DE112020006192T5

DE112020006192T5 - Antibakterielle Glaszusammensetzung und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE112020006192T5
Application number: DE112020006192.2T
Authority: DE
Inventors: Namjin Kim; Daesung Kim; Young Seok Kim
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2022-11-10
Also published as: WO2021125801A1; CN115103821B; CN115103821A; US20230069627A1

Abstract

Es werden eine antibakterielle Glaszusammensetzung, die aus Komponenten hergestellt ist, die für den menschlichen Körper harmlos sind, und eine hervorragende Haltbarkeit und chemische Beständigkeit hat, wobei eine antibakterielle Funktion für eine lange Zeit aufrechterhalten wird, und deren Herstellungsverfahren offenbart.

Description

Hintergrund
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine antibakterielle Glaszusammensetzung mit antibakteriellen Eigenschaften und ein Herstellungsverfahren dafür.
Hintergrundtechnik
Mikroorganismen, wie etwa Keime, Pilze und Bakterien, sind in unseren Lebensräumen (z.B. Waschbecken, Kühlschrankregalen und Waschmaschinen) allgegenwärtig. Wenn diese Mikroorganismen in unsere Körper kommen, können sie lebensbedrohliche Infektionen verursachen. Folglich besteht ein Bedarf an einer antibakteriellen Glaszusammensetzung, die fähig ist, die Verbreitung von Mikroorganismen auf Haushaltsgegenständen, wie etwa Waschbecken, Kühlschrankregale, Backöfen oder Waschmaschinen, zu kontrollieren.
Gemäß einem herkömmlichen Verfahren wird die Anzahl von Wasserstoffkationen, die aus Feuchtigkeit und Metalloxiden erzeugt werden, erhöht, indem vielfältige Oxide in eine antibakterielle Glaszusammensetzung aufgenommen werden. Folglich erzeugt ein wässriges Medium eine saure Umgebung und die saure Umgebung tötet Mikroorgansimen ab. Jedoch weist die herkömmliche antibakterielle Glaszusammensetzung eine geringe Wasserbeständigkeit auf und hat einen Nachteil, dass eine saure Umgebung erzeugt werden muss.
Es gibt wohlbekannte antibakterielle Glaszusammensetzungen, die antibakterielle Aktivität zeigen, indem sie Ionen, wie etwa Ag, Zn und Au, eluieren. Diese Komponenten sind jedoch für den menschlichen Körper schädlich und teuer. Die antibakterielle Glaszusammensetzung, die diese Komponenten enthält, kann teuer in der Herstellung sein und kann die Gesundheit des Benutzers bedrohen.
Außerdem kann die antibakterielle Leistung der vorstehend beschriebenen Ionen-eulierenden antibakteriellen Glaszusammensetzung mit der Eluierung von Ionen gezeigt werden. Folglich kann die Haltbarkeit des antibakteriellen Glases mit der Zeit allmählich abnehmen.
Darüber hinaus wird ein Kunststoffmaterial als ein Teil von Haushaltsgegenständen, wie etwa Waschbecken, Kühlschrankregalen, Backöfen oder Waschmaschinen, verwendet.
Um ein derartiges Kunststoffmaterial herzustellen, wird ein Polymerharz spritzgegossen, um ein Kunststoffspritzgussprodukt herzustellen, und abhängig von dem Verwendungszweck werden während des Spritzgießens unterschiedliche Zusatzstoffe zugesetzt.
Jedoch können weiße Kunststoffe während des Spritzgießverfahrens zur Herstellung des Kunststoffspritzgussprodukts ungewollt nachdunkeln oder grau werden.
Folglich wird dem Polymerharz während des herkömmlichen Spritzgießverfahrens vorsätzlich ein weißes Pigment zugesetzt. Aufgrund des Zusetzens eines derartigen weißen Pigments besteht ein Problem, dass die Herstellungskosten steigen.

Zitierte Patentreferenz
Zitiertes Dokument 1
JP-Patent Nr. 3845975
Zitiertes Dokument 2
KR-Patentveröffentlichung Nr. 10-2016-0124193

Beschreibung der Offenbarung
Technische Probleme
Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die vorstehend bemerkten und andere Probleme zu lösen und eine neuartige antibakterielle Glaszusammensetzung bereitzustellen, die eine hervorragende Haltbarkeit und eine dauerhafte antibakterielle Wirkung hat, selbst wenn keine Metallionen eluiert werden.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine neuartige antibakterielle Glaszusammensetzung bereitzustellen, welche die äußere Farbe eines Spritzgussprodukts in gelb oder braun implementieren kann, obwohl sie Kupfer enthält.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine dauerhafte und wirtschaftliche antibakterielle Glaszusammensetzung bereitzustellen, die als ein Beschichtungsmaterial für ein Glasregal oder als Zusatzstoff für ein KunststoffSpritzgussprodukt verwendet werden kann.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine antibakterielle Glaszusammensetzung, die aus Komponenten hergestellt ist, die für den menschlichen Körper harmlos sind und eine hohe Haltbarkeit und chemische Beständigkeit haben, um die antibakterielle Funktion über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten, und ein Herstellungsverfahren dafür bereitzustellen.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine antibakterielle Glaszusammensetzung bereitzustellen, die nicht nur als ein antibakterielles Mittel dienen kann, das fähig ist, die Spezifikationen für das Erscheinungsbild eines weiß-basierten Spritzgussprodukts, sondern auch als ein weißes Pigment zu erfüllen, indem jede Komponente und ein Komponentenverhältnis gesteuert werden.
Technische Lösungen
Um die vorstehenden technischen Probleme zu lösen, kann eine Aufgabe einer antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung sein, die Menge des Gehalts an Ag, Cu und Fe und das Gehaltsverhältnis der anderen Komponenten geeignet zu steuern.
Insbesondere kann die antibakterielle Glaszusammensetzung 20 bis 60 Gewichtsprozent (oder Gew.-%) SiO₂; 5 bis 20 Gew.-% B₂O3; 10 bis 20 Gew.-% von mindestens einem aus Na₂O, K₂O und Li₂O; 20 bis 35 Gew.-% von mindestens einem aus ZnO, CaO und MgO; 0,01 bis 0,1 Gew.-% Ag₂O; 2 bis 6 Gew.-% CuO; und 4 bis 15 Gew.-% Fe₂O₃ umfassen, wodurch sie eine hervorragende Haltbarkeit und hervorragende antibakterielle Aktivität hat und ermöglicht, dass eine äußere Farbe ihrs Spritzgussprodukts eine gelbe Farbe oder eine braune Farbe zeigt.
In der antibakteriellen Glaszusammensetzung kann das Gehaltsverhältnis von Fe₂O₃ zu CuO die folgende Formel erfüllen: $1,5 \leq {Fe}_{2} O_{3} / CuO \leq 4,5$
Eine antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann eine neuartige silicatbasierte Glaszusammensetzung mit hervorragender Haltbarkeit und chemischer Beständigkeit sein, um über einen langen Zeitraum eine antibakterielle Funktion aufrechtzuerhalten und kann ein dauerhaftes und wirtschaftliches antibakterielles Mittel sein, das als ein Zusatzstoff für das Kunststoffspritzgussprodukt verwendet werden kann und gleichzeitig als ein weißes Pigment wirken kann.
Zu diesem Zweck kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß dieser Ausführungsform Ag₂O umfassen, das die wirksamste Komponente dahingehend ist, dass sie keine Farbe, aber antibakterieller Aktivität zeigt, anstatt die Komponente auszunehmen, die eine hervorragende antibakterielle Aktivität hat, aber das Glas farbig macht, wie etwa CuO.
Außerdem können P₂O₅ und B2O3 gemeinsam neben SiO₂ in einer großen Menge zugesetzt werden und dann als ein Glasbildner verwendet werden, um zu induzieren, dass Ag in der Glaszusammensetzung homogen als Ionen vorhanden ist.
Insbesondere kann eine antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß einer anderen Ausführungsform 20 bis 40 Gewichtsprozent (oder Gew.-%) SiO₂; 25 bis 45 Gew.-% der Summe von B₂O₃ und P₂O₅; 5 bis 20 Gew.-% von mindestens einem aus Na₂O, K₂O und Li₂O; 0,1 bis 10 Gew.-% Al₂O₃; 5 bis 15 Gew.-% TiO₂; 1 bis 8 Gew.-% ZnO; und 0,1 bis 2 Gew.-% Ag₂O umfassen.
Vorteilhafter Effekt
Die vorliegende Offenbarung kann die folgenden vorteilhaften Effekte zeigen. Die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das Gehaltsverhältnis der Komponenten steuern, wodurch sie eine hervorragende Haltbarkeit und hervorragende antibakterielle Aktivität hat.
Insbesondere kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung eine starke Glasmatrix erzeugen, die nicht mit Wasser reagiert, wodurch sie eine hervorragende Haltbarkeit aufweist. Außerdem kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung das Gehaltsverhältnis der Komponenten, die antibakterielle Aktivität zeigen, optimieren, wodurch sie neben der hervorragenden Haltbarkeit eine hervorragende antibakterielle Aktivität aufweist.
Außerdem kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung die Gehaltsmenge von Cu- und Fe-Komponenten einstellen, wodurch die äußere Farbe des spritzgegossenen Produkts als gelbe und braune Farben realisiert wird.
Außerdem kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung als ein antibakterielles Mehrzweckmittel verwendet werden, das auf unterschiedliche Produktgruppen angewendet werden kann.
Außerdem können die antibakterielle Glaszusammensetzung und deren Herstellungsverfahren gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung aus den Komponenten hergestellt werden, die für den menschlichen Körper harmlos sind und eine hohe Haltbarkeit und chemische Beständigkeit aufweisen, wodurch die antibakterielle Funktion über eine lange Zeit aufrechterhalten wird.
Außerdem können die antibakterielle Glaszusammensetzung und deren Herstellungsverfahren gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Komponenten und das Gehaltsverhältnis steuern, wodurch sie als ein antibakterielles Mittel wirkt, die Spezifikationen für das äußere Erscheinungsbild eines weiß-basierten Spritzgussprodukts erfüllt, und auch als ein weißes Pigment wirkt.
Folglich kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine neuartige silicatbasierte Glaszusammensetzung mit hoher Haltbarkeit und chemischer Beständigkeit sein, wodurch sie nicht nur die antibakterielle Funktion über eine lange Zeit aufrechterhält, sondern auch als ein Zusatzmittel für ein Kunststoffspritzgussprodukt verwendet wird und als ein weißes Pigment dient.
Wenn sie außerdem als das Zusatzmittel für das Kunststoffspritzgussprodukt verwendet wird, kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß dieser Ausführungsform die antibakterielle Aktivität sicherstellen und, selbst ohne das Hinzufügen eines separaten weißen Pigments, als das weiße Pigment wirken, wodurch aufgrund des Ausnehmens der Verwendung des weißen Pigments die Herstellungskosten gesenkt werden.
Spezifische Ergebnisse werden zusammen mit den vorstehend beschriebenen Ergebnissen in dem Abschnitt Detaillierte Beschreibung beschrieben.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die Farben von Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung und Vergleichsausführungsformen zeigt; und
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren eines antibakteriellen Glaspulvers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.

Detaillierte Beschreibung beispielhafter Ausführungsform
Die vorstehend beschriebenen Aspekte, Merkmale und Vorteile werden hier nachstehend unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen spezifisch beschrieben, so dass jemand mit gewöhnlichen Kenntnissen der Technik, welche die vorliegende Offenbarung betrifft, den technischen Kern der Offenbarung leicht implementieren kann. In der Offenbarung werden detaillierte Beschreibungen bekannter Technologien in Bezug auf die Offenbarung weggelassen, wenn erachtet wird, dass sie den Kern der Offenbarung unnötig unklar machen. Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen gemäß der Offenbarung unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen spezifisch beschrieben. In den Zeichnungen können identische Bezugszahlen identische oder ähnliche Komponenten bezeichnen.
Hier können Ausdrücke von „eine Komponente ist in einem oberen oder unteren Abschnitt bereitgestellt“ bedeuten, dass die Komponenten in Kontakt mit einer oberen Oberfläche oder einer unteren Oberfläche bereitgestellt oder angeordnet ist. Die vorliegende Offenbarung ist nicht dazu gedacht, zu beschränken, dass andere Elemente zwischen den Komponenten und auf der Komponente oder unterhalb der Komponente bereitgestellt werden.
Es versteht sich, dass wenn auf ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“, „gekoppelt“ Bezug genommen wird, das Element direkt mit dem anderen Element verbunden sein kann oder auch dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz dazu auf ein Element als „direkt verbunden“ mit einem anderen Element Bezug genommen wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden.
Wenn nicht anders dargelegt, kann über diese Spezifikation hinweg jedes Element einfach oder mehrfach sein.
Wenn nicht anders angezeigt, sollen die Singularformen „ein“, „eine“ und „der/die/das“ die Pluralformen ebenfalls umfassen. Es sollte sich ferner verstehen, dass die Begriffe „aufweisen“ oder „umfassen“ und Ähnliche, die hier dargelegt werden, nicht notwendigerweise als alle die dargelegten Komponenten oder Schritte enthaltend ausgelegt werden sollen, sondern als einige der dargelegten Komponenten oder Schritte ausklammernd ausgelegt werden können oder als zusätzliche Komponenten oder Schritte enthaltend ausgelegt werden können.
Über die Offenbarung hinweg können die Begriffe „A und/oder B“, wie sie hier verwendet werden, A, B oder A und B bezeichnen, und die Begriffe „C bis D“ können, wenn nicht das Gegenteil dargelegt wird, C oder größer und D oder kleiner bezeichnen.
Hier nachstehend werden eine antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung und deren Herstellungsverfahren im Detail beschrieben.
<Antibakterielle Glaszusammensetzung 1>
Die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist auf: 20 bis 60 Gewichtsprozent (oder Gew.-%) SiO₂; 5 bis 20 Gew.-% B₂O3; 10 bis 20 Gew.-% von mindestens einem aus Na₂O, K₂O und Li₂O; 20 bis 35 Gew.-% von mindestens einem aus ZnO, CaO und MgO; 0,01 bis 0,1 Gew.-% Ag₂O; 2 bis 6 Gew.-% CuO; und 4 bis 15 Gew.-% Fe₂O₃.
Die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann sowohl eine hervorragende Haltbarkeit als auch antibakterielle Leistung haben und Charakteristiken haben, die konfiguriert sind, um dem Äußeren eines Spritzgussprodukts eine gelbe oder braune Farbe zu geben. Hier nachstehend werden die in der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung enthaltenen Komponenten im Detail beschrieben.
SiO₂ ist eine Schlüsselkomponente, die konfiguriert ist, um eine Glasstruktur zu bilden und als ein Rahmen der Glasstruktur zu dienen. Die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann SiO₂ in einer Menge von 20 bis 60 Gew.-% enthalten. SiO₂ bildet im Vergleich zu P₂O₅, das ein repräsentativer Glasbildner ist, weniger OH-Gruppen auf einer Glasoberfläche, so dass es vorteilhaft darin ist, zu erleichtern, dass Metallionen die Glasoberfläche positiv aufladen. Vorzugsweise kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung nur SiO₂ ohne P₂O₅ als den Glasbildner enthalten. Wenn SiO₂ in einer Menge enthalten ist, die 60 Gew.-% überschreitet, könnte es ein Problem in der Hinsicht geben, dass die Verarbeitbarkeit und die Herstellungsausbeute in einem Abschreckverfahren verschlechtert werden, da die Viskosität in einem Glasschmelzverfahren zunimmt. Wenn im Gegensatz dazu SiO₂ in einer Menge von weniger als 20 Gew.-% zugesetzt wird, könnte es ein Problem in der Hinsicht geben, dass die Glasstruktur geschwächt ist und die Wasserbeständigkeit verringert ist.
B₂O₃ ist eine Komponente, die zusammen mit SiO₂ als ein Glasbildner dient, um die Verglasung der Glaszusammensetzung zu ermöglichen. Da es einen niedrigen Schmelzpunkt hat, kann B₂O₃ eine Komponente sein, die nicht nur den eutektischen Punkt eines Schmelzmaterials senkt, sondern auch dazu dient, die Verglasung der Glaszusammensetzung zu erleichtern. Da sie eine große Menge an Metallkomponenten umfasst, die die antibakterielle Aktivität zeigen, sollte die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung eine passende Menge von B₂O₃ umfassen. Wenn B₂O₃ jedoch in einer vorgegebenen passenden Menge oder mehr in der antibakteriellen Glaszusammensetzung enthalten ist, könnte die Bindungsstruktur von Glas geschwächt werden, wodurch die Haltbarkeit oder Wasserbeständigkeit des Glases verschlechtert wird. Unter Berücksichtigung des Gleichgewichts mit anderen Komponenten kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung 5 bis 20 Gew.-% B₂O₃ umfassen. Wenn B₂O₃ in einer Menge enthalten ist, die 20 Gew.-% überschreitet, könnte die Bindungsstruktur von Glas, wie vorstehend beschrieben, geschwächt werden, wodurch ein Problem der Verschlechterung der Haltbarkeit oder Wasserbeständigkeit des Glases bewirkt wird. Wenn B₂O₃ im Gegensatz dazu in einer Menge von weniger als 5 Gew.-% enthalten ist, könnte es ein Problem geben, dass die Verglasung schwierig ist.
In der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann der Gehalt von SiO₂ höher als der von B₂O₃ sein. Wenn der Gehalt von B₂O₃ höher als der von SiO₂ ist, könnte die Haltbarkeit oder die Wasserbeständigkeit des Glases geschwächt sein.
Alkalioxide, wie etwa Na₂O, K₂O und Li₂O, sind Oxide, die konfiguriert sind, um als ein Netzwerkmodifikator für die Nichtvernetzung in der Glaszusammensetzung zu wirken. Diese Komponenten können nicht alleine verglast werden, aber die Verglasung kann möglich sein, wenn sie in einem gewissen Verhältnis mit einem Netzwerkbildner, wie etwa SiO₂ und B₂O₃, gemischt werden. Wenn in der Glaszusammensetzung nur eine dieser Komponenten enthalten ist, könnte die Haltbarkeit des Glases in einem Bereich, in dem die Verglasung möglich ist, geschwächt sein. Wenn in der Glaszusammensetzung jedoch zwei oder mehr dieser Komponenten enthalten sind, kann die Haltbarkeit des Glases wieder erhöht werden. Die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann 10 bis 20 Gew.-% von mindestens einem aus Na₂O, K₂O und Li₂O umfassen. Wenn in der Glaszusammensetzung mindestens eines aus Na₂O, K₂O und Li₂O in einer Menge, die 20 Gew.-% überschreitet, enthalten ist, könnte sich die Haltbarkeit der Glaszusammensetzung erheblich verschlechtern. Wenn im Gegensatz dazu mindestens eines aus Na₂O und/oder K₂O und/oder Li₂O in einer Menge von weniger als 1 Gew.-% zugesetzt wird, könnte die Verglasung schwierig sein.
ZnO und CaO können Komponenten sein, die als ein Netzwerkbildner und ein Netzwerkmodifikator in der Glasstruktur dienen. Außerdem sind sie solche der Schlüsselkomponenten, welche die antibakterielle Aktivität der Glaszusammensetzung zeigen. Die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann 20 bis 35 Gew.-% von mindestens einem aus ZnO, CaO und MgO umfassen. Wenn mindestens eines aus ZnO, CaO und MgO in einer Menge von weniger als 20 Gew.-% enthalten ist, könnte es schwierig sein, die antibakterielle Aktivität der Glaszusammensetzung zu zeigen. Wenn mindestens eines aus ZnO, CaO und MgO im Gegensatz dazu in einer großen Menge, die 35 Gew.-% überschreitet, zugesetzt wird, könnten die Haltbarkeit oder die thermischen Eigenschaften der Glaszusammensetzung verschlechtert werden.
Ag₂O, CuO und Fe₂O₃ können Schlüsselkomponenten sein, welche die antibakterielle Aktivität der Glaszusammensetzung in der vorliegenden Offenbarung zeigen. Wenn es in SiO₂-basiertem Glas enthalten ist, könnte Ag₂O leicht als Ag-Metall abgeschieden werden. Um folglich die Abscheidung von Ag₂O zu verhindern, sollte B₂O₃ in einer passenden Menge in dem Glas enthalten sein. Wenn der Gehalt von B₂O₃ in dem Glas jedoch zu hoch ist, könnte die Bindungsstruktur des Glases geschwächt werden und die Wasserbeständigkeit des Glases könnte verschlechtert sein. Die herkömmliche antibakterielle Glaszusammensetzung zeigt die antibakterielle Aktivität durch Erleichtern der Eluierung von CuO und Ag₂O. Jedoch kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung die antibakterielle Aktivität durch Ermöglichen, dass Ag₂O, CuO und Fe₂O₃ positiv geladen werden, zeigen. Um den vorstehend beschriebenen Mechanismus zu zeigen, kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung 0,01 bis 0,1 Gew.-% Ag₂O; 2 bis 6 Gew.-% CuO; und 4 bis 15 Gew.-% Fe₂O₃ umfassen. Wenn CuO in einer Menge, die 6 Gew.-% überschreitet, enthalten ist, könnte Cu auf der Oberfläche des Glases abgeschieden werden und es könnte ein heterogenes Glas ausgebildet werden. Auch könnte, wenn Ag₂O in einer Menge, die 0,1 Gew.-% überschreitet, enthalten ist, Ag auf der Oberfläche des Glases abgeschieden werden und es könnte ein heterogenes Glas gebildet werden. Ähnlich könnte, wenn Fe₂O₃ in einer Menge, die 15 Gew.-% überschreitet, enthalten ist, Fe auf der Oberfläche des Glases abgeschieden werden und es könnte ein heterogenes Glas gebildet werden. Wenn diese Komponenten im Gegensatz dazu in einer Menge von weniger als dem minimalen Wert enthalten sind, könnte die antibakterielle Leistung verschlechtert werden.
Vorzugsweise kann der Gesamtgehalt von Fe₂O₃ und CuO weniger als 20 Gew.% sein. Wenn die Summe von CuO und Fe₂O₃ 20 Gew.-% oder weniger ist, kann die Bindungsstruktur des Glases genug gestärkt werden, um die Wasserbeständigkeit zu verbessern, aber wenn die Summe mehr als 20 Gew.-% ist, könnte lediglich die Abscheidung auf der Glasoberfläche sattfinden, um heterogenes Glas zu erhalten.
<Herstellungsverfahren für antibakterielle Glaszusammensetzung 1>
Als Nächstes wird ein Herstellungsverfahren der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung im Detail beschrieben.
Das Herstellungsverfahren der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das Verfahren zur Vorbereitung der vorstehend beschriebenen antibakteriellen Glaszusammensetzung; ein Verfahren zum Schmelzen der antibakteriellen Glaszusammensetzungsmaterialien; und ein Verfahren zum Ausbilden der antibakteriellen Glaszusammensetzung durch Abkühlen der geschmolzenen antibakteriellen Glaszusammensetzung auf einer Abschreckwalze umfassen.
Die antibakteriellen Glaszusammensetzungsmaterialien können ausreichend gemischt und geschmolzen werden. Vorzugsweise können die antibakteriellen Glaszusammensetzungsmaterialien in einem Temperaturbereich von 1200 bis 1300°C geschmolzen werden. Die antibakteriellen Glaszusammensetzungsmaterialien können 10 bis 60 Minuten lang geschmolzen werden.
Demnach können die antibakteriellen Glaszusammensetzungsmaterialien unter Verwendung eines Kühlers und einer Abschreckwalze abgeschreckt werden, wodurch die antibakterielle Glaszusammensetzung ausgebildet wird.
<Verfahren zum Anwenden der antibakteriellen Glaszusammensetzung 1>
Als Nächstes kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung auf eine Oberfläche eines Zielobjekts beschichtet werden. Das Zielobjekt kann eine Metallplatte, eine getemperte Glasplatte, ein Teil oder alles eines Kochgeräts sein. Das Beschichtungsverfahren kann ein Verfahren zum Auftragen einer Beschichtungslösung auf die Oberfläche des Zielobjekts und dessen Brennen oder ein Verfahren zum Sprühen der Beschichtungslösung umfassen. Das Beschichtungsverfahren ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die antibakterielle Glaszusammensetzung kann 300 bis 450 Sekunden lang in einem Temperaturbereich von 700 bis 750°C gebrannt werden.
Außerdem kann das antibakterielle Glas als ein Zusatzstoff auf ein Kunststoffharz-Spritzgussprodukt angewendet werden. Das antibakterielle Glaspulver gemäß der vorliegenden Offenbarung kann in einer passenden Menge in das Kunststoffharz-Spritzgussprodukt aufgenommen werden, um der Oberfläche des Spritzgussprodukts die antibakterielle Leistung zu verleihen.
<Antibakterielle Glaszusammensetzung 2>
Eine antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann aus einer Komponente, die für den menschlichen Körper harmlos ist, hergestellt werden und kann eine hohe Haltbarkeit und chemische Beständigkeit haben, um die antibakterielle Funktion für eine lange Zeit aufrechtzuerhalten.
Außerdem kann die antibakterielle Glaszusammensetzung der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Offenbarung als ein antibakterielles Mittel, das die Spezifikationen eines weiß-basierten Spritzgussprodukts erfüllt, und auch als ein weißes Pigment dienen, indem die Komponenten und das Komponentenverhältnis gesteuert werden.
Dazu kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß dieser Ausführungsform 20 bis 40 Gew.-% SiO₂; 25 bis 45 Gew.-% der Summe von B₂O₃ und P₂O₅; 5 bis 20 Gew.-% von mindestens einem aus Na₂O, K₂O und Li₂O; 0,1 bis 10 Gew.-% Al₂O₃; 5 bis 15 Gew.-% TiO₂; 1 bis 8 Gew.-% ZnO; und 0,1 bis 2 Gew.-% Ag₂O umfassen.
Als ein Ergebnis kann die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß dieser Ausführungsform eine neuartige silicatbasierte Glaszusammensetzung mit einer hohen Haltbarkeit und hoher chemischer Beständigkeit sein, so dass sie die antibakterielle Funktion für eine lange Zeit aufrechterhalten kann. Ebenso kann die antibakterielle Glaszusammensetzung ein dauerhaftes und wirtschaftliches antibakterielles Mittel sein, das fähig ist, als ein weißes Pigment und als ein Zusatzstoff eines Kunststoffspritzgussprodukts zu dienen.
Da es seine Beschränkung in der Hinsicht hat, dass das Massenglas getrübt ist, so dass es eine weiße Farbe erzeugt, sollte die antibakterielle Glaszusammensetzung gemäß dieser Ausführungsform als das antibakterielle Glas realisiert werden, das aus den Komponenten hergestellt ist, die fähig sind, antibakterielle Aktivität zu zeigen, ohne eine Farbe zu zeigen.
Folglich kann Ag₂O, das die wirksamste Komponente beim Ausdrücken der antibakteriellen Aktivität ist, ohne eine Farbe zu zeigen, zugesetzt werden anstatt die Komponente auszunehmen, die das Glas eine Farbe zeigen lässt. Um jedoch mit der Verglasung weiterzumachen, wenn Ag₂O zu einer silcatbasierten Glaszusammensetzung zugesetzt wird, könnte Ag, das ein Material mit starker Reduktionsleistung ist, nicht gleichmäßig als Ionen in der Glaszusammensetzung vorhanden sein, sondern könnte als Ag selbst abgeschieden werden. Um dies zu verhindern, kann ferner zusammen mit SiO₂ eine große Menge von P₂O₅ und B₂O₃ zugesetzt werden. Das homogene Vorhandensein von Ag als Ionen kann in der Glaszusammensetzung unter Verwendung von Ag als ein Glasbildner induziert werden.
Um außerdem das Glas in der vorliegenden Offenbarung zu trüben (d.h. kristallisieren), kann es notwendig sein, die Komponenten zu kombinieren, die leicht die Kristallisierung in der Glaszusammensetzung zeigen können. Zu diesem Zweck kann TiO₂, das als ein Kristallisationskeim dient, verwendet werden, und P₂O₅ kann in einer Menge von 8 Gew.-% oder mehr zugesetzt werden, um die Kristallisation zu fördern.
Hier nachstehend werden die Funktionen und Gehalte der Komponenten, die in der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten sind, im Detail beschrieben.
SiO₂ ist ein Glasbildner, der konfiguriert ist, um die Verglasung zu erleichtern, und eine Schlüsselkomponente, die als ein struktureller Rahmen von Glas dient. Wenngleich es nicht als eine direkte Komponente zum Zeigen der antibakteriellen Aktivität wirkt, bildet SiO₂ im Vergleich zu P₂O₅, das ein repräsentativer Glasbildner ist, weniger OH-Gruppen auf einer Glasoberfläche, so dass es vorteilhaft dabei ist, zu erleichtern, dass Metallionen die Glasoberfläche positiv aufladen.
SiO₂ kann vorzugsweise in einem Gehaltsanteil von 20 bis 40 Gew.-% des Gesamtgewichts der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten sein. 34 bis 39 Gew.-% können stärker bevorzugt sein. Wenn SiO₂ in einer großen Menge über 40 Gew.-% zugesetzt wird, könnte es ein Problem in der Hinsicht geben, dass die Verarbeitbarkeit und die Herstellungsausbeute in einem Kühlprozess verschlechtert werden, da die Viskosität in einem Glasschmelzverfahren zunimmt. Wenn im Gegensatz dazu SiO₂ in einer Menge von weniger als 20 Gew.-% zugesetzt wird, könnte es ein Problem in der Hinsicht geben, dass die Glasstruktur geschwächt wird und die Wasserbeständigkeit verringert wird.
B₂O₃ und P₂O₅ können eine Komponente sein, die als ein Glasbildner wirkt, um zusammen mit SiO₂ die Verglasung der Glaszusammensetzung zu ermöglichen. B₂O₃ und P₂O₅ können verschiedene Strukturen in Glas haben. Si hat die Koordinationszahl 4 und B hat die Koordinationszahlen 3 oder 4 und P hat die Koordinationszahl 4. Die Einfachbindungsstärke mit Sauerstoff (kcal/Mol) ist jeweils 106 und 89 bis 119 (da es zwei Koordinationszahlen gibt) und 88 bis 111 (da es eine Doppelbindungsstruktur mit Sauerstoff gibt). Da die Si-O-Einfachbindungsstärke von SiO₂ stärker als die der anderen Komponenten ist, kann es relativ leicht sein, Ag auf einen metallischen Zustand zu reduzieren.
Die Stärke der Bindung zwischen Si-O kann größer als die Stärke der Bindung mit Ag-Ionen sein. Auch kann Ag eine Komponente mit einer geringen Reaktivität aus verschiedenen in dem Glas enthaltenen Materialien, und einem großen Bestreben, selbst als Metall zu existieren, sein. Um jedoch unter Verwendung von Ag ein Glas zu erzeugen, das eine antibakterielle Aktivität zeigt, kann es notwendig sein, einen Zustand zu erzeugen, in dem Ag in einem ionischen Zustand in dem Glas homogen verteilt ist.
Um folglich die Ag-Ionisierung zu induzieren, indem eine große Menge von B und P aufgenommen wird, die fähig sind, in einem Zustand mit einer kleineren Einfachbindungsstärke mit Sauerstoff als Si zu existieren, können in dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung 25 Gew.-% oder mehr der Summe von B₂O₃ und P₂O₅ zugesetzt werden. Wenn jedoch der Gehalt der Summe von B₂O₃ und P₂O₅ 45 Gew.-% überschreitet, kann er die Gehalte der anderen Komponenten beeinträchtigen, um die antibakterielle Aktivität eher zu verschlechtern. Folglich wird bevorzugt, dass die Summe von B₂O₃ und P₂O₅ in einem Gehaltsverhältnis von 25 bis 45 Gew.-% des Gesamtgewichts der antibakteriellen Glaszusammensetzung zugesetzt wird.
Wenn in dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung P₂O₅ in einer Menge von weniger als 8 Gew.-% zugesetzt wird, könnte es schwierig sein, das Glas zu trüben und dann eine Funktion als ein weißes Pigment zu zeigen. Folglich kann B₂O₃ in einer Menge von 20 bis 40 Gew.-% des Gesamtgewichts der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zugesetzt werden und P₂O₅ kann strenger auf ein Gehaltsverhältnis von 8 Gew.-% oder mehr gesteuert werden. 8 bis 15 Gew.-% können stärker bevorzugt sein.
Alkalioxide, wie etwa Na₂O, K₂O und Li₂O, sind konfiguriert, um als ein Netzwerkmodifikator für die Nichtvernetzung in der Glaszusammensetzung zu wirken. Diese Komponenten können nicht allein verglast werden, aber die Verglasung kann möglich sein, wenn sie in einem gewissen Verhältnis mit einem Netzwerkbildner, wie etwa SiO₂ und B₂O₃, gemischt werden. Wenn nur eine dieser Komponenten in der Glaszusammensetzung enthalten ist, könnte die Haltbarkeit des Glases in einem Bereich, in dem die Verglasung möglich ist, verringert werden. Wenn jedoch zwei oder mehr dieser Komponenten in der Glaszusammensetzung enthalten sind, kann die Glashaltbarkeit wieder erhöht werden. Dies wird als ‚Mischalkalieffekt‘ bezeichnet.
Folglich wird bevorzugt, dass mindestens eines von Na₂O, K₂O und Li₂O basierend auf dem Gesamtgewicht der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung in einem Gehaltsverhältnis von 5 bis 20 Gew.-% enthalten ist.
Wenn eines oder mehrere von Na₂O, K₂O und Li₂O in einer großen Menge, die 20 Gew.überschreitet, zugesetzt werden, könnten die thermischen Eigenschaften der Glaszusammensetzung verschlechtert werden. Wenn im Gegensatz dazu eines oder mehrere von Na₂O, K₂O und Li₂O in einer Menge von weniger als 5 Gew.-% zugesetzt werden, könnte es schwierig werden, die Valenz einer Komponente, wie etwa ZnO, zu steuern, und die antibakterielle Aktivität kann dann verschlechtert werden.
Wenn jedoch Li₂O in einer großen Menge, die 3 Gew.-% überschreitet, enthalten ist, könnte die Verglasung schwierig sein und die Möglichkeit der Entglasung könnte zunehmen. Folglich wird stärker bevorzugt, das Li₂O streng auf ein Gehaltsverhältnis von 3 Gew.-% oder weniger des Gesamtgewichts der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung gesteuert wird.
Al₂O₃ kann eine Komponente sein, die konfiguriert ist, um die chemische Haltbarkeit und Wärmebeständigkeit von Glas zu verbessern. Es wird bevorzugt, dass Al₂O₃ in einem Gehaltsanteil von 0,1 bis 10 Gew.-% des Gesamtgewichts der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung zugesetzt wird. Wenn Al₂O₃ in einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-% zugesetzt wird, könnte die Haltbarkeit von Glas verschlechtert werden. Wenn Al₂O₃ im Gegensatz dazu in einer großen Menge, die 10 Gew.-% überschreitet, zugesetzt wird, könnte während des Kühlprozesses die Entglasung aus dem Verglasungsbereich heraus auftreten oder es könnte Unvermischbarkeit auftreten.
TiO₂ kann eine Komponente sein, die konfiguriert ist, um wie Al₂O₃ die chemische Haltbarkeit und die Wärmebeständigkeit von Glas zu verbessern. Es wird bevorzugt, dass TiO₂ mit einem Gehaltsanteil von 5 bis 15 Gew.-% der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zugesetzt wird. Wenn TiO₂ in einer Menge von weniger als 5 Gew.-% zugesetzt wird, könnte die Glashaltbarkeit verschlechtert werden. Wenn TiO₂ im Gegensatz dazu in einer großen Menge, die 15 Gew.-% überschreitet, zugesetzt wird, könnte während des Kühlverfahrens aus dem Entglasungsbereich heraus die Entglasung oder Unvermischbarkeit auftreten.
ZnO kann eine Komponente sein, die als ein Netzwerkbildner und ein Netzwerkmodifikator in der Glasstruktur dient. Außerdem kann es eine der Schlüsselkomponenten sein, welche die antibakterielle Aktivität der Glaszusammensetzung zeigt.
ZnO kann in einem Gehaltsanteil von 1 bis 8 Gew.-% des Gesamtgewichts der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung enthalten sein. Wenn ZnO mit weniger als 1 Gew.-% zugesetzt wird, könnte es schwierig sein, die antibakterielle Aktivität der Glaszusammensetzung zu zeigen. Wenn ZnO im Gegensatz dazu in einer großen Menge, die 8 Gew.-% überschreitet, zugesetzt wird, könnten die Haltbarkeit oder die thermischen Eigenschaften der Glaszusammensetzung verschlechtert werden.
Ag₂O kann in einem ionischen Zustand in dem Glas vorhanden sein und kann eine wirksame Komponente beim Zeigen der antibakteriellen Aktivität sein.
Ag₂O kann in einem Gehaltsanteil von 0,1 bis 2 Gew.-% des Gesamtgewichts der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß dieser Ausführungsform zugesetzt werden. Wenn Ag₂O in einer Menge von weniger als 0,1 Gew.-% zugesetzt wird, könnte es schwierig sein, die Wirkung der antibakteriellen Aktivitätsverbesserung zu zeigen. Wenn Ag₂O im Gegensatz dazu in einer großen Menge, die 2 Gew.-% überschreitet, zugesetzt wird, könnte eine Möglichkeit bestehen, die Verglasung durch die Abscheidung von Silbermetall instabil zu machen.
Hier nachstehend wird Bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen ein Herstellungsverfahren für antibakterielles Glaspulver gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Herstellungsverfahren für antibakterielles Glaspulver gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Wie in 2 gezeigt, kann das Herstellungsverfahren für antibakterielles Glaspulver gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ein Mischverfahren S110, ein Schmelzverfahren S120, ein Kühlverfahren S130 und ein Mahlverfahren S140 umfassen.
Mischen
In dem Mischverfahren S110 können 20 bis 40 Gew.-% SiO₂; 25 bis 45 Gew.-% der Summe von B₂O₃ und P₂O₅, 5 bis 20 Gew.-% von mindestens einem aus Na₂O, K₂O und Li₂O, 0,1 bis 10 Gew.-% Al₂O₃, 5 bis 15 Gew.-% TiO₂, 1 bis 8 Gew.-% ZnO und 0,1 bis 2 Gew.-% Ag₂O gemischt und gerührt werden, wodurch die antibakterielle Glaszusammensetzung ausgebildet wird.
Hier können 10 bis 40 Gew.-% B₂O₃ zugesetzt werden und 8 Gew.-% oder mehr P₂O₅ können zugesetzt werden.
Außerdem wird bevorzugt, dass 8 bis 15 Gew.-% P₂O₅ zugesetzt werden.
Außerdem wird stärker bevorzugt, dass 3 Gew.-% oder weniger Li₂O zugesetzt werden.
Schmelzen
In dem Schmelzverfahren S120 kann die antibakterielle Glaszusammensetzung geschmolzen werden.
In diesem Verfahren kann das Schmelzen 1 bis 60 Minuten lang bei 1200 bis 1300°C durchgeführt werden. Wenn die Schmelztemperatur weniger als 1200°C ist oder die Schmelzzeit weniger als 1 Minute ist, kann die antibakterielle Glaszusammensetzung nicht vollständig geschmolzen werden, wodurch die Unvermischbarkeit der Glasschmelze bewirkt wird. Wenn die Schmelztemperatur im Gegensatz dazu 1300°C überschreitet oder die Schmelzzeit 60 Minuten überschreitet, können übermäßige Energie und Zeit erforderlich sein, was dadurch nicht wirtschaftlich ist.
Kühlen
In dem Kühlverfahren S130 kann die geschmolzene antibakterielle Glaszusammensetzung auf eine Raumtemperatur gekühlt werden.
In diesem Verfahren kann das Kühlen in einem Verfahren zum Kühlen in einem Ofen durchgeführt werden. Wenn eine Luftkühlung oder Wasserkühlung angewendet wird, könnten starke innere Spannungen des antibakteriellen Glases gebildet werden und dies könnte in einigen Fällen Risse verursachen. Folglich wird das Kühlen im Ofen als das Kühlverfahren bevorzugt.
Mahlen
In dem Mahlschritt S140 kann das gekühlte antibakterielle Glas gemahlen werden. Dabei kann ein Trockenmahlwerk zum Mahlen verwendet werden.
Das antibakterielle Glas kann fein pulverisiert werden, um das antibakterielle Glaspulver herzustellen. Das antibakterielle Glaspulver kann vorzugsweise einen mittleren Durchmesser von 30 µm oder weniger haben. Der stärker bevorzugte Durchmesser kann 15 bis 25 µm sein.
<Ausführungsform 1>
<Herstellung der antibakteriellen Glaszusammensetzung>
Die antibakterielle Glaszusammensetzung mit einem Gehaltsverhältnis, das in nachstehender Tabelle 1 gezeigt ist. Die Komponenten können 3 Stunden lang in einem V-Mischer ausreichend gemischt werden. Na₂CO₃, K₂CO₃, Li₂CO₃ und CaCO₃ werden als Ausgangsmaterialien für Na₂O, K₂O, Li₂O und CaO verwendet, und die anderen Komponenten sind die gleichen wie in Tabelle 1 gezeigt. Die gemischten Materialien werden 30 Minuten lang ausreichend geschmolzen und auf einer Abschreckwalze abgeschreckt, wodurch Glasbruch erhalten wird.

Der in dem vorstehenden Verfahren erhaltene Glasbruch wird etwa 5 Stunden lang unter Verwendung eines Mahlwerks (d.h. einer Strahlmühle) gemahlen, nachdem die Anfangspartikelgröße mit der Kugelmühle gesteuert wurde. Die pulverisierten Partikel gehen durch ein 325-Mesh-Sieb (ASTM C285-88), um die die D50-Partikelgröße auf 5 bis 15 µm zu steuern, und schließlich wird das antibakterielle Glaspulver hergestellt. [Tabelle 1]

Komponenten	Ausführungsform 1	Ausführungsform 2	Ausführungsform 3	Vergleichsausführungsform 1	Vergleichsausführungsform 2
SiO₂	23,6	35,1	33,9	26	30,6
B₂O₃	18,2	6,8	6,1	20	23,5
Na₂O	10	10,7	9,1	11	12,9
K₂O	5,5	5,9	4,5	6	7,1
Li₂O	1,8	-	-	2	2,4
ZnO	27,3	19,5	19,5	30	23,5
CaO	-	9,8	4,9	-	-
MgO	-	-	4,9	-	-
CuO	4,5	2,4	4,9	-	-
Fe₂O₃	9	9,75	12,19	5	-
Ag₂O	0,1	0,05	0,01	-	-

<Herstellung eines Kunststoffspritzgussprodukts mit zugesetztem antibakteriellem Glas>
Ein Spritzgussprodukt mit einer Fläche von 200 mm × 100 mm und einer Dicke von 3 mm wird unter Verwendung von Polypropylenharz hergestellt. Drei Spritzgussprodukte, die jeweils 4 Gew.-% des antibakteriellen Glaspulvers gemäß den Ausführungsformen 1 bis 3 enthalten, und zwei Spritzgussprodukte, die jeweils 4 Gew.-% des antibakteriellen Glaspulvers gemäß den Vergleichsausführungsformen 1 und 2 enthalten, werden hergestellt. Ein Experiment zum Anti-Biofilm wird auf den sechs Spritzgussobjekten ausgeführt.
<Experimentelle Ausführungsform - antibakterieller Wirkungsgrad, Anti-Biofilm>
Antibakterielle Eigenschaften wurden wie folgt für die Spritzgussprodukte, die in den Ausführungsformen und Vergleichsausführungsformen hergestellt wurden, bewertet.
Um die antibakterielle Leistung der antibakteriellen Glaszusammensetzung gemäß der vorliegenden Offenbarung zu bestätigen, wird das ASTM E2149-13a-Schüttelkolbenverfahren verwendet.

Um die Anti-Biofilm-Wirkung zu bestätigen, wird das ASTM E2562-12-Standard-Testverfahren verwendet. [Tabelle 2]

	Ausführungsform 1	Ausführungsform 2	Ausführungsform 3	Vergleichsausführungsform 1	Vergleichsausführungsform 2
Antibakterieller Wirkungsgrad (ASTM E2149-13a Schüttelkolbenverfahren) Staphylococcus aureus	99,9%	99,9%	99,9%	66,7%	40,0%
Antibakterieller Wirkungsgrad (ASTM E2149-13a Schüttelkolbenverfahren) Escherichia coli	99,9%	99,9%	99,9%	77,1%	42,9%
Antibakterieller Wirkungsgrad (ASTM E2149-13a Schüttelkolbenverfahren) Klebsiella pneumococcus	99,9%	99,9%	99,9%	70,9%	73,8%
Anti-Biofilm (ASTM E2562-12) Pseudomonas aeruginasa	99,9%	99,9%	99,9%	98,6%	91,2%

Wie in Tabelle 2 gezeigt, wird bestätigt, dass die Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung hervorragende antibakterielle Leistungen haben.
Im Vergleich zu den Ausführungsformen wird bestätigt, dass die Vergleichsausführungsformen ziemlich unbefriedigende antibakterielle Leistungen haben. Bezugnehmend auf 1 zeigen die Ausführungsformen gelbe und braune Farben, aber die Vergleichsausführungsformen zeigen rote und graue Farben.
<Ausführungsform 2>
1. Herstellung des antibakteriellen Glaspulvers
Ausführungsform 2-1
Die antibakterielle Glaszusammensetzung mit der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung kann bei einer Temperatur von 1250°C in einem elektrischen Ofen geschmolzen werden. Danach kann die geschmolzene Glaszusammensetzung durch das Luftkühlverfahren auf einem Edelstahlblech in einer Glasmassenform gekühlt werden, wodurch antibakterielles Glas in Bruchform erhalten wird. Dann kann das antibakterielle Glas mit einem trockenen Mahlwerk (z.B. einer Kugelmühle) pulverisiert und dann durch ein 400 Maschensieb passiert werden, so dass antibakterielles Glaspulver mit einer D90-Partikelgröße von 20 µm hergestellt werden kann.
Ausführungsform 2-2
Antibakterielles Glaspulver mit einer D90-Partikelgröße von 25 µm wird auf die gleiche Weise wie dem Verfahren in der Ausführungsform 1 hergestellt, abgesehen davon, dass die in Tabelle 1 gezeigte antibakterielle Glaszusammensetzung bei einer Temperatur von 1220°C in einem elektrischen Ofen geschmolzen wird.
Vergleichsbeispiel 2-1
Antibakterielles Glaspulver mit einer D90-Partikelgröße von 20 µm wird mit dem gleichen Verfahren wie dem Verfahren in der Ausführungsform 1 hergestellt, abgesehen davon, dass die antibakterielle Glaszusammensetzung mit der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung bei einer Temperatur von 1240°C in einem elektrischen Ofen geschmolzen wird.
Vergleichsbeispiel 2-2

Antibakterielles Glaspulver mit einer D90-Partikelgröße von 25 µm wird auf mit dem gleichen Verfahren wie dem Verfahren in der Ausführungsform 1 hergestellt, abgesehen davon, dass die antibakterielle Glaszusammensetzung mit der in Tabelle 3 gezeigten Zusammensetzung bei einer Temperatur von 1250°C in einem elektrischen Ofen geschmolzen wird. [Tabelle 3] (Einheit: Gew.-%)

Klassifizierung	Ausführungsform 2-1	Ausführungsform 2-2	Vergleichsausführungsform 2-1	Vergleichsausführungsform 2-2
SiO₂	26	36,7	35,1	37,1
B₂O₃	20	7,2	6,8	10,6
Na₂O	11	11,2	10,7	13,9
K₂O	6	6,1	5,9	6,3
Li₂O	2	-	-	2,5
Al₂O₃	1	-	-	-
TiO₂	0,5	-	-	13,7
ZnO	27	20,4	19,5	4,6
CaO	-	10,2	9,8
MoO₃	-	-	-	11,3
CuO	5	5,1	-	-
FeO₃	1,5	3,1	-
MnO₂	-	-	12,2	-
Gesamt	100	100	100	100

2. Messung des antibakteriellen Wirkungsgrads

Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse der Messung des antibakteriellen Wirkungsgrads des antibakteriellen Glaspulvers, das gemäß den Ausführungsformen 2-1 bis 2-2 und den Vergleichsausführungsformen 2-1 bis 2-2 hergestellt wurde. Um in diesem Fall den antibakteriellen Wirkungsgrad jedes antibakteriellen Glaspulvers zu bestätigen, wurden durch ASTM E2149-13a und ein Schüttelkolbenverfahren die antibakteriellen Aktivitätswerte gegen Staphylococcus aureus und Escherichia coli gemessen. Außerdem wurde ferner die antibakterielle Aktivität gegen Pneumococcus und Pseudomonas aeruginosa bewertet. [Tabelle 4]

Klassifizierung		Ausführungsform 1	Ausführungsform 2	Vergleichsausführungsform	Vergleichsausführungsform 2
Antibakterieller Wirkungsgrad (ASTM E2149-13a, Schüttelkolbenverfahren)	Staphylococcus aureus	99,9%	99,9%	60,0%	75,7%
	Escherichia coli	99,9%	99,9%	54,02%	24,0%
	Klebsiella pneumococcus	99,9%	99,9%	52,0%	17,4%
	Pseudomonas aeruginosa	99,9%	99,9%	79,9%	34,8%

Wie in Tabelle 3 und Tabelle 4 gezeigt, kann bestätigt werden, dass das gemäß den Ausführungsformen 2-1 bis 2-2 antibakterielle Glaspulver einen antibakteriellen Wirkungsgrad von 99% oder mehr zeigt. Das gemäß den Ausführungsformen 2-1 bis 2-2 hergestellte Glaspulver zeigt eine weiße Farbe.
Es kann jedoch bestätigt werden, dass das gemäß den Vergleichsausführungsformen 2-1 bis 2-2 hergestellte antibakterielle Glaspulver einen antibakteriellen Wirkungsgrad von 90% oder weniger zeigt. Das gemäß der Vergleichsausführungsform 2-1 hergestellte antibakterielle Glaspulver zeigt eine braune Farbe und das gemäß der Vergleichsausführungsform 2-2 hergestellte antibakterielle Glaspulver zeigt eine transparente Farbe.
3. Herstellung des Spritzgussprodukts
Ausführungsform 2-3
2 Gew.-% des gemäß der Ausführungsform 1 hergestellten antibakteriellen Glaspulvers und 9 Gew.-% PP- (Polypropylen-) Harz werden gemischt. Danach wird die Mischung unter Verwendung einer Spritzgießvorrichtung spritzgegossen, wodurch ein Spritzgussprodukt mit 200 mm (horizontal), 100 mm (Länge) und 3 mm (Dicke) hergestellt wird.
Vergleichsausführungsform 3
2 Gew.-% des gemäß der Vergleichsausführungsform 2-1 hergestellten antibakteriellen Glaspulvers und 98 Gew.-% PP- (Polypropylen-) Harz werden gemischt. Danach wird die Mischung unter Verwendung einer Spritzgießvorrichtung spritzgegossen, wodurch ein Spritzgussprodukt mit 200 mm (horizontal), 100 mm (Länge) und 3 mm (Dicke) hergestellt wird.
4. Messung der antibakteriellen Aktivität
Tabelle 5 zeigt die Ergebnisse der Messung der antibakteriellen Aktivität für Spritzgussprodukte, die gemäß der Ausführungsform 2-3 und der Vergleichsausführungsform 2-3 hergestellt wurden. Um in diesem Fall die antibakterielle Aktivität für jedes Spritzgussprodukt zu bestätigen, werden antibakterielle Aktivitätswerte gegen Staphylococcus aureus und E. coli durch JIS Z 2801, das ein antibakterielles Standardtestverfahren ist, und ein Filmhaftungsverfahren gemessen. Außerdem wird ferner die antibakterielle Aktivität gegen Pneumococcus und Pseudomonas aeruginosa bewertet.

Hier werden die antibakteriellen Aktivitätswerte basierend auf dem folgenden Umsetzungsverfahren bewertet.

Antibakterieller Aktivitätswert	Antibakterieller Wirkungsgrad
2,0 oder höher	99,0%
3,0 oder höher	99,9%
4,0 oder höher	99,99%

[Tabelle 5]

Klassifizierung		Ausführungsform 3	Vergleichsausführungsform 3
Antibakterieller Wirkungsgrad (JIS Z 2801, das ein antibakterielles Standardtestverfahren ist, und Filmhaftungsverfahren)	Staphylococcus aureus	99,9%	96,5%
	Escherichia coil	99,9%	97,1%
	Klebsiella pneumooccus	99,9%	96,4%
	Pseudomonas aeruginosa	99,9%	96,7%

Wie in Tabelle 5 gezeigt, wird gemessen, dass der antibakterielle Aktivitätswert des Spritzgussprodukts, das basierend auf der Ausführungsform 2-3 hergestellt wird, 2,0 oder höher ist, und bestätigt, dass es 99% oder mehr antibakteriellen Wirkungsgrad zeigt.
Es wird jedoch gemessen, dass die antibakteriellen Aktivitätswerte der Spritzgussprodukte, die gemäß der Vergleichsausführungsform 2-3 hergestellt werden, weniger als 2,0 haben, und bestätigt, dass sie weniger als 99,0% antibakteriellen Wirkungsgrad zeigen.
Wie sich aus den vorstehenden experimentellen Ergebnissen ergibt, zeigt das Spritzgussprodukt, das gemäß Ausführungsform 2-3 hergestellt wird, im Vergleich zu dem Spritzgussprodukt, das gemäß der Vergleichsausführungsform 2-3 hergestellt wird, eine überlegene antibakterielle Aktivität.
Die Ausführungsformen werden vorstehend unter Bezug auf eine Anzahl ihrer veranschaulichenden Ausführungsformen beschrieben. Jedoch soll die vorliegende Offenbarung die hier dargelegten Ausführungsformen und Zeichnungen nicht beschränken, und von Fachleuten der Technik können zahlreiche andere Modifikationen und Ausführungsformen entworfen werden. Ferner sollen die Effekte und basierend auf der Offenbarung vorhersagbare Effekte in dem Bereich der Offenbarung enthalten sein, auch wenn sie in der Beschreibung der Ausführungsformen nicht explizit beschrieben sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 3845975 [0009]

Claims

Antibakterielle Glaszusammensetzung, die aufweist: 20 bis 60 Gewichtsprozent (oder Gew.-%) SiO₂; 5 bis 20 Gew.-% B₂O3; 10 bis 20 Gew.-% von mindestens einem aus Na₂O, K₂O und Li₂O; 20 bis 35 Gew.-% von mindestens einem aus ZnO, CaO und MgO; 0,01 bis 0,1 Gew.-% Ag₂O; 2 bis 6 Gew.-% CuO; und 4 bis 15 Gew.-% Fe₂O₃.
Antibakterielle Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei mehr Gehalt an SiO₂ als Gehalt an B₂O₃ zugesetzt ist.
Antibakterielle Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Gehaltsverhältnis von Fe₂O₃ zu CuO die folgende Formel erfüllt: $1,5 \leq {Fe}_{2} O_{3} / CuO \leq 4,5$
Antibakterielle Glaszusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Gesamtgehalt von Fe₂O₃ und CuO 20 Gew.-% oder weniger ist.
Herstellungsverfahren für eine antibakterielle Glaszusammensetzung, das aufweist: Vorbereiten einer antibakteriellen Glaszusammensetzung, die aufweist: 20 bis 60 Gewichtsprozent (oder Gew.-%) SiO₂; 5 bis 20 Gew.-% B₂O3; 10 bis 20 Gew.-% von mindestens einem aus Na₂O, K₂O und Li₂O; 20 bis 35 Gew.-% von mindestens einem aus ZnO, CaO und MgO; 0,01 bis 0,1 Gew.-% Ag₂O; 2 bis 6 Gew.-% CuO; und 4 bis 15 Gew.-% Fe₂O₃; Schmelzen der antibakteriellen Glaszusammensetzung; und Herstellen einer antibakteriellen Glaszusammensetzung durch Kühlen der geschmolzenen antibakteriellen Glaszusammensetzung auf einer Abschreckwalze.
Herstellungsverfahren der antibakteriellen Glaszusammensetzung nach Anspruch 5, wobei mehr Gehalt an SiO₂ als Gehalt an B₂O₃ zugesetzt ist.
Herstellungsverfahren der antibakteriellen Glaszusammensetzung nach Anspruch 5, wobei das Gehaltsverhältnis von Fe₂O₃ zu CuO die folgende Formel erfüllt: $1,5 \leq {Fe}_{2} O_{3} / CuO \leq 4,5$
Herstellungsverfahren der antibakteriellen Glaszusammensetzung nach Anspruch 5, wobei der Gesamtgehalt von Fe₂O₃ und CuO 20 Gew.-% oder weniger ist.
Antibakterielle Glaszusammensetzung, die aufweist: 20 bis 40 Gewichtsprozent (oder Gew.-%) SiO₂; 25 bis 45 Gew.-% der Summe von B₂O₃ und P₂O₅; 5 bis 20 Gew.-% von mindestens einem aus Na₂O, K₂O und Li₂O; 0,1 bis 10 Gew.-% Al₂O₃; 5 bis 15 Gew.-% TiO₂; 1 bis 8 Gew.-% ZnO; und 0,1 bis 2 Gew.-% Ag₂O.
Antibakterielle Glaszusammensetzung nach Anspruch 9, wobei das B₂O₃ in einer Menge von 20 bis 40 Gew.-% zugesetzt ist, und das P₂O₅ in einer Menge von 8 Gew.-% oder mehr zugesetzt ist.
Antibakterielle Glaszusammensetzung nach Anspruch 10, wobei das P₂O₅ in einer Menge von 8 bis 15 Gew.-% zugesetzt ist.
Antibakterielle Glaszusammensetzung nach Anspruch 9, wobei das Li₂O in einer Menge von 3 Gew.-% oder weniger zugesetzt ist.
Herstellungsverfahren für antibakterielles Glaspulver, das aufweist: (a) Mischen und Rühren von 20 bis 40 Gew.-% SiO₂, 25 bis 45 Gew.-% der Summe von B₂O₃ und P₂O₅, 5 bis 20 Gew.-% von mindestens einem aus Na₂O, K₂O und Li₂O, 0,1 bis 10 Gew.-% Al₂O₃, 5 bis 15 Gew.-% TiO₂, 1 bis 8 Gew.-% ZnO und 0,1 bis 2 Gew.-% Ag₂O, wodurch eine antibakterielle Glaszusammensetzung ausgebildet wird; (b) Schmelzen der antibakteriellen Glaszusammensetzung; (c) Kühlen der geschmolzenen antibakteriellen Glaszusammensetzung; und (d) Mahlen des gekühlten antibakteriellen Glases.
Herstellungsverfahren für antibakterielles Glaspulver nach Anspruch 13, wobei in (a) das B₂O₃ in einer Menge von 20 bis 40 Gew.-% zugesetzt wird und das P₂O₅ in einer Menge von 8 Gew.-% oder mehr zugesetzt wird.
Herstellungsverfahren für antibakterielles Glaspulver nach Anspruch 13, wobei das P₂O₅ in einer Menge von 8 bis 15 Gew.-% zugesetzt wird.
Herstellungsverfahren für antibakterielles Glaspulver nach Anspruch 13, wobei in (a) das Li₂O in einer Menge von 3 Gew.-% oder weniger zugesetzt wird.