Комплексне силікофосфатне склоемалеве покриття

Комплексне силікофосфатне склоемалеве покриття з антибактеріальним ефектом, яке складається з фосфатної фрити, що містить оксиди R2О, RО2, В2О3, Аl2О3, Р2O5, SiO2 та бактерицидного наповнювача, яке відрізняється тим, що фрита додатково містить оксид кальцію при наступному співвідношенні компонентів, мол.%: SiО2 40-50, В2О3 5-10, К2О 1,5-2,5, Na2О 10-15, Li2O 2-2,5, Аl2О3 2-2,5, ТіO2 2,5-5, ZrO2 1,5-2,5, P2O5 3-7, CaO 5-10 при співвідношенні фосфатної фрити та бактерицидного наповнювача 100:1-5. (19) (21) a200806235 (22) 12.05.2008 (24) 12.05.2009 (46) 12.05.2009, Бюл.№ 9, 2009 р. (72) БРАГІНА ЛЮДМИЛА ЛАЗАРІВНА, UA, САВВОВА ОКСАНА ВІКТОРІВНА, UA, ШАЛИГІНА ОКСАНА ВОЛОДИМИРІВНА, UA, ПОКРОЄВА ЯНА ОЛЕКСАНДРІВНА, UA, ВОРОНОВ ГЕННАДІЙ КОСТЯНТИНОВИЧ, UA (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ХАРКІВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ", UA (56) US 20050196430 A1, 08.09.2005 JP 2000095625 A, 04.04.2000 JP 2000095626 A, 04.04.2000 3 бактерицидного наповнювача, який включає гідроксіапатит кальцію, оксид титану та оксид цинку. Для забезпечення антибактеріального ефекту антимікробний агент додають до боросилікатного скла у кількості 2-4мас.ч на 100мас.ч. фрити. Однак дана антибактеріальна емаль не проявляє достатнього ефекту протидії до значної кількості патогенних мікробів. Найбільш близькою за технічною сутністю є склоподібна силікатна емаль запатентована ВАТ «Кіровский завод» (Росія). Винахід відноситься до складів склоподібних силікатних емалей для покриття чавунних санітарно-технічних виробів, таких як ванни, душеві піддони, мийки тощо [3]. Склад вміщує наступні компоненти мас.%: SiO2 15,0-35,0; К2О - 1,5-7,0; Na2O - 11,0-18,0; В2О3 19,0-35,0; MgO - 0,5-1,3; ТіО2 - 4,0-18,0; Аl2О3 - 7,521,0; Р2О5 - 1,0-10,0; Ag2O - 0,01-0,1; F- - 1,2-6,5. Технічним результатом винаходу є присутність іонів срібла в склоемалевому покритті, яка знижує ріст бактерій, здійснюючи ефект дезінфекції. Одержане емалеве покриття характеризується тривалим бактеріостатичним ефектом, має рівномірний білосніжний колір та блиск. Однак, дане покриття є легкотопким і недостатньо хімічностійким і тому не може бути використане при синтезі склоемалевого покриття з антибактеріальним ефектом. В основу винаходу покладено завдання - розробити склад комплексної фрити для одержання антибактеріального емалевого покриття з хімічною стійкістю та температурою випалу 800-820°С, яке може використовуватися при виготовленні емалевих виробів побутового та санітарно-технічного призначення. В основу створення антибактеріальних склоемалевих покриттів покладена ідея поєднання поліфункціональних склоемалей та покриттів на їх основі з бактерицидною дією катіонів Zn2+, Cu2+ та Са2+. Забезпечення антибактеріальних властивостей покриття відбувається за рахунок синтезу склоемалевої матриці запрограмованого складу. Структура даної скломатриці повинна забезпечити певну орієнтацію вищенаведених катіонів бактерицидних металів та їх рівномірне суцільне розміщення в приповерхневому шарі покриття. Необхідна структура скломатриці в першу чергу визначається схильністю склоемалевої матриці до кристалізації, а саме забезпечення в них стехіометричного співвідношення фазооутворюючих оксидів СаО/Р2О5 та Σ RO2 (TiO2, ZrO2) при кристалізації фосфатів. Визначну роль при кристалізації фосфатних стекол відіграє також вміст SiO2 та Аl2О3. Необхідною умовою рівномірної тонкодисперсної об'ємної кристалізації є забезпечення лікваційних процесів в модельних стеклах, що полегшує процеси нуклеації при варці емалей з наступною їх кристалізацією при випалі. В лабораторних умовах виготовлено та 5 складів фосфатної фрити, які запропоновано для одержання антибактеріального склоемалевого покриття та, для порівняння, силікатну фриту для одержання антибактеріального покриття - прототипу, що наведені у таблиці 1. 86720 4 Фрити виготовляли за традиційною технологією, до якої входить шихтування сировинних матеріалів та варка фрити у корундових тиглях при температурі 1250°С протягом 2 годин та витримці фрити при цій температурі на протязі 0,5 годин. Помел суміші фосфатної фрити (Ф) та бактерицидного наповнювача (БН) 2-4мас.ч на 100мас.ч фрити з доданням 40мас. частин води, 5мас. частин глини здійснювали у лабораторному шаровому млині до повного проходження крізь сито №006. Густина шлікерів дорівнювалась 1,72г/дм3. Одержані шлікери наносили обливом на зразки зі сталі 08 кп з випаленим ґрунтовим покриттям, висушували при температурі 80-120°С та випалювали в електричній печі при температурі 820°С протягом 3-3,5 хвилин. На одержаних зразках покриттів в лабораторних умовах визначили антибактеріальний ефект та хімічну стійкість антибактеріальних емалевих покриттів (АЕП) за міждержавним ГОСТ 10798-93. Найвищим антибактеріальним ефектом та хімічною стійкістю характеризується АЕП 10-12. АЕП 79 також має високу хімічну стійкість, однак проявляє слабку бактерицидну дію, що пов'язано з структурою покриття та характером процесів кристалізації, які відбуваються після варки та термообробки. Як видно з таблиці 2, запропоноване співвідношення компонентів в композиціях АЕП 1-3, 10-12, 13-15 забезпечує необхідну схильність до кристалізації при СаО/Р2O5 відповідно 2; 1,75 та 1,42. Антибактеріальні емалеві покриття АЕП 4-6 та 7-9 не задовольняють вимогам, щодо кристалізаційної здатності склоемалевих покриттів з запрограмованою структурою і тому не можуть бути використані у якості скломатриці при одержанні АЕП. Відхилення від замовлених меж компонентів в композиціях АЕП 1-3, та 13-15 відповідно призводить до зниження хімічної стійкості та підвищення температури випалу. В покриттях на основі Φ 1 та Φ 5 в процесі випалу окрім Са5(РО4)3ОН кристалізується також NaCaPO4, що є також небажаним при синтезі даного виду покриттів. Одержане антибактеріального емалевого покриття на основі композицій АЕП 10-12 рівномірного білого кольору з блиском 70-80% характеризується високими техніко-експлуатаційними характеристиками. Одержане покриття може бути рекомендоване використаний при виготовленні емалевих виробів побутового та санітарнотехнічного призначення. Реалізація винаходу у виробництві дозволить одержати якісні емалеві покриття без використання дефіцитних матеріалів та при значному зниженні собівартості продукції. Джерела інформації: 1. Пат. 10308227 Германия, МПК7 С03С03/16. Antimikrobiell wirkendes Sulfophosphatglass / Fechner І., Zimmer I. - №10308227.1; Заявл. 25.02.2003; Опубл. 09.09.2004. - 3с. 2. Пат. 6303183 США. Anti-microbial porcelain enamel coating / Wilczynsky M., Waters J.D., Wilczynski M., Pfendt Glenn N.; AOS Holding Company. - №435988; Заявл. 11.08.1999, Опубл. 16.10.2006. - 4с 3. Пат. 2 207 992 Российская Федерация, С03С8/08. Состав стекловидной силикатной эмали 5 86720 / Соболев В.М., Смирнов М.Ю., Цыганков С.В., Козина Н.А., Малахова В.В.; Открытое акционер 6 ное общество «Кировский завод». - №2001124710; Заявл. 07.09.2001; Опубл. 10.07.2003. - 4с. Таблиця 1 Оксидний склад SiO2 В2О3 К2О Na2O Li2O АІ2О3 ТіО2 ZrO2 Р2О5 MgO CaO Ag2O Фрита - прототип 15-35 19,0-35,0 1,5-7,0 11,0-18,0 Фрита 1 (за межами) 40,0 10,0 Фрита 2 Фрита 3 Фрита 4 45,0 5,0 52,0 10,0 2,5 15,0 2,0 2,0 4,0 1,5 4,0 Фрита 5 (за межами) 55,0 10,0 1,5 10,0 1,0 2,0 2,5 1,0 7,0 7,0 10,0 20,0 5,0 2,5 5,0 2,5 5,0 10,0 7,5-21,0 4,0-18,0 1,0-10,0 0,5-1,3 15,0 5,0 2,5 5,0 2,5 5,0 50,0 14,0 2,5 15,0 2,5 2,0 5,0 1,0 3,0 15,0 5,0 0,01-0,1 Таблиця 2 № композиції прототип Склад композиції Ф+Ag+ Вміст БН на 100мас.% Φ Антибактеріальний ефект % Хімічна стійкість, клас Твип. °С АЕП АЕП АЕП АЕП АЕП АЕП АЕП АЕП АЕП 1 2 3 4 5 6 7 8 9 (за межами) Ф1+ Ф1+ Ф1+ Ф2+ Ф2+ Ф2+ Ф3+ Ф3+ Ф3+ БН БН БН БН БН БН БН БН БН АЕП АЕП АЕП АЕП АЕП АЕП 13 14 15 10 11 12 (за межами) Ф4+ Ф4+ Ф4+ Ф5+ Ф5+ Ф5+ БН БН БН БН БН БН 2 3 4 2 3 4 2 3 4 100 80 80 90 80 80 90 70 70 80 В В В В А А А АА АА АА АА 820 2 3 4 2 3 4 100 100 100 90 90 90 АА А А А АА 810 810 810 820 820 820 820 820 820 820 820 820 830 830 830 Комп’ютерна верстка А. Рябко Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601