肖景紅　顧軒

摘 要：有效地檢測和評價陶瓷地磚的耐磨性能是耐磨產(chǎn)品開發(fā)和應用的關鍵。本文比較分析了陶瓷磚耐磨性能的評價指標和測試方法，探討了現(xiàn)有測試方法標準存在的問題。指出應不斷完善耐磨性能評價方法標準，為陶瓷磚新產(chǎn)品的開發(fā)和應用提供合理的檢測和評價依據(jù)。

關鍵詞：陶瓷磚;磨損體積;表面耐磨;Taber法;磨耗

1 前言

耐磨性是陶瓷磚的重要性能。耐磨性能差，將導致產(chǎn)品在使用一段時間后出現(xiàn)變色掉色、光澤度變化、防污性能下降、防滑性能變化等問題，直接影響產(chǎn)品的裝飾效果和使用壽命，因此，陶瓷磚的耐磨性能一直為行業(yè)和用戶所關注。近年來，提高產(chǎn)品的耐磨性能，特別是表面耐磨性能成為新產(chǎn)品的研發(fā)重點，耐磨性能的評價方法也日益得到關注。

2 陶瓷磚耐磨性能評價方法

目前，國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出多種耐磨性能的評價方法和測試設備。對于陶瓷磚，采用的方法主要有磨輪法、表面耐磨法、Taber法和落砂法等4種。此外，噴砂法、磨盤磨損法等方法在陶瓷及類似材料的耐磨性測試中得到應用。

2.1磨輪法

磨輪法的試驗原理為：在規(guī)定條件和有磨料的情況下，通過摩擦鋼輪在材料的正面旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生磨坑，由磨坑的長度確定試樣的磨損體積，繼而評價樣品的耐磨性。磨損體積越大，意味著耐磨性越差。磨輪法是一種定量評價方法，適用于均質(zhì)材料，在無機地面材料耐磨性能評價中得到廣泛應用，無釉陶瓷磚、透水塊材、天然石材、人造石材等類型的地面裝飾材料均采用該方法進行產(chǎn)品的耐磨性能評價，基于磨輪法已經(jīng)建立了一系列產(chǎn)品評價標準。

在陶瓷磚領域，1996年，ISO發(fā)布了基于磨輪法的國際標準ISO 10545-6：1995，2010年對該標準進行了修訂，現(xiàn)行的國家標準GB/T 3810.6-2016《陶瓷磚試驗方法 第6部分：無釉磚耐磨深度的測定》[1]等同采用了ISO 10545-6：2010的技術要求。此外，GB/T 12988-2009《無機地面材料耐磨性能試驗方法》[2]也采用了磨輪法原理。需要注意的是，雖然GB/T 3810.6-2016和GB/T 12988-2009都采用了磨輪法的原理，但是采用的磨料、正向壓力等試驗參數(shù)不同，結果不可以直接比較。

2.2 表面耐磨法

表面耐磨法是一種定性評價方法，適用于材料表面耐磨性能的評價。其原理為：通過在試樣表面上放置研磨介質(zhì)并旋轉(zhuǎn)，對已磨損的試樣與未磨損的試樣觀察比對，來評價耐磨性。觀察到研磨痕的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)數(shù)越高，意味著表面耐磨性越好。1996年ISO發(fā)布了基于表面耐磨法的國際標準ISO 10545-7： 1996，現(xiàn)行的國家標準GB/T 3810.7-2016《陶瓷磚試驗方法 第7部分：有釉磚表面耐磨性的測定》[3]等同采用了ISO 10545-7： 1996的技術要求。目前表面耐磨法在有釉陶瓷磚耐磨性評價中得到應有，并已形成了評價要求。

GB/T 3810.7-2016中還給出了一種磨耗的定量測量方法。采用表面耐磨試驗機，通過比較試樣在經(jīng)受一定轉(zhuǎn)速磨損后的質(zhì)量變化，確定試樣的磨耗，磨耗越低，意味著產(chǎn)品的耐磨性越好。JG/T 463-2014《建筑裝飾用人造石英石板》[4]采用了3000轉(zhuǎn)磨耗進行產(chǎn)品的耐磨性評價，JC/T 872-2016《建筑裝飾用微晶玻璃》[5]采用了JG/T 463中耐磨性試驗方法并給出了技術要求。在陶瓷磚領域，6000轉(zhuǎn)磨耗也開始用于陶瓷磚耐磨性評價，但尚未形成標準。

2.3 Taber法

Taber法應用廣泛，涉及的領域包括陶瓷、石材、木地板、涂料、紡織品等多類產(chǎn)品。Taber法的原理為：使待測表面與研磨輪產(chǎn)生相對摩擦，通過一定轉(zhuǎn)數(shù)后試樣的耐磨指數(shù)/表面變化情況來評價耐磨性，耐磨指數(shù)越高，意味著耐磨性越好;表面變化越輕微，意味著耐磨性越好。在陶瓷磚領域，目前僅有美國建立了基于Taber法的無釉陶瓷磚測試方法標準ASTM C501[6]，在國內(nèi)，相關的標準化工作還有待開展。

2.4落砂法

落砂法的原理為：用規(guī)定的磨料，通過試驗器導管從一定的高度落下，沖刷試樣表面，以一定量磨料沖刷后試樣的磨損量或達到規(guī)定磨損所消耗的磨料體積來評價耐磨性，磨損量越小，或消耗的磨料體積越大，說明耐磨性越好。目前該方法是涂料耐磨性測試的標準方法，在陶瓷磚領域也得到了應用，國家標準GB/T 23458-2009《廣場用陶瓷磚》[7]中耐磨性的測定即采用了該方法。

2.5 其它方法

噴砂法是精細陶瓷、耐火材料耐磨性測試采用的標準方法，JC/T 2345-2015《精細陶瓷常溫耐磨性試驗方法》[8]即采用了該方法。其原理為用壓縮空氣將特定的研磨介質(zhì)通過噴砂管噴吹到規(guī)定傾斜角度的試樣上，測量試樣的磨損質(zhì)量和體積密度，計算試樣的耐磨性。天然石材耐磨性測試標準GB/T 9966.4-2020《天然石材試驗方法 第4部分：耐磨性的測定》[9]則采用了基于磨盤磨損法，其原理為：在試樣和磨盤之間填充磨料，試樣夾帶動試樣自轉(zhuǎn)，同時磨盤自轉(zhuǎn)，使試樣產(chǎn)生磨損，一定轉(zhuǎn)數(shù)后，通過測得的磨損質(zhì)量和體積密度，計算的試樣的耐磨度。耐磨度越高，說明耐磨性能越好。上述方法在陶瓷磚領域的中的應用還未見報道。

3 陶瓷磚（板）耐磨性能評價標準及問題探討

3.1 標準現(xiàn)狀

在我國，陶瓷磚（板）的耐磨性一直為行業(yè)所關注，表1列出了現(xiàn)有陶瓷磚（板）國家和行業(yè)標準對地面用產(chǎn)品耐磨性能的評價要求?？梢钥闯觯藗€別標準采用磨耗作為評價參數(shù)外，大部分標準的耐磨性能采用了以下評價方式：按無釉和有釉兩大類型分別設定技術要求;對于無釉產(chǎn)品，采用磨損體積作為評價參數(shù)，測試方法標準采用基于磨輪法的GB/T 3810.7;對于有釉產(chǎn)品，采用可見研磨痕的研磨轉(zhuǎn)數(shù)或耐磨等級作為評價參數(shù)，測試方法采用基于表面耐磨法的GB/T 3810.7。雖然不同產(chǎn)品標準的技術要求存在差異，但是采用的測試方法相同。與相應的國際標準相比，測試方法標準的主要技術內(nèi)容未發(fā)生變化。

3.2 問題探討

雖然我國已經(jīng)制訂了一系列的陶瓷磚（板）耐磨性能評價標準，并在地面用陶瓷磚耐磨性能評價中到了較好的應用，但在以下方面值得商榷。

1）表面耐磨性測試方法有待完善

近年來，各種新工藝、新材料的應用于陶瓷磚（板），有釉/無釉產(chǎn)品的界限也越來越模糊，有釉產(chǎn)品逐漸成為市場主流。產(chǎn)品的發(fā)展也給測試方法提出了新的課題，即如何對表面釉層的耐磨損能力進行定量評價。

現(xiàn)行的表面耐磨測試方法GB/T 3810.7存在的主要問題是：一是試驗結果受樣品顏色的影響，通常深色磚的耐磨性等級要低于淺色磚;二是采用目測觀察，試驗人員對顏色變化的敏感度可能對試驗結果造成影響，使得結果存在人為因素干擾;三是無法對試驗結果進行定量描述。因此該標準無法適應定量評價的需要。6000轉(zhuǎn)磨耗近年來開始得到應用，蘇華枝等[10]的研究結果認為有釉磚表面耐磨法用磨耗質(zhì)量大小取代目視評價可得到更客觀和精準的結果。相比于磨耗質(zhì)量，磨損體積更能有效表征產(chǎn)品的耐磨性能。如果材料密度差異較大，即使是相同的磨耗質(zhì)量，對應的磨損體積可能會有較大差異，因此，僅看磨耗質(zhì)量可能會導致對耐磨性能的誤判。

余有根[11]、陸倩映[12]等開展了基于Taber法的有釉磚耐磨性試驗方法研究，結果顯示采用Taber方法可很好的測試出均質(zhì)樣品的耐磨性能，但用于表面耐磨測試時也存在如下問題：一是對于有釉產(chǎn)品，如采用ASTM C501標準規(guī)定的轉(zhuǎn)數(shù)通常會導致釉面磨穿，若將轉(zhuǎn)數(shù)降低至釉面不磨穿，會導致測試結果的誤差增大;二是耐磨指數(shù)的計算需要考慮磨損質(zhì)量和釉層密度，由于瓷磚釉層和基體可能存在較大的密度差異，因此不能用產(chǎn)品的體積密度來代替釉層密度，而釉層密度的測量目前還缺少適當?shù)姆椒ā?/p>

用磨坑法進行表面耐磨性評價也存在一系列的問題：一是磨坑深度通常在0.3mm～0.5mm之間，由于陶瓷磚（板）新產(chǎn)品的釉層厚度普遍較薄，會發(fā)生釉層磨穿的現(xiàn)象;二是標準GB/T 3810.6在法向力、落料均勻度、磨坑長度的確定等測試細節(jié)上缺少明確規(guī)定，使得測試結果的一致性較差;三是不同類型產(chǎn)品的耐磨深度測試結果差別很小，顯示方法的靈敏度不足，不能有效表征不同類型材料的耐磨性能差異。

綜上所述，國內(nèi)外現(xiàn)有的標準方法標準在定量評價陶瓷磚（板）表面耐磨性上均存在不足，因此，亟需開展相關研究工作，開發(fā)新的檢測設備和評價方法，建立適合的評價方法。

2）陶瓷巖板耐磨性能評價方法有待建立

陶瓷巖板是近年來發(fā)展的陶瓷板新品類，在家居領域的應用得到迅猛發(fā)展。巖板在家居領域中的主要用途為臺面，其使用環(huán)境與地面有很大的差異。目前，陶瓷巖板尚無相應的國家和行業(yè)標準，表2給出了部分團體標準對臺面用巖板的耐磨性要求。可以看出，這些標準依然沿用了地面用產(chǎn)品的測試方法?？紤]到臺面在使用過程中主要是與清潔材料摩擦，使用條件不同于地面，因此繼續(xù)沿用地面用產(chǎn)品的測試方法，不能很好的反映實際情況，需要基于使用環(huán)境，建立相關耐磨性測試方法和評價要求。

3.3 耐磨性能評價方法研究展望

現(xiàn)有的陶瓷磚耐磨性能測試方法標準，都屬于實驗室內(nèi)的標準化測試，雖然可以對陶瓷磚（板）的耐磨性進行比較，但其與實際使用環(huán)境不完全符合，結果的實用性和直觀性較差?？梢試L試開發(fā)新的裝備，模擬實際使用條件進行耐磨性評價，增強結果的有效性。如根據(jù)不同的使用要求，采用特定的摩擦材料與陶瓷磚表面進行往復式摩擦或旋轉(zhuǎn)摩擦，以直觀的表征出產(chǎn)品的磨損過程，避免現(xiàn)有表面耐磨性測試方法中顏色、人為因素的干擾。

陶瓷磚（板）的耐磨性能是多種因素影響的綜合表現(xiàn)，磨損量是評價耐磨性的重要指標。磨損量可以用磨下材料的質(zhì)量、體積或磨去的厚度來表示。磨損量測量方法包括稱重法、測長法、表面輪廓法、壓痕或切槽法等，因此，除了常用的磨耗測量和磨坑體積測量方法外，還可以嘗試引入其它的磨損量測量方法，或通過測試材料表面磨損前后相關物理性能的變化，對表面層磨損程度進行評價。

從產(chǎn)品的應用領域上看，用于地面的產(chǎn)品，無論是有釉還是無釉，表面層的耐磨性是決定產(chǎn)品耐用性的關鍵因素，因此沒有必要根據(jù)產(chǎn)品表面特點設定不同的要求。從產(chǎn)品的發(fā)展趨勢看，超潔亮技術以及其它新材料的應用，使得原本認為是均質(zhì)的無釉磚，實際上也屬于多層材料，其耐磨性取決于表面層的特性。因此，有必要建立有釉/無釉統(tǒng)一的表面耐磨性試驗方法，以適應產(chǎn)品研發(fā)、評價和應用推廣的需要。

4 結語

陶瓷磚（板）產(chǎn)品的發(fā)展對表面層耐磨損性能的評價提出了新的要求。目前國內(nèi)外陶瓷磚（板）耐磨性能評價方法主要有磨輪法、表面耐磨法和Taber法。這些方法在定量評價陶瓷磚表面耐磨性上均存在不足，因此，需要繼續(xù)研究開發(fā)表面耐磨性定量檢測方法，以科學評價陶瓷磚（板）表面耐磨損性能。

我國已經(jīng)制訂了陶瓷磚（板）耐磨性能評價標準，對提升產(chǎn)品的耐用性起到了重要的作用，但是現(xiàn)有標準還存在技術水平有待提升、在臺面板應用領域缺乏相關要求等問題，在今后的標準制修訂工作中，有必要進一步開展試驗方法研究，建立有釉無釉統(tǒng)一的耐磨性評價方法標準，為拓展陶瓷磚（板）的應用以及產(chǎn)品的質(zhì)量提升提供技術依據(jù)。

參 考 文 獻

[1] GB/T 3810.6-2016《陶瓷磚試驗方法 第6部分：無釉磚耐磨深度的測定》[s].

[2] GB/T 12988-2009《無機地面材料耐磨性能試驗方法》[s].

[3] GB/T 3810.7-2016《陶瓷磚試驗方法 第7部分：有釉磚表面耐磨性的測定》[s].

[4] JG/T 463-2014《建筑裝飾用人造石英石板》[s].

[5] JC/T 872-2016《建筑裝飾用微晶玻璃》[s].

[6] ASTM C501-21 Standard Test Method for Relative Resistance to Wear of Unglazed Ceramic Tile by the Taber Abraser[s].

[7] GB/T 23458-2009《廣場用陶瓷磚》[s].

[8] JC/T 2345-2015《精細陶瓷常溫耐磨性試驗方法》[s].

[9] GB/T 9966.4-2020《天然石材試驗方法 第4部分：耐磨性的測定》[s].

[10] 蘇華枝，余有根等.無釉磚和有釉磚耐磨性標準的統(tǒng)一化探析.硅酸鹽通報[J]， 2021， 40（02） ： 616-621.

[11] 余有根.陶瓷釉面耐磨性能的影響因素及其機理研究[D].廣州：華南理工大學，2020.

[12] 陸倩映，顧軒等.TABER耐磨試驗機對不同樣品的耐磨性研究.佛山陶瓷[J]， 2016， 26（08） ： 31-33.