一种抗菌、易洁卫生陶瓷釉料的研制

刘文文

摘 要：本文主要研制出了一种用于卫生陶瓷的具有抗菌功能且易于清洁的釉料，该釉料包括了第一组分釉和第二组分釉。 其中第一组分釉布施于坯体上表面，第二组分釉布施于第一组分釉上表面，第一组分釉的釉浆用于使陶瓷未烧制坯体形成光滑平整的表面，第二组分釉为玻璃质釉，施于产品表面后极度光滑而具有易于清洁的特点;在第二组分釉中添加有纳米银抗菌剂，这样就使得制备出来的陶瓷产品具有了很好的抗菌功能。

关键词：卫生陶瓷;抗菌;易于清洁 ;第一组分釉 ;第二组分釉

1 前 言

随着社会的发展，人们生活条件的改善，人们对美的追求以及对健康生活的要求越来越高，宾馆、酒店以及家庭对卫生陶瓷的要求也越来越高。现有的卫生陶瓷器具的釉面容易沾染污物，清洁也比较困难。这是因为釉面一般都是远看上去比较平整有光泽，然而近距离观察就会看到釉层表面有大量细小的针孔及凹坑，这导致在使用过程中，一些物质如水垢、脂肪酸、肥皂泡沫等在毛细管力、范德华力、氢键等多种物理或化学的作用力下，容易堆聚在釉面的凹凸处或微孔中，造成污染，难以清洗。因此，如果能使得卫生陶瓷产品在具有抗菌功能的同时又能很好的清洁，则一定能大幅度地提升其在销售市场中的竞争力，进而给企业带来更大的利润。

2研制过程

2.1  配方所用原料

配制该釉料所用的原料及其化学组成见表1所示。

2.2 工艺流程

配料—湿法球磨—釉浆检测—放釉—一次除铁过筛—釉浆调制—二次除铁过筛—施釉—烧成—分级—包装入库

2.3 釉料配方的确定

经过多次配方实验确定第一组分釉料和第二组分釉料的配方范围分别如表2和表3所示。

2.4 工艺参数

料：球：水=1：（2.2-2.5）：（0.5-0.8）;

球磨时间：第一组分釉：11.5-13.5h;第二组分釉：11-13h;

釉浆细度：第一组分釉：400目细度<0.16%;第二组分釉：400目细度<0.13%;

一次除铁过筛：180目;二次除铁过筛：200目;

釉浆比重：第一组分釉：1.740-1.760g/cm3;第二组分釉：1.550-1.580g/cm3;

喷釉厚度：第一组分釉：0.6-0.8mm;第二组分釉：0.05-0.15mm;

烧成时间：16-20h;

采用手工循环线进行手工喷釉，分别经过四个工位先后喷釉，其中第四个工位喷完第一组分釉后继续喷第二组分釉，喷完釉的釉坯装入干燥窑中，待干燥至水分低于1.5%以后进入隧道窑经1195-1215℃一次烧成。

2.5 釉料检测结果

第一组分釉料和第二组分釉料的化学组成分别如表4和表5所示。

釉料始熔温度：第一组分釉：1055-1075℃;第二组分釉：1015-1055℃;

釉面光泽度：85-90GU;

釉料的高溫流动性（熔长）：第一组分釉：58-65mm; 第二组分釉：80-90mm;

釉面白度：78-83°;

热稳定性：20-130℃三次不裂;

吸污：优等（5级）;

抗菌率：≥98%;

抗菌耐久性：≥92%。

3 实验分析与讨论

3.1 原料的影响

3.1.1 硅酸锆的影响

硅酸锆为釉中的乳浊剂和增白剂。硅酸锆有较强的乳浊性，因而有较强的遮盖能力，能提高釉的化学稳定性、耐磨及耐碱性能。引入硅酸锆的的釉料，高温粘度大，可以扩大釉料的烧成温度范围，而且硅酸锆在釉中容易析晶，结晶晶粒细小。经过试验数据表明，硅酸锆用量在10%-15%时效果最佳，但成本太高，所以经过多次配方调试，第一组分釉中硅酸锆的使用量控制在7.5%-9.5%时能获得较好的乳浊釉面效果。

3.1.2 方解石的影响

方解石主要提供CaO。CaO在高温时可降低釉料粘度，因此有利于将烧成过程中坯釉物化反应时产生的气体快速排出，从而减少釉面针孔。同时由于CaO有较高的折射率和表面张力，因此提高了产品的釉面光泽度和平整度，但釉中CaO含量太高时，容易使釉面变软，出现刮花现象。所以经过试验，第一组分釉配方中方解石加入量为7%-9%时即获得了较好的釉面效果;而第二组分釉为玻璃质釉，不宜加入过多的方解石，所以含量需要控制在2%-6%之间。

3.1.3 烧滑石的影响

滑石不但能降低釉的烧成温度，拓宽釉的烧成范围，而且能促进坯釉中间层的形成，从而提高釉面的热稳定性，提高釉料对气氛的适应能力，为釉料的高温氧化排气提供了条件，减少了针孔及釉泡的可能性。但烧滑石的用量有一定的范围，当其加入量过多时，不但会提高釉料的耐火度和高温粘度，而且缩小了釉料的烧成温度范围，且会使釉析晶，釉面光泽度变差甚至失透，所以经过多次配方试验，第一组分釉中引入烧滑石量在2.5%-5%之间能达到较好的釉面效果。

3.1.4 硅灰石的影响

硅灰石烧失量小，且提供的CaO具有较强的助熔作用，不仅有利于减少或消除釉层中气泡，而且能相对减少釉层中未溶解的石英晶粒，对提高釉料的耐磨性，提高釉层透明度和光泽度都能起到作用。但是加入量不宜过多，因为加入量过多时容易导致析晶或导致釉面无光。因此本实验的第一组分釉配方中引入的硅灰石用量为10%-14%;而第二组分釉中要形成以硅酸钙晶体为主的玻璃质釉，经过多次试验确定其加入量为10%-15%。

3.1.5 氧化锌的影响

氧化锌不仅可以降低釉料的烧成温度和高温粘度，减少釉面针孔，而且可以提高釉的表面张力，有利于形成平滑的釉面。另外，氧化锌具有较高的折射率，釉中加入适量氧化锌，提高了釉层的折射率，从而提高了釉面的光泽度。釉中氧化锌可以提高釉的弹性，缓冲有害反应力对釉层的破坏，进而可以改善产品的热稳定性，降低釉的膨胀系数，扩大釉的熔融温度范围。但是当加入量过多时会提高釉的耐火度，粘度也显著提高，易使得釉结晶。而且氧化锌成本也较高，因此经过多次配方调试，第一组分釉配方中氧化锌用量控制在1.5%-3%时可以获得较好的釉面效果。

3.1.6 熔块的影响

809熔块属于高锌乳浊类熔块，使用范围宽，坯釉结合度高，烧成后光泽度好。其在釉中起到熔剂的作用，可以适当调整釉料的始熔温度及高温时釉的粘度和表面张力，可以有效提高釉面质量，使得釉面光滑平整、无针孔釉泡等缺陷，但需要控制其用量，用量过多时釉面易出现针孔缺陷。因此第一组分釉中809熔块的用量控制在2.5%-5%时可以获得较好的釉面效果。

第二组分釉中，809熔块与钾长石、石英、方解石、硅灰石等原料充分反应形成以硅酸钙晶相为主体的玻璃质釉。第二组分釉的配方中使用大量的809熔块，与硅灰石、钾长石、方解石、石英等原料相互促进，又相互补充，使得该釉料在高温阶段达到比较好的熔融效果，使得釉面平整、光滑、细腻且无针孔及釉泡缺陷，得到类似于玻璃质的釉面。而陶瓷与玻璃同属于硅酸盐领域，玻璃的特点是表面光滑、致密、易清洁，因此该釉料就将玻璃的这一特点应用到陶瓷表面，以便于更好的解决卫生陶瓷不易清洁的问题。

3.2 工艺的影响

3.2.1 釉料细度的影响

釉料细度过细或者过粗都会影响烧后产品的釉面效果。所以分别限定第一组分釉和第二组分釉的细度，使得釉面效果达到最佳。当第一组分釉的细度过大时，烧后釉面不平整，易出现小针孔、凹凸缺陷而影响到第二组分釉的烧后效果，当第一组分釉的细度过小时，喷完釉釉坯干燥时易开裂进而造成成瓷的缩釉;当第二组分釉的细度过大时，釉料在高温时熔融不充分，烧后得不到高度平滑的釉面，也看不到明显的雪花状，当第二组分釉的细度过小时，施完第二组分釉后釉坯出现开裂，烧后会缩釉，且釉料过细降低了釉料的烧成温度，出现过烧现象。

所以要合理地控制釉料的颗粒级配，才能使得烧后釉面高度平滑致密，起到良好的易清洁效果。第二组分釉的细度比第一组分釉细的多，烧成时高温熔长比第一组分长，因此第二组分釉的釉层熔融效果更加彻底，从而使釉层高度平滑、光亮、细腻，釉面无针孔、棕眼缺陷，所制得的釉面光滑如镜，脏物无法附着在其表面，起到了很好的易清洁及抗菌作用。

3.2.2 施釉厚度的影响

施釉厚度会直接影响烧后产品的釉面效果，施釉太厚或者太薄都会导致烧后产品的质量变差。当第一组分釉的喷釉遍数太少会导致厚薄釉缺陷，这就使烧成后的釉面不平滑，影响抗污效果，若第一组分釉的喷釉厚度太小，难以充分遮盖坯体，出现釉面不平滑甚至透底现象。当第二组份釉喷涂厚度过小，则难以形成很好的玻璃质釉面，影响抗污性能，若喷釉厚度过大，由于第二组分釉较大的干燥收缩度，使烧制后出现缩釉现象，还会出现色差和白点。因此，通过合理的设置第一组分釉和第二组分釉的喷釉厚度，最终制备出了抗菌性能优良且易于清洁的釉料。

4 结论

（1）该釉料分为第一组分釉和第二组分釉，第一组分釉为锆乳浊釉，第二组分釉为玻璃质釉。施釉时，第一组分釉布施于陶瓷未烧制坯体的表面，將坯体表面的细孔、凹凸不平处以及底色进行遮盖，形成光滑平整的表面。

（2）该釉料的第二组分釉是玻璃质釉，硬度大、耐磨性能好、带有自洁效果，这就使得烧成后的陶瓷洁具表面有很好的平整度和光泽度，釉面高度平滑，污染物无法长时间在其表面附着，从而达到易于清洁的效果;同时将纳米银抗菌剂加入其中，就使得烧后的产品具有较佳的抗菌功能。

（3）根据《JC/T 897-2014抗菌陶瓷制品抗菌性能》的试验方法测定抗菌率，根据《JC/T 897-2014抗菌陶瓷制品抗菌性能》的试验方法测定抗菌耐久性，最终得出该釉料的抗菌率≥98%，抗菌耐久性≥92%;且拿油性笔在该釉料制备的卫生陶瓷产品表面划记号，静置5min后，马上可以将记号擦除干净，说明易洁性能优等。

（4）严格控制好第一组分釉和第二组分釉的喷釉厚度。当第一组分釉的喷釉厚度在0.6-0.8mm，第二组分釉的喷釉厚度在0.05-0.15mm时，将第二组分釉喷在第一组分釉上烧后产品的烧成颜色相差无异，且不会出现白点。

（5）本实验最终制备出来的具有抗菌功能且易于清洁的卫生陶瓷用釉料的配方组成为（以质量份数计算）：第一组分釉：钾长石：22-25份，石英粉：25-30份，煅烧氧化锌：1.5-3.0份，方解石：7-9份，白云石：3-5份;硅灰石：10-14份，氧化铝粉：2.5-5.0份，煅烧高岭土：5-8份，硅酸锆：7.5-9.5份，809熔块：2.5-5.0份，烧滑石：2.5-5.0 份;第二组分釉：钾长石：10-15份，石英粉：5-8份，方解石：2-6份，硅灰石：10-15份，809熔块：60-65份，纳米银抗菌剂：0.03-0.05份。

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