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展趨勢是以人們對其質量、性能及功能的需求為導向的。隨著人們消費水平的提高、生活觀念的改變和對生活方式多樣化的追求，隨著全球環保意識的增強和國際環保標準的逐步推行，以綠色、環保、舒適、節能和安全為基本概念的建筑陶瓷以及高技術含量的特殊功能陶瓷，已經成為二十一世紀建筑材料的主流產品。當前，部分環境友好型產品如負離子瓷磚，已經風靡全國，一些抗菌陶瓷，納米自潔陶瓷，遠紅外陶瓷等產品也已經在市場上嶄露頭角。

抗菌陶瓷的主要功能特點是暴露在外的使用面具有抑制或滅殺接觸到表面的細微微生物，而起到抗菌作用。而空氣凈化功能主要是通過負離子材料或者納米光催化材料，通過電離作用產生負離子或者光催化作用，去除密閉空間中的甲醛等有害物質，捕捉空氣中PM2.5等細小物質，從而達到凈化空氣的目的。當前，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，本文重點介紹具有長效抗菌功能與空氣凈化功能的創新性陶瓷磚產品。

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現，從技術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，并通過低溫燒成的方法將抗菌層固定。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，并通過一次高溫燒成得到。第一種方法早在十幾年前日本的TOTO工廠有應用，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與耐高溫負離子材料雙復合技術。

載銀型無機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材料表層或者介孔材料中，制成無機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。實際上，陶瓷釉在高溫燒結下就是一種類似玻璃相的物質，所以，本文介紹的釉中添加雙復合材料即是利用該原理，利用該技術制備的材料多呈層狀晶體結構，性能穩定，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工藝流程圖

3 長效抗菌效果的評價

自抗菌陶瓷制品推出市場以來，一直是市場所廣泛關注的熱點，也是研究的重要方向，雖然在長效性方面國內外學者均研究并做了很多工作，但抗菌陶瓷的持續性和長久性的問題始終在產業化的后續跟進上無人做探索研究。多數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個月左右，表面的抗菌效果即會下降。而陶瓷磚從工廠生產下線、出廠到經銷商、再到用戶鋪裝使用，其時間遠超6個月，導致最終實際使用效果并未達到抗菌效能，而引起客戶和市場對“抗菌瓷磚是否真抗菌”產生懷疑。

抗菌效果的評價首先應滿足JC/T 897-2014《抗菌陶瓷制品抗菌性能》中的技術指標要求，其中大腸桿菌及金葡萄球菌檢測指標＞99%,且可保持15個月以上。以下為本次試驗間隔15個月的抗菌數據，數據來自于綠色建材國家重點實驗室檢測中心。

表1 陶瓷磚長效抗菌效果評價表

從以上數據來看，抗菌效能持久性好。

4 空氣凈化效果的評價

空氣凈化瓷磚實現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構預處理的負離子功能材料，使產品表層誘生空氣負離子，空氣負離子與空氣中極性有害氣體相互作用，從而實現凈化空氣性能。而目前市場上的負離子材料來源很多，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射線的負離子材料就會導致瓷磚產品放射性安全問題，所以首先要嚴格原材料篩選、材料選擇性應用、并在生產過程中加以有效控制，保障最終產品的安全性。

空氣凈化效果主要通過評價空氣凈化瓷磚對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，實驗設計如圖所示。

圖2 粉塵凈化實驗裝置

其中實驗裝置為自制空氣凈化瓷磚粉塵測試裝置，外結構為邊長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。

實驗中以蚊香模擬方法制造粉塵，根據文獻資料可知，蚊香可產生細小顆粒，蚊香產生的煙塵絕大部分為PM2.5的顆粒物，可直接進入人體肺泡里，蚊香也是我們日常生活中常用品，比較有代表性。

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

在模擬低粉塵濃度及高粉塵濃度下，進行以下步驟的測試實驗：

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；

計算分析不同粉塵濃度凈化率的測試及計算結果，如表2所示。

表2 空氣凈化瓷磚凈化粉塵測試結果

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粉塵均有較明顯的凈化效果。在空氣凈化瓷磚箱體內存在著大量的負離子與帶電粉塵結合，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 應用意義

長效抗菌與空氣凈化雙功能的陶瓷磚對于家居、醫院、學校等特殊場所都具有十分重要的意義。目前隨著城市化進程的加速，全球變暖，城市環境越來越差，PM2.5已經成為城市治理的一項重要指標。所以居家環境的健康指標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，如學校、醫院等，對環境要求更高，應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作用。總之，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。

6 結論

綜上所述，本文所述的抗菌與空氣凈化雙功能瓷磚，實驗數據均來自于可靠檢測，其能夠提高環境的抗菌效率，又能夠凈化環境中的PM2.5等污染物。其迎合了當前市場的消費潮流，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實現產業化生產，并且大批量產品已經推向市場，得到了廣大消費者的認可。