防滑防污陶瓷板材，其特征在于，所述陶瓷板材的干法静摩擦系数为0.7-0.75，湿法静摩擦系数为0.55-0.62。
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