王瑞峰+王少華+劉任松+古戰(zhàn)文+陳志川

（1.東莞市唯美陶瓷工業(yè)園有限公司，東莞 523275；2.江西和美陶瓷有限公司，豐城 331100）

摘 要：防靜電瓷磚相對其他防靜電材料具有使用壽命長、裝飾效果好等優(yōu)點，但目前市場上的防靜電瓷磚大多只有簡單的裝飾圖案，與常規(guī)瓷磚相差甚遠。實驗選用ATO導電粉，通過工藝組合和調整化妝土、防靜電釉的施釉量和噴墨墨水的墨量，實現(xiàn)擁有仿石圖案的防靜電瓷磚。

關健詞：防靜電瓷磚；導電粉；電阻

1 引言

防靜電材料在電子儀器生產車間、潔凈室、集成電路生產廠房、醫(yī)院手術室、電信機房等地方有著大量的應用。傳統(tǒng)防靜電材料主要有防靜電PVC板、防靜電橡膠板、表面防靜電涂層，這些材料都有易老化、使用壽命短、裝飾效果差的缺點。防靜電瓷磚克服了以上防靜電材料的缺點，兼容了陶瓷地磚的優(yōu)點，在裝飾效果、使用壽命、耐磨、耐污染等理化性能方面有明顯優(yōu)勢[1～2]。

目前市面上的防靜電瓷磚的缺點是表面裝飾圖案非常簡單，一般是基本的點狀和線條狀圖案，甚至磚體整體偏藍，無法體現(xiàn)防靜電瓷磚在裝飾效果上相對于傳統(tǒng)防靜電材料的優(yōu)勢。如何在保證防靜電瓷磚的導電性能的同時豐富防靜電瓷磚的裝飾圖案，增強其裝飾效果，是擴大防靜電瓷磚應用范圍的關鍵點之一。

使用ATO導電粉為原料制備防靜電面釉[3～4]，通過坯體、化妝土、防靜電釉3層結構來消除防靜電面釉中的藍色色調。再在面釉表面通過噴墨打印來做表面裝飾，裝飾圖案以天然石材為主，同時確保磚體的防靜電效果和其它理化性能。

2 實驗原料及內容

2.1 導電粉基本性能

導電粉的粒徑分布會影響產品的導電性，實驗用導電粉采用液相法制備：先將SnCl4·5H2O和SbCl3溶于強酸溶液，然后與堿液反應，制得氫氧化錫銻前驅體，再將沉淀洗滌、干燥、煅燒即得到納米ATO顆粒[5～7]。該方法具有成本低、工藝操作簡單、顆粒形狀和粒徑容易控制、合成周期短、適合大規(guī)模生產等優(yōu)點。

圖1為導電粉的掃描電鏡圖，圖2為導電粉的粒徑分布圖。從圖中可以看出導電粉顆粒非常細小，基本都小于1μm，且顆粒粒徑主要分布在0.2～0.4μm和0.65～1.0μm兩個區(qū)間，整體分布均勻，團聚少。

2.2 樣品制備

以公司亞光磚坯體粉料為基礎壓制670 mm × 670 mm規(guī)格磚坯，在磚坯上施化妝土+防靜電釉，以噴墨打印的方式做表面裝飾，經燒成、磨邊處理后得到600 mm × 600 mm規(guī)格的防靜電地磚。

磚坯樣品厚度9.5 mm。化妝土比重1.71 ± 0.02，流速22 ± 3 s。防靜電釉比重1.82 ± 0.02，流速28 ± 3 s。燒成溫度1180 ± 5℃，燒成時間65 ± 2 min。

2.3 檢測方案

使用常州海爾帕電子科技有限公司的HPS2683A型高阻計測量樣品表面電阻，以此判斷樣品的導電能力，作為樣品最重要的判斷指標。測試電壓500V，測試距離為整磚的對角線。根據國標GB26539-2011的要求，防靜電陶瓷的電阻值為5×104 ～ 1×109 Ω，即0.05 ～ 1000 MΩ。表面平整度、耐污染性、抗化學腐蝕性等性能作為輔助判斷指標，參考國標標準檢測。其中表面平整度取磚面最大值，磚型正數(shù)為凸變形，負數(shù)為凹變形。

3 結果與討論

3.1 防靜電釉中導電粉加入比例對導電能力和平整度的影響

防靜電釉的施釉量控制在200g/片，實驗防靜電釉中導電粉加入量對樣品導電能力和其它性能的影響，結果見表1。A-2和A-4樣品的掃面電鏡圖見圖3，A-4樣品的XRD分析見圖4。

由表1可知，隨著導電粉加入量的提升，樣品的導電性能逐步提升，但表面平整度逐漸下降。樣品的導電性能在導電粉加入量為20%時是一個明顯的分界點，加入量少于20%時樣品基本沒有導電性，加入量大于20%時樣品的導電能力隨著導電粉加入量增加而增大，在30%時導電能力增大的趨勢變緩。

如圖3所示，上圖是樣品A-2，下圖是樣品A-4。結合圖4的XRD分析，釉面中晶體主要為鋇長石和導電粉，圖中粒徑在1 μm以內的球形晶體為燒成后的導電粉。樣品A-2中導電粉沒有連成一片且面積偏小，樣品基本沒有導電性能；樣品A-4中導電粉部分連通且面積較大，因此樣品具有較強的導電能力。由此推論釉料配方中要有足夠多的導電粉才能使瓷磚在燒成后形成網絡狀聯(lián)通的導電網絡，從而使瓷磚表面電阻大幅下降，達到防靜電的效果。

此輪試驗中的樣品均明顯偏拱，表面平整度全部不符合國標，并且磚型隨著導電粉加入量的增加而持續(xù)變拱，以此釉料配方為基礎的瓷磚難以批量生產。并且釉面色調明顯偏藍，使瓷磚表面圖案整體偏青藍調，嚴重影響表面裝飾效果。

瓷磚生產中的化妝土可以起到調節(jié)磚型和增加產品白度的作用，因此實驗在坯體和防靜電釉之間增加一層化妝土，可以調節(jié)樣品的平整度，同時削弱防靜電釉的藍色色調。因為導電粉的價格遠高于防靜電釉中其它原料，因此在保證導電性能的情況下，后續(xù)試驗將導電粉的加入量定在25%。

3.2 化妝土施釉量對導電能力和其它性能的影響

將樣品中防靜電釉的施釉量控制在200g/片，配方中導電粉的質量百分比固定為25%，實驗化妝土的施釉量對樣品導電能力和其它性能的影響，結果見表2。

如表2所示，樣品的導電性隨著化妝土施釉量的增加而減弱，表面平整度隨著化妝土施釉量的增大而平整。防靜電釉和化妝土之間在高溫時反應產生中間層，會影響防靜電釉的導電能力，當化妝土層逐漸增厚時中間層的厚度逐漸增加，使防靜電釉層逐漸變薄，從而使樣品的導電能力逐漸減弱。

綜合樣品導電性能和表面平整度等性能，將化妝土施釉量固定在220g/片。

3.3 防靜電釉施釉量對導電能力和其它性能的影響

雖然工藝上增加化妝土后樣品的平整度明顯好轉，但還是難以達到公司企標平整度≤0.5的要求?？紤]到防靜電釉會明顯使樣品偏拱，將樣品中化妝土施釉量控制在220 g/片，實驗減少防靜電釉施釉量對樣品導電能力和其它性能的影響，結果見表3。

如表3所示，隨著防靜電釉施釉量逐步減少，樣品導電性能、耐污染性和抗化學腐蝕性逐漸變弱，表面平整度逐漸變好。防靜電釉施釉量在160g/片時樣品基本沒有導電能力，且耐污染性、抗化學腐蝕性都有明顯的下降。當防靜電釉施釉量逐漸減少時，化妝土和防靜電釉間的中間層對樣品導電能力的影響逐漸變大，部分導電粉與化妝土反應，從而影響導電能力。

C-4是綜合效果最好的樣品，工藝為壓坯→干燥→淋化妝土→淋防靜電釉→燒成，化妝土施釉量為220 g/片，防靜電釉施釉量為180 g/片。

3.4 表面噴墨裝飾層中墨水用量對導電能力的影響

現(xiàn)代陶瓷磚主流圖案裝飾工藝有絲網、膠輥、噴墨三種。其中絲網和膠輥工藝都需要基礎印花釉，表面裝飾的顏色是在基礎印花釉中加入色料形成花釉，再通過印刷不同顏色的花釉得到所需的裝飾圖案。如果基礎印花釉料采用常規(guī)釉料，則印花后樣品完全不具備導電能力。如果在基礎印花釉料中加入與防靜電釉中同等比例的導電粉，雖然導電性能合格，但由于導電粉粉較細使印花釉流動性明顯下降，難以連續(xù)生產，并且生產成本急劇上升。

噴墨工藝是一種凌空轉印技術，將墨水直接噴在釉層表面，通過墨水中的著色因子直接在釉層著色，不需要基礎印花釉。因此使用噴墨工藝在滿足表面圖案裝飾的同時可以最大程度地滿足產品的導電性能。在3.1～3.3中確定的工藝參數(shù)上，實驗藍（c）、棕（m）、黃（y）三色墨水在防靜電釉表面的用量對樣品導電性能的影響，結果見表4 - 6。

如表所示，D-c1至D-c10是藍色墨水用量實驗，D-m1至D-m10是棕色墨水用量實驗，D-y1至D-y10是黃色墨水用量實驗，分別對應噴墨機10%至100%的墨水用量。不同墨水的導電性能有較大差異，這與墨水中的著色劑有關。其中藍色墨水的用量與樣品導電性能沒有明顯聯(lián)系，隨著墨水用量增加樣品的導電性能基本不變；棕色墨水和黃色墨水隨著用量增加樣品的導電性能明顯降低，棕色墨水在40%用量時樣品就完全不導電，黃色墨水在40%用量時樣品也基本不導電。因此生產防靜電地磚必須嚴格控制棕色和黃色墨水的用量，根據墨水用量來調整和決定表面圖案效果。

圖5是使用上述防靜電瓷磚技術開發(fā)的一款產品，表面圖案采用天然石材紋理，產品效果和內質均符合國標和企標要求。

4 結論

（1）使用ATO導電粉為原料制備防靜電面釉，通過坯體、化妝土、防靜電釉3層結構制備防靜電地磚，導電性能良好，表面平整度、耐污染性和抗化學腐蝕性均符合國標要求。

（2）防靜電釉中導電粉加入量少于20%時樣品基本沒有導電性，加入量大于20%時樣品的導電能力隨著導電粉加入量增加而增大，在30%時導電能力增大的趨勢變緩。

（3）防靜電地磚的導電性隨著化妝土施釉量的增加而減弱，表面平整度隨著化妝土施釉量的增大而平整，化妝土施釉量在220 g/片時綜合性能最佳。

（4）隨著防靜電釉施釉量的減少，樣品的導電性能、耐污染性和抗化學腐蝕性逐漸變弱，表面平整度變好。防靜電釉施釉量在160 g/片時樣品基本沒有導電能力，且耐污染性、抗化學腐蝕性都有明顯的下降，施釉量為180 g/片時綜合性能最佳。

（5）噴墨裝飾工藝中藍色墨水的用量與樣品導電性能沒有明顯聯(lián)系，隨著墨水用量的增大樣品導電性能基本不變。棕色墨水和黃色墨水隨著用量的增加樣品導電性能明顯降低，棕色墨水在40%用量時樣品就完全不導電，黃色墨水在40%用量時樣品也基本不導電。

參考文獻

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