CN113024117A - 陶瓷釉浆、抗菌陶瓷及其陶瓷的制备工艺 - Google Patents

陶瓷釉浆、抗菌陶瓷及其陶瓷的制备工艺 Download PDF

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Abstract

本申请涉及陶瓷生产的技术领域，具体公开了陶瓷釉浆、抗菌陶瓷及其陶瓷的制备工艺。陶瓷釉浆包括以下质量份数的原料经过搅拌混合得到：石英25‑35份，长石20‑30份等陶瓷釉料，抗菌剂3‑7份和水55‑65份；抗菌陶瓷由上述陶瓷泥浆制备获得；其制备工艺为：陶瓷釉浆通过喷釉的方式对陶瓷生坯进行施釉，施釉后在氮气保护下进行升温烧结。本申请的抗菌陶瓷可用于陶瓷生产，其具有陶瓷制品抗菌效果好、耐磨强度高的优点。

Description

陶瓷釉浆、抗菌陶瓷及其陶瓷的制备工艺
技术领域
本申请涉及陶瓷生产的技术领域，更具体地说，它涉及陶瓷釉浆、抗菌陶瓷及其陶瓷的制备工艺。
背景技术
随着陶瓷的应用领域逐渐广泛，人们对陶瓷的性能要求越来越高，尤其是卫生陶瓷的使用环境会比较容易受到细菌污染，为了保证对人们的生产生活起到保护作用，卫生陶瓷的性能有待提升。
目前，现有的陶瓷的制备方法包括以下步骤：
S1:将陶瓷泥料制备得到陶瓷生坯；
S2:将陶瓷釉浆和水按照一定比例混合，经球磨机研磨后，过筛得到釉浆；
S3:将釉浆通过喷釉的方式对陶瓷生坯进行施釉；
S4:对施釉后的陶瓷半成品进行烧结，得到陶瓷制品。
针对上述中的相关技术，发明人认为卫生陶瓷在使用的过程中会接触到大量污染物，如细菌、污垢等，由于陶瓷制品的釉层受工艺影响会存在很多细小的针孔和微裂纹，釉层的针孔和微裂纹中容易滋生细菌，降低陶瓷制品的卫生安全。
发明内容
为了提高陶瓷的抗菌性能，本申请提供一种陶瓷釉浆。
为了获得抗菌性能好的抗菌陶瓷，本申请提供一种抗菌陶瓷。
为了获得抗菌性能好的抗菌陶瓷，本申请提供一种抗菌陶瓷的制备工艺。
本申请提供的一种陶瓷釉浆采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种陶瓷釉浆，采用如下的技术方案：
一种陶瓷釉料，包括以下质量份数的原料经过搅拌混合得到：
陶瓷釉浆：石英25-35份，长石20-30份，氧化锌2-6份，方解石10-16份，白云石5-11份，碳酸钡5-12份，三氧化二铝1-4份，苏州土4-8份，熔块1-6份；
抗菌剂3-7份，所述抗菌剂为载银活性氧化铝，水55-65份。
通过采用上述技术方案，由于陶瓷制品的釉层表面存在细小的微裂纹和针孔容易滋生细菌，清理不方便；载银活性氧化铝是通过负载的方式将银离子负载到活性氧化铝载体上得到的一种抗菌材料，将活性氧化铝与硝酸银离子混合后在通过热处理制得载银活性氧化铝，在陶瓷釉浆中加入载银活性氧化铝，载银活性氧化铝作为无机抗菌剂随陶瓷釉浆一同进行烧结，使制得陶瓷制品表面具有抗菌性，当陶瓷制品的釉面与水接触后可析出银离子，陶瓷制品的釉层释放出银离子破坏细菌生长，并使细菌丧失繁殖能力而死亡，使陶瓷制品具有自清洁的抗菌效果。
优选的，所述活性氧化铝为硼改性后的活性氧化铝。
通过采用上述技术方案，硼改性后的活性氧化铝可有效提高活性氧化铝的比表面积，使活性氧化铝对银离子进行负载时，能够将更多的银离子负载到活性氧化铝上，抗菌剂用量小的同时抗菌效果好，保证陶瓷制品的抗菌效果，同时在制备活性氧化铝的过程中引入硼元素，硼随陶瓷釉料一同烧结使烧成的陶瓷釉层更致密，陶瓷制品的耐磨强度更好。
优选的，所述活性氧化铝的细度为300-400目。
通过采用上述技术方案，活性氧化铝的细度较小时，能够更易受到分散剂的影响分散在陶瓷釉浆中，活性氧化铝的活性中心发挥抗菌效果，活性氧化铝负载银离子后，银离子能够在陶瓷釉层持续的释放出抗菌效果。
优选的，还包括分散剂4-7份。
通过采用上述技术方案，陶瓷釉浆和载银活性氧化铝在水中进行分散时，会受到重力、浮力以及粒子之间的作用力影响，导致颗粒容易沉降，陶瓷釉浆的稳定性较差，加入分散剂后，分散剂吸附在粒子的表面，使陶瓷泥料颗粒表面被分散剂包裹覆盖，阻碍颗粒团聚，从而提高陶瓷釉浆的悬浮性和稳定性，保证载银活性氧化铝均匀的分散在釉浆中，提高釉浆的抗菌性能。
优选的，所述分散剂为三聚磷酸钠。
通过采用上述技术方案，三聚磷酸钠为无机分散剂，三聚磷酸钠在釉浆烧成的过程中挥发量小，减少陶瓷制品的釉层出现细小的针孔和气泡的情况，使烧成的陶瓷釉层更加致密，减少细菌的粘附；三聚磷酸钠电离成离子后吸附于釉料颗粒和抗菌剂颗粒表面，使颗粒表面电荷密度提高，通过表面同种电荷斥力作用，克服了颗粒间的范德华吸引力，实现分散效果，使载银活性氧化铝能更好的分散在釉浆中，且施釉时载银活性氧化铝能均匀的分布在陶瓷生坯的表面，使烧成后的陶瓷制品的抗菌效果更好。
第二方面，本申请提供一种抗菌陶瓷，采用如下的技术方案：
一种抗菌陶瓷，由上述所述的陶瓷釉浆制备获得。
通过采用上述技术方案，由于陶瓷制品的釉层表面存在细小的微裂纹和针孔容易滋生细菌，清理不方便；载银活性氧化铝是通过负载的方式将银离子负载到活性氧化铝载体上得到的一种抗菌材料，将活性氧化铝与硝酸银离子混合后在一定的温度下热处理制得载银活性氧化铝，在陶瓷釉浆中加入载银活性氧化铝，载银活性氧化铝作为无机抗菌剂随陶瓷釉浆一同进行烧结，使制得陶瓷制品表面具有抗菌性，当陶瓷制品的釉面与水接触后可析出银离子，陶瓷制品的釉层释放出银离子破坏细菌生长，并使细菌丧失繁殖能力而死亡，使陶瓷制品具有自清洁的抗菌效果。
硼改性后的活性氧化铝可有效提高活性氧化铝的比表面积，使活性氧化铝对银离子进行负载时，能够将更多的银离子负载到活性氧化铝上，抗菌剂用量小的同时抗菌效果好，保证陶瓷制品的抗菌效果，同时在制备活性氧化铝的过程中引入硼元素，硼随陶瓷釉料一同烧结使烧成的陶瓷釉层更致密，陶瓷制品的耐磨强度更好。
三聚磷酸钠为无机分散剂，三聚磷酸钠在釉浆烧成的过程中挥发量小，减少陶瓷制品的釉层出现细小的针孔和气泡的情况，使烧成的陶瓷釉层更加致密，减少细菌的粘附；三聚磷酸钠电离成离子后吸附于釉料颗粒和抗菌剂颗粒表面，使颗粒表面电荷密度提高，通过表面同种电荷斥力作用，克服了颗粒间的范德华吸引力，实现分散效果，使载银活性氧化铝能更好的分散在釉浆中，且施釉时载银活性氧化铝能均匀的分布在陶瓷生坯的表面，使烧成后的陶瓷制品的抗菌效果更好。
第三方面，本申请提供一种抗菌陶瓷的制备工艺，采用如下的技术方案：
一种抗菌陶瓷的制备方法，包括以下步骤，
S1:制备陶瓷生坯；
S2:将上述所述的陶瓷釉浆，球磨后过筛；
S3:将陶瓷釉浆通过喷釉的方式对陶瓷生坯进行施釉，施釉厚度0.6-1mm；
S4:将施釉后的陶瓷半成品升温烧成，在烧成气氛下进行烧成，得到抗菌陶瓷。
通过采用上述技术方案，活性氧化铝是γ-Al2O3，在1000℃以上热处理后会转变成α-Al2O3，虽然α-Al2O3没有抗菌的效果，但α-Al2O3的硬度大，耐腐蚀性好，可提高陶瓷釉层的耐磨强度。
优选的，一种抗菌陶瓷的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤，
S1:制备陶瓷生坯；
S2:将权利要求2的陶瓷釉浆，球磨后过筛；
S3:将陶瓷釉浆通过喷釉的方式对陶瓷生坯进行施釉，施釉厚度0.6-1mm；
S4:将施釉后的陶瓷半成品升温烧成，在氮气的烧成气氛下进行烧成，得到抗菌陶瓷。
通过采用上述技术方案，通入氮气做保护气体，烧结时氮气与施釉后的陶瓷生坯相接触，且氮气与釉浆中的硼反应生成氮化硼，氮化硼具有良好的耐热性，可通过烧结镶嵌在陶瓷釉层表面，使陶瓷釉层的耐磨强度提高，同时氮化硼几乎不与酸碱反应，耐酸碱腐蚀的能力强，能够使抗菌陶瓷持久的保持抗菌性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用载银活性氧化铝，载银活性氧化铝是通过负载的方式将银离子负载到活性氧化铝载体上得到的一种抗菌材料，将活性氧化铝与硝酸银离子混合后在一定的温度下热处理制得载银活性氧化铝，在陶瓷釉浆中加入载银活性氧化铝，载银活性氧化铝作为无机抗菌剂随陶瓷釉浆一同进行烧结，使制得陶瓷制品表面具有抗菌性，当陶瓷制品的釉面与水接触后可析出银离子，陶瓷制品的釉层释放出银离子破坏细菌生长，并使细菌丧失繁殖能力而死亡，使陶瓷制品具有自清洁的抗菌效果。
2、本申请中优选采用硼改性后的活性氧化铝，硼改性后的活性氧化铝可有效提高活性氧化铝的比表面积，使活性氧化铝对银离子进行负载时，能够将更多的银离子负载到活性氧化铝上，抗菌剂用量小的同时抗菌效果好，保证陶瓷制品的抗菌效果，同时在制备活性氧化铝的过程中引入硼元素，硼随陶瓷釉料一同烧结使烧成的陶瓷釉层更致密，陶瓷制品的耐磨强度更好。
3、本申请的方法，陶瓷釉浆通过喷釉的方式对陶瓷生坯进行施釉，施釉后在氮气保护下进行升温烧结，通过在陶瓷釉料中加入载银活性氧化铝提高陶瓷制品表面的抗菌效果，活性氧化铝经硼改性后使活性氧化铝的比表面积增加，从而提高了载银活性氧化铝中银离子的负载量，增强抗菌效果，硼元素的引入与烧结时的氮气反应生成氮化硼附着固定在陶瓷釉层表面，提高了陶瓷制品的耐磨强度，因此获得了陶瓷制品抗菌效果好、耐磨强度高的效果。
具体实施方式
原料来源：
Figure BDA0002974624880000041
Figure BDA0002974624880000051
陶瓷釉料和陶瓷泥料等原料的化学成分如下：
Figure BDA0002974624880000052
Figure BDA0002974624880000061
实施例1
一种陶瓷釉浆，包括以下质量的原料通过搅拌混合得到：
陶瓷釉料：石英30kg，长石25kg，氧化锌4kg，方解石13kg，白云石8kg，碳酸钡8kg，三氧化二铝2kg，苏州土6kg，熔块3kg；
抗菌剂5kg，抗菌剂为载银活性氧化铝，细度为325目；
分散剂5kg,分散剂为三聚磷酸钠，
水60kg；
其中载银活性氧化铝的制备方法包括以下步骤，将活性氧化铝4kg、硝酸银4kg和去离子水15kg混合球磨20分钟，60℃烘干后，经研磨后过200目筛，得到载银活性氧化铝。
其中活性氧化铝为硼改性后的活性氧化铝，其制备方法为，将硝酸铝5kg、氨水5kg和硼酸3kg通过浸渍法制备获得，硝酸铝作为铝源、氨水作为碱源，掺杂元素硼以硼酸的形式在氧化铝阶段采用等体积浸渍法加入，制得硼改性活性氧化铝。
抗菌陶瓷由上述陶瓷釉浆制备获得。
以上陶瓷釉浆制备出的抗菌陶瓷的制备工艺，包括以下步骤：
S1:制备陶瓷生坯；
S2:将上述所述的陶瓷釉浆，球磨30分钟后过120目筛；
S3:将陶瓷釉浆通过喷釉的方式对陶瓷生坯进行施釉，施釉厚度0.8mm；
S4:将施釉后的陶瓷半成品进行升温烧成，烧成气氛包括氮气，氮气占比为40％-50％，烧成温度阶段分别为低温段348±5℃、中温段800±5℃、高温段1136±5℃、急冷段611±5℃、缓冷段473±5℃、尾冷段113±5℃，烧成时间14h，得到抗菌陶瓷制品。
陶瓷生坯的制备方法为，将章村土1500kg、承德土720kg、山西子木节530kg、沁阳土780kg、宣化土1070kg、抚宁瓷石610kg、球土1260kg、白泥810kg、黑矸1037kg、瓷粉440kg、滦县砂岩1740kg等陶瓷泥料和水3500kg经球磨30min后过筛得到陶瓷泥料，陶瓷泥料经过注浆成型后干燥得到陶瓷生坯。
实施例2-5
一种陶瓷釉浆，基于实施例1的基础上，其区别在于原料用量不同。
实施例1-实施例5的原料用量如下表所示。
表一.实施例1-实施例5的原料用量
Figure BDA0002974624880000071
对比例1
一种陶瓷釉浆，基于实施例1的基础上，其区别在于载银活性氧化铝的用量为0kg。
测试包括：
1.抗菌陶瓷的抗菌效果测试
按照JC/T897-2014《抗菌陶瓷制品抗菌性能》中规定的方法对抗菌陶瓷进行测试。
2.抗菌陶瓷釉面的耐磨性测试
按照GB/T3810.7-2016中规定的方法对抗菌陶瓷进行测试。
测试结果如下表。
表二.实施例1-5和对比例1的抗菌陶瓷测试结果
Figure BDA0002974624880000072
实施例1-5的抗菌效果和耐磨强度均优于对比例1，故本申请中在陶瓷釉浆中加入载银活性氧化铝，载银活性氧化铝是通过负载的方式将银离子负载到活性氧化铝载体上得到的一种抗菌材料，载银活性氧化铝作为无机抗菌剂随陶瓷釉浆一同进行烧结，使制得陶瓷制品表面具有抗菌性，当陶瓷制品的釉面与水接触后可析出银离子，陶瓷制品的釉层释放出银离子破坏细菌生长，并使细菌丧失繁殖能力而死亡，使陶瓷制品具有自清洁的抗菌效果。
实施例6
一种陶瓷釉浆，基于实施例1的基础上，其区别在于活性氧化铝的细度为180目。
实施例7
一种陶瓷釉浆，基于实施例1的基础上，其区别在于釉浆中的分散剂用量为0kg。
实施例8
一种陶瓷釉浆，基于实施例1的基础上，其区别在于釉浆中的分散剂为柠檬酸钠。
实施例9
一种陶瓷釉浆，基于实施例1的基础上，其区别在于釉浆中的分散剂为二乙酸钠。
对实施例6-9制成的抗菌陶瓷进行测试。
测试结果如下表。
表三.实施例6-9的抗菌陶瓷测试结果
Figure BDA0002974624880000081
结合实施例1和实施例6并结合表二、三可以看出，实施例1的抗菌性能优于实施例6，故本申请中活性氧化铝的细度较小时，能够更易受到分散剂的影响分散在陶瓷釉浆中，活性氧化铝的活性中心发挥抗菌效果，活性氧化铝负载银离子后，银离子能够在陶瓷釉层持续的释放出抗菌效果。
结合实施例1和实施例7并结合表二、三可以看出，实施例1的抗菌性能优于实施例7，故本申请中陶瓷釉浆和载银活性氧化铝在水中进行分散时，会受到重力、浮力以及粒子之间的作用力影响，导致颗粒容易沉降，陶瓷釉浆的稳定性较差，加入分散剂后，分散剂吸附在粒子的表面，使陶瓷泥料颗粒表面被分散剂包裹覆盖，阻碍颗粒团聚，从而提高陶瓷釉浆的悬浮性和稳定性，保证载银活性氧化铝均匀的分散在釉浆中，提高釉浆的抗菌性能。
结合实施例1和实施例8-9并结合表二、三可以看出，实施例1的抗菌性能优于实施例8-9，故本申请中加入的三聚磷酸钠为无机分散剂，三聚磷酸钠在釉浆烧成的过程中挥发量小，减少陶瓷制品的釉层出现细小的针孔和气泡的情况，使烧成的陶瓷釉层更加致密，减少细菌的粘附，三聚磷酸钠电离成离子后吸附于釉料颗粒和抗菌剂颗粒表面，使颗粒表面电荷密度提高，通过表面同种电荷斥力作用，克服了颗粒间的范德华吸引力，实现分散效果，使载银活性氧化铝能更好的分散在釉浆中，且施釉时载银活性氧化铝能均匀的分布在陶瓷生坯的表面，使烧成后的陶瓷制品的抗菌效果更好。
实施例10
一种抗菌陶瓷，基于实施例1的基础上，其区别在于施釉后的陶瓷半成品在烧成时以空气作为烧成气氛。
实施例11
一种抗菌陶瓷，基于实施例1的基础上，其区别在于施釉后的陶瓷半成品在烧成时的烧成气氛为氦气。
对比例2
一种陶瓷釉浆，基于实施例1的基础上，其区别在于加入普通的活性氧化铝。
对实施例10-11和对比例2的制成的抗菌陶瓷进行测试。
测试结果如下表。
表四.实施例10-11和对比例2的抗菌陶瓷测试结果
实施例10 实施例11 对比例2
大肠杆菌抗菌率 90.50％ 90.40％ 93％
金黄色葡萄球菌抗菌率 90％ 90.20％ 92.90％
出现损坏时的研磨转数(转) 10095 10082 10055
结合实施例1和实施例10-11并结合表二、四可以看出，实施例1的抗菌性能和耐磨强度均优于实施例10-11，故本申请中通入氮气做保护气体，烧结时氮气与施釉后的陶瓷生坯相接触，且氮气与釉浆中的硼反应生成氮化硼，氮化硼具有良好的耐热性，可通过烧结镶嵌在陶瓷釉层表面，使陶瓷釉层的耐磨强度提高，同时氮化硼几乎不与酸碱反应，耐酸碱腐蚀的能力强，能够使抗菌陶瓷持久的保持抗菌性能。
结合实施例1和对比例2并结合表二、四可以看出，实施例1的抗菌性能和耐磨强度均优于对比例2，故本申请中硼改性后的活性氧化铝可有效提高活性氧化铝的比表面积，使活性氧化铝对银离子进行负载时，能够将更多的银离子负载到活性氧化铝上，抗菌剂用量小的同时抗菌效果好，保证陶瓷制品的抗菌效果，同时在制备活性氧化铝的过程中引入硼元素，硼随陶瓷釉料一同烧结使烧成的陶瓷釉层更致密，陶瓷制品的耐磨强度更好。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种陶瓷釉浆，其特征在于，包括以下质量份数的原料经过搅拌混合得到：
陶瓷釉料：石英25-35份，长石20-30份，氧化锌2-6份，方解石10-16份，白云石5-11份，碳酸钡5-12份，三氧化二铝1-4份，苏州土4-8份，熔块1-6份；
抗菌剂3-7份，所述抗菌剂为载银活性氧化铝，
水55-65份。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷釉浆，其特征在于：所述活性氧化铝为硼改性后的活性氧化铝。
3.根据权利要求1所述的一种陶瓷釉浆，其特征在于：所述活性氧化铝的细度为300-400目。
4.根据权利要求1所述的一种陶瓷釉浆，其特征在于：还包括分散剂4-7份。
5.根据权利要求4所述的一种陶瓷釉浆，其特征在于：所述分散剂为三聚磷酸钠。
6.一种抗菌陶瓷，其特征在于：由上述权利要求1-5任意一项所述的陶瓷釉浆制备获得。
7.一种抗菌陶瓷的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤，
S1:制备陶瓷生坯；
S2:将权利要求1-5中任意一项所述的陶瓷釉浆，球磨后过筛；
S3:将陶瓷釉浆通过喷釉的方式对陶瓷生坯进行施釉，施釉厚度0.6-1mm；
S4:将施釉后的陶瓷半成品升温烧成，在烧成气氛下进行烧成，得到抗菌陶瓷。
8.一种抗菌陶瓷的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤，
S1:制备陶瓷生坯；
S2:将权利要求2的陶瓷釉浆，球磨后过筛；
S3:将陶瓷釉浆通过喷釉的方式对陶瓷生坯进行施釉，施釉厚度0.6-1mm；
S4:将施釉后的陶瓷半成品升温烧成，在氮气的烧成气氛下进行烧成，得到抗菌陶瓷。
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