CN114101657A - 灭菌不锈钢喂料、灭菌不锈钢刃具及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灭菌不锈钢喂料的制备方法，包括以下步骤：S1、将不锈钢粉末与具有灭菌功能的粉末混合得到混合粉末；S2、将所述混合粉末与高分子粘结剂进行密炼、破碎造粒得到喂料。本发明还公开一种灭菌不锈钢刃具的制备方法，包括以下步骤：注射、脱脂、烧结、热处理、开刃。本发明采用金属注射成型方法制备灭菌不锈钢刃具，喂料流动性较好、抗菌元素均匀分布、烧结密度较高、尺寸稳定性好、产品尺寸精度高、力学性能优异，可批量生产，后续少或无需机加工，成本低。

Description

灭菌不锈钢喂料、灭菌不锈钢刃具及制备方法

技术领域

本发明涉及灭菌不锈钢技术领域，具体涉及一种灭菌不锈钢喂料、灭菌不锈钢刃具及制备方法。

背景技术

自然界的有害微生物严重威胁人类的健康，全世界每年都有数百万人死于细菌感染。人类感染细菌的途径主要是通过入口的食物和接触带菌物，与食品直接接触的厨具、日常生活用具、尤其是医疗器具往往成为微生物滋生繁殖的源泉，食品业、医疗卫生业、一般家庭对防菌和抗菌性能优良的厨具和医疗器具产品的需求日益提高。

传统抗菌不锈钢，是通过在高温时效过程中，析出一定体积分数的富铜或富银析出相，当这种富铜/银相与细菌接触时，能够释放微量的铜离子，破坏细菌的细胞壁，致使细菌死亡。而传统不锈钢的制备(比如冶炼法)同时也存在技术难度高、冶炼工艺较复杂、难以批量化生产、产品设计自由度及精度低等难题。

金属注射成型是传统粉末冶金技术和塑料注射成形技术相结合而产生的一种高新技术。此技术具有以下优点:可以生产形状十分复杂的零件；烧结的致密化程度高，性能可与锻造材料相比；可最大限度地制得最终形状的零件而无须后续机加工或只需用最少量的机加工；材料利用率高，适合大批量生产；设备投资较小，并能自动控制整个工艺，生产效率高。

金属注射成型技术的关键在于喂料的制备，目前国内通用的金属粉末注射成形喂料制备复杂，并且存在流动性差、强度较低、脱粘较难、密度不均等缺陷和诸多局限性；许多不锈钢和铁基产品的厂家大都购买国外的喂料，尤其是德国巴斯夫的喂料，但是其价格十分昂贵，是国内喂料的2倍以上，导致生产成本较高。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明提供一种灭菌不锈钢喂料的制备方法，具有抗菌元素与不锈钢的相容性好的特点。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种灭菌不锈钢喂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将不锈钢粉末与具有灭菌功能的粉末混合得到混合粉末；

S2、将所述混合粉末与高分子粘结剂进行密炼、破碎造粒得到喂料。

优选地，所述具有灭菌功能的粉末在所述混合粉末中占比3wt％～8wt％。

优选地，所述具有灭菌功能的粉末包括Ag粉、Cu粉、Zn粉中的一种或两种以上混合物。

优选地，所述不锈钢粉末的粒径≤30.0μm。

优选地，所述具有灭菌功能的粉末的粒径≤5.0μm。

优选地，所述不锈钢粉末包括奥氏体不锈钢粉、马氏体不锈钢粉、铁素体不锈钢粉或奥氏体-铁素体双相不锈钢粉中的一种。

优选地，所述混合粉末与所述高分子粘结剂的体积比为(2～7):3。

优选地，所述高分子粘结剂包括以下质量百分含量的组分：聚甲醛80～92％、高密度聚乙烯3～15％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2～15％、固体石蜡2～8％、季戊四醇硬脂酸酯1～3％以及抗氧化剂0.2～1％。

优选地，步骤S2中，将所述混合粉末与所述高分子粘结剂在密炼机进行密炼，密炼工艺参数为：转子转速为30～40rpm，密炼温度为180～190℃，密炼 60～90min后停止加热。

本发明还公开一种根据上述任一方案的灭菌不锈钢喂料的制备方法制备得到的灭菌不锈钢喂料。

本发明还公开一种灭菌不锈钢刃具的制备方法，使用根据上述的灭菌不锈钢喂料按照下述步骤制备：

B1、注射：将所述灭菌不锈钢喂料加入注射机，所述注射机将所述灭菌不锈钢喂料注射进刃具模具型腔内，脱模得到刃具注射生坯；

B2、脱脂：对所述注射生坯进行草酸催化脱脂处理，形成脱脂坯；

B3、烧结：对所述脱脂坯进行烧结形成烧结坯；

B4、热处理：对所述烧结坯进行热处理；

B5、开刃：对热处理之后的所述烧结坯进行开刃，得到灭菌不锈钢刃具。

优选地，B3步骤中，烧结的温度为1200～1400℃。

本发明还公开一种根据上述灭菌不锈钢刃具的制备方法制备得到的灭菌不锈钢刃具。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用金属注射成型方法制备灭菌不锈钢刃具，易于实现抗菌元素的弥散、均匀分布，更有益于抗菌效果的充分发挥；

2、混合粉末和高分子粘结剂的配比比例使得喂料流动性较好，烧结密度较高，尺寸稳定性好。

3、该喂料采用草酸催化脱脂，脱脂后的灰坯保型性好。

4、该灭菌不锈钢刃具产品尺寸精度高、力学性能优异，可批量生产，后续少或无需机加工，成本低。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

本发明的灭菌不锈钢喂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将不锈钢粉末与具有灭菌功能的粉末混合得到混合粉末；

S2、将混合粉末与高分子粘结剂进行密炼、破碎造粒得到喂料。

在步骤S1中，为了使混合更为均匀，可以采用一些辅助性的措施。比如搅拌、球磨等手段。可以理解的，为了使混合更为均匀，不限于采用上述辅助方法。

进一步，具有灭菌功能的粉末在混合粉末中占比3wt％～8wt％。

进一步，具有灭菌功能的粉末包括Ag粉、Cu粉、Zn粉中的一种或两种以上混合物。

Ag粉，例如可以是氧化银、氧化亚银、纯银等。

Cu粉使得刃具具备杀菌特点，同时铜元素以第二相的形式析出可增加刃具的硬度和强度，增加表面耐刮擦性。

进一步，不锈钢粉末的粒径≤30.0μm。

进一步，具有灭菌功能的粉末的粒径≤5.0μm。

进一步，不锈钢粉末包括奥氏体不锈钢粉、马氏体不锈钢粉、铁素体不锈钢粉或奥氏体-铁素体双相不锈钢粉中的一种，例如316型(奥氏体),430型(铁素体),420型(马氏体)等。

进一步，混合粉末与高分子粘结剂的体积比为(2～7):3。

采用上述技术方案，混合粉末和高分子粘结剂的配比比例使得喂料流动性较好，烧结密度较高，尺寸稳定性好。

进一步，高分子粘结剂包括以下质量百分含量的组分：聚甲醛80～92％、高密度聚乙烯3～15％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2～15％、固体石蜡2～8％、季戊四醇硬脂酸酯1～3％以及抗氧化剂0.2～1％。

聚甲醛是一种综合性能优良的工程塑料，具有高的力学性能，如强度、模量、耐磨性、韧性、耐疲劳性和抗蠕变性，还具有优良的电绝缘性、耐溶剂性和可加工性，是五大通用工程塑料之一。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良好的耐油，耐过氧化物性能。聚甲醛树脂优选为共聚甲醛。

高密度聚乙烯：高密度聚乙烯是一种常见高结晶度、半透明热塑性树脂，具有良好的化学稳定性、韧性和机械强度，熔化温度130℃，根据具体设计零件少量加入改善喂料流动性、结构稳定性。

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物：其特点是具有良好的柔软性、弹性、成形性和化学稳定性，与其他填料的掺混性好，加热到100℃熔融能流动，成为具有一定粘度的液体。加入的少量乙烯-醋酸乙烯酯共聚物起到聚甲醛和高密度聚乙烯的相容剂作用。

固体石蜡：石蜡是固态高级烷烃的混合物，配方中应用常见工业石蜡即可，工业石蜡在47℃～64℃熔化，是很好的绝缘体和储热材料，由于其低温熔融及良好的浸润性和安定性，加入的少量石蜡起到良好润滑剂作用，不粘结设备，易于在喂料密炼后除净余料。

喂料的粘结剂采用聚甲醛作为基底，聚甲醛树脂起作粘结剂的作用，在后续脱脂中能够用草酸催化脱除，脱脂率高。选用的高分子粘结剂增强了注射生坯的强度，使其在脱脂过程中不发生变形。而相容剂(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)、表面活性剂(季戊四醇硬脂酸酯)、润滑剂(固体石蜡)则从多方面对高分子粘结剂进行改性，各组分互相配合之下，在保证喂料流动性的同时也保有了足够的强度，得到的产品尺寸精度高、杂质含量少。本发明提供的灭菌不锈钢喂料，操作简便，能高效地得到均匀的喂料并且不对喂料中各种成分造成破坏，很好的保障了喂料的使用效果。

进一步，步骤S2中，将混合粉末与高分子粘结剂在密炼机进行密炼，密炼工艺参数为：转子转速为30～40rpm，密炼温度为180～190℃，密炼60～90min后停止加热。

本发明还公开一种根据上述任一方案的灭菌不锈钢喂料的制备方法制备得到的灭菌不锈钢喂料。

本发明还公开一种灭菌不锈钢刃具的制备方法，使用根据上述的灭菌不锈钢喂料按照下述步骤制备：

B1、注射：将灭菌不锈钢喂料加入注射机，注射机将灭菌不锈钢喂料注射进刃具模具型腔内，脱模得到刃具注射生坯；

B2、脱脂：对注射生坯进行草酸催化脱脂处理，形成脱脂坯；

B3、烧结：对脱脂坯进行烧结形成烧结坯；

B4、热处理：对烧结坯进行热处理；

B5、开刃：对热处理之后的烧结坯进行开刃，得到灭菌不锈钢刃具。

进一步，步骤B1中，根据产品的需求选用不同的注射模具。例如，不锈钢粉末为316不锈钢粉末，注射温度为180～200℃，模具温度为90～100℃。

进一步，步骤S4中，注射生坯经草酸催化脱脂脱除高分子粘结剂中的聚甲醛，剩下骨架高分子来提供足够的强度，供后续烧结操作。

该喂料采用草酸催化脱脂，可避免使用对环境有害的酸催化剂和有毒溶剂，经济环保，脱脂后的灰坯保型性好。

进一步，B3步骤中，烧结的温度为1200～1400℃，保温时间6～l0h，烧结气氛为Ar，分压为8～10KPa，并且炉冷至200℃后进行喷Ar气快冷降温。

本发明还公开一种根据上述灭菌不锈钢刃具的制备方法制备得到的灭菌不锈钢刃具。

通过金属注射成型工艺来制备获得分散有大量具有灭菌功能的粉末的灭菌不锈钢，从而保证所得灭菌不锈钢拥有优异的抗菌性能。制得灭菌不锈钢刃具用日本食品分析中心提出的“粘结薄膜法”对比测试，经在试样表面上进行35℃ X 24h大肠杆菌和金黄色葡萄球菌培养观察，抗菌效果达到了95％以上，抗菌能力稳定。

下面以通过具体实施例对本发明的灭菌不锈钢喂料的制备方法和灭菌不锈钢刃具的制备方法进行进一步说明。

实施例1

本实施例的高分子粘结剂包括以下质量百分含量的组分：聚甲醛80％、高密度聚乙烯15％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2％、固体石蜡2％、季戊四醇硬脂酸酯3％以及抗氧化剂0.2％。

实施例2

本实施例的高分子粘结剂包括以下质量百分含量的组分：聚甲醛92％、高密度聚乙烯3％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物15％、固体石蜡8％、季戊四醇硬脂酸酯1％以及抗氧化剂1％。

实施例3

本实施例的高分子粘结剂包括以下质量百分含量的组分：聚甲醛85％、高密度聚乙烯8％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物10％、固体石蜡5％、季戊四醇硬脂酸酯2％以及抗氧化剂0.6％。

实施例4

本实施例的灭菌不锈钢喂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将奥氏体不锈钢粉与Ag粉混合得到混合粉末，奥氏体不锈钢粉的粒径为20～24μm，Ag粉的粒径为4～5μm，Ag粉在混合粉末中占比3wt％；

S2、将混合粉末与实施例1中的高分子粘结剂进行密炼，混合粉末与高分子粘结剂的体积比为2:3，密炼工艺参数为：转子转速为30rpm，密炼温度为 180℃，密炼90min后停止加热，冷却、破碎、造粒后，得到喂料。

实施例5

本实施例的灭菌不锈钢喂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将马氏体不锈钢粉与Cu粉混合得到混合粉末，马氏体不锈钢粉的粒径为10～20μm，Cu粉的粒径为2～4μm，Cu粉在混合粉末中占比5wt％；

S2、将混合粉末与实施例2中高分子粘结剂进行密炼，混合粉末与高分子粘结剂的体积比为4:3，密炼工艺参数为：转子转速为30rpm，密炼温度为180℃，密炼90min后停止加热，冷却、破碎、造粒后，得到喂料。

实施例6

本实施例的灭菌不锈钢喂料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将奥氏体-铁素体双相不锈钢粉与Zn粉混合得到混合粉末，奥氏体-铁素体双相不锈钢粉的粒径为10～25μm，Zn粉的粒径为1～5μm，Zn粉在混合粉末中占比6wt％；

S2、将混合粉末与实施例3中高分子粘结剂进行密炼，混合粉末与高分子粘结剂的体积比为7:3，密炼工艺参数为：转子转速为40rpm，密炼温度为190℃，密炼60min后停止加热，冷却、破碎、造粒后，得到喂料。

实施例7

本实施例的灭菌不锈钢刃具的制备方法，包括以下步骤：

B1、注射：将实施例4制备的灭菌不锈钢喂料加入注射机，注射机将灭菌不锈钢喂料注射进刃具模具型腔内，脱模得到刃具注射生坯；

B2、脱脂：对注射生坯进行草酸催化脱脂处理(作为另一种选项，也可以考虑考虑采用草酸催化脱脂处理)，形成脱脂坯；

B3、烧结：对脱脂坯进行烧结形成烧结坯；烧结的温度为1200℃，保温时间l0h，烧结气氛为Ar，分压为10KPa，并且炉冷至200℃后进行喷Ar气快冷降温。

B4、热处理：对烧结坯进行1000℃猝火+200℃回火处理；

B5、开刃：对热处理之后的烧结坯进行开刃，得到灭菌不锈钢刃具。

制得灭菌不锈钢刃具用日本食品分析中心提出的“粘结薄膜法”对比测试，经在试样表面上进行35℃X 24h大肠杆菌和金黄色葡萄球菌培养观察，抗菌效果达到了95％以上。

实施例8

本实施例的灭菌不锈钢刃具的制备方法，包括以下步骤：

B1、注射：将实施例5制备的灭菌不锈钢喂料加入注射机，注射机将灭菌不锈钢喂料注射进刃具模具型腔内，脱模得到刃具注射生坯；

B2、脱脂：对注射生坯进行草酸催化脱脂处理(作为另一种选项，也可以考虑采用草酸催化脱脂处理)，形成脱脂坯；

B3、烧结：对脱脂坯进行烧结形成烧结坯；烧结的温度为1400℃，保温时间6h，烧结气氛为Ar，分压为10KPa，并且炉冷至200℃后进行喷Ar气快冷降温。

B4、热处理：对烧结坯进行1050℃加热后水冷处理；

B5、开刃：对热处理之后的烧结坯进行开刃，得到灭菌不锈钢刃具。

制得灭菌不锈钢刃具用日本食品分析中心提出的“粘结薄膜法”对比测试，经在试样表面上进行35℃X 24h大肠杆菌和金黄色葡萄球菌培养观察，抗菌效果达到了95％以上。

实施例9

本实施例的灭菌不锈钢刃具的制备方法，包括以下步骤：

B1、注射：将实施例6制备的灭菌不锈钢喂料加入注射机，注射机将灭菌不锈钢喂料注射进刃具模具型腔内，脱模得到刃具注射生坯；

B2、脱脂：对注射生坯进行草酸催化脱脂处理(作为另一种选项，也可以考虑采用草酸催化脱脂处理)，形成脱脂坯；

B3、烧结：对脱脂坯进行烧结形成烧结坯；烧结的温度为1300℃，保温时间8h，烧结气氛为Ar，分压为9KPa，并且炉冷至200℃后进行喷Ar气快冷降温。

B4、热处理：对烧结坯进行1150℃加热后水冷处理；

B5、开刃：对热处理之后的烧结坯进行开刃，得到灭菌不锈钢刃具。

制得灭菌不锈钢刃具用日本食品分析中心提出的“粘结薄膜法”对比测试，经在试样表面上进行35℃X 24h大肠杆菌和金黄色葡萄球菌培养观察，抗菌效果达到了95％以上。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种灭菌不锈钢喂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将不锈钢粉末与具有灭菌功能的粉末混合得到混合粉末；

S2、将所述混合粉末与高分子粘结剂进行密炼、破碎造粒得到喂料。

2.根据权利要求1所述的灭菌不锈钢喂料的制备方法，其特征在于，所述具有灭菌功能的粉末在所述混合粉末中占比3wt％～8wt％。

3.根据权利要求1所述的灭菌不锈钢喂料的制备方法，其特征在于，所述不锈钢粉末的粒径≤30.0μm。

4.根据权利要求1或3所述的灭菌不锈钢喂料的制备方法，其特征在于，所述具有灭菌功能的粉末的粒径≤5.0μm。

5.根据权利要求1所述的灭菌不锈钢喂料的制备方法，其特征在于，所述混合粉末与所述高分子粘结剂的体积比为(2～7):3。

6.根据权利要求1所述的灭菌不锈钢喂料的制备方法，其特征在于，所述高分子粘结剂包括以下质量百分含量的组分：聚甲醛80～92％、高密度聚乙烯3～15％、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物2～15％、固体石蜡2～8％、季戊四醇硬脂酸酯1～3％以及抗氧化剂0.2～1％。

7.根据权利要求1所述的灭菌不锈钢喂料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将所述混合粉末与所述高分子粘结剂在密炼机进行密炼，密炼工艺参数为：转子转速为30～40rpm，密炼温度为180～190℃，密炼60～90min后停止加热。

8.一种根据权利要求1-7任一项方法制备得到的灭菌不锈钢喂料。

9.一种灭菌不锈钢刃具的制备方法，其特征在于，使用根据权利要求8所述的灭菌不锈钢喂料按照下述步骤制备：

B1、注射：将所述灭菌不锈钢喂料加入注射机，所述注射机将所述灭菌不锈钢喂料注射进刃具模具型腔内，脱模得到刃具注射生坯；

B2、脱脂：对所述注射生坯进行草酸催化脱脂处理(作为另一种选项，也可以考虑采用草酸催化脱脂处理)，形成脱脂坯；

B3、烧结：对所述脱脂坯进行烧结形成烧结坯；

B4、热处理：对所述烧结坯进行热处理；

B5、开刃：对热处理之后的所述烧结坯进行开刃，得到灭菌不锈钢刃具。

10.一种根据权利要求9所述方法制备得到的灭菌不锈钢刃具。