CN113997681A - 一种提高薄型陶瓷板抗冲击性能的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提高薄型陶瓷板抗冲击性能的方法。所述方法包括以下步骤：将网布和胶黏剂复合制备复合网；所述胶黏剂包括具有刚性分子链的热固性树脂胶黏剂和占热固性树脂胶黏剂的质量比2‑3%的纳米氧化硅粉体；将复合网放置在薄型陶瓷板的不具有釉面装饰和/或图案装饰的背面；在放置复合网后的薄型陶瓷板表面贴附防粘纸；使用辊筒在防粘纸表面滚动以排除薄型陶瓷板、复合网和防粘纸的层间气泡；将薄型陶瓷板固化。所述方法通过在陶瓷板的表面覆盖网布和胶黏剂复合的复合网，在受到外力冲击时，薄型陶瓷板先发生应力应变，应变能随后传递到复合网，复合网起到类似钢筋混凝土的作用吸收应变能从而使薄型陶瓷板的抗冲击性能提升。
Description
技术领域
本发明涉及建筑陶瓷领域，尤其涉及一种提高薄型陶瓷板抗冲击性能的方法。
背景技术
近年陶瓷板材的薄型化成为行业研究的热点。薄型陶瓷板减少了粘土矿物的使用和热能等能源的耗费，且由于轻质而在实际应用中具有显著优势。特别是陶瓷板表面装饰工艺的发展，促使薄型化的陶瓷板材产品也能够带有非常逼真的细节纹理，这进一步扩展了陶瓷板材的应用空间。当前已有部分厂家将薄型陶瓷板材应用在橱柜、冰箱面板中。然而，陶瓷产品作为脆性材料，特别是薄型化的陶瓷产品在负重、运输等过程中存在潜在隐患，例如在遇到外力冲击或者承受较大载荷时易破损甚至破碎，破碎后的陶瓷碎片具有比较锋利的棱角，这容易滋生不安全因素。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种提高薄型陶瓷板抗冲击性能的方法，通过在陶瓷板的表面覆盖网布和胶黏剂复合的复合网，在受到外力冲击时，薄型陶瓷板先发生应力应变，应变能随后传递到复合网，结合网布和胶黏剂的复合网起到类似钢筋混凝土的作用得以吸收大部分应变能，从而使得薄型陶瓷板的抗冲击性能提升。
第一方面，本发明提供一种提高薄型陶瓷板抗冲击性能的方法。所述方法包括以下步骤：
将网布和胶黏剂复合制备复合网；所述胶黏剂包括具有刚性分子链的热固性树脂胶黏剂和占热固性树脂胶黏剂的质量比2-3％的纳米氧化硅粉体；
将复合网放置在薄型陶瓷板的不具有釉面装饰和/或图案装饰的背面；
在放置复合网后的薄型陶瓷板表面贴附防粘纸；
使用辊筒在防粘纸表面滚动以排除薄型陶瓷板、复合网和防粘纸的层间气泡；
将薄型陶瓷板固化。
较佳地，复合网的胶黏剂含量为280-400g/m2。
较佳地，所述热固性树脂胶黏剂为环氧树脂胶黏剂。
较佳地，所述网布为玻璃纤维网布。
较佳地，所述网布的克重为280-400g/m2。
较佳地，固化温度为80-100℃，固化时间为20-30分钟。
较佳地，所述薄型陶瓷板的规格为长3200-3600mm×宽1200-1600mm×厚3-5.5mm。
较佳地，固化后的薄型陶瓷板的冲击强度为原薄型陶瓷板的5倍以上。
较佳地，所述制备方法还包括：将复合网放置在薄型陶瓷板的不具有釉面装饰和/或图案装饰的背面之前，在所述背面均匀涂覆硅烷偶联剂。
较佳地，所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂和甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂中的至少一种。
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。在没有特殊说明的情况下，各百分含量指质量百分含量。
以下示例性说明本发明所述提高薄型陶瓷板抗冲击性能的方法。
准备待覆网的薄型陶瓷板。所述薄型陶瓷板的组成和制备工艺不受限制，采用陶瓷厂家生产的陶瓷板成品即可。应理解，常规规格的陶瓷板也可适用于本发明。作为优选，本发明的制备方法适用于厚度为3-5.5mm的薄型陶瓷板。一些实施方式中，所述薄型陶瓷板的规格为长3200-3600mm×宽1200-1600mm×厚3-5.5mm。
将网布和胶黏剂复合制备复合网。所述复合的方式不受限制，例如可以是将网布在胶黏剂中浸渍取出后得到在网布上挂涂有胶黏剂的复合网。一些实施方式中，复合网的胶黏剂含量为280-400g/m2。复合网的胶黏剂含量过少，胶黏剂无法充分包裹网布，导致网布跟陶瓷板材的粘结性差。但复合网的胶黏剂含量过多，在胶黏剂已经对网布形成充分包裹的情况下，继续提升胶黏剂的用量会造成不必要的成本耗损，包括胶黏剂的固化时间被延长而陶瓷板的性能不会进一步得到改善，且胶黏剂受热时多余的胶黏剂容易发生流胶并外溢到砖面而影响砖面装饰。
所述胶黏剂包括具有刚性分子链的热固性树脂胶黏剂和占热固性树脂胶黏剂的质量比2-3％的纳米氧化硅粉体。具有大分子刚性的热固性树脂胶黏剂的分子链上具有大量芳环、杂环等耐热刚性基团，使其固化物具有较大的交联密度，利于薄型陶瓷板的力学性能和高温力学性能。而且，这种性能提升的作用对薄型陶瓷板的作用相对于厚规格的陶瓷板而言更加明显。优选地，所述热固性树脂胶黏剂为环氧树脂胶黏剂。实施例中具体使用双组份环氧树脂AB胶胶粘剂。
值得说明的是，有机硅胶黏剂(硅胶胶黏剂)和光固化胶黏剂不适用于本发明。有机硅胶黏剂的分子链柔性特征使得固化后的有机硅即使和网布结合也无法形成类似“钢筋-混凝土”的加固结构，因此至少部分强冲击作用力依然会通过网布传递到陶瓷板本体上。另外，有机硅胶黏剂和网布的润湿性差，导致固化后冲击强度提升有限。光固化胶黏剂容易出现交联不完全的情况，这同样会影响加固结构的形成。虽然可以通过延长光固化时间来提高光固化胶黏剂的交联程度，但是这会影响工业化的产量，且光固化胶黏剂通常具有刺激性的气味，长久的作业时间会影响操作人员的健康和劣化工业操作环境。
通过在具有刚性分子链的热固性树脂胶黏剂中分散少量的氧化硅粉体，可以抑制树脂胶黏剂由于老化产生粉化导致的粘结性能大幅下降，利于保证陶瓷板的抗冲击性能的保持稳定性。
将纳米氧化硅粉体占热固性树脂胶黏剂的质量比控制在2-3％，可以有效提高胶黏剂的抗老化性能，从而改善陶瓷板抗冲击性能的保持率。若纳米氧化硅粉体占热固性树脂胶黏剂的质量比低于2％，则耐久性改善不明显。若纳米氧化硅粉体占热固性树脂胶黏剂的质量比高于3％，纳米氧化硅粉体在热固性树脂胶黏剂中的分散差，这同样会影响陶瓷板抗冲击性能。一些实施方式中，纳米氧化硅粉体的粒径为30-120nm。
所述网布的材质不受限制，采用本领域常用的网布类型即可。一些实施方式中，所述网布为玻璃纤维网布。实验中发现，网布的克重会影响经纬纱线的分布密度，从而影响陶瓷板的相应性能。将网布克重和复合网胶黏剂含量进行正交因素分析发现，网布克重对于陶瓷板产品抗冲击性能的影响甚至高于复合网胶黏剂含量对于陶瓷板产品抗冲击性能的影响。一些实施方式中，所述网布的克重为280-400g/m2，此时经纬纱线之间的网孔尺寸适中，网布能够有效承托胶黏剂，以及在后续的辊平工序中相应的下压力会将胶黏剂逼进网布的微细空间，并且避免胶黏剂渗透并穿过网孔，利于获得平整表面。若网布的克重低于280g/m2，导致抗冲击性能达不到规定要求。若网布的克重高于400g/m2，此时需要更多的胶黏剂来包裹网布，这会增加覆盖复合网后的陶瓷板整体的厚度，不利于后期釉线装饰。
将复合网放置在薄型陶瓷板的不具有釉面装饰和/或图案装饰的背面。
一些实施方式中，将复合网放置在薄型陶瓷板的不具有釉面装饰和/或图案装饰的背面之前，在所述背面均匀涂覆硅烷偶联剂。硅烷偶联剂充当界面结合剂，能够增强网布和陶瓷板的结合性能。
在放置复合网后的薄型陶瓷板表面贴附防粘纸。防粘纸的规格根据薄型陶瓷板的规格作出适应性调整。同理，防粘纸的材质也不受限制。具体实施方式中使用陶瓷纸。
使用辊筒在防粘纸表面滚动以排除薄型陶瓷板、复合网和防粘纸的层间气泡。如果省略防粘纸的使用，一方面辊筒辊压网布时胶黏剂透过网布的空格粘附在辊筒表面，使得辊筒表面凹凸不平，这会进一步影响陶瓷板的表面质量，另一方面，工业中为了避免固化后仍存在的少量胶黏剂粘结陶瓷板，在仓储时通常不会将陶瓷板叠层放置，这占据了较多的仓储空间，然而本发明防粘纸的使用将覆网后的薄型陶瓷板的叠层放置成为可能，在工业上具有极强的实用性和经济价值。
将薄型陶瓷板固化。所述固化可为热固化。一些实施方式中，固化温度为80-100℃，固化时间为20-30分钟。
本发明所述提高薄型陶瓷板抗冲击性能的方法在胶黏剂中引入适量的无机填料纳米氧化硅并使用该胶黏剂和网布形成复合网，并控制复合网的网布克重和胶黏剂的使用量，不仅有利于增加网布和陶瓷板的结合性能来提高陶瓷板的抗冲击性能，并且还能够改善胶黏剂老化导致的性能衰减。
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的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
提高薄型陶瓷板抗冲击性能的方法包括以下步骤：
将网布和胶黏剂复合制备复合网；所述胶黏剂包括具有刚性分子链的热固性树脂胶黏剂和占热固性树脂胶黏剂的质量比2-3％的纳米氧化硅粉体；
将复合网放置在薄型陶瓷板的不具有釉面装饰和/或图案装饰的背面；
在放置复合网后的薄型陶瓷板表面贴附防粘纸；
使用辊筒在防粘纸表面滚动以排除薄型陶瓷板、复合网和防粘纸的层间气泡；
将薄型陶瓷板固化。
薄型陶瓷板的抗冲击性能以冲击高度进行表示。根据JC/T908-2013落球冲击的标准执行。
表1冲击性能数据表
经过试验发现，复合网的胶黏剂含量为280-400g/m2且网布的克重为280-400g/m2，薄型陶瓷板的抗冲击性能得到显著改善。
实施例2
提高薄型陶瓷板抗冲击性能的方法包括以下步骤：
将网布和胶黏剂复合制备复合网；所述胶黏剂包括具有刚性分子链的热固性树脂胶黏剂和占热固性树脂胶黏剂的质量比2-3％的纳米氧化硅粉体；复合网的胶黏剂含量为280g/m2，网布的克重为300g/m2；
将薄型陶瓷板的不具有釉面装饰和/或图案装饰的背面扫平，并在所述背面均匀涂覆硅烷偶联剂；
将复合网放置在涂覆硅烷偶联后的薄型陶瓷板表面；
在放置复合网后的薄型陶瓷板表面贴附防粘纸；
使用辊筒在防粘纸表面滚动以排除薄型陶瓷板、复合网和防粘纸的层间气泡；
将薄型陶瓷板固化。
覆盖复合网之前增设在陶瓷板的背面涂覆硅烷偶联剂的工序，可以改善亲油性的胶黏剂在陶瓷板表面的润湿，起到界面结合作用的硅烷偶联剂从而增加网布和陶瓷板材之间的结合力。这点可从复合网从薄型陶瓷板上的撕裂强度得以体现。
对比例1
提高薄型陶瓷板抗冲击性能的方法包括以下步骤：
将网布和胶黏剂复合制备复合网；所述胶黏剂为具有刚性分子链的热固性树脂胶黏剂；
将复合网放置在薄型陶瓷板的不具有釉面装饰和/或图案装饰的背面；
在放置复合网后的薄型陶瓷板表面贴附防粘纸；
使用辊筒在防粘纸表面滚动以排除薄型陶瓷板、复合网和防粘纸的层间气泡；
将薄型陶瓷板固化。
根据JC/T547-2017相关标准执行冻融循环测试。具体为：将待测试样在2h±20min内降温至-15±3℃；然后将试样保持在-15±3℃保温2h±20min；随后将试样浸入20±3℃水中，降温至15±3℃，在该温度下至少养护2h；如此完成一个冻融循环周期。按照上述步骤重复冻融循环周期25次。
试验中发现，在冻融循环的冷热交替过程中，胶黏剂树脂的膨胀收缩和陶瓷板材本体存在明显差异，该差异产生的应力造成复合网上的胶黏剂树脂开裂，出现裂纹，这显然不利于复合网对陶瓷板材的增强增韧。然而，在环氧树脂胶黏剂中分散少量氧化硅后，于老化冻融的冷热交替过程中氧化硅粉体缓解了内部应力助于抵抗老化冻融，经过覆网处理后的薄型陶瓷板经过冻融循环后复合网处无任何开裂剥落的现象发生。
表2冻融循环数据表
从表2可以看出，在胶黏剂中分散氧化硅后薄型陶瓷板经过冻融的冲击韧性衰减得到抑制。
Claims (10)
1.一种提高薄型陶瓷板抗冲击性能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将网布和胶黏剂复合制备复合网；所述胶黏剂包括具有刚性分子链的热固性树脂胶黏剂和占热固性树脂胶黏剂的质量比2-3%的纳米氧化硅粉体；
将复合网放置在薄型陶瓷板的不具有釉面装饰和/或图案装饰的背面；
在放置复合网后的薄型陶瓷板表面贴附防粘纸；
使用辊筒在防粘纸表面滚动以排除薄型陶瓷板、复合网和防粘纸的层间气泡；
将薄型陶瓷板固化。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，复合网的胶黏剂含量为280-400g/m2。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述热固性树脂胶黏剂为环氧树脂胶黏剂。
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，所述网布为玻璃纤维网布。
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，所述网布的克重为280-400g/m2。
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，固化温度为80-100℃，固化时间为20-30分钟。
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，所述薄型陶瓷板的规格为长3200-3600mm×宽1200-1600mm×厚3-5.5mm。
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，固化后的薄型陶瓷板的冲击强度为原薄型陶瓷板的5倍以上。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：将复合网放置在薄型陶瓷板的不具有釉面装饰和/或图案装饰的背面之前，在所述背面均匀涂覆硅烷偶联剂。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、巯基硅烷偶联剂和甲基丙烯酰氧基硅烷偶联剂中的至少一种。
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