CN115819117B

CN115819117B - 抗菌磁砖及其制造方法

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Publication number: CN115819117B
Application number: CN202111092655.2A
Authority: CN
Inventors: 张志生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2023-11-28
Anticipated expiration: 2041-09-17
Also published as: CN115819117A

Abstract

一种抗菌瓷砖及其制造方法，该瓷砖的制造包括形成瓷砖本体、形成抗菌釉及烧成步骤。其中形成瓷砖本体步骤包括：将土料研磨成泥浆，藉由热空气将泥浆干燥成粉料，并通过成型机将粉料压成坯体；将釉浆打点在坯体的表面以形成化妆土；将釉浆打点在化妆土形成底釉。其次抗菌釉形成：将表面釉与抗菌材混合成抗菌釉药，再将抗菌釉药加水研磨成抗菌釉，将抗菌釉以打点在底釉层。烧成步骤：将瓷砖结合抗菌釉于烧成温度下快速烧制成抗菌瓷砖。藉此，本发明抗菌瓷砖制造方法所制得的抗菌瓷砖在1000‑1600℃烧成的情形下，24小时杀菌率仍可达99.9%以上。

Description

抗菌磁砖及其制造方法

技术领域

本发明关于一种瓷砖，特别是关于一种抗菌瓷砖及其制造方法。

背景技术

人们想要有良好的生活起居条件，首先需要防范并有效抑制周围环境细菌滋生，随着纳米材料的发展，具有抗菌能力的纳米光触媒微粒被广泛地应用于日常用品中。通过光照射光触媒而产生氢氧自由基，利用氢氧自由基的超氧化能力，可以使细菌、病毒的蛋白质变性，而达到杀菌的效果。

由于瓷砖长时间受到人的踩踏、触摸以及各种灰尘的污染，使得住家内外的瓷砖充满细菌或病毒。因此，利用光触媒来进行抗菌及抑菌的作法开始运用在瓷砖，让瓷砖具备抗菌能力。藉由将纳米材料结合在瓷砖上，能对环境消毒与清洁带来莫大帮助。在现今闻病毒色变的时代，对于环境卫生要求较高的场所，更需要安全且卫生的空间。

目前国内所使用的纳米材料需要多次过滤、洗涤、蒸发、分解等步骤以去除制造过程中所产生的杂质。其次，由于制造步骤繁杂导致设备繁多、占地面积大且成本高，整个制造周期长、质量控制稳定性差。此外，产出的废弃物多污染环境，进而使处理费用变高且耗能增加。

有鉴于此，本发明人投入众多研发能量与精神，以革命性思维颠覆传统制程框架，不断于本领域突破及创新，盼能以新颖的技术手段解决现有技术的不足，除带给社会更为安全良善的产品，亦能促进产业发展。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种抗菌瓷砖及其制造方法。该抗菌瓷砖所使用的抗菌材在陶瓷釉料中1000-1600℃烧成后，仍具有良好的抗菌能力；且该抗菌材制程简易、成本低、无污染且可工业化自动连续生产，进而达到产品质量稳定。

为达成上述目的，本发明采用的技术方案是：一种抗菌瓷砖，其由下至上依次包括坯体、化妆土层、底釉层及抗菌釉层；其中，该抗菌釉层是将表面釉与抗菌材以100:5-10的重量比混合成抗菌釉药，再将水及该抗菌釉药以5-6: 4-5的重量比研磨成一抗菌釉，将该抗菌釉以打点或喷或淋在该底釉层上而形成。

所述抗菌材为包覆纳米氧化锌粉末或包覆纳米氧化铜粉末或者是包覆纳米氧化锌粉末及包覆纳米氧化铜粉末的混合物。

所述包覆纳米氧化锌粉末为硅溶胶包覆纳米氧化锌粉末而形成；以及该包覆纳米氧化铜粉末为砂包覆纳米氧化铜粉末而形。所述包覆纳米氧化锌粉末的平均粒径为8-12纳米，比表面积为70-130平方公尺/克；该包覆纳米氧化铜粉末的平均粒径为30-35纳米，比表面积为150-180平方公尺/克。

所述抗菌瓷砖对大肠杆菌的抗菌率大于99.9%，对金黄色葡萄球菌的抗菌率大于99.9%。

本发明同时提供一种抗菌瓷砖制造方法，该方法包括如下步骤：A.形成瓷砖本体步骤，包括：形成一坯体：取土料，研磨成泥浆，干燥成粉料，压成坯体；形成一化妆土：取釉浆，打点或喷或淋在该坯体的表面上，以形成该化妆土；及形成一底釉：取釉浆，打点或喷或淋或喷墨印刷或网版印刷或滚筒印刷在该化妆土上，以形成该底釉；B.形成抗菌釉步骤，将表面釉与抗菌材以100:5-10的重量比混合成抗菌釉药，再将水及该抗菌釉药以5-6: 4-5的重量比研磨成该抗菌釉，将该抗菌釉以打点或喷或淋在底釉层上；以及C.烧成步骤，将该瓷砖及该抗菌釉在1000-1600℃的烧成温度下快速烧成抗菌瓷砖。

所述抗菌材为包覆纳米氧化锌粉末或包覆纳米氧化铜粉末或以100:3-8的重量比混合的包覆纳米氧化锌粉末与包覆纳米氧化铜粉末的混合物。

所述包覆纳米氧化锌粉末的制造方法为：将6-10g的氧化锌粉末加入到85℃的100ml水中，充分搅拌混合，以形成氧化锌悬浮溶液；将氧化锌悬浮溶液加热至90-95℃，加热过程中同时通入二氧化碳气体，当到达90-95℃时，保温3-5小时使其充分反应；然后停止通入二氧化碳气体，并加入8g的硅溶胶于该氧化锌悬浮溶液中，保温0.5小时；加入3g速凝剂进行沉淀，过滤，将滤液烘干后破碎；于250-400℃进行锻烧，得该包覆纳米氧化锌粉末。

所述包覆纳米氧化铜粉末的制造方法为：将体积摩尔浓度比为1：2的硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液以体积比1：1混合，搅拌均匀，以生成淡蓝色的氢氧化铜沉淀及一反应物溶液；缓慢加热该反应物溶液至50℃使其充分反应至溶液由淡蓝色变成红褐色，最后变成黑色时，将该反应物溶液进行过滤，取滤饼，清洗后烘干，得包覆纳米氧化铜粉末。

附图说明

图1为本发明抗菌瓷砖制造方法流程图；

图2为本发明抗菌瓷砖的剖面示意图。

标号说明：

1抗菌瓷砖

11坯体

12化妆土层

13底釉层

14抗菌釉层。

具体实施方式

以下借由具体实施例说明本发明的实施方式，本领域普通技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。此外，本发明亦可借由其他不同具体实施例加以施行或应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

请参照图1，图1为本发明抗菌瓷砖制造方法流程图。

如图1所示，本发明为一种抗菌瓷砖制造方法，包括：形成一瓷砖本体步骤、形成一抗菌釉步骤及烧成步骤；其中，瓷砖本体步骤中包括：形成一坯体、形成一化妆土及形成一底釉。将一土料研磨成一泥浆，借由热空气将该泥浆干燥成一粉料，并通过一成型机将该粉料压成该坯体；将一釉浆打点或喷或淋在该坯体的表面上，以形成该化妆土；及将该釉浆打点或喷或淋在该化妆土上，以形成该底釉。具体而言，将20-30wt%的陶土、60-70wt%的长石及5-10wt%的砂研磨成该泥浆，在中高铝球石中研磨10-11小时，在法国球石中研磨18-19小时；其中，检测标准比重为1.72±0.02、残渣1.0g±0.3g及黏度300cps±100cps，检测不合格时需调整至合格才可泄浆。其次，将该泥浆由泵输送至喷雾塔内，经由高压产生雾状，塔内温度范围在570-650℃，该泥浆由液态含水率32-35%经高温瞬干燥至5.5-6.5%产生粒状颗粒并输送储存于粉料桶；将粉料经高压300-400kgf/cm²成型，生坯抗折控制在12-20kgf/cm²，输送至直立式干燥烘房等待施釉。以20×20公分规格的瓷砖为例，第一道先上比重1.50-1.60、釉重18g-21g之间的化妆土，第二道于化妆土上施予比重1.55-1.65、釉重18g-21g之间的面釉。

在形成一抗菌釉步骤中，将一表面釉与一抗菌材以100: 5-10的重量比混合成一抗菌釉药，再将水及该抗菌釉药以5-6: 4-5的重量比研磨成该抗菌釉，比重调至1.30-1.50，将该抗菌釉以打点或喷或淋在底釉层上，在一实施例中，在20×20公分规格施釉重8-12g喷于半成品面釉上，以达到抗菌效果后储存于台车上待窑炉烧成；其中，该抗菌材为包覆纳米氧化锌粉末或包覆纳米氧化铜粉末或该包覆纳米氧化锌粉末与该包覆纳米氧化铜粉末的混合物。该包覆纳米氧化锌粉末的制造步骤包括：将8g的氧化锌粉末加入至85℃的100ml水中，并放入磁石搅拌器充分搅拌混合，以形成一氧化锌悬浮溶液；加热该氧化锌悬浮溶液至90-95℃，同时通入饱和纯二氧化碳气体于该氧化锌悬浮溶液中，当到达设定温度后，保温5小时使其充分反应；加入8g的硅溶胶于该氧化锌悬浮溶液中，保温0.5小时；加入少量8g速凝剂沉淀，沉淀2小时后过滤该氧化锌悬浮溶液；在200-250℃将该氧化锌悬浮溶液进行烘干，并使用一破碎机将烘干后的该氧化锌悬浮溶液进行破碎；以及于250-400℃进行锻烧，以获得该抗菌材。其次，该包覆纳米氧化铜粉末的制造步骤包括：将20g的硫酸铜及20g的氢氧化钠分别溶于60ml的水中；将体积摩尔浓度比为1：2的硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液混合；按照1：1的流量将硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液输入一反应器中，并均匀搅拌混合，以生成一反应物溶液及淡蓝色的氢氧化铜沉淀；缓慢加热该反应物溶液至50℃，该反应物溶液由淡蓝色变成红褐色，最后变成黑色，并将该反应物溶液过滤形成滤饼；藉由清水洗涤该滤饼，并将该滤饼进行烘干粉碎，以获得包覆纳米氧化铜粉末。在一实施例中，以100:3-8的重量比的该包覆纳米氧化锌粉末与该包覆纳米氧化铜粉末的混合物作为抗菌材。其中，将该抗菌材加入反应炉中均匀搅拌，使包覆纳米氧化锌产生负电荷及包覆纳米氧化铜产生正电荷，两者均匀搅拌后制成包覆纳米氧化锌铜离子材；再者，将该瓷砖及该抗菌釉结合，在1000-1600℃的烧成温度下烧成一抗菌瓷砖。

在一较佳实施例中，该烧成温度为1180-1195℃、窑速32-45分之间，烧成曲线由室温至1180-1195℃后急速冷却完成，让成品在最后温度下坯土、釉、喷墨、抗菌釉顺利烧结。

请参照图2，图2为本发明抗菌瓷砖的剖面示意图。

如图2所示，本发明提供一种由上述方法所制作而成的抗菌瓷砖1，包括：一坯体11、一化妆土层12、一底釉层13及一抗菌釉层14。该化妆土层12覆盖于该坯体11的一表面上；该底釉层13覆盖于该化妆土层12上；以及该抗菌釉层14覆盖于该底釉层13上。其中，将一表面釉与一抗菌材以100:5-10的重量比混合成一抗菌釉药，再将水及该抗菌釉药以5-6:4-5的重量比研磨成一抗菌釉，比重调至1.30-1.50，将该抗菌釉以打点或喷或淋在该底釉层上以形成该抗菌釉层14。在一实施例中，在20×20公分规格施釉重8-12g喷于半成品面釉上，以达到抗菌效果后储存于台车上待窑炉烧成。该抗菌材为包覆纳米氧化锌粉末或包覆纳米氧化铜粉末或该包覆纳米氧化锌粉末及该包覆纳米氧化铜粉末的混合物，且该包覆纳米氧化锌粉末为硅溶胶包覆纳米氧化锌粉末而形成；以及该包覆纳米氧化铜粉末为砂包覆纳米氧化铜粉末而形成。其中，该包覆纳米氧化铜粉末的包覆技术可达到两个功效，第一是不容易产生氧化作用；第二是由于该纳米氧化铜属于重金属，经过包覆后较无危险性，相对也较为安全。此外，该纳米氧化铜在包覆后并不影响铜离子的释放，因为铜离子来自于氧化性，具有本身的磁场力。其次，包覆技术所使用的砂具有两优点，第一是借由砂的包覆技术来保护纳米氧化铜的属性，不会因为高温而变质，若是一般未经包覆的纳米氧化铜在1100℃左右的高温时会变成氧化亚铜；第二就是可阻止继续氧化，也能使原料稳定性较高。

由于氧化锌在水中溶解度低，锌离子缓慢与饱和二氧化碳溶液发生反应，生成溶解度更低的硷式碳酸锌沉淀，整个是一个动态的过程，锌离子不断电离，硷式碳酸锌不断沉淀；藉由氧化锌的用量、二氧化碳气单位量、水的比例以及温度控制，可以调整硷式碳酸锌的粒度；加入硅溶胶包覆，并通过烘干和锻烧以分解多余水分和碳酸根，得到活性包覆纳米氧化锌粉末。纳米氧化锌在制作过程中会堆积形成紧密的六方体，每一六方体都具备一负电荷，藉由各六方体彼此间的互相碰撞、高速运转产生热能，进而制造出氢氧根及超级氧离子，就可以直接杀菌；并且包覆纳米氧化锌具备88～92纳米波长，协助人体血液循环。其次，包覆纳米氧化铜带有的正电荷铜离子具有更强的杀菌力，可直接依附在细菌细胞，病毒的蛋白质薄膜上，直接破坏其结构以达到杀菌灭毒的功效。由于引进包覆技术，使得纳米氧化锌在釉料中在1000-1600℃烧成的情形下，24小时杀菌率仍可达99.9%以上，法向发射率达0.92。

本发明的抗菌瓷砖经由JIS Z 2801:210 Antimicrobial products-Test forantimicrobial activity and efficacy 的检测方法检测，在作用时间24小时下，测试结果如下表1。

表1 本抗菌瓷砖检测结果表

在表1中，抗菌值(R)=（无抗菌材试料生菌数的平均Log值－具抗菌材试料生菌数的平均Log值），若抗菌值(R)≥2.0，则表示有抗菌效果。

本发明的抗菌瓷砖经由ISO 22196:2011 Plastic-Measurement ofantibacterial activity on plastics surfaces的检验方法，测试结果如下表2及表3。

表2 本抗菌瓷砖检测结果表

表3 本抗菌瓷砖检测结果表

在表2及表3中，U0：无抗菌材样品接种后立即测试的菌数，其应介于6.2×10³～2.5×10⁴(CFU/cm²)；Ut：无抗菌材样品经24小时培养后的菌数；At：具抗菌材样品经24小时培养后的菌数。抗菌值(R)= Ut－At。借由下列公式将抗菌值转换成百分比数值：[(Ut－At)/ Ut]×100%，则大肠杆菌抗菌率为：[(6.9×10⁵－8.10)/6.9×10⁵]×100%=99.99%；则金黄色葡萄球菌抗菌率为：[(2.1×10³－1.90)/2.1×10³]×100%=99.91%。

如上所述，本发明的抗菌瓷砖引进包覆技术，使得纳米氧化锌及纳米氧化铜在釉料中在1000-1600℃烧成的情形下，24小时杀菌率仍可达99.9%以上，法向发射率达0.92。其次，本发明抗菌瓷砖的制造方法制成简易、成本低、无污染，且可工业化自动连续生产，并具有产品质量稳定的优点。

惟以上所述仅为本发明的较佳实施例，非意欲侷限本发明的专利保护范围，故举凡运用本发明说明书及图式内容所为的等效变化，均同理皆包含于本发明的权利保护范围内，合予陈明。

Claims

1.一种抗菌瓷砖制造方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

A.形成瓷砖本体步骤，包括：

形成一坯体：取土料，研磨成泥浆，干燥成粉料，压成坯体；

形成一化妆土：取釉浆，打点或喷或淋在该坯体的表面上，以形成该化妆土；及

形成一底釉：取釉浆，打点或喷或淋或喷墨印刷或网版印刷或滚筒印刷在该化妆土上，以形成该底釉；

B.形成抗菌釉步骤：将表面釉与抗菌材以100：5-10的重量比混合成抗菌釉药，再将水及该抗菌釉药以5-6：4-5的重量比研磨成该抗菌釉，将该抗菌釉以打点或喷或淋在底釉层上，其中所述抗菌材为包覆纳米氧化锌粉末,所述包覆纳米氧化锌粉末的制造方法为：将6-10g的氧化锌粉末加入到85℃的100ml水中，充分搅拌混合，以形成氧化锌悬浮溶液；将氧化锌悬浮溶液加热至90-95℃，加热过程中同时通入二氧化碳气体，当到达90-95℃时，保温3-5小时使其充分反应；然后停止通入二氧化碳气体，并加入8g的硅溶胶于该氧化锌悬浮溶液中，保温0.5小时；加入3g速凝剂进行沉淀，过滤，将滤液烘干后破碎；于250-400℃进行锻烧，得该包覆纳米氧化锌粉末；以及

C.烧成步骤：将该瓷砖及该抗菌釉在1000-1600℃的烧成温度下快速烧成抗菌瓷砖。

2.如权利要求1所述的抗菌瓷砖制造方法，其特征在于，所述包覆纳米氧化锌粉末的平均粒径为8-12纳米，比表面积为70-130平方公尺/克。