釉饰墙地砖易清洁性能的测试方法探讨

来源:用户上传      作者:古战文 杨庆霞 潘超宪 邓江文 刘任松 王永强

　　摘 要：本文采用国标-耐污染检验方法、瓷砖制造企业内部检测方法——碳素墨汁检验法和三色油性笔测试法，借鉴卫生陶瓷的油污残余量检验法，结合产品表面粗糙度综合探讨分析不同类型釉饰墙地砖的易清洁性能。实验证明：（1）四种不同的测试方法一定程度上反映出不同釉饰陶瓷砖的易清洁性能，其中油污残余量和碳素墨汁检验法测试方法比较好地体现出不同釉饰陶瓷砖的易清洁性能，碳素墨汁检验法更能反映实际使用情况;（2）提高釉面平滑度、降低釉表面粗糙度，可有效防止污染物的沉积，使产品的易清洁性能更佳;（3）四种不同测试方法辅助产品表面粗糙度进行分析，可以更好的评价釉饰陶瓷砖易清洁性能的测试结果。
　　关键词：易清洁性能;釉饰墙地砖;表面粗糙度;测试方法
　　1 前 言
　　釉饰墙地砖作为现代装饰设计的重要建筑材料之一，除了美观之外，还具有容易打扫的优点;在日常生活中，通常应用于现代装修的客厅、餐厅、寝室、书房、厨房、卫生间等的墙面与地面。然而，釉饰墙地砖在家庭或酒店使用一段时间之后，其表面容易沾染污物，清洁时可能还需加以清洁剂辅助。这些污染物主要有茶汁、墨汁、油性物质、酱液、咖啡汁、红酒等等，其中油性物质最为突出。当釉饰墙地砖面有污染物时，由于固体表面本身具有一定的吸附能力，这些污染物在毛细管力、范德华力、氢键等的作用下，容易积聚在砖面，进入釉饰墙地砖在生产中存在于釉表面的不同大小开口泡、针孔、微裂纹，或在使用中被磨损、腐蚀而造成表面毛细孔中，使得釉饰墙地砖面不易被水清洗干净，甚至在洗涤剂、清洗刷作用下都不能被脱离[1-7]。有研究表明[1，8-9]，有釉陶瓷制品的抗污易洁性能除了与釉表面致密度和微观缺陷程度有关以外，还与其表面粗糙度有关。即提高釉面平滑度，降低釉表面粗糙度，可从根本上防止污染物的沉积。
　　为了更真实地表征釉饰墙地砖在实际生活使用中的易清洁性，本文在国家耐污染检验方法基础上，结合瓷砖制造企业的检测方法——碳素墨汁检验法和三色油性笔测试法，同时借鉴卫生陶瓷的油污残余量检验法对不同表面粗糙度的釉饰墙地砖进行测试，分析釉饰墙地砖表面粗糙度对测试结果以及易清洁性能的影响，从而探讨釉饰墙地砖易清洁性能的测试方法。
　　2 测试方法及其主要试验过程
　　2.1 表面粗糙度测试方法[10-12]
　　表面粗糙度（surface roughness）是指样品表面具有的较小间距和微小峰谷的不平度。其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。而对釉饰墙地砖产品而言，釉表面越平滑，易清洁性能就越高[9]。评定表面粗糙度的参数主要为轮廓算术平均偏差Ra和轮廓最大高度Rz，其中Ra表示在取样长度（L）内轮廓偏距绝对值的算术平均值。在实际测量中，测量点的数目越多，Ra越准确;Rz表示最大轮廓峰高和最大轮廓谷深之间的最大距离，如图1所示。
　　采用日本Mitutoyo SJ-400型号的触针式表面粗糙度测试仪分别对试验样品的上、中、下、左、右5个点进行粗糙度处理，记录数值，对5个点的粗糙度求平均值Ra。
　　2.2 碳素墨汁测试法
　　为了贴近生活使用场景的实际情况，更真实直接地体现釉饰墙地砖的防污性能，采用瓷砖制造企业常用防污的检测方法——以碳素墨汁为污染物对釉饰墙地砖进行防污性能测试。
　　项目采用一得阁碳素墨水（D90=11.7μm）对釉饰墙地砖釉面防污性能进行检验。具体操作为：取一定量的碳素墨汁在砖釉面上均匀涂抹，涂抹的面积大于测试样品面积的一半以上，其后用踩踏方式在砖釉面上进行破坏性处理，待砖表面的墨水积聚测试30min和24h后，用清水和抹布进行冲洗，对比测试前后产品釉面效果的变化。其评判标准为：
　　A级：用流动清水清洗后无痕迹，用数值50评价;
　　B级：用流动清水清洗后有轻微的黑色痕迹，分布均匀，用洗衣粉清洗后无痕迹，用数值35评价;
　　C级：用流动清水清洗后有较为明显的黑色痕迹;且局部位置有少量大小不同的黑点，用洗衣粉清洗后黑色痕迹会减弱，用数值20评价;
　　D级：用流动清水清洗后有明显的黑色痕迹，被测试工作面有许多大小不一的黑点，用洗衣粉清洗后黑色痕迹仍然比较明显，用数值0评价。
　　2.3 三色油性记號笔测试法
　　在实际生产现场检验釉饰墙地砖防污性时，常常会用三色油性笔测试法。其操作为：首先用毛巾蘸取酒精擦拭砖表面，然后用红色、蓝色、黑色三色油性记号笔分别在砖面上划几条线，保留一段时间（一般为10mim），再用蘸取酒精的毛巾擦拭，观察釉表面是否有红、蓝、黑颜色的污点残留，污点残留越少，釉面的抗污易清洁性能越好。此方法的优点在于简单、快速、实用。本实验用0～30的数值来评价，数值越高，其釉面的抗污易清洁性能就越好。
　　2.4 油污残余量测试法
　　借鉴梁金生、梁广川、张晋等的陶瓷易洁性及其评价方法[13]，采用油污残余法对釉饰墙地砖的釉表面易清洁性能进行测试，具体测试方法及实验操作为：
　　①切割实验样品，取其工作面积S为100cm2（样品尺寸为10cm×10cm）;
　　②用清水全方位清洗样品，其后在110℃下烘干至完全干燥;待样品自然冷却后，用酒精清洁釉表面，确保釉面无粘附杂物，其后测量样品质量B0;
　　③用0.05毫升/滴的胶头试管均匀地将40滴色拉油滴于样品釉表面上，用玻璃棒将油均匀涂附于釉表面，静置15min使油稳定铺展;
　　④将涂有色拉油的样品置于45°角的样品托上，用常温的蒸馏水进行冲洗，出水口至测试样板冲洗端高度为30cm，流量为90ml/s，冲洗时间为1min;
　　⑤将冲洗后的试片置于80℃烘箱内烘干至恒重，取出后测量样品质量B1; 　　⑥计算试片表面单位面积油污残余量。公式如下：
　　A=
　　其中：B1——残余油污的陶瓷试样的质量，单位g;
　　 B0——洁净陶瓷试样的质量，单位g;
　　S——陶瓷试样的表面积，单位cm2;
　　A——陶瓷表面单位面积油污残余量，单位10-4g·cm2;
　　在正常使用条件下不借助洗涤剂处理和外力强行擦洗，仅用一定流量的清水进行冲洗，且在水的作用下样品表面的污染物可以轻松除去，不牢固地粘附在釉表面。根据陶瓷釉表面易洁性能的评判标准（表1），釉表面的油污残余量越小，则其易洁性能越好。
　　2.5 耐污染性的測定法[14]
　　按照GB/T4100-2015《陶瓷砖》附录G标准，根据GB/T3810.14-2016《陶瓷砖试验方法第14部分：耐污染性的测定》的方法。
　　3 试验样品
　　本次试验选取7种目前家居不同功能区域装饰中最流行使用的不同类型釉饰墙地砖14个样品，分别为：绢质细腻亚光釉饰砖、普通亚光瓷质釉饰砖、瓷质抛釉砖、炻质釉饰仿古砖、亚光釉面墙砖、高光釉面墙砖、干粒釉饰户外砖，其表面特征与形貌见表2。
　　4 结果与讨论
　　4.1 表面粗糙度测试结果分析
　　项目采用表面粗糙度测试仪对14个不同类型的釉饰墙地砖样品进行表面粗糙度的测试结果见表3。
　　从表3可知，绢质细腻亚光釉饰砖、瓷质抛釉砖的表面粗糙度Ra<1μm，远低于普通亚光瓷质釉饰砖，其中绢质细腻亚光砖的表面粗糙度接近于高光釉面墙砖。炻质釉饰仿古砖和干粒釉饰户外砖为凹凸面时，比其平面的表面粗糙度相对要大，其Ra在5～10μm，Rz在36.2～89.3μm。有研究表明[15]，当釉面砖的粗糙度Ra在1μm左右，Rz在10μm上下时，证明釉表面轮廓较为平整、光滑。
　　4.2 不同易清洁性能测试结果分析
　　采用碳素墨水、三色油性记号笔、油污残余量以及国标耐污染检测方法对14个不同类型的釉饰墙地砖样品釉面防污性能进行检测，其结果见表4。
　　从表4可知，①绢质细腻亚光釉饰砖、瓷质抛釉砖、亚光釉面墙砖、高光釉面墙砖的易清洁性能都比较理想，其中绢质细腻亚光釉饰砖、瓷质抛釉砖、高光釉面墙砖表面单位面积油污残余量都相差不远，介于0.50～1.00，属于较易清洁标准，远优于普通亚光瓷质釉饰砖;②这14个不同类型的釉饰墙地砖样品的耐污染性测试经广东省建材产品质量检测中心检验，其耐污染级别为4～5级，耐污性比较好;③测试面积大小顺序为：碳素墨汁检验法>油污残余量检验法>三色油性笔测试法>国标耐污染性测定，测试面积较大时可以减小测试偏差，更能体现出釉饰陶瓷砖的表面致密度和微观缺陷程度，从而更客观地检测其易清洁性能。
　　4.3 不同易清洁性能测试与表面粗糙度的对应关系
　　采用四种不同易清洁性能测试的检测结果与产品表面粗糙度进行一一对应，其关系如图2。
　　通过分析图2可以得到以下结论：
　　①油污残余量随着产品表面粗糙度增加趋势而变大;
　　②碳素墨汁检验法测试24h的检测结果总体随着产品表面粗糙度增加趋势而变差，黑色痕迹越来越明显;
　　③从四种不同易清洁性能的检测结果与产品表面粗糙度对应趋势性分析可知，提高釉面平滑度，降低釉表面粗糙度，可防止污染物的沉积，改善产品易清洁性能;
　　④四种不同易清洁性能的检测结果与实际使用结果对比，碳素墨汁检验法测试24h的检测结果更能反映实际使用情况。
　　5 结 论
　　通过上述四种不同易清洁性能测试方法的比较，借助表面粗糙度对试验结果进行分析，可以得出如下结论：
　　（1）这四种不同的测试方法一定程度上反映出不同釉饰陶瓷砖的抗污易清洁性能，其中油污残余量和碳素墨汁检验法测试方法比较好地体现出不同釉饰陶瓷砖的易清洁性能，碳素墨汁检验法更能反映实际使用情况;
　　（2）从四种不同易清洁性能的检测结果与产品表面粗糙度对应趋势性分析可知，提高釉面平滑度，降低釉表面粗糙度，可有效防止污染物的沉积，使产品的易清洁性能更佳;
　　（3）上述四种不同测试方法辅助产品表面粗糙度进行分析，可以更好的评价釉饰陶瓷砖抗污易清洁性能的测试结果。
　　参考文献
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