一種抗菌、易潔衛(wèi)生陶瓷釉料的研制

劉文文

摘 要：本文主要研制出了一種用于衛(wèi)生陶瓷的具有抗菌功能且易于清潔的釉料，該釉料包括了第一組分釉和第二組分釉。 其中第一組分釉布施于坯體上表面，第二組分釉布施于第一組分釉上表面，第一組分釉的釉漿用于使陶瓷未燒制坯體形成光滑平整的表面，第二組分釉為玻璃質(zhì)釉，施于產(chǎn)品表面后極度光滑而具有易于清潔的特點(diǎn);在第二組分釉中添加有納米銀抗菌劑，這樣就使得制備出來(lái)的陶瓷產(chǎn)品具有了很好的抗菌功能。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)生陶瓷;抗菌;易于清潔 ;第一組分釉 ;第二組分釉

1 前 言

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活條件的改善，人們對(duì)美的追求以及對(duì)健康生活的要求越來(lái)越高，賓館、酒店以及家庭對(duì)衛(wèi)生陶瓷的要求也越來(lái)越高?，F(xiàn)有的衛(wèi)生陶瓷器具的釉面容易沾染污物，清潔也比較困難。這是因?yàn)橛悦嬉话愣际沁h(yuǎn)看上去比較平整有光澤，然而近距離觀察就會(huì)看到釉層表面有大量細(xì)小的針孔及凹坑，這導(dǎo)致在使用過(guò)程中，一些物質(zhì)如水垢、脂肪酸、肥皂泡沫等在毛細(xì)管力、范德華力、氫鍵等多種物理或化學(xué)的作用力下，容易堆聚在釉面的凹凸處或微孔中，造成污染，難以清洗。因此，如果能使得衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品在具有抗菌功能的同時(shí)又能很好的清潔，則一定能大幅度地提升其在銷售市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，進(jìn)而給企業(yè)帶來(lái)更大的利潤(rùn)。

2研制過(guò)程

2.1? 配方所用原料

配制該釉料所用的原料及其化學(xué)組成見(jiàn)表1所示。

2.2 工藝流程

配料—濕法球磨—釉漿檢測(cè)—放釉—一次除鐵過(guò)篩—釉漿調(diào)制—二次除鐵過(guò)篩—施釉—燒成—分級(jí)—包裝入庫(kù)

2.3 釉料配方的確定

經(jīng)過(guò)多次配方實(shí)驗(yàn)確定第一組分釉料和第二組分釉料的配方范圍分別如表2和表3所示。

2.4 工藝參數(shù)

料：球：水=1：（2.2-2.5）：（0.5-0.8）;

球磨時(shí)間：第一組分釉：11.5-13.5h;第二組分釉：11-13h;

釉漿細(xì)度：第一組分釉：400目細(xì)度<0.16%;第二組分釉：400目細(xì)度<0.13%;

一次除鐵過(guò)篩：180目;二次除鐵過(guò)篩：200目;

釉漿比重：第一組分釉：1.740-1.760g/cm3;第二組分釉：1.550-1.580g/cm3;

噴釉厚度：第一組分釉：0.6-0.8mm;第二組分釉：0.05-0.15mm;

燒成時(shí)間：16-20h;

采用手工循環(huán)線進(jìn)行手工噴釉，分別經(jīng)過(guò)四個(gè)工位先后噴釉，其中第四個(gè)工位噴完第一組分釉后繼續(xù)噴第二組分釉，噴完釉的釉坯裝入干燥窯中，待干燥至水分低于1.5%以后進(jìn)入隧道窯經(jīng)1195-1215℃一次燒成。

2.5 釉料檢測(cè)結(jié)果

第一組分釉料和第二組分釉料的化學(xué)組成分別如表4和表5所示。

釉料始熔溫度：第一組分釉：1055-1075℃;第二組分釉：1015-1055℃;

釉面光澤度：85-90GU;

釉料的高溫流動(dòng)性（熔長(zhǎng)）：第一組分釉：58-65mm; 第二組分釉：80-90mm;

釉面白度：78-83°;

熱穩(wěn)定性：20-130℃三次不裂;

吸污：優(yōu)等（5級(jí)）;

抗菌率：≥98%;

抗菌耐久性：≥92%。

3 實(shí)驗(yàn)分析與討論

3.1 原料的影響

3.1.1 硅酸鋯的影響

硅酸鋯為釉中的乳濁劑和增白劑。硅酸鋯有較強(qiáng)的乳濁性，因而有較強(qiáng)的遮蓋能力，能提高釉的化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨及耐堿性能。引入硅酸鋯的的釉料，高溫粘度大，可以擴(kuò)大釉料的燒成溫度范圍，而且硅酸鋯在釉中容易析晶，結(jié)晶晶粒細(xì)小。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，硅酸鋯用量在10%-15%時(shí)效果最佳，但成本太高，所以經(jīng)過(guò)多次配方調(diào)試，第一組分釉中硅酸鋯的使用量控制在7.5%-9.5%時(shí)能獲得較好的乳濁釉面效果。

3.1.2 方解石的影響

方解石主要提供CaO。CaO在高溫時(shí)可降低釉料粘度，因此有利于將燒成過(guò)程中坯釉物化反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的氣體快速排出，從而減少釉面針孔。同時(shí)由于CaO有較高的折射率和表面張力，因此提高了產(chǎn)品的釉面光澤度和平整度，但釉中CaO含量太高時(shí)，容易使釉面變軟，出現(xiàn)刮花現(xiàn)象。所以經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，第一組分釉配方中方解石加入量為7%-9%時(shí)即獲得了較好的釉面效果;而第二組分釉為玻璃質(zhì)釉，不宜加入過(guò)多的方解石，所以含量需要控制在2%-6%之間。

3.1.3 燒滑石的影響

滑石不但能降低釉的燒成溫度，拓寬釉的燒成范圍，而且能促進(jìn)坯釉中間層的形成，從而提高釉面的熱穩(wěn)定性，提高釉料對(duì)氣氛的適應(yīng)能力，為釉料的高溫氧化排氣提供了條件，減少了針孔及釉泡的可能性。但燒滑石的用量有一定的范圍，當(dāng)其加入量過(guò)多時(shí)，不但會(huì)提高釉料的耐火度和高溫粘度，而且縮小了釉料的燒成溫度范圍，且會(huì)使釉析晶，釉面光澤度變差甚至失透，所以經(jīng)過(guò)多次配方試驗(yàn)，第一組分釉中引入燒滑石量在2.5%-5%之間能達(dá)到較好的釉面效果。

3.1.4 硅灰石的影響

硅灰石燒失量小，且提供的CaO具有較強(qiáng)的助熔作用，不僅有利于減少或消除釉層中氣泡，而且能相對(duì)減少釉層中未溶解的石英晶粒，對(duì)提高釉料的耐磨性，提高釉層透明度和光澤度都能起到作用。但是加入量不宜過(guò)多，因?yàn)榧尤肓窟^(guò)多時(shí)容易導(dǎo)致析晶或?qū)е掠悦鏌o(wú)光。因此本實(shí)驗(yàn)的第一組分釉配方中引入的硅灰石用量為10%-14%;而第二組分釉中要形成以硅酸鈣晶體為主的玻璃質(zhì)釉，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)確定其加入量為10%-15%。

3.1.5 氧化鋅的影響

氧化鋅不僅可以降低釉料的燒成溫度和高溫粘度，減少釉面針孔，而且可以提高釉的表面張力，有利于形成平滑的釉面。另外，氧化鋅具有較高的折射率，釉中加入適量氧化鋅，提高了釉層的折射率，從而提高了釉面的光澤度。釉中氧化鋅可以提高釉的彈性，緩沖有害反應(yīng)力對(duì)釉層的破壞，進(jìn)而可以改善產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性，降低釉的膨脹系數(shù)，擴(kuò)大釉的熔融溫度范圍。但是當(dāng)加入量過(guò)多時(shí)會(huì)提高釉的耐火度，粘度也顯著提高，易使得釉結(jié)晶。而且氧化鋅成本也較高，因此經(jīng)過(guò)多次配方調(diào)試，第一組分釉配方中氧化鋅用量控制在1.5%-3%時(shí)可以獲得較好的釉面效果。

3.1.6 熔塊的影響

809熔塊屬于高鋅乳濁類熔塊，使用范圍寬，坯釉結(jié)合度高，燒成后光澤度好。其在釉中起到熔劑的作用，可以適當(dāng)調(diào)整釉料的始熔溫度及高溫時(shí)釉的粘度和表面張力，可以有效提高釉面質(zhì)量，使得釉面光滑平整、無(wú)針孔釉泡等缺陷，但需要控制其用量，用量過(guò)多時(shí)釉面易出現(xiàn)針孔缺陷。因此第一組分釉中809熔塊的用量控制在2.5%-5%時(shí)可以獲得較好的釉面效果。

第二組分釉中，809熔塊與鉀長(zhǎng)石、石英、方解石、硅灰石等原料充分反應(yīng)形成以硅酸鈣晶相為主體的玻璃質(zhì)釉。第二組分釉的配方中使用大量的809熔塊，與硅灰石、鉀長(zhǎng)石、方解石、石英等原料相互促進(jìn)，又相互補(bǔ)充，使得該釉料在高溫階段達(dá)到比較好的熔融效果，使得釉面平整、光滑、細(xì)膩且無(wú)針孔及釉泡缺陷，得到類似于玻璃質(zhì)的釉面。而陶瓷與玻璃同屬于硅酸鹽領(lǐng)域，玻璃的特點(diǎn)是表面光滑、致密、易清潔，因此該釉料就將玻璃的這一特點(diǎn)應(yīng)用到陶瓷表面，以便于更好的解決衛(wèi)生陶瓷不易清潔的問(wèn)題。

3.2 工藝的影響

3.2.1 釉料細(xì)度的影響

釉料細(xì)度過(guò)細(xì)或者過(guò)粗都會(huì)影響燒后產(chǎn)品的釉面效果。所以分別限定第一組分釉和第二組分釉的細(xì)度，使得釉面效果達(dá)到最佳。當(dāng)?shù)谝唤M分釉的細(xì)度過(guò)大時(shí)，燒后釉面不平整，易出現(xiàn)小針孔、凹凸缺陷而影響到第二組分釉的燒后效果，當(dāng)?shù)谝唤M分釉的細(xì)度過(guò)小時(shí)，噴完釉釉坯干燥時(shí)易開(kāi)裂進(jìn)而造成成瓷的縮釉;當(dāng)?shù)诙M分釉的細(xì)度過(guò)大時(shí)，釉料在高溫時(shí)熔融不充分，燒后得不到高度平滑的釉面，也看不到明顯的雪花狀，當(dāng)?shù)诙M分釉的細(xì)度過(guò)小時(shí)，施完第二組分釉后釉坯出現(xiàn)開(kāi)裂，燒后會(huì)縮釉，且釉料過(guò)細(xì)降低了釉料的燒成溫度，出現(xiàn)過(guò)燒現(xiàn)象。

所以要合理地控制釉料的顆粒級(jí)配，才能使得燒后釉面高度平滑致密，起到良好的易清潔效果。第二組分釉的細(xì)度比第一組分釉細(xì)的多，燒成時(shí)高溫熔長(zhǎng)比第一組分長(zhǎng)，因此第二組分釉的釉層熔融效果更加徹底，從而使釉層高度平滑、光亮、細(xì)膩，釉面無(wú)針孔、棕眼缺陷，所制得的釉面光滑如鏡，臟物無(wú)法附著在其表面，起到了很好的易清潔及抗菌作用。

3.2.2 施釉厚度的影響

施釉厚度會(huì)直接影響燒后產(chǎn)品的釉面效果，施釉太厚或者太薄都會(huì)導(dǎo)致燒后產(chǎn)品的質(zhì)量變差。當(dāng)?shù)谝唤M分釉的噴釉遍數(shù)太少會(huì)導(dǎo)致厚薄釉缺陷，這就使燒成后的釉面不平滑，影響抗污效果，若第一組分釉的噴釉厚度太小，難以充分遮蓋坯體，出現(xiàn)釉面不平滑甚至透底現(xiàn)象。當(dāng)?shù)诙M份釉噴涂厚度過(guò)小，則難以形成很好的玻璃質(zhì)釉面，影響抗污性能，若噴釉厚度過(guò)大，由于第二組分釉較大的干燥收縮度，使燒制后出現(xiàn)縮釉現(xiàn)象，還會(huì)出現(xiàn)色差和白點(diǎn)。因此，通過(guò)合理的設(shè)置第一組分釉和第二組分釉的噴釉厚度，最終制備出了抗菌性能優(yōu)良且易于清潔的釉料。

4 結(jié)論

（1）該釉料分為第一組分釉和第二組分釉，第一組分釉為鋯乳濁釉，第二組分釉為玻璃質(zhì)釉。施釉時(shí)，第一組分釉布施于陶瓷未燒制坯體的表面，將坯體表面的細(xì)孔、凹凸不平處以及底色進(jìn)行遮蓋，形成光滑平整的表面。

（2）該釉料的第二組分釉是玻璃質(zhì)釉，硬度大、耐磨性能好、帶有自潔效果，這就使得燒成后的陶瓷潔具表面有很好的平整度和光澤度，釉面高度平滑，污染物無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間在其表面附著，從而達(dá)到易于清潔的效果;同時(shí)將納米銀抗菌劑加入其中，就使得燒后的產(chǎn)品具有較佳的抗菌功能。

（3）根據(jù)《JC/T 897-2014抗菌陶瓷制品抗菌性能》的試驗(yàn)方法測(cè)定抗菌率，根據(jù)《JC/T 897-2014抗菌陶瓷制品抗菌性能》的試驗(yàn)方法測(cè)定抗菌耐久性，最終得出該釉料的抗菌率≥98%，抗菌耐久性≥92%;且拿油性筆在該釉料制備的衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品表面劃記號(hào)，靜置5min后，馬上可以將記號(hào)擦除干凈，說(shuō)明易潔性能優(yōu)等。

（4）嚴(yán)格控制好第一組分釉和第二組分釉的噴釉厚度。當(dāng)?shù)谝唤M分釉的噴釉厚度在0.6-0.8mm，第二組分釉的噴釉厚度在0.05-0.15mm時(shí)，將第二組分釉噴在第一組分釉上燒后產(chǎn)品的燒成顏色相差無(wú)異，且不會(huì)出現(xiàn)白點(diǎn)。

（5）本實(shí)驗(yàn)最終制備出來(lái)的具有抗菌功能且易于清潔的衛(wèi)生陶瓷用釉料的配方組成為（以質(zhì)量份數(shù)計(jì)算）：第一組分釉：鉀長(zhǎng)石：22-25份，石英粉：25-30份，煅燒氧化鋅：1.5-3.0份，方解石：7-9份，白云石：3-5份;硅灰石：10-14份，氧化鋁粉：2.5-5.0份，煅燒高嶺土：5-8份，硅酸鋯：7.5-9.5份，809熔塊：2.5-5.0份，燒滑石：2.5-5.0 份;第二組分釉：鉀長(zhǎng)石：10-15份，石英粉：5-8份，方解石：2-6份，硅灰石：10-15份，809熔塊：60-65份，納米銀抗菌劑：0.03-0.05份。

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