專利名稱：一種防菌搪瓷材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及搪瓷釉的化學(xué)成分和金屬搪瓷技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種防菌搪瓷材料及其制備方法。
本發(fā)明專利申請日前公開的防菌搪瓷材料，采用的抗菌劑主要分無機(jī)和有機(jī)兩大類，有機(jī)抗菌劑應(yīng)用早，工藝技術(shù)成熟，在某些領(lǐng)域里有無可替代的作用，特別是殺菌的速效性、向載體中添加的可操作性，都優(yōu)于無機(jī)抗菌劑。但是，有機(jī)抗菌劑不耐熱，適合于加工過程低于300度的情況，不適合搪瓷制品高溫1000度的加工工藝。光催化抗菌劑必須有光照的條件下，才能發(fā)揮作用，不適于密封起來的搪瓷制品，使用范圍受到限制。無機(jī)抗菌劑向載體添加的可操作性，須制成超細(xì)粉均布于制品表面，并且對載體有較高的選擇性，且存在殺菌效果差、殺菌效果作用時(shí)間短等缺陷。
本發(fā)明專利的發(fā)明目的在于克服上述缺陷而提供一種搪瓷制品的密著性強(qiáng)、殺菌效果生效時(shí)間短、殺菌效果好、殺菌效果作用時(shí)間長的防菌搪瓷材料及耗能低、操作條件寬松、簡單的制備方法。
本發(fā)明專利的上述發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種防菌搪瓷材料，其特征在于搪瓷表面底釉熔塊各組份配比為(以下各組份量均按重量份數(shù)計(jì))長石粉 20.5～32.6石英砂 12.5～26.5硝酸鈉 5.4～13.4硼 砂 18.5～29.8釉漿各組份相對于100份底釉配比為粘土 5～11硼砂 0.3～1.2納米銀復(fù)合材料 1～5水35～75。
本技術(shù)方案瓷釉的基體劑采用長石粉(主要成分二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鉀、氧化鈉)、石英粉(主要成分二氧化硅)、硼砂(主要成分三氧化二硼)，其主要作用是形成瓷釉空間結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)骨架，同時(shí)提高瓷面的光澤，促使瓷面的光潔致密，保證瓷釉具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和耐磨性。長石粉、石英粉兩者的添加量調(diào)整以保證配方中二氧化硅的量為原則。同時(shí)，三氧化二硼與熔點(diǎn)較高的二氧化硅、三氧化二鋁原料等組成低溫共熔體，使瓷釉的熔融溫度和軟化溫度降低，有效起到助熔作用；三氧化二硼能使瓷的表面張力、粘度降低，可使瓷釉的表面致密、光澤提高。硝酸鈉是引入的氧化劑，在瓷釉的熔融過程中，通過分解而放出氧，能促使粉料中的有機(jī)物雜質(zhì)氧化而揮發(fā)，保證某些氧化物處高價(jià)狀態(tài)，防止某些金屬氧化物的還原，并從瓷釉中分離出來，加快熔制速度和提高高熔體對某些化合物的溶解度。
為了進(jìn)一步提高瓷體密著性設(shè)計(jì)目的，底釉中可選加密著劑氧化鈷、氧化鎳、氧化銻。下述實(shí)驗(yàn)證明單獨(dú)使用上述密著劑可起到提高瓷體密著性功能，且對于任意其中兩種特別是三種同時(shí)混用時(shí)，瓷體的密著性將大大提高。本技術(shù)方案優(yōu)選氧化鈷2.0～2.7；氧化銻3.2～8.7；氧化鎳0.15～0.37。
(一)密著性能檢測檢測方法將試樣口部向下平穩(wěn)放置在測試臺(tái)上，校正位置，關(guān)閉電源，使100克的鋼球從電磁鐵上自由下落至底部，檢驗(yàn)試樣脫瓷后底釉與金屬結(jié)合的程度。落球高度試樣規(guī)格300mm以上為2000mm。采用以上檢測方法，從2m的高度自由落下100克的鋼球沖擊試樣，分別對鎳、鈷、銻及其復(fù)合底釉試樣進(jìn)行了密著測定(1)含氧化鎳4％底釉的試樣試驗(yàn)情況被沖擊處背面有網(wǎng)狀裂紋，正面有瓷層破裂現(xiàn)象。
(2)含氧化銻5％底釉的試樣試驗(yàn)情況，發(fā)現(xiàn)沖擊處正面有塊狀瓷層剝落，背面也呈塊狀脫落。
(3)含氧化鈷3％底釉的試樣試驗(yàn)情況，發(fā)現(xiàn)沖擊處正面有擊碎現(xiàn)象，背面有輕微裂紋。
(4)采用氧化鈷2.4；氧化銻5.7；氧化鎳0.22復(fù)合底釉的試樣試驗(yàn)情況，發(fā)現(xiàn)沖擊處正面只有一個(gè)白點(diǎn)，瓷層沒有被擊碎，背面未發(fā)現(xiàn)裂紋。
經(jīng)過以上試驗(yàn)對比，我們采用了鎳、鈷、銻復(fù)合的方式來設(shè)計(jì)底釉配方，實(shí)現(xiàn)了增加密著性能的功能。
為了進(jìn)一步提高熔制質(zhì)量、降低熔制溫度，底釉中可適當(dāng)添加助熔劑純堿5.9～11.8；螢石粉2.0～4.5；冰晶4.9～12.1。助熔劑加量過多，會(huì)使瓷體的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、電阻率等物理化學(xué)性能降低。
本技術(shù)方案釉漿中粘土的主要作用是使釉漿具有懸浮性能，增加干粉坯的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)能使瓷釉的燒成幅度增大。粘土添加量相對100份瓷釉優(yōu)選5～11份，粘土用量過多，會(huì)造成瓷面粗糙，降低光澤和耐酸性能。水除了使熔塊磨成釉漿必不可少的外，也賦予粘土分子的親水性，使釉漿具有良好懸浮性，硼砂用于底釉，可以防止生銹，以減少焦斑，過量容易產(chǎn)生發(fā)沸和燒縮。鉬酸鋇和氧化銻可進(jìn)一步提高制品密著性，使釉漿適宜于涂搪和調(diào)整瓷釉性能。
所述的納米銀復(fù)合材料(舟山明日納米材料有限公司生產(chǎn)的規(guī)格為MFS350的粉體)，物相非晶白色疏松粉末；平均粒徑(nm)＜90；表觀密度(g/cm3)2.60±0.3；耐溫性(度)950；SiO2-x含量(％)＞90；AL2O3含量(％)4.5±0.5；銀含量(％)3.0-3.5；納米復(fù)合銀系抗菌粉以納米SiO2-x作為載體，充分發(fā)揮其龐大的比表面積(700m2/g)、表面多微孔結(jié)構(gòu)和超強(qiáng)的吸附能力理化特性，將銀離子均勻的設(shè)計(jì)進(jìn)納米SiO2-x表面的微孔中并實(shí)施穩(wěn)定，使其應(yīng)用在其它材料中能緩慢釋放而達(dá)到長久殺菌抗霉作用。抗菌機(jī)理銀離子接觸反應(yīng)，造成微生物共有成分破壞或產(chǎn)生功能障礙。當(dāng)微量銀離子Ag+到達(dá)微生物細(xì)胞膜時(shí)，因后者帶負(fù)電荷，依靠庫侖引力，使二者牢固吸附，Ag+穿透細(xì)胞壁進(jìn)入胞內(nèi)，并與巰基反應(yīng)，使蛋白質(zhì)凝固，破壞細(xì)胞合成酶的活性，細(xì)胞喪失分裂增殖能力而死亡；也能破壞微生物電子傳輸系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、物質(zhì)傳送系統(tǒng)。銀的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了銀具有較高的催化能力。高氧化態(tài)銀的還原勢極高，足以使其周圍產(chǎn)生原子氧，原子氧可滅菌。 (二)抗菌性能檢測采用以上方法做成2×5cm2搪瓷片，由山東省衛(wèi)生防疫站用定量測定法進(jìn)行抗菌實(shí)驗(yàn)。將兩個(gè)2×5cm2的搪瓷片(表面積為20cm2)放入40ml的生理鹽水中，每1ml對應(yīng)1cm2，每毫升生理鹽水中加入的菌落數(shù)大腸桿菌6.0×106個(gè)，金黃色葡萄球菌7.8×108個(gè)，2小時(shí)的殺菌率為89％和99.99％，24小時(shí)的殺滅率分別為97％和99.99?？咕鷮?shí)驗(yàn)效果測定(分別對占底釉5％氧化鋅、5％氧化鋯的搪瓷片與相對于100份底釉添加5份納米銀復(fù)合材料制成的搪瓷片進(jìn)行測定)樣品菌種 原始菌液濃度效果測定2小時(shí)殺菌率 24小時(shí)殺菌率專利搪瓷片 大腸桿菌 6.0×1068997金黃色葡萄球菌 7.8×10899.99 99.99含ZnO搪瓷片 大腸桿菌 6.0×10680 90.77金黃色葡萄球菌 7.8×10881 88.37含ZrO2搪瓷片大腸桿菌6.0×10682 89.23金黃色葡萄球菌 7.8×10881 91.12普通搪瓷片 大腸桿菌 6.0×1060 0金黃色葡萄球菌 7.8×1080 0由以上數(shù)據(jù)可知，采用專利搪瓷片效果最佳。
結(jié)論(1)殺菌效果生效時(shí)間短；(2)殺菌效果好；(3)殺菌效果作用時(shí)間長。
采用上述方案制備的防菌搪瓷材料，具有保證搪瓷制品功能的基礎(chǔ)上，既增加搪瓷制品的密著性，又增加材料抗菌功能，且殺菌效果生效時(shí)間短、殺菌效果好、殺菌效果作用時(shí)間長、制品無焦斑、不生銹等優(yōu)點(diǎn)。
一種防菌搪瓷材料制備方法，包括以下步驟A.將下述各原料按配方比例混勻；在1000～1300℃下高溫熔制4～8小時(shí)；保溫50分鐘后；將熔料放入冷水中激碎制備底釉熔塊待用底釉熔塊采用如下配方(按重量份數(shù)計(jì))長石粉20.5～32.6石英砂12.5～26.5硝酸鈉 5.4～13.4硼 砂18.5～29.8氧化鈷 2.0～2.7氧化銻 3.2～8.7氧化鎳0.15～0.37純 堿 5.9～11.8螢石粉 2.0～4.5冰 晶 4.9～12.1B.將下述各原料按配方比例磨加8～14小時(shí)；老化48小時(shí)得釉漿釉漿各組份配方采用(按重量份數(shù)計(jì))底 釉 100鉬酸鋇 5～11氧化銻0.8～2.0粘 土 5～11硼 砂0.3～1.2納米銀復(fù)合材料 1～5水 35～75C.搪瓷坯體經(jīng)除油除銹處理后，涂搪，烘干后，在820～960℃溫度下搪燒4～8分鐘制得成品。
將上述底釉熔塊各原料按配方比例混合，充分?jǐn)嚢杌靹?，加入坩堝爐中，在1000～1300℃下高溫熔制4～8小時(shí)，目的在于控制熔制溫度和時(shí)間，保證瓷釉質(zhì)量。熔制溫度低，缺乏進(jìn)行反應(yīng)的必要條件，使熔制成為不可能或造成熔制質(zhì)量差；沒有足夠的熔制時(shí)間，也不能得到足夠好的瓷釉。但超過一定的熔制溫度和時(shí)間范圍，則使熔制過度，也同樣使瓷釉的質(zhì)量變壞。
將上述釉漿各原料按配方比例加入球磨機(jī)中，磨加8～14小時(shí)，卸磨。釉漿的容重和粗細(xì)度最好控制在容重1.3～2.0g/ml，粗細(xì)度1.8～4.5g。漿釉過薄(容量過小)，使?jié){釉的流動(dòng)度變大，而不利于涂搪；過厚，使涂搪困難。釉漿過細(xì)(粗細(xì)度過小)，不易涂搪，如果涂層厚，易產(chǎn)生燒縮；釉漿過粗，則瓷層表面細(xì)膩度差，影響光澤。
釉漿研磨后，要在容器中存放老化48小時(shí)待用，目的是為了使釉漿能適應(yīng)涂搪要求。
釉漿搪瓷坯體經(jīng)除油除銹處理后，涂搪，烘干后，再進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，搪燒溫度在820～960℃，時(shí)間4～8分鐘。
采取上述工藝方法制備防菌搪瓷材料，具有耗能低、操作條件寬松、簡單、無燒縮現(xiàn)象、易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。
采用以上配方制得的搪瓷制件，在保證搪瓷制品耐酸、耐堿、耐熱、耐寒、耐磨、絕緣、光滑、無毒功能的基礎(chǔ)上，增加抗菌功能，增強(qiáng)密著性，適用于日用搪瓷的面盆、浴盆、桶、浴缸以及家用電器的灶具、洗衣機(jī)等家用電器及炊事用具，醫(yī)療搪瓷的膿藥盆、痰杯、污物桶等，建筑搪瓷的博物館、車站、電信局地下隧道等公共建筑物的外墻面或內(nèi)壁等。經(jīng)衛(wèi)生防疫站檢測，檢測結(jié)果符合國家標(biāo)準(zhǔn)。用于對器皿表面、接觸水進(jìn)行消毒滅菌，消除交叉感染，同時(shí)增強(qiáng)搪瓷制品的密著性，是一種健康環(huán)保的新型優(yōu)良材料。
下面接合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述實(shí)施例1一種防菌搪瓷材料，搪瓷表面底釉熔塊各組份配比為(按重量份數(shù)計(jì))長石粉32.6；石英砂26.5；硝酸鈉13.4；硼砂29.8。漿料各組份(相對于100份底釉)配比為粘土5；硼砂1.2；納米銀復(fù)合材料5；水75。A.將上述述底釉熔塊各原料按配方比例混勻；在1000～1300℃下高溫熔制4～8小時(shí)；保溫50分鐘后；將熔料放入冷水中激碎得底釉熔塊；B.將上述釉漿各原料按配方比例磨加8～14小時(shí)；老化48小時(shí)得漿料，卸磨漿釉容重為1.3～2.0g/ml，粗細(xì)度1.8～4.5；C.釉漿搪瓷坯體經(jīng)除油除銹處理后，涂搪，烘干后，在820～960℃溫度下搪燒4～8分鐘制得成品。
實(shí)施例2制備方法同上，其特征是各組份添加重量份數(shù)長石粉20.5；石英砂12.5；硝酸鈉5.4；硼砂18.5；釉漿各組份(相對于100份底釉)配比為粘土6；硼砂0.3；納米銀復(fù)合材料1；水35。
實(shí)施例3制備方法同上，其特征是各組份添加重量份數(shù)長石粉26.8；石英砂20.7；硝酸鈉8.6；硼砂24.5。漿料各組份(相對于100份底釉)配比為粘土7；硼砂0.6；納米銀復(fù)合材料3；水55。
實(shí)施例4制備方法同上，其特征是各組份添加重量份數(shù)長石粉22.5；石英砂16.5；硝酸鈉7.6；硼砂22.6；氧化鈷2.7；釉漿各組份(相對于100份底釉)配比為粘土8；硼砂0.6；納米銀復(fù)合材料2；水45。
實(shí)施例5制備方法同上，其特征是各組份添加重量份數(shù)長石粉22.5；石英砂16.5；硝酸鈉7.6；硼砂22.6；氧化鈷2.4；氧化銻5.7；氧化鎳0.22；漿料各組份(相對于100份底釉)配比為粘土5；硼砂0.6；納米銀復(fù)合材料2；水45。
實(shí)施例6制備方法同上，其特征是各組份添加重量份數(shù)長石粉22.5；石英砂16.5；硝酸鈉7.6；硼砂22.6；氧化鈷2.0；氧化銻3.2；氧化鎳0.15；釉漿各組份(相對于100份底釉)配比為粘土4；硼砂0.6；納米銀復(fù)合材料4；水45。
實(shí)施例7制備方法同上，其特征是各組份添加重量份數(shù)長石粉22.5；石英砂16.5；硝酸鈉7.6；硼砂22.6；氧化鈷2.7；氧化銻8.7；氧化鎳0.37；漿料各組份(相對于100份底釉)配比為粘土11；硼砂0.6；納米銀復(fù)合材料2；水45。
實(shí)施例8制備方法同上，其特征是各組份添加重量份數(shù)長石粉22.5；石英砂16.5；硝酸鈉7.6；硼砂22.6；氧化鈷2.4；氧化銻5.7；氧化鎳0.22；純堿5.9；螢石粉2.0；冰晶4.9；釉漿各組份(相對于100份底釉)配比為粘土6；硼砂0.6；納米銀復(fù)合材料3；水45。
實(shí)施例9制備方法同上，其特征是各組份添加重量份數(shù)長石粉22.5；石英砂16.5；硝酸鈉7.6；硼砂22.6；氧化鈷2.4；氧化銻5.7；氧化鎳0.22；純堿11.8；螢石粉4.5；冰晶12.1；漿料各組份(相對于100份底釉)配比為粘土10；硼砂0.6；納米銀復(fù)合材料2；水45。
實(shí)施例10制備方法同上，其特征是各組份添加重量份數(shù)長石粉22.5；石英砂16.5；硝酸鈉7.6；硼砂22.6；氧化鈷2.4；氧化銻5.7；氧化鎳0.22；純堿7.6；螢石粉3.7；冰晶8.4；釉漿各組份(相對于100份底釉)配比為粘土7；硼砂0.6；納米銀復(fù)合材料4；水45。
權(quán)利要求
1.一種防菌搪瓷材料，其特征在于搪瓷表面底釉熔塊各組份配比為(按重量份數(shù)計(jì))長石粉20.5～32.6石英砂12.5～26.5硝酸鈉5.4～13.4硼 砂18.5～29.8釉漿各組份(相對于100份底釉)配比為粘 土5～11硼 砂 0.3～1.2納米銀復(fù)合材料 1～5水 35～75。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種防菌搪瓷材料，其特征在于所述的底釉各組份添加氧化鈷 2.0～2.7氧化銻 3.2～8.7氧化鎳0.15～0.37。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的一種防菌搪瓷材料，其特征在于所述的底釉各組份添加純 堿5.9～11.8螢石粉2.0～4.5冰 晶4.9～12.1
4.一種防菌搪瓷材料制備方法，包括以下步驟A.將下述底釉熔塊各原料按配方比例混勻；在1000～1300℃下高溫熔制4～8小時(shí)；保溫50分鐘后；將熔料放入冷水中激碎得底釉熔塊底釉熔塊采用如下配方(按重量份數(shù)計(jì))長石粉20.5～32.6石英砂12.5～26.5硝酸鈉5.4～13.4硼 砂18.5～29.8氧化鈷2.0～2.7氧化銻3.2～8.7氧化鎳0.15～0.37純 堿5.9～11.8螢石粉2.0～4.5冰 晶4.9～12.1B.將下述釉漿各原料按配方比例磨加8～14小時(shí)；老化48小時(shí)得釉漿釉漿配方采用 (按重量份數(shù)計(jì))底 釉100鉬酸鋇 5～11氧化銻 0.8～2.0粘 土 0.9～2.2硼 砂 0.3～1.2納米銀復(fù)合材料 1～5水 35～75C.搪瓷坯體經(jīng)除油除銹處理后，涂搪，烘干后，在820～960℃溫度下搪燒4～8分鐘制得成品。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種防菌搪瓷材料制備方法，其特征在于所述的卸磨釉漿容重為1.3～2.0g/ml，粗細(xì)度1.8～4.5g。
全文摘要
一種防菌搪瓷材料及其制備方法,涉及搪瓷釉的化學(xué)成分和金屬搪瓷技術(shù)領(lǐng)域,其搪瓷表面底釉熔塊各組份為:長石粉20.5～32.6;石英砂12.5～26.5;硝酸鈉5.4～13.4;硼砂18.5～29.8;釉漿各組份為:粘土5～11;硼砂0.3～1.2;納米銀復(fù)合材料1～5;水35～75。上述方案制備的防菌搪瓷材料,既增加搪瓷制品密著性,又增加材料抗菌功能,且殺菌效果生效時(shí)間短、殺菌效果好、殺菌效果作用時(shí)間長、制品無焦斑、不生銹等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C03C8/02GK1336341SQ0011124
公開日2002年2月20日 申請日期2000年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月31日
發(fā)明者劉慶亮, 李增錄, 金玉嬪 申請人:山東小鴨電器股份有限公司