ITMI20081712A1 - MANUFACTURED IN CERAMIC MATERIALS WITH ANTIBACTERIAL PROPERTIES AND PROCESS FOR ITS PRODUCTION - Google Patents

MANUFACTURED IN CERAMIC MATERIALS WITH ANTIBACTERIAL PROPERTIES AND PROCESS FOR ITS PRODUCTION Download PDF

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ITMI20081712A1
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Claudio Ansaloni
Amedeo Buffagni
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    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/16Heavy metals; Compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • E04F13/07Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings composed of covering or lining elements; Sub-structures therefor; Fastening means therefor
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Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: Attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION entitled:

"Manufatto in materiale ceramico avente proprietà antibatteriche e processo per la sua produzione." La presente invenzione riguarda un manufatto in materiale ceramico avente proprietà antibatteriche ed un processo per la sua produzione. "Manufactured in ceramic material with antibacterial properties and process for its production." The present invention relates to an article made of ceramic material having antibacterial properties and a process for its production.

È ormai diffusa da tempo la necessità di poter disporre di manufatti in materiale ceramico da impiegarsi in edilizia, quali piastrelle e similari, aventi proprietà antibatteriche, allo scopo di rivestire superfici collocate in ambienti e strutture in cui è richiesto un elevato livello di igiene (ad esempio ospedali, bagni di edifici pubblici ed altri), così da ostacolare lo sviluppo e la proliferazione di batteri ed altri microorganismi potenzialmente nocivi. For some time now, the need has been widespread to have products in ceramic material to be used in construction, such as tiles and the like, with antibacterial properties, in order to cover surfaces located in environments and structures where a high level of hygiene is required (for example e.g. hospitals, public buildings bathrooms and others), so as to hinder the development and proliferation of bacteria and other potentially harmful microorganisms.

Per impartire proprietà antibatteriche è noto trattare la superficie di materiali ceramici con composti a base di titanio. Tale trattamento richiede però lunghi e complessi procedimenti di cottura. Infatti, poiché alle normali temperature di cottura dei materiali ceramici per edilizia (superiori ai 600°C), il titanio perde le proprietà antibatteriche, è necessario effettuare il trattamento dopo la cottura dei manufatti, quando la temperatura è scesa al di sotto di circa 600°C. Successivamente, per legare e stabilizzare il trattamento, i manufatti devono essere riscaldati nuovamente ad una temperatura di circa 600°C. Inoltre, tali prodotti a base di titanio possono essere applicati solo come strati sottili, per cui durante l'uso il rivestimento antibatterico può essere facilmente rimosso. Conseguentemente le proprietà antibatteriche dei manufatti decadono molto rapidamente. To impart antibacterial properties, it is known to treat the surface of ceramic materials with titanium-based compounds. However, this treatment requires long and complex cooking procedures. In fact, since titanium loses its antibacterial properties at the normal firing temperatures of ceramic building materials (above 600 ° C), it is necessary to carry out the treatment after firing the artifacts, when the temperature has dropped below about 600. ° C. Subsequently, to bind and stabilize the treatment, the articles must be heated again to a temperature of about 600 ° C. Furthermore, such titanium-based products can only be applied as thin layers, so that the antibacterial coating can be easily removed during use. Consequently, the antibacterial properties of the products decay very quickly.

La Richiedente si è dunque posta il problema di produrre manufatti in materiale ceramico, in particolare piastrelle e simili, aventi spiccate proprietà antibatteriche che si mantengano nel tempo, senza dover ricorrere a processi di cottura lunghi e complessi. The Applicant has therefore posed the problem of producing manufactured articles in ceramic material, in particular tiles and the like, having marked antibacterial properties which are maintained over time, without having to resort to long and complex firing processes.

La Richiedente ha trovato che tale risultato può essere ottenuto tramite applicazione, su un primo strato di materiale ceramico, di un secondo strato di materiale ceramico che include argento ed almeno un fosfato. Detto secondo strato presenta ottime proprietà antibatteriche le quali si mantengono sostanzialmente inalterate anche dopo cottura ad alte temperature, in genere superiori a 1000°C, in particolare quelle necessarie per la produzione del gres porcellanato, generalmente fino a 1220°C. The Applicant has found that this result can be obtained by applying, on a first layer of ceramic material, a second layer of ceramic material which includes silver and at least one phosphate. Said second layer has excellent antibacterial properties which remain substantially unchanged even after firing at high temperatures, generally higher than 1000 ° C, in particular those necessary for the production of porcelain stoneware, generally up to 1220 ° C.

Pertanto il manufatto può essere prodotto secondo tecniche convenzionali, in particolare tramite monopressatura a secco con doppio caricamento, senza alcuna sostanziale modifica rispetto ai normali cicli di produzione. Therefore the product can be produced according to conventional techniques, in particular by dry monopressing with double loading, without any substantial modification with respect to normal production cycles.

Secondo un primo aspetto la presente invenzione riguarda pertanto un manufatto in materiale ceramico, in particolare una piastrella, che comprende: un primo strato di materiale ceramico; According to a first aspect, the present invention therefore relates to an article made of ceramic material, in particular a tile, which comprises: a first layer of ceramic material;

un secondo strato di materiale ceramico che include argento ed almeno un fosfato. a second layer of ceramic material which includes silver and at least one phosphate.

In un secondo aspetto la presente invenzione riguarda un processo per la produzione di manufatti ceramici, in particolare piastrelle, che comprende: sovrapporre un primo strato di materiale ceramico ed un secondo strato di materiale ceramico che include argento ed almeno un fosfato; In a second aspect, the present invention relates to a process for the production of ceramic articles, in particular tiles, which comprises: superimposing a first layer of ceramic material and a second layer of ceramic material which includes silver and at least one phosphate;

pressare i due strati sovrapposti così da ottenere il manufatto crudo ; pressing the two superimposed layers so as to obtain the raw product;

sottoporre il manufatto crudo ad un ciclo di cottura così da ottenere la ceramizzazione del manufatto. subject the raw product to a firing cycle in order to obtain the ceramic coating of the product.

Preferibilmente la pressatura viene condotta a secco, in particolare tramite un processo di cosiddetta monopressatura a secco con doppio caricamento . The pressing is preferably carried out dry, in particular by means of a so-called dry monopressing process with double loading.

Preferibilmente, il materiale ceramico è gres, in particolare gres porcellanato. Preferably, the ceramic material is stoneware, in particular porcelain stoneware.

Per quanto riguarda lo strato avente proprietà antibatteriche, questo include argento, in particolare argento metallico, preferibilmente in forma di nanoparticelle, in una quantità generalmente compresa tra 0,10 e 1,0% in peso, preferibilmente tra 0,15 e 0,50% in peso, rispetto al peso complessivo del materiale che costituisce il secondo strato. As regards the layer having antibacterial properties, this includes silver, in particular metallic silver, preferably in the form of nanoparticles, in an amount generally comprised between 0.10 and 1.0% by weight, preferably between 0.15 and 0.50. % by weight, with respect to the total weight of the material constituting the second layer.

II secondo strato, avente proprietà antibatteriche, include inoltre almeno un fosfato. Il fosfato può essere scelto ad esempio tra: calcio fosfato, sodio fosfato, zinco fosfato, o loro miscele. Detto almeno un fosfato è presente in una quantità generalmente compresa tra 0,5 e 5,0% in peso, preferibilmente tra 1,0 e 3,0% in peso, rispetto al peso complessivo del materiale che costituisce il secondo strato, detta quantità essendo espressa come equivalenti di P205. The second layer, having antibacterial properties, further includes at least one phosphate. The phosphate can be selected for example from: calcium phosphate, sodium phosphate, zinc phosphate, or their mixtures. Said at least one phosphate is present in an amount generally comprised between 0.5 and 5.0% by weight, preferably between 1.0 and 3.0% by weight, with respect to the total weight of the material constituting the second layer, said quantity being expressed as equivalents of P205.

II secondo strato, avente proprietà antibatteriche, può eventualmente includere almeno un composto metallico addizionale, in particolare almeno un ossido e/o un sale di zirconio e/o di magnesio. La quantità di detto almeno un composto metallico addizionale, espressa come equivalenti del corrispondente ossido, è generalmente compresa tra 0,5 e 5,0% in peso, preferibilmente tra 0,8 e 2,5% in peso, rispetto al peso complessivo del materiale che costituisce il secondo strato. The second layer, having antibacterial properties, can optionally include at least one additional metal compound, in particular at least one oxide and / or a zirconium and / or magnesium salt. The amount of said at least one additional metal compound, expressed as equivalents of the corresponding oxide, is generally comprised between 0.5 and 5.0% by weight, preferably between 0.8 and 2.5% by weight, with respect to the total weight of the material that constitutes the second layer.

Nel manufatto finale, il secondo strato avente proprietà antibatteriche ha generalmente uno spessore compreso tra 0,2 e 5 mm, preferibilmente tra 0,3 e 3 mm . In the final manufactured article, the second layer having antibacterial properties generally has a thickness comprised between 0.2 and 5 mm, preferably between 0.3 and 3 mm.

Il secondo strato viene applicato al primo strato in una quantità tale da ottenere lo spessore desiderato. In genere tale quantità è compresa tra 0,2 e 3,0 kg/m<2>, preferibilmente tra 0,4 e 2,0 kg/m<2>. The second layer is applied to the first layer in an amount such as to obtain the desired thickness. Generally this amount is comprised between 0.2 and 3.0 kg / m <2>, preferably between 0.4 and 2.0 kg / m <2>.

Il secondo strato, avente proprietà antibatteriche, può essere prodotto addizionando ad una matrice ceramica una pre-dispersione di argento, fosfato ed degli altri composti metallici eventualmente presenti. La matrice ceramica è preferibilmente costituita da una barbottina di gres, in particolare gres per doppio caricamento. La concentrazione complessiva della pre-dispersione nella matrice ceramica è preferibilmente compresa tra 0,5 e 5,0 % in peso. La barbottina così addizionata viene quindi essiccata, ad esempio in un atomizzatore, ottenendo un materiale avente umidità e granulometria controllata . L 'umidità è preferibilmente compresa tra 2 e 8% in peso, più preferibilmente tra 4 e 6% in peso. La granulometria è preferibilmente compresa tra 0,05 e 0,8 mm, più preferibilmente tra 0,1 e 0,5 mm, espressa come diametro medio delle particelle. The second layer, having antibacterial properties, can be produced by adding to a ceramic matrix a pre-dispersion of silver, phosphate and any other metal compounds possibly present. The ceramic matrix is preferably constituted by a slip of stoneware, in particular stoneware for double loading. The overall concentration of the pre-dispersion in the ceramic matrix is preferably between 0.5 and 5.0% by weight. The slip thus added is then dried, for example in an atomizer, obtaining a material with controlled humidity and granulometry. The humidity is preferably between 2 and 8% by weight, more preferably between 4 and 6% by weight. The particle size is preferably between 0.05 and 0.8 mm, more preferably between 0.1 and 0.5 mm, expressed as the average diameter of the particles.

Per quanto riguarda il processo di produzione del manufatto secondo la presente invenzione, una prima fase prevede la sovrapposizione dei due strati di materiale ceramico. Preferibilmente, il primo strato viene realizzato predisponendo il materiale ceramico, in forma di polvere, in uno stampo, e su di esso viene quindi collocato il secondo strato, sempre in forma di polvere preparata come descritto sopra. I due strati vengono successivamente pressati per ottenere il manufatto crudo secondo tecniche convenzionali, ad esempio tramite monopressatura a secco con doppio caricamento. As regards the production process of the manufactured article according to the present invention, a first step provides for the superposition of the two layers of ceramic material. Preferably, the first layer is made by preparing the ceramic material, in the form of a powder, in a mold, and the second layer is then placed on it, again in the form of a powder prepared as described above. The two layers are subsequently pressed to obtain the raw product according to conventional techniques, for example by dry monopressing with double loading.

Il manufatto crudo viene quindi sottoposto ad un ciclo di cottura per ottenere la ceramizzazione della piastrella, che può essere condotto secondo tecniche note. Ad esempio, un ciclo di cottura adatto alla produzione di piastrelle in gres porcellanato prevede una temperatura massima di cottura di circa 1220°C ed una durata compresa tra 25 e 60 minuti. The raw product is then subjected to a firing cycle to obtain the ceramic coating of the tile, which can be carried out according to known techniques. For example, a cooking cycle suitable for the production of porcelain stoneware tiles provides for a maximum firing temperature of about 1220 ° C and a duration of between 25 and 60 minutes.

Successivamente alla cottura, la superficie del manufatto può essere infine sottoposta ad una fase di levigatura per ottenere il grado di finitura prefissato . After firing, the surface of the product can finally be subjected to a smoothing step to obtain the predetermined degree of finish.

La presente invenzione verrà ora ulteriormente illustrata con riferimento alla seguente: The present invention will now be further illustrated with reference to the following:

- Figura 1 che costituisce una rappresentazione schematica prospettica di una piastrella per ricoperture edilizie in accordo con la presente invenzione . - Figure 1 which constitutes a perspective schematic representation of a tile for building covering according to the present invention.

La piastrella (1) comprende due strati: un primo strato (3) sottostante, che funge da struttura portante della piastrella (1), in materiale ceramico, in particolare gres porcellanato. Il secondo strato (2), sovrapposto al primo (3), è destinato ad essere esposto all'esterno dopo l'applicazione della piastrella. Esso è formato da una matrice ceramica, in genere simile al materiale ceramico del primo strato (3), avente proprietà antibatteriche, la quale include argento ed almeno un fosfato secondo la presente invenzione. The tile (1) comprises two layers: a first underlying layer (3), which acts as the supporting structure of the tile (1), made of ceramic material, in particular porcelain stoneware. The second layer (2), superimposed on the first (3), is intended to be exposed to the outside after the tile has been applied. It is formed by a ceramic matrix, generally similar to the ceramic material of the first layer (3), having antibacterial properties, which includes silver and at least one phosphate according to the present invention.

Il manufatto in materiale ceramico avente proprietà antibatteriche secondo la presente invenzione offre importanti vantaggi. Esso presenta spiccate proprietà antibatteriche che permangono a lungo, in quanto lo strato antibatterico può essere prodotto con spessori rilevanti e rimane saldamente ancorato alla superficie della piastrella anche a seguito di fenomeni di usura e abrasione molto accentuati, resistendo addirittura a processi di levigatura. The manufactured article in ceramic material having antibacterial properties according to the present invention offers important advantages. It has strong antibacterial properties that remain for a long time, as the antibacterial layer can be produced with significant thicknesses and remains firmly anchored to the surface of the tile even following very accentuated wear and abrasion phenomena, even resisting polishing processes.

Inoltre, come descritto sopra, tale manufatto può essere prodotto secondo tecniche convenzionali senza alcuna sostanziale modifica o complicazione rispetto ai normali cicli di produzione, in quanto il secondo strato mantiene sostanzialmente inalterate le proprietà antibatteriche anche dopo cottura ad alte temperature, in genere superiori a 1000°C, in particolare quelle necessarie per la produzione del gres porcellanato, generalmente fino a 1220°C. Furthermore, as described above, this product can be produced according to conventional techniques without any substantial modification or complication compared to normal production cycles, since the second layer maintains the antibacterial properties substantially unchanged even after firing at high temperatures, generally above 1000. ° C, in particular those necessary for the production of porcelain stoneware, generally up to 1220 ° C.

Claims (13)

RIVENDICAZIONI 1. Un manufatto in materiale ceramico, in particolare una piastrella, che comprende: un primo strato di materiale ceramico; un secondo strato di materiale ceramico che include argento ed almeno un fosfato. CLAIMS 1. A ceramic product, in particular a tile, which includes: a first layer of ceramic material; a second layer of ceramic material which includes silver and at least one phosphate. 2. Il manufatto secondo la rivendicazione 1, in cui il materiale ceramico di detto primo e secondo strato è gres, in particolare gres porcellanato. 2. The product according to claim 1, in which the ceramic material of said first and second layer is stoneware, in particular porcelain stoneware. 3. Il manufatto secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il secondo strato include argento metallico, preferibilmente in forma di nanoparticelle , in una quantità compresa tra 0,10 e 1,0% in peso, preferibilmente tra 0,15 e 0,50% in peso, rispetto al peso complessivo del materiale che costituisce il secondo strato. The manufactured article according to claim 1 or 2, wherein the second layer includes metallic silver, preferably in the form of nanoparticles, in an amount comprised between 0.10 and 1.0% by weight, preferably between 0.15 and 0, 50% by weight, with respect to the total weight of the material constituting the second layer. 4. Il manufatto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un fosfato è scelto tra: calcio fosfato, sodio fosfato, zinco fosfato, o loro miscele. The article according to any one of the preceding claims, in which said at least one phosphate is selected from: calcium phosphate, sodium phosphate, zinc phosphate, or their mixtures. 5. Il manufatto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un fosfato è presente in una quantità compresa tra 0,5 e 5,0% in peso, preferibilmente tra 1,0 e 3,0% in peso, rispetto al peso complessivo del materiale che costituisce il secondo strato,.detta quantità essendo espressa come equivalenti di P205. The article according to any one of the preceding claims, wherein said at least one phosphate is present in an amount comprised between 0.5 and 5.0% by weight, preferably between 1.0 and 3.0% by weight, with respect to total weight of the material constituting the second layer, said quantity being expressed as equivalents of P205. 6. Il manufatto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il secondo strato include almeno un composto metallico addizionale, in particolare almeno un ossido e/o un sale di zirconio e/o di magnesio. The manufactured article according to any one of the preceding claims, wherein the second layer includes at least one additional metal compound, in particular at least one oxide and / or a zirconium and / or magnesium salt. 7. Il manufatto secondo la rivendicazione 6, in cui la quantità di detto almeno un composto metallico addizionale , espressa come equivalenti del corrispondente ossido, è compresa tra 0,5 e 5,0% in peso, preferibilmente tra 0,8 e 2,5% in peso, rispetto al peso complessivo del materiale che costituisce il secondo strato. 7. The manufactured article according to claim 6, wherein the amount of said at least one additional metal compound, expressed as equivalents of the corresponding oxide, is comprised between 0.5 and 5.0% by weight, preferably between 0.8 and 2, 5% by weight, with respect to the total weight of the material constituting the second layer. 8 . Il manufatto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il secondo strato ha uno spessore compreso tra 0,2 e 5 mm, preferibilmente tra 0,3 e 3 mm. 8. The product according to any one of the preceding claims, in which the second layer has a thickness of between 0.2 and 5 mm, preferably between 0.3 and 3 mm. 9. Il manufatto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il secondo strato viene applicato al primo strato in una quantità compresa tra 0,2 e 3,0 kg/m<2>, preferibilmente tra 0,4 e 2,0 kg/m<2>. 9. The manufactured article according to any one of the preceding claims, in which the second layer is applied to the first layer in an amount comprised between 0.2 and 3.0 kg / m <2>, preferably between 0.4 and 2.0 kg / m <2>. 10. Processo per la produzione di manufatti ceramici, in particolare piastrelle, che comprende: sovrapporre un primo strato di materiale ceramico ed un secondo strato di materiale ceramico che include argento ed almeno un fosfato; pressare i due strati sovrapposti così da ottenere il manufatto crudo ; sottoporre il manufatto crudo ad un ciclo di cottura così da ottenere la ceramizzazione del manufatto. 10. Process for the production of ceramic articles, in particular tiles, which comprises: superimposing a first layer of ceramic material and a second layer of ceramic material which includes silver and at least one phosphate; pressing the two superimposed layers so as to obtain the raw product; subject the raw product to a firing cycle in order to obtain the ceramic coating of the product. 11. Processo secondo la rivendicazione 10, in cui la pressatura viene condotta a secco. 11. Process according to claim 10, wherein the pressing is carried out dry. 12. Processo secondo la rivendicazione 10 o 11, in cui il secondo strato viene prodotto addizionando ad una matrice ceramica una pre-dispersione di argento, fosfato ed degli altri composti metallici eventualmente presenti. 12. Process according to claim 10 or 11, in which the second layer is produced by adding to a ceramic matrix a pre-dispersion of silver, phosphate and any other metal compounds possibly present. 13. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 12, in cui il manufatto crudo viene sottoposto ad un ciclo di cottura ad una temperatura massima di cottura di circa 1220°C ed una durata compresa tra 25 e 60 minuti13. Process according to any one of claims 10 to 12, in which the raw product is subjected to a cooking cycle at a maximum cooking temperature of about 1220 ° C and a duration of between 25 and 60 minutes
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