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;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

隨著社會的發(fā)展，人們生活條件的改善，人們對美的追求以及對健康生活的要求越來越高，賓館、酒店以及家庭對衛(wèi)生陶瓷的要求也越來越高。現(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。這是因為釉面一般都是遠看上去比較平整有光澤，然而近距離觀察就會看到釉層表面有大量細小的針孔及凹坑，這導(dǎo)致在使用過程中，一些物質(zhì)如水垢、脂肪酸、肥皂泡沫等在毛細管力、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又能很好的清潔，則一定能大幅度地提升其在銷售市場中的競爭力，進而給企業(yè)帶來更大的利潤。

2研制過程

2.1? 配方所用原料

配制該釉料所用的原料及其化學(xué)組成見表1所示。

2.2 工藝流程

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

2.3 釉料配方的確定

經(jīng)過多次配方實驗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）;

球磨時間：第一組分釉：11.5-13.5h;第二組分釉：11-13h;

釉漿細度：第一組分釉：400目細度<0.16%;第二組分釉：400目細度<0.13%;

一次除鐵過篩：180目;二次除鐵過篩：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;

燒成時間：16-20h;

采用手工循環(huán)線進行手工噴釉，分別經(jīng)過四個工位先后噴釉，其中第四個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%以后進入隧道窯經(jīng)1195-1215℃一次燒成。

2.5 釉料檢測結(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;

釉料的高溫流動性（熔長）：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）;

抗菌率：≥98%;

抗菌耐久性：≥92%。

3 實驗分析與討論

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。硅酸鋯有較強的乳濁性，因而有較強的遮蓋能力，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)晶晶粒細小。經(jīng)過試驗數(shù)據(jù)表明，硅酸鋯用量在10%-15%時效果最佳，但成本太高，所以經(jīng)過多次配方調(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在高溫時可降低釉料粘度，因此有利于將燒成過程中坯釉物化反應(yīng)時產(chǎn)生的氣體快速排出，從而減少釉面針孔。同時由于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，容易使釉面變軟，出現(xiàn)刮花現(xiàn)象。所以經(jīng)過試驗，第一組分釉配方中方解石加入量為7%-9%時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，當其加入量過多時，不但會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，且會使釉析晶，釉面光澤度變差甚至失透，所以經(jīng)過多次配方試驗，第一組分釉中引入燒滑石量在2.5%-5%之間能達到較好的釉面效果。

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，而且能相對減少釉層中未溶解的石英晶粒，對提高釉料的耐磨性，提高釉層透明度和光澤度都能起到作用。但是加入量不宜過多，因為加入量過多時容易導(dǎo)致析晶或?qū)е掠悦鏌o光。因此本實驗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)過多次試驗確定其加入量為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)力對釉層的破壞，進而可以改善產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性，降低釉的膨脹系數(shù)，擴大釉的熔融溫度范圍。但是當加入量過多時會提高釉的耐火度，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，可以適當調(diào)整釉料的始熔溫度及高溫時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、無針孔釉泡等缺陷，但需要控制其用量，用量過多時釉面易出現(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%時可以獲得較好的釉面效果。

第二組分釉中，809熔塊與鉀長石、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、鉀長石、方解石、石英等原料相互促進，又相互補充，使得該釉料在高溫階段達到比較好的熔融效果，使得釉面平整、光滑、細膩且無針孔及釉泡缺陷，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，玻璃的特點是表面光滑、致密、易清潔，因此該釉料就將玻璃的這一特點應(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題。

3.2 工藝的影響

3.2.1 釉料細度的影響

釉料細度過細或者過粗都會影響燒后產(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度，使得釉面效果達到最佳。當?shù)谝唤M分釉的細度過大時，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?shù)谝唤M分釉的細度過小時，噴完釉釉坯干燥時易開裂進而造成成瓷的縮釉;當?shù)诙M分釉的細度過大時，釉料在高溫時熔融不充分，燒后得不到高度平滑的釉面，也看不到明顯的雪花狀，當?shù)诙M分釉的細度過小時，施完第二組分釉后釉坯出現(xiàn)開裂，燒后會縮釉，且釉料過細降低了釉料的燒成溫度，出現(xiàn)過燒現(xiàn)象。

所以要合理地控制釉料的顆粒級配，才能使得燒后釉面高度平滑致密，起到良好的易清潔效果。第二組分釉的細度比第一組分釉細的多，燒成時高溫熔長比第一組分長，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、細膩，釉面無針孔、棕眼缺陷，所制得的釉面光滑如鏡，臟物無法附著在其表面，起到了很好的易清潔及抗菌作用。

3.2.2 施釉厚度的影響

施釉厚度會直接影響燒后產(chǎn)品的釉面效果，施釉太厚或者太薄都會導(dǎo)致燒后產(chǎn)品的質(zhì)量變差。當?shù)谝唤M分釉的噴釉遍數(shù)太少會導(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?shù)诙M份釉噴涂厚度過小，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，還會出現(xiàn)色差和白點。因此，通過合理的設(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，第一組分釉布施于陶瓷未燒制坯體的表面，將坯體表面的細孔、凹凸不平處以及底色進行遮蓋，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，污染物無法長時間在其表面附著，從而達到易于清潔的效果;同時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》的試驗方法測定抗菌率，根據(jù)《JC/T 897-2014抗菌陶瓷制品抗菌性能》的試驗方法測定抗菌耐久性，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，靜置5min后，馬上可以將記號擦除干凈，說明易潔性能優(yōu)等。

（4）嚴格控制好第一組分釉和第二組分釉的噴釉厚度。當?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，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異，且不會出現(xiàn)白點。

（5）本實驗最終制備出來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)計算）：第一組分釉：鉀長石：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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