CN117342799A - 一种建筑抗菌玻璃的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃生产技术领域，尤其涉及一种建筑抗菌玻璃的生产工艺。包括以下步骤：1)配制抗菌溶浆：将粘结剂按比例用水稀释，充分搅拌均匀，得到粘性溶浆；再加入铜盐、锌盐中的至少一种，搅拌均匀，制得抗菌溶浆；2)将玻璃基片进行清洗；3)将清洗后的玻璃基片用所述抗菌溶浆涂覆；4)将覆有抗菌膜的玻璃进行钢化处理、清洗，得到建筑抗菌玻璃。本发明将抗菌层的固化与玻璃物理钢化一次完成，完全不改变原有钢化生产工艺。其抗菌制品活性值R＞2，透过率＞85，b值＜1，色差△E＜1，且工艺方法简单易操作，原料易得，且适用于大片建筑玻璃的生产，利于工业化推广。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃生产技术领域，尤其涉及一种建筑抗菌玻璃的生产工艺。
背景技术
细菌无时无刻存在于人们的生活中，尤其在人群比较聚集的像医院、学校、超市、公共图书馆、会场等场所，加强抗菌、抵抗感染已成为人们的习惯。
现在建造的建筑物为了美观，多数采用玻璃材质，尤其对于病人比较集中的医院系统、人员流动比较密集的学校、超市、图书馆等，玻璃材料更是比比皆是，所以针对建筑玻璃的抗菌处理值得我们关注。
目前建筑抗菌玻璃生产工艺主要是镀膜和离子交换两种方式：
(1)镀膜玻璃是在玻璃表面镀一层或多层金属、合金或金属化合物，以改变玻璃的性能。镀膜玻璃的生产方法很多，主要有①真空蒸发法、②
化学气相沉积法、③真空磁控溅射法、④溶胶—凝胶法。第①②两种方法生产建筑抗菌玻璃，主要存在以下问题：一是玻璃在镀膜过程中空间温度过高，易使抗菌剂氧化失效，二是上述方法只能在玻璃的单面进行镀膜，限制了建筑抗菌玻璃的使用效果和范围，生产方式不灵活；第③种方法存在的问题是抗菌剂最后在玻璃的表面是以原子态存在，抗菌效果不佳，且抗菌功能膜属于“软膜”，不适合长期暴露和接触使用；第④种方法最大的不足是产品的采光性受到影响。
(2)离子交换是将玻璃置于熔盐中进行离子交换，熔盐中抗菌金属离子会和玻璃中的碱金属离子进行交换，在玻璃表面形成一层抗菌层。离子交换抗菌玻璃的抗菌能力更长效持久，且可在不降低玻璃透过率的前提下，维持玻璃的表面硬度。但是对于大尺寸的玻璃，尤其是建筑玻璃，如果采用盐浴这种方式进行离子交换，会受到化强炉大小、生产成本高、不易操作等因素限制，导致无法量产。因此，研发一种适用于大片玻璃的抗菌玻璃生产工艺，具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种建筑抗菌玻璃的生产工艺，生产成本较低，操作简便，且适用于大片建筑玻璃的生产。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种建筑抗菌玻璃的生产工艺，具体包括以下步骤：
1)配制抗菌溶浆；
将粘结剂按比例用水稀释，充分搅拌均匀，得到粘性溶浆；再按比例加入铜盐或锌盐中的至少一种，搅拌均匀，制得抗菌溶浆；
2)将玻璃基片进行清洗，去除所述玻璃基片表面的污垢；
3)在所述清洗后的玻璃基片上涂覆抗菌溶浆，形成一层抗菌膜；
4)将覆有抗菌膜的玻璃进行钢化处理，清洗，得到建筑抗菌玻璃。
进一步地，所述粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)所述粘结剂的制备原料由以下组成：5-20wt％淀粉、2-10wt％无水乙醇、0.5-1.0wt％氢氧化钠、余量为纯水；
(2)将步骤1)的制备原料混合均匀，然后加热煮沸至透明糊状，最后烘干；
(3)将步骤2)得到的烘干物粉碎后用球磨机球磨，细度≤100um，即得所述粘结剂。
以下对各组分含量进行数值限定的理由加以说明：
本发明中通过对淀粉进行改性，使得淀粉更易糊化且易分散，糊化时不会出现小疙瘩现象。通过调节溶浆中的淀粉含量，一般控制在3％-5％，选择改性淀粉作为粘结剂，不仅可以很好的将抗菌剂覆着在玻璃表面，而且钢化高温时淀粉全部灰化，玻璃表面基本不会有残留物，易于清洗。
本发明主要通过Cu离子、Zn离子进行协调抗菌，Cu、Zn离子主要通过含Cu或Zn的硫酸盐或硝酸盐，进行离子交换获得，使得玻璃表面Cu离子≥0.003wt％，Zn离子≥0.006wt％，Cu离子≤Zn离子且0.009wt％≤Cu离子+Zn离子≤0.02wt％(通过抗菌处理后玻璃表面获得的Cu、Zn含量)；如果只是采用Cu离子作为抗菌离子，实验发现玻璃表面Cu离子≥0.015wt％才能稳定抗菌，此时玻璃表面易出现Cu着色现象，影响外观，降低透过率；而单纯采用Zn作为离子作为抗菌离子,因为Zn离子的抗菌能力较弱，玻璃表面需要富集大量Zn离子才能有抗菌效果，同样的置换时间，那么离子交换过程中需要通过增加含Zn的无机盐来提高离子交换效率，通过实验当抗菌溶浆中添加3wt％硝酸锌时，玻璃表面获得Zn离子约0.013wt％，没有抗菌效果，将硝酸锌比例提高至5％，发现离子交换后玻璃表面出现雾面现象，严重影响外观。通过控制Cu盐、Zn盐含量、离子交换温度和时间，使得玻璃表面Cu离子≥0.003wt％，Zn离子≥0.006wt％，Cu离子≤Zn离子且0.009wt％≤Cu离子+Zn离子≤0.02wt％，可获得抗菌性能稳定、透过率高、外观不变的建筑抗菌玻璃。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种建筑抗菌玻璃，通过在玻璃基片上涂覆抗菌溶浆，然后进行钢化处理，将抗菌层的固化与玻璃物理钢化一次完成，完全不改变原有钢化生产工艺。其抗菌制品活性值R＞2，透过率＞85，b值＜1，色差△E＜1，且工艺方法简单易操作，原料易得，利于工业化推广。
具体实施方式
本发明的实施例1～7通过如下方法制备：
1)配制抗菌溶浆
将粘结剂按比例用水稀释，充分搅拌均匀，得到一定质量比例的粘结剂溶液；再按比例加入CuSO4、ZnSO4，搅拌均匀，制得抗菌溶浆；
2)将玻璃基片进行清洗，去除所述玻璃基片表面的污垢；
3)将清洗后的玻璃基片浸没在抗菌溶浆中，待各部位都沾上抗菌溶浆后将玻璃基片提起，常温晾干，玻璃基片表面形成一层抗菌膜；
4)将覆有抗菌膜的玻璃进行钢化处理，清洗，得到建筑抗菌玻璃。
玻璃基片玻璃成分(wt％):SiO271.52％、Al2O34.33％、Na2O12.64％、K2O0.46％、CaO6.87％、MgO4.05％、Fe2O30.09、SnO20.04％。
其中所述粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)所述粘结剂的制备原料由以下组成：15wt％淀粉、5wt％无水乙醇、0.8wt％氢氧化钠、余量为纯水；
(2)将步骤1)的制备原料混合均匀，然后加热煮沸至透明糊状，最后烘干；
(3)将步骤2)得到的烘干物粉碎后用球磨机球磨，细度≤100um，即得所述粘结剂。
对比例1为玻璃基片，不做抗菌处理；
对比例2以普通预糊化淀粉作为粘结剂，按5wt％加入纯水中，搅拌均匀，获得5％淀粉溶液；按0.05wt％CuSO4、0.3wt％ZnSO4加入到5％wt淀粉溶液中，搅拌均匀，获得抗菌溶浆；将玻璃浸泡在抗菌溶浆中，待玻璃表面形成膜后，放入700℃烧4min，取出、清水清洗，观察玻璃外观。由于普通预糊化淀粉在水中不易分散，有团聚现象，导致抗菌溶浆在玻璃表面分布不均匀，有的地方膜厚有的膜较薄，离子交换后Cu、Zn离子在玻璃表面分布不均匀，膜厚处会出现Cu着色；
对比例3以市售得力胶水作为粘结剂，按比例加入CuSO4、ZnSO4，搅拌均匀，将玻璃浸泡在胶水中，待玻璃表面形成膜后，放入700℃烧4min，取出、清水清洗，观察玻璃外观。不易清洗，玻璃表面有圆圈型大小不一的印迹，不能采用。
表1抗菌性能测试
表2外观测试
分析与说明
如表1和表2所示，实施例1单纯通过Cu离子置换，可以达到抗菌效果，但是玻璃表面会出现铜着色，影响外观；实施例2引入Zn离子后，玻璃表面获得的Cu含量降低，但是依然会有着色；实施例3、4、5通过调节CuSO4、ZnSO4比例，其中最佳配方为0.05％CuSO4、0.3％ZnSO4、5％改性淀粉溶液，最终获得抗菌效果稳定，外观正常的玻璃；实施例5、6、7对不同添加量的改性淀粉进行对比，实施例6当改性淀粉添加量只有3％时，抗菌溶浆粘度较低，流动性好，Cu、Zn离子不易黏附在玻璃表面，造成涂覆不均匀，导致抗菌效果减弱或不稳定，而实施例7当改性淀粉添加量增多，如7％，抗菌溶浆粘度增大，Cu、Zn离子易黏附在玻璃表面，因流动性变差，局部涂层会变厚，导致玻璃局部出现铜着色和麻点现象。
综上所述，以实施例5为最佳实施例，对实施例5样品进行耐磨、耐水测试，具体如下：
耐磨测试：0000#钢丝绒磨2000次，然后按JIZ2801:2010进行抗菌性能评价；
耐水测试：样品按照JC/T939-2004在温度(50±2)℃的蒸馏水中浸泡16H后再按JIZ2801:2010进行抗菌性能评价
表3实施例5样品耐磨、耐水性能
如表3所示，实施例5玻璃经耐磨/耐水测试后，R＞5，与未测试前对比抗菌效果未减弱，满足R≥2的要求，T仅降低0.1-0.2％％，满足T≥85％的要求，b＜1，△E＜1均满足要求。
实施例1-7及对比例各项测试定义及解释如下所示：
(1)铜、锌含量(％)：采用布鲁克手持式XRF测试所得；
(2)透过率(T％)：采用岛津紫外分光光度计UV-2600测试可见光部分透过率；
(3)L*a*b*值：采用岛津UV-2600紫外分光光度计测试透过率，再通过仪器自带软件“coloranylist”换算得到L*值、a*值、b*值；
(4)△E：依据QB/T1503-2011,△E＝【(△L*)2+(△a*)2+(△
b*)2】1/2
(5)抗菌活性值：采用标准JIZ2801:2010中的方法检测。
Claims (10)
1.一种建筑抗菌玻璃的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)配制抗菌溶浆
将粘结剂按比例用水稀释，充分搅拌均匀，得到粘性溶浆；再加入铜盐、锌盐中的至少一种，搅拌均匀，制得抗菌溶浆；
2)将玻璃基片进行清洗，去除所述玻璃基片表面的污垢；
3)在清洗后的玻璃基片表面涂覆所述抗菌溶浆，形成一层抗菌膜；
4)将覆有抗菌膜的玻璃进行钢化处理、清洗，得到建筑抗菌玻璃。
2.根据权利要求1所述的一种建筑抗菌玻璃的生产工艺，其特征在于：步骤1)中所述粘性溶浆中所述粘结剂的质量比例为3-7％；所述铜盐、锌盐为硫酸盐或硝酸盐；所述抗菌溶浆中铜盐比例为0.01-0.2wt％,锌盐比例为0.1-0.5wt％。
3.根据权利要求1所述的一种建筑抗菌玻璃的生产工艺，其特征在于：所述粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)所述粘结剂的制备原料由以下组成：5-20wt％淀粉、2-10wt％无水乙醇、0.5-1.0wt％氢氧化钠、余量为纯水；
(2)将步骤1)的制备原料混合均匀，然后加热煮沸至透明糊状，最后烘干；
(3)将步骤2)得到的烘干物粉碎后用球磨机球磨，细度≤100um，即得所述粘结剂。
4.根据权利要求1所述的一种建筑抗菌玻璃的生产工艺，其特征在于：步骤2)中所述玻璃基片为钠钙玻璃。
5.根据权利要求1所述的一种建筑抗菌玻璃的生产工艺，其特征在于：步骤3)所述涂覆的工艺为浸涂、喷涂、刷涂、辊涂中的一种，涂覆量控制在30-60g/m2。
6.根据权利要求1所述的一种建筑抗菌玻璃的生产工艺，其特征在于：步骤4)所述建筑抗菌玻璃，表面铜离子≥0.003wt％，锌离子≥0.006wt％，且铜离子≤锌离子，0.009wt％≤铜离子+锌离子≤0.03wt％；抗菌活性值R≥2，透过率T＞85％，b值小于1.0。
7.根据权利要求1所述的一种建筑抗菌玻璃的生产工艺，其特征在于：步骤4)中所述钢化处理包括如下步骤：
A.将覆有抗菌膜的玻璃进行热处理；
B.对热处理玻璃进行冷却降温处理。
8.根据权利要求7所述的一种建筑抗菌玻璃的生产工艺，其特征在于：步骤A)中所述热处理的温度为600-750℃，热处理的时间2-20min。
9.根据权利要求7所述的一种建筑抗菌玻璃的生产工艺，其特征在于：步骤B)中所述冷却降温处理的条件为冷风温度5-30℃，冷却时间0.5-8min。
10.根据权利要求1所述的一种建筑抗菌玻璃的生产工艺，其特征在于：步骤4)中所述清洗，采用清水冲洗表面残留的抗菌溶浆，晾干即获得洁净的玻璃。
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