CN107188614A - 一种自洁抗菌瓷质釉饰砖及其制造工艺 - Google Patents

一种自洁抗菌瓷质釉饰砖及其制造工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自洁抗菌瓷质釉饰砖，包括瓷砖胚体层以及由内而外依次涂覆在瓷砖胚体层上的化妆土层、图案装饰层和耐磨层，化妆土层、图案装饰层和耐磨层的基料中分别添加纳米ZnO抗菌剂，在瓷砖胚体层的表面形成三层抗菌层；一种自洁抗菌瓷质釉饰砖的制造工艺，包括以下步骤：A、对干燥瓷砖胚体表面喷水；B、将陶瓷化妆土基料与纳米ZnO抗菌剂球磨制浆，涂覆在瓷砖胚体表面；C、将陶瓷装饰釉基料与纳米ZnO抗菌剂球磨制浆，印刷在化妆土层的表面；D、将耐磨釉基料与纳米ZnO抗菌剂球磨制浆，涂覆在图案装饰层的表面；E、送入辊道窑进行烧成。本发明艺流程简单、成本低廉、实用性强、应用范围广、具备持久高效杀菌效果且耐磨。

Description

一种自洁抗菌瓷质釉饰砖及其制造工艺
技术领域
本发明涉及建筑陶瓷墙地砖领域，特别指一种自洁抗菌瓷质釉饰砖及其制造工艺。
背景技术
家庭、酒店、医院等环境因潮湿、阴暗容易滋生细菌、霉菌，这些病原菌影响了人们的身体健康，甚至危及生命。随着社会的发展和人们生活水平的提高，人们的环保意识也在不断增强，特别是在居家环境的净化方面。因此针对应用于室内装饰中最为常见的釉饰砖而言，就是要求其表面具有抗菌功能，尤其是使用于潮湿的厨房和卫生间的防滑瓷砖，因其表面多为凹凸效果，凹凸角落处更容易滋生、藏匿细菌，然而目前市场上绝大部分普通瓷砖是不具备抗菌功能的。
目前抗菌陶瓷有两大类：银系缓释型和纳米光触型，然而银系抗菌剂只能杀死细菌，不能分解净化细菌残骸，细菌残骸及其内毒素仍是极强的致病因子；纳米钛系抗菌剂在抗菌能力、耐久性、安全性等方面表现突出，在自然光下具有较好的光催化抗菌功能，但对于一些阴暗区域，抗菌效果则不明显，且其耐热性差，造成在使用和工艺上存在较大的缺陷，ZnO是一种宽禁带II—VI族化合物半导体材料，本身为白色，稳定性好，高温下不变色，不分解，价格相对上述两种抗菌剂要低很多，资源丰富，在较低浓度时无光条件下也显示出了优异的抗菌性能，而且拥有良好的生物相容性、安全性以及长效性，是无机抗菌剂研究的热点之一。
在改进原有技术将抗菌材料直接涂覆于瓷砖基体上或由机器压制于砖本体表层孔隙中的基础上，CN201635309公开了一种纳米抗菌瓷砖,包括瓷砖基体和纳米抗菌材料层，其中瓷砖集体上分布多个通孔，并将纳米抗菌材料填充于通孔及瓷砖基体之上，在纳米抗菌材料层上还设有透明釉料保护层，上述技术方法虽然可以有效降低纳米抗菌层的磨损并能提高纳米抗菌材料在瓷砖基体中所占的比重，利于瓷砖抗菌杀毒功效的发挥。但是布料复杂，纳米抗菌剂含量较多，除成本较高之外，还会影响砖形及砖的抗折性能，面上透明釉保护层能够有效降低纳米抗菌层的磨损，却也由于保护层对纳米抗菌层的覆盖，导致纳米抗菌层发挥的功效减弱。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种工艺流程简单、成本低廉、实用性强、应用范围广、具备更持久高效杀菌效果且耐磨的自洁抗菌瓷质釉饰砖及其制造工艺。
本发明采取的技术方案如下：一种自洁抗菌瓷质釉饰砖，包括瓷砖胚体层以及由内而外依次涂覆在瓷砖胚体层上的化妆土层、图案装饰层和耐磨层，其中，上述化妆土层、图案装饰层和耐磨层的基料中分别添加纳米ZnO抗菌剂，在瓷砖胚体层的表面形成三层抗菌层。
优选地，所述的瓷砖胚体层为干压成型瓷砖胚体，其表面为平面或凸面及凹坑深度不大于1mm的仿古凹凸面。
优选地，所述的化妆土层通过淋釉或喷釉的施釉方式涂覆在瓷砖胚体层上，其厚度为0.15-0.28mm。
优选地，所述的图案装饰层通过丝网印刷或辊筒印刷的方式涂覆在上述化妆土层上，其厚度为0.03-0.12mm。
优选地，所述的耐磨层的为透明釉，其釉层厚度为0.03-0.15mm，通过淋釉或甩釉或喷釉的方式涂覆在上述图案装饰层上；上述透明釉中含有质量比为10-20％的耐磨半透明干粒，干粒粒径为0.1-0.2mm，干粒耐磨度为4-5级，干粒的莫氏硬度为7-9级。
优选地，所述的纳米ZnO抗菌剂中ZnO的纯度不小于99.99％，纳米ZnO的粒径大小为20-85nm，纳米ZnO抗菌剂在上述化妆土层、图案装饰层和耐磨层的基料中所占总质量比为3-6％。
一种自洁抗菌瓷质釉饰砖的制造工艺，包括以下步骤：
A、对干燥瓷砖胚体表面喷水；
B、将陶瓷化妆土基料与纳米ZnO抗菌剂球磨制浆得到纳米ZnO抗菌化妆土釉料，并将该纳米ZnO抗菌化妆土釉料涂覆在步骤A中喷水后的瓷砖胚体表面，形成厚度为0.15-0.28的化妆土层；
C、将陶瓷装饰釉基料与纳米ZnO抗菌剂球磨制浆得到纳米ZnO抗菌装饰釉料，并将该纳米ZnO抗菌装饰釉料印刷在上述步骤B中化妆土层的表面，形成厚度为0.03-0.12的图案装饰层；
D、将耐磨釉基料与纳米ZnO抗菌剂球磨制浆得到纳米ZnO抗菌耐磨釉，并将该纳米ZnO抗菌耐磨釉涂覆在上述步骤C中图案装饰层的表面，形成厚度为0.03-0.05的耐磨层；
E、将上述步骤D中具有耐磨层的瓷砖胚体送入辊道窑进行烧成，烧成条件为：烧成温度1100～1220℃，烧成周期55～70分钟，烧成完成后得到吸水率小于0.1％的自洁抗菌瓷质釉饰砖。
优选地，所述的纳米ZnO中ZnO的纯度不小于99.99％，纳米ZnO的粒径大小为20-85nm，纳米ZnO抗菌剂在上述步骤B、C及D中的陶瓷化妆土基料、陶瓷装饰釉基料及耐磨釉基料中所占总质量比为3-6％；上述步骤B、C、D中球磨制浆采用湿法球磨，分别将陶瓷化妆土基料、陶瓷装饰釉基料及耐磨釉基料进行球磨，当浆料细度达到325目筛余0.2％-0.5％时，分别往其内加入纳米ZnO粉，并分别球磨搅拌0.8-1.5h混合均匀后待用；上述步骤B中的纳米ZnO抗菌化妆土釉料的施釉方式为淋釉或喷釉；上述步骤C中的纳米ZnO抗菌装饰釉料的施釉方式为丝网印刷或辊筒印刷；上述步骤D中纳米ZnO抗菌耐磨釉的施釉方式为淋釉或甩釉或喷釉，且纳米ZnO抗菌耐磨釉中加入有质量比为10-20％的耐磨半透明干粒，干粒粒径为0.1-0.2mm，干粒耐磨度达到4～5级，干粒的莫氏硬度为7～9级，其施釉方式采用直线淋干粒方式。
优选地，所述的步骤E得到的自洁抗菌瓷质釉饰砖进行抛光工艺或不进行抛光工艺，并依次继续进行磨边及打包步骤后得到成品。
优选地，所述的陶瓷化妆土基料、陶瓷装饰釉基料及耐磨釉基料与纳米ZnO抗菌剂进行球磨时，在釉浆中添加有解胶分散剂，解胶分散剂的配方质量比为：腐殖酸钠0.2％-0.4％、六偏磷酸钠0.2％-04％、三聚磷酸钠0.3％-0.5％、聚丙烯酸钠0.1％-0.3％、清水99.2％-98.4％。
本发明的有益效果在于：
本发明现有技术存在的不足和缺陷进行创新性设计，经过多次反复的实验总结，得到了一种自洁抗菌瓷质釉饰砖及其制造工艺，通过在球磨制浆的过程中分别在釉饰砖的化妆土基料、装饰釉基料、耐磨釉基料中添加纳米ZnO抗菌剂，制成含有纳米ZnO抗菌剂的釉料，经过多次试验对比后，选择最佳的试验参数工艺作为生产参数，具体地：
纳米ZnO的纯度为≥99.9％，其粒径大小为20～85nm，加入量为总质量比的3～6％，采用湿法球磨时，先球磨普通陶瓷釉基础料，当浆料的细度达到325目筛余0.2％～0.5％时，往其里加入纳米ZnO粉，一起球磨搅拌1h混合均匀后出球放浆待用；
涂覆耐磨层时，在装饰釉层上施纳米ZnO抗菌透明釉，其釉层厚度为：0.03～0.15mm，施釉方式可以为淋釉、甩釉或喷釉；为增加表层透明釉的耐磨性，在透明釉配方中加入了10～20％耐磨半透明干粒，进一步提高了抗菌瓷砖的耐磨性能，达到经久耐用、不易被磨损的效果，其干粒粒径为：0.1～0.2mm，其干粒耐磨度达到4～5级，其干粒的莫氏硬度为7～9级，其施釉方式采用直线淋干粒方式；
耐磨层涂覆完成之后进入辊道窑烧成，烧成制度为：烧成温度1100～1220℃，烧成周期：55～70分钟，得到的产品为吸水率＜0.1％的瓷质砖；
另外，本发明要求在釉料基料中加入纳米ZnO抗菌剂，由于纳米ZnO抗菌剂其比表面积大，对釉浆性能有一定的影响，为保证釉浆流动性，需要在釉浆中添加解胶分散剂，经多次试验，得到使用的解胶分散剂种类及最合理的配方比例为：腐殖酸钠0.2％～0.4％、六偏磷酸钠0.2％～04％、三聚磷酸钠0.3％～0.5％、聚丙烯酸钠0.1％～0.3％、清水99.2％-98.4％；
本发明通过研发试验得出的抗菌瓷质釉饰砖含有三层抗菌层，且具备更持久更高效杀菌效果且耐磨性好，经抗菌检测，本发明所得到的自洁抗菌陶瓷砖对大肠杆菌、葡萄链球菌的杀菌率在90％以上。
附图说明
图1为本发明自洁抗菌瓷质釉饰砖的剖视图。
图2为本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步描述：
如图1至图2所示，本发明采取的技术方案如下：一种自洁抗菌瓷质釉饰砖，包括瓷砖胚体层1以及由内而外依次涂覆在瓷砖胚体层1上的化妆土层2、图案装饰层3和耐磨层4，其中，上述化妆土层2、图案装饰层3和耐磨层4的基料中分别添加纳米ZnO抗菌剂，在瓷砖胚体层1的表面形成三层抗菌层。
瓷砖胚体层1为干压成型瓷砖胚体，其表面为平面或凸面及凹坑深度不大于1mm的仿古凹凸面。
化妆土层2通过淋釉或喷釉的施釉方式涂覆在瓷砖胚体层1上，其厚度为0.15-0.28mm。
图案装饰层3通过丝网印刷或辊筒印刷的方式涂覆在上述化妆土层2上，其厚度为0.03-0.12mm。
耐磨层4的为透明釉，其釉层厚度为0.03-0.15mm，通过淋釉或甩釉或喷釉的方式涂覆在上述图案装饰层3上；上述透明釉中含有质量比为10-20％的耐磨半透明干粒，干粒粒径为0.1-0.2mm，干粒耐磨度为4-5级，干粒的莫氏硬度为7-9级。
纳米ZnO抗菌剂中ZnO的纯度不小于99.99％，纳米ZnO的粒径大小为20-85nm，纳米ZnO抗菌剂在上述化妆土层2、图案装饰层3和耐磨层4的基料中所占总质量比为3-6％。
一种自洁抗菌瓷质釉饰砖的制造工艺，包括以下步骤：
A、对干燥瓷砖胚体表面喷水；
B、将陶瓷化妆土基料与纳米ZnO抗菌剂球磨制浆得到纳米ZnO抗菌化妆土釉料，并将该纳米ZnO抗菌化妆土釉料涂覆在步骤A中喷水后的瓷砖胚体表面，形成厚度为0.15-0.28的化妆土层；
C、将陶瓷装饰釉基料与纳米ZnO抗菌剂球磨制浆得到纳米ZnO抗菌装饰釉料，并将该纳米ZnO抗菌装饰釉料印刷在上述步骤B中化妆土层的表面，形成厚度为0.03-0.12的图案装饰层；
D、将耐磨釉基料与纳米ZnO抗菌剂球磨制浆得到纳米ZnO抗菌耐磨釉，并将该纳米ZnO抗菌耐磨釉涂覆在上述步骤C中图案装饰层的表面，形成厚度为0.03-0.05的耐磨层；
E、将上述步骤D中具有耐磨层的瓷砖胚体送入辊道窑进行烧成，烧成条件为：烧成温度1100～1220℃，烧成周期55～70分钟，烧成完成后得到吸水率小于0.1％的自洁抗菌瓷质釉饰砖。
纳米ZnO中ZnO的纯度不小于99.99％，纳米ZnO的粒径大小为20-85nm，纳米ZnO抗菌剂在上述步骤B、C及D中的陶瓷化妆土基料、陶瓷装饰釉基料及耐磨釉基料中所占总质量比为3-6％；上述步骤B、C、D中球磨制浆采用湿法球磨，分别将陶瓷化妆土基料、陶瓷装饰釉基料及耐磨釉基料进行球磨，当浆料细度达到325目筛余0.2％-0.5％时，分别往其内加入纳米ZnO粉，并分别球磨搅拌0.8-1.5h混合均匀后待用；上述步骤B中的纳米ZnO抗菌化妆土釉料的施釉方式为淋釉或喷釉；上述步骤C中的纳米ZnO抗菌装饰釉料的施釉方式为丝网印刷或辊筒印刷；上述步骤D中纳米ZnO抗菌耐磨釉的施釉方式为淋釉或甩釉或喷釉，且纳米ZnO抗菌耐磨釉中加入有质量比为10-20％的耐磨半透明干粒，干粒粒径为0.1-0.2mm，干粒耐磨度达到4～5级，干粒的莫氏硬度为7～9级，其施釉方式采用直线淋干粒方式。
步骤E得到的自洁抗菌瓷质釉饰砖进行抛光工艺或不进行抛光工艺，并依次继续进行磨边及打包步骤后得到成品。
陶瓷化妆土基料、陶瓷装饰釉基料及耐磨釉基料与纳米ZnO抗菌剂进行球磨时，在釉浆中添加有解胶分散剂，解胶分散剂的配方质量比为：腐殖酸钠0.2％-0.4％、六偏磷酸钠0.2％-04％、三聚磷酸钠0.3％-0.5％、聚丙烯酸钠0.1％-0.3％、清水99.2％-98.4％。
进一步，本发明，所用的纳米ZnO的纯度为≥99.9％，其粒径大小为20～85nm，加入量为总质量比的3～6％，湿法球磨时，先球磨普通陶瓷釉基础料，当浆料的细度达到325目筛余0.2％～0.5％时，往其里加入纳米ZnO粉，一起球磨搅拌1h混合均匀后出球放浆待用。自洁抗菌瓷质釉饰砖坯体为干压成型瓷砖坯体，其表面可以是平面，也可以是仿古凹凸面，仿古凹凸面凹坑深度最大为1mm；坯体经过干燥窑干燥，喷水后在坯体上以淋釉或喷釉的施釉方式涂覆纳米ZnO抗菌化妆土釉料，其釉层厚度为：0.15～0.28mm；再用丝网印刷或辊筒印刷的方式在抗菌化妆土釉层上进行装饰，其釉层厚度为：0.03～0.12mm(装饰层也可使用抗菌墨水进行喷墨打印装饰)；再在装饰釉层上施纳米ZnO抗菌透明釉，其釉层厚度为：0.03～0.15mm，施釉方式可以为淋釉、甩釉或喷釉。为增加表层透明釉的耐磨性，在透明釉配方中加入了10～20％耐磨半透明干粒，进一步提高了抗菌瓷砖的耐磨性能，达到经久耐用、不易被磨损的效果，其干粒粒径为：0.1～0.2mm，其干粒耐磨度达到4～5级，其干粒的莫氏硬度为7～9级，其施釉方式采用直线淋干粒方式。完成之后进入辊道窑烧成，烧成制度为：烧成温度1100～1220℃，烧成周期：55～70分钟，得到的产品为吸水率＜0.1％的瓷质砖，得到的自洁抗菌陶瓷砖可以进行抛光也可以不抛光。
在釉料基料中加入纳米ZnO抗菌剂，由于其比表面积大，对釉浆性能有一定的影响，为保证釉浆流动性，需要在釉浆中添加解胶分散剂，经多次试验，得到使用的解胶分散剂种类及最合理的配方比例为：腐殖酸钠0.2％～0.4％、六偏磷酸钠0.2％～04％、三聚磷酸钠0.3％～0.5％、聚丙烯酸钠0.1％～0.3％。本发明自洁抗菌剂陶瓷砖所有釉料层都添加了纳米ZnO抗菌剂，大大地提高了瓷砖的抗菌功效和杀菌效果，经抗菌检测，所得到的自洁抗菌陶瓷砖对大肠杆菌、葡萄链球菌的杀菌率在90％以上。相比目前已有技术，本发明制造工艺简单，在原有瓷质砖制造工艺平台上进行，无需添加新设备；本抗菌陶瓷砖所有釉料层均添加纳米ZnO抗菌剂，大大提高了瓷砖的抗菌功效和杀菌效果，表层透明釉层为耐磨层，提高了瓷砖表层耐磨性，抗菌效果更持久。
另外，作为本发明的替代方案，通过纳米TiO2抗菌剂替代纳米ZnO抗菌剂，同样可以达到自洁抗菌效果，该方案是在本发明基础上进行的可预见性拓展，因此也属于本发明的保护范围，但其成本高，且在无光线或光线较弱的地方杀菌效果大大减弱。
本发明的实施例只是介绍其具体实施方式，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本发明专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本发明专利权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种自洁抗菌瓷质釉饰砖，其特征在于：包括瓷砖胚体层(1)以及由内而外依次涂覆在瓷砖胚体层(1)上的化妆土层(2)、图案装饰层(3)和耐磨层(4)，其中，上述化妆土层(2)、图案装饰层(3)和耐磨层(4)的基料中分别添加纳米ZnO抗菌剂，在瓷砖胚体层(1)的表面形成三层抗菌层。
2.根据权利要求1所述的一种自洁抗菌瓷质釉饰砖，其特征在于：所述的瓷砖胚体层(1)为干压成型瓷砖胚体，其表面为平面或凸面及凹坑深度不大于1mm的仿古凹凸面。
3.根据权利要求2所述的一种自洁抗菌瓷质釉饰砖，其特征在于：所述的化妆土层(2)通过淋釉或喷釉的施釉方式涂覆在瓷砖胚体层(1)上，其厚度为0.15-0.28mm。
4.根据权利要求3所述的一种自洁抗菌瓷质釉饰砖，其特征在于：所述的图案装饰层(3)通过丝网印刷或辊筒印刷的方式涂覆在上述化妆土层(2)上，其厚度为0.03-0.12mm。
5.根据权利要求4所述的一种自洁抗菌瓷质釉饰砖，其特征在于：所述的耐磨层(4)的为透明釉，其釉层厚度为0.03-0.15mm，通过淋釉或甩釉或喷釉的方式涂覆在上述图案装饰层(3)上；上述透明釉中含有质量比为10-20％的耐磨半透明干粒，干粒粒径为0.1-0.2mm，干粒耐磨度为4-5级，干粒的莫氏硬度为7-9级。
6.根据权利要求5所述的一种自洁抗菌瓷质釉饰砖，其特征在于：所述的纳米ZnO抗菌剂中ZnO的纯度不小于99.99％，纳米ZnO的粒径大小为20-85nm，纳米ZnO抗菌剂在上述化妆土层(2)、图案装饰层(3)和耐磨层(4)的基料中所占总质量比为3-6％。
7.一种自洁抗菌瓷质釉饰砖的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
A、对干燥瓷砖胚体表面喷水；
B、将陶瓷化妆土基料与纳米ZnO抗菌剂球磨制浆得到纳米ZnO抗菌化妆土釉料，并将该纳米ZnO抗菌化妆土釉料涂覆在步骤A中喷水后的瓷砖胚体表面，形成厚度为0.15-0.28的化妆土层；
C、将陶瓷装饰釉基料与纳米ZnO抗菌剂球磨制浆得到纳米ZnO抗菌装饰釉料，并将该纳米ZnO抗菌装饰釉料印刷在上述步骤B中化妆土层的表面，形成厚度为0.03-0.12的图案装饰层；
D、将耐磨釉基料与纳米ZnO抗菌剂球磨制浆得到纳米ZnO抗菌耐磨釉，并将该纳米ZnO抗菌耐磨釉涂覆在上述步骤C中图案装饰层的表面，形成厚度为0.03-0.05的耐磨层；
E、将上述步骤D中具有耐磨层的瓷砖胚体送入辊道窑进行烧成，烧成条件为：烧成温度1100～1220℃，烧成周期55～70分钟，烧成完成后得到吸水率小于0.1％的自洁抗菌瓷质釉饰砖。
8.根据权利要求7所述的一种自洁抗菌瓷质釉饰砖的制造工艺，其特征在于：所述的纳米ZnO中ZnO的纯度不小于99.99％，纳米ZnO的粒径大小为20-85nm，纳米ZnO抗菌剂在上述步骤B、C及D中的陶瓷化妆土基料、陶瓷装饰釉基料及耐磨釉基料中所占总质量比为3-6％；上述步骤B、C、D中球磨制浆采用湿法球磨，分别将陶瓷化妆土基料、陶瓷装饰釉基料及耐磨釉基料进行球磨，当浆料细度达到325目筛余0.2％-0.5％时，分别往其内加入纳米ZnO粉，并分别球磨搅拌0.8-1.5h混合均匀后待用；上述步骤B中的纳米ZnO抗菌化妆土釉料的施釉方式为淋釉或喷釉；上述步骤C中的纳米ZnO抗菌装饰釉料的施釉方式为丝网印刷或辊筒印刷；上述步骤D中纳米ZnO抗菌耐磨釉的施釉方式为淋釉或甩釉或喷釉，且纳米ZnO抗菌耐磨釉中加入有质量比为10-20％的耐磨半透明干粒，干粒粒径为0.1-0.2mm，干粒耐磨度达到4～5级，干粒的莫氏硬度为7～9级，其施釉方式采用直线淋干粒方式。
9.根据权利要求8所述的一种自洁抗菌瓷质釉饰砖的制造工艺，其特征在于：所述的步骤E得到的自洁抗菌瓷质釉饰砖进行抛光工艺或不进行抛光工艺，并依次继续进行磨边及打包步骤后得到成品。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的一种自洁抗菌瓷质釉饰砖的制造工艺，其特征在于：所述的陶瓷化妆土基料、陶瓷装饰釉基料及耐磨釉基料与纳米ZnO抗菌剂进行球磨时，在釉浆中添加有解胶分散剂，解胶分散剂的配方质量比为：腐殖酸钠0.2％-0.4％、六偏磷酸钠0.2％-04％、三聚磷酸钠0.3％-0.5％、聚丙烯酸钠0.1％-0.3％、清水99.2％-98.4％。
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