《抗菌陶瓷制品抗菌性能》JCT+8972014新版標準解讀

1、抗菌陶瓷制品抗菌性能（JC/T 897-2014）新版標準解讀王 靜冀志江趙春艷王曉燕（中國建筑材料科學研究總院 綠色建筑材料國家重點實驗室）摘 要：本文對抗菌陶瓷制品抗菌性能（JC/T897-2014）新修訂版標準進行了解讀。從目前抗菌陶瓷產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀、標 準修訂意義、詳細技術(shù)要求和試驗方法的確定、試驗驗證情況等幾方面進行了詳細介紹。讓從業(yè)人員充分了解認識這 個新修訂標準的具體內(nèi)容。關(guān)鍵詞：抗菌陶瓷 行業(yè)標準DOI編碼: 10.3969/j.issn.1674-5698.2015.05.014Interpretation of New Standard of JC/T897-2014: Anti

2、septic Function of Antibacterial CeramicWANG JingJI Zhi-jiangZHAO Chun-yanWANG Xiao-yan（State Key Laboratory of Green Building Materials, China Building Materials Academy）Abstract: This paper interpreters the newly revised standard of JC/T897-2014: Antiseptic function of antibacterial ceramic and ex

3、pounds the current situation of antibacterial ceramic industry, the significance of standard revision, the detailed technical requirements and test methods, test condition and so on, providing specific contents for practitioners to fully understand the newly revised standard.Keywords: antibacterial

4、ceramic, industrial standard1抗菌陶瓷制品的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀和標準 修訂意義抗菌陶瓷屬一種功能性陶瓷。它的主要功能特點 是暴露在外的使用面具有抑制或殺滅接觸到表面的細 菌微生物，而起到抗菌作用。抗菌功能的實現(xiàn)從技術(shù)角 度主要有兩種途徑，一是在陶瓷釉層表面再施涂一層 抗菌材料并通過低溫燒成等方法使抗菌層固定，二是 抗菌成分直接與陶瓷釉料結(jié)合，制成抗菌釉然后施涂 于陶瓷坯體上一次燒成得到。第一種方法施涂的抗菌材料有兩類，一類是光催化氧化鈦系列的抗菌材料，如 TOTO公司最早的抗菌陶瓷技術(shù)就是表面釉層上再施 涂一層透明氧化鈦光催化抗菌層，我國廣東佛陶賽納 公司最早推出這類抗菌陶

5、瓷。另一類是金屬銀漿直接 噴涂在陶瓷釉層表面，目前日本INAX公司利用金屬蒸 鍍的技術(shù)，在產(chǎn)品燒成階段，退火降溫過程中增加表面 另噴一層銀系抗菌物質(zhì)工序，通過余溫燒結(jié)固化，使表 面有一層抗菌層而實現(xiàn)抗菌作用；這一技術(shù)解決了直 接在釉層中摻金屬銀用量大、成本高等問題，產(chǎn)品表 層不易脫落、抗菌性好。第二種方法是直接制備抗菌 功能釉，這是日本INAX公司早期的技術(shù)，我國廣東佛基金項目：本文受國家十二五科技支持計劃課題“建筑室內(nèi)健康環(huán)境控制與改善關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”（課題編號：2012BAJ02B08）和“建筑裝飾裝修材料 環(huán)境卓越績效評價研究”（課題編號：2012BAB18B04-2-1) 資助。作

6、者簡介：王靜，教授級高工，研究方向為抗菌防霉材料及建材研發(fā)和評價技術(shù)。山園林建筑瓷磚廠、山東美林衛(wèi)生潔具廠最先推出這種 技術(shù)的抗菌陶瓷，國內(nèi)多數(shù)廠家以這種抗菌陶瓷技術(shù) 為主。這種方法的問題是金屬成分摻量多、成本高、高 溫燒成易散失或不能完全到表層，抗菌性易減弱。目前抗菌陶瓷多和自潔、防污技術(shù)結(jié)合，如日本 TOTO公司近年就推出以釉層高致密自潔抗菌技術(shù)為主 的陶瓷。如具有抗菌、防污功能的內(nèi)墻磚借助于光觸媒 技術(shù)，產(chǎn)生的活性氧分解各種有機物，抑制各種細菌滋 生，防止污垢黏附，防止惡臭；具有的親水性使水淋在 瓷磚表面，水膜潛入污垢下面，使污垢浮起沖走，所特 有的有機分解力對因臭味產(chǎn)生的雜菌等進行分解

7、，對消 除臭味及污垢有顯著效果。我國國家體育場、國家游泳 中心、奧運村等奧運場館普遍應用了具有抗菌、防污、 防臭、自潔功能的內(nèi)墻磚和衛(wèi)生潔具等陶瓷制品?？咕沾傻闹饕攸c是能夠?qū)Ξa(chǎn)品表面覆著的細 菌有殺抑作用，但這種作用不能直接觀測到，而是要通 過專業(yè)檢測，科學、有效、準確的抗菌評價技術(shù)和標準 對抗菌陶瓷產(chǎn)品的發(fā)展尤為重要。2002年由中國建筑 材料科學研究院主持制定并出臺了抗菌陶瓷制品抗 菌性能（JC/T 897-2002）標準。該標準是國內(nèi)抗菌制 品領域第一個行業(yè)標準，與日本的抗菌制品標準（JIS 2801-2000）幾乎同時推出，為當時中國抗菌陶瓷的發(fā) 展和后續(xù)抗菌制品標準的制定都有很好

8、的促進作用。 隨著抗菌產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，抗菌制品的檢測技術(shù)、標準方 法等方面經(jīng)過10多年的發(fā)展有很大進步。國內(nèi)抗菌塑 料、抗菌涂料、抗菌玻璃、抗菌木質(zhì)板材等產(chǎn)品都建立 了各自的產(chǎn)品標準，日本在JIS 2801的基礎上，聯(lián)合中國 等國家推出了抗菌制品的國際標準ISO 22196，國內(nèi)外 在抗菌制品的抗菌性能檢測方法方面基本達成一致。 在產(chǎn)品市場方面，消費者對抗菌制品的要求不僅要有 抗菌性能，還要求所使用的產(chǎn)品有抗菌耐久性，各種 抗菌制品的耐久性評價要有明確規(guī)定。2002版的抗菌 陶瓷標準已落后于現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展和需求，為此2010 年中國建筑材料科學研究總院申報了抗菌陶瓷制品 抗菌性能標準修訂計劃，20

9、13年完成了修訂任務，現(xiàn) 已由國家工信部正式批準并將于2015年6月1日實施。2新修訂版標準的詳細技術(shù)要求和試 驗方法2.1 對照樣品的確定抗菌制品在做抗菌性能檢測時對照樣品的確定很 關(guān)鍵，抗菌率一般是通過與不抗菌的對照樣品的比較 而得到的。對于陶瓷產(chǎn)品來說，有1,200以上高溫燒 成的，也有1,000燒成、800低溫燒成的，不同溫度 燒成的陶瓷，表面釉層的致密、光滑程度不同，各廠家 生產(chǎn)的陶瓷產(chǎn)品原料、配方不同，產(chǎn)品的表面致密度、 吸水率等都會不同。這些性質(zhì)不同就會影響產(chǎn)品的抗 細菌性能，若產(chǎn)品表面吸水率高，菌液鋪到表面作用 24h內(nèi)菌液中水分被過多地吸下，則直接影響菌的存 活。在2002版

10、標準中未規(guī)定對照樣品，當時對各送檢廠 家提供的與抗菌樣品同材質(zhì)的未加抗菌材料的陶瓷對 照樣品進行實驗時，多數(shù)對照樣24h后菌有大量死亡的 情況，考慮對照樣品各廠家提供的對照樣品不一致，性 能差別大，因此就只針對抗菌樣品進行實驗，抗菌率是 用在抗菌樣上作用24h前后的差進行比較。本次標準修訂過程中對不同對照樣品進行了比較 實驗，最終確定為“對照試片應不含有任何無機或有機 抗菌劑，可由委托檢測單位提供，試片表面釉層吸水率5%，也可由檢測單位采用硼酸鹽玻璃作為對照樣板 并在報告中注明”。2.2 抗細菌率的計算抗菌效果的表達目前有兩種方法，ISO 22196和日 本JIS 2801中都用“抗菌活性值”

11、來反映抗菌效果，而 國內(nèi)的多個標準如抗菌塑料、抗菌涂料、抗菌玻璃、抗 菌針織品等產(chǎn)品標準中的抗菌效果都用抗菌百分率來 表示?？紤]到向國內(nèi)常用的表達方式靠近，本標準修 訂還是與2002版標準一致，用“抗菌百分率”的形式表 示抗菌效果。在2002版標準中規(guī)定抗菌率是用0時間抗菌樣品 的活菌數(shù)減去24h抗菌樣品的活菌數(shù)再除以0時間抗 菌樣品的活菌數(shù)而得到。這是由于當時實驗結(jié)果收集 的對照樣品24h的活菌數(shù)很少，受實驗條件、廠家產(chǎn) 品技術(shù)等的限制，只好采用0時間抗菌樣品的計算方 式了。在隨后的多個抗菌制品的標準中都未采用這種 計算方式，而是用24h后對照樣品的活菌數(shù)減去24h抗 菌樣品的活菌數(shù)再除以2

12、4h對照樣品的活菌數(shù)計算抗 菌率。本次標準修訂在對照樣品0h和24h的活菌數(shù)方 面做了實驗對比，最終確定采用24h后對照樣品的活 菌數(shù)來計算。2002版標準由于是國內(nèi)抗菌制品的第一個標準，與 日本的JIS 2801標準幾乎是在同步制定，當時制定時沒 有相關(guān)的標準可參考，在抗菌實驗有效性方面未做研 究。后續(xù)抗菌制品的多個標準中都對實驗的有效性進 行了規(guī)定，本次標準修訂也參考其他抗菌制品的標準， 添加了對抗菌試驗有效性的規(guī)定。2.3 樣品實驗前的預處理陶瓷產(chǎn)品是由無機礦物材料經(jīng)高溫燒制而成，雖 然目測表面很致密，但微觀看還是有很多孔洞，表面 的致密程度直接影響吸水率，一般釉面墻磚的吸水率 規(guī)定為5

13、%?？咕鷮嶒灂r陶瓷樣品表面只鋪0.30.5ml 的菌液，要作用24h后再沖洗下來。雖然作用過程放在 90%以上濕度環(huán)境中，但由于菌液量少、作用時間長， 樣品表面有一定吸水性，很易使菌液表干。美國Microban公司在美國的抗菌實驗室實驗提出要 將陶瓷類實驗樣品進行預處理，讓試片整體充分吸水， 這樣在鋪放菌液實驗中就能減少菌液被吸下的量。經(jīng) 過試驗對比，的確增加了樣品表面菌液存在量，因此本 標準修訂增加了“將消毒處理過的試樣表面釉層向上， 坯體部分浸泡在無菌水中（1824）h，保證試片吸水充 分，實驗時取出試片用滅菌干紗布將試片表面的多余水 分輕輕擦去，然后放入滅菌平皿中待實驗”的規(guī)定。 2.4

14、 菌液滴加量的確定在 I S O 2 2 19 6 標 準 中規(guī) 定 接 種 菌 液 范 圍 在（2.510）×105cell/ml，最佳值為6×105個/ml，滴加 量 0.4m L 。國內(nèi)抗菌涂料標準規(guī)定滴加到樣品表面 作用菌液的濃度為（5.010.0）×105cfu/mL，滴加量在（0.40.5）mL；抗菌塑料、抗菌玻璃等制品的菌液接 種量都類似抗菌涂料。本標準在修訂過程中與美國Microban公司實驗人 員進行多次交流，美國實驗室測試研究認為在抗菌陶 瓷樣品表面接種的菌濃度要低，數(shù)量級應在103范圍。 美方實驗研究得到菌濃度過高，樣品抗菌作用時間長， 結(jié)果

15、不穩(wěn)定。同時認為103濃度的菌，正是日常環(huán)境中陶 瓷制品上可能污染或接觸上的細菌量。本標準修訂實驗驗證中對菌液濃度進行了對比 測試實驗，最終確定“接種菌液濃度為（13）×104cfu/ mL，滴加量0.3mL ”2.5 實驗菌種的確定2002版標準中對實驗菌種規(guī)定是細菌中革蘭氏陽性菌和陰性菌的代表菌種金黃色葡萄球菌和大腸 桿菌。ISO 22196和國內(nèi)已有抗菌制品的標準都是至 少規(guī)定了這兩個菌種，有的標準還根據(jù)產(chǎn)品使用方 式易染的菌而多規(guī)定必檢菌種，如抗菌紡織品國標（GB/T 20944.1-2007）中還規(guī)定了肺炎克雷伯氏菌， 鞋內(nèi)墊抗菌材料行標（QB/T 2881-2007）中還

16、規(guī)定了 白色念珠菌。本標準在修訂過程中與美國Microban公司實驗人 員進行交流，美方認為抗菌陶瓷對金黃色葡萄球菌的 抗菌性能不穩(wěn)定，建議標準中只規(guī)定大腸桿菌。工作組 通過三家實驗室進行實驗驗證，能夠達到對金黃色葡 萄球菌的抗菌率大于90%的指標達標率大于50%?？?慮國內(nèi)外多數(shù)標準都是由這兩個菌種作為革蘭氏陽性 菌和陰性菌的代表菌種，因此本標準修訂還是規(guī)定了 這兩個菌種。2.6 抗菌耐久性方法的確定抗菌制品在進入市場后消費者關(guān)注的一個問題是 抗菌性能持續(xù)多久，也就是產(chǎn)品的抗菌耐久性問題。為 此近年推出的抗菌制品標準中多增加了抗菌耐久性的 技術(shù)指標和檢測方法，如抗菌涂料是將涂料試片在紫 外光

17、下照射100小時后看其抗菌性能的衰減，抗菌塑料 管材是在50水中浸泡16小時看其抗菌性的衰減，抗菌 木質(zhì)板材是用水洗刷1,000次看其抗菌性的衰減，這些 抗菌耐久性試驗方法的規(guī)定多是根據(jù)產(chǎn)品特點和使用 特點來規(guī)定的。陶瓷制品主要分為建筑墻地磚、衛(wèi)生潔具、日用瓷 具等，衛(wèi)生間和廚房是大量應用陶瓷產(chǎn)品的地方，也是 易孳生細菌霉菌的地方，日常的清潔方式多是使用布 或刷子清洗，特別是坐便等潔具會定期用84等消毒液 清洗?？咕沾啥嗍窃诒砻嬗詫犹砑訜o機抗菌材料燒 制而成，也有在釉層外再施涂一層抗菌材料層并低溫 燒成固化的。在實際使用過程中，經(jīng)常地清洗或用有腐 蝕性的消毒劑清洗可能會使表層抗菌物質(zhì)溶掉而失

18、去 抗菌作用，為此抗菌陶瓷的抗菌耐久性試驗采用消毒 液處理陶瓷表面再考察其抗菌性衰減的方法。具體試驗方法方面，首先摸索了用消毒液的處理 方式。最初采用將試片整體浸泡在一定濃度的84消毒 液中，24h后取出清洗，然后進行抗菌試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這 樣處理的試片都不長菌，而有些試片未處理前抗菌性 不好，處理后反而好了，分析認為長時間浸泡后84消毒液侵入表面釉層中，很難全部清洗掉，抗菌試驗時殘 存的84消毒液對表面的細菌有很強的殺抑作用，試片 的抗菌性未體現(xiàn)出來。隨后調(diào)整試驗方法為用84消毒 液對陶瓷試片表面反復洗刷。對所采用的84消毒液稀 釋濃度和洗刷次數(shù)進行了試驗研究，最終確定試驗采 用5%的84消毒

19、液濃度、洗刷500次，再進行抗菌試驗， 結(jié)果相對穩(wěn)定，能夠反映試片的抗菌耐久真實效果。 經(jīng)過試驗驗證確定抗菌陶瓷抗菌耐久性指標對兩種菌 的抗菌率85%。3 新修訂版標準的實驗驗證工作標準修訂過程的試驗驗證工作分別由廣東微生物 研究所、中科院理化技術(shù)研究所抗菌檢測中心、建筑材 料工業(yè)環(huán)境監(jiān)測中心抗菌檢測室三家單位共同承擔完 成。抗菌陶瓷樣品收集了國內(nèi)福建九牧集團有限公司、 江蘇高淳日用瓷、山東、天津等幾家國內(nèi)企業(yè)的抗菌陶 瓷樣品，以及日本INAX蘇州工廠、美國妙抗保（中國）有 限公司提供的樣品。建筑材料工業(yè)環(huán)境監(jiān)測中心對標準修訂的試驗方 法中對照樣品確定、抗菌率計算、樣品預處理、菌液滴 加量、菌

20、種確定、抗菌耐久性試驗方法確定這六個方面 進行了大量的研究試驗，在此不詳細列出了，通過實驗 數(shù)據(jù)最終確定了這6個方面的試驗細節(jié)和試驗方法。具體試驗方法確定后，主持單位篩選了國內(nèi)一家 企業(yè)的樣品和日本INAX、美國Microban公司三家單位樣 品，分發(fā)給三家檢測單位，進行了對比實驗驗證。不同 實驗室間測得數(shù)據(jù)雖然有一定的偏差，但整體趨勢是一 致的。對三家驗證單位的實驗數(shù)據(jù)進行分析（見表1）。 從表1的數(shù)據(jù)看，本標準修訂的抗菌實驗方法、抗 菌耐久性實驗方法和技術(shù)指標較合理，實驗室之間的實驗比對、實驗重復性和有效性較好，指標確定適中。表1 抗菌陶瓷抗菌實驗結(jié)果統(tǒng)計類型菌種樣品數(shù)量檢測次數(shù)本標準指標%滿足抗菌率指標的次數(shù)達標率%抗細 菌性大腸桿菌9個10次908次80%金黃色葡萄球菌9個10次908次80%抗細菌 耐久性大腸桿菌9個9次856次66%金黃色葡萄球菌9個9次857次67%4新修訂版標準對行業(yè)發(fā)展的促進意義本次對抗菌陶瓷產(chǎn)品標準修訂，解決的主要問題 是在試驗方法的多個細節(jié)上進行了調(diào)整，如實驗對照 樣品的確定、樣品的預處理、菌液滴加量、抗菌率的計 算方法等