用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层及其制备工艺

技术领域

本发明涉及一种抗污膜层及其制备工艺，特别是指一种用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层及其制备工艺。

背景技术

乳浊釉（俗称盖地釉或大白釉）是一种对瓷胎具强效遮盖力的釉层材料，由于它能大幅提高陶瓷制品的白度，对陶瓷表面具良好的装饰效果，因而在陶瓷洁具、建材瓷砖及搪瓷制品等领域获得广泛应用。半乳浊釉（亦称半透明釉）则是在透明釉层中，引入适量乳浊剂，以达到遮盖瓷坯缺陷提高釉面白度的半透半乳混合釉层。随着优质高档陶瓷矿物原料资源日趋紧缺，价格不断企涨，为了降低坯料成本，实现劣材优用，乳浊釉/半乳浊釉在日用陶瓷制品上的应用，也日益受到相关厂家的青睐。

乳浊釉/半乳浊釉是通过在釉层材料中引入不相混熔的乳浊剂微粒或釉熔体再析晶分相，产生多晶界光折射、散射效应，得以实现乳浊遮盖效果的。相较于普通透明釉，乳浊釉/半乳浊釉的上述工艺特性，造成其釉面的内在微观缺陷——较低的平滑度较高的粗糙度。这一缺陷使的乳浊釉/半乳浊釉陶瓷器具在使用过程中极易沾污结垢。

陶瓷洁具和陶瓷日用品与人们的家居生活息息相关。相伴而来的陶瓷器具清洗保洁工作，亦成了人们每天必做的繁琐家务，以陶瓷洁具为代表的乳浊釉和其它半乳浊釉陶瓷用品，因其易吸污结垢，对人们日常生活的困扰尤甚；此外，陶瓷器具清洗过程施加的洗洁剂，既给生态环境带来不利影响，也给人的身体健康留下隐患；因此，人们切盼陶瓷厂家能提供抗污渍易清洗的陶瓷器具（尤其是卫生洁具），以便能从琐碎耗时的清洗劳动中解脱出来。长期以来，国内外陶瓷行业的技术人员为实现这一目标进行了不懈的努力，也取得了一定的成果，如针对乳浊釉陶瓷洁具，在其釉面涂布有机复合抗污功能膜技术，或者在其釉面涂布不同功能层的复合釉层技术，或者釉浆细化增密技术等，这些技术在提高陶瓷抗污易洁性能方面，虽有一定的效果，但因技术本身的缺陷，使其产品在实际应用中，或者抗污时效较为短暂、效果不彰（由于现有技术的抗污膜层是在已烧结的陶瓷制成品上施加的，所以该涂层与陶瓷本体的结合力度较弱而容易脱落，即涂层覆盖的持久性较差，抗污时效短暂）；或者生产成本高企；或者工艺程序繁冗；这些因素都制约了抗污易洁陶瓷器具在市场上的大规模推广应用。

发明内容

鉴于现行陶瓷抗污工艺技术的局限性，本发明提供一套全新的用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层及其制备工艺，以克服现有技术存在的抗污时效较为短暂、抗污效果不彰，生产成本高企和生产工艺程序繁冗等问题。该工艺创新性体现在：（1）摈弃在成品釉面上常温涂复有机无机复合憎水抗污功能膜的工艺思路。采用以高活性碱金属、碱土金属离子化合物为膜材，与釉坯同步高温焙烧热液固结成膜的新工艺；（2）摈弃传统的乳浊矿浆釉，叠加抗污功能釉浆层的悬浊液态施釉工艺，改之以利用陶瓷生釉坯对碱金属、碱土金属盐溶液吸附渗透再升析的毛细管效应，通过喷施溶液实现对生釉坯面的离子溶液纳米态渗析复膜。

本发明是基于陶瓷材料表面物理化学效应的机理提出的。研究表明，陶瓷釉面的微观性状，如表面粗糙度、缺陷（气泡、针孔、微裂纹、晶界纹等）的数量大小及形态都是影响其抗污性能的主要因素。陶瓷制品的乳浊釉/半乳浊釉表面看似光亮平滑，但在放大镜或显微镜下，其表面却是凹凸不平，气孔密布。正是乳浊釉/半乳浊釉层存在的微观缺陷，使其表面成了藏污纳垢之所。平滑致密的釉面可提高陶瓷表面憎水性，改善液体在釉面的流态，减少污染物在釉面的滞留。因此消除釉面微观缺陷，改善釉面表观质量，是提高陶瓷釉面抗污性能最直接也是最有效的技术途径。相关研究还表明，陶瓷的抗污性能还与陶瓷釉面的表面能大小有关。陶瓷器具在使用中与水体长期接触，釉面很容易与水发生反应生成水化层，在静电引力的作用下，一些碱金属、碱土金属阳离子（K⁺、Na⁺、Li⁺、Mg²⁺、Ca²⁺等）会从釉层内部扩散到水化层中，吸附在带负电荷的O^2-离子周围。当一些末端带有羟基的污染物（如油酸、氨基酸、着色有机物等）靠近釉面时，容易与水化层的金属离子发生离子交换反应，使污物变成亲水性物质，减少了污染物对陶瓷釉面的沾附力，使其能够在较小外力作用下脱离釉层表面。采用在釉层硅酸盐网络结构中压缩共价键结合的SiO2组成区域，扩大离子键结合的碱金属离子组成区域，构建连续的碱金属离子网络通道的技术措施，能大大增加釉层碱金属、碱土金属离子逸出机率和扩散能力，从而确保釉面抗污易洁功能得到进一步强化。

正是根据上述陶瓷釉面抗污易洁机理，本发明引入全新的高活性碱金属、碱土金属玻璃网络改变剂为膜层材料；采用与之相匹配的盐溶液离子渗析纳米复膜技术。在高温烧结条件下，高活性碱金属、碱土金属离子盐膜层与乳浊釉层界面发生传质熔融，其热液在乳浊釉表面流动铺展，冷却后形成高致密度高平滑度的碱金属、碱土金属玻璃膜层（该膜层属浅表性混融膜，为保持釉层的乳浊效果，应避免发生釉层深度熔融），从而达到摈除污垢积聚空间的抗污目的。同时该膜层还建构出连续的碱金属、碱土金属离子通道网络体系，增大了碱金属、碱土金属离子从釉层中逸出机率和扩散能力。促进水分子团氢键断裂，活化水分子，从而增大碱金属、碱土金属离子与污物羟基的离子交换反应能力，增加污物的水溶性，削弱污物的附着力，使污渍与釉面水化层相互疏离。最终赋予卫生洁具等陶瓷器具的拒污易洁功能。

本发明采用如下技术方案：

用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺，其特征在于：所述制备工艺包括下述步骤：

A.配制盐溶液：将共计10～40重量份的碱金属离子化合物和/或碱土金属离子化合物加入到60～90重量份的水中，搅拌均匀形成盐溶液；

B.喷施：将该溶液喷施在陶瓷生釉坯器的内壁受水表面上，喷施的陶瓷生釉坯应具一定干度，以能吸附一定量的溶液为限；器腔内壁污水长期接触、浸没部位最易沾染污渍，应适当增加喷施量。

C.烧结：将喷施有盐溶液的陶瓷生釉坯按正常烧成工序进行烧成。

更为具体地：

步骤A中盐溶液的配制优选比例为：碱金属离子化合物的重量份为6～25份，碱土金属离子化合物的重量份为4～15份。

上述碱金属离子化合物为锂离子化合物、钠离子化合物、钾离子化合物中的一种或者几种；更为具体地，该锂离子化合物为LiCl，该钠离子化合物为NaCl，该钾离子化合物为KCl。

上述碱土金属离子化合物为镁离子化合物、钙离子化合物中的一种或者两种；更为具体地，该镁离子化合物为MgCl₂·6H₂O，该钙离子化合物为CaCl₂。

步骤B中盐溶液的喷施强度为2000～3000ml/㎡，以不造成生釉粉层流淌为限。

一种抗污膜层，该抗污膜层为由上述用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺制备的抗污膜层。

由上述对本发明的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）技术应用具有普适性：本技术能与各陶瓷厂家不同工艺类型，不同烧成制式的生产流程兼容链接。对坯釉配方无特定要求，凡是施用乳浊釉/半乳浊釉的常规陶瓷制品，无须调整原有坯釉配方，无需变更烧成温度（烧成温度在1200～1300℃间）均可适用；

（2）技术操作具有易行性：实施本工艺，无须对原生产流程作大幅更改，只需在原施釉工序末端嵌入本工段即可。操作时对准生釉坯工件内壁受水面喷施溶液即可，手喷机施两相宜，员工无需专门培训；

（3）抗污性能的持久性：高活性碱金属、碱土金属离子盐膜层与乳浊釉层发生浅表性熔融结合，形成的一体化的抗污膜层，耐磨蚀不脱落，抗污时效性长；

（4）工艺效果具有衍生性：实施本工艺除了赋予陶瓷乳浊釉面抗污易洁功能外，还能提高釉面的亮度、白度，改善釉面美感；

（5）施行成本具有经济性：选用普通碱金属、碱土金属离子盐作膜层剂，材料价廉易购，且施用量少，经初步测算，每个洁具材料费不超过3元。

（6）实用性：为使用者的日常清洗保洁提供了便利，减轻了清洗工作量，节省了清洗作业洗涤剂用量和用水量，既有利于环境的保护，也降低了使用者的保洁成本。

具体实施方式

本发明的抗污膜层的制备可由下述的具体实施方式实现：

实施方式一

用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺，该制备工艺包括下述步骤：

A.配制盐溶液：将15份的LiCl和6份的MgCl₂·6H₂O一同加入到79份的普通自来水中，搅拌均匀形成盐溶液；

B.喷施：将该溶液喷施在陶瓷生釉坯的器腔内壁受水面上，喷施的陶瓷生釉坯应具一定干度，以能吸附一定量的溶液为限；喷施强度为2000～3000ml/㎡，以不造成生釉粉层流淌为限。

C.烧结：将喷施有盐溶液的陶瓷生釉坯按正常烧成工序进行烧成。

一种抗污膜层，该抗污膜层为由本实施方式的用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉抗污膜层的制备工艺制备的抗污膜层。

实施方式二

用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺，该制备工艺包括下述步骤：

A.配制盐溶液：将6份的LiCl和15份的MgCl₂·6H₂O一同加入到79份的普通自来水中，搅拌均匀形成盐溶液；

B.喷施：将该溶液喷施在陶瓷生釉坯器腔内壁的受水面上，喷施强度为2000～3000ml/㎡，以不造成生釉粉层流淌为限。

C.烧结：将喷施有盐溶液的陶瓷生釉坯按正常烧成工序进行烧成。

一种抗污膜层，该抗污膜层为由本实施方式用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺制备的抗污膜层。

实施方式三

用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺，该制备工艺包括下述步骤：

A.配制盐溶液：将25份的LiCl和15份的MgCl₂·6H₂O一同加入到60份的普通自来水中，搅拌均匀形成盐溶液；

B.喷施：将该溶液喷施在陶瓷生釉坯器腔内壁的受水面上，喷施强度为2000～3000ml/㎡，以不造成生釉粉层流淌为限。

C.烧结：将喷施有盐溶液的陶瓷生釉坯按正常烧成工序进行烧成。

一种抗污膜层，该抗污膜层为由本实施方式的用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺制备的抗污膜层。

实施方式四

用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺，该制备工艺包括下述步骤：

A.配制盐溶液：将6份的LiCl和4份的MgCl₂·6H₂O一同加入到90份的普通自来水中，搅拌均匀形成盐溶液；

B.喷施：将该溶液喷施在陶瓷生釉坯器腔内壁受水面上，喷施强度为2000～3000ml/㎡，以不造成生釉粉层流淌为限。

C.烧结：将喷施有盐溶液的陶瓷生釉坯按正常烧成工序进行烧成。

一种抗污膜层，该抗污膜层为由本实施方式的用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺制备的抗污膜层。

实施方式五

用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺，该制备工艺包括下述步骤：

A.配制盐溶液：将10份的NaCl、15份的LiCl和10份的CaCl₂一同加入到65份的普通自来水中，搅拌均匀形成盐溶液；

B.喷施：将该溶液喷施在陶瓷生釉坯器腔内壁的受水面上，喷施强度为2000～3000ml/㎡，以不造成生釉粉层流淌为限。

C.烧结：将喷施有盐溶液的陶瓷生釉坯按正常烧成工序进行烧成。

一种抗污膜层，该抗污膜层为由本实施方式的用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺制备的抗污膜层。

实施方式六

用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺，该制备工艺包括下述步骤：

A.配制盐溶液：将25份的liCl加入到到75份的普通自来水中，搅拌均匀形成盐溶液；

B.喷施：将该溶液喷施在陶瓷生釉坯器腔内壁的受水面上，喷施强度为2000～3000ml/㎡，以不造成生釉粉层流淌为限。

C.烧结：将喷施有盐溶液的陶瓷/搪瓷生釉坯按正常烧成工序进行烧成。

一种抗污膜层，该抗污膜层为由本实施方式的用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺制备的抗污膜层。

实施方式七

用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺，该制备工艺包括下述步骤：

A.配制盐溶液：将25份的CaCI2加入到75份的普通自来水中，搅拌均匀形成盐溶液；

B.喷施：将该溶液喷施在陶瓷生釉坯器腔内壁的受水面上，喷施强度为2000～3000ml/㎡，以不造成生釉粉层流淌为限。

C.烧结：将喷施有盐溶液的陶瓷生釉坯按正常烧成工序进行烧成。

一种抗污膜层，该抗污膜层为由本实施方式的用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺制备的抗污膜层。

实施方式八

用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺，该制备工艺包括下述步骤：

A.配制盐溶液：将7份的KCl、8份的LiCl、3份的MgCl₂和3份的CaCl₂一同加入到79份的普通自来水中，搅拌均匀形成盐溶液；

B.喷施：将该溶液喷施在陶瓷生釉坯器腔内壁的受水面上，喷施强度为2000～3000ml/㎡，以不造成生釉粉层流淌为限。

C.烧结：将喷施有盐溶液的陶瓷生釉坯按正常烧成工序进行烧成。

一种抗污膜层，该抗污膜层为由本实施方式的用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺制备的抗污膜层。

实施方式九

用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺，该制备工艺包括下述步骤：

A.配制盐溶液：将15份的LiNO₃和6份的Ca（NO₃）₂一同加入到79份的普通自来水中，搅拌均匀形成盐溶液；

B.喷施：将该溶液喷施在陶瓷生釉坯器腔内壁的受水面上，喷施强度为2000～3000ml/㎡，以不造成生釉粉层流淌为限。

C.烧结：将喷施有盐溶液的陶瓷生釉坯按正常烧成工序进行烧成。

一种抗污膜层，该抗污膜层为由本实施方式的用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的制备工艺制备的抗污膜层。

本发明的用于陶瓷乳浊釉/半乳浊釉的抗污膜层的抗污易洁功能评价实验对比：取普通乳浊釉卫生洁具台盆和经本发明的制备工艺处理的同规格台盆（抗污台盆）各一个；首先对比两个台盆釉面感观，普通台盆白度较低光泽暗淡，抗污台盆白度较高光泽明亮，两者差距明显；再做抗污模拟仿真实验：用二台盆装盛同质洗澡污水至一定深度，静置24小时，期间每隔8小时搅动3分钟，到时放尽污水，观察对比液面线污染情况，普通台盆液面污水线痕较宽（约2㎝），污痕明显，抗污台盆污水线痕较细（约0.5Cm），污痕较淡；再用洒水器分别对准两个台盆污痕喷淋3分钟，对比观察喷淋清洗结果：普通台盆仍残留暗灰色的液线污痕，须用餐纸擦拭，方能去净；而抗污台盆基本上清洗干净不留污痕。通过上述模拟对比实验，可以确认，本发明的抗污台盆（可类推至同类陶瓷及搪瓷制品）具备抗污渍易清洗功能。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动并应用于生产的，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。