CN102190447A

CN102190447A - 抗菌功能材料

Info

Publication number: CN102190447A
Application number: CN2010106085950A
Authority: CN
Inventors: 山本圭介; 竹田道弘; 市野照男; 河村优希; 大桥哲二; 加藤嘉洋
Original assignee: Lixil Corp
Current assignee: Lixil Corp
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2011-09-21
Also published as: JP2011190155A; JP5636705B2

Abstract

本发明提供一种充分发挥了导电性氧化锌的抗菌作用的抗菌功能材料。该抗菌功能材料为，将含有掺杂Al和/或Ga的氧化锌粒子的无机粘结剂，烧粘在基材表面而形成。作为无机粘结剂优选使用水玻璃。且优选为，使掺杂Ga的氧化锌分散在水中，并将其加入到水玻璃水溶液中，再进行混合而调配成喷射液，并将该喷射液喷射于基材上，在干燥后加热至150℃～700℃而进行烧粘。

Description

抗菌功能材料

技术领域

本发明涉及一种使玻璃、釉瓷以及面砖原料等基材的表面抗菌化而形成的抗菌功能材料，尤其涉及一种使用了导电性氧化锌来作为抗菌剂的抗菌功能材料。

背景技术

关于导电性氧化锌具有抗菌性，是如日本特开2002-104823号公报等所记载的这样已经众所周知的。在该公报的第0023段中，记载有一种作为导电性氧化锌而掺杂了铝、铟或锡的氧化锌。而在该公报的第0041段～第0043段中，记载有将导电性氧化锌固定在纤维质材料上、或将导电性氧化锌包含于合成树脂或涂料中的内容。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2002-104823号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在仅将导电性氧化锌固定在基材表面上的情况下，导电性氧化锌粒子仅以分散状而存在于基材表面的表面上，因此抗菌性能较低。而且，导电性氧化锌粒子容易从基材表面脱落。虽然也公知将导电性氧化锌等抗菌剂喷丸硬化(shotpeening)在面砖表面上的技术，但由于集尘损耗较多，从而会增加抗菌剂的消耗量，因此经济性较差。

当将导电性氧化锌混入合成树脂或涂料中时，存在于基材内部的导电性氧化锌完全或几乎起不到抗菌作用。虽然为了加强抗菌作用而需要大量添加导电性氧化锌，但如此大量添加导电性氧化锌时，存在损害基材特性的可能。

本发明的目的在于，提供一种使导电性氧化锌的抗菌功能充分发挥的抗菌功能材料。

用于解决课题的方法

本发明(技术方案1)中的抗菌功能材料为，将含有掺杂Al和/或Ga的氧化锌粒子的无机粘结剂烧粘在基材表面而形成的材料。

技术方案2中的抗菌功能材料为，在技术方案1中，其特征在于，氧化锌离子化而扩散在无机粘结剂中。

技术方案3中的抗菌功能材料为，在技术方案1或2中，其特征在于，氧化锌离子化而扩散在上述基材表面中。

技术方案4中的抗菌功能材料为，在技术方案1至3任意一项中，其特征在于，无机粘结剂为水玻璃。

技术方案5中的抗菌功能材料为，在技术方案1至4任意一项中，其特征在于，在氧化锌粒子中掺杂有Ga。

本发明的抗菌功能材料为，将导电性氧化锌通过无机粘结剂烧粘在基材表面上的材料。由于在该抗菌功能材料中，导电性氧化锌扩散在无机粘结剂中，从而导电性氧化锌遍布在基材表面上，因此抗菌作用良好。

在本发明中，含有导电性氧化锌的无机粘结剂层被烧粘在基材表面上，因此导电性氧化锌不会剥落等，从而持久性也良好。另外，制造时的抗菌剂的损耗也较少。

在本发明中，作为导电性氧化锌使用了掺杂Al和/或Ga的氧化锌。根据本发明人的研究结果，可以确定该掺杂Al和/或Ga的氧化锌、尤其是掺杂Ga的氧化锌，与掺杂In或Sn的氧化锌相比，抗菌作用更优秀。

另外，导电性氧化锌离子化而扩散在无机粘结剂中或基材表面中时，抗菌作用良好。当使用水玻璃作为无机粘结剂时，通过以150～800℃左右的低温进行烧粘，从而使导电性氧化锌在无机粘结剂中离子化而进行扩散。通过氧化锌在玻璃网络中扩散，从而也能够期待强化玻璃网络的效果。

具体实施方式

以下，进一步对本发明进行详细的说明。

<导电性氧化锌>

在本发明中所使用的导电性氧化锌为，掺杂Al和/或Ga的氧化锌，从成本的角度出发通常使用仅掺杂Al或Ga的氧化锌。Al的掺杂量优选为，对1g氧化锌掺杂1～200mg，尤其优选为掺杂10～70mg左右，Ga的掺杂量优选为，对1g氧化锌掺杂1～200mg，尤其优选为掺杂10～70mg左右。

烧粘之前的导电性氧化锌的平均粒径优选为5～100nm，尤其优选为10～50nm左右。此平均粒径是根据电子显微镜的成像而计测出的数值。

<无机粘结剂>

作为无机粘结剂，优选为水玻璃，尤其优选为3号～4号硅酸钠水玻璃。

<基材>

作为基材，优选为玻璃制品(玻璃板、玻璃工艺品等)、面砖烧成坯料(施釉、无釉)以及无釉面砖未烧成坯料等陶瓷质的材料。

<导电性氧化锌和无机粘结剂的混合以及烧粘>

导电性氧化锌和无机粘结剂中的水玻璃固体量的比优选为，重量比10/100～150/100左右，尤其优选为25/100～75/100左右。

水玻璃优选采用0.5～10wt％的水溶液，尤其优选为1～7wt％左右的水溶液。导电性氧化锌优选为在被分散于水中之后，添加到该水溶液中。分散有该导电性氧化锌的水玻璃水溶液，优选通过喷射法、浸渍法、涂抹法、蒸镀法、溅射法(Sputtering)等，尤其优选通过喷射法而被附着在基材表面上。此时，优选为，导电性氧化锌以在每100cm²(10cm×10cm)的基材表面上存在0.0001～1.0mg的方式而附着在基材表面上，尤其优选为，以存在0.05～0.2mg的方式而附着在基材表面上。

其后，在根据需要而进行了干燥后，优选以150～800℃、尤其优选以300～500℃，进行1～200分钟、尤其优选5～60分钟左右的加热处理，从而将含有导电性氧化锌的无机粘结剂烧粘在基材表面上。

当无机粘结剂为水玻璃时，导电性氧化锌离子化而扩散在玻璃网络中，从而在强化玻璃网络的同时，获得了较高的抗菌性能。

当未在水玻璃中添加颜料时，所生成的烧粘层呈无色透明，基材表面完全或几乎不会产生外观上的变化。但是，也可以通过事先对水玻璃加入颜料，从而对烧粘层进行着色。

当基材表面为玻璃、釉瓷以及面砖坯料等陶瓷质时，有时氧化锌的一部分也扩散到这些基材表面中。

以此种方式，使用无机粘结剂将导电性氧化锌烧粘在基材表面上而形成的抗菌功能材料，实质上仅在该抗菌功能材料的最表面部分存在导电性氧化锌，从而所使用的导电性氧化锌的全部或大部分会起到抗菌作用。另外，由于导电性氧化锌扩散在无机粘结剂中而遍布在基材表面上，因此抗菌作用良好。尤其是，由于在使用水玻璃作为无机粘结剂时，导电性氧化锌将离子化而扩散在由水玻璃构成的玻璃层中，因此使用少量的导电性氧化锌即可获得充分的抗菌作用。另外，由于该玻璃层向基材表面的附着力较高，且氧化锌还具有强化玻璃网络(Glass Network)的作用，因此能够长期发挥抗菌作用。

另外，由于在本发明中所使用的掺杂Al和/或Ga的氧化锌，通过以150℃以上的温度被烧粘而丧失导电性，因此在存在于抗菌功能材料表面的状态下，通常为非导电性氧化锌。

在本发明中，为了进一步提高抗菌作用，还可以加入银等其他的抗菌材料来进行烧粘。

【实施例1】

作为导电性氧化锌使用了掺杂Ga的氧化锌(Ga含量为50mg/g，平均粒径为30nm)，并且作为无机粘结剂使用了3号水玻璃。使掺杂Ga的氧化锌分散在水中，并将其加入到水玻璃水溶液中，再进行混合而调配出喷射液。在常温下将该喷射液喷射于施釉陶器质面砖(100×100×5mm)的表面上。在干燥后，通过以150℃、200℃、300℃、400℃或700℃的温度在空气环境中加热30分钟，从而进行了烧粘。

其他主要条件如下。

喷射液的组成

硅酸钠：作为固体成分，为2.0wt％

导电性氧化锌：1wt％

余量：水

通过喷射而实现的附着量：氧化锌为10mg/100cm²

通过JIS Z 2801对所获得的抗菌性面砖表面的抗菌活性进行了评价。结果如表1、2中所示。

另外，对所获得的抗菌性面砖表面进行X-射线衍射测量，从而测定了ZnO主峰(cukα、2θ＝36.159°)的高度。在表3中表示了将后文叙述的比较例1的烧粘前(涂抹后)的峰高度作为100％时的数据。

【实施例2】

作为导电性氧化锌使用了掺杂Al的氧化锌(Al的含量为50mg/g，平均粒径为30nm)，除此之外采用了与实施例1相同的设定。其结果如表1～3中所示。

【比较例1】

作为导电性氧化锌使用了掺杂In的氧化锌(In的含量为50mg/g，平均粒径为30nm)，除此之外采用了与实施例1相同的设定。其结果如表1～3中所示。

【比较例2】

作为导电性氧化锌使用了掺杂Sn的氧化锌(Sn的含量为50mg/g，平均粒径为30nm)，除此之外采用了与实施例1相同的设定。其结果如表1～3中所示。

【比较例3】

作为氧化锌使用了没有掺杂任何物质的氧化锌(平均粒径为30nm)，除此之外采用了与实施例1相同的设定。其结果如表1～3中所示。

【表1】

表1大肠菌抗菌活性值

【表2】

表2黄色葡萄球菌抗菌活性值

【表3】

表3ZnO X-射线衍射强度(％)

【考察】

如表1、2所示，根据本发明，与比较例1～3相比获得了更高的抗菌活性。尤其是，通过掺杂Ga而获得了更高的抗菌活性。

另外，为了研究所烧粘的含有氧化锌的玻璃层的耐水性，将实施例1及比较例1中的面砖在90℃的温水中浸渍了16小时之后，以同样的方式对抗菌性进行了测定，其结果如表4中所示。

【表4】

表4温水浸渍后的抗菌活性值

如表4所示，可以确定实施例1中的面砖在经过温水浸渍后也具有较高的抗菌性能。

Claims

1.一种抗菌功能材料，其为将含有掺杂Al和/或Ga的氧化锌粒子的无机粘结剂，烧粘在基材表面而形成。

2.如权利要求1所述的抗菌功能材料，其特征在于，氧化锌离子化而扩散在无机粘结剂中。

3.如权利要求1或2所述的抗菌功能材料，其特征在于，氧化锌离子化而扩散在该基材表面中。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的抗菌功能材料，其特征在于，无机粘结剂为水玻璃。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的抗菌功能材料，其特征在于，在氧化锌粒子中掺杂有Ga。