[发明专利]用于搪瓷钢产品的抗微生物釉和耐酸瓷

说明书

通过引用结合

本文中所有引用或参考的文件(“本文中引用的文件”)和在本文中 所引用的文件中所有引用或参考的文件，以及任何制备者的指令、描 述、产品说明书，和本文中提及的任何产品或在通过引用结合到本文 的任何文件中的产品单，因此通过引用结合到本文中，并且可用于本 发明的实施。

发明领域

本发明涉及用于搪瓷钢产品的抗微生物和耐酸瓷。本发明提供有 成本效益和实用的抗微生物和耐酸瓷及其制备方法。

发明背景

微动力学作用(Oligodynamic Effect)是给出少量重金属对细菌发 挥致命作用的能力的术语(来源于希腊语：oligos—小；dynamis—动 力)。重金属作为抗微生物剂的效力是由于细胞蛋白对金属离子具有高 度亲合力。细菌细胞由于离子在细胞内的蓄积作用而死亡，即使溶液 中离子的浓度很小。通常显示强微动力学作用的金属(以强度递减的顺 序)有汞、银、铜、锌、铁、铅和铋。在这些金属中，银和锌已在用于 各种应用和工业的材料中使用，例如用于医疗装置、食品加工产品、 纺织品和卫生物品的材料。银和锌以外的微动力学元素，要么由于对 人有毒性要么由于与预定基体材料的某些不相容性(例如颜色变化)， 很少在材料应用中用作抗微生物剂。与锌相比，银及其盐对普通细菌 例如金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(Escherichia coli)发挥强得多的抗微生物作用。然而，氧化锌通常对各种真菌显示 比银好得多的效力。从制备的观点而言，另一个实际因素是银比锌远 要贵得多，其每单位重量的市场价格比锌高100倍。

美国专利号5,882,808描述了通过向搪瓷配方中加入银化合物而 获得的抗微生物搪瓷产品。将银以盐或氧化物加入到搪瓷浆料中。然 后将该浆料涂覆到金属基体上，并在通常超过800℃的温度下烧制。 该方法可提供很好的抗菌效力，但是实际上，获得该效果所需的银的 水平导致搪瓷成本的不可接受地大幅增加。例如，典型的浴缸需要约 5Ibs.的搪瓷涂料(enamel coating)。由于银及其化合物在800℃以上的 温度下相对高的蒸气压，至少需要1％(重量)的抗微生物银化合物以赋 予所烧制的搪瓷体强的抗微生物效力。该银的大部分蒸发，并在窑炉 的壁上凝结，随时间的过去这可蓄积至麻烦的水平并导致生产停工。 当前抗微生物银化合物的成本大概是100美元/Ib，即1％的载量将导 致每个浴缸增加5美元的生产成本。为了维持竞争性的利润空间，该 成本要求价格的增加要在比许多消费者愿意为该特征支付还低得多 的价格下增加。因此，对制备抗微生物搪瓷产品更有成本效益的手段 有需求。

美国专利号6,303,183描述了抗微生物搪瓷涂料和制备该涂料的 方法。该搪瓷涂料含有由置于粒状载体上的银组成的抗微生物剂。发 明人证明加入4％的抗微生物剂“MicroFree^TM Z200”后(从前可从 Dupont Chemical Co.获得，现在可以“ACT^TM 200”从Airqual Corp.获得) 在细菌计数上仅有40％的减少。该添加剂由Davies等，在Adv.Mater. 1998，10，1264中，及在US EPA Registration Document 69897-4中描述 为芯氧化锌颗粒(95.94％重量)，其涂覆金属银层(0.24％重量)和第二 SiO₂外涂层。ACT200当前列出的价格是30美元/Ib。这对基于银的 抗微生物化合物而言是不贵的，但是以在制备典型的浴缸所需5Ib搪 瓷的所需载量为4％重量计，这产生约6美元/单位的附加产品成本。 因此，发明人在开发赋予搪瓷抗微生物性质的更有成本效益的方法上 未获得成功。

在具有强的微动力学作用的银以外的金属中，锌最适合用于搪瓷 应用中。汞、铅和铋存在毒性和环保问题，而铁和铜化合物排除了制 备白色物件的可能性。氧化锌已经在某些瓷器釉和搪瓷系统中用做助 溶剂材料，尽管水平太低以致不能产生任何明显的抗微生物作用。日 本专利申请10-227686描述了含有6-20％(重量)的以氧化锌测定的锌 化合物的抗微生物瓷器釉组合物。发明人说明要获得一致的抗微生物 效力至少6％(重量)是必需的，这是相对高的载量要求。发明人没有探 索在搪瓷系统中产生一致效力的锌的最小浓度。