BRPI0801785B1

BRPI0801785B1 - esmalte vidrado antimicrobiano para peças cerâmicas, processo para obtenção de esmalte vidrado antimicrobiano para peças cerâmicas, processo de esmaltação antimicrobiana em peças cerâmicas e peça cerâmica

Info

Publication number: BRPI0801785B1
Application number: BRPI0801785A
Authority: BR
Inventors: Arruda Mortara Roberto
Original assignee: Duratex Sa
Priority date: 2008-05-02
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2019-01-22
Also published as: BRPI0801785A2

Abstract

a presente invenção refere-se a um esmalte vidrado antimicrobiano compreendendo óxido de alumínio, óxido de silício e óxidos de metais fundentes e prata para cerâmicas, formando uma suspensão aquosa concentrada com tamanho de partícula adequado para ser aplicada a peças de cerâmicas através de nebulização com revólver de pintura, na superfície da peça cerâmica previamente recoberta com o vidrado de acabamento da peça cerâmica. a seguir, a referida peça é submetida a um tratamento térmico, que vai permitir, de uma só vez, a sinterização do corpo cerâmico, a fusão e nivelamento do vidrado de acabamento e a fixação do vidrado antimicrobiano.

Description

ESMALTE VIDRADO ANTIMICROBIANO PARA PEÇAS CERÂMICAS, PROCESSO PARA OBTENÇÃO DE ESMALTE VIDRADO ANTIMICROBIANO PARA PEÇAS CERÂMICAS, PROCESSO DE ESMALTAÇÃO ANTIMICROBIANA EM PEÇAS CERÂMICAS E PEÇA CERÂMICA.

Campo da invenção

A presente invenção refere-se a um esmalte vidrado antimicrobiano para aplicação em peças cerâmicas, por exemplo, louças sanitárias e revestimentos cerâmicos, utilizando prata metálica, como agente antimicrobiano de 10 longa duração, sem alterar as usuais etapas de fabricação de referidas peças cerâmicas. A presente invenção referese, ainda, aos processos de obtenção do esmalte vidrado antimicrobiano e ao processo de esmaltação antimicrobiana pelo uso do referido esmalte vidrado.

Antecedentes da invenção

Nos conhecidos processos de fabricação de peças cerâmicas, mais particularmente, de louças sanitárias, é inicialmente produzida a barbotina ou argila líquida obtida de uma mistura de argilas, caulim, filitos, 20 feldspato e quartzo.

A barbotina é então vazada em moldes formados em gesso ou resina, sendo extraída do molde, em estado ainda maleável e conduzidas a uma fase de secagem em fornos, sob umidade e temperatura controladas, para a redução do teor de água 25 da peça para valores em torno de 1%. As peças cerâmicas assim formadas são então conduzidas a uma etapa de revestimento, geralmente denominada de esmaltagem ou de vitrificação e que compreende a aplicação de um esmalte vidrado de acabamento por meio de procedimentos 30 adequados, geralmente por pulverização.

O esmalte vidrado de acabamento típico é produzido de uma mistura de caulim, feldspato, quartzo, colorantes opcionais e outros aditivos. As peças revestidas com o esmalte vidrado de acabamento são queimadas em fornos 35 contínuos ou intermitentes em temperaturas elevadas, de cerca de 1250°C, para a produção da peça vitrifiçada, com aparência típica de uma louça vítrea.

da técnica anterior, o agente obrigatoriamente definido como um dos conhecidos esmaltes vidrados de os quais, como é sabido, são necessariamente relat ivament e

quantidades cerca de sanitárias.

linhas quilos se a 28, do para que os agentes possam efetivamente ter a cerâmica, é necessário ou o referido agente na mistura do esmalte vidrado de ,

Em uma proposta da técnica anterior, definida no pedido de patente PI 0507Ό10-4, a característica antimicrobiana a ser imprimida à peça cerâmica é obtida fazendo-se com que o referido e conhecido esmalte vidrado de acabamento passa a apresentar uma propriedade antimicrobiana comercialmente aceitável após o processo de queima.

Nessa proposta antimicrobiano é componentes dos acabamento, aplicados à peça cerâmica em grandes que podem alcançar considerarmos as usuais louças

Assim, como descrito na página 2, pedido de patente PI 0507010-4, antimicrobianos inorgânicos função antimicrobiana na peça uso de certas quantidades do dos componentes formadores acabamento.

Mesmo sendo os agentes antimicrobianos inorgânicos a base de prata conhecidos da técnica, seu uso na formação do esmalte vidrado de acabamento torna-se economicamente inviável, fazendo com que a referida proposta anterior seja diferenciada pelo fato de usar uma mistura de óxido de zinco e borato de zinco como agente antimicrobiano na composição do esmalte vidrado de acabamento.

A prata metálica é considerada um agente excessivamente caro quando utilizado como usual esmalte vidrado de acabamento. Consequentemente, é desejável prover-se técnica que permita a utilização de todo o potencial da prata como agente antimicrobiano na formação economicamente viável de peças cerâmicas apresentando propriedade antimicrobiana.

Sumário da invenção antimicrobiano componente do uma solução

Em função das limitações da técnica anterior, a invenção

X

um esmalte vidrado metálica como agente conferir propriedades de produtos cerâmicos, tem, por objetivo, prover antimicrobiano contendo prata antimicrobiano e que possa bactericidas em uma ampla gama utilizando quantidades economicamente viáveis de prata metálica e sem alterar os usuais procedimentos de

fabricação de referidos produtos.

obj etivo acima é alcançado a partir de um esmalte vidrado antimicrobiano compreendendo: uma suspensão aquosa concentrada contendo: 50 a 80% (p/p) de óxido de silício; 8 a 12% (p/p) de óxido de alumínio; 12 a 17% de óxido de zinco; 10 a 20% (p/p) de pelo menos um metal fundente, selecionado de óxido de cálcio, óxido de potássio e óxido de sódio; e 0,005 a 0,1% (p/p) e, mais 15 preferivelmente, 0,005 0,05%(p/p) de prata metálica, dita suspensão aquosa apresentando uma viscosidade entre cerca de 500 a cerca de 1.500 centipoise.

Deve ser entendido que as proporções dos componentes da formulação objeto da presente invenção são indicadas no 20 presente relatório em partes por peso (p/p) da referida suspensão aquosa concentrada.

A presente invenção tem ainda por objetivo um processo simples e realizável com a utilização de meios e equipamentos convencionais, para obtenção do referido 25 esmalte vidrado antimicrobiano.

Ainda um outro objetivo da presente invenção é a provisão de um processo de esmaltação antimicrobiana em peças cerâmicas que compreende, basicamente, a aplicação do referido esmalte vidrado antimicrobiano sobre a superfície de uma peça cerâmica, já prévia e superficialmente recoberta por um filme de esmalte vidrado de acabamento e ainda a etapa de submeter a peça cerâmica a um tratamento térmico de sinterização de seu corpo cerâmico e de fusão e nivelamento do esmalte vidrado de acabamento.

Como pode ser observado, pelas características acima mencionadas, a presente invenção prove um esmalte vidrado

antimicrobiano, contendo uma adequada, eficiente e reduzida quantidade de prata metálica, a ser aplicado, em fina camada, sobre o usual esmalte vidrado de acabamento de peças cerâmicas, antes da queima destas últimas.

Deve ser observado que o zinco, além de coadjuvante no efeito antimicrobiano, é um componente fundamental à formulação, pois viabiliza a adequada fixação da prata na superfície da peça. Além disso, um outro benefício obtido pela adição do zinco é a de diminuição da rugosidade da 10 superfície da peça cerâmica. Desta forma, o efeito antimicrobiano é potencializado pela maior dificuldade de adesão de dejetos na superfície da peça e reduzindo, consequentemente, a proliferação de microorganismos.

efeito antimicrobiano da prata é potencializado pela 15 presença do zinco em elevadas concentrações e pela baixa rugosidade da superfície obtida na peça cerâmica.

Consegue-se assim, a obtenção de peças cerâmicas com eficazes propriedades antimicrobianas, utilizando reduzidas quantidades de um agente antimicrobiano inorgânico altamente eficiente e de custo elevado.

Descrição detalhada da invenção

O esmalte vidrado antimicrobiano objeto da presente invenção, é obtido a partir de uma mistura contendo 50 a 80% de óxido de silício; 8 a 12% de óxido de alumínio;

12 a 17% de óxido de zinco; 10 a 20% de pelo menos um metal fundente, selecionado de óxido de cálcio, óxido de potássio e óxido de sódio; e 0,005 a 0,1% e, mais preferivelmente, 0,005 0,05% de prata metálica, dita suspensão aquosa apresentando uma viscosidade entre cerca 30 de 500 a cerca de 1.500 centipoise.

Dependendo das características das partículas dos óxidos utilizados na formulação, pode ser necessária a realização de uma etapa adicional de moagem das partículas definidoras da fase sólida da suspensão aquosa 35 concentrada, caso dita fase sólida contenha partículas maiores que cerca de 40 gm. A moagem pode ser realizada com a mistura dos óxidos em condição seca ou também com

adição de água, considerando que não deve haver mais que 1%, em massa, de partículas maiores que 40 micrometros na definição da fase sólida da suspensão. A moagem pode ser feita em meio aquoso ou sem água. Os componentes da fase 5 sólida da suspensão podem ser moídos individualmente, ou em misturas parciais, ou em misturas contendo toda a formulação.

Se a matéria-prima tem tamanho adequado de partícula, a suspensão pode ser diretamente homogeneizada, sem moagem 10 prévia, em tanques dispersores, não ilustrados e descritos por não se constituírem em elemento relevante aos efeitos obtidos com o esmalte da presente invenção.

Deve ser entendido que, mesmo havendo adição de água à mistura dos componentes da fase sólida da suspensão, por 15 exemplo, durante uma moagem prévia, pode ser necessária à adição adicional de água para se alcançar a viscosidade desejada ou uma viscosidade próxima à desejada e a ser ajustada em uma fase posterior do processo de obtenção do esmalte.

Após a obtenção da suspensão aquosa concentrada com a viscosidade desejada, pode ser necessário que ela seja submetida a uma etapa de remoção de partículas contaminantes por meio de peneiramento e/ou extração magnética. Assim, se a suspensão preparada contiver partículas contaminantes que provoquem manchas, pintas, aspereza ou outros defeitos na superfície da louça, esta contaminação deve ser removida. Esta remoção pode ser feita com a passagem da suspensão por peneira, com uma abertura de tela que deve ser suficientemente pequena, para reter os contaminantes e suficientemente grande para permitir uma boa vazão da suspensão, e ou com a passagem da suspensão através de ímã, permanente ou eletroímã. Após etapa de limpeza, para remoção de impurezas, a suspensão deve ter a sua viscosidade controlada para 35 permitir a adequada aplicação do esmalte.

Antes de aplicar a suspensão na superfície da peça, suas condições de escoamento (reologia) e retenção de água

devem ser controladas.

A etapa de controle das condições de viscosidade/escoamento da suspensão aquosa concentrada pode ser realizada por meio da inclusão, além da água, de 5 defloculantes a base de carbonato de sódio, silicato de sódio, poliacrilato de sódio, polimetafosfato de sódio, e/ou pela adição de ligantes a base de Peptapom, Tixolan e carboximetilecelulose. Assim, dependendo das características dos aditivos utilizados, o controle da 10 viscosidade adequada à aplicação da suspensão aquosa pode ser obtido com o uso de um, do outro ou de ambos os aditivos com respectivas funções defloculante e ligante. Pode ser ainda utilizada a água como elemento de controle da viscosidade/escoamento.

Se desejado, outros agentes antimicrobianos podem ser adicionados à suspensão para aumentarem sua estabilidade durante o tempo de prateleira. Esses agentes podem incluir, por exemplo, biocidas, empregados em uma concentração de 0,2 % a 0,5 % em peso da suspensão aquosa 20 concentrada. Dentre os biocidas preferidos, pode ser selecionado o formaldeído ou formulações precursoras de formaldeído.

São conhecidas da técnica, as várias fontes necessárias para obtenção dos componentes que compõem a suspensão da 25 presente invenção. As fontes de óxido de silício podem ser selecionadas de feldspato potássico ou feldspato sódico, quartzo, caulim, e volastonita.

A fonte de óxido de alumínio ser selecionada de feldspato potássico ou feldspato sódico, caulim, e alumina 30 hidratada.

A fonte de óxido de cálcio, como metal fundente, ser selecionada de volastonita, calcário e calcita.

A fonte de sódio e potássio pode ser selecionada de feldspato sódico e potássico.

A suspensão aquosa concentrada limpa e apresentando viscosidade/escoamento adequado é então aplicada, por nebulização com revolver de pintura, sobre a superfície

de uma peça cerâmica, já prévia e superficialmente recoberta por um filme de esmalte vidrado de acabamento. Para promoção do fluxo de esmalte no revólver pode ser usado vaso de pressão ou bomba. Devem ser controlados a 5 vazão da suspensão e o perfil da área nebulizada (chamada de leque de nebulização). Para este controle é condição necessária o controle das condições de escoamento citadas acima e t ambém a adequada regulagem do revólver de pintura.

Após a pulverização do esmalte vidrado antimicrobiano da invenção, sobre a peça cerâmica, esta é submetida a um tratamento térmico de sinterização (queima) do corpo cerâmico e de fusão e nivelamento do esmalte vidrado de acabamento.

0 tratamento térmico para fixação da camada antimicrobiana na superfície da peça pode ser dado em fornos contínuos ou em fornos intermitentes. As taxas de aquecimento e resfriamento devem ser tais que permitam a adequada sinterização do corpo cerâmico e a fusão e 2 0 nivelamento do vidrado de acabamento. A temperatura máxima do tratamento não deve ultrapassar cerca de 1.250°C.

artigo revestido depois de queimado, mantém suas características antimicrobianas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Esmalte vidrado antimicrobiano para peças cerâmicas, caracterizado pelo fato de compreender uma suspensão aquosa concentrada contendo: 50 a 80% (p/p) de óxido de silício; 8 a 12%(p/p) de óxido de alumínio; 12 a 17%(p/p) de óxido de zinco; 10 a 20% de pelo menos um óxido metálico fundente, selecionado de óxido de cálcio, óxido de potássio e óxido de sódio; e 0,005 0,05% (p/p) de prata metálica, dita suspensão aquosa apresentando uma viscosidade entre 500 a 1.500 centipoise.
2. Esmalte vidrado antimicrobiano, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a referida suspensão aquosa concentrada ter sua fase sólida definida por partículas entre 40 pm a 0,1 pm.
3. Esmalte vidrado antimicrobiano, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a suspensão aquosa concentrada compreender ainda pelo menos um elemento controlador de viscosidade/escoamento, adicional à áqua, definido por pelo menos um defloculante selecionado de carbonato de sódio, silicato de sódio, poliacrilato de sódio e polimetafosfato de sódio; e/ou por pelo menos um liqante a base de carboximetilecelulose.
4. Esmalte vidrado antimicrobiano, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a suspensão aquosa concentrada compreender ainda de 0,2 % a 0,5%(p/p) de um biocida selecionado de formaldeído, ou formulações precursoras de formaldeído.
5. Esmalte vidrado antimicrobiano, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, ou 4, caracterizado pelo fato de a fonte de óxido de silício ser selecionada de feldspato potássico ou feldspato sódico, quartzo, caulim, e volastonita.
6. Esmalte vidrado antimicrobiano, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, ou 4, caracterizado pelo fato de a fonte de óxido de alumínio ser selecionada de feldspato potássico ou feldspato sódico, caulim, e alumina hidratada.

Petição 870180147412, de 01/11/2018, pág. 16/20
7. Esmalte vidrado antimicrobiano, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, ou 4, caracterizado pelo fato de a fonte de óxido de cálcio, como metal fundente, ser selecionada de volastonita, calcário e calcita.
8. Esmalte vidrado antimicrobiano, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a fonte de óxidos de sódio e potássio serem selecionados de feldspato sódico e feldspato potássico.
9. Processo para obtenção de um esmalte vidrado antimicrobiano para peças cerâmicas, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de compreender a etapa de misturar 50 a 80% (p/p) de óxido de silício; 8 a 12% (p/p) de óxido de alumínio; 12 a 17%(p/p) de óxido de zinco; 10 a 20%(p/p) de pelo menos um óxido metálico fundente, selecionado de óxido de cálcio, óxido de potássio e óxido de sódio; e 0,005 0,05% (p/p) de prata metálica; e áqua para obter uma suspensão aquosa concentrada apresentando uma viscosidade entre 500 a 1.500 centipoise.
10. Processo para obtenção de esmalte vidrado antimicrobiano para peças cerâmicas, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de incluir a etapa de controlar as condições de viscosidade/escoamento da suspensão aquosa concentrada, por meio da inclusão de defloculantes a base de carbonato de sódio, silicato de sódio, poliacrilato de sódio, polimetafosfato de sódio, e/ou pela adição de liqantes a base de carboximetilecelulose.
11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 ou 10, caracterizado pelo fato de compreender a etapa adicional de moer as partículas definidoras da fase sólida da suspensão aquosa concentrada, caso dita fase sólida contenha partículas maiores que 40 pm.
12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9, 10 ou 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de remoção de partículas

Petição 870180147412, de 01/11/2018, pág. 17/20 contaminantes da suspensão aquosa concentrada por meio de peneiramento e/ou extração magnética.
13. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a suspensão aquosa concentrada compreender ainda de 0,2% a 0,5% (p/p) de um biocida selecionado de formaldeido, ou formulações precursoras de formaldeido.
14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9, 10, 11, 12 ou 13, caracterizado pelo fato de a fonte de óxido de silício ser selecionada de feldspato potássico ou feldspato sódico, quartzo, caulim, e volastonita.
15. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9, 10, 11, 12, ou 13, caracterizado pelo fato de a fonte de óxido de alumínio ser selecionada de feldspato potássico ou feldspato sódico, caulim, e alumina hidratada.
16. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9, 10, 11, 12, ou 13, caracterizado pelo fato de a fonte de óxido de cálcio, como metal fundente, ser selecionada de volastonita, calcário e calcita.
17. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações, 9, 10, 11, 12 ou 13, caracterizado pelo fato de a fonte de sódio e potássio serem selecionados de feldspato sódico e potássico.
18. Processo de esmaltação antimicrobiana em peças cerâmicas, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:

- misturar 50 a 80% (p/p) de óxido de silício; 8 a 12% (p/p) de óxido de alumínio; 12 a 17%(p/p) de óxido de zinco; 10 a 20% de pelo menos um óxido metálico fundente, selecionado de óxido de cálcio, óxido de potássio e óxido de sódio; e 0,005 0,05%(p/p) de prata metálica; e água para obter uma suspensão aquosa concentrada apresentando uma viscosidade entre 500 a 1.500 centipoise;

Petição 870180147412, de 01/11/2018, pág. 18/20 aplicar a suspensão aquosa concentrada sobre a superfície de uma peça cerâmica, já previa e superficialmente recoberta por um filme de esmalte vidrado de acabamento; e

- submeter à peça cerâmica a um tratamento térmico de sinterização do corpo cerâmico e de fusão e nivelamento do esmalte vidrado de acabamento.
19. Processo de esmaltaçâo, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de incluir a etapa de controlar as condições de viscosidade/escoamento da suspensão aquosa concentrada, por meio da inclusão de defloculantes a base de carbonato de sódio, silicato de sódio, poliacrilato de sódio, polimetafosfato de sódio, e/ou pela adição de liqantes a base de carboximetilecelulose.
20. Processo de esmaltaçâo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 ou 19, caracterizado pelo fato de compreender a etapa adicional de moer as partículas definidoras da fase sólida da suspensão aquosa concentrada, caso dita fase sólida contenha partículas maiores que 40 pm.
21. Processo de esmaltaçâo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18, caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de remoção de partículas contaminantes da suspensão aquosa concentrada por meio de peneiramento e/ou extração maqnética.
22. Processo de esmaltaçâo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18, 19, 20 ou 21, caracterizado pelo fato de a fonte de óxido de silício ser selecionada de feldspato potássico ou feldspato sódico, quartzo, caulim, e volastonita.
23. Processo de esmaltaçâo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18, 19, 20 ou 21, caracterizado pelo fato de a fonte de óxido de alumínio ser selecionada de feldspato potássico ou feldspato sódico, caulim, e alumina hidratada.

Petição 870180147412, de 01/11/2018, pág. 19/20
24. Processo de esmaltaçâo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18, 19, 20 ou 21, caracterizado pelo fato de a fonte de óxido de cálcio, como metal fundente, ser selecionada de volastonita, calcário e calcita.

5
25. Processo de esmaltaçâo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18, 19, 20 ou 21, caracterizado pelo fato de a fonte de sódio e potássio serem selecionados de feldspato sódico e feldspato potássico.
26. Peça cerâmica, por exemplo, uma louça sanitária, 10 caracterizada pelo fato de incorporar em pelo menos parte de sua superfície, uma fina camada de esmalte vidrado antimicrobiano, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.