CN106007688A - 一种具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板及其制备方法，该瓷板包括坯体和覆盖在坯体正面的纳米二氧化钛薄膜；所述坯体包括如下重量份数的组分制备而成：钾钠长石A:15‑20份、硬质高铝粘土:8‑12份、钾钠长石B:15‑20份、钾钠长石C:15‑20份、高岭土:10‑15份、广西白泥:10‑15份、滑石:1‑2份、膨润土:4‑8份、高塑性黏土：10‑15份。本发明经高温锻烧和低温喷涂的双重工艺，瓷板表面获得一定厚度的纳米二氧化钛薄膜，该产品在光照射下能完全杀死表面细菌，具有抗菌杀菌效果。

Description

一种具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板 及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷制备领域，更具体地说，涉及一种具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板及其制备方法。
背景技术
2cm户外瓷板是一种新型建筑板材，现今及未来它都是一种取代天然石材且被广泛应用于地面和外墙干挂的建筑装饰材料。但在使用过程中碰到地面青苔及建筑物外墙灰尘清理的问题，目前是采用人工清理的处理办法。这种新型户外瓷板的后期维护保养的研究目前还是空白。
发明内容
2cm厚户外瓷板被广泛应用于户外地面铺贴和建筑物外墙干挂，但后期的清洁护理工作也显得比较麻烦，工作量巨大，然而目前在此方面的专业研究匮乏，本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板及其制备方法，就是利用纳米二氧化钛原料作为抗菌自洁剂来生产一种本身具备抗菌自洁的厚度为2cm瓷板，以此解决瓷板后期护理问题。本发明经高温锻烧和低温喷涂的双重工艺，瓷板表面获得一定厚度的纳米二氧化钛薄膜，该产品在光照射下能完全杀死表面细菌，具有抗菌杀菌效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板，包括坯体和覆盖在坯体正面的纳米二氧化钛薄膜；
所述坯体包括如下重量份数的组分制备而成：
本发明所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板，其中，所述坯体的厚度为2cm；所述纳米二氧化钛薄膜的厚度为1-2mm。
本发明所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板，其中，所述钾钠长石A产自山东烟台的钾钠长石，钾钠长石B产自山东莱芜的钾钠长石，钾钠长石C产自山东临沂的钾钠长石。钾钠长石在瓷砖坯体内是一类熔剂内原料。在实际生产过程中为了稳定生产起见，尤其是比例高的一类原料会拆分成3-4种成份接近的原料。那么所谓A\B\C的意思是成份相当，但产地不同的原料。
纳米二氧化钛的抗菌自洁的机理：由于TiO2电子结构所具有的特点，使其受光时生成化学活泼性很强的超氧化物阴离子自由基和氢氧自由基，攻击有机物，达到降解有机污染物的作用。当遇到细菌时，直接攻击细菌的细胞，致使细菌细胞内的有机物降解，以此杀灭细菌，并使之分解。
TiO2薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性，因此其具有防雾功能。纳米TiO2具有很强的“超亲水性”，在它的表面不易形成水珠，而且纳米TiO2在可见光照射下可以对碳氢化合物作用。利用这样一个效应可以在物体表面涂上一层纳米TiO2薄层，利用氧化钛的光催化反应就可以把吸附在氧化钛表面的有机污染物分解为CO2和O2，同剩余的无机物一起可被雨水冲刷干净，从而实现自清洁功能。
本发明还提供一种如上述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)瓷板坯体粉料的制备：
将坯体所需原料按照配方量加入球磨机细磨，控制泥浆细度200-300目，筛余的重量百分比为1-1.5％，出磨经过筛除铁进泥浆池，再通过喷雾造粒工艺制备出合格的坯体粉料颗粒，陈腐24小时；泥浆的细度控制是通过筛余来表现的，筛余大了，则不利于坯体后期的烧结，烧成温度会高，吸水率会高。合理的控制筛余的大小有利于坯体烧结成瓷。
(2)瓷板釉料的制备：
将釉料加入球磨机后细磨，釉料过325目筛余控制在0.3-0.5％，检验合格后，在球磨机内加入纳米二氧化钛粉末，球磨8-12min，经过100目筛网并除铁，放进储釉罐陈腐备用；优选地，加入纳米二氧化钛粉末的量为釉料干重的0.2％，即1吨釉料加入2kg纳米二氧化钛粉末；现实生产中，根据球磨机型号将相应重量的釉料加入球磨机后细磨，如2吨、3吨、5吨等；本发明采用的釉料为一种高温亚光釉。除铁过程:建陶行业一般用自动除铁器，目的是除去金属杂质，提高白度。
(3)纳米二氧化钛悬浮液的制备：
将白色蓬松粉末状的纳米二氧化钛加入水中，制成质量浓度为5％的纳米二氧化钛悬浮液；
(4)压制成型：
将经过陈腐的坯体粉料颗粒输送至压机，压制成型；
(5)干燥、施釉、印花：
成型后的生坯经过烘干窑烘干，干坯经皮带输送至釉线施釉，釉坯经过喷墨印花机，打印石材图案；
(6)窑炉烧成：
印花后的釉坯皮带输送至窑炉进入烧成阶段；
(7)喷涂纳米二氧化钛悬浮液：
瓷板出窑炉后冷却，开始喷涂制备好的纳米二氧化钛悬浮液，鼓风机吹干；
(8)修边、包装：
经过喷涂后的瓷板经过修边设备，加工成标准尺寸，最后开始包装入库。
本发明所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，其中，所述步骤(1)中合格的坯体粉料颗粒级配如下所示：20目以下的粉料颗粒含量小于坯体粉料重量的2％；20-40目粉料颗粒含量占坯体粉料重量的40-50％；40-60目的粉料颗粒含量占坯体粉料重量的40-50％；60-80目的粉料颗粒含量小于坯体粉料重量的10％；80-100目的粉料颗粒含量小于坯体粉料重量的5％；100目以下的粉料颗粒含量小于坯体粉料重量的2％；上述各个目数的坯体粉料颗粒的重量百分比之和为100％。
本发明所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，其中，所述步骤(2)中在球磨机内加入纳米二氧化钛粉末的量为釉料干重的0.15-0.25％。
本发明所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，其中，所述步骤(4)压制成型中压力38000N，频率4.5次/min。
本发明所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，其中，所述步骤(5)成型后的生坯经过烘干窑烘干，干坯控制水份至≤0.5％；干坯经皮带输送至釉线施釉，施釉重量380-420g/m2，釉料比重1.4-1.6g/ml。
本发明所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，其中，所述步骤(6)窑炉烧成的烧成温度1180-1210℃，烧成周期90-120min。
本发明所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，其中，所述步骤(7)出窑炉后冷却至180±20℃，喷涂纳米二氧化钛悬浮液重量控制在280-320g/m2。
实施本发明的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板及其制备方法，具有以下有益效果：
(1)本发明经高温锻烧和低温喷涂的双重工艺，瓷板表面获得一定厚度的纳米二氧化钛薄膜，该产品在光照射下能完全杀死表面细菌，具有抗菌杀菌效果；
(2)另外，本发明的纳米二氧化钛瓷板的抗菌自洁的机理：由于TiO2电子结构所具有的特点，使其受光时生成化学活泼性很强的超氧化物阴离子自由基和氢氧自由基，攻击有机物，达到降解有机污染物的作用。当遇到细菌时，直接攻击细菌的细胞，致使细菌细胞内的有机物降解，以此杀灭细菌，并使之分解；
TiO2薄膜在光照下具有超亲水性和超永久性，因此其具有防雾功能。纳米TiO2具有很强的“超亲水性”，在它的表面不易形成水珠，而且纳米TiO2在可见光照射下可以对碳氢化合物作用。利用这样一个效应可以在物体表面涂上一层纳米TiO2薄层，利用氧化钛的光催化反应就可以把吸附在氧化钛表面的有机污染物分解为CO2和O2，同剩余的无机物一起可被雨水冲刷干净，从而实现自清洁功能。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述：
非特殊说明，本发明所采用的所有原料均为采用本领域常规的原料石材以及试剂。
实施例1一种具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板，包括坯体和覆盖在坯体正面的纳米二氧化钛薄膜；
所述坯体包括如下重量份数的组分制备而成：
该具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)瓷板坯体粉料的制备：
将坯体所需原料按照配方量加入球磨机细磨，控制泥浆细度250目，筛余的重量百分比为1-1.5％，出磨经过筛除铁进泥浆池，再通过喷雾造粒工艺制备出合格的坯体粉料颗粒，陈腐24小时；
所述步骤(1)中合格的坯体粉料颗粒级配如下所示：20目以下的粉料颗粒含量小于坯体粉料重量的2％；20-40目粉料颗粒含量占坯体粉料重量的40-50％；40-60目的粉料颗粒含量占坯体粉料重量的40-50％；60-80目的粉料颗粒含量小于坯体粉料重量的10％；80-100目的粉料颗粒含量小于坯体粉料重量的5％；100目以下的粉料颗粒含量小于坯体粉料重量的2％；上述各个目数的坯体粉料颗粒的重量百分比之和为100％。
(2)瓷板釉料的制备：
将釉料加入球磨机后细磨，釉料过325目筛余控制在0.3-0.5％，检验合格后，在球磨机内加入纳米二氧化钛粉末，球磨10min，经过100目筛网并除铁，放进储釉罐陈腐备用；在球磨机内加入纳米二氧化钛粉末的量为釉料干重的0.2％。
(3)纳米二氧化钛悬浮液的制备：
将白色蓬松粉末状的纳米二氧化钛加入水中，制成质量浓度为5％的纳米二氧化钛悬浮液；
(4)压制成型：
将经过陈腐的坯体粉料颗粒输送至压机，压制成型，压制成型中压力38000N，频率4.5次/min；
(5)干燥、施釉、印花：
成型后的生坯经过烘干窑烘干，干坯控制水份至≤0.5％；干坯经皮带输送至釉线施釉，施釉重量400g/m2，釉料比重1.5g/ml；釉坯经过喷墨印花机，打印石材图案；
(6)窑炉烧成：
印花后的釉坯皮带输送至窑炉进入烧成阶段，烧成温度1190℃，烧成周期110min；
(7)喷涂纳米二氧化钛悬浮液：
瓷板出窑炉后冷却，开始喷涂制备好的纳米二氧化钛悬浮液，鼓风机吹干；出窑炉后冷却至180±20℃，喷涂纳米二氧化钛悬浮液重量控制在300g/m2。
(8)修边、包装：
经过喷涂后的瓷板经过修边设备，加工成标准尺寸，最后开始包装入库。
实施例2-3
按照实施例1中配比秤取相应的原料，然后按照实施例1中步骤进行制备，不同之处在于制备方法中的处理的参数，具体详见表1：
表1：实施例2-3制备工艺参数表
下面，取实施例1-3制得的厚度为2cm的瓷板的抗菌杀菌性能的验证，见表2，其中对比实施例采用的瓷板为普通瓷板。
表2实施例1-3以及对比实施例的瓷板的抗菌杀菌性能
由表2的结果显示，本发明制备的纳米二氧化钛瓷板相对于普通瓷板具有优异的抗菌性能。此外，该产品户外实验，可以看到瓷板表面的灰尘随雨水冲刷后焕然一新，证明其具有自洁功能。因此，可以看出经过高温锻烧和低温喷涂的双重工艺的纳米二氧化钛粒子与瓷板表面结合十分牢固，具有强的耐摩擦性，具有耐久性，长期有效。此项发明解决了该产品后期维护的问题，尤其减少了高楼外墙清洗时的安全事故隐患的发生，为这一新型建筑装饰板材的推广起到了促进作用，该产品是一款生态环保瓷板。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板，其特征在于，包括坯体和覆盖在坯体正面的纳米二氧化钛薄膜；
所述坯体包括如下重量份数的组分制备而成：
2.根据权利要求1所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板，其特征在于，所述坯体的厚度为2cm；所述纳米二氧化钛薄膜的厚度为1-2mm。
3.根据权利要求1所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板，其特征在于，所述钾钠长石A产自山东烟台的钾钠长石，钾钠长石B产自山东莱芜的钾钠长石，钾钠长石C产自山东临沂的钾钠长石。
4.一种如权利要求1所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)瓷板坯体粉料的制备：
将坯体所需原料按照配方量加入球磨机细磨，控制泥浆细度200-300目，筛余的重量百分比为1-1.5％，出磨经过筛除铁进泥浆池，再通过喷雾造粒工艺制备出合格的坯体粉料颗粒，陈腐24小时；
(2)瓷板釉料的制备：
将釉料加入球磨机后细磨，釉料过325目筛余控制在0.3-0.5％，检验合格后，在球磨机内加入纳米二氧化钛粉末，球磨8-12min，经过100目筛网并除铁，放进储釉罐陈腐备用；
(3)纳米二氧化钛悬浮液的制备：
将白色蓬松粉末状的纳米二氧化钛加入水中，制成质量浓度为5％的纳米二氧化钛悬浮液；
(4)压制成型：
将经过陈腐的坯体粉料颗粒输送至压机，压制成型；
(5)干燥、施釉、印花：
成型后的生坯经过烘干窑烘干，干坯经皮带输送至釉线施釉，釉坯经过喷墨印花机，打印石材图案；
(6)窑炉烧成：
印花后的釉坯皮带输送至窑炉进入烧成阶段；
(7)喷涂纳米二氧化钛悬浮液：
瓷板出窑炉后冷却，开始喷涂制备好的纳米二氧化钛悬浮液，鼓风机吹干；
(8)修边、包装：
经过喷涂后的瓷板经过修边设备，加工成标准尺寸，最后开始包装入库。
5.根据权利要求4所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中合格的坯体粉料颗粒级配如下所示：20目以下的粉料颗粒含量小于坯体粉料重量的2％；20-40目粉料颗粒含量占坯体粉料重量的40-50％；40-60目的粉料颗粒含量占坯体粉料重量的40-50％；60-80目的粉料颗粒含量小于坯体粉料重量的10％；80-100目的粉料颗粒含量小于坯体粉料重量的5％；100目以下的粉料颗粒含量小于坯体粉料重量的2％；上述各个目数的坯体粉料颗粒的重量百分比之和为100％。
6.根据权利要求4所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中在球磨机内加入纳米二氧化钛粉末的量为釉料干重的0.15-0.25％。
7.根据权利要求4所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)压制成型中压力38000N，频率4.5次/min。
8.根据权利要求4所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)成型后的生坯经过烘干窑烘干，干坯控制水份至≤0.5％；干坯经皮带输送至釉线施釉，施釉重量380-420g/m2，釉料比重1.4-1.6g/ml。
9.根据权利要求4所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，其特征在于，所述步骤(6)窑炉烧成的烧成温度1180-1210℃，烧成周期90-120min。
10.根据权利要求4所述的具有抗菌自洁功能的户外生态环保瓷板的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)出窑炉后冷却至180±20℃，喷涂纳米二氧化钛悬浮液重量控制在280-320g/m2。
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