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Antimicrobial Treatment for Ceramics and Sanitary Ware€¦ · 104 CWR 121/2017 Karen Welch, Gina...

Date post: 05-Jun-2018
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CWR 121/2017 104 Karen Welch, Gina Sloan, Ivan Ong - Microban International (Huntersville, NC, USA) Products with antimicrobial treatment offer significant bene- fits in use. While it is easy to notice and clean moldy surfac- es, bacteria and viruses represent an invisible contamination of multiple surfaces. Microbes such as Staphylococcus have been found to exhib- it survivability on dry surfaces over considerable time, stretch- ing into weeks [1] . A recent study found that more than 50% of kitchen items tested were found to be contaminated with Salmonella or Es- cherichia coli [2] . In healthcare, acquisition of hospital acquired infections (HAI) from surfaces is a serious topic under intense discussion and research. This is due to the persistence of bacteria on surfaces and points to the occasional ineffectiveness of standard hos- pital disinfection protocols [3] . Ceramic tiles and sanitary ware products are items that are al- so susceptible to bacterial contamination, whether in a home, in a restaurant or in critical environments such as a patient room toilet. A white, glossy ceramic surface may appear clean and sani- tary; however the microbial load on these surfaces can be sig- nificant if proper conditions of temperature, moisture and nu- trient are present. Shower or bathroom tiles can likewise pick up significant bac- terial contamination, and under the right conditions, bacteria can persist and even increase in population over time. Means of Controlling the Growth of Microorganisms on Ceramics and Sanitary Ware Surfaces Certainly regular cleaning of ceramic tiles, toilets and sinks are important. While cleaning products may offer superior stain removal from ceramic surfaces, they may not effectively disinfect these surfaces by killing the bacteria present. Hence the most effective cleaning method is to employ clean- ing formulations with both sanitizing attributes and a stain re- moval ability. In addition, a key component of cleanliness is to continually reduce the inherent microbial load on the surface of the ceramic. Permanent and durably incorporated technologies that are able to actively control microbes on these surfaces are of in- terest to the industry. There are two main technology approaches to microbial con- trol: photocatalytic and non-photocatalytic technologies. Le piastrelle di una doccia o di un bagno possono subi- re una contaminazione note- vole e, in presenza di condi- zioni favorevoli, i batteri pos- sono persistere e moltiplicar- si nel tempo. Metodi di controllo della crescita di microorganismi su superfici ceramiche e sanitari Senza dubbio la pulizia re- golare di piastrelle e sanita- ri è importante. Mentre i pro- dotti di pulizia possono offri- re una rimozione efficace del- le macchie dalle superfici ce- ramiche, possono dimostrarsi inefficaci nel disinfettare que- ste superfici eliminandone i batteri. Pertanto il sistema di pulizia più efficace è quello di utilizzare prodotti con formu- lazioni in grado sia di rimuo- vere le macchie che di espli- care un’azione igienizzante. Inoltre, una componente chiave della sanificazione è la rimozione continua della cari- ca microbica che insiste sulla superficie ceramica. Recentemente sono emerse tecnologie integrate e dure- voli, di grande interesse per l’industria, in grado di con- trollare attivamente la presen- za microbica sulle superfici. Vi sono due principali ap- procci tecnologici per il con- trollo microbico: quello foto- catalitico e quello non fotoca- talitico. I prodotti dotati di un tratta- mento antimicrobico offrono vantaggi significativi agli uti- lizzatori. Mentre una superficie che pre- senta crescita di muffe è faci- le da notare e pulire, molte su- perfici possono risultare con- taminate in modo invisibile da virus e batteri. Microbi quali lo stafilococ- co sono in grado di sopravvi- vere su superfici asciutte an- che per diverse settimane [1] , mentre uno studio recente ha mostrato che più del 50% de- gli articoli da cucina testati era contaminato da Salmonella o Escherichia coli [2] . Anche nel settore della sani- tà, la possibilità di contrarre infezioni ospedaliere (HAI) at- traverso le superfici è un serio argomento di discussione e ri- cerca; tale possibilità è dovuta alla persistenza dei batteri sul- le superfici ed evidenzia l’oc- casionale inefficacia dei pro- tocolli di disinfezione standard degli ospedali. [3] . Anche le piastrelle e i sanita- ri in ceramica sono prodot- ti suscettibili di contaminazio- ne batterica, sia a casa che al ristorante o in ambienti criti- ci quali il bagno di una stanza d’ospedale. Mentre una superficie cerami- ca bianca e lucida può sem- brare pulita e disinfettata, in realtà la carica microbica pre- sente su di essa può essere importante in presenza delle giuste condizioni di tempera- tura, umidità e nutrienti. Antimicrobial Treatment for Ceramics and Sanitary Ware Trattamento antibatterico per ceramiche e sanitari
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CWR 121/2017104

Karen Welch, Gina Sloan, Ivan Ong - Microban International (Huntersville, NC, USA)

Products with antimicrobial treatment offer significant bene-fits in use. While it is easy to notice and clean moldy surfac-es, bacteria and viruses represent an invisible contamination of multiple surfaces. Microbes such as Staphylococcus have been found to exhib-it survivability on dry surfaces over considerable time, stretch-ing into weeks [1]. A recent study found that more than 50% of kitchen items tested were found to be contaminated with Salmonella or Es-cherichia coli [2]. In healthcare, acquisition of hospital acquired infections (HAI) from surfaces is a serious topic under intense discussion and research. This is due to the persistence of bacteria on surfaces and points to the occasional ineffectiveness of standard hos-pital disinfection protocols [3].Ceramic tiles and sanitary ware products are items that are al-so susceptible to bacterial contamination, whether in a home, in a restaurant or in critical environments such as a patient room toilet. A white, glossy ceramic surface may appear clean and sani-tary; however the microbial load on these surfaces can be sig-nificant if proper conditions of temperature, moisture and nu-trient are present. Shower or bathroom tiles can likewise pick up significant bac-terial contamination, and under the right conditions, bacteria can persist and even increase in population over time.

❱ Means of Controlling the Growth of Microorganisms on Ceramics and Sanitary Ware Surfaces

Certainly regular cleaning of ceramic tiles, toilets and sinks are important. While cleaning products may offer superior stain removal from ceramic surfaces, they may not effectively disinfect these surfaces by killing the bacteria present. Hence the most effective cleaning method is to employ clean-ing formulations with both sanitizing attributes and a stain re-moval ability. In addition, a key component of cleanliness is to continually reduce the inherent microbial load on the surface of the ceramic. Permanent and durably incorporated technologies that are able to actively control microbes on these surfaces are of in-terest to the industry.There are two main technology approaches to microbial con-trol: photocatalytic and non-photocatalytic technologies.

Le piastrelle di una doccia o di un bagno possono subi-re una contaminazione note-vole e, in presenza di condi-zioni favorevoli, i batteri pos-sono persistere e moltiplicar-si nel tempo.

❱ Metodi di controllo della crescita di microorganismi su superfici ceramiche e sanitari

Senza dubbio la pulizia re-golare di piastrelle e sanita-ri è importante. Mentre i pro-dotti di pulizia possono offri-re una rimozione efficace del-le macchie dalle superfici ce-ramiche, possono dimostrarsi inefficaci nel disinfettare que-ste superfici eliminandone i batteri. Pertanto il sistema di pulizia più efficace è quello di utilizzare prodotti con formu-lazioni in grado sia di rimuo-vere le macchie che di espli-care un’azione igienizzante. Inoltre, una componente chiave della sanificazione è la rimozione continua della cari-ca microbica che insiste sulla superficie ceramica.Recentemente sono emerse tecnologie integrate e dure-voli, di grande interesse per l’industria, in grado di con-trollare attivamente la presen-za microbica sulle superfici. Vi sono due principali ap-procci tecnologici per il con-trollo microbico: quello foto-catalitico e quello non fotoca-talitico.

I prodotti dotati di un tratta-mento antimicrobico offrono vantaggi significativi agli uti-lizzatori. Mentre una superficie che pre-senta crescita di muffe è faci-le da notare e pulire, molte su-perfici possono risultare con-taminate in modo invisibile da virus e batteri. Microbi quali lo stafilococ-co sono in grado di sopravvi-vere su superfici asciutte an-che per diverse settimane [1], mentre uno studio recente ha mostrato che più del 50% de-gli articoli da cucina testati era contaminato da Salmonella o Escherichia coli [2]. Anche nel settore della sani-tà, la possibilità di contrarre infezioni ospedaliere (HAI) at-traverso le superfici è un serio argomento di discussione e ri-cerca; tale possibilità è dovuta alla persistenza dei batteri sul-le superfici ed evidenzia l’oc-casionale inefficacia dei pro-tocolli di disinfezione standard degli ospedali. [3].Anche le piastrelle e i sanita-ri in ceramica sono prodot-ti suscettibili di contaminazio-ne batterica, sia a casa che al ristorante o in ambienti criti-ci quali il bagno di una stanza d’ospedale. Mentre una superficie cerami-ca bianca e lucida può sem-brare pulita e disinfettata, in realtà la carica microbica pre-sente su di essa può essere importante in presenza delle giuste condizioni di tempera-tura, umidità e nutrienti.

Antimicrobial Treatment for Ceramics and Sanitary Ware

Trattamento antibatterico per ceramiche e sanitari

❱ Photocatalytic technologies

Photocatalytic technologies employ metal oxide semicon-ductors, and the most often used material is titanium diox-ide (TiO2). The bandgap of TiO2 coincides with the UV and near UV re-gions of the electromagnetic spectrum. When light with suf-ficient energy contacts the surface, excited species are creat-ed: electrons and holes that are able to react with oxygen and water from the air to create reactive oxygen species (ROS) [4]. These ROS are responsible for the antimicrobial as well as air- and surface-cleaning effects claimed for photocatalytic sur-faces. Under strong, sustained UVA light exposure, the ROS oxidize or mineralize organic molecules into carbon dioxide and other inorganic species such as nitrate. There are several challenges to photocatalytic chemistries. The photo-active polymorph of titanium dioxide is the Ana-tase crystal structure. This presents processing challenges because ceramic glazes are typically fired at one thousand degrees Centigrade and above for periods extending from minutes to hours. Above 600 °C, the Anatase structure undergoes a phase trans-formation into its non-photo active Rutile analog [5]. Hence, to prevent the phase transformation, articles need to be treated twice: the first to fully form the strong glassy glaze and the second, a lower temperature re-firing to fuse an ap-plied layer of TiO2 to the glaze. This re-fire is not only costly, it can affect surface aesthetics such as gloss. In addition, it is less durable than a surface fired at higher temperature. The second challenge of photocatalytic technologies is that the effective photocatalytic activation and efficient formation of critical amounts of reactive oxygen species calls for rath-er intense UVA light, at least 2.5 W/m2 in intensity and ideal-

fotocatalitiche. La forma polimorfa fotoattiva del biossido di titanio è la strut-tura cristallina anatasio. Questa presenta delle compli-cazioni di processo perché gli smalti ceramici vengono tipica-mente cotti a temperature di ol-tre mille gradi centigradi per pe-riodi che vanno da qualche mi-nuto ad alcune ore. Sopra i 600 °C, la struttura dell’anatasio subisce una tra-sformazione di fase nel suo analogo non fotoattivo rutilo [5]. Pertanto, per prevenire la tra-sformazione di fase, gli articoli devono essere trattati due vol-te: la prima volta per vetrificare lo smalto e la seconda volta in cui si effettua una nuova cottu-ra a temperatura più bassa per applicare allo smalto uno strato contenente TiO2. Questa seconda cottura non solo è costosa, ma può anche influenzare l’aspetto estetico della superficie (ad esempio la brillantezza). Inoltre, la superfi-cie finale risulta meno durevole di una superficie cotta a tempe-rature più alte. La seconda complicazione del-le tecnologie fotocatalitiche è

❱ Le tecnologie fotocatalitiche

Le tecnologie fotocatalitiche impiegano ossidi metallici se-miconduttori, il più utilizzato dei quali è il biossido di titanio (TiO2). L’ampiezza di banda del TiO2 coincide con le regio-ni UV e vicino-UV dello spettro elettromagnetico. Quando una radiazione luminosa con suffi-ciente energia entra in contat-to con la superficie si creano delle specie eccitate: elettro-ni e lacune che sono in grado di reagire con ossigeno e ac-qua presenti nell’aria per cre-are specie reattive dell’ossige-no (ROS) [4]. Questi ROS sono responsabi-li degli effetti antimicrobici e di pulizia dell’aria e della super-ficie rivendicati dalle superfici fotocatalitiche. In presenza di una forte e so-stenuta esposizione alla radia-zione ultravioletta, i ROS ossi-dano o mineralizzano moleco-le organiche in anidride carbo-nica e altre specie inorganiche quali i nitrati. Ci sono diverse difficoltà lega-te all’impiego delle tecnologie

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References ~ Referenze

1. Kramer, A., I. Schwebke, and G. Kampf, How long do nosocomial pathogens persist on inanimate surfaces? A systematic review. BMC infectious diseases, 2006. 6: p. 130.«

2. 2013 NSF International Household Germ Study - http://www.nsf.org/newsroom_pdf/2013_germ_study_FOR-WEB-ONLY.pdf3. Weber, D.J., D. Anderson, and W.A. Rutala, The role of the surface environment in healthcare-associated infections. Curr Opin Infect Dis, 2013.

26(4): p. 338-44.4. Dalrymple, O.K., et al., A review of the mechanisms and modeling of photocatalytic disinfection. Applied Catalysis B: Environmental, 2010.

98(1-2): p. 27-38.5. Hanaor, D.A.H. and C.C. Sorrell, Review of the anatase to rutile phase transformation. Journal of Materials Science, 2011. 46(4): p. 855-874.

finishing & surface treatmentFocus on

ly 10 W/m2 or more [6-7]. This light intensity is relevant for out-doors use where the energy flux of incidental UV light during day time is significant. These intensities are however not ap-preciable in most of the space in a home environment as typi-cally rooms are poorly illuminated by tungsten, fluorescent or LED lights. In fact, strong UV light sources would be undesira-ble in a home environment because of the risk of skin cancer. Internal work has demonstrated that indoor fluorescent light-ing provides UVA light intensity of less than 0.1 W/m2. In a poorly lit shower enclosure, the critical UV intensities needed for photo activity are de minimis. Many technology suppliers offer doped TiO2 structures that claim increased photocatalytic activity in visible light. How-ever, this adaptation still requires strong visible light illumina-tion that is not readily available across all surfaces in a toilet or bathroom environment. Finally, more research is needed into the products of photocatalytic oxidation in the home en-vironment. It is unknown what by-products will be formed in the home environment in which microorganisms, soils, VOCs and home cleaning products coexist. This question requires further careful study to ensure that no toxic chemical species are created [8].

❱ Non-photocatalytic technologies: the SilverShield® package

The second method to creating a permanent and durable an-timicrobial protection is through the careful addition of an an-timicrobial formulation in the glaze of the ceramic product. Here, the particular chemistry has to interact with the result-ant fired glaze to ensure antimicrobial attributes on the final external surface. Since 2006, Microban has led the industry by pioneering a series of antimicrobial technologies and tech-niques that can be applied to the glaze formulation of ceram-ic and sanitary ware products prior to firing. After firing, the antimicrobial package works within with the glaze chemistry to create a final surface that is able to im-pede bacterial growth. This incorporation approach requires expertise in ceramic engineering, glaze composition and an-timicrobial attributes. For example, glaze ingredients typical-ly vary widely and can be sourced from multiple suppliers with

ambiente nel quale coesistono microorganismi, polveri, VOC e prodotti di pulizia. Questo te-ma richiede studi molto attenti per accertarsi che non vengano generate sostanze chimiche po-tenzialmente tossiche [8].

❱ Tecnologie non fotocatalitiche: il pacchetto SilverShield®

Il secondo metodo per creare una protezione antimicrobica ef-ficace e durevole prevede l’ag-giunta di una formulazione an-timicrobica allo smalto del pro-dotto ceramico. In questo ca-so, la tecnologia deve interagi-re con lo smalto finale per assi-curare la presenza delle caratte-ristiche antimicrobiche sulla su-perficie esterna. Dal 2006 Microban ha guidato il settore sperimentando una serie di tecniche e tecnologie antibat-teriche che possono essere ap-plicate agli smalti per piastrelle e articoli sanitari in ceramica pri-ma della cottura. Con la cottura, il pacchetto antibatterico intera-gisce con la formulazione dello smalto per creare una superficie finale in grado di ridurre e con-trollare la proliferazione dei bat-teri. Questo approccio integra-to richiede esperienza nell’inge-gneria ceramica, nella composi-zione degli smalti e nelle funzio-nalità antibatteriche. Per esem-pio, gli ingredienti dello smalto tipicamente variano molto, pos-sono provenire da più fornitori e recare tracce di impurità di vario tipo. La complessa interazione di 5 o più elementi chimici pre-senti negli smalti può essere for-temente influenzata da un pac-chetto antibatterico non ottima-

che l’attivazione fotocatalitica e la formazione di quantitativi critici di specie di ossigeno re-attive richiedono una radiazio-ne ultravioletta piuttosto inten-sa, di almeno 2.5 W/m2 e ide-almente di 10 W/m2 o più [6-7]. Questa intensità luminosa può essere presente negli impie-ghi all’aperto, dove il flusso di energia della luce UV inciden-te durante il giorno è significa-tivo. Intensità luminose di que-sto genere tuttavia non sono riscontrabili nella maggior par-te degli ambienti domestici, ti-picamente illuminati in modo modesto da lampadine a LED, a fluorescenza o dalle vecchie lampadine a incandescenza. Forti sorgenti di luce ultravio-letta in ambiente domestico, tra l’altro, sarebbero indeside-rabili a causa dei rischi di tu-mori cutanei. Ricerche autonome hanno di-mostrato che le lampade fluo-rescenti da interno fornisco-no una intensità di luce ultra-violetta inferiore a 0.1 W/m2. In una doccia poco illuminata, le intensità UV necessarie per la fotocatalisi sono ridotte ai mi-nimi termini. Parecchi fornitori offrono strut-ture di TiO2 drogate che riven-dicano un’accresciuta attività fotocatalitica alla luce visibile. Tuttavia, questo adattamen-to richiede ancora una forte il-luminazione visibile che non è generalmente disponibile su tutte le superfici di un bagno. Infine, è necessaria ulteriore ricerca per quanto riguarda i prodotti dell’ossidazione foto-catalitica in ambiente domesti-co. Non è noto infatti quali sot-toprodotti si formino in questo

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Super Shine

FIG. 1: Example of glaze component impurity (iron) reacting with an improperly matched antimicrobial package, creating localized micro-precipitates of iron

Esempio di un’impurità di un elemento dello smalto (ferro) che reagisce con un pacchetto antimicrobico non ottimizzato, creando micro-precipitati di ferro localizzati

sona lo sviluppo tecnico nel-le linee di produzione delle fab-briche per creare soluzioni alta-mente personalizzate che pren-dono in considerazione le com-ponenti intrinseche dello smal-to e i parametri di produzione (quali ad esempio le curve di temperatura). Recenti sviluppi hanno anche consentito di ap-plicare tecnologie che non con-tribuiscono allo sversamento indesiderato di metalli pesanti (ad esempio lo zinco) nelle ac-que reflue di produzione.Infine, è importante evidenziare che l’agente attivo antimicrobi-co deve essere opportunamen-te registrato e approvato per l’utilizzo nella regione dove gli articoli trattati vengono venduti. Negli Stati Uniti, l’autorità com-petente è l’Environmental Pro-tection Agency (EPA), mentre in Europa l’uso di prodotti antimi-crobici è disciplinato dal regola-mento sui biocidi (BPR, Regula-tion (EU) No 528/2012) e l’uso dei biocidi impiegati in un certo articolo dev’essere stato corret-tamente notificato per l’oppor-tuno tipo di prodotto (PT).

❱ Un nuovo metodo di test antibatterico, ASTM E3031-15

Allo scopo di introdurre una standardizzazione nel crescen-te settore della ceramica anti-batterica, Microban ha creato un nuovo metodo di test anti-batterico per superfici cerami-che, recentemente adottato co-me nuovo test standard (ASTM E3031-15). Si tratta del primo metodo di test antibatterico non fotocatalitico sviluppato appo-sitamente per la ceramica, dato che tutti gli standard preceden-

le. Si possono infatti genera-re difetti quali micropori dovuti a reazioni eutettiche localizza-te, effetti ottici di riflessione “a buccia d’arancia” e la presen-za di depositi generati duran-te la separazione di fase, qua-li ad esempio precipitati scu-ri (fig. 1). Gli articoli sanitari, inoltre, vengono cotti per molte ore, con il rischio di immersione di elementi antibatterici critici all’interno del substrato a cau-sa di differenze di densità o al-tri fenomeni di diffusione. Tutte queste difficoltà sono state affrontate e superate dal team tecnico Microban attra-verso la ricerca e lo sviluppo di additivi per la ceramica.

Basate su formulazioni conte-nenti argento, incorporate in un pacchetto proprietario bre-vettato (SilverShield®), le solu-zioni antibatteriche Microban sono state ottimizzate per l’in-tegrazione in un’ampia varietà di smalti per piastrelle e pro-dotti sanitari. Inoltre, la formulazione può essere adattata in modo da evitare di influenzare la bril-lantezza, il colore, la resisten-za all’abrasione e la resistenza chimica dei prodotti ceramici.La nuova generazione di pac-chetti antimicrobici Microban è altamente tollerante verso variazioni delle materie prime nella formulazione dello smal-to e pertanto non costringe i produttori a usare per le loro formulazioni sorgenti altamen-te specifiche che non posso-no essere cambiate. A questo scopo, gli ingegneri ceramici di Microban seguono di per-

finishing & surface treatment

their own trace impurities. The highly complex interaction of 5 or more intrinsic glaze chemistries can be strongly affected by the wrong antimicrobial package. Examples include micro-pits due to localized eutectic reac-tions, an optical “orange peel” reflection effect and the pres-ence of phase separated deposits such as dark precipitates (fig. 1). In addition, sanitary ware pieces such as toilet bowls and sinks are fired for many hours and there is risk for sink-age of critical antimicrobial elements into the sub-surface by virtue of density differences or other diffusive phenomena. All these challenges have been successfully overcome by Mi-croban’s ceramic technologists.

Microban’s antimicrobial solutions, led by the use of its sil-ver-based chemistries incorporated into a patent protected proprietary package (SilverShield®), have been carefully opti-mized to be incorporated into a wide variety of glaze chemis-tries that span from ceramic tiles to sanitary ware. In addition, the chemistry can be adjusted such that there is no effect on gloss or matte surfaces, color and toughness of glaze to abra-sion and solvent attack. Microban’s new generation of antimi-crobial packages are highly tolerant of raw material variations in the intrinsic glaze formulations and hence does not con-strict the ceramics processor to using highly specific sources for their glaze chemistries that cannot be changed. In order to do this, our ceramic engineers spend time in facto-ry production lines creating fine-tuned customized solutions that are fully receptive of the native glaze components and processing approaches (e.g. firing curves). Recent advances have also allowed the deployment of tech-nologies that do not contribute any unwanted heavy metal discharge into process waste water, such a zinc. Finally, it should be noted that the choice for the antimicrobi-al active has to be appropriately registered and approved for use in the region where the articles are sold in. In the United States, the Environmental Protection Agency (EPA) has jurisdiction while in the EU, the use of biocides in the capacity is regulated under the EU Biocidal Product Reg-ulation (BPR, Regulation (EU) 528/2012) and the use of bioc-ides in various articles has to be correctly notified under the appropriate product type (PT) category.

❱ A New Antimicrobial Test Method, ASTM E3031-15

In order to create standardization within the burgeoning an-timicrobial ceramic industry, Microban created a new antimi-crobial test method for ceramics that was recently released as a standardized test method (ASTM E3031-15). This represents the first non-photocatalytic test method for antibacterial de-

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Focus on

References ~ Referenze

6. A UVA light intensity of 2.5 W/m2 is cited in ISO Standard 27447:2009 for bacteria.; 4 or 8 W W/m2 light energy is prescribed for fungi; UVA light at 30 W/m2 was used to kill clinical isolates of various gram negative and positive strains in 1–1.5 hours [7]

7. Dunlop, P.S.M., et al., Inactivation of clinically relevant pathogens by photocatalytic coatings. Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry, 2010. 216(2–3): p. 303-310.

8. Kebede, M.A., et al., Photooxidation of Ammonia on TiO2 as a Source of NO and NO2 under Atmospheric Conditions. Journal of the American Chemical Society, 2013. 135(23): p. 8606-8615.

finishing & surface treatment

termination that is solely written for ceramics. This new meth-od is significant as all previous test methods used for testing ceramic surfaces have been derived and modified from either methods used for testing polymers (ISO 22196, JIS Z2801) or textiles (JIS L1902, AATCC 100). This antimicrobial test meth-od aligns with typical contamination found in actual high traf-fic environments where these products are used. Microban microbiologists extensively sample numerous commercial and private ceramic floors to measure the bacterial flora and nutrient contamination conditions. The new method creates simulated real life conditions including bacterial bioburden, nutrient load and incubation timing. The majority of gut (enteric) microbiota are Gram negative, such as Escherichia coli. This trend held true during the course of this investigation, the microbiologists found that survivabil-ity of Gram positive bacteria was highly variable even on un-treated ceramic surfaces unlike on polymers or textile, and hence the ASTM E3031-15 test specifies the use of a relevant representative Gram negative bacteria, E. coli, which is hardy on ceramic surfaces (Fig. 2).

❱ Visible Cleanliness of Sanitary Ware

Some sanitary ware manufacturers have created ultra-smooth surfaces that purport to offer superior cleanability and stain resistance. Microban has conducted research demonstrating that current market solutions, such as TiO2 and ultra-smooth surfaces, are not able to repel common household soils. New coatings and glaze additives that can create a cleaner, longer lasting surface are being investigated and are an additional benefit that can accompany the antimicrobial attribute, giv-ing a true clean to the surface.

❱ Summary

There are inherent challenges associated with incorporation of additives into the ceramic glaze. These challenges are elevat-ed in the sanitary ware space where minor defects can easily result in a marred surface. The ability to deliver a product that maintains a lower bioburden with no impact on aesthetics is an industry wide challenge. However, once mastered, the incor-poration of additives into the glaze can result in less bacteria on/in the sanitary ware thus resulting in less stains, decreased biofilm formation and an overall cleaner product. 5

ti utilizzati per la ceramica deri-vavano da metodi concepiti per testare i polimeri (ISO 22196, JIS Z2801) o i prodotti tessili (JIS L1902, AATCC 100). Il nuo-vo metodo di test antibatterico è allineato con la contamina-zione tipicamente trovata negli ambienti a traffico elevato dove questi prodotti vengono utiliz-zati. Per mettere a punto il test, i microbiologi di Microban han-no eseguito un grande nume-ro di campionature di superfici ceramiche in ambienti pubbli-ci e residenziali per misurare la presenza di flora batterica e nu-trienti organici. Il nuovo metodo simula le condizioni di vita reale tenendo conto della carica bat-terica, dei livelli di nutrienti e dei tempi di incubazione.I batteri intestinali, quali ad esempio l’Escherichia coli, sono per la maggior parte Gram-negativi. Nel corso della investigazione questa tendenza è stata confermata e i microbio-logi di Microban hanno trovato che la sopravvivenza dei batteri Gram-positivi era altamente va-riabile anche su ceramiche non trattate, a differenza di quanto accade sui polimeri o sui pro-dotti tessili. Per questo motivo il metodo di test ASTM E3031-15 specifica l’uso di un rappre-sentate significativo dei batte-ri Gram-negativi, l’E. coli, che è resistente sulle normali superfi-ci ceramiche (Fig. 2).

❱ Igiene profonda dei sanitari

Alcuni produt-tori di sanita-ri hanno crea-to superfici ex-

tra-lisce che dichiarano di offri-re una facilità di pulizia superio-re e grande resistenza alle mac-chie. Microban ha condotto ri-cerche approfondite che han-no dimostrato che le soluzio-ni attualmente commercializ-zate, quali TiO2 e le superfici extra-lisce, non sono in grado di respingere il normale spor-co domestico. Sono allo stu-dio nuovi rivestimenti e additivi per lo smalto in grado di creare una superficie che possa resta-re più pulita più a lungo. Que-ste proprietà sono un vantag-gio ulteriore che si può accom-pagnare alla caratteristica anti-batterica, in modo da dotare la superficie ceramica di un’igiene profonda e sicura.

❱ Conclusioni

Ci sono difficoltà intrinseche associate all’incorporazione di additivi negli smalti ceramici. Queste difficoltà sono elevate in particolare nel settore dei sa-nitari, dove difetti anche di lieve entità possono facilmente de-teriorare la qualità della super-ficie. La capacità di offrire un prodotto che mantenga bassi livelli di carica batterica senza alcun impatto negativo dal pun-to di vista estetico è una vera e propria sfida a livello industria-le. Tuttavia, una volta acquisi-ta questa capacità, l’incorpo-razione di additivi nello smalto può permettere di tenere sot-to controllo la carica batterica sulle superfici ceramiche, con il vantaggio di ottenere una ri-duzione del biofilm, meno mac-chie e in generale un prodotto più pulito. 5

Focus on

FIG. 2: Confocal imagery of E. coli on an untreated (Left) and Microban-treated (Right) ceramic surface after 24hours under ideal growth conditions

Popolazione di E. coli su una superficie ceramica non trattata (a sinistra) e trattata con tecnologia Microban (a destra) dopo 24 ore in condizioni di crescita ideali (Immagine ottenuta al microscopio confocale)

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WHAT’S ON A NORMAL TILE.

WHAT’S ON A BACTERIA-FREE TILE.

Microban SilverShield ® technology can be applied to the glaze formulation of ceramic tiles and sanitary ware products to achieve an effective and durable antimicrobial

protection that works around the clock. For more information: www.microban.com

Salmonella enterica

Escherichia coli

Staphylococcus aureus


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