抗微生物陶瓷釉制造技术

一种抗微生物陶瓷上釉组合物，包含用于赋予大量陶瓷产品抗微生物特性的硼酸锌。一种抗微生物上釉组合物和结合有抗微生物上釉组合物的产品的生产方法。

Antimicrobial ceramic glaze

An antimicrobial ceramic glazing composition containing zinc borate for imparting antimicrobial properties to a large number of ceramic products. Antimicrobial glaze composition and process for producing a product incorporating an antimicrobial glazing composition.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及抗微生物防护领域。更特别地，本专利技术涉及一种组合物，用于赋予陶瓷产品内在和持久的抗微生物特性。特别是，本专利技术涉及赋予陶瓷产品内在抗微生物特性的陶瓷上釉组合物。
技术介绍
过去几年中，为产品提供内在抗微生物防护的领域已非常迅速地发展。它从曾经作为高质量或新的高端消费品和医疗装置开始，已成长为在许多消费品中能找到的主流特性。消费者可去任何家庭改善中心看到成打的不然就是成百的产品声称具有一定程度的微生物生长或污染抗性。一些主要零售商为这样的抗微生物产品设有特定区域。抗细菌产品已被引入到塑料、纺织品、液体、金属涂层和一批其他类型的材料中。然而，仍然有一些消费品和商品领域，其中商业上可行的抗微生物产品的发展已证明是困难的。一个这样的领域是陶瓷涂层。陶瓷涂层通常用于储存、处理或运输水和液体废物的产品。陶瓷抽水马桶、小便池、坐式浴盆、浴盆、地板砖和其他浴室装置也许是这类产品最普通的实例。用于收集和运输水的陶瓷产品经常被浮渣和生物来源(例如，细菌、真菌、霉菌、霉)的薄膜沾污。至今，从这些陶瓷产品上除去生物浮渣和薄膜的主要方法是在局部清洗剂存在下摩擦陶瓷表面。此方法耗时并且对将来的生长提供很少或不能提供防护。一些清洗剂可破环陶瓷产品的表面。因此，对微生物生长和繁殖有内在防护的陶瓷涂层的发展方面存在巨大兴趣。陶瓷的文献中描述了少数这样内在的抗微生物涂层，但还没有看到它们的商业成功。现有技术有一定限制。例如，陶瓷煅烧过程中的高温典型地排除了有机抗微生物试剂的使用。无机的银基抗菌剂太昂贵。氧化锌已知具有抗微生物的特性并已用于陶瓷上釉组合物的制备。然而，只依赖氧化锌作为抗微生物试剂的已知陶瓷上釉组合物并没有充分表现出控制微生物在陶瓷表面生长和繁殖的抗微生物功效。从而，需要一种具有内在抗微生物防护的低成本陶瓷涂层。因而，本专利技术的目的是提供一种新的和有用的抗微生物陶瓷涂层，能够将抗微生物特性赋予广泛的产品。本专利技术更进一步的目的是以市场可接受的成本提供所述陶瓷涂层。而且，这种抗微生物陶瓷涂层应该对人安全，显示出商业可接受的抗微生物的性质，最重要地是和现有陶瓷产品的生产方法兼容。由要求保护的本专利技术所获得的这些和其他目的，在一个实施方案中是一种抗微生物的陶瓷上釉组合物，含有一些硼酸锌，其足以获得商业上可接受的抗微生物功效水平。在优选实施方案中，此陶瓷上釉组合物也含有一些氧化锌。在进一步的实施方案中，本专利技术是一个显示抗微生物性质的陶瓷制品。本专利技术的陶瓷制品至少有一个表面，并且在该表面的一部分上具有釉料。所述釉料包含一些硼酸锌，其足以获得商业上可接受的抗微生物功效水平。在优选实施方案中，此陶瓷上釉组合物也包含一些氧化锌。在又一个实施方案中，本专利技术是一种制造抗微生物陶瓷釉的方法，和一种制造包含抗微生物陶瓷釉的陶瓷制品的方法。详细说明 这里所用的术语“微生物”或“微生物的”应当解释为广泛地包括微生物学家通常研究的微观生物。这样的微观生物包括但不限于细菌和真菌以及其他单细胞生物如霉菌、霉和藻类。病毒微粒和其他传染物也包括在术语微生物中。为讨论方便，本详细说明可引用细菌和抗细菌剂。陈述的方法不应理解为以任何方式限制本专利技术的范围。要求保护的本专利技术涉及陶瓷涂层，并特别涉及陶瓷产品外表面上的陶瓷上釉。以下玻璃瓷或陶瓷生产的简短讨论作为辅助提供给读者。根据浴室装置生产的上下文提出讨论。本领域的技术人员理解，其他陶瓷产品的生产方法也许与下面所提出的不同。然而，要求保护的本专利技术适用于任何这样的差异。典型陶瓷生产方法的初始阶段是料浆(barbotine)或泥釉(slip)的生产，它是制成浴室陶瓷产品的一种粘土。料浆是从粘土、高岭土、千枚岩、长石和石英的混合物而制得。通过将料浆浇注到石膏或微孔树脂制成的模子中铸塑成单独的毛坯(piece)。使用石膏模子的铸塑方法中，部件是通过石膏的毛细作用吸收含在料浆中的水而形成的。随着水离开料浆，部件凝固到模子能够被分开的程度。然后，仍然有延展性的部件从模子移开。使用树脂模的铸塑方法称为“高压”方法。部件是通过树脂模子的微孔在压力作用下过滤含在料浆中的水而形成的。水是通过沿着模子注入压缩空气而除去。一般地，石膏模子用于制造更复杂几何形状和小体积生产的部件。树脂模子用于制造几何形状简单和大体积生产的部件。在铸塑和从模子移开后，部件在受控湿度和温度下(约90℃)的窑中进行干燥。干燥周期持续约7小时，将部件的水含量从约16％减少到不足1％。随之，检查部件以检测可能的裂纹。然后，部件进到涂布过程。涂布过程通常是指搪瓷(enameling)步骤或上釉(glazing)步骤。搪瓷步骤一般包含用配有排气系统和水幕的单独小室的喷枪将陶瓷釉质(也称为陶瓷釉料)手工加到部件上。典型的陶瓷釉料是从高岭土、长石、石英、染料和其他添加剂的混合物生产而成。一旦涂布，部件在连续窑中煅烧达到约1250℃的温度，周期约15小时。煅烧过程赋予上釉部件色彩和玻璃瓷典型的透明外观。在一个实施方案中，本专利技术是陶瓷上釉组合物，在煅烧过程后提供了商业可接受的抗微生物功效。换句话说，要求保护的上釉，在从煅烧过程移出并没有任何进一步处理(例如，陶瓷部件的进一步涂层或上漆)之后，减少或基本消除了微生物在陶瓷制品表面的生长和繁殖。依本专利技术的抗微生物陶瓷上釉组合物包含通常用在陶瓷上釉配制中的成分加上一些足以获得商业上可接受的抗微生物功效水平的硼酸锌。硼酸锌是一种水合的矿物状物质的通常术语。硼酸锌最常用作阻燃剂和防烟剂的添加剂，但有时用作抗真菌试剂。然而，硼酸锌在陶瓷涂层用作抗微生物剂是未知的。对于完成的陶瓷产品，获得商业上可接受的抗微生物功效水平的硼酸锌量可依赖通常与产品相关联的污染水平而变化。然而，对于大多数商业应用，硼酸锌浓度至少是约5,000ppm的硼酸锌。超过约100,000ppm的浓度可对陶瓷釉料的美观性有不利影响。优选硼酸锌浓度约20,000ppm到约40,000。在另一可选择的实施方案中，依本专利技术的上釉组合物也包含一些游离氧化锌。这里用的游离氧化锌指添加到上釉组合物中区分于硼酸锌的额外量的氧化锌。在使用硼酸锌和氧化锌的组合的实施方案中，上釉组合物中硼酸锌和氧化锌的比率可在约90∶10到约10∶90的范围内变动。优选约50∶50的比率，但是依赖成本考虑而改变。优选地，硼酸锌对氧化锌以约50∶50比率加入到陶瓷上釉组合物，硼酸锌和氧化锌的组合为基于陶瓷釉料组合物重量的约2重量％。类似于使用硼酸锌的实施方案，含有硼酸锌和氧化锌的陶瓷上釉组合物可至少含有约5,000ppm的硼酸锌和氧化锌的组合。优选地，含有硼酸锌和氧化锌组合的陶瓷上釉组合物具有约20,000ppm到约40,000ppm的所述组合。更优选约20,000ppm的所述组合。这样的浓度，在不同比率下，当应用于涂有要求保护的上釉组合物的陶瓷表面时，获得了超过99％的微生物种类减少。超过100,000ppm的浓度可对釉料的美观性有不利影响。如果需要，其他能够经受得住搪瓷过程高温的抗微生物试剂可添加到上釉组合物中。这样的试剂包括，但不限于，银(例如，银盐和银沸石)，铜和其他已知金属抗微生物试剂。这样的试剂能够以相对较小量加入，以补充杀生物活性而抗特定的病原体。当然，如果需要，这样的金属抗微生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗微生物陶瓷上釉组合物，其包含一些足以获得商业上可接受的抗微生物功效水平的硼酸锌。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A奥尔松，HW斯沃福德，
申请(专利权)人：密克罗伴产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]