عملیات ضد میکروبی برای سرامیک ها وچینی بهداشتی

محصولات با عملیات ضد میکروبی ،مزایای قابل توجهی ارایه میدهند.با اینکه سطح الوده را میتوان دید و تمیز کرداما باکتری و ویروس ها در سطوح مختلف،آلودگی های غیر قابل مشاهده ای را ایجاد میکنند.

میکروبهایی مانند استافیلوکوکوس خود را بسیار بایدار نشان داده اند به طوری که بر روی سطوح خشک تا مدت بسیار زیادیبه مدت چند هفته دوام میاورند.

یک مطالعه اخیر نشاد داد که بیش از ۵۰درصد مواد مورد ازمایش در آشبز خانه،الوده به سالمونلا یا اشرشیا کولی بودند.در مراقبتهای بهداشتی،بررسی میزان موجود بر روی سطوح و از جمله از جمله تحقیقا و موضوعات مورد بحث بسیار جدی ومهم میباشد.اهمیت این موضوع،به دلیل بایداری باکتری ها بر روی سطوح وبا توجه به ناکار آمدی مقررات استاندارد ضد عفونی در بیمارستان میباشد.

کاشی های سرامیکی ومحصولات چینی بهداشتی از جمله مواردی هستند که مستعد الودگی های باکتریایی میباشند.چه در خانه،چه در رستوران و یا در محیط های حساسی مانند توالت اتاق بیمار و …

گرچه سطح سفید و شیشیه ای سرامیک ها ممکن است تمیز وبهداشتی به نظر برسد، اما در صورت مساعد بودن شرایط از نظر دما،رطوبت و مواد مغذی بار میکروبی (میکروب ها)،میتواند قابل توجه باشد.

دوش و یا کاشی های حمام هم میتوانند آلودگی هایمیکروبی قابل توجهی داشته باشند و در شرایط مساعد،این باکتری ها میتوانند در طول زمان باقی مانده و یا افزایش بیدا کنند.

ابزار کنترل رشد میکروارگانیسم ها در سطوح چینی بهداشتی و سرامیک

قطعا تمیز کردن مرتب کاشی های سرا میکی ، توالت ها و سینک ها مهم میباشد.در حالی که تمیز کرن ممکن است به صورت عالی لکه های روی سطح قطعات را پاک کند،ام قادر نیست سطوح را به صورت موثر از طریق نا بود کردن باکتری ها ،ضد عفونی کند . از این رو ،موثر ترین روش تمیز کردن ،استفاده از فرمولاسین های خود تمیز شونده با هر دو خصوصیت ضد عفونی کننده(بهداشتی بودن) و قابلیت حذف لکه ها میباشد . علاوه بر این ، یک مولفه اصلی در پاکیزگی ، این است که پیوسته ،بار میکروبی چسبیده به سطح سرامیک کاهش داده شود.

بنابراین فناوری های پایداری که قابلیت کنترل دائمی میکروب ها را بر روی این سطوح دارند ، مورد علاقه صنایع هستند .

دو روش تکنولوژیکی اصلی برای کنترل میکروبی وجود دارد: تکنولوژی فتوکاتالیستی و غیر فتوکاتالیستی.

تکنولوژی های فتوکاتالیستی

تکنولوژی های فتوکاتالیستی،اکسید های فلزی نیمه هادی را به خدمت میگیرند ، بیشترین ماده ای که اغلب مورد استفاده قرار میگیردف دی اکسید تیتانیوم(۲TIO)میباشد.

انرزی شکاف باند TIO2 با انرژی طیف الکترومغناطیس ماوراء بنفش و منطقه نزدیک ماوراء بنفش مطابقت دارد ،بنابراین وقتی نور با انرژی کافی با سطح برخورد میکند موجب برانگیختگی الکترون در پوشش های tio2میشود .

به عبارتی دیگر الکترون ها و حفره های الکترونی میتوانند با اکسیژن و آب موجود در هوا واکنش نشان داده و ترکیبات حاوی اکسیژن فعال (ROS) را ایجاد نماید. این ترکیبات فعال مسئول ایجاد خاصیت ضد میکروبی برای سطوح در تماس با هوا  در پوشش های فتوکالیست هستند.در معرض قرار گیری UVAقوی موجب اکسیداسیون ترکیبات ROS و مینرالیزه شدن مولکول های آلی به دی اکسید کربن یا سایر ترکیبات غیر عالی مانند نیترات ها میشود.

چندین چالش برای عمل شیمیایی فتوکاتالیستی وجود دارد . آن پلیمر  ف ذی اکسید تیتانیومی که توانایی تغیر شیمیایی یا فیزیکی در پاسخ گویی به نور را دارد ،ساختار کریستالی آتاناز میباشد.

این فرایند در ال حاضر چالش بر انگیز است .چون لعاب های سرامیکی معمولا در دمای ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد و بال تر پخت میشوند و ماندگاری آنها در این دما ، از چند دقیقه تا چند ساعت به طول می انجامد .

 بالای ۶۰۰ درجه سانتیگراد ، ساختار آتاناز متحمل یک تغییر فاز به ساختاری مشابه روتایل میشود که ساختاری است که توانایی تغییر شیمیایی و فیزیکی در پاسخگویی به نور را ندارد.(non-photo activ)

از این رو برای جلو گیری از تغییر فاز ،نیاز است تا فرآیند در دو مرحله انجام شود : اول جهت اعمال یک لایه پوشش کامل لعاب شیشه ای و دوم یک پوشش دهی با دمای پایین تر به منظور اتصال  لایه کاربردی TIO2به لعاب اصلی .

این پخت مجدد نه تنها گران است ، بلکه بلکه میتواند بر زیایی سطح از جمله براقیت لعاب اثر بگذارد . به علاوه ، نسبت به سطح پخت شده در دمای بالاتر ، از دوام کمتری برخوردار است .

چالش دوم در فعالیت های فتوکاتالیستی این است که فعال سازی کاتالیستی موثر و تشکیل کار آمد مقادیر بحرانی اکسیژنهای واکنش پذیر ، نیازمند شدت های بالای نور UVAمیباشد . حد اقل شدت ۵/۲ W/m2و به صورت ایده ال ۱۰W/m2یا بیشتر.این شدت نور مناسب برای استفاده در فضای باز میباشد. جایی که شارژ انرژی UV در کل روز قابل توجه اسنت و لامپ های LEDروشن میشوند .در واقع ، به علت خطر ابتلا به سرطان پوست استفاده از منابع نور UV قوی در محیط خانه مطلوب نیست .تحقسقات جدا گانه نشان داده است که نور فلور سنت خانگی ،نور UVAبا شدت کمتر از ۰/۱ W/m2را تامین مینماید.

در حمام های کم نور ، شدت UVمورد نیاز برای فعالیت های فتو کاتالیستی حد اقل میباشد.

بسیاری از تامین کنندگان تکنولوژی ،ساختارهای اصلاح شده توسط TIO2را به عنوان ساختاری با قابلیت فتو کاتالیستی بهبود یافته در نور مرئی معرفی میکنند .

با این حال،این انطباق هنوز هم نیاز به نور مرئی قوی دارد که به راحتی در تمام سطوح از حمام یا توالت در دسترس نمیباشد.در نهایت ، تحقیقات بیشتری در مورد محصولات اکسیداسیون فتوکاتالیستی در محیط خانه ،مورد نیاز است.

همچنین این موضوع که در اثر همزیستی محصولات پاک کننده ،ترکیبات آلی فرار (VOC) ،خاک ها و جانوران  ریز میکروسکوپی در محیط خانه در کنار هم ، چه محصولاتی تولید خواهد شد ، همچنان ناشناخته است . این سوال نیاز مند مطالعه دقیق تری است تا اطمینان حاصل شود که هیچ نوع ماده شیمیایی سمی ایجادنشده است.

تکنولوژی های غیر فتوکاتالیستی(محصول silverShield)

دومین روش برای ایجاد یک حفاظت ضد میکروبی موثر و طولانی مدت ،ا طریق افزودن دقیق یک فرمولاسیون ضد میکروبی به لعاب محصولات سرامیکی میباشد. در اینجا جهت اطمینان از حصول خواص ضد میکروبی بر روی سطح خارجیلعاب نهایی، به فرمول خاصی جهت اثر گذاری با لعاب نیاز است. از سال ۲۰۰۶ ،microban، با به کار گیری یک سریاز تکنیک های ضد میکروبی و تکنیک های قابل استفاده در فرمولاسیون لعاب های سرامیکی و محصولات چینی  بهداشتی ،قبل از پخت ،این صنعت را رهبری کرده است.

پس از پخت ، محصول ضد میکروبی با شیمی لعاب (فرمولاسین)، جهت ایجاد سطح نهایی با قابلیت ممانعت از رشد باکتری ها، شروع به کار میکنند.این رویکرد یکپارچه نیاز به تخصص در مهندسی سرامیک ،ترکیب لعاب و ویژگی های ضد میکروبی دارد. به عنوان مثال ، مواد تشکیل دهنده لعاب معمولا به طور گسترده ای متفاوت هستند و میتوانند از چندین تامین کننده با ناخالصی های مخصوص خود تامین شوند . اثر متقابل و اخطلات ۵جزء ا بیشتر باعث تشکیل یک محصول ضد میکروبی ناصحیح میشود که به شدت میتواند خصوصیات طبیعی لعاب را تحت تاثیر قرار دهد .

مثال ها شامل :سوراخهای ریز به دلیل واکنش های یوتکتیک موضعی ، مشاهده عیب پوست پرتقالی  در اثر بازتاب نور  وحضور رسوبات جدا شده از فاز مانند رسوبات تیره رنگ. علاوه بر این ،قطعات چینی بهداشتی مانند کاسه توالت ها و روشویی ها ساعت های طولانی پخت میشوند و همچنین تفاوتهایی در چگالی یا سایر عوامل نفوذ ،ریسک انتقال عناصر ضد میکروبی به سطوح زیرین را تقویت میکند. تیم فنی سرامیک  (تکنولوژیست های)microbanT، به تمامی این چالش ها غلبه کرده و پیروز شده اند .

راه حل های ضد میکروبی microban،که در قالب یک محصول اختصاصی تحت عنوان silverShield ،ثبت اختراع شده است . بر منای استفاده از مواد شیمیایی بر پایه نقره که به دقت بهینه شده است تا بتواند با لعابهایی با فرمول متفاوت از کاشیهای سرامیکی تا چینی بهداشتی ترکیب شود .علاوه بر این ،قابلیت تنظیم فرمولاسیون به گونه ای که هیچ گونه اثری روی براقیت یا ماتی سطح ،رنگ، سختی سطح ومقاومت به سایش وحمله مواد شیمیایی (مقاومت شیمیایی)نگذارد ،وجود دارد.نسل جدید محصول ضد میکروبی microbanفنسبت به تغیرات مواد خام مورد استفاده در فرمولاسیون طبیعی لعاب ها ،بسیار مقاوم است . ازین رو ،کارشناس کارشناس سرامیک را برای استفاده از منابع خیلی خاص (مشخص)غیر قابل تغییر ، در فرمولاسیون لعاب تحت فشار قرار نمیدهد .

برای انجام این کار ، مهندسین سرامیک ما زمانی رذا در  خطوط تولید کارخانه میگذرانند تا راه حل های ویژه منطبق بقا هر خط تولید را که به طور کامل با فرایند تولید و اجزای ذاتی لعاب ،منطبق باشد ارایه دهد .(مثل منحنی های پخت)

پیشرفت های اخیر اجازه گسترش فن آوری هایی را که مانع تخلیه فلزات سنگین  ناخواسته ای مانند روی در آب فاضلاب ها میشود،میدهد.

در نهایت باید توجه داشت که فعالیت های ضد میکروبی باید به درستی،در مناطقی که محصولات در انجا فروخته میشود،آزمایش و تایید شود .

در ایالات متحده آمریکا آژانس حفاظت از محیط زیست (EPA) صلاحیت دارد ،در حالی که اتحادیه اروپا ،استفاده از زیست کش ها در مقیاس انبوه تحت نظر قانون مقررات محصولات بیولوژیکی اروپا (EU) تنظیم شده است و استفاده از زیست کش ها در محصولات مختلف باید در گروه محصولی خانواده خوذش (PT)به درستی بررسی شود .

یک روش آزمون ضد میکروبی جدیدASTME3031-15

به منظور ایجاد استاندارددر صنعت سرامیک ضد میکروبی رو به رشد ،MICROBAN  یک روش آزمون ضد میکروبی جدید برای سرامیک ایجاد کرد که اخیا به عنوان یک روش آزمون استاندارد ASTME3031-15 منتشر شد . این نشان دهنده اولین ازمون غیر فتوکاتالیستیبرای تعیین آنتی باکتریال است که تنها برای سرامیک نوشته شده است.این روش جدید بسیار قابل توجه است ،زیرا تمام روش های پیشین قابل استفاده برای سطوح سرامیکی،از روش های مورد استفاده برای تست پلیمرها (Z2801 ISO 22196 ,JIS) یا منسوجات (JIS L1902,AATCC100)مشتق و اصلاح شده بود .این روش تست ضد میکروبی،با آلودگی های معمولی در شرایط محیطی واقعی با ترافیک محصولات بالا که در انجا استفاده میشود ،هماهنگ شده است.میکروبیلوژیست های MICROBAN،برای اندازه گیری حضور باکتری فلورا(FLORA) و شرایط الودگی مواد غذایی ،از تعدادی زیادی از نمنه های سطوح سرامیکی در محیط های عمومی و مسکونی نمونه برداری کردند . این روش روش جدید شرایط زندگی واقعی را شبیه سازی میکند شامل:آزمون محدودیت های میکروبی یا بار میکروبی(تعداد باکتری هایی که روی سطح زندگی یکنند و استرلیزه شده اند)،مقدار مواد مغذی که در یک دوره مشخص وارد اکوسیستم شده است و زمانی که طول میکشد تا علائم و هشدارها ظاهر شود(پس از قرار گرفتن در معرض یک ارگانیسم بیماری زا).

اکثر باکتری های روده ا نوع گرم منفی(Gram negative)هستند مثل (Escherichia coli). این روند در طول تحقیق حاکم بود .میکروبشناسها دریافتند ،از انجایی که زنده ماندن باکتری های گرم مثبت (Gram pasetive) حتی بر روی سطوح سرامیکی معمولی بسیار متغیر و بی ثبات است (بر خلاف  پلیمر ها و پارچه ها)،ازین رو آزمون های ASTM E3031-15برای باکتری های گرم منفی ،ایکولای E coli(به عنوان نماینده)،که بر روی سطوح سرامیکی مقاوم هستند تعیین شد.

پاکیزگی قابل مشاهده در چینی بهداشتی

برخی از تولید کنندگان چینی بهداشتی سطوح فوق صاف را تولید کرده اندکه ادعای مقاومت به لکه و تمیز شوندگی بالاتری را دارند . microban تحقیقاتی را انجام داده است که نشان میدهد روش های موجود در بازار مانند TIO2و سطوح فوق صاف ،قادر به دفع خاکهای عمول در خانه نیستند . پوشش های جدید و افزودنی های لعاب که میتوانند سطوح پاکیزه و با دوام تری (به مدت طولانی تر)را ایجاد کنند در حال بررسی و یک مزیت اضافه که میتواند به همراه خاصیت ضد میکروبی به سطح اضافه کند ،تمیزی واقعی آن است.

خلاصه

چالش هایی طبیعی همراه با اختلاف افزودنی ها در لعاب سرامیکی وجود دارد. این چالش ها در رابطه با چینی های بهداشتی افزایش میابد،چرا که کوچکترین عیبی باعث اسیب دیدگی سطح و بلا استفاده شدن قطعه میگردد. توانایی ارائه محصول با حد اقل بار باکتریایی دون هیچگونه اثر گذاری منفی بر زیبایی محصول ، یک چالش بزرگ در صنعت است . با این حال ،پس از تکمیل ،ترکیب افزودنی ها با لعاب میتواند نتایجی همچون باکتری کمتر در چینی بهداشتی داشته باشد که منجر به لکه کمتر ،کاهش تشکیل لایه باکتریایی (Biofilm) و روی هم رفتخ محصول تمیز تر شود.

منبع: مجله گزیده دنیای سرامیک