CN1506545A - 具有抗微生物作用的基于混凝土的地板和墙壁覆盖物 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种具有抗微生物作用的基于混凝土的地板或涂层，其包括基础材料和有效量的至少一种杀微生物有机试剂，所述的杀微生物有机试剂直接与基础材料混合；所述的基础材料是一种含有水泥、细集料、固体混凝料、添加剂和水的混合物；其中与基础材料混合的杀微生物剂提供有效并且持久的抗微生物作用。

Description

具有抗微生物作用的基于混凝土的地板和墙壁覆盖物

技术领域

本发明涉及具有抗微生物作用的建筑材料。更具体而言，本发明涉及由水泥、混凝料和添加剂制成的地板和墙壁覆盖物，其具有有效并且持久的抗微生物作用。

背景技术

微生物控制是对于包括家居和一些行业在内的多种领域的主要关心所在。例如，在封闭的房间内，在相当潮湿的条件下，家中地板、墙和天花板上的污染物或不卫生是微生物传染源。

在食品工业中，在数个阶段如产品生产、加工与包装，微生物的污染从食品卫生和保存方面考虑是一个严重的问题。在这种情况下，主要的微生物传染源是由在房间的墙壁、天花板和地板上粘附和生长的微生物所污染的环境，这是进行食品制造、加工和包装的地方；此污染的微生物可以有机会传播并且污染食品。

在医疗服务领域内，对于作为防止传染措施的生物消毒室有强烈的需求，原因在于手术室、治疗室、检查室、患者室、候诊室、门诊部、厨房等的不利的环境污染。在此情况下，保护墙壁、天花板和地板不受生物侵蚀和生长，代表一个严重的问题。

在没有微生物的整洁环境中生产的药品和药物是非常重要的。

在电子工业领域内，认识到在微生物学上整洁的环境中生产电子元件对于提高电子部件或元件功能、精密度、可靠性和生产是有益的。此外，重要的是防止细菌和真菌在墙壁、天花板和地板上附着和生长。

防止微生物污染的常规措施包括：i)用清洁剂如洗涤剂、漂白剂等的表面清洁处理如房间、区域或病房地板、墙壁和/或天花板，它们应当在相对短的时间内定期进行；ii)向表面涂敷杀微生物剂，其显示具有持续作用并且涂敷的试剂短期的缺点；和iii)采用结合杀微生物剂的涂层材料，该涂层材料被涂在地板、墙壁和/或天花板表面上，可以以层、膜或薄片的形式涂布涂层材料。

如今，为了避免微生物在家庭和数个行业表面的粘附和扩散，已经开发了多种可以单独或组合使用的杀微生物剂。可以将这些杀微生物剂例如与清洁产品、组合物和消毒剂混合，或者作为在织物、纸张、粘合带、塑料片材等上的墙壁覆盖物。

在本领域中所做的努力的特别实例是名称为“Sheet or film materialhaving antibacterial and anti-fungal activity”，于1977年2月15日授予给Mayumi等的美国专利申请4,008,351，其公开了用于覆盖墙壁、天花板和地板的具有抗细菌和抗真菌活性的片材或薄膜。所述的材料是通过混合苯并咪唑和苯邻二甲酰亚胺而得到的。由该申请所公开的这种片材或薄膜是基于热塑性材料的产品，并且即使其可以提供防止微生物生长的保护，它也具有作为附加组分的缺点，其由于使用而被磨损，并且可以在短时间内涂布和置换，但要承担额外的费用。此申请没有建议：杀微生物剂可以作为基于水泥和混凝料的组合物的组成部分。同样，也没有建议制备一种耐用的产品如具有持久抗微生物作用的地板或涂层。

名称为“Reinforced Concrete having Improved Antimicrobial Fibers”，于2000年12月19日授予给W.Wayne Freed的美国专利申请6,162,845公开了一种类似于用纤维增强的混凝土的材料，所述的纤维含有结合在其中的有效量的杀微生物剂，以延长混凝土的耐久性，其中提供杀微生物剂结合进入或涂布大量的纤维，而该纤维又在混凝土基体之中散布。包含杀微生物剂的纤维目的在于增强混凝土和减少混凝土对生物侵蚀的敏感性。但是，此文件指的是纤维增强混凝土的具体应用，该纤维包括杀微生物剂(Microban  B)，它保护混凝土本身不受由于微生物生长所导致的恶化，将此混凝土用于整个建筑物的建造，并且特别是要求由于这种试剂的使用所带来的额外保护的那些。但是，未提及处于不同形式与设计的基于混凝土的地板和墙壁覆盖物，它不包括作为增强因素和作为结合杀微生物剂载体的纤维，当作为地板和墙壁涂层和天花板利用时，用于抗微生物保护，不需要整个建筑物都使用这种产品。此外，未提及最终产品的具体应用，在不包括纤维作为载体的条件下证实使用杀微生物剂的持久抗微生物作用。

名称为“Construction Material”，于2002年2月26日授予给EisakuTozaka的美国专利申请6,350,350公开了一种含有特定杀菌剂的微胶囊的建筑材料，所述的杀菌剂的微胶囊与基本建筑材料如水泥、混凝料和水的混合物混合。所述的含有杀菌剂微胶囊的基本材料用于地板、墙壁和天花板的建造。由于随着时间的改变，每次微胶囊的破裂，在微胶囊中含有的液体杀菌剂逐渐渗出或渗透进入建筑材料。该发明的具有杀菌作用的建筑材料存在下面的缺点：还需要用于首先形成含有特定杀菌剂的微胶囊的额外的设备和程序，并且在得到此微胶囊之后，与混合物结合，以最终形成建筑材料。此建筑材料另一个缺点是当其通常用于建造墙壁和建筑以提供上面所述的保护时承担的费用因素。但是，在所述的申请中未建议杀微生物剂可以作为建筑材料的另一种组分而将其直接结合，并且包括立即和持久的抗菌作用，即在没有使用载体如微胶囊的条件下。

有其它的出版物和申请，它们组合了与混凝土或建筑材料混合或在所述混凝土或建筑材料上作为涂层设置的几种添加剂。例如，Sycheva等的名称为“Agglomerating Agent”，于2000年5月20日公开的俄罗斯申请2149147公开了在低温条件下溶液和混凝土的制备，其通过结合重量比率为0.1至0.3％的KMnO₄而显示抗菌的活性。使用作为杀菌化合物的KMnO₄显示下面的缺点：对混凝土提供特别的着色，防止了具有不同颜色的许多产品的生产。除此之外，由于所述的由KMnO₄提供的着色，其在地板和天花板和墙壁覆盖物方面的应用是非常受限制的。

Miyasaki Norihiko等的名称为“Antibacterial Construction Material”，于1999年8月31日公开的日本申请11236734公开了一种用于内部修饰如地板、墙壁或天花板的紫外线固化型抗菌涂层组合物；其中抗菌涂层组合物是一种包含基础树脂和抗菌金属的氨基酸盐的油漆型组合物。这种墙壁覆盖物显示用于提供抗菌作用的基于金属的产品存在的缺点，这种基于金属的产品存在的问题，因为其处理和涂布以形成细小层或保护膜受到关注。对于将其用作地板的涂层的特殊情况，所述涂层由于简单的使用被磨损或被清除，需要再次制备，再次对地板涂布抗菌涂层组合物。

田树霖的名称为“建筑用杀菌添加剂及其制造方法和用途”，于1999年7月28日公开的中国申请1223795公开了用于建筑材料的由载体和抗菌金属盐制备的杀菌添加剂。此文件显示下面的缺点：对于加工要求额外的阶段和材料，并且要求可以用于建筑行业的适当的杀菌添加剂。但是，未提及所述的活性组分可以在保持其杀微生物性能和保持持久作用的条件下，而将其直接用于制备基于混凝土的构件(例如地板、墙壁和天花板涂层)。

Nowata Nozomi等的名称为“Antibacterial and Anti-fungal BasicMaterial for Construction”，于1992年11月19日公开的日本申请4331752指出：向基础材料(水泥或石膏)中加入0.01至30重量份的抗细菌和抗真菌的化合物，如2，2，3-thioyodine烯丙醇(2，2，3-thioyodineallyl alcohol)。可以将抗细菌和抗真菌的化合物与基础材料混合，其中基础材料处于粉末状态，而不是模制的或固化的；通过重涂或喷淋的方法向基础材料的表面上涂布这种抗细菌和抗真菌的化合物。此日本申请描述了一种具有抗细菌和抗真菌作用的产品，将其用于在需要保护的构件上涂布有细小的层；但是，它没有建议以作为在地板、墙壁和天花板墙壁覆盖物等中所用的基于混凝土的整体形式使用杀微生物剂，其具有持久的抗微生物作用和不要求任何额外的用于保护表面的保护层。

Ogura Ywsuke等的名称为“Construction material having an antibacterialactivity consisting of a combined material obtained by using mordenite and itsproduction”，于1996年4月30日公开的日本申请8109108公开了一种包括由丝光沸石(主要成分)制成的载体的材料，所述的载体浸渍在硝酸银的稀溶液中，其中用银离子置换碱性离子。载体与建筑材料如水泥、木材、碎片、纸张或纤维混合，以得到混合材料。将混合材料作为建筑材料理想地成型和加工。此材料在室内及室外是有用的。此日本申请涉及一种通用的建筑材料，其还包括用抗微生物剂溶液浸透其组分之一的步骤，以用银离子置换碱性离子，但是，它没有提及在没有使用载体的条件下可以直接加入试剂，以配料杀微生物剂，避免使用基于重金属的化合物和需要额外步骤，提供有效和持久的抗微生物作用。

根据上面所述，没有已登记的文件描述或建议不要求额外材料或载体的基于混凝土的地板或涂层，和不要求直接结合作为基于混凝土的地板和墙壁覆盖物组合物成分的杀微生物剂的工序。从而，存在对用于要求更卫生的环境的基于混凝土的地板和墙壁覆盖物的需要，该覆盖物包括至少一种容易直接混合的有机杀微生物试剂，并且在其表面快速和持久地释放活性剂，以抑制微生物的生长。

因此，本发明的一个目的是提供普通制造的基于混凝土的地板和墙壁覆盖物，并且同时显示有效和持久的抗微生物作用。

本发明的另一个目的是提供至少一种杀微生物剂作为水泥组分、混凝料和添加剂混合物，其用于制备随时可以安装的成品地板和墙壁覆盖物。

本发明的再一个目的是提供对微生物生长和接触具有有效抑制作用的基于混凝土的地板和墙壁覆盖物，以在诸如家庭、一些行业、食品加工厂、医药实验室、医院等要求特别清洁的地方使用。

本发明的又一个目的是提供一种具有抗微生物作用的基于混凝土的地板和/或涂层类型的低成本的成品，在没有用于其释放的特殊机构的条件下，它不需要使用将在基础材料中结合的载体。

发明内容

总体而言，本发明涉及一种具有抗微生物作用的地板和/或涂层，其是基于混凝土制造，并且它包括至少一种提供有效和持久作用的杀微生物剂。

在本发明的一个实施方案中，具有抗微生物作用的基于混凝土的地板和/或涂层包括基础材料和直接与基础材料混合的有效量的至少一种杀微生物有机试剂。基础材料是一种包括水泥、细集料、固体混凝料、添加剂和水的混合物。

在本发明的另一方面中，地板和/或涂层的基础材料包括约5至约50重量％的水泥、高达约50重量％的细集料、约20至约30重量％的固体混凝料、约0.01至约5重量％的添加剂，并且其中加入基础材料0.01％至5重量％的至少一种杀微生物剂或杀微生物剂的混合物。

具体实施方式

如上所述，本发明涉及一种基于混凝土的地板和/或涂层，其包括有效量的至少一种杀微生物剂或杀微生物剂的混合物，以抑制生物侵蚀和生物的扩散。

本发明是一种具有直接抗微生物作用的基于混凝土的装饰用建筑材料如地板和/或涂层。基于混凝土的装饰用建筑材料包括基础材料和有效量的可直接与基础材料混合的至少一种杀微生物有机试剂或多种杀微生物有机试剂的混合物。基础材料是一种包括水泥、细集料、固体混凝料、添加剂和水的混合物。在本发明一个优选的实施方案中，基础材料包括约5至约50重量％的水泥、高达约50重量％的细集料、约20至约30重量％的固体混凝料、约0.01至约5重量％的添加剂。

本发明有效的杀微生物剂是有机的、无毒的并且在它们的使用过程中是环保的。如已知的一样，大多数杀微生物剂通过穿透生物的薄细胞壁而控制生物的生长，由此中断生物体代谢功能，并且最终杀死所述的生物体。采用这种方法，在本发明中提及的术语“杀微生物剂”应当理解为包括任何在基于混凝土的成品地板和涂层上有效抑制微生物侵蚀及其扩散的有机化合物。应当将在本发明所用的术语“至少一种杀微生物剂”理解为对于使用可行的一种杀微生物剂或不同杀微生物剂的混合物。

本发明所用的合适的杀微生物剂是来自于酚的衍生物，特别是2，4，4′-三氯-2′-羟基苯酚(例如三氯生，irgasan，mcroban)，有机锡，特别是丁基锡马来酸盐(例如Ultra Fresh)，邻苯基苯酚钠的四水合物(Dowcide-A)和烷基二甲基苄基氯化铵。

向本发明所用的基础材料加入杀微生物剂的剂量比率根据将要被涂布的基于混凝土的地板或涂层的地方的使用和环境条件而显著改变。因此，要求有效量的杀微生物剂，以防止细菌和微生物在家庭和一些行业表面处的粘附、生长和扩散。在大多数情况下，杀微生物剂或杀微生物剂的混合物的有效比率将在基础材料的0.01％至5重量％范围内。

一种加入至少一种杀微生物剂的优选方法是通过在本领域众所周知的常规方法，将杀微生物剂与基础材料组分即水泥、细集料、固体混凝料、添加剂和水一起简单混合。因此，得到具有抗微生物作用的混凝土混合物，其接着经受加工工序，以形成地板和/或涂层。

一种解释性的形成地板和涂层制造方法包括下面的步骤：

1)配料比率-适宜比率的基础材料成分或组分，其由应当给予构件的涂敷按照要求的抗性设计，与根据所期望的抗微生物作用的有效量的至少一种杀微生物有机试剂一起配料。主要的基础材料化合物是水泥、细集料、固体混凝料(大理石和花岗岩的碎片等)、染料和水。

2)混合或捏合-一旦基础材料和杀微生物剂配料完成，用本领域已知的任何适宜的方法和设备将这些材料混合或捏合，得到具有抗微生物作用和适当结合基础材料成分和杀微生物剂的均匀糊状物。

3)模具再充填-向模具中投料并再充填具有抗微生物作用的足够量的事先均化的糊状物，该模具可以具有根据地板和墙壁覆盖物设计(矩形、弯曲的等)的多种形状和大小。

4)挤压-为了使糊状物除去过量的水份并且得到具有由随后阶段的机器处理的适宜密度和孔隙率的产品，使先前倒入模具中的糊状物承受通过压力机施加的压力。

5)固化-一旦通过受压阶段使产品硬化后，拆除地板和墙壁覆盖物的框架，并且送至固化室；后者可以在常温下进行，其将持续48小时，或者使用蒸汽，持续时间减少到24小时。

6)校准-一旦地砖被定型并且得到经过固化阶段的抗性，它们的尺寸通过使用精确定准的表面平整和修整机进行校准。

7)磨光和抛光-校准后，地板和墙壁覆盖物经过磨光和抛光线，其包括初雕、磨蚀、磨光和抛光上述的多种磨石。

8)包装-以多种形式包装最终的产品。

实施例

为了显示本发明的实践和评估其功效，通过下面的方法制备基础材料：混合25重量％的水泥、50重量％的细集料、24.5重量％的固体混凝料(大理石碎片)和足够量的水，形成混合物。在基础材料混合物形成期间，加入0.05重量％的杀微生物剂(三氯生)并且均匀地与整个基础材料的混合物混合，由此形成具有抗微生物作用的基础材料。然后，为了形成混凝土地砖，向具有适宜形状和尺寸的模具中倒入具有抗微生物作用的混合物。

在具有抗微生物作用的地砖固化之后，为了证明抗微生物的抑制作用，取直径约为25mm的样品(处理过的构件)，连同用未处理过的常规材料制备的地砖(控制构件)进行测试。测试结果示于下表1中。

                           表1

微生物	控制构件	处理过的构件	抑制区域
				大肠杆菌	生长	不生长	5mm
金黄色葡萄球菌(Staphilococus aureus)	生长	不生长	17mm
				产气杆菌	生长	不生长	5mm

如从表1可以看出，围绕用杀微生物剂(在此情况下为三氯生)处理过的试管的抑制区域显示：当将构件进行处理时，该构件具有抑制微生物生长和繁殖的作用，在其它试验中，也显示了这类处理对于真菌的生长抑制作用。这表明这些基于混凝土的地板和墙壁覆盖物具有的保护能力归功于在已经使用过它们的区域上对于微生物扩散的保护。

尽管已经解释和描述了本发明的某些实施方案，应当注意的是可以在其上做一些改变和修改。因此，不应当理解本发明受除了现有技术要求的和在此所附的权利要求的精神之外的限制。

Claims (9)

1.在混凝土基础上制备的具有抗微生物作用的基于混凝土的地板和墙壁覆盖物，其中它们包含基础材料和有效量的至少一种提供有效并且持久作用的杀微生物有机试剂。

2.根据权利要求1所述的在混凝土基础上制备的具有抗微生物作用的基于混凝土的地板和墙壁覆盖物，其中所述的至少一种杀微生物剂形成用于制备地板和墙壁覆盖物的混合物的组成部分。

3.根据权利要求2所述的在混凝土基础上制备的具有抗微生物作用的基于混凝土的地板和墙壁覆盖物，其中所述基础材料包含约5至约50重量％的水泥、高达约50重量％的细集料、约20至约30重量％的固体混凝料、约0.01至约5重量％的添加剂，并且其中所述杀微生物剂是以基础材料的约0.01％至5重量％的量存在的。

4.根据权利要求2所述的在混凝土基础上制备的具有抗微生物作用的基于混凝土的地板和墙壁覆盖物，其中所述的杀微生物有机试剂选自酚的衍生物、有机锡、邻苯基苯酚钠的四水合物或烷基二甲基苄基氯化铵或它们的混合物。

5.根据权利要求4所述的在混凝土基础上制备的具有抗微生物作用的基于混凝土的地板和墙壁覆盖物，其中所述酚衍生物优选衍生自2，4，4′-三氯-2′-羟基苯酚，并且所述有机锡优选为丁基锡马来酸盐。

6.一种制备具有抗微生物作用类型的地板和墙壁覆盖物的方法，该方法包括：a)根据给予地板或涂层的涂敷所要求的抗性设计的适宜比率，配制一定比率的包含水泥、细集料、固体混凝料、添加剂和水的基础材料；b)混合基础材料组分以形成均匀的糊状物；c)在根据地板和墙壁覆盖物设计的合适形状和大小的模具中倒入均匀的糊状物；d)挤压在模具中含有的均匀糊状物，以除去多余的水份，并且得到具有适宜密度和孔隙率的脱水糊状物；e)拆除框架，从模具中取出脱水的均匀糊状物；f)在环境温度下48小时之内或者通过使用水蒸汽在24小时之内固化脱水的均匀糊状物，以得到基于混凝土的、固化的地板或涂层；g)校准固化的地板或涂层，以初雕和定形尺寸；和h)磨光和抛光基于混凝土的地板或涂层；其中它包含在步骤b)之前加入有效量的至少一种杀微生物剂的另一个步骤。

7.根据权利要求6所述的制备具有抗微生物作用的地板和墙壁覆盖物的方法，其中所述的至少一种杀微生物剂形成用于所述地板和墙壁覆盖物制造的糊状物的组成部分。

8.根据权利要求7所述的制备具有抗微生物作用的地板和墙壁覆盖物的方法，其中所述的有效量的杀微生物剂将取决于将被涂布的基于混凝土的地板或涂层的地方的应用和环境条件；以防止细菌或微生物在所述地板和墙壁覆盖物表面上粘附生长和扩散。

9、根据权利要求8所述的制备具有抗微生物作用的地板和墙壁覆盖物的方法，其中所述的杀微生物剂的有效量将在基础材料的0.01％至5重量％的范围内。