抗菌技術(shù)在大理石瓷磚中的應(yīng)用*

楊奎彬 易仕偉 管蒙蒙

(海鷗冠軍有限公司 江蘇 蘇州 215312)

前言

早在90年代初，諸如日本等許多國(guó)外企業(yè)就開展了抗菌陶瓷的研究開發(fā)和生產(chǎn)，如鳴海制陶、INAX、TOTO等[1-2]。我國(guó)抗菌瓷磚的研究起步較晚，目前尚沒有非常穩(wěn)定的工藝，大多存在檢測(cè)數(shù)據(jù)不穩(wěn)定的情況。筆者結(jié)合大理石瓷磚的實(shí)際生產(chǎn)工藝，研究了抗菌技術(shù)在大理石瓷磚生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，獲得了抗菌性能穩(wěn)定的產(chǎn)品并完成了工業(yè)化生產(chǎn)，產(chǎn)品的各項(xiàng)性能除達(dá)到GB/T 4100-2015《陶瓷磚》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)要求外，經(jīng)權(quán)威第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)還達(dá)到很好的抗菌防霉要求。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 抗菌材料的選擇

目前市面上抗菌劑的種類主要有天然抗菌劑、有機(jī)抗菌劑和無機(jī)抗菌劑三大類[3-4]。由于大理石瓷磚的生產(chǎn)需要經(jīng)過高溫?zé)桑虼宋覀冞x用了耐高溫性好的無機(jī)材料作為基體材料，將Ag+,Cu2+,Zn2+分別或按照一定的比例進(jìn)行混合后引入基體，通過球磨后，再于高溫條件下進(jìn)行燒結(jié)，保溫一段時(shí)間后，隨爐開始降溫，取出研磨，過篩分級(jí)后即得自制抗菌劑。

1.2 坯體原料的配方及組成

本實(shí)驗(yàn)所用坯體原料如表1所示。

表1 坯體原料配方及組成(%)Tab.1 The composition of the body formula(%)

1.3 抗菌釉的配制及工藝的確定

在工廠已經(jīng)成熟的大理石瓷磚生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)驗(yàn)摸索，研究人員嘗試尋找一種新的抗菌釉及抗菌防污劑，在保持原有拋釉理化特性不變的前提下增加抗菌性能，同時(shí)不影響大理石表面紋理花色的表現(xiàn)，可以在現(xiàn)有生產(chǎn)線基礎(chǔ)上進(jìn)行生產(chǎn)，并可以對(duì)成本進(jìn)行合理管控。研究人員利用現(xiàn)有的釉料配方基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上添加不同的自制抗菌劑，同時(shí)調(diào)整不同的添加比例，通過科學(xué)的正交實(shí)驗(yàn)，我們獲得了添加量相對(duì)較少的比例，結(jié)果表明，自制抗菌釉藥的特性與普通釉藥性能相比，其物理化學(xué)性能基本維持不變，與原有的坯體在燒成工藝中能夠較好的相適應(yīng)，另外，研發(fā)人員優(yōu)選出的一款A(yù)g+,Cu2+,Zn2+復(fù)合抗菌劑具有耐高溫、抗菌性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，能夠耐1 250 ℃的高溫，可以實(shí)現(xiàn)滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求、且不增加工藝難度并且避免增加設(shè)備、控制成本的目標(biāo)，通過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)確立了制備抗菌釉的工藝及配方(如表2和圖1所示)。

表2 抗菌釉配方及組成(%)Tab.2 The composition of the antimicrobial glaze formula(%)

圖1 抗菌釉制備流工藝程圖Fig.1 Model of technological process for preparing antimicrobial glaze

1.4 抗菌防污劑配制及工藝的確定

大理石瓷磚經(jīng)過燒成后必須經(jīng)過一道表面打磨拋光工藝，為了解決拋光后的表面防污及提高表面的鏡面效果，必須增加一道納米涂層工藝，這層涂層會(huì)隔離抗菌釉和病源微生物，為了達(dá)到更好的抗菌效果，使產(chǎn)品的抗菌性能能夠穩(wěn)定地通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，本實(shí)驗(yàn)在納米防污涂層中也需要增加抗菌性能，為此我們同樣選擇我們的抗菌劑加入納米防污有機(jī)硅溶膠體系中，通過抗菌劑粒徑的控制，我們將其制備到納米級(jí)(中位徑D50=0.1 μm)，同時(shí)添加適量的分散劑和懸浮劑，使其能夠穩(wěn)定且均勻地分散到有機(jī)硅溶膠體系中，得到穩(wěn)定的抗菌防污劑的配方(如表3)。

表3 抗菌防污劑配方(%)Tab.3 The composition of the antibacterial antifouling(%)agent formula

1.5 生產(chǎn)工藝全流程

本實(shí)驗(yàn)整個(gè)生產(chǎn)加工工藝如圖2所示。

圖2 備抗菌大理石瓷磚工藝流程圖Fig.2 Model of technological process for preparing antimicrobial marble tile

1.6 抗菌效果及性能檢測(cè)

本實(shí)驗(yàn)選擇了兩種病源微生物(革蘭氏陽性大腸桿菌及革蘭氏陰性金黃色葡萄球菌)為代表，依據(jù)JC/T 897-2014《抗菌陶瓷制品抗菌性能》要求(抗細(xì)菌性能≥90%，抗菌耐久性大于等于85%)進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不同條件下樣品抗菌性能的檢測(cè)數(shù)據(jù)如表4、表5、表6中所示。

表4 釉層添加抗菌劑、無納米防污層的樣品抗菌性能檢測(cè)結(jié)果Tab.4 The antimicrobial rate of samples with antimicrobial agent in the glaze layer and without nano antifouling layer

表5 釉層添加、納米防污層中未添加抗菌劑的樣品抗菌性能檢測(cè)結(jié)果Tab.5 The antimicrobial rate of samples with antimicrobial agent in the glaze layer and without antimicrobial agent in the nano antifouling layer

表6 釉層和納米防污層中均添加抗菌劑的樣品抗菌性能檢測(cè)結(jié)果Tab.6 The antimicrobial rate of samples with antimicrobial agent in both the glaze layer and the nano antifouling layer

2 結(jié)果與討論

瓷磚的抗菌過程為被動(dòng)式接觸抗菌。由于抗菌劑在生產(chǎn)過程中和瓷磚結(jié)合為一體，因此，只有細(xì)菌接觸到含有抗菌效果的瓷磚表面時(shí)，瓷磚才能發(fā)揮抗菌的作用。

從表4可以看出，產(chǎn)品釉層中添加抗菌劑、不增加納米防污層，其表面抗菌性能數(shù)據(jù)相對(duì)穩(wěn)定且效果較好，說明自制抗菌釉抗菌性能良好。

但僅在釉層中添加抗菌劑而納米防污層未添加抗菌劑的產(chǎn)品，產(chǎn)品表面不同的點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)抗菌性能數(shù)據(jù)較低的點(diǎn)(見表5中數(shù)據(jù))，即同一片產(chǎn)品不同的點(diǎn)進(jìn)行抗菌檢測(cè)的時(shí)候，可能會(huì)出現(xiàn)抗菌性能不穩(wěn)定的情況，這是由于瓷磚表面抗菌過程為被動(dòng)式接觸抗菌，而表面增加的納米防污層對(duì)釉層與細(xì)菌的接觸過程起到了局部分隔的作用，使得局部釉層的抗菌作用得不到發(fā)揮，而納米防污層又未進(jìn)行抗菌處理，從而導(dǎo)致該點(diǎn)的抗菌性能降低。而從表6的數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)表面納米防污層中添加了抗菌劑的時(shí)候，產(chǎn)品表面不同點(diǎn)之間抗菌性能幾乎無差別，抗菌性能穩(wěn)定均勻，這是由于在納米防污層中添加了抗菌劑，使得原先起到分隔細(xì)菌和抗菌釉層的部分也具備了抗菌性能，因而不存在分隔的情況，產(chǎn)品表面各部分均進(jìn)行了抗菌處理，杜絕了出現(xiàn)分隔的可能性。

3 結(jié)語

自制抗菌劑在實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌性能良好；在生產(chǎn)全拋大理石瓷磚時(shí)超潔亮納米防污液會(huì)對(duì)產(chǎn)品的抗菌性能造成影響；納米防污層中添加抗菌劑可以有效彌補(bǔ)因納米防污層的遮蓋導(dǎo)致的產(chǎn)品表面不同位置抗菌性能不穩(wěn)定的問題。