CN113677641A - 自清洁抗菌玻璃质搪瓷板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板。所述板包括脱碳金属基底，所述脱碳金属基底具有按顺序设置在所述金属基底之上的至少一个底釉、第一层搪瓷面釉以及第二层搪瓷面釉。所述第二、最外层搪瓷面釉具有多于一种纳米改性剂，每种纳米改性剂的含量至少为釉料的0.1重量百分比。所述纳米改性剂包括氧化锌、氧化银、氧化锆、二氧化硅、氧化铜、硼酸、氧化铝、氧化镁、氧化钙以及二氧化钛。所述玻璃质搪瓷板在經過850℃或更高温度多次烧制之后，具有小于约20度的水接触角；对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果至少为99％，或抗菌活性值至少为2.0；光泽度介于80和95之间。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年7月3日递交的第62/870,073号美国临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的全部公开内容以引入的方式并入本文。
技术领域
本发明大体涉及玻璃质搪瓷板，更具体地，涉及自清洁、亲水、抗菌、有光泽、耐酸且耐用的玻璃质搪瓷板。
背景技术
玻璃质搪瓷已广泛应用于需要坚硬、耐用、耐刮擦和不褪色表面的各种应用中。本文中使用的术语“玻璃质搪瓷”涉及通过加热熔合到基底上的氧化物和/或玻璃材料的薄层。玻璃质搪瓷包括用于器具的涂层、建筑涂层、街道标志、用于隧道墙、轨道站和其它高流量公共场所的涂层。一般来说，选择玻璃质搪瓷是因为易于清洁和维护，使用寿命长，并且不易燃。
然而，在许多人流密集的高流量场所，例如公共交通车站，由于受到接触或与打喷嚏或咳嗽使喷出的飞沫接触，环境有利于细菌的传播。在封闭的环境中，允许细菌生长的表面促进了这种细菌向表面的传播和从表面向他人的传播。
因此，在本领域中需要改进玻璃质搪瓷表面以抵抗细菌的生长。还需要改进自清洁玻璃质搪瓷表面，进一步减少细菌生长的机会。
发明内容
在一个方面，本发明提供了一种自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板。本发明涉及的板至少包括金属基底、界面涂层(或称为底釉)、第一搪瓷层(第一层搪瓷面釉)和第二搪瓷层，第二搪瓷层可以是所述板的最外层搪瓷面釉。第一层搪瓷面釉设置在底釉之上。第二层搪瓷面釉设置在第一层搪瓷面釉之上。用于形成第二层搪瓷面釉的组合物包括作为抗菌剂、自清洁剂和/或功能性外加剂的多种纳米改性剂，其中所述纳米改性剂中的每一种的含量至少为釉料的总重量的0.1重量百分比。在一个实施例中，抗菌剂选自于氧化锌、氧化银、氧化铜和硼酸。在其它实施例中，自清洁剂选自于二氧化硅和二氧化钛。在另一实施例中，功能性外加剂选自于氧化铝、氧化镁、氧化钙和氧化锆。分别用于形成第一层搪瓷面釉和第二层搪瓷面釉的第一组合物和第二组合物中,还需包括由釉料、硅砂、粘土和水组成的釉料混合物。玻璃质搪瓷板具有小于约20度的低水接触角，60度的光泽度(GU)介于80至95之间，且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果至少为99％，或抗菌活性值(R)至少为2.0。
在另一方面，本发明提供了一种用于制造本发明的玻璃质搪瓷板的方法。该方法包括：对玻璃质搪瓷板的金属基底进行预处理，包括除油、除锈和中和；在脱碳金属基底的两个表面上覆盖界面涂层作为底釉；对脱碳金属板的表面进行干燥；涂覆用于形成第一搪瓷层的第一组合物，以提供更好的搪瓷环境和保护；将第一组合物置于熔炉中以粘结到玻璃质搪瓷板的金属基底，包括将第一组合物烧制到850℃或更高温度；将炉温保持在850℃或更高温度第一段时间；将炉温冷却至约熔炉所处的室温；涂覆用于形成第二搪瓷层的第二组合物，第二组合物包含与第二组合物中的其它组分充分混合的多种纳米改性剂；将第二组合物置于熔炉中，在850℃或更高温度下烧制；将炉温保持在850℃或更高温度第二段时间；以及将炉温冷却至约熔炉所处的的室温，以获得具有最外表面的玻璃质搪瓷板。可以重复涂覆用于形成组合物的搪瓷面釉的步骤、烧制和冷却循环，直至形成具有所需最外表面的板。
在一实施例中，金属基底是脱碳钢基底。
在另一实施例中，作为抗菌剂的纳米改性剂中的每一种的含量为组合物中釉料重量的0.1重量百分比至15重量百分比。优选地，抗菌剂的总含量为组合物中釉料重量的0.1重量百分比至10重量百分比。更优选地，抗菌剂的总含量为组合物中釉料重量的5重量百分比至8重量百分比。
在其它实施例中，作为自清洁剂的纳米改性剂中的每一种的含量为0.1重量百分比至5重量百分比。
在又一实施例中，作为功能性外加剂的纳米改性剂中的每一种的含量为0.1重量百分比至15重量百分比。优选地，功能性外加剂的含量为0.1重量百分比至10重量百分比。更优选地，功能性外加剂的含量为0.1重量百分比至5重量百分比。
在一个实施例中，用于形成最外层搪瓷面釉的第二组合物或后续组合物中纳米改性剂的总重量百分比约为组合物中釉料重量的7％至10％。
在一示例性实施例中，作为选自于氧化锌、氧化银、氧化铜和硼酸的抗菌剂的纳米改性剂的总重量百分比约为5％至8％，其中约60％至95％的抗菌剂是氧化锌。
在其它实施例中，底釉具有约80μm或更大的厚度。
在另一实施例中，底釉在约70℃下干燥约20分钟。
在又一实施例中，第一层搪瓷面釉的厚度为80±10μm。
在另一实施例中，第一组合物、第二组合物和/或后续组合物在熔炉中在约20分钟内从室温烧制到约850℃或更高温度。
在其它实施例中，用于将第一组合物、第二组合物和/或后续组合物在熔炉中保持在850℃或更高温度的第一时间段或第二时间段约为5分钟。
在另一实施例中，通过充分混合釉料混合物和本发明的纳米改性剂制备用于形成第二、最外层搪瓷面釉的第二组合物或后续组合物。
例如，为了制备20kg批次的第二组合物或后续组合物，至少可能需要约120分钟；为了制备50kg批次的第二组合物或后续组合物，至少可能需要约400分钟。
附图说明
图1示出了根据一实施例的玻璃质搪瓷板的示意图。
图2示出了关于如何制备根据本发明一实施例的玻璃质搪瓷板的示例。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
1.玻璃质搪瓷板概述
详细参照附图，图1示意性地示出了根据本发明的一个方面提供的玻璃质搪瓷板。该板包括在诸如钢基底之类的金属基底上的各层搪瓷涂层，具有可选芯材和背衬层，具体取决于板的应用(例如，厚度和刚性要求、如何将板安装到墙壁或其它表面上等)。基层10是具有受控低碳含量或无碳含量的钢板。通过控制碳含量，增强了后续搪瓷层与钢基底的结合。底釉20包括釉料和其它金属氧化物，这些金属氧化物增加了钢与搪瓷涂层之间的结合。例如，底釉可以包括促进涂层与钢粘附的钴铜氧化物。钴铜氧化物可以与铁形成合金，并且以这种方式，增加了后续搪瓷层对钢基底的粘附性。如本文所使用的，术语“釉料”涉及通常作为熔融材料熔化、淬火(例如，将熔融混合物倒入水浴中)和造粒的玻璃或陶瓷组合物。当在含氧气氛围中烧制时，在钢表面上形成氧化铁层，其与底釉中的氧化物结合。
第一面釉层30由釉料、少量粘土和二氧化硅的组合形成。通常，用于颜色和其它表面添加剂的颜料保留用于第二面釉层40。第二面釉层40由釉料、少量粘土和二氧化硅的组合以及如本文所述的纳米改性剂形成，纳米改性剂中的每一种的含量约至少为0.1重量百分比，具体地为0.1重量百分比至约15重量百分比，更具体地为0.1重量百分比至约10重量百分比，更特别地为0.1重量百分比至约5重量百分比。在一示例性实施例中，抗菌纳米改性剂的总含量为5重量百分比至10重量百分比以下。更具体地，抗菌纳米改性剂中的每一种的含量约为0.5重量百分比至5.0重量百分比。可以包括其它可选的纳米改性剂以提高耐酸性、光泽度、耐久性，并减小水接触表面角。
在一个方面，可以添加诸如磷酸钙之类的热稳定剂以提高烧制期间的性能。
在一个方面，涂覆的钢板可以在单个或多个烧制过程中各自在高于850℃下烧制。例如，至少两个面釉层各自在高于850℃下单独烧制。在本发明的玻璃质搪瓷板中，水接触表面角已经减小至低于约20度的低值，在一些实施例中，低至16度。通过提供此类低接触角，水容易在板的表面上扩散。换句话说，板表面变得更亲水。通过增加水接触，板在暴露于诸如雨的环境水源时，随着粘附的水溶解并从板去除表面污垢而变得自清洁。在封闭环境中，板的亲水性意味着需要少量的水来清洁板。
根据应用，玻璃质搪瓷板可以包括可选的芯材50。芯材可以选自各种刚性、轻质材料，这些材料增加了玻璃质搪瓷板的刚性。此类材料的示例包括铝蜂窝结构和硅酸钙板。此外，还可以包括背板60以保护芯材，并且还有助于将板放置在墙壁、天花板或其它结构上。
2.釉料组合物
为了在金属表面形成搪瓷涂层，涂层材料在烧制时必须具有良好的流动性和较低的表面张力，以便它能够流动并填充任何微小的表面缺陷。由于金属和玻璃/搪瓷具有不同的热膨胀系数，因此通过仔细选择成分来尝试匹配金属的热膨胀系数非常重要，以防止搪瓷涂层开裂或从金属基底剥落。由于涂层中的主要成分是釉料，因此必须仔细选择釉料以确保涂层的粘附力。
可以选择多种釉料用于本发明的玻璃质搪瓷板。通常选择作为氧化物组合的釉料，主要成分为作为玻璃成形剂的二氧化硅(SiO2)，选择各种其它成分以降低熔点，例如氧化硼(B2O3)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)、氧化钙(CaO)和氧化铅(PbO)，通常称为“助熔剂”。如本文所使用的，术语“助熔剂”涉及降低熔点并增加其添加到其中的组合物的流动性的材料。耐久性、耐酸性和耐刮擦性可以通过纳米改性剂如氧化铝(Al2O3)和氧化锆(ZrO2)来赋予。在一示例性实施例中，作为功能性外加剂的纳米改性剂中的每一种的含量为0.2重量百分比至0.8重量百分比。通过添加二氧化钛(TiO2)可以获得不透明度(和白色)。在一示例性实施例中，自清洁纳米改性剂中的每一种的含量约为组合物中釉料重量的0.2重量百分比至1.0重量百分比。
下面描述了这些釉料材料中的每一个的特征。基于这些性质，改变特定的釉料成分以或多或少地实现该成分的性质在本发明的范围内。
二氧化硅是釉料的主要玻璃形成物。硅和氧结合在一起形成了一系列四面体结构，形成了一种耐用的低热膨胀材料。氧化硼形成硼和氧的平面三角形结构，当与二氧化硅结合时，降低了熔点，同时仍保留了牢固的粘结结构网络和较低的热膨胀系数。在这一方面，它既可以被视为玻璃形成物，也可以被视为助熔剂。氧化硼还可以提高耐腐蚀性和耐用性。
氧化钠，一种已知在钠钙玻璃中作为常规成分降低熔点的材料。在着色的釉料中，钠增加了对铜、钴和铁基颜料的颜色反应。氧化钾通常与氧化钠一起使用，以降低熔点。当与氧化铅一起使用时，当与适当的颜料一起使用，可能会形成鲜艳的颜色。
氧化钙可以提高所得搪瓷的硬度和耐刮擦性，同时降低熔化温度。氧化铅与二氧化硅反应生成硅酸铅，这会增加玻璃搪瓷板的光泽度。当与颜料一起使用时，还可以增强颜色。由于氧化铅增加了釉料的流动性，这意味着填充了基底中的表面缺陷，从而使得到的表面光滑而有光泽。氧化铅还可以增强耐酸碱性能。
Al2O3提高了硬度和耐刮擦性，同时也提高了耐用性。它还与二氧化硅反应生成硅酸铝，这是一种坚固耐用的化合物。氧化锆是一种耐火材料，可以用来增加玻璃质搪瓷板的硬度、耐刮擦性和耐久性。此外，它也可以用作乳浊剂。ZrO2降低了釉料的热膨胀。TiO2也可以用作乳浊剂，尽管它也会影响包括Cr、Mn、Fe、Co、Ni和Cu等金属在内的颜料的颜色。
市面上有各种不同比例的商业釉料，其中包括部分或全部这些基本成分。对于某些不希望使用铅的应用，可以使用无铅釉料。
3.抗菌纳米改性剂：
如上所述，面釉层中的一个或两个包括一种或多种纳米改性剂，其含量大于组合物中釉料重量的约0.1重量百分比但不大于15重量百分比。在一个方面，用于形成搪瓷面釉的最外层的组合物中的纳米改性剂的总含量约为组合物中釉料重量的7重量百分比至10重量百分比。任何单独试剂的含量约低至组合物中釉料重量的0.1重量百分比。在一实施例中，抗菌剂是抗菌纳米改性剂的组合。抗菌纳米改性剂可以选自于氧化锌、氧化银(Ag2O)、硝酸银、碳酸银、氧化锆、二氧化硅、氧化铜(CuO)、氧化钙(CaO)和硼酸。在一示例性实施例中，抗菌纳米改性剂选自于氧化银、氧化铜、氧化锌和硼酸，其总含量约为用于形成第二层搪瓷面釉的组合物总重量的5重量百分比至8重量百分比，其中本发明组合物中约60％至95％的抗菌剂是氧化锌。
在一个方面，可将一种或多种纳米改性剂以纳米颗粒的形式添加到组合物中。通过使用纳米颗粒，少量的添加剂可以广泛地分散在整个玻璃质搪瓷涂层中，以进一步增强抗菌活性。其它形式的纳米改性剂仍然是可能的，只要在对玻璃质搪瓷板的涂层进行多次烧制之后保持抗菌性能即可。根据本发明的一些实施例，本发明提供的板的抗菌效果约为99％，或抗菌活性值(R)定义为2.0。
如本文所述，通过将培养24小时后存在于测试处理的制品/产品(C)上的细菌的数目除以培养24小时后存在于相应的未处理的(无抗微生物剂)制品/产品(B)上的细菌的数目，或本领域技术人员计算抗菌活性指数的任何已知方法，来计算抗菌活性指数或值。
例如，具有抗微生物剂的经处理制品的抗菌活性指数/值(R)>2.0(≥99％杀灭比)可视为抗菌制品/产品。
涂层可以喷涂到钢基底上。在一个方面，可以在单个或多个烧制工艺中烧制经涂覆的钢板，其中面釉层中的每一个处于约850℃或更高温度。例如，可以先对底釉进行烧制，然后分别对两个面釉层进行烧制。通常，涂层在约850℃或更高温度下烧制约3分钟至约7分钟的时间。更具体地说，涂层在熔炉中保持约5分钟的烧制时间。
4.自清洁剂
被视为“自清洁”的表面通常取决于其疏水性或亲水性。无论从表面清洁含水或有机物，水在自清洁过程中都起着重要作用。具体地，水在表面上的接触角是有助于确定表面自清洁能力的重要特性。该角度受到表面粗糙度的影响，现在已开发出许多模型来描述自清洁表面的“粘性”或可润湿性，例如，杨氏模型(Young’s model)、温泽尔模型(Wenzel’smodel)、卡西-巴克斯特模型(Cassie-Baxter’s model)。
对表面润湿性的控制是自清洁表面的关键方面。超疏水和超亲水表面均被用作自清洁材料。
超疏水表面可以通过许多不同的方法形成，包括等离子体或离子刻蚀、材料表面的晶体生长和纳米光刻。所有这些过程都产生了纳米形貌特征，使表面具有超疏水性。形成超疏水表面的最终目标是重建荷叶的自清洁特性，该特性具有本质上排斥所有水的固有能力。超疏水自清洁的基础是这些表面在与表面接触时防止水扩散的能力。这反映在接近180度的水接触角中。超疏水自清洁表面也具有低滑动角，这允许通常通过重力容易地去除表面上收集的水。虽然超疏水表面很适合去除任何水基碎片，但这些表面很可能无法清除其它类型的污垢，如油。
超亲水性使表面能够清除各种污垢或碎屑。该机制与上述超疏水表面非常不同。对于超亲水自清洁表面，清洁是因为表面上的水能够在很大程度上扩散(极低的水接触角)到任何污垢碎屑与表面之间，以冲洗掉碎屑。
二氧化钛是最常用的自清洁产品之一，它采用独特的自清洁机制，将初始光催化步骤和随后的超亲水性结合在一起。二氧化钛涂层，通常位于玻璃基底上，当暴露在紫外光下时，会产生自由电子，这些自由电子会与空气中的氧气和水相互作用，产生自由基。这些自由基会反过来分解沉积在玻璃表面的任何污垢有机物。二氧化钛还将通常的疏水表面改变为超亲水表面。例如，当出现降雨时，雨滴会迅速扩散到亲水性表面上，而不是水珠涌上窗户表面上，立即从玻璃上落下。然后，水就会以薄膜而不是水滴的形式从窗户表面流下，本质上就像是一把刮板，用来清除窗户表面的碎屑。
除超疏水表面外，超亲水表面也可产生自清洁效果。因此，在本发明中，二氧化硅和二氧化钛用作自清洁纳米改性剂，因为它们在加入到搪瓷层面釉形成组合物中时都具有亲水性或超亲水性。
由于二氧化钛还具有光催化作用，它通过在光照下分解油脂、污垢和有机化合物，为本发明提供的板提供了额外的自清洁功能。一些研究表明，二氧化硅与二氧化钛的混合可以延长二氧化钛的光催化活性，因为二氧化硅可以增强SiO2-TiO2界面上Si-O-Ti键的酸性，从而在涂层表面诱导更多的羟基。然而，在合成的TiO2中，在500℃以下只有TiO2锐钛矿相形成。在600℃到800℃之间合成时，锐钛矿相与金红石相共存。在800℃以上合成时，只有金红石相存在。金红石相的TiO2可能会失去部分光催化性能，在未暴露在高带隙能量(即紫外光)的情况下尤为如此。在这一点上，本发明以比其它常规搪瓷涂层更高的比例加入了一些其它纳米改性剂，以补偿由于本发明中超过850℃的烧制温度而可能造成的自清洁性能损失。具体地，高比例的氧化锌在抗菌剂中的使用降低了激发电子所需的能量，从而降低了引发TiO2光催化活性所需的带隙能量，从而有助于提高板的自清洁性能。
如上所述，水接触角用于表征表面润湿性。将溶剂的液滴，通常为用于疏水表面的水，垂直于表面放置。对液滴进行成像，并测量固/液和液/气界面之间的夹角。当接触角大于150度时，样品被认为是超疏水的。为了使液滴在超疏水表面上有效地滚动，接触角滞后是一个重要的考虑因素。低水平的接触角滞后将增强超疏水表面的自清洁效果。
在本发明中，玻璃质搪瓷板最外层面釉的优选水接触角小于20度，更优选地，等于或小于18度。在一个实施例中，本发明提供的板的水接触角可以达到16度，从而形成非常亲水或接近超亲水的表面。
实施例：
下面的表1提供了根据本发明的各种实施例的关键组分，其具有不同浓度(按重量百分比)的纳米改性剂的不同组合，以配制用于形成第二、最外层搪瓷面釉的组合物，并且它们各自的抗菌活性、水接触角和最终(最外层)面釉在60度条件下的光泽度(GU)在表2中提供。
表1：
表2：
*通过将培养24小时后存在于测试处理的板上的细菌的数目除以培养24小时后存在于相应的未处理的(无抗微生物剂)板上的细菌的数目，或本领域技术人员熟知的计算抗菌活性指数或值的任何已知方法，来计算抗菌活性指数或值；
**表面光泽被描述为来自表面的光的反射，该反射与颜色无关；ASTM方法D 523使用60°几何形状来比较表面，并确定是否需要20°或85°几何形状；涂料行业用来打破光泽基本划分的最常见角度是与垂直方向成60°；为了测量光泽反射率，单一光束以规定的角度从表面偏转进入受体。该受体以光泽为单位测量光线的强度。单位数越多，表面越光亮。
如表1和表2所示，即使添加了高浓度的纳米改性剂，样品1和样品2也不会产生预期的性能，即具有低水接触角和光泽涂层。样品3具有较低的抗菌和自清洁纳米改性剂含量，相比样品1和样品2具有更好的水接触角，但其抗菌性仍不可接受。在这一点上，在不改变其余纳米改性剂的含量的情况下，样品4添加了较高含量的抗菌纳米改性剂，从而获得了更好的抗菌性能，但涂层表面变得更绿、更不光泽(相比样品3具有更高的水接触角)。类似地，增加样品5中另一种抗菌纳米改性剂的含量不会获得可接受的抗菌性能，直至样品6中的氧化锌含量增加。在样品6中，氧化锌含量几乎比样品5中使用的氧化锌含量增加了一半。为了试图降低其它类别的纳米改性剂的剂量，样品7的自清洁纳米改性剂含量降低到了样品6中所用纳米改性剂含量的一半，从而形成较差的水接触角。在样品1至7的性能中，样品6具有最符合预期和最显著的效果，因此下一步是进一步提高抗菌性能，同时水接触角可以或多或少保持不变，以发挥自清洁功能。结果表明，进一步增加组合物中氧化锌的含量，水接触角仅略有增加，但仍在理想范围内，与样品6、7相比，氧化锌含量增加约三分之二，抗菌性能几乎翻倍。参考这些样品，提供了形成具有抗菌、自清洁性能的最外层搪瓷面釉的本发明的组合物在某种类别的纳米改性剂内是可调节的，具体地，在该类别的纳米改性剂内调节一种或多种纳米改性剂。可调节以增加抗菌活性的那些纳米改性剂之一是氧化锌。为了平衡最终产品的抗菌性能、自清洁性能和光泽度，样品6和8似乎是两种最有发展前景的用于形成本发明的最外层搪瓷面层的组合物。
如上所述，即使该板在超过850℃条件下多次烧制之后，较高比率的氧化锌被认为可以增强本发明提供的板的自清洁性能。从表2中列出的优选配方中，自清洁纳米改性剂(TiO2和SiO2)与氧化锌的比例至少为1:3。
详细参照图2，提供了一种用于制备根据本发明的某一实施例所述的自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板的方法。方法主要包括以下步骤：
s201：对玻璃质搪瓷板的金属基底进行预处理，包括除油、除锈和中和，以形成脱碳金属基底；
s202：在脱碳金属基底的两个表面上覆盖界面涂层作为底釉；
s203：对脱碳金属板的表面进行干燥；
s204：涂覆用于形成第一搪瓷层的第一组合物，以提供更好的搪瓷环境和保护；
s205：将第一组合物置于熔炉中以粘结到玻璃质搪瓷板的金属基底，包括烧制到850℃或更高温度；
s206：将炉温保持在850℃或更高温度第一段时间；
s207：将炉温冷却至约熔炉所处的室温；
s208：涂覆用于形成第二搪瓷层的第二组合物，第二组合物包含与第二组合物中的其它组分充分混合的以下多于一种纳米改性剂，
其中纳米改性剂包括：氧化锌(ZnO)、氧化银(Ag2O)、氧化锆(ZrO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化铜(CuO)、硼酸(H3BO3)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)以及二氧化钛(TiO2)；
s209：将第二组合物置于850℃或更高温度的熔炉中；
s210：将炉温保持在850℃或更高温度第二段时间；以及
s211：将炉温冷却至约熔炉所处的室温；
可选地，可以重复执行步骤(s208)至(s211)(用带箭头的虚线表示)，直至获得具有所需最外表面的玻璃质搪瓷板。
在一实施例中，金属基底是脱碳钢基底。
在另一实施例中，作为抗菌剂的纳米改性剂中的每一种的含量为组合物中釉料重量的0.1重量百分比至15重量百分比。优选地，抗菌剂的总含量为组合物中釉料重量的0.1重量百分比至10重量百分比。更优选地，抗菌剂的总含量为组合物中釉料重量的5重量百分比至8重量百分比。
在其它实施例中，作为自清洁剂的纳米改性剂中的每一种的含量为组合物中釉料重量的0.1重量百分比至5重量百分比。
在又一实施例中，作为功能性外加剂的纳米改性剂中的每一种的含量为组合物中釉料重量的0.1重量百分比至15重量百分比。优选地，功能性外加剂的含量为组合物中釉料重量的0.1重量百分比至10重量百分比。更优选地，功能性外加剂的含量为组合物中釉料重量的0.1重量百分比至5重量百分比。
在一个实施例中，用于形成最外层搪瓷面釉的第二组合物或后续组合物中纳米改性剂的总重量百分比约为组合物中釉料重量的7％至10％，其余为釉料混合物。
在一示例性实施例中，作为包括氧化锌、氧化银、氧化铜和硼酸的抗菌剂的纳米改性剂的总重量百分比约为5％至8％，其中约60％至95％的抗菌剂是氧化锌。
在其它实施例中，底釉具有约80μm或更大的厚度。
在另一实施例中，底釉在约70℃下干燥约20分钟。
在又一实施例中，第一层搪瓷的厚度为80±10μm。
在另一实施例中，第一组合物、第二组合物和/或后续组合物在熔炉中在约20分钟内从室温烧制到约850℃或更高温度。
在其它实施例中，用于将第一组合物、第二组合物和/或后续组合物在熔炉中保持在850℃或更高温度的第一时间段或第二时间段约为5分钟。
根据本发明的示例性实施例，使用本发明提供的方法制备的玻璃质搪瓷板具有小于20度的水接触角，60度的光泽度介于80和95之间，且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性值至少为2.0。
为了说明和描述各种实施例，提供了本发明的前述描述。前述描述并非详尽无遗，也不旨在将本发明限制在所描述的精确形式。对于本领域技术人员来说，许多修改和变化将是显而易见的。本发明的范围在所附权利要求中进行了阐述。
Claims (21)
1.一种自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板，其特征在于，包括：
脱碳金属基底；
底釉，设置在所述脱碳金属基底之上；
第一层搪瓷面釉，设置在所述底釉之上；
第二层搪瓷面釉，设置在所述第一层搪瓷面釉之上，所述第二层搪瓷面釉包括以下多于一种纳米改性剂，所述纳米改性剂的含量至少为每种所述纳米改性剂的0.1重量百分比：氧化锌(ZnO)、氧化银(Ag2O)、氧化锆(ZrO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化铜(CuO)、硼酸(H3BO3)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)以及二氧化钛(TiO2)，
其中所述纳米改性剂是一种抗菌剂，选自于氧化锌、氧化银、氧化铜和硼酸，所述氧化锌、氧化银、氧化铜和硼酸的含量约为5重量百分比至8重量百分比，其中约60％至95％的所述抗菌纳米改性剂是氧化锌，
其中所述玻璃质搪瓷板在850℃或更高温度多次烧制所述第一层搪瓷面釉和所述第二层搪瓷面釉至少5分钟后，具有小于约20度的水接触角，60度的光泽度介于80和95之间，以及对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性值至少为2.0。
2.根据权利要求1所述的自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板，其特征在于，还包括与所述脱碳金属基底相邻设置的芯材。
3.根据权利要求2所述的自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板，其特征在于，还包括与所述芯材相邻设置的背板。
4.根据权利要求2所述的自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板，其特征在于，所述芯材包括硅酸钙板。
5.根据权利要求2所述的自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板，其特征在于，所述芯材包括铝蜂窝结构。
6.根据权利要求1所述的自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板，其特征在于，所述第一层搪瓷面釉和所述第二层搪瓷面釉中的每一个还包括釉料、硅砂、粘土和水。
7.根据权利要求1所述的自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板，其特征在于，所述纳米改性剂的总含量约为所述第二层搪瓷面釉的7重量百分比至10重量百分比。
8.根据权利要求1所述的自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板，其特征在于，所述玻璃质搪瓷板的水接触角约为18度或更小。
9.根据权利要求1所述的自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板，其特征在于，所述玻璃质搪瓷板对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性值至少为2.0。
10.根据权利要求1所述的自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板，其特征在于，所述脱碳金属基底是脱碳钢基底。
11.根据权利要求1所述的自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板，其特征在于，所述底釉的厚度至少为80μm。
12.一种用于制备如权利要求1所述的自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板的方法，其特征在于，所述方法包括：
a)对所述玻璃质搪瓷板的金属基底进行预处理，包括除油、除锈和中和，以形成脱碳金属基底；
b)在所述脱碳金属基底的两个表面上覆盖界面涂层作为底釉；
c)对所述脱碳金属板的所述表面进行干燥；
d)涂覆用于形成第一搪瓷层的第一组合物，以提供更好的搪瓷环境和保护；
e)将所述第一组合物置于熔炉中以粘结到所述玻璃质搪瓷板的所述金属基底，包括烧制到850℃或更高温度；
f)将炉温保持在850℃或更高温度第一段时间；
g)将所述炉温冷却至约所述熔炉所处的室温；
h)涂覆用于形成第二搪瓷层的第二组合物，所述第二组合物包含与所述第二组合物中的其它组分充分混合的以下多于一种纳米改性剂：氧化锌(ZnO)、氧化银(Ag2O)、氧化锆(ZrO2)、二氧化硅(SiO2)、氧化铜(CuO)、硼酸(H3BO3)、氧化铝(Al2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)以及二氧化钛(TiO2)；
i)将所述第二组合物置于850℃或更高温度的熔炉中；
j)将所述炉温保持在850℃或更高温度第二段时间；
k)将所述炉温冷却至约所述熔炉所处的室温；以及可选地，重复执行步骤(h)至(k)，直至获得具有所需最外表面的玻璃质搪瓷板。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述底釉的厚度至少为80μm。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一层搪瓷面釉的厚度约为80±10μm。
15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述纳米改性剂中的每一种的重量百分比为0.1至15。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述纳米改性剂的总含量在所述第二组合物中约为7重量百分比到10重量百分比。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述纳米改性作为一种抗菌剂，其中所述纳米改性剂的所述总含量约为5重量百分比至8重量百分比，且其中约60％至95％的所述抗菌剂是氧化锌。
18.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，用于形成所述第一层搪瓷面釉和所述第二层搪瓷面釉的所述炉温约为850℃。
19.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，用于将所述第一组合物或所述第二组合物保持在所述熔炉中的所述第一时间段或所述第二时间段约为5分钟。
20.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在涂覆用于形成所述第一层搪瓷面釉的所述第一组合物之前，在约70℃条件下干燥所述底釉约20分钟。
21.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述玻璃质搪瓷板具有约为18度或更小的水接触角，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌活性值至少为2.0。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114853491A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-08-05 | 广东欧文莱陶瓷有限公司 | 一种防尘易清洁的陶瓷薄板及其制备方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113213763A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-08-06 | 福建省德化县中国白陶瓷有限责任公司 | 具有抗菌抗热震中国紫釉水的陶瓷制品及其加工工艺 |
| CN113336442B (zh) * | 2021-07-28 | 2023-02-21 | 湖南泰鑫瓷业有限公司 | 一种快烧茶叶末无光反应釉及其制备方法 |
| CN114351142A (zh) * | 2021-11-26 | 2022-04-15 | 格力电器（武汉）有限公司 | 抗菌搪瓷内胆的制备方法、抗菌搪瓷内胆及含其的热水器 |
| CN114656147A (zh) * | 2022-04-06 | 2022-06-24 | 浙江睿达电器有限公司 | 一种不锈钢亚光搪瓷纳米材料及纳米不锈钢亚光搪瓷制造方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07268653A (ja) * | 1994-03-29 | 1995-10-17 | Ngk Insulators Ltd | 抗菌性、抗黴性を有するアルミホーロー板 |
| JPH07268652A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-17 | Ngk Insulators Ltd | 抗菌性、抗黴性を有するホーロー板及びその製造方法 |
| CN1541967A (zh) * | 2003-04-28 | 2004-11-03 | 北京市英发轻工技术开发公司 | 纳米搪瓷（珐琅） |
| JP2005022927A (ja) * | 2003-07-03 | 2005-01-27 | Tadashi Inoue | 抗菌性の陶磁器およびホウロウ器 |
| CN102086091A (zh) * | 2010-07-08 | 2011-06-08 | 石家庄正中科技有限公司 | 一种面釉浆、白色搪瓷及其制备方法 |
| CN102517582A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-27 | 何玉良 | 一种搪瓷板的制备方法 |
| CN102511503A (zh) * | 2011-12-06 | 2012-06-27 | 海南大学 | 一种高效环保抗菌防霉无机复合纳米粉浆及其制备方法 |
| CN106746675A (zh) * | 2017-02-10 | 2017-05-31 | 长春理工大学 | 高强度抑菌抗菌二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法 |
| CN108409138A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-08-17 | 东北大学 | 一种耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层及其制备工艺 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100551748B1 (ko) * | 2003-12-15 | 2006-02-13 | 허상희 | 자기질층 및 플루오로중합체가 피복된 금속판 및 이의제조방법 |
| CN101952483B (zh) * | 2008-01-10 | 2014-12-17 | 安赛乐米塔尔研发有限公司 | 用于制造搪瓷钢基材的方法 |
| CN102417748B (zh) * | 2011-12-06 | 2014-04-09 | 海南大学 | 一种高效环保抗菌防霉无机复合纳米涂料及其制备方法 |
-
2020
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07268653A (ja) * | 1994-03-29 | 1995-10-17 | Ngk Insulators Ltd | 抗菌性、抗黴性を有するアルミホーロー板 |
| JPH07268652A (ja) * | 1994-03-30 | 1995-10-17 | Ngk Insulators Ltd | 抗菌性、抗黴性を有するホーロー板及びその製造方法 |
| CN1541967A (zh) * | 2003-04-28 | 2004-11-03 | 北京市英发轻工技术开发公司 | 纳米搪瓷（珐琅） |
| JP2005022927A (ja) * | 2003-07-03 | 2005-01-27 | Tadashi Inoue | 抗菌性の陶磁器およびホウロウ器 |
| CN102086091A (zh) * | 2010-07-08 | 2011-06-08 | 石家庄正中科技有限公司 | 一种面釉浆、白色搪瓷及其制备方法 |
| CN102511503A (zh) * | 2011-12-06 | 2012-06-27 | 海南大学 | 一种高效环保抗菌防霉无机复合纳米粉浆及其制备方法 |
| CN102517582A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-27 | 何玉良 | 一种搪瓷板的制备方法 |
| CN106746675A (zh) * | 2017-02-10 | 2017-05-31 | 长春理工大学 | 高强度抑菌抗菌二硅酸锂玻璃陶瓷及其制备方法 |
| CN108409138A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-08-17 | 东北大学 | 一种耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层及其制备工艺 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114853491A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-08-05 | 广东欧文莱陶瓷有限公司 | 一种防尘易清洁的陶瓷薄板及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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