一種長效抗菌與空氣凈化雙功能的陶瓷磚簡析

吳飛翔

（廣東特地陶瓷有限公司，佛山 528199）

1 前言

建筑陶瓷的研究方向和發(fā)展趨勢是以人們對其質(zhì)量、性能及功能的需求為導(dǎo)向的。隨著人們消費(fèi)水平的提高、生活觀念的改變和對生活方式多樣化的追求，隨著全球環(huán)保意識的增強(qiáng)和國際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的逐步推行，以綠色、環(huán)保、舒適、節(jié)能和安全為基本概念的建筑陶瓷以及高技術(shù)含量的特殊功能陶瓷，已經(jīng)成為二十一世紀(jì)建筑材料的主流產(chǎn)品。當(dāng)前，部分環(huán)境友好型產(chǎn)品如負(fù)離子瓷磚，已經(jīng)風(fēng)靡全國，一些抗菌陶瓷，納米自潔陶瓷，遠(yuǎn)紅外陶瓷等產(chǎn)品也已經(jīng)在市場上嶄露頭角。

抗菌陶瓷的主要功能特點(diǎn)是暴露在外的使用面具有抑制或滅殺接觸到表面的細(xì)微微生物，而起到抗菌作用。而空氣凈化功能主要是通過負(fù)離子材料或者納米光催化材料，通過電離作用產(chǎn)生負(fù)離子或者光催化作用，去除密閉空間中的甲醛等有害物質(zhì)，捕捉空氣中PM2.5等細(xì)小物質(zhì)，從而達(dá)到凈化空氣的目的。當(dāng)前，市場上僅僅推出了單一功能的陶瓷磚，功能單一，功能有限，且效果一般。所以，本文重點(diǎn)介紹具有長效抗菌功能與空氣凈化功能的創(chuàng)新性陶瓷磚產(chǎn)品。

2 抗菌與空氣凈化陶瓷磚制備工藝

抗菌與空氣凈化陶瓷磚的實(shí)現(xiàn)，從技術(shù)角度主要有兩種途徑。一是在陶瓷釉層表面施涂一層抗菌與空氣凈化材料，并通過低溫?zé)傻姆椒▽⒖咕鷮庸潭?。二是抗菌與空氣凈化材料直接與陶瓷釉料混合，制成抗菌與空氣凈化釉施涂于陶瓷磚面上，并通過一次高溫?zé)傻玫?。第一種方法早在十幾年前日本的TOTO工廠有應(yīng)用，但是由于是低溫固定于陶瓷磚表層，較易磨損脫落，抗菌效果并不持久。因此，本文介紹在釉中添加耐1300℃高溫的釉中載銀技術(shù)與耐高溫負(fù)離子材料雙復(fù)合技術(shù)。

載銀型無機(jī)抗菌材料主要是通過離子交換和物理吸附等作用將銀離子沉淀到無機(jī)材料表層或者介孔材料中，制成無機(jī)抗菌劑使其具有抗菌作用。常見的載體有磷酸鋯，沸石，蒙脫石，可溶性玻璃等。實(shí)際上，陶瓷釉在高溫?zé)Y(jié)下就是一種類似玻璃相的物質(zhì)，所以，本文介紹的釉中添加雙復(fù)合材料即是利用該原理，利用該技術(shù)制備的材料多呈層狀晶體結(jié)構(gòu)，性能穩(wěn)定，且有較好的緩釋功能，抗菌持久。

圖1 抗菌與空氣凈化雙功能瓷磚生產(chǎn)工藝流程圖

3 長效抗菌效果的評價(jià)

自抗菌陶瓷制品推出市場以來，一直是市場所廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)，也是研究的重要方向，雖然在長效性方面國內(nèi)外學(xué)者均研究并做了很多工作，但抗菌陶瓷的持續(xù)性和長久性的問題始終在產(chǎn)業(yè)化的后續(xù)跟進(jìn)上無人做探索研究。多數(shù)的抗菌制品效果開始很好，但因銀離子或金屬離子可能的接觸氧化，通常在6個(gè)月左右，表面的抗菌效果即會下降。而陶瓷磚從工廠生產(chǎn)下線、出廠到經(jīng)銷商、再到用戶鋪裝使用，其時(shí)間遠(yuǎn)超6個(gè)月，導(dǎo)致最終實(shí)際使用效果并未達(dá)到抗菌效能，而引起客戶和市場對“抗菌瓷磚是否真抗菌”產(chǎn)生懷疑。

抗菌效果的評價(jià)首先應(yīng)滿足JC/T 897-2014《抗菌陶瓷制品抗菌性能》中的技術(shù)指標(biāo)要求，其中大腸桿菌及金葡萄球菌檢測指標(biāo)＞99%,且可保持15個(gè)月以上。以下為本次試驗(yàn)間隔15個(gè)月的抗菌數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)來自于綠色建材國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室檢測中心。

表1 陶瓷磚長效抗菌效果評價(jià)表

從以上數(shù)據(jù)來看，抗菌效能持久性好。

4 空氣凈化效果的評價(jià)

空氣凈化瓷磚實(shí)現(xiàn)凈化功能性的主要方法是在陶瓷表層釉料中加入具有水合包裹結(jié)構(gòu)預(yù)處理的負(fù)離子功能材料，使產(chǎn)品表層誘生空氣負(fù)離子，空氣負(fù)離子與空氣中極性有害氣體相互作用，從而實(shí)現(xiàn)凈化空氣性能。而目前市場上的負(fù)離子材料來源很多，性能差距很大，良莠不齊，甚至有的材料含較高放射性，若使用了含高放射性γ射線的負(fù)離子材料就會導(dǎo)致瓷磚產(chǎn)品放射性安全問題，所以首先要嚴(yán)格原材料篩選、材料選擇性應(yīng)用、并在生產(chǎn)過程中加以有效控制，保障最終產(chǎn)品的安全性。

空氣凈化效果主要通過評價(jià)空氣凈化瓷磚對PM2.5的影響，測試空氣凈化瓷磚對空氣中的粉塵影響及測試有效凈化率，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖所示。

圖2 粉塵凈化實(shí)驗(yàn)裝置

其中實(shí)驗(yàn)裝置為自制空氣凈化瓷磚粉塵測試裝置，外結(jié)構(gòu)為邊長200mm的立方不銹鋼箱體，其中圖左邊箱體底部和左右兩側(cè)面可各放置一塊空氣凈化瓷磚（200mm×200mm），右邊為空箱體，為對比測試用。

實(shí)驗(yàn)中以蚊香模擬方法制造粉塵，根據(jù)文獻(xiàn)資料可知，蚊香可產(chǎn)生細(xì)小顆粒，蚊香產(chǎn)生的煙塵絕大部分為PM2.5的顆粒物，可直接進(jìn)入人體肺泡里，蚊香也是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ闷?，比較有代表性。

點(diǎn)燃蚊香一定時(shí)間后熄滅，使粉塵均勻分布于整個(gè)密閉空間，制造密閉空間低濃度粉塵（點(diǎn)燃蚊香約1h）及高濃度粉塵（點(diǎn)燃蚊香約4h）兩種情況進(jìn)行測試。

在模擬低粉塵濃度及高粉塵濃度下，進(jìn)行以下步驟的測試實(shí)驗(yàn)：

1）用粉塵儀測試密閉空間的粉塵濃度；

2）測試有空氣凈化瓷磚的測試裝置的粉塵濃度：

3）測試對比空白的箱體裝置的粉塵濃度；

計(jì)算分析不同粉塵濃度凈化率的測試及計(jì)算結(jié)果，如表2所示。

表2 空氣凈化瓷磚凈化粉塵測試結(jié)果

從表2中可見，無論是低濃度模擬粉塵還是高濃度模擬粉塵，空氣凈化瓷磚對空間內(nèi)粉塵均有較明顯的凈化效果。在空氣凈化瓷磚箱體內(nèi)存在著大量的負(fù)離子與帶電粉塵結(jié)合，從而使得粉塵受到靜電吸附沉降或者粉塵聚集后受重力作用沉降在空氣凈化瓷磚的表面。

5 應(yīng)用意義

長效抗菌與空氣凈化雙功能的陶瓷磚對于家居、醫(yī)院、學(xué)校等特殊場所都具有十分重要的意義。目前隨著城市化進(jìn)程的加速，全球變暖，城市環(huán)境越來越差，PM2.5已經(jīng)成為城市治理的一項(xiàng)重要指標(biāo)。所以居家環(huán)境的健康指標(biāo)越來越受到人們的重視，具有凈化空氣與抗菌雙功能的瓷磚，必將會成為健康裝修的首選。而一些特殊場所，如學(xué)校、醫(yī)院等，對環(huán)境要求更高，應(yīng)用空氣凈化與抗菌功能的瓷磚，對師生和病人都有一定的保護(hù)作用?？傊?，空氣凈化與抗菌雙功能瓷磚符合國家宜居城市與健康中國的大政方針，意義重大，影響深遠(yuǎn)。

6 結(jié)論

綜上所述，本文所述的抗菌與空氣凈化雙功能瓷磚，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均來自于可靠檢測，其能夠提高環(huán)境的抗菌效率，又能夠凈化環(huán)境中的PM2.5等污染物。其迎合了當(dāng)前市場的消費(fèi)潮流，是一款具有廣闊市場前景的健康建筑陶瓷磚。目前，該款雙功能瓷磚已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，并且大批量產(chǎn)品已經(jīng)推向市場，得到了廣大消費(fèi)者的認(rèn)可。