CN116143418B - 一种抗菌钢化玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌钢化玻璃及其制备方法，属于抗菌钢化玻璃技术领域，其包括素体，特征在于：素体包括素玻璃和涂敷在素玻璃表面的抗菌浆料，抗菌浆料由以下质量百分含量的原料构成：抗菌剂1～3.5%、透明油墨75～87%和高温稀释剂10～23%；抗菌剂由以下质量百分含量的原料构成：玻璃微粉43.1～62.5%、锌酸4.5～8.5%和余量的水，玻璃微粉的膨胀系数与素玻璃的膨胀系数相一致，素体经钢化成为抗菌钢化玻璃。此钢化玻璃不仅能够使得抗菌剂在技术成熟、工序简化的钢化过程中与素玻璃融为一体，还能提高抗菌的安全性与持久性。
Description
技术领域
本发明属于抗菌钢化玻璃技术领域，具体涉及一种抗菌钢化玻璃及其制备方法。
背景技术
随着生活条件的改善，人们越来越注重卫生健康，尤其是近年来受各类流行病毒的影响，抗菌剂在日常生活用品中的应用逐渐广泛，其中玻璃制品在日常生活用品中占据了一定比例，并且钢化玻璃餐具进入了高档餐具行列。尽管用后会洗涤，但难免附着与滋生各类微生物，引发疾病。于是，人们设想通过一定方式将抗菌剂添加于餐具表面，形成抗菌餐具。
CN215435351U公开了一种低温环境防霉钢化玻璃，其在玻璃基层A的顶部通过粘合剂粘合有功能层，功能层中设置了防霉隔离层、石墨烯膜层和光触媒颗粒。该钢化玻璃虽然通过功能层的设置，具有防霉抗菌的作用，能够抑制霉菌在玻璃上的生长，但一方面由于粘合剂的使用，不够环保；另一方面整体性较差，功能层容易脱落，致使抗菌功能失效。
CN107382096A公开了一种钢化抗菌玻璃及其制备方法和应用，其先将硝酸锌和碳酸锌加热至熔化，得到第一熔液，在第一溶液中，将素板玻璃进行第一离子交换，得到第一盖板玻璃；再将硝酸银加热至熔化，得到第二熔液，在第二熔液中，将第一盖板玻璃进行第二离子交换，得到第二盖板玻璃；最后将硝酸钾加热至熔化，得到第三熔液，在第三熔液中，将第二盖板玻璃进行第三离子交换，得到钢化抗菌玻璃。此方法虽然制得的钢化抗菌玻璃兼具良好的钢化性能和抗菌性能；但一方面步骤繁琐，延长了制备工序，耗时长，降低了生产效率；另一方面用到了银离子，而银作为重金属，不利于人体健康。
因此，如何制得一款工艺简化、健康安全的抗菌钢化玻璃成为了行业内技术人员需要攻克的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种抗菌钢化玻璃及其制备方法，不仅能够使得抗菌剂在技术成熟、工序简化的钢化过程中与素玻璃融为一体，还能提高抗菌的安全性与持久性。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：设计一种抗菌钢化玻璃，包括素体，其特征在于：所述素体包括素玻璃和涂敷在素玻璃表面的抗菌浆料，所述抗菌浆料由以下质量百分含量的原料构成：
抗菌剂 1～3.5%
透明油墨 75～87%
高温稀释剂 10～23%；
所述抗菌剂由以下质量百分含量的原料构成：
玻璃微粉 43.1～62.5%
锌酸 4.5～8.5%
余量为水；
玻璃微粉的膨胀系数与素玻璃的膨胀系数相一致，素体经钢化成为抗菌钢化玻璃。
进一步的，所述抗菌浆料由以下质量百分含量的原料构成：
抗菌剂 2～3%
透明油墨 79～85%
高温稀释剂 13～19%；
所述抗菌剂由以下质量百分含量的原料构成：
玻璃微粉 50～55%
锌酸 6～7%
余量为水。
进一步的，所述水为纯净水。
进一步的，所述玻璃微粉为玻璃粉过500～625目筛的筛下部分，平均粒径为5～15μm。
本发明还提供了一种上述钢化玻璃的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备抗菌剂：将玻璃微粉、锌酸和水投入超重力场中得第一混合料，第一混合料在超重力场中滞留0.1～1.2s后得抗菌剂，玻璃微粉在第一混合料中的质量百分含量为43.1～62.5%，锌酸在第一混合料中的质量百分含量为4.5～8.5%；
（2）混合：将步骤（1）制得的抗菌剂加入高温稀释剂中进行稀释后，再加入透明油墨，混合得第二混合料，抗菌剂在第二混合料中的质量百分含量为1～3.5%，透明油墨在第二混合料中的质量百分含量为75～87%，高温稀释剂在第二混合料中的质量百分含量为10～23%；
（3）制备抗菌浆料：步骤（2）制得的第二混合料经研磨后沉降，取中间层作为抗菌浆料；
（4）涂覆：将步骤（3）制得的抗菌浆料涂敷在素玻璃表面制得素体，抗菌浆料层的厚度为20～50μm；
（5）钢化：将步骤（4）得到的素体钢化，制得抗菌钢化玻璃，钢化温度为680～750℃。
进一步的，步骤（1）中，玻璃微粉在第一混合料中的质量百分含量为50～55%，锌酸在第一混合料中的质量百分含量为6～7%。
进一步的，步骤（2）中，抗菌剂在第二混合料中的质量百分含量为2～3%，透明油墨在第二混合料中的质量百分含量为79～85%，高温稀释剂在第二混合料中的质量百分含量为13～19%。
进一步的，步骤（4）中的涂覆为丝印，丝印用网板为200～300目。
进一步的，将抗菌浆料丝印到素玻璃上经晾晒制得素体。
进一步的，所述晾晒时间为20～40分钟。
进一步的，步骤（5）中，钢化温度为710℃。
进一步的，步骤（3）中，研磨4～8次。
进一步的，步骤（3）中沉降时间为12～36小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、由于本发明使用的抗菌浆料不仅能够耐受素玻璃钢化的高温，通过钢化的高温与素玻璃融为一体，经冷却后共同形成钢化玻璃，简化了工艺流程；其中的抗菌剂还在钢化高温中形成锌酸与玻璃微粉相互侵蚀的现象，形成二者相互包裹的锁定结果，增强了抗菌效果的持久性；并且锌不属于重金属，在灭菌、抗菌的同时，对人体健康更安全。
2、由于选用与素玻璃膨胀系数相一致的玻璃微粉，能够在钢化的过程中，使得素玻璃与玻璃微粉保持同步的膨胀收缩率，使得二者真正融合为一体，抗菌浆料层成为钢化玻璃的表面抗菌层。
3、采用技术成熟的钢化工艺，在制备钢化玻璃的过程中附加上稳固的抗菌层，增加抗菌功能的同时，不变色，不影响玻璃的晶莹剔透感。
4、由于抗菌浆料经过研磨后制得，一方面使其混合更加均匀；另一方面降低较大颗粒的细度，利于进一步增强混合的均匀性。
5、由于抗菌浆料还经过沉降后制得，可以除去位于上部的浮层和位于下部的沉淀层，仅保留位于中部的匀质层，便于除杂，提高钢化玻璃的表面质量。
6、本发明构想独特，通过将特定配方的抗菌浆料涂敷在素玻璃上，一同经技术成熟的钢化工艺制得抗菌钢化玻璃，既不影响钢化玻璃的外观，又能实现持久抗菌，便于在行业内推广应用。
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。
本发明的主旨思想是：在素玻璃表面涂敷抗菌浆料形成素体，素体经钢化制得抗菌钢化玻璃。其中所用的抗菌浆料由抗菌剂、透明油墨和高温稀释剂构成，抗菌剂在抗菌浆料中的质量百分含量为1～3.5%，透明油墨在抗菌浆料中的质量百分含量为75～87%，高温稀释剂在抗菌浆料中的质量百分含量为10～23%。所用抗菌剂由玻璃微粉、锌酸和纯净水构成，玻璃微粉在抗菌剂中的质量百分含量为43.1～62.5%，锌酸在抗菌剂中的质量百分含量为4.5～8.5%。抗菌剂中所用玻璃微粉的膨胀系数与素玻璃的膨胀系数相一致，使得素玻璃与玻璃微粉能保持同步的膨胀收缩率，玻璃微粉为玻璃粉过500～625目筛的筛下部分，平均粒径为5～15μm，其具体制备方法见下面实施例。
实施例一
本实施例经由以下步骤制得：
（1）制备抗菌剂：将玻璃微粉、锌酸和纯净水投入超重力场中得第一混合料，第一混合料在超重力场中滞留0.6s后得抗菌剂，玻璃微粉在第一混合料中的质量百分含量为53%，锌酸在第一混合料中的质量百分含量为6.5%；玻璃微粉为玻璃粉过560目筛的筛下部分，平均粒径为10μm。
（2）混合：将步骤（1）制得的抗菌剂加入高温稀释剂中进行稀释后，再加入透明油墨，混合得第二混合料，抗菌剂在第二混合料中的质量百分含量为2%，透明油墨在第二混合料中的质量百分含量为82%，高温稀释剂在第二混合料中的质量百分含量为16%。
（3）制备抗菌浆料：步骤（2）制得的第二混合料经研磨6次后，沉降24小时，取中间层作为抗菌浆料。
（4）涂覆：将步骤（3）制得的抗菌浆料丝印在素玻璃表面，经晾晒30分钟制得素体，抗菌浆料层的厚度为35μm，丝印用网板为250目。
（5）钢化：将步骤（4）得到的素体钢化，制得抗菌钢化玻璃，钢化温度为710℃。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于：
步骤（1）中，第一混合料在超重力场中滞留0.1s后得抗菌剂，玻璃微粉在第一混合料中的质量百分含量为43.1%，锌酸在第一混合料中的质量百分含量为8.5%；玻璃微粉为玻璃粉过500目筛的筛下部分，平均粒径为15μm。
步骤（3）中，第二混合料经研磨4次后沉降36小时。
步骤（4）中，晾晒时间为20分钟，抗菌浆料层的厚度为20μm，丝印用网板为300目；
步骤（5）中，钢化温度为680℃。
其余均同实施例一。
实施例三
本实施例与实施例一的不同之处在于：
步骤（1）中，第一混合料在超重力场中滞留1.2s后得抗菌剂，玻璃微粉在第一混合料中的质量百分含量为62.5%，锌酸在第一混合料中的质量百分含量为4.5%；玻璃微粉为玻璃粉过625目筛的筛下部分，平均粒径为5μm。
步骤（3）中，第二混合料经研磨8次后沉降12小时。
步骤（4）中，晾晒时间为40分钟，抗菌浆料层的厚度为50μm，丝印用网板为200目；
步骤（5）中，钢化温度为750℃。
其余均同实施例一。
实施例四
本实施例与实施例一的不同之处在于：
步骤（1）中，第一混合料在超重力场中滞留0.4s后得抗菌剂，玻璃微粉在第一混合料中的质量百分含量为50%，锌酸在第一混合料中的质量百分含量为7%；玻璃微粉为玻璃粉过530目筛的筛下部分，平均粒径为8μm。
步骤（3）中，第二混合料经研磨5次后沉降30小时。
步骤（4）中，晾晒时间为25分钟，抗菌浆料层的厚度为30μm，丝印用网板为230目；
步骤（5）中，钢化温度为695℃。
其余均同实施例一。
实施例五
本实施例与实施例一的不同之处在于：
步骤（1）中，第一混合料在超重力场中滞留0.8s后得抗菌剂，玻璃微粉在第一混合料中的质量百分含量为55%，锌酸在第一混合料中的质量百分含量为6%；玻璃微粉为玻璃粉过600目筛的筛下部分，平均粒径为12μm。
步骤（3）中，第二混合料经研磨7次后沉降18小时。
步骤（4）中，晾晒时间为35分钟，抗菌浆料层的厚度为45μm，丝印用网板为280目；
步骤（5）中，钢化温度为725℃。
其余均同实施例一。
实施例六
本实施例与实施例一的不同之处在于：
步骤（2）中，抗菌剂在第二混合料中的质量百分含量为2%，透明油墨在第二混合料中的质量百分含量为85%，高温稀释剂在第二混合料中的质量百分含量为13%。
其余均同实施例一。
实施例七
本实施例与实施例二的不同之处在于：
步骤（2）中，抗菌剂在第二混合料中的质量百分含量为3.5%，透明油墨在第二混合料中的质量百分含量为75%，高温稀释剂在第二混合料中的质量百分含量为21.5%。
其余均同实施例二。
实施例八
本实施例与实施例三的不同之处在于：
步骤（2）中，抗菌剂在第二混合料中的质量百分含量为3%，透明油墨在第二混合料中的质量百分含量为87%，高温稀释剂在第二混合料中的质量百分含量为10%。
其余均同实施例三。
实施例九
本实施例与实施例四的不同之处在于：
步骤（2）中，抗菌剂在第二混合料中的质量百分含量为1%，透明油墨在第二混合料中的质量百分含量为76%，高温稀释剂在第二混合料中的质量百分含量为23%。
其余均同实施例四。
实施例十
本实施例与实施例五的不同之处在于：
步骤（2）中，抗菌剂在第二混合料中的质量百分含量为2%，透明油墨在第二混合料中的质量百分含量为79%，高温稀释剂在第二混合料中的质量百分含量为19%。
其余均同实施例五。
上述各实施例的抗菌剂中，除采用纯度较高的纯净水外，也可以选用城市管道自来水，经过研磨与沉降后，不论使用纯净水还是使用自来水，最终对抗菌率基本没有影响。
上述所说的素玻璃是指未经钢化的普通玻璃，具体的钢化工艺可以参见公开号为CN1792903A，已是成熟的现有技术，故没有展开赘述，其中所说的钢化温度就是使得玻璃达到熔化点的温度。此外，所用的玻璃粉是指低温玻璃粉，是现有的采购品；透明油墨和高温稀释剂也是采购品，只要具有耐钢化高温、无色、透明的功能特性即可，具体可以参见美国福禄公司的产品。
按照《ISO 22196: 2011塑料与其他无孔表面抗菌活性》中所述的检测方法，以日常生活中的常见大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为检测菌种，对上述实施例制得的抗菌钢化玻璃和由氧化锌代替实施一中的锌酸作为对比例，各取3件样品分别在生产后3天、使用6个月和1年进行抗菌性能检测，取3件样品的平均值作为其抗菌率。抗菌率（%）如下表所示：
可见，本发明的实施例与对比例相比，在抗菌率和抗菌持久性上均明显优于对比例。
本发明中封闭式表达的原料构成是指主要原料，即在原料总质量中百分占比达98.5%以上的原料和，还可以包含其它的微量辅料。也就是说，在本发明封闭式表达原料构成的基础上，若增加的辅料在原料总质量中的占比不超过1.5%，仍属于本发明的保护范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种抗菌钢化玻璃，包括素体，其特征在于：所述素体包括素玻璃和涂敷在素玻璃表面的抗菌浆料，
所述抗菌浆料由以下质量百分含量的原料构成：
抗菌剂 1～3.5%
透明油墨 75～87%
高温稀释剂 10～23%；
所述抗菌剂由以下质量百分含量的原料构成：
玻璃微粉 43.1～62.5%
锌酸 4.5～8.5%
余量为水；
玻璃微粉的膨胀系数与素玻璃的膨胀系数相一致，玻璃微粉为玻璃粉过500～625目筛的筛下部分，玻璃粉是低温玻璃粉，素体经钢化成为抗菌钢化玻璃。
2.按照权利要求1所述的抗菌钢化玻璃，其特征在于：
所述抗菌浆料由以下质量百分含量的原料构成：
抗菌剂 2～3%
透明油墨 79～85%
高温稀释剂 13～19%；
所述抗菌剂由以下质量百分含量的原料构成：
玻璃微粉 50～55%
锌酸 6～7%
余量为水。
3.按照权利要求1或2所述的抗菌钢化玻璃，其特征在于：所述水为纯净水。
4.按照权利要求1或2所述的抗菌钢化玻璃，其特征在于：所述玻璃微粉的平均粒径为5～15μm。
5.一种抗菌钢化玻璃的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）制备抗菌剂：将玻璃微粉、锌酸和水投入超重力场中得第一混合料，第一混合料在超重力场中滞留0.1～1.2s后得抗菌剂，玻璃微粉在第一混合料中的质量百分含量为43.1～62.5%，锌酸在第一混合料中的质量百分含量为4.5～8.5%；
玻璃微粉为玻璃粉过500～625目筛的筛下部分，玻璃粉是低温玻璃粉；
（2）混合：将步骤（1）制得的抗菌剂加入高温稀释剂中混匀后，再加入透明油墨，混合得第二混合料，抗菌剂在第二混合料中的质量百分含量为1～3.5%，透明油墨在第二混合料中的质量百分含量为75～87%，高温稀释剂在第二混合料中的质量百分含量为10～23%；
（3）制备抗菌浆料：步骤（2）制得的第二混合料经研磨后沉降，取中间层作为抗菌浆料；
（4）涂覆：将步骤（3）制得的抗菌浆料涂敷在素玻璃表面制得素体，抗菌浆料层的厚度为20～50μm；
（5）钢化：将步骤（4）得到的素体钢化，制得抗菌钢化玻璃，钢化温度为680～750℃。
6.按照权利要求5所述的抗菌钢化玻璃的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，玻璃微粉在第一混合料中的质量百分含量为50～55%，锌酸在第一混合料中的质量百分含量为6～7%。
7.按照权利要求6所述的抗菌钢化玻璃的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，抗菌剂在第二混合料中的质量百分含量为2～3%，透明油墨在第二混合料中的质量百分含量为79～85%，高温稀释剂在第二混合料中的质量百分含量为13～19%。
8.按照权利要求5至7任一所述的抗菌钢化玻璃的制备方法，其特征在于：步骤（4）中的涂覆为丝印，丝印用网板为200～300目。
9.按照权利要求8所述的抗菌钢化玻璃的制备方法，其特征在于：将抗菌浆料丝印到素玻璃上经晾晒制得素体。
10.按照权利要求9所述的抗菌钢化玻璃的制备方法，其特征在于：所述晾晒时间为20～40分钟。
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Denomination of invention: A type of antibacterial tempered glass and its preparation method Effective date of registration: 20231211 Granted publication date: 20230818 Pledgee: Zibo Boshan Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Pledgor: Shandong Mengyou New Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2023980070658 |