CN104781210A - 抗菌多孔性陶瓷砖及其制造方法 - Google Patents

抗菌多孔性陶瓷砖及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种包含γ-氧化铝及抗菌活性物质的多孔性陶瓷砖。提供多孔性陶瓷砖的制造方法，上述多孔性陶瓷砖的制造方法包括：混合γ-氧化铝及抗菌活性物质来形成陶瓷成型体的步骤；对上述陶瓷成型体进行干式冲压成型来制造多孔性陶瓷砖的步骤；对所成型的上述多孔性陶瓷砖进行干燥的步骤；用釉药对所干燥的上述多孔性陶瓷砖施釉的步骤；以及对所施釉的上述多孔性陶瓷砖进行热分解而烧成的步骤。

Description

抗菌多孔性陶瓷砖及其制造方法
技术领域
本发明涉及抗菌多孔性陶瓷砖及其制造方法。
背景技术
现有的抗菌瓷砖一般通过将抗菌物质与水混合来制备悬浊液后涂敷于瓷砖的表面或混合釉药后涂于表面的方式而形成。但是采用这种方式难以均匀地分布于多孔性瓷陶瓷砖内部的宽的表面积，并且一部分抗菌物质聚在一起时堵住多孔性陶瓷砖的内部气孔，而产生降低吸防湿性的副作用，因此难以适用于包含大量微细气孔从而具有吸防湿性的多孔性瓷砖。
并且，利用单纯的涂敷方式时，存在抗菌物质随着时间的经过受到物理性接触、环境温度、湿度变化的影响而从多孔性陶瓷砖的表面脱离的忧虑，因此要得到持续性效果需要周期性地进行再涂敷作业，所以在便利性、经济性方面具有局限性。
因此，针对在多孔性陶瓷砖的内部包含抗菌物质并使抗菌物质能够均匀地分布的方法，正在持续进行研究。
发明内容
本发明要解决的技术问题
本发明的一实例提供包含抗菌活性物质的多孔性陶瓷砖。
本发明的在再一实例提供上述多孔性陶瓷砖的制造方法。
技术方案
在本发明的一实例中提供包含γ-氧化铝及抗菌活性物质的多孔性陶瓷砖。
上述抗菌活性物质可以为金属碳酸盐。
上述金属碳酸盐可包含选自由碳酸钙、碳酸钾、碳酸钡、碳酸镁、碳酸钠及它们的组合组成的组中的一种以上。
相对于100重量份的母物质，可包含约3重量份至约30重量份的上述抗菌活性物质。
上述母物质可包含选自由粘土、白土、黄土及它们的组合物组成的组中的一种以上。
上述多孔性陶瓷砖可包含平均直径为约1nm至约1mm的气孔。
上述气孔的气孔率可以为约30％至约60％。
上述气孔的表面的pH可以为约11以上。
本发明的再一实例中提供多孔性陶瓷砖的制造方法，其包括：混合γ-氧化铝及抗菌活性物质来形成陶瓷成型体的步骤；对上述陶瓷成型体进行干式冲压成型来制造多孔性陶瓷砖的步骤；对所成型的上述多孔性陶瓷砖进行干燥的步骤；用釉药对所干燥的上述多孔性陶瓷砖施釉的步骤；以及对所施釉的上述多孔性陶瓷砖进行热分解而烧成的步骤。
本发明的特征在于，上述热分解在约800℃至约100℃的温度下进行。
本发明的特征在于，上述热分解进行约1分钟至约15分钟。
有益效果
利用上述多孔性陶瓷砖的抗菌性，可抑制细菌及霉菌的繁殖，并且可降低室内空气中漂浮微生物的产生，因此能够维持舒适的室内环境。
利用上述多孔性陶瓷砖的制造方法，可提高制造工序上的便利性及经济性。
附图说明
图1示出了多孔性陶瓷砖及多孔性陶瓷砖所包含的气孔。
图2示出了多孔性陶瓷砖的制造方法。
具体实施方式
以下，详细地说明本发明的实例。只是，其作为例示而提出，本发明并不局限于此，且本发明仅由发明要求保护范围的范畴而定义。
多孔性陶瓷砖
本发明的一实例中，提供包含γ-氧化铝及抗菌活性物质的多孔性陶瓷砖。
上述多孔性陶瓷砖可通过对陶瓷粉末等进行压缩成型而制得，原料大部分为粉体，虽然也可像煅石膏或水泥等固化剂一样通过水化凝固而成，但是也可烧结粉体而成。上述多孔性陶瓷砖可包含γ-氧化铝及抗菌活性物质。
包含抗菌活性物质形成多孔性陶瓷砖时，可利用通过多孔性陶瓷砖的制造过程发生变形的抗菌活性物质对多孔性陶瓷砖赋予抗菌性。在常温下放置多孔性陶瓷砖并使用的过程中，可通过多孔性陶瓷砖所包含的气孔进行吸湿，此时均匀地分布于多孔性陶瓷砖的抗菌活性物质与水分可接触。与水分接触而变形的抗菌活性物质可发生化学变化。由此，在多孔性陶瓷砖的气孔表面赋予碱性，而可发挥抗菌性能。利用上述多孔性陶瓷砖的抗菌性，可抑制细菌及霉菌的繁殖，也可以降低室内空气中漂浮微生物的产生，因此能够维持室内舒适的环境。
上述抗菌活性物质可以为金属碳酸盐。金属碳酸盐是指碳酸的氢被金属取代的盐，是指碳酸盐结块成由二氧化碳和金属化合物或金属氢氧化物组成的化合物。上述金属碳酸盐可包含选自由碳酸钙、碳酸钾、碳酸钡、碳酸镁、碳酸钠及它们的组合组成的组中的一种以上。
具体地，抗菌活性物质为金属碳酸盐中的碳酸钙(CaCO3)时，通过多孔性陶瓷砖的制造过程，碳酸钙(CaCO3)可分解为二氧化碳(CO2)及生石灰(CaO)(CaCO3→CO2+CaO)，并且生石灰可均匀地分布于多孔性陶瓷砖。通过上述多孔性陶瓷砖的气孔吸湿水分，上述生石灰(CaO)经过化学变化形成消石灰(Ca(OH)2)(CaO+H2O→Ca(OH)2)。此时，生成的消石灰重新溶解于水分而离子化为钙离子(Ca+)和氢氧根离子(OH－)(Ca(OH)2)→(OH－)+(Ca+))，带碱性的氢氧根离子将气孔表面碱化，从而可对多孔性陶瓷砖赋予抗菌性。
更具体地，相对于100重量份的母物质，可包含约3重量份至约30重量的上述抗菌活性物质。上述抗菌活性物质的含量脱离上述范围的情况下，多孔性陶瓷砖本身的强度严重降低或气孔的气孔率减少，因此存在起不到多孔性陶瓷砖的功能的问题。由此，包含上述范围内的抗菌活性物质，可容易实施适当地维持多孔性陶瓷砖的抗菌性的效果。
上述母物质为作为组成上述多孔性陶瓷砖的基础母材的物质，根据上述多孔性陶瓷砖的制造形态，可多样地适用上述母物质的种类。
例如，制造目的是用于上述多孔性多孔性陶瓷砖时，用作陶瓷砖的母材的母物质可选自由由粘土、白土及黄土组成的组中，但是不局限于上述记载的例子，可包含用于组成上述多孔性陶瓷砖的可用作基础材料的所有物质。
上述母物质的含量并不特别地限制，根据多孔性陶瓷砖的适用领域及用途，且根据是否添加其它添加物，其含量可不同。例如，相对于100重量份的用于形成上述多孔性陶瓷砖的全体组成物，可包含约30重量份至约70重量份的上述母物质。包括上述范围内的母物质，从而成型的多孔性陶瓷砖可维持规定水准的成型强度，且经过烧成步骤之后可示出规定水准的烧成强度。
另一方面，上述γ-氧化铝为过渡状态的氧化铝，从而可赋予调湿功能。上述物质可通过规定的热处理变异为其他结构，且具有宽敞的比表面积和微细的气孔孔，因此是一种作为分离膜、催化剂、催化剂载体及吸附剂时可示出优秀的特性的物质。
上述γ-氧化铝的表面形成有气孔，因此上述γ-氧化铝可具有优秀的调湿及除臭功能。由此，上述γ-氧化铝的湿度高时，通过气孔吸收湿气，而起到降低室内湿度的功能，相反，当湿度低时，放出存储于气孔内的湿气，而起到提高室内湿度的功能。并且，上述γ-氧化铝可使用常规的γ-氧化铝，但是从节减费用及效率性方面上，更具体地可使用利用热处理使低价的铝源发生相变异而成的γ-氧化铝。
相对于100重量份的上述母物质，可包含约5重量份至约40重量份的上述γ-氧化铝，具体地可包含约10重量份至约35重量份。相对于100重量份的上述母物质，上述γ-氧化铝小于约5重量份时，存在很难充分地发挥调湿功能的忧虑，当上述γ-氧化铝大于约40重量份时，随着多孔性陶瓷砖的烧结降低存在瓷砖的强度降低的忧虑。
并且，上述γ-氧化铝的比表面积并无特别地限制，例如可为约150m2/g至约350m2/g。当上述γ-氧化铝的比表面积小于约150m2/g时，不能够充分地发挥调湿功能，当上述γ-氧化铝的表面积大于约350m2/g时，可导致制造工序上难以制造且存在制造费用上升的忧虑。
包含上述γ-氧化铝及抗菌活性物质的多孔性陶瓷砖由于吸防湿量优秀，因此能够以多样的形态作为具有调湿及除臭功能的功能性成型体，且由于吸防湿量非常优秀，因此可适用于多样的功能性产品，而大大减少由新房症候群、过敏症及新楼症候群等引起的被害。
并且，上述多孔性陶瓷砖为包含气孔的瓷砖，吸收水分的吸湿性卓越，且维持规定水准的机械强度，从而作为建筑用地板及墙材时的利用率非常高。上述多孔性陶瓷砖中包含γ-氧化铝及抗菌活性物质，对各个成分的说明如上所述。
上述多孔性陶瓷砖中，除了包含γ-氧化铝及抗菌活性物质外，还可追加包含粘结物质或其他添加剂。上述粘结物质不特别限制其种类，例如，可包含玻璃料粉末及玻璃粉末作为粘结物质。
作为上述粘结物质而使用的玻璃料粉末可使用耐火度为约750℃至约850℃的玻璃料粉末。作为粘结物质使用如上所述的玻璃料粉末的情况下，即使在低温下进行热处理也存在能充分发挥强度的优点，但是使用耐火度小于约750℃的玻璃料粉末的情况下，存在增加制造费用的缺点。并且，使用耐火度大于约850℃的玻璃料粉末的情况下有可能不能充分发挥强度。
相对于100重量份的上述母物质，可包含约3重量份至约20重量份的上述粘结物质。相对于100重量份的上述母物质，上述粘结物质的含量小于约3重量份的情况下，可降低多孔性陶瓷砖的强度，上述粘结物质的含量大于约20重量份的情况下，可降低调湿功能且增加制造费用。
并且，上述多孔性陶瓷砖中可追加包含选自由玻璃料粉末、玻璃粉末、硅藻土、硅石、长石、陶石、石灰、黄土及乳白剂组成的组中的一种以上的添加物。上述添加物的含量不受特别限制，可在上述多孔性陶瓷砖的功能不受损伤的范围内适当地采用，例如，相对于100重量份的上述母物质，可包含约3重量份至约30重量份的上述添加物。
上述添加物中硅藻土为吸水性丰富的多孔质，在形成多孔性陶瓷砖时添加的情况下可进一步提高吸湿功能，其中还可分别包含适当量的其他硅石、长石、陶石及石灰等。并且，上述乳白剂作为为了使玻璃产品显白色而添加的粉末，其种类不受特别限制，可包含选自由盐化物、锡、钛氧化物、硫酸盐、磷酸盐、砷酸盐及氟化物组成的组中的一种以上。
上述多孔性陶瓷砖可包含平均直径为约1nm至约1mm的气孔。上述气孔是指分布于上述多孔性陶瓷砖的气孔，气孔的平均直径为气孔直径的算数平均值，维持上述范围内的气孔大小，从而可起到吸水及放出水分，并吸附有害气体的作用。
上述气孔不仅包括存在于形成多孔性陶瓷砖的粒子表面的气孔，而且还包含存在于形成多孔性陶瓷砖的粒子和粒子之间的气孔，此时的气孔可起空气通道的作用。
并且，上述气孔的气孔率可为约30％至约60％。上述气孔率表示气孔的空隙程度的数值，是指气孔的体积占总体积的百分率。有关上述气孔率，例如利用汞渗透的气孔率测定原理等可计算出气孔率(％)，上述汞渗透利用的是液体渗透于微细的气孔中的毛细管现象。
并且，维持上述范围内的气孔率，从而可适当地维持多孔性陶瓷砖的强度，并且可执行水分及有害气体的通道作用。
上述气孔表面的pH可为约11以上。上述pH是指溶液中的氢离子指数，即，氢离子(H+)浓度指数，是表示水的酸性或碱性程度的值。在常温下pH为约7的情况下该物质的液性为中性，pH略小于7的情况下是酸性，pH略大于约7的情况下是碱性，上述气孔表面的pH为约11以上带碱性。
上述多孔性陶瓷砖是包含抗菌活性物质而形成的，当在常温下放置多孔性陶瓷砖并使用时，可通过多孔性陶瓷砖中包含的气孔而进行吸湿。此时，制造上述多孔性陶瓷砖时变形的上述抗菌活性物质和水分的接触，而发生规定的化学变化，由此生成规定浓度以上的氢氧根离子，由于所生成的上述氢氧根离子，多孔性陶瓷砖的气孔表面的pH可为约11以上。
具体地，上述气孔表面的pH为小于约11的情况下，接近于弱碱性或酸性。因此，不能阻止由湿气引起的曲霉、大肠肝菌等对人体有害的微生物的栖息，并且无法降低浮游微生物的产生。因此，气孔表面的pH维持在约11以上，从而可维持使用上述多孔性陶瓷砖的室内的舒适的环境。
多孔性陶瓷砖的制造方法
本发明的再一实例中，提供多孔性陶瓷砖的制造方法，其包括：混合γ-氧化铝及抗菌活性物质来形成陶瓷成型体的步骤；对上述陶瓷成型体进行干式冲压成型来制造多孔性陶瓷砖的步骤；对所成型的上述多孔性陶瓷砖进行干燥的步骤；用釉药对所干燥的上述多孔性陶瓷砖施釉的步骤；以及对所施釉的上述多孔性陶瓷砖进行热分解而烧成的步骤。
制造上述陶瓷成型体的步骤S100可包括制造γ-氧化铝及抗菌活性物质的混合物的步骤及利用上述混合物来成型陶瓷成型体的步骤。
制造上述混合物的方法不受特别限制，可包含本领域公知的所有混合方法，例如，首先，可利用球磨机将上述混合物均匀地混合并粉碎成适当大小，并且粉碎时可添加适当量的水、有机粘结剂、分散剂及消泡剂等。接着，若如上所述粉碎的混合物成为具有适当粘度的浆料形态，则可通过喷雾干燥工序制造具有球形粒子的颗粒粉末形态。
通过对所制造的上述陶瓷成型体进行干式冲压成型的步骤S200可制造多孔性陶瓷砖。可将所制造的上述陶瓷成型体，即颗粒粉末形态的混合物投入于干式冲压模具中，来制造所需形状的陶瓷成型体。
其后，可包括对所成型的上述多孔性陶瓷砖进行干燥的步骤S300。在上述干燥的步骤中，并不特别限制干燥温度，在约200℃至约250℃的温度下进行干燥，此情况下，可抑制在通过高温的气体连续炉的短暂的时间内成型体变形或坯体爆发之类的不良。
可包括用釉药对所干燥的上述多孔性陶瓷砖施釉的步骤S300。上述步骤S300用于在多孔性陶瓷砖的表面上施加釉药，施釉方法不受特别限制，可使用利用釉药的浆料的湿式法、利用釉药的干粉或颗粒、玻璃料的碎玻璃的干式法等。
最后，可包括对所施釉的上述多孔性陶瓷砖进行热分解而烧成的步骤S400。热分解是指在外部加热来使分子活性化时，弱键断裂而形成新物质，烧成是指加热组合的原料来制造固化性物质的操作，对上述多孔性陶瓷砖加热而一同经过分解过程及烧成过程，从而使多孔性陶瓷砖所包含的物质发生变形而烧成，由此可维持赋予抗菌性的前步骤。
例如，多孔性陶瓷砖所包含的抗菌活性物质为碳酸钙(CaCO3)的情况下，通过热分解及烧成过程可分解为二氧化碳及生石灰(CaCO3→CaO+CO2)，此时生成的生石灰可均匀地分布于上述多孔性陶瓷砖内部。此时，通过上述多孔性陶瓷砖的吸湿过程等，所生成的上述生石灰与水分接触，而由此赋予抗菌性的过程如前述。
上述热分解可在约800℃至约1000℃的温度下进行。并不限于上述热分解的温度，在上述范围内的温度下进行热分解可形成发挥抗菌性的前步骤的多孔性陶瓷砖。
并且，上述热分解进行约1分钟至约15分钟。如果进行热处理时脱离上述热分解时间，有可能不能够充分地进行热分解。因此，进行上述时间范围内的热分解，从而可形成发挥抗菌性的前步骤的多孔性陶瓷砖，且在生产量及能源费用等方面具有优点。
在上述多孔性陶瓷砖的制造方法中，通过热分解及烧成步骤S400，从而可使抗菌活性物质变形，并且作为可发挥抗菌性的前步骤，可均匀地分布在多孔性陶瓷砖。之后，使用上述多孔性陶瓷砖的过程中，利用吸湿过程将气孔表面碱化，从而而可自然地对多孔性陶瓷砖赋予抗菌性。
以下，公开本发明的具体实施例。只是，以下记载的实施例只不过是为了具体地例示或者说明本发明，本发明并不局限于此。
<实施例及比较例>
实施例
利用球磨机将记载于以下表1的混合物粉碎，利用由此得到的浆料通过喷雾干燥工序制得均匀混合的含水率为8％且平均粒度为300μm的球形颗粒粉末。
接着，对上述颗粒粉末进行干式冲压成型来制造长度、高度、厚度分别为7cm、7cm、0.6cm的多孔性陶瓷砖。其次，在250℃的连续干燥炉中干燥上述多孔性陶瓷砖之后，将平均粒度为15um且耐火度为750℃的玻璃料粉末和颜料分散于水中，并通过喷涂法施釉。
最后，将施釉的上述多孔性陶瓷砖投入于气体连续炉(RHK)中，并以850℃的温度进行10分钟热分解，来制造气孔的平均直径为5nm且气孔率为45％的多孔性陶瓷砖。
比较例
以下表1记载的成分中，除了不包括抗菌活性物质之外，按照与上述实施例相同的方式制造多孔性陶瓷砖。
表1
[Table 1]
实施例 比较例
粘土 43.7 50.4
氢氧化铝 13.8 15.5
玻璃料 4.0 4.7
硅石 1.1 1.2
山清土 1.6 1.9
聚乙烯醇混合液/10％ 0.0 1.1
三磷酸苏打 0.1 0.1
水 21.8 25.1
颜料 0.6 0.0
抗菌活性物质 13.1(CaCO3) 0.0
实验例：多孔性陶瓷砖的pH测定
用25℃水(100ml)将上述实施例及比较例的多孔性陶瓷砖浸泡10分钟。之后，随着时间的经过，在多孔性气孔所包含的气孔中存在离子。此时，利用pH测定仪测定酸度(pH)来测定pH值，其结果表示于下表2。
表2
[Table2]
参照上表2可知，就包含抗菌活性物质的实施例的多孔性陶瓷砖而言，多孔性陶瓷砖所包含的气孔的表面在相对来说相当快的时间内带pH11以上的碱性，由此可类推在常温中使用多孔性陶瓷砖的过程中发生的吸湿使气孔表面碱化，从而抗菌及抗霉菌的功能增大。
相比之下，就不包含抗菌活性物质的比较例的多孔性陶瓷砖而言，即使经过10分钟以上，多孔性陶瓷砖所包含的气孔的表面的pH停留在约9左右，不带碱性，可类推无法发挥用于降低在使用多孔性陶瓷砖的过程中可发生的细菌繁殖等抗菌性能。

Claims (11)

1.一种多孔性陶瓷砖，其特征在于，包含γ-氧化铝及抗菌活性物质。
2.根据权利要求1所述的多孔性陶瓷砖，其特征在于，
所述抗菌活性物质为金属碳酸盐。
3.根据权利要求2所述的多孔性陶瓷砖，其特征在于，
所述金属碳酸盐包含选自由碳酸钙、碳酸钾、碳酸钡、碳酸镁、碳酸钠及它们的组合组成的组中的任意一种以上。
4.根据权利要求1所述的多孔性陶瓷砖，其特征在于，
相对于100重量份的母物质，包含3重量份至30重量份的上述抗菌活性物质。
5.根据权利要求4所述的多孔性陶瓷砖，其特征在于，
所述母物质包含选自由粘土、白土、黄土及它们的组合组成的组中的任意一种以上。
6.根据权利要求1所述的多孔性陶瓷砖，其特征在于，
所述多孔性陶瓷砖包含平均直径为1nm至1mm的气孔。
7.根据权利要求6所述的多孔性陶瓷砖，其特征在于，
所述气孔的气孔率为30％至60％。
8.根据权利要求6所述的多孔性陶瓷砖，其特征在于，
所述气孔表面的pH为11以上。
9.一种多孔性陶瓷砖的制造方法，其特征在于，包括：
混合γ-氧化铝及抗菌活性物质来形成陶瓷成型体的步骤；
对所述陶瓷成型体进行干式冲压成型来制造多孔性陶瓷砖的步骤；
对所述成型的多孔性陶瓷砖进行干燥的步骤；
用釉药对所述干燥的多孔性陶瓷砖施釉的步骤；以及
对所述施釉的多孔性陶瓷砖进行热分解而烧成的步骤。
10.根据权利要求9所述的多孔性陶瓷砖的制造方法，其特征在于，
所述热分解在800℃至1000℃的温度下进行。
11.根据权利要求9所述的多孔性陶瓷砖的制造方法，其特征在于，
所述热分解进行1分钟至15分钟。
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