CN101269961A - 一种抗菌陶瓷刀具及其制法 - Google Patents

Abstract

一种抗菌陶瓷刀具，属于精细陶瓷技术领域，包括配料，其特征是，所述陶瓷刀具本质上以精细陶瓷材料为主要原料，添加1.5～5wt％的抗菌材料制成；其中所述的精细陶瓷材料为超细氧化锆粉、塞隆陶瓷材料、氧化铝或氮化硅晶须增韧陶瓷材料、碳化钛或氮化钛基金属陶瓷材料中的一种。本发明在精细陶瓷材料引入抗菌组分使得精细陶瓷制品具有抗菌、抑菌的功能，从而制得了一种抗菌功能的陶瓷刀具。

Description

一种抗菌陶瓷刀具及其制法

技术领域

本发明属于精细陶瓷技术领域，具体涉及一种抗菌陶瓷刀具及其制法。

背景技术

随着科技的发展和人们生活水平的提高，人们的环保意识不断加强。同时由于环境恶化、地球变暖促使细菌滋生，产染病的感染、发病率也逐步上升。尤其是SARS病毒、禽流感的肆虐更让人们认识到居家环境净化的重要性。现有技术中，家庭日常使用的刀具主要由金属或者合金制成，如果使用完毕清洗不及时或不彻底，容易滋生细菌。

目前，工业发达国家在一些公共的场所，例如：医院、餐厅、高级住宅等，开始推广抗菌卫生陶瓷制品。制备这种抗菌陶瓷使用的的抗菌剂主要有如下几种：

1.无机银系掺杂型抗菌陶瓷。抗菌剂是含银、铜等金属离子与一定载体的结合，即银系抗菌剂。这类抗菌剂主要用于陶瓷、搪瓷面釉，烧成后使其保持抗菌性能。其主要不足之处是：1)抗菌剂一般用于陶瓷的表面或者面釉，限制了其应用领域；2)金属离子长期暴露在空气中，容易因氧化而变色；3)存在重金属离子进入食物的可能性，影响其安全性；4)抗真菌性差；5)金属银比较贵重，成本高。

2.二氧化钛系光催化抗菌剂材料。抗菌剂是纳米光催化半导体材料，例如：二氧化钛、氧化锌等，这类抗菌材料也需要通过一定的技术手段，在陶瓷的表面形成一层抗菌薄膜，例如：采用溶胶-凝胶法将纳米二氧化钛以薄膜形式附着于陶瓷的釉面，然后经低温(一般小于700℃)烧烤，制成具有抗菌作用的陶瓷制品。这类抗菌剂的不足之处主要在于：1)纳米抗菌层的光吸收和光催化效能较低，特别是在黑暗中将极大降低甚至丧失抗菌和杀菌效应；2)抗菌层的耐热性、持久抗菌性和安全性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗菌陶瓷刀具，主要通过在原料中添加具有抗菌、抑菌性能的抗菌材料，从而使陶瓷刀具具有抗菌、抑菌的作用，解决现有技术中存在的问题；本发明另一个目的是提供了抗菌陶瓷刀具的制法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种抗菌陶瓷刀具，包括配料，其特征是，所述陶瓷刀具本质上以精细陶瓷材料为主要原料，添加1.5～5wt％的抗菌材料制成；其中

所述的精细陶瓷材料为超细氧化锆粉、塞隆陶瓷材料、氧化铝或氮化硅晶须增韧陶瓷材料、碳化钛或氮化钛基金属陶瓷材料中的一种；

所述的抗菌材料是多功能健康陶瓷材料，所述多功能健康陶瓷材料粉末的平均粒径小于10微米，其组成按重量百分比基于氧化物计为：

SiO₂  40～70％、Al₂O₃  10～18％、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％、B₂O₃  1.0～2.4％、MgO  0～4.0％，余量为稀土氧化物及其不可避免的杂质。

本发明所述的多功能健康陶瓷材料制备方法，包括如下步骤：

(1)将20-50％的天然无机非金属矿、3-15％的电气石、1-5％的纳米复合耐高温抗菌材料、10-40％的石英、8-15％的氧化铝、4-10％的氧化锌、羧甲基纤维素和水依次放入球磨机中球磨，过325目筛，制成浆料；

(2)将上述浆料注浆成块体、球型或施釉于陶瓷坯体，在烧结炉内1200-1350℃下烧结2小时，制成多功能健康陶瓷块，其中的羧甲基纤维素和水烧结时被去除；

(3)将陶瓷块破碎成200目陶瓷粉后，放入球磨机内研磨成平均粒径小于10微米的陶瓷粉末，制成多功能健康陶瓷粉。

其中：所述的的天然无机非金属矿为蒙托石、铀长石、钾长石、高岭土和沸石中的一种或几种；所述的电气石是铁电气石、镁电气石和锂电气石中的一种或几种；所述的抗菌材料含有纳米氧化锌、纳米粘土、纳米稀土、纳米氧化硅、纳米氧化棚和纳米氧化镁。所述抗菌材料是由淄博博纳科技发展有限公司生产销售的商品。

所述超细氧化锆粉是行业内一种常用的市售商品。

所述塞隆陶瓷材料是英国Lucas Aymon公司研制的一种单相陶瓷材料，以Si₃N为硬质相Al₂O₃为耐磨相，并添加少量助烧剂Y0。采用塞隆陶瓷材料制得的陶瓷刀具，有很高的强度、韧性(抗弯强度可达1200MPa，硬度达1800HV)和抗热冲击性能，同时它的抗氧化能力、化学稳定性、抗蠕变能力与耐磨性能更高。

氧化铝或者氮化硅晶须增韧陶瓷材料、碳化钛或者氮化钛基金属陶瓷材料的组成、制备均为现有技术，例如：中国专利CN1271706A、CN1477222A、CN1515519A、CN1454869A、CN1789462A。

所述的陶瓷刀具是水果刀、厨房刀、剪刀、理发刀、西餐刀中的一种。

根据现有技术以及考虑到本发明方案的提示，可以本质上采用本发明的方法生产其他抗菌陶瓷餐具，例如：陶瓷勺、陶瓷叉以及其他抗菌陶瓷餐具。

所述的抗菌陶瓷刀具的制法包括如下步骤：

1)配料：所述配料是将精细陶瓷材料与抗菌材料混合；

2)湿法细磨；

3)喷雾造粒

4)等静压成型；

5)烧成；

6)后加工。

本发明其他工艺条件与所采用的主要原料有关，其原料的细度、等静压成型的压力以及烧成制度在现有技术中有比较详细的报道，在此不做详述。

本发明是关键点是加入抗菌材料使得硬质陶瓷材料具有抗菌、抑菌的功能，从而将应用于工业刀具的材料可以应用于民用。

本发明的产品具有优良的抗菌、抑菌性能。

按照JC/T897-2002检测本发明刀具的细菌总数过程和结果如下：

一、检测使用的仪器：自控温湿度生化培养箱、电子天平、无菌工作台、电热鼓风干燥箱、高压蒸汽消毒器及相应的玻璃仪器。

二、菌体处理：将新鲜菌株(大肠埃氏菌ACTT9372，金黄色葡萄球菌ATCC6538)用生理盐水洗下，加入标量的营养肉汤，配成浓度为10cfu/g(ml)菌悬液作为实验样液，取灭菌试管将之作不同浓度的稀释，于培养基中培养以确定样液的活菌浓度。

三、样品处理：测试片为本发明的陶瓷刀具样片、标准片为陶瓷塑料样片。用蒸馏水洗净样片后用蒸汽灭菌锅灭菌处理，用究竟擦洗后置于工作台内紫外线照射灭菌2小时。

四、检测步骤：将菌液取0.1ml滴于试片表面，覆相应大小的薄膜，使菌液平铺在试片表面，放入生化培养箱于37℃使其作用18-24小时。取出用无菌水冲洗下菌液，稀释后倾入培养基，于37℃下培养18-24小时计数。

五、检验结果：如表1所示

表1  检验结果表

六、检验结论：样品对大肠杆菌的杀灭率为99.9％以上，对金黄色葡萄球菌杀灭率为大于90％，具有较好的抗菌作用。

具体实施方式

实施例1

1)原料：超细氧化锆粉(比表面积小于8平方，粒径在5-10μm。淄博辰源粉体有限公司提供)95Kg，多功能健康陶瓷材料(自备)5Kg。其中多功能健康陶瓷材料的按照公告号为CN1190390C专利公开的内容制备。

2)制备方法，包括如下步骤：

将超细氧化锆粉与多功能健康陶瓷材料均匀混合，加入适量的水，湿法细磨1～2小时，喷雾造粒；在150～200MPa下等静压成型，在高温1600℃下烧成5～12小时，然后研磨加工制得陶瓷水果刀。

实施例2

1)原料：塞隆陶瓷粉末(粒径在1-10um，英国Lucas AyMon公司提供。)97Kg，多功能健康陶瓷粉(自备)3Kg。

2)制备方法与实施例1基本相同，只是烧成温度为1450～1500℃、通过不同成型工艺，制得陶瓷厨房刀。

实施例3

1)原料：碳化钛基金属陶瓷材料(按照中国专利CN1271706A、CN1477222A公开的技术方案制备)99Kg，抗菌材料(自备)1Kg。

2)制备方法与实施例基本相同，只是烧成温度为1600-1850℃，通过不同成型工艺，制得陶瓷西餐刀。

实施例4

1)原料：氧化铝晶须增韧陶瓷材料(在Al₂O₃基体中加入一定量的碳化物晶须而成，从而可提高陶瓷刀具的断裂韧性。本实施例采用北京方大高技术陶瓷有限公司提供的市售商品。)96Kg。多功能健康陶瓷粉(自备)4Kg。

2)制备方法：将氧化铝晶须增韧陶瓷材料与多功能健康陶瓷材料均匀混合，加入适量的水，湿法细磨1～2小时，喷雾造粒；在200～250MPa下热压成型，在高温1550～1600℃下烧成10～15小时，然后研磨加工制得理发刀。

实施例5

1)原料：氮化硅晶须增韧陶瓷材料(在氮化硅基体中加入一定量的碳化物晶须而成，从而可提高陶瓷刀具的断裂韧性。本实施例采用及湖南长沙工程陶瓷公司生产的牌号为SW21的市售商品)95Kg，多功能健康陶瓷粉(自备)5Kg。

2)制备方法与实施例4基本相同，只是烧成温度为1500～1550℃。

Claims (3)

1.一种抗菌陶瓷刀具，包括配料，其特征是，所述陶瓷刀具本质上以精细陶瓷材料为主要原料，添加1.5～5wt％的抗菌材料制成；其中

所述的精细陶瓷材料为超细氧化锆粉、塞隆陶瓷材料、氧化铝或氮化硅晶须增韧陶瓷材料、碳化钛或氮化钛基金属陶瓷材料中的一种；

所述的抗菌材料是多功能健康陶瓷材料，所述多功能健康陶瓷材料粉末的平均粒径小于10微米，其组成按重量百分比基于氧化物计为：

SiO₂  40～70％、Al₂O₃  10～18％、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％、B₂O₃  1.0～2.4％、MgO 0～4.0％，余量为稀土氧化物及其不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的抗菌陶瓷刀具，其特征是，所述的陶瓷刀具是水果刀、厨房刀、剪刀、理发刀、西餐刀中的一种。

3.根据权利要求2所述的抗菌陶瓷刀具，其特征是，所述的抗菌陶瓷刀具的制法包括如下步骤：

1)配料：所述配料是将精细陶瓷材料与抗菌材料混合；

2)湿法细磨；

3)喷雾造粒

4)等静压成型；

5)烧成；

6)后加工。