CN1301678A

CN1301678A - 抗菌防霉陶瓷及制备工艺

Info

Publication number: CN1301678A
Application number: CN 99127000
Authority: CN
Inventors: 杨荣兴
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-25
Filing date: 1999-12-25
Publication date: 2001-07-04

Abstract

抗菌防霉陶瓷及制备工艺。本发明是将抗菌效果好安全可靠的银、锌离子以磷酸钙为载体引入到釉中,以及釉料中引入氟化钙、钾长石等助溶剂,在氧化气氛和1050℃以下温度,经烧成制得抗菌陶瓷;其抗菌防霉效果明显。本发明制备简单,不用改变原有陶瓷的生产工艺,不用增加设备的投入,加入助溶剂使釉烧温度降低,节约了能源,降低了成本,使抗菌陶瓷制品在较低温度下一次烧成。

Description

抗菌防霉陶瓷及制备工艺

本发明涉及一种陶瓷及制备工艺，特别是一种抗菌防霉陶瓷及制备工艺。

随着人民生活水平的不断提高，人们越来越关心自身健康和居住环境的清洁。但是，在我们日常经常接触的家用电器、饮食器皿，在温湿地区的建筑物内外墙面，恒温恒湿车间及医院的墙面、顶棚、地面、地下工程等都适合细菌和真菌的生长繁衍。因此，抗菌材料及其制品的研究日益引起人们的关注。现已有的抗菌陶瓷发明中“保健、抗菌、除臭薄膜及其陶瓷、玻璃制品”(申请号96106476)是由光催化剂、抗菌金属元素、远红外元素及其氧化物组成的薄膜镀于陶瓷、玻璃制品上；“保健、抗菌多功能陶瓷釉及其陶瓷制品”(申请号96106477)是含有光催化剂、抗菌及远红外元素及氧化物的陶瓷制品；“抗菌陶瓷及其生产工艺”(申请号96110479)是通过汽相沉积把抗菌金属均匀并坚固地只附着在陶瓷的表面。

本发明的目的在于提供一种在釉料中引入银锌等抗菌剂，氟化钙、钾长石等助溶剂，使釉烧温度大大降低节约能源，降低成本，并有效发挥抗菌效果的抗菌防霉陶瓷及制备工艺。

本发明是这样实现的：将抗菌效果好安全可靠的银、锌离子以磷酸钙为载体引入到釉中，经施釉和烧结后使之在陶瓷表面的釉料中均匀分散并长期存在，形成抗菌层。银系无机抗菌剂属于广谱抗菌剂，当微量Ag⁺到达细胞膜时，因后者带负电荷，依靠库仑引力，使两者牢固吸附，Ag⁺穿透细胞壁进入胞内，并与旒基反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，细胞丧失分裂增殖能力而死亡，反应过程如下：

下面结合附图及最佳实施例作进一步说明：

图1为制备工艺流程图。

本发明的内容和实施方法，包括原料及处理、制备、性能测试三个步骤，

现分述如下：

1、原料及处理

将粘土A、粘土B、粘土C、石英、长石预先破碎，细度约为100目，放在烘干箱中烘干，去除水分，使物料的粘度降低，烘干温度为100℃，时间为5小时，再将物料用粉碎机进行细碎，过150目筛。

按表1比例分别称取细碎后的粘土A 1000克、粘土B 600克、粘土C 200克、石英100克、长石100克放在三维运动中混合机中混合1小时，得到坯体混合料。

表1 坯体配方组成(wt％)

名称	粘土A	粘土B	粘土C	石英	长石
名称	粘土A	粘土B	粘土C	石英	长石	百分组成	50	30	10	5	5

本实施例所用的白釉料配方如表2：

表2 白釉料配方(wt％)

名称	熔块	高岭土	氧化锌	锆英粉
名称	熔块	高岭土	氧化锌	锆英粉	百分组成	80	8	5	6

2、制备

(1)坯体的成型和生坯的干燥

称取坯体原料1000克，逐渐加水233毫升，混合均匀，以稍用力抓紧手感较粘，向上抛数次不散为宜，此时测定含水率18.9％，即可用模具制作坯体。干燥制度为：温度25℃左右，用风扇吹坯体36小时。干燥后生坯失水率为5％。

(2)施釉

一般釉浆的细度以万孔筛余＜0.2％为宜，本实施例所用白釉用欧姆克粒度分析仪分析中径粒度为80.3微米，符合要求。

抗菌剂以吸附一定量的Ag⁺和Zn⁺的Ca₃(PO₄)₂为载体而引入。在配置过程中，由于抗菌剂的加入使釉浆的粘度增大，这时通过适量加水来调节粘度，粘度为0.14Pa.s比较适宜(用旋转式粘度计测量)。还可通过经验来判断，将手侵入釉浆中，1-2秒钟后取出，可模糊地看到手的指纹，且釉层连续，不开裂为宜。为使抗菌剂在釉中均匀分散，用磁力搅拌机搅拌15分钟。

(3)烧成

本发明采用常压和氧化气氛进行热处理。

其温度制度为：

升温速度：3℃/min；烧成温度：1050℃；保温时间：30min；冷却速度：烧成温度至900℃为10℃/min,900°至常温为自然冷却。

3、性能测试

(1)物理性能

光泽：玻璃光泽

表观白度：亮白色

抗折强度Ra=8.1pa

抗压强度Rb=29.7Mpa

显微结构：观察样品截面显微结构可知釉层与坯体结合紧密，提高了强度。

(2)抗菌性能

抗菌性能检测结果见表3、表4和表5所示。

表3．银系抗菌剂的抑菌效果(以大肠杆菌为例)

实验样品编号	1	2	3	4	5	6
实验样品编号	1	2	3	4	5	6	对比样细菌存活量	528×10⁶	528×10⁶	528×10⁶	528×10⁶	528×10⁶	528×10⁶
试样细菌存活量	15×10⁶	5×10⁶	10×10⁶	15×10⁶	15×10⁶	15×10⁶	对比样细菌存活量	528×10⁶	528×10⁶	528×10⁶	528×10⁶	528×10⁶	528×10⁶
试样细菌存活量	15×10⁶	5×10⁶	10×10⁶	15×10⁶	15×10⁶	15×10⁶	抑菌率	97.2％	99.66％	98.16％	97.2％	97 2％	972％

注：样品由广西师范大学测试1998.06；0.5g+20ml培养液，大肠杆菌起始浓度10⁵个/ml,t=15h,T=28

表4．抗菌陶瓷对细菌的抗菌效果(以大肠杆菌为例)

样品编号	1	4	10	11
样品编号	1	4	10	11	抗菌剂类型	银系	银系	银系	银系
抗菌剂含量	10％	15％	10％	10％	抗菌剂类型	银系	银系	银系	银系
抗菌剂含量	10％	15％	10％	10％	烧成温度	1050℃	1050℃	1050℃	1050℃
降温制度	急冷	慢冷	急冷	慢冷	烧成温度	1050℃	1050℃	1050℃	1050℃
降温制度	急冷	慢冷	急冷	慢冷	CaF₂	/	/	2％	2％
HCl浸洗	Yes	No	No	No	CaF₂	/	/	2％	2％
HCl浸洗	Yes	No	No	No	对照样品细菌数	1120×10⁶	1120×10⁶	120×10⁶	1120×10⁶

存活菌数	143×10⁶	240×10⁶	196×10⁶	320×10⁶
存活菌数	143×10⁶	240×10⁶	196×10⁶	320×10⁶	抑菌率	87.2％	78.6％	82.5％	71.4％

注：样品由广西师范大学测试1998.06；大肠杆菌起始浓度4×10％，每个样品上加1ml菌液。t=16L,T=28℃

表5．抗菌陶瓷对青霉菌的抗菌性

样品(直径20mm)	Ⅱ_w1	Ⅱ_w2	Ⅱ_w3	Ⅱ_w4	Ⅱ_w5
样品(直径20mm)	Ⅱ_w1	Ⅱ_w2	Ⅱ_w3	Ⅱ_w4	Ⅱ_w5	Ag抗菌剂(wt％)	10	15	5	5	5
Zn抗菌剂(wt％)	0	0	5	10	15	Ag抗菌剂(wt％)	10	15	5	5	5
Zn抗菌剂(wt％)	0	0	5	10	15	抑菌圈直径(mm)	28	35	26	37	44

注：样品抗菌试验由桂林医学院测试1999.06

由表3可知，载Ag无机抗菌剂有极强的抗菌能力，对大肠杆菌的抑菌率在97.5％以上。

由表4可知，含载Ag无机抗菌剂的抗菌陶瓷对大肠杆菌的抑菌率在71.4％以上。因引入抗菌离子的载体能耐高温，在陶瓷表面均匀分散并长期存在抗菌层，使焙烧后的抗菌瓷面能缓慢释放抗菌离子从而保证了其抗菌性能的持效性。

由表4中10号和11号样品比较可知，降温制度为急冷条件下制得的抗菌陶瓷的抑菌率比慢冷条件下制得的明显要高。另由1号和10号、11号样品比较可知，釉烧后样品的表面经1％盐酸浸洗，抗菌效果明显增强，这是由于经盐酸浸洗后，表面的Ag⁺受到活化，提高了抗菌效果。

由表5可知，抗菌陶瓷除有抗细菌功能外，还有极强的防霉能力。由样品Ⅱ_w1和Ⅱ_w2比较可知，随着Ag抗菌剂含量的增加其防霉效果明显增强，由样品Ⅱ_W3、Ⅱ_w4、Ⅱ_w5比较可知，随着Zn抗菌剂含量的增加其防霉效果也明显增强。

由表5还可知，将Ag与Zn抗菌剂结合起来使用，Zn抗菌剂可替代1/2～3/4的Ag抗菌剂，而其防霉效果基本不变。由于Ag成本高而Zn的成本低，因此特具经济意义。

本发明制备简单，不用改变原有陶瓷的生产工艺；不用增加设备的投入；在釉料中引入了含银、锌等的抗菌剂，增加了陶瓷的抗菌防霉效果；同时在釉料中加入了氟化钙、钾长石等助溶剂使釉烧温度大大降低，节约了能源，降低了成本，使抗菌陶瓷制品在较低温度下一次烧成。

Claims

1、一种抗菌防霉陶瓷及制备工艺，包括坯体原料破碎、坯体成型、坯体干燥，其特征在于，采用以下步骤：

1、1 白釉料配方：其重量配比为：

熔块 70～80％

高岭土 5～10％

氧化锌 5～10％

锆英粉 3～8％

1．2 釉浆中加入吸附Ag⁺和Zn⁺的磷酸钙及氟化钙和钾长石等助熔剂，用磁力搅拌机搅拌15～30分钟；

1．3 烧成温度低于1050℃，一次烧成。