[发明专利]自清洁抗菌玻璃质搪瓷板

说明书

本发明提供了一种自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板。所述板包括脱碳金属基底，所述脱碳金属基底具有按顺序设置在所述金属基底之上的至少一个底釉、第一层搪瓷面釉以及第二层搪瓷面釉。所述第二、最外层搪瓷面釉具有多于一种纳米改性剂，每种纳米改性剂的含量至少为釉料的0.1重量百分比。所述纳米改性剂包括氧化锌、氧化银、氧化锆、二氧化硅、氧化铜、硼酸、氧化铝、氧化镁、氧化钙以及二氧化钛。所述玻璃质搪瓷板在經過850℃或更高温度多次烧制之后，具有小于约20度的水接触角；对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果至少为99％，或抗菌活性值至少为2.0；光泽度介于80和95之间。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年7月3日递交的第62/870,073号美国临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的全部公开内容以引入的方式并入本文。

技术领域

本发明大体涉及玻璃质搪瓷板，更具体地，涉及自清洁、亲水、抗菌、有光泽、耐酸且耐用的玻璃质搪瓷板。

背景技术

玻璃质搪瓷已广泛应用于需要坚硬、耐用、耐刮擦和不褪色表面的各种应用中。本文中使用的术语“玻璃质搪瓷”涉及通过加热熔合到基底上的氧化物和/或玻璃材料的薄层。玻璃质搪瓷包括用于器具的涂层、建筑涂层、街道标志、用于隧道墙、轨道站和其它高流量公共场所的涂层。一般来说，选择玻璃质搪瓷是因为易于清洁和维护，使用寿命长，并且不易燃。

然而，在许多人流密集的高流量场所，例如公共交通车站，由于受到接触或与打喷嚏或咳嗽使喷出的飞沫接触，环境有利于细菌的传播。在封闭的环境中，允许细菌生长的表面促进了这种细菌向表面的传播和从表面向他人的传播。

因此，在本领域中需要改进玻璃质搪瓷表面以抵抗细菌的生长。还需要改进自清洁玻璃质搪瓷表面，进一步减少细菌生长的机会。

发明内容

在一个方面，本发明提供了一种自清洁、亲水、抗菌、耐酸、有光泽且耐用的玻璃质搪瓷板。本发明涉及的板至少包括金属基底、界面涂层(或称为底釉)、第一搪瓷层(第一层搪瓷面釉)和第二搪瓷层，第二搪瓷层可以是所述板的最外层搪瓷面釉。第一层搪瓷面釉设置在底釉之上。第二层搪瓷面釉设置在第一层搪瓷面釉之上。用于形成第二层搪瓷面釉的组合物包括作为抗菌剂、自清洁剂和/或功能性外加剂的多种纳米改性剂，其中所述纳米改性剂中的每一种的含量至少为釉料的总重量的0.1重量百分比。在一个实施例中，抗菌剂选自于氧化锌、氧化银、氧化铜和硼酸。在其它实施例中，自清洁剂选自于二氧化硅和二氧化钛。在另一实施例中，功能性外加剂选自于氧化铝、氧化镁、氧化钙和氧化锆。分别用于形成第一层搪瓷面釉和第二层搪瓷面釉的第一组合物和第二组合物中,还需包括由釉料、硅砂、粘土和水组成的釉料混合物。玻璃质搪瓷板具有小于约20度的低水接触角，60度的光泽度(GU)介于80至95之间，且对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果至少为99％，或抗菌活性值(R)至少为2.0。

在另一方面，本发明提供了一种用于制造本发明的玻璃质搪瓷板的方法。该方法包括：对玻璃质搪瓷板的金属基底进行预处理，包括除油、除锈和中和；在脱碳金属基底的两个表面上覆盖界面涂层作为底釉；对脱碳金属板的表面进行干燥；涂覆用于形成第一搪瓷层的第一组合物，以提供更好的搪瓷环境和保护；将第一组合物置于熔炉中以粘结到玻璃质搪瓷板的金属基底，包括将第一组合物烧制到850℃或更高温度；将炉温保持在850℃或更高温度第一段时间；将炉温冷却至约熔炉所处的室温；涂覆用于形成第二搪瓷层的第二组合物，第二组合物包含与第二组合物中的其它组分充分混合的多种纳米改性剂；将第二组合物置于熔炉中，在850℃或更高温度下烧制；将炉温保持在850℃或更高温度第二段时间；以及将炉温冷却至约熔炉所处的的室温，以获得具有最外表面的玻璃质搪瓷板。可以重复涂覆用于形成组合物的搪瓷面釉的步骤、烧制和冷却循环，直至形成具有所需最外表面的板。

在一实施例中，金属基底是脱碳钢基底。