CN105565667A - 一种易洁抗菌功能卫生陶瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种易洁抗菌功能卫生陶瓷及其制备方法,该陶瓷的组成包括陶瓷釉料、无机抗菌材料、远红外辐射材料和海泡石矿物纳米纤维,其中各组分占陶瓷原料总质量百分含量为:陶瓷釉料77~97、无机抗菌材料1~5、远红外辐射材料5~15和海泡石矿物纳米纤维1~3;所述的无机抗菌材料为无机复合抗菌剂或无机银系抗菌剂;所述的远红外辐射材料为天然矿物材料与稀土材料的复合物;所述的海泡石矿物纳米纤维是海泡石经气流磨粉碎后的产物。本发明明显的提高了卫生陶瓷的易洁性、抗菌性,在不提高生产成本的基础上实现了釉面抗菌易洁功能化。
Description
技术领域
本发明涉及易洁、抗菌功能卫生陶瓷,具体为超级亲水易洁、抗菌功能卫生陶瓷釉。
背景技术
随着快速工业化和城市化的发展进程,我国的卫生陶瓷行业也得到了飞速发展。从20世纪90年代初开始,我国的卫生陶瓷产量一直稳居世界第一。特别是最近10年,随着大规模的工业化生产,我国的卫生陶瓷已经出现了广东、福建、四川和江西等几大卫生瓷产区,使我国成为世界上卫生瓷生产大国和出口大国。2014年,我国卫生陶瓷产量达到1.97亿件,出口约7680万件,出口额32.05亿美元。然而,我国建筑陶瓷和卫生陶瓷中,60-70%是中低档产品,而日本低档产品只占20%,意大利中低档产品仅占到2-4%,与世界著名品牌如TOTO、科勒、美标相比,我国卫生陶瓷品质和档次仍存在差距,价格仅相当于国外同类产品的1/4。若要提高产品的国际竞争力,就需要提高产品的科技附加值。
卫生洁具易粘附污垢,不但影响美观,而且也会成为细菌滋生和繁殖的温床。如果不及时清除污垢和杀灭这些细菌,势必会危及人们的身体健康。201310022848.X公布了一种卫生洁具自洁釉,通过在乳浊釉外层施加自洁釉来增强易洁性,这种方法增加了生产工序和生产成本。201310450589.0公布了一种抗菌卫生陶瓷制备方法,添加纳米银做抗菌剂,提高卫生陶瓷的抗菌性,纳米银在烧成过程中容易氧化变黑,影响釉面白度。综上所述,在不增加生产工序、不降低釉面质量的前提下,研发具有易洁、抗菌功能的卫生陶瓷符合市场需求。
发明内容
本发明的目的在于针对当前技术的不足,提供一种易洁、抗菌功能卫生陶瓷及其制备工艺,该卫生陶瓷在原有卫生陶瓷釉配方的基础上,同时添加了无机抗菌材料、远红外辐射材料和海泡石矿物纳米纤维三种功能性添加剂。得到的陶瓷釉面具有易清洗、抗菌功能,且成本低,制备工艺简单。
本发明的技术方案为:
一种易洁抗菌功能卫生陶瓷,该陶瓷的组成包括陶瓷釉料、无机抗菌材料、远红外辐射材料和海泡石矿物纳米纤维,其中各组分占陶瓷原料总质量百分含量为:陶瓷釉料77~93、无机抗菌材料1~5、远红外辐射材料5~15和海泡石矿物纳米纤维1~3;
所述的无机抗菌材料为无机复合抗菌剂或无机银系抗菌剂;
所述的远红外辐射材料为天然矿物材料与稀土材料的复合物,其中,稀土材料质量为远红外辐射材料总质量的1~5%;
所述天然矿物材料为电气石、麦饭石、玉石中的一种或多种。
所述稀土材料为氧化铈、氧化钕或氧化镧。
所述的海泡石矿物纳米纤维是海泡石经气流磨粉碎后的产物,平均直径小于100nm、纳米级矿物纤维含量大于70%。
所述的陶瓷釉料的组分及其质量百分含量包括:长石30~40、石英20~30、方解石8~12、白云石5~9、锆英石10~15、高岭土2~3、滑石1~4、碳酸钡0.5~1和烧氧化锌0.5~1.5。
所述的易洁抗菌功能卫生陶瓷的制备方法,包括以下步骤:
第一步,釉料制备
按以上配比称量陶瓷釉料,加入上述陶瓷釉料质量0.3%的羧甲基纤维素(CMC),再加水,使水占固液总质量的30~45%,以氧化锆球为研磨体,按陶瓷釉料:球=1:1.5的比例加磨球,在球磨机上进行湿磨,研磨至粒度为2~15μm,过120目筛后得釉浆,所得釉浆再按比例加入无机抗菌材料、远红外辐射材料和海泡石矿物纳米纤维三种功能性添加剂,球磨混料1h,调节釉浆性能参数为:350目筛余0.7%~0.8%,比重1.65~1.75,流动性40±5s;
第二步,施釉
用压力喷釉法将所得釉浆喷到生坯表面,得到的釉层厚度为0.4~0.6mm的施釉产品;
第三步,烧成
将施釉产品于110℃烘干后,装入窑炉中,进行烧成后,自然冷却至室温,得到易洁抗菌功能卫生陶瓷。
所述的烧成步骤具体包括:装入窑炉后,首先通过60min从室温升温至300℃,再经120min升温至800℃,再经150min升温至1110~1150℃,再经60min升温至1200~1250℃,保温30min。
本发明的有益效果是:
本发明在现有卫生陶瓷制备工艺的基础上,直接在卫生陶瓷原料中添加无机抗菌材料、远红外辐射材料和海泡石矿物纳米纤维三种功能性添加剂。其中,无机抗菌材料为市售无机复合抗菌剂或无机银系抗菌剂,可抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长和杀菌作用;远红外辐射材料为电气石、麦饭石、玉石中的一种或多种与稀土铈、钕、镧中的一种复合,可提高釉面远红外辐射率,活化水,降低油水界面张力,防止油脂污垢在釉面沉积且易于清洗;海泡石矿物纳米纤维的加入可实现纳米纤维强韧化效果,提高釉面硬度,增强釉面耐刮擦性能,延长易洁、抗菌功能寿命。三种添加剂的加入使釉面具有易洁抗菌功能。
本发明虽然额外加入了无机抗菌材料、远红外辐射材料和海泡石矿物纳米纤维三种功能性的添加剂,但不改变原来工业卫生陶瓷工艺,不用另外设备投入。
本发明明显的提高了卫生陶瓷的易洁性、抗菌性和釉面硬度,在不提高生产成本的基础上实现了釉面抗菌易洁功能化,并提供了一种简单易行的釉面硬度增强方法。
本发明易洁、抗菌功能卫生瓷的内在性能指标:(1)易洁性:采用GB/T31859-2015检测方法,A<0.5g/cm2,属于易洁陶瓷;(2)抗菌性:采用JC/T897-2002检测方法,大肠杆菌的抑菌率大于95%,属于抗菌陶瓷;(3)硬度:采用GB/T3197-82测试方法,维氏650~700Hv。
本发明的有益效果将在实施例中得到进一步证明。
附图说明
图1为工艺流程图;
图2为实施例1中易洁、抗菌功能卫生陶瓷烧成曲线;
图3为实施例1-5中海泡石矿物纳米纤维煅烧前后微观形貌。其中图3a为煅烧前海泡石纳米纤维微观形貌,由图3(a)可以看出海泡石矿物纳米纤维较细,直径多为0.1μm左右,纤维长度约为2.5~10μm,而且纤维多呈单个状态存在,并且堆积疏松,均匀。图3b为煅烧后海泡石纳米纤维微观形貌,从图3(b)可以看出经1200℃煅烧后的海泡石矿物纳米纤维仍然存在。
图4为实施例1-5中热处理远红外辐射材料的红外发射图谱。由图4可知,此类远红外辐射材料在常温下能发射波长5~20μm的远红外线,经计算其远红外发射率为0.92。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
本发明涉及的所述方解石、白云石、锆英石、滑石、长石、石英、高岭土均为公知材质,
以下实施例使用的具体成份的化学组成参见附表1。
表1易洁、抗菌功能卫生陶瓷釉原料化学组成(wt%)
本发明涉及的三种功能性添加剂均为公知材料,具体如下:
所述的远红外辐射材料为天然矿物材料与稀土材料的复合物,复合方式为公知技术,即稀土硝酸盐溶液与天然矿物材料混合均匀,在马弗炉中加热,最高加热温度为150~500℃,所得远红外辐射材料中稀土氧化物的含量为1~5wt%。
所述天然矿物材料为电气石、麦饭石、玉石中的一种或几种的任意比例混合,粒径均小于15μm。
所述稀土材料为氧化铈、氧化钕、氧化镧中的一种。
所述的海泡石矿物纳米纤维是海泡石经气流磨粉碎后的产物,平均直径小于100nm、平均长径比大于10:1、纳米级矿物纤维含量大于70%。所述海泡石为一种公知的纤维状富镁硅酸盐矿物,属于海泡石-坡缕石粘土矿物族。
所述的无机抗菌材料为无机复合抗菌剂和无机银系抗菌剂中的一种,为公知产品,可以通过公知方法制得或市售购得。本发明实施例使用的为其中的稀土复合磷酸盐无机抗菌材料,(见参考文献:梁金生等,稀土复合磷酸盐无机抗菌材料对陶瓷活化水性能的影响[J].中国稀土学报,2003,21(2),241-243.),但不意味着本发明仅限定于此。
实施例1:
易洁、抗菌功能卫生陶瓷包括以下组分(按重量百分比%):方解石10、白云石5,滑石2、长石30、石英25、高岭土2、锆英石11、碳酸钡0.5、烧氧化锌0.5、稀土复合磷酸盐无机抗菌材料3、3wt%氧化铈掺杂电气石10、海泡石矿物纳米纤维1。
本发明易洁、抗菌功能卫生陶瓷的生产工艺,为以下步骤:
釉料制备:将方解石、滑石、长石、石英、高岭土、锆英石、碳酸钡、烧氧化锌按配比混合,加入上述釉料质量比0.3%的羧甲基纤维素(CMC),加水,使水占固液总质量的35%,以氧化锆球为研磨体,按料:球=1:1.5的比例加球湿磨,釉料粒度D50为5μm,过120目筛,除铁得釉浆,加入上述三种功能性添加剂,球磨混料1h,调节釉浆性能至合理范围:350目筛余0.7%~0.8%,比重1.65~1.75,流动性40±5s。
施釉:采用压力喷釉法将釉浆喷到生坯表面,釉层厚度0.4~0.6mm,得到施釉产品。
烧成:将施釉产品于110℃烘干后,装入窑炉中,用时60min室温升温至300℃,再经120min升温至800℃,再经150min升温至1150℃,再经60min升温至1220℃,1220℃保温30min,自然冷却。如图2所示。
所得易洁、抗菌功能卫生瓷的主要性能指标:(1)易洁性:采用GB/T31859-2015检测方法,A=0.3g/cm3,属于易洁陶瓷;(2)抗菌性:采用JC/T897-2002检测方法,大肠杆菌的抑菌率为96%,属于抗菌陶瓷;(3)采用GB/T3197-82测试方法维氏硬度:700Hv。
实施例2:
易洁、抗菌功能卫生陶瓷包括以下组分(按重量百分比%):方解石9、白云石为8、滑石1、长石30、石英26、高岭土1.5、锆英石11、碳酸钡0.5、烧氧化锌1、稀土复合磷酸盐无机抗菌材料2、5wt%氧化镧掺杂麦饭石8、海泡石矿物纳米纤维2。
本发明易洁、抗菌功能卫生陶瓷的生产工艺,为以下步骤:
釉料制备:将方解石、白云石、滑石、长石、石英、高岭土、锆英石、碳酸钡、烧氧化锌按配比混合,加入上述釉料质量比0.3%的CMC,加水,使水占水料总质量的40%,,以氧化锆球为研磨体,按料:球=1:1.5的比例加磨球,进行湿磨,釉料粒度D50为5μm时,出磨、过120目筛后得釉浆,过筛除铁,加入上述三种功能性添加剂,球磨混料1h,调节釉浆性能至合理范围:350目筛余0.7%,比重1.65,流动性40±5s。
施釉:采用压力喷釉法将釉浆喷到生坯表面,釉层厚度0.6mm,得施釉产品。
烧成:将施釉产品于110℃烘干后,用时60min室温升温至300℃,再经120min升温至800℃,再经150min升温至1150℃,再经60min升温至1240℃,1240℃保温30min,自然冷却。
所得易洁、抗菌功能卫生瓷的主要性能指标:(1)易洁性:采用GB/T31859-2015检测方法,A=0.4g/cm2,属于易洁陶瓷;(2)抗菌性:采用JC/T897-2002检测方法,大肠杆菌的抑菌率为95%,属于抗菌陶瓷;(3)GB/T3197-82测试方法维氏硬度:660Hv。
实施例3:
其它步骤同实施例1,不同之处为方解石和白云石、滑石、长石、石英、高岭土、锆英石、碳酸钡、烧氧化锌、稀土复合磷酸盐无机抗菌材料、3wt%氧化铈掺杂电气石组分分别变为方解石10、白云石6、滑石3、长石30、石英23、高岭土2、锆英石10、碳酸钡0.5、烧氧化锌1、稀土复合磷酸盐无机抗菌材料4、4wt%氧化钕掺杂60wt%电气石36wt%麦饭石9、海泡石矿物纳米纤维1.5。烧成最高温度为1250℃。
其性能为:(1)易洁性:A=0.3g/cm2;(2)大肠杆菌抑菌率为98%;(3)维氏硬度:660Hv。
实施例4:
其它步骤同实施例2,不同之处为白云石、滑石、长石、石英、高岭土、锆英石、碳酸钡、烧氧化锌、稀土复合磷酸盐无机抗菌材料、3wt%氧化铈掺杂电气石、海泡石矿物纳米纤维组分分别变为方解石8、白云石7、滑石1、长石33、石英26、高岭土1、锆英石10、碳酸钡0.5、烧氧化锌0.5、稀土复合磷酸盐无机抗菌材料3、2wt%铈掺杂50wt%麦饭石48wt%玉石8、海泡石矿物纳米纤维2。烧成最高温度为1240℃。
其性能为:(1)易洁性:A=0.4g/cm2;(2)大肠杆菌抗菌率为98%;(3)维氏硬度:690Hv。
本发明未尽事宜为公知技术。
Claims (5)
1.一种易洁抗菌功能卫生陶瓷,其特征为该陶瓷的组成包括陶瓷釉料、无机抗菌材料、远红外辐射材料和海泡石矿物纳米纤维,其中各组分占陶瓷原料总质量百分含量为:陶瓷釉料77~93、无机抗菌材料1~5、远红外辐射材料5~15和海泡石矿物纳米纤维1~3;
所述的无机抗菌材料为无机复合抗菌剂或无机银系抗菌剂;
所述的远红外辐射材料为天然矿物材料与稀土材料的复合物,其中,稀土材料质量为远红外辐射材料总质量的1~5%;
所述的海泡石矿物纳米纤维是海泡石经气流磨粉碎后的产物,平均直径小于100nm、纳米级矿物纤维含量大于70%。
2.如权利要求1所属的易洁抗菌功能卫生陶瓷,其特征为所述的陶瓷釉料的组分及其质量百分含量包括:长石30~40、石英20~30、方解石8~12、白云石5~9、锆英石10~15、高岭土2~3、滑石1~4、碳酸钡0.5~1和烧氧化锌0.5~1.5。
3.如权利要求1所属的易洁抗菌功能卫生陶瓷,其特征为所述天然矿物材料为电气石、麦饭石、玉石中的一种或多种;所述稀土材料为氧化铈、氧化钕或氧化镧。
4.如权利要求1所述的易洁抗菌功能卫生陶瓷的制备方法,其特征为包括以下步骤:
第一步,釉料制备
按以上配比称量陶瓷釉料,加入上述陶瓷釉料质量0.3%的羧甲基纤维素(CMC),再加水,使水占固液总质量的30~45%,以氧化锆球为研磨体,按陶瓷釉料:球=1:1.5的比例加磨球,在球磨机上进行湿磨,研磨至粒度为2~15μm,过120目筛后得釉浆,所得釉浆再按比例加入无机抗菌材料、远红外辐射材料和海泡石矿物纳米纤维三种功能性添加剂,球磨混料1h,调节釉浆性能参数为:350目筛余0.7%~0.8%,比重1.65~1.75,流动性40±5s;
第二步,施釉
用压力喷釉法将所得釉浆喷到生坯表面,得到的釉层厚度为0.4~0.6mm的施釉产品;
第三步,烧成
将施釉产品于110℃烘干后,装入窑炉中,进行烧成后,自然冷却至室温,得到易洁抗菌功能卫生陶瓷。
5.如权利要求4所述的易洁抗菌功能卫生陶瓷的制备方法,其特征为所述的烧成步骤具体包括:装入窑炉后,首先通过60min从室温升温至300℃,再经120min升温至800℃,再经150min升温至1110~1150℃,再经60min升温至1200~1250℃,保温30min。
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