ISO 17721-12021 瓷砖表面抗菌活性的定量测定.试验方法.第1部分含有抗菌剂的瓷砖表面标准立项发展报告

瓷砖表面抗菌活性的定量测定第1部分：含有抗菌剂的瓷砖表面标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:QuantitativeDeterminationofAntibacterialActivityofCeramicTileSurfaces—TestMethods—Part1:CeramicTileSurfaceswithIncorporatedAntibacterialAgents摘要随着公共卫生意识的提升和抗菌功能建材的广泛应用，瓷砖表面抗菌性能的标准化定量测定已成为国际贸易与质量监管的关键技术基础。本报告以国际标准ISO17721-1:2021《瓷砖表面抗菌活性的定量测定试验方法第1部分：含有抗菌剂的瓷砖表面》为研究对象，系统梳理了该标准的立项背景、制定历程、核心技术内容及其在抗菌陶瓷产业中的应用价值。报告首先概述了抗菌瓷砖行业的发展现状与标准化需求，继而详细解析了标准的技术框架、试验原理、关键参数及与国际同类标准的协调关系，深入阐述了参与修订的核心技术机构及其在标准制定中的贡献。报告指出，该标准首次以国际统一的技术语言规范了含抗菌剂瓷砖表面抗菌活性的定量测定方法，有效解决了因试验条件差异导致的结果不可比问题，为产品质量分级、市场监管及国际贸易互认提供了权威依据。未来，伴随纳米抗菌材料与多功能复合瓷砖的迭代升级，该标准体系将向多菌种覆盖、模拟真实使用工况及快速检测方向持续演进。关键词：抗菌瓷砖；抗菌活性定量测定；ISO17721-1；试验方法标准化；表面抗菌性能；国际标准；陶瓷检测技术Keywords:Antibacterialceramictiles;Quantitativedeterminationofantibacterialactivity;ISO17721-1;Testmethodstandardization;Surfaceantibacterialperformance;Internationalstandard;Ceramictestingtechnology一、引言1.1抗菌瓷砖产业发展与标准化需求近年来，全球公共卫生事件频发，消费者对居住环境微生物安全的关注度持续攀升，抗菌功能建材因此从细分市场迅速走向主流。瓷砖作为建筑装饰中用量最大的无机非金属材料之一，凭借其致密表面、低吸水率和易于清洁等特性，成为搭载抗菌功能的重要载体。通过在釉料或坯体中引入银、铜、锌等金属离子抗菌剂，或采用光催化型纳米二氧化钛等无机抗菌材料，瓷砖表面可获得对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等常见致病菌的显著抑制效果。然而，抗菌性能的"有"与"优"之间差距悬殊。不同企业采用自定试验方法，导致同类产品标称抗菌率差异巨大，消费者难以辨识真实性能水平。部分厂商通过调整菌液浓度、接触时间、湿度条件等试验参数，可轻易获得高于95%甚至99%的"装饰性数据"。这一乱象严重制约了抗菌瓷砖市场的健康发展，也对进出口贸易中的质量互认构成障碍。在此背景下，制定与国际接轨的抗菌活性定量测定方法标准，成为产业界的共同呼声。1.2国际标准化组织与TC189技术委员会国际标准化组织（ISO）作为全球最权威的非政府性标准化机构，其下设的ISO/TC189（陶瓷砖技术委员会）长期致力于陶瓷砖及其相关产品的国际标准制修订工作。TC189的工作范围涵盖陶瓷砖的定义、分类、性能要求、试验方法及安装规范，秘书处承担单位为美国国家标准协会（ANSI）。截至目前，TC189已发布国际标准二十余项，在陶瓷砖国际标准体系中占据核心地位。ISO17721-1:2021的制定正是依托TC189下设工作组WG11“抗菌性能试验方法”（Antimicrobialperformancetestmethods）的具体推进，项目负责人由中日两国专家联合担任，充分体现了该领域技术力量的地理分布特征。二、标准制定背景与立项意义2.1既有抗菌检测标准的局限性在国际标准制定之前，瓷砖表面抗菌活性的测定主要参考日本工业标准JISZ2801（抗菌加工制品——抗菌性试验方法和抗菌效果）及国际标准ISO22196（塑料及其他非多孔表面抗菌活性的测定）。然而，这两项标准存在显著局限：第一，JISZ2801和ISO22196的试验对象以塑料等有机材料为主，其表面性质（亲水性、粗糙度、离子释放特性）与瓷砖釉面存在本质差异，直接套用会导致菌液铺展不均、接触界面不充分等问题；第二，上述标准对试样尺寸、菌液覆盖面积、培养湿度的设定未必适用于瓷砖样本的尺寸规格与吸水率特性；第三，ISO22196要求试验表面为"非多孔"材料，而部分抗菌瓷砖为亚光釉面或多孔质坯体表面，严格意义上难以界定其适用性。因此，产业界迫切需要在ISO框架下建立专属于瓷砖材料的抗菌活性测定方法。2.2从"定性"到"定量"的技术跨越早期抗菌瓷砖的抗菌效果评价多采用"抑菌圈法"或"贴膜接触法"等定性或半定量方法。抑菌圈法虽直观，但仅适用于抗菌剂溶出型材料，对非溶出型（接触杀灭型）抗菌涂层无效，且无法反映抗菌剂在真实使用条件下的抗菌动力学。ISO17721-1的立项立意在于建立以"菌落计数法"为核心、可在规定培养条件下定量计算抗菌活性值的高精度试验方法。该方法的科学本质在于：通过将已知浓度菌液与试样表面在规定温湿度条件下覆盖接触一定时间，洗脱后测定存活菌落数，与空白对照样品对比，计算出抗菌活性值（R值），从而以标准化语言描述材料表面的抗菌效率。这一技术路线实现了从"是否抗菌"到"抗菌多少"的升级，为性能分级与质量认证奠定了方法基础。三、标准核心技术内容解析3.1标准适用范围ISO17721-1:2021适用于"含有抗菌剂的瓷砖表面"，即抗菌剂在烧成前已混入釉料或坯体之中、经高温烧成后仍保有抗菌活性的产品。该标准不适用于单纯涂覆有机抗菌涂料（未经过烧成工艺）的瓷砖表面，也不适用于天然石材及其他非陶瓷类板材。该适用范围的界定精准回应了陶瓷生产工艺的独特性——高温烧成过程中（通常在1100℃以上），有机抗菌剂几乎完全分解，唯有耐高温无机抗菌体系方可存续，因此在原料配方阶段即引入抗菌剂的产品方可采用本标准的试验程序进行验证。3.2试验原理与关键参数标准规定的试验核心流程包括：试样准备（切割为50mm×50mm的方形试片，去离子水清洗并干燥灭菌）、菌悬液制备（采用新鲜培养的试验菌种，调整浓度至约1×10⁵～4×10⁵CFU/mL）、覆盖接触（在试样表面覆盖无菌聚乙烯薄膜，确保菌液均匀铺展且不流失）、培养（温度37℃±1℃，相对湿度不低于90%，培养时间为24小时±1小时）、洗脱与活菌计数（采用含中和剂的磷酸盐缓冲液洗脱，采用倾注平板法计数）。关键参数中，抗菌活性值（R）的计算公式为：R=(U_t−A_t)，其中U_t为空白对照样品在24小时培养后的活菌数对数值平均值，A_t为抗菌试样在相同条件下的活菌数对数值平均值。当R值≥2时，可判定该样品具有明确的抗菌活性（相当于抗菌率≥99%）；当R值<2时，则未达到标准规定的抗菌效果门槛。该阈值设定与ISO22196保持一致，便于跨材料体系的性能横向比较。3.3试验条件控制与可重复性为保证试验结果的实验室间可重复性和重现性，标准对关键试验条件施加了严格限定：菌种必须来源于权威菌种保藏机构并明确标注编号（推荐菌种包括金黄色葡萄球菌ATCC6538P和大肠杆菌ATCC8739）；培养湿度须通过放置饱和硝酸钾溶液的恒温培养箱加以控制，以避免因湿度不足导致薄膜下菌液干缩；洗脱过程中的振荡频率、涡旋时间及中和剂成分均有明确规定。此外，标准建议每个样品至少进行三个平行样测定，并设定空白对照组的回收活菌数下限（U_t须≥1×10⁴CFU/mL），否则试验判为无效需重新进行。这些细致规定显著提升了试验方法的稳健性，有效降低了因操作不当引起的系统误差。四、主要参与单位与标准研制贡献4.1中国建材检验认证集团股份有限公司（CTC）作为ISO/TC189国内技术对口单位的核心支撑机构，中国建材检验认证集团股份有限公司（以下简称"CTC"）在ISO17721-1:2021的制定过程中发挥了关键作用。CTC成立于1984年，前身为中国建筑材料科学研究总院测试技术研究所，是经国家认证认可监督管理委员会批准设立的第三方检验认证机构，长期承担建材领域国际标准、国家标准与行业标准的制修订工作。该集团拥有国家建筑材料质量监督检验中心、国家建筑卫生陶瓷质量监督检验中心等国家级检测平台，在抗菌建材检测领域积累了逾二十年的试验数据与技术经验。在ISO17721-1:2021的研制期间，CTC专家团队主导完成了以下核心技术工作：其一，牵头组织国内多家骨干陶瓷企业开展实验室间比对试验，系统评估了不同试片尺寸、不同菌液浓度及不同培养时间对抗菌活性值测定结果的影响，为标准参数的最终确定提供了大规模实验数据支撑；其二，针对国产抗菌瓷砖表面离子释放速率与有机覆盖膜接触界面的匹配性问题开展了专项研究，提出了改善菌液在疏水釉面均匀铺展的技术建议并被标准采纳；其三，主导完成了标准英文文本中试验程序部分的技术审校，确保术语的精准性和操作的明确性。CTC的参与不仅提升了我国在抗菌陶瓷国际标准制定中的话语权，也为国内企业应对技术性贸易壁垒提供了技术支撑平台。4.2其他国际参与力量的整合推动该标准的研制亦凝聚了日本、意大利、西班牙等主要瓷砖生产国的技术共识。日本专家依托其在JISZ2801基础上积累的丰富测试经验，在菌液覆盖方法和中和剂选择方面贡献了大量数据；意大利和西班牙的专家则结合欧洲瓷砖产业在釉面配方调整与烧成工艺控制方面的工程实践，对适用范围和技术限定了提出了务实建议。ISO/TC189/WG11工作组先后召开了五轮国际会议，通过充分协商最终达成共识，确保该标准在兼顾各地区技术差异的同时实现了统一的高度。五、标准实施与产业影响5.1对国内标准体系的辐射引领ISO17721-1:2021发布后，我国迅速启动了同等采用工作。国家标准GB/T40924《瓷砖表面抗菌活性的定量测定第1部分：含有抗菌剂的瓷砖表面》于2022年批准发布，等同采用该国际标准的技术内容。与此同时，中国建筑材料联合会归口的《抗菌陶瓷砖》团体标准亦将ISO17721-1的试验方法作为核心评价依据，要求产品的抗菌活性值R≥2.0方可标注"抗菌"标识。这一系列联动推动形成了"国际标准—国家标准—团体标准"三级贯标体系，有效终结了此前各企业自说自话的检测乱象。5.2在质量认证与国际贸易中的应用在CCC认证框架下的陶瓷砖产品认证中，抗菌性能虽尚未纳入强制性指标，但在绿色建材产品认证、工程招投标技术评分以及出口目的国准入审查中，ISO17721-1的符合性报告已成为重要的加分项和敲门砖。特别是在面向日本、韩国、东南亚及中东市场的出口贸易中，进口商普遍要求提供依据ISO17721-1或等同标准出具的第三方检测报告。该标准因此成为打破技术性贸易壁垒、构建国际互认信任链条的关键制度性工具。5.3推动行业质量提升与技术创新标准的实施倒逼瓷砖生产企业从"概念营销"转向"实证研发"。众多头部企业已建立内部实验室，配置超净工作台、恒温恒湿培养箱和菌落计数器等设备，按照ISO17721-1的方法对每批次产品进行出厂抽检。部分企业更在此基础上拓展了针对霉菌、病毒及耐药菌株的扩展性能评价。与此同时，标准明确的R值分级也为高抗菌性能产品（如R≥4，即抗菌率≥99.99%）提供了差异化竞争的技术标尺，推动行业从低价竞争转向性能竞争。六、结论与展望ISO17721-1:2021的发布实施标志着瓷砖表面抗菌活性测定正式迈入国际标准化、定量化的新阶段。该标准以严谨的试验设计、明确的适用边界和可操作的技术程序，填补了陶瓷砖领域抗菌性能国际检测标准的空白，为全球抗菌瓷砖产业提供了统一的质量标尺。标准确立的抗菌活性值（R）作为核心评价指标，已被多国标准体系和认证制度采纳，展现出强大的国际影响力与制度生命力。展望未来，抗菌瓷砖标准化将向三个方向延伸：其一，扩展菌种覆盖面，研制针对肺炎克雷伯菌、铜绿假单胞菌及白色念珠菌等临床常见条件致病菌的试验方法，适应医疗机构和公共空间对广谱抗菌的迫切需求；其二，开发模拟真实使用工况的试验体系，如模拟反复擦洗后抗菌持久性评价、模拟紫外线老化与化学清洁剂暴露后的性能衰减评价，使实验室结果更贴近实际服役行为；其三，发展快速检测与智能评价技术，探索基于ATP生物发光法或流式细胞术的高通量筛选手段，以缩短传统24小时培养周期带来的检测时效瓶颈。可以预见，在"健康中国"战略与全球公共卫生治理体系持续深化的时代背景下，以ISO17721-1为基石构建的抗菌瓷砖标准化生态将不断丰富完善，为人类居住环境的微生物安全提供更加坚实有力的技术保障。参考文献[1]ISO17721-1:2021,Quantitativedeterminationofantibacterialactivityofceramictilesurfaces—Testmethods—Part1:Ceramictilesur