CN100390098C - 具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品及其制法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品及其制法和应用。其结构形式，是外表面呈均相或非均相烧结型粗糙结构的陶瓷球或陶瓷片材；所述的陶瓷球是规则的球形体或不规则的类球形体，其外径1.5～50mm；所述的功能陶瓷制品系按如下重量比配料组成：蒙托石25～60份、硅藻土10～30份、氧化铝5～20份、氧化硅3～15份、碳酸钙15～45份、多功能健康陶瓷材料5～20份、粘结剂9～15份；所述原料，经配料、粉碎、混合、制坯、烧结制造陶瓷球或片材。本发明产品具有抗菌、矿化、活化水的功能。

Description

具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品及其制法和应用

技术领域

本发明属于特种陶瓷材料范畴，具体涉及一种具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品及其制法和应用。

背景技术

现有技术中，自来水厂的水质和供水设施等不尽如人意。目前市场上的纯净水，一般取材于地下水或自来水，运用过滤、蒸馏、离子交换、电渗析或反渗透法等技术处理制成。虽然去除了杂质，但同时也将人体需要的微量元素一起除掉了。长期饮用纯净水，微量元素的摄入量必然减少。为了保证人体健康，每人每天需要摄入1600毫升自来水，至少需从水中获得钾3.2毫克、钙48毫克、镁12.8毫克、锌0.22毫克、铁0.14毫克、铜＜0.01毫克。如果长期饮用纯净水则吸收不到以上的微量元素。

现有技术的水净化、矿化处理，最常用的有三类材料：麦饭石、活性炭和氧化铝矿化球。

市售麦饭石的商品有，麦饭石“粉”细度80～300目；实心的“麦饭石球”粒径0.1～9mm等两种；

原始的麦饭石“粉”，在水处理领域已经逐渐退出，代之以换代型的麦饭石球；

活性炭一般采用颗粒活性炭；氧化铝矿化通常采用实心的；它们或者颗粒的粒径小，或者实心球外表面光滑，球与球之间的堆积空隙较大，因而处理水时的接触面极小，交换流程短，效果仍不理想。

活化水技术主要是研究水分子的结构变化，可以通过远红外线、高强磁场、超声波等技术高效地将普通水的分子结构变小，成为最有利于人体健康的水分子团结构。

活化水具有很多优点：

(1)活化水的水分子之间的距离被拉大，分子间结合度(表示结合的紧密程度)低，水分子活性大，容易向细胞中渗透。

(2)活化水为短链的小分子团水，其结构更接近人体细胞内的水，容易被细胞吸收，能快速解渴。

(3)活化水溶解于水中的空气量增大，水中富含氧，有补养功能。

(4)溶解力高，可加速清除体内毒素利多余废物，提高免疫力，增强生命活力。

(5)矿物质含量适中，pH值呈中性，避免了矿物质过多过少和pH值偏酸偏碱对人体的危害。

(6)水中对人体有害的氘含量极少。

针对我国瓶(桶)装水、净水器和分质供水三分天下的行业现状，在中国医促会健康饮用水专业委员会倡导的健康水标准的基础上，利用多功能健康陶瓷材料及其加工技术(专利号ZL02125487.7，授权公告日2005年2月23日，授权公告号CN1190390C，名称为《多功能健康陶瓷材料及其制备方法和用途》)，其中多功能健康陶瓷材料产品，其组成的重量百分比如下：

SiO₂ 40～70％、Al₂O₃ 10.0～18.0％、Fe₂O₃ 0.5～2.5％、Na₂O 1.5～3.0％、K₂O 0.1～5.5％、CaO 0.1～9.0％、ZnO  4.0～8.0％、B₂O₃1.0～2.4％、MgO 0～4.0％，余量为稀土氧化物及其不可避免的杂质。

结合淄博的陶瓷产业优势，研发出了对饮用水进行抗菌、净化、矿化和活化系列功能陶瓷产品。产品经中国疾病预防控制中心、国家建材工业环境监测中心、南开大学、国家无机盐产品质量监督检验中心和山东省疾病预防控制中心等多家权威部门的监测，均达到或超过国家有关标准的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品。

本发明还提供了上述具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品的制法和应用。

本发明的技术方案是：研制一种具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品，其特征是：

所述的功能陶瓷制品的结构形式，是外表面呈均相或非均相烧结型粗糙结构的陶瓷球或陶瓷片材；

所述的陶瓷球是规则的球形体或不规则的类球形体，其外径1.5～50mm；

所述的陶瓷球是规则的球形体或不规则的类球形体，其外径1.5～50mm；

所述的功能陶瓷制品系按如下重量比配料组成：

蒙托石25～60份、硅藻土10～30份、氧化铝5～20份、氧化硅3～15份、碳酸钙15～45份、多功能健康陶瓷材料5～20份、粘结剂9～15份；

所述的蒙托石、硅藻土、氧化铝、氧化硅和碳酸钙均是市售陶瓷工业原料；

所述的多功能健康陶瓷材料是淄博博纳科技发展有限公司研发生产的产品；

所述的粘结剂是乙基或甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基淀粉钠、羟丙基纤维素或微晶纤维素。

上述的具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品的制法，其特征是所述原料，经配料、粉碎、混合、制坯、烧结制造陶瓷球的操作步骤如下：

①配料、粉碎、混合  按配量称取蒙托石、硅藻土、氧化铝、氧化硅和碳酸钙，球磨10h至粒度小于500目；再加入多功能健康陶瓷材料，继续球磨10h至粒度小于1000目；混匀得“粉料”；

②制坯——制球  粘结剂配成足以使上述配量粉料湿润的水溶液；将上述“粉料”加粘结剂溶液，在成球机中翻滚、旋转，制成所需直径的实心球坯；制成的球坯于≤100℃烘干1～3h；

③烧结  干燥的“球坯”于850～1200℃烧结5～12小时；烧结后获得实心的陶瓷球；降温备用；

④分级、检验、包装  用淹没量的自来水清洗筛分好的陶瓷球表面，晾干、分级、检验、包装，即得实心陶瓷球。

上述的具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品的制法，其特征是所述原料，经配料、粉碎、混合、制坯、烧结制造陶瓷片材的操作步骤如下：

(1)配料、粉碎、混合  按配量称取蒙托石、硅藻土、氧化铝、氧化硅和碳酸钙，球磨10h至粒度小于500目；再加入多功能健康陶瓷材料，继续球磨10h至粒度小于1000目，混匀得“粉料”；

(2)制坯——注模、成型  粘结剂配成足以使上述配量“粉料”湿润的水溶液；将上述“粉料”加粘结剂溶液，挤压成可塑性“软料”，注入所需规格的盒状片材模具，脱模后的“坯材”于≤100℃烘干1～3h；

(3)烧结  干燥的“坯材”于850～1200℃烧成、烧结30～80min，降温备用；

(4)清洗、分级、检验、包装  用清水清洗表面，晾干、分级、检验、包装，即得陶瓷片材。

上述的具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品片材的制法，还可以是如下操作步骤：

(1)配料、粉碎、混合  按配量称取蒙托石、硅藻土、氧化铝、氧化硅和碳酸钙，球磨10h至粒度小于500目；再加入多功能健康陶瓷材料，继续球磨10h至粒度小于1000目，混匀得“粉料”；

(2)制坯——冲压成型  将上述配量的“粉料”直接用冲压机冲压成“坯材”；

(3)烧结  将冲压成型的“坯材”于1150～1250℃烧结5～12小时，自然降温冷却；

(4)清洗、分级、检验、包装  用清水清洗表面，晾干、分级、检验、包装，即得陶瓷片材。

上述的具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品的应用，其特征是所述的陶瓷球或陶瓷片材，在制备抗菌、矿化、活化水功能的设备中，作为功能性浸渍材料应用。

本发明的优点是：

组分中的多功能健康陶瓷材料，具有释放远红线外线功能；杀菌功能；不断溶出人体必需的K、Ca、Zn、Mg、Fe等多种微量元素的功能；可持续、稳定、均匀地获得高效的抗菌、活化、净化和矿化的水。

作为功能性浸渍材料，应用于净水器、桶装水和分质供水等行业，可获得高效的抗菌、活化、净化和矿化的水。

以下结合实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

实施例1制备具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷球

本实施例的功能陶瓷制品的结构形式，是实心陶瓷球，外表面呈均相或非均相烧结型粗糙结构；其外径1.5～50mm；

系由如下的陶瓷原料、粘结剂，经配料、粉碎、混合、制坯、烧结、分级、检验、包装而成：蒙托石60份、硅藻土10份、氧化铝20份、氧化硅3份、碳酸钙45份、多功能健康陶瓷材料5份、粘结剂9份。

蒙托石(Montmorillonite，又称微晶高岭石或胶岭石)、硅藻土(diatomaceous earth)、氧化铝、氧化硅和碳酸钙均为市售陶瓷工业原料；多功能健康陶瓷材料用淄博博纳科技发展有限公司研发生产的产品；粘结剂用甲基或乙基纤维素或羧甲基纤维素。

所述原料，经配料、粉碎、混合、制坯、烧结制造陶瓷球的操作步骤如下：

(1)配料、粉碎、混合

按配量称取蒙托石、硅藻土、氧化铝、氧化硅和碳酸钙，球磨10h至粒度小于500目；再加入多功能健康陶瓷材料，继续球磨10h至粒度小于1000目；混匀得“粉料”；

(2)制坯——制球

粘结剂配成足以使上述配量粉料湿润的水溶液；

将上述的“粉料”加粘结剂溶液，旋转、制成实心球；制成的球于80℃烘干2h；

(3)烧结

干燥的“球坯”于850～950℃烧成、烧结30～60min，降温备用；

(4)筛分、洗净、分级、检验、包装

按需筛分，再用淹没量的自来水清洗至洗水呈中性，晾干、分级、检验、包装，即得实心陶瓷球。陶瓷球作为功能性浸渍材料，应用于净水器、桶装水和分质供水等行业，可获得高效的抗菌、活化水、净化水和矿化水。制造的不同粒径的系列产品功能特点如下：

1、抗菌功能

由于抗菌制品能从根本上杜绝人与物、物与物之间的细菌交叉感染，所以在全世界受到了普遍欢迎。

近几年，我国抗菌材料的研制和开发已进入产业化阶段。由于无机抗菌剂具有高效抗菌、环保安全、耐高温等显著特点，所以无机抗菌剂成为抗菌的发展趋势，我公司研发的健康水陶瓷系列制品均采用无机复合抗菌剂。

把无机复合抗菌剂加到健康水陶瓷制品后，使其具有有安全高效的抗菌功能。通过破坏菌体的结构，影响细菌的代谢作用和生理活动的方式高效杀灭细菌并抑制其繁殖。

经中国疾病预防控制中心和国家建材工业环境监测中心对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌进行测试，该陶瓷球对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的24小时杀菌率达到99.9％。

2、矿化水功能

该陶瓷产品是由多种天然有益矿石和多种极性天然矿物质复合而成，并添加多功能健康陶瓷材料后经高温烧制而成。其组分中的矿物成分与水接触，就会在能量场的激活下，变成非常容易离子化的状态，可不断溶出人体必需的K、Ca、Zn、Mg、Fe等多种微量元素的功能。

矿化球在水中的溶解会存在离子平衡状态，所以当定量的矿化球与定量的水存在时，矿化球在水中持续的溶出会达到一个平衡状态后就不再溶出。

该矿化球经国家无机盐产品质量监督检验中心检测，在每升水中能溶出Ca：2.1μg；Mg：11.3μg；K：11.9μg；Fe：4.6μg；Zn：17.5μg等多种有益人体健康的微量元素，并保持这一比例不变。

另外水中还有很多常量元素如K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄ ^2-、HCO₃ ^-等，这些常量元素对人体的有益作用和功能也是不可低估的，尤其是它们的适当含量和适应的配比，对人体的作用将更好。

3、活化水功能

由于氢键的作用，水分子不是以单个H₂O分子存在的，而是彼此可以结合为大的水分子团。一般水以36～37个水分子构成分子团存在。这种大分子簇团，参与体内生物化学反应差，脂质代谢差。这种水即使再纯，也不能被人体及生物体体内的细胞和染色体很好的吸收。同时，这种环形凝聚结构的水，很容易包藏有毒有害的有机物，使人体的健康遭受损害。

该产品具有较强的远红外线辐射能力，当普通水分子与其接触的瞬间，该产品辐射的强红外线对水分子团结构产生变化，氢键被破坏，化学键断裂，大的分子团变小，成为只含5～6个水分子的小分子团。同时使溶解于其中的有毒气体释放。水分子团越小，活性越大，具有很好的健康促进功能，这种水越好喝。

经活化的水外观晶莹剔透，口感好，而且因其分子结构和活化指标独特而且有很强的渗透力、扩散力、溶解力、代谢力、排毒力和补氧功能。饮用活化水能快速调节人体电介质平衡，易解渴，能解酒、解油腻。开胃，助消化，促进新陈代谢。

4.本系列产品的安全检测

(1)无有害元素溶出的测试

在国家无机盐产品质量监督监测中心测试了多功能生态陶瓷球的溶出微量元素功能，测试仪器为原子分光光度仪，经测试，陶瓷球没有任何对人体有害的元素的溶出。

(2)安全卫生检测

经山东省疾病预防控制中心对该球进行检测，多功能生态陶瓷球符合《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)标准。

应用本发明系列产品处理饮用水可达到的主要技术指标如下：

不含任何对人体有毒、有害及有异味的物质；

水的硬度适中，50～200mg/L；

水中矿物质含量及比例适合各地区的人体要求；

pH值呈微碱性(7.2～7.8)；

水中溶解氧及二氧化碳含量达到健康饮用水标准；

长期保持小水分子团(NMR-O₁₇半峰宽≤85Hz)；

水的营养、生理功能(如水的溶解力、渗透力、扩散力、乳化力、洗净力等)较强。

实施例2

制备具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷球

原料重量组成如下：蒙托石25份、硅藻土30份、氧化铝5份、氧化硅15份、碳酸钙15份、多功能健康陶瓷材料20份、粘结剂15份；

蒙托石、硅藻土、氧化铝、氧化硅和碳酸钙均为市售陶瓷工业原料；多功能健康陶瓷材料用淄博博纳科技发展有限公司研发生产的产品；粘结剂用羧甲基纤维素或羧甲基淀粉钠。于1000～1200℃烧成、烧结60～80min，其余同实施例1。

实施例3制备具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷片材

系由如下的原料，经配料、粉碎、混合、制坯、烧结、分级、检验、包装而成：

蒙托石60份、硅藻土10份、氧化铝20份、氧化硅3份、碳酸钙45份、多功能健康陶瓷材料5份、粘结剂9份；粘结剂用羟丙基纤维素或微晶纤维素；

制备具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷片材的操作步骤如下：

(1)配料、粉碎、混合  按配量称取蒙托石、硅藻土、氧化铝、氧化硅和碳酸钙，球磨10h至粒度小于500目；再加入多功能健康陶瓷材料，继续球磨10h至粒度小于1000目；混匀得“粉料”；

(2)制坯——注模、成型  粘结剂配成足以使上述配量“粉料”湿润的水溶液；将上述“粉料”加粘结剂溶液，挤压成可塑性“软料”，注入所需规格的盒状片材模具；脱模后的“坯材”于95℃烘干1.5h；

(3)烧结  干燥的“坯材”于900～1000℃烧成、烧结30～45min，降温备用；

(4)清洗、分级、检验、包装  用常水清洗表面，晾干、分级、检验、包装，即得所需陶瓷片材。其余同实施例1。

实施例4制备具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷片材

原料重量组成如下：蒙托石25份、硅藻土30份、氧化铝5份、氧化硅15份、碳酸钙15份、多功能健康陶瓷材料20份、粘结剂15份；

蒙托石、硅藻土、氧化铝、氧化硅和碳酸钙均为市售陶瓷工业原料；多功能健康陶瓷材料用淄博博纳科技发展有限公司研发生产的产品；粘结剂用羧甲基纤维素或羧甲基淀粉钠。

制造陶瓷片材的操作步骤如下：

(1)配料、粉碎、混合  按配量称取蒙托石、硅藻土、氧化铝、氧化硅和碳酸钙，球磨10h至粒度小于500目；再加入多功能健康陶瓷材料，继续球磨10h至粒度小于1000目，混匀得“粉料”；

(2)制坯——冲压成型  将上述配量的“粉料”直接用冲压机冲压成“坯材”；

(3)烧结  将冲压成型的“坯材”于1150～1250℃烧结5～12小时，自然降温冷却；

(4)清洗、分级、检验、包装  用清水清洗表面，晾干、分级、检验、包装，即得陶瓷片材。其余同实施例3。

Claims (5)

1.一种具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品，其特征是：

所述的功能陶瓷制品的结构形式，是外表面呈均相或非均相烧结型粗糙结构的陶瓷球或陶瓷片材；

所述的陶瓷球是规则的球形体或不规则的类球形体，其外径1.5～50mm；

所述的功能陶瓷制品系按如下重量比配料组成：

蒙托石25～60份、硅藻土10～30份、氧化铝5～20份、氧化硅3～15份、碳酸钙15～45份、多功能健康陶瓷材料5～20份、粘结剂9～15份；

所述的蒙托石、硅藻土、氧化铝、氧化硅和碳酸钙均是市售陶瓷工业原料；

所述的多功能健康陶瓷材料组成的重量百分比如下：

SiO₂40～70％、Al₂O₃10.0～18.0％、Fe₂O₃0.5～2.5％、Na₂O1.5～3.0％、K₂O 0.1～5.5％、CaO 0.1～9.0％、ZnO 4.0～8.0％、B₂O₃1.0～2.4％、MgO 0～4.0％，余量为稀土氧化物及其不可避免的杂质；

所述的粘结剂是乙基或甲基纤维素、羧甲基纤维素、羧甲基淀粉钠、羟丙基纤维素或微晶纤维素。

2.按照权利要求1所述的具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品的制法，其特征是所述原料，经配料、粉碎、混合、制坯、烧结制造陶瓷球的操作步骤如下：

①配料、粉碎、混合  按配量称取蒙托石、硅藻土、氧化铝、氧化硅和碳酸钙，球磨10h至粒度小于500目；再加入多功能健康陶瓷材料，继续球磨10h至粒度小于1000目；混匀得粉料；

②制坯——制球  粘结剂配成足以使上述配量粉料湿润的水溶液；将上述粉料加粘结剂溶液，在成球机中翻滚、旋转，制成所需直径的实心球坯；制成的球坯于≤100℃烘干1～3h；

③烧结  干燥的球坯于850～1200℃烧结5～12小时；烧结后获得实心的陶瓷球；降温备用；

④分级、检验、包装  用淹没量的自来水清洗筛分好的陶瓷球表面，晾干、分级、检验、包装，即得实心陶瓷球。

3.一种按照权利要求1所述的具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品的制法，其特征是所述原料，经配料、粉碎、混合、制坯、烧结制造陶瓷片材的操作步骤如下：

(1)配料、粉碎、混合  按配量称取蒙托石、硅藻土、氧化铝、氧化硅和碳酸钙，球磨10h至粒度小于500目；再加入多功能健康陶瓷材料，继续球磨10h至粒度小于1000目，混匀得粉料；

(2)制坯——注模、成型  粘结剂配成足以使上述配量粉料湿润的水溶液；将上述粉料加粘结剂溶液，挤压成可塑性软料，注入所需规格的盒状片材模具，脱模后的坯材于≤100℃烘干1～3h；

(3)烧结  干燥的坯材于850～1200℃烧成、烧结30～80min，降温备用；

(4)清洗、分级、检验、包装  用清水清洗表面，晾干、分级、检验、包装，即得陶瓷片材。

4.一种按照权利要求1所述的具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品的制法，其特征是所述原料，经配料、粉碎、混合、制坯、烧结制造陶瓷片材的操作步骤如下：

(1)配料、粉碎、混合  按配量称取蒙托石、硅藻土、氧化铝、氧化硅和碳酸钙，球磨10h至粒度小于500目；再加入多功能健康陶瓷材料，继续球磨10h至粒度小于1000目，混匀得粉料；

(2)制坯——冲压成型  将上述配量的粉料直接用冲压机冲压成坯材；

(3)烧结  将冲压成型的坯材于1150～1250℃烧结5～12小时，自然降温冷却；

(4)清洗、分级、检验、包装  用清水清洗表面，晾干、分级、检验、包装，即得陶瓷片材。

5.一种按照权利要求1所述的具有抗菌、矿化、活化水功能的陶瓷制品的应用，其特征是所述的陶瓷球或陶瓷片材，在制备抗菌、矿化、活化水功能的设备中，作为功能性浸渍材料应用。