JP2001247337A - 抗菌性付与用ガラス組成物、及びそれを用いた抗菌性高分子複合材料、抗菌性高分子複合材料成形体 - Google Patents

抗菌性付与用ガラス組成物、及びそれを用いた抗菌性高分子複合材料、抗菌性高分子複合材料成形体

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 少量の添加量で、高い耐久性を備える抗菌性
付与用ガラス組成物を提供する。 【解決手段】 抗菌性付与用ガラス組成物は、Ｐ２Ｏ５
を１〜１３ｍｏｌ％、Ｂ ２Ｏ３を５０〜７５ｍｏｌ％、
Ａｌ２Ｏ３を２〜１５ｍｏｌ％、ＭｇＯ，ＣａＯ，Ｂａ
Ｏ，ＺｎＯから選択される１種又は２種以上のもの（耐
水性付与用成分）を７〜４５ｍｏｌ％含有するガラス組
成物に、Ａｇ２Ｏが０．５〜３．０重量％含有される。
このような抗菌性付与用ガラス組成物は、耐水性付与用
成分をガラス組成物に７〜４５ｍｏｌ％含有させたた
め、抗菌性付与対象材料に対して少量の添加量で抗菌性
付与効果を従来のものと同様程度に維持しつつ耐水性を
向上させることが可能で、さらに、耐洗剤性も十分に保
持しており、特に浴室、台所等の水周りでの抗菌性持続
効果が発揮される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、抗菌性付与用ガラ
ス組成物、及びそれを用いた抗菌性高分子複合材料、抗
菌性高分子複合材料成形体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、無機系抗菌剤、例えば銀を担持し
たリン酸ジルコニウム、銀ゼオライト、溶解性ガラス等
を使用した抗菌樹脂製品が水周り製品として多く普及さ
れている。
【０００３】特に、溶解性ガラスは、制御された溶解速
度を持つように、ガラスの物理的、化学的特性を考慮し
て組成を調整したガラスの総称であり、抗菌性を有する
銀、銅、亜鉛化合物等を含有させたものは、数時間から
数年の任意の期間にわたって定められた一定速度で、前
記銀、銅、亜鉛イオンを溶出させることができるものと
して知られている。そして、溶出した銀、銅、亜鉛イオ
ンは、細菌や微生物の細胞壁へ吸着したり、細胞内に濃
縮したりして、いわゆるオリゴジナミー作用によって細
菌や微生物の成育を阻害し、抗菌作用を発揮するもので
ある。この溶解性ガラスは、抗菌剤を使用するあらゆる
分野で利用されており、合成樹脂製品や繊維製品等に複
合させることも行われている。複合方法は、さまざまに
開発されており、成形前の材料から練り込んで製品化し
たり、製品に後加工で抗菌性の溶解性ガラスを付着させ
たりすることも行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような溶解性ガラ
ス等の上記無機系抗菌剤を含む水周り製品（例えば抗菌
樹脂製品）は、いずれも水や洗剤と接する機会の多いこ
とから抗菌効果の持続性が保ちにくい。そのため、高い
添加量が必要とされる。添加量を多くすると経済的にコ
スト高になるだけでなく、無機系抗菌剤に含有される銀
等による変色の問題も生じやすくなり、製品の外観上好
ましくない。
【０００５】本発明の課題は、少量の添加量で、高い抗
菌耐久性を備える抗菌性付与用ガラス組成物、及びそれ
を用いた抗菌性高分子複合材料、抗菌性高分子複合材料
成形体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】上記課題
を解決するために、本発明の抗菌性付与用ガラス組成物
は、Ｐ２Ｏ５を１〜１３ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３を５０〜７
５ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を２〜１５ｍｏｌ％、ＭｇＯ，
ＣａＯ，ＢａＯ，ＺｎＯから選択される１種又は２種以
上のものを７〜４５ｍｏｌ％含有するガラス組成物に、
Ａｇ２Ｏが０．５〜３．０重量％含有されていることを
特徴とする。
【０００７】上記構成のガラス組成物は、一般的に溶解
性ガラスであって、このような溶解性ガラスを含有する
抗菌性付与用ガラス組成物からは、ガラス組成物（溶解
性ガラス）中に含まれるＡｇ成分が任意の期間にわたっ
て定められた一定速度で溶出され、Ａｇ成分により、樹
脂等の抗菌性付与対象材料に対して高い抗菌性を付与す
ることが可能となる。そして、本発明の上記抗菌性付与
用ガラス組成物においては、耐水性を向上させるための
成分として、Ａｌ２Ｏ３を２〜１５ｍｏｌ％、ＭｇＯ，
ＣａＯ，ＢａＯ，ＺｎＯから選択される１種又は２種以
上のもの（以下、これを耐水性付与用成分ともいう）を
７〜４５ｍｏｌ％含有させたため、抗菌性付与対象材料
に対して少量の添加量で抗菌性付与効果を従来のものと
同様程度に維持しつつ、耐水性を向上させることが可能
で、特に水周りでの抗菌性持続効果が向上する。さら
に、該耐水性付与用成分のガラス組成物への含有量を７
〜４５ｍｏｌ％としたため、耐洗剤性も十分に保持して
おり、特に台所、浴室、トイレ等の洗剤を頻繁に使用す
る場所での抗菌性持続効果が発揮される。
【０００８】なお、ガラス組成物中の耐水性付与用成分
の含有量が７ｍｏｌ％未満の場合、ガラス組成物（溶解
性ガラス）の耐水性が十分に得られなくなり、該溶解性
ガラスの溶解速度が速過ぎて、抗菌性持続効果が低下す
る場合がある。耐水性付与用成分の含有量が４５ｍｏｌ
％を超えると、溶解性ガラスの水に対する溶解速度が遅
くなり、当該抗菌性付与用ガラス組成物の少量添加での
抗菌効果が見込めなくなる一方、逆に、洗剤に対しては
溶解速度が速くなり、洗剤に対する抗菌耐久性が見込め
なくなる場合があり、洗剤に対する抗菌性持続効果が低
下する場合がある。なお、耐水性付与用成分の含有量は
好ましくは７〜４０ｍｏｌ％、さらに好ましくは７〜２
５ｍｏｌ％とするのがよい。
【０００９】次に、上記抗菌性付与用ガラス組成物に含
有される各成分の臨界的意味を以下に説明する。
【００１０】Ｂ２Ｏ３はガラス組成物（溶解性ガラス）
においてガラス形成の主成分となる。ガラス組成物中の
Ｂ２Ｏ３の含有量が５０ｍｏｌ％未満の場合、溶解性ガ
ラスのガラス化が困難になる場合がある他、溶解性ガラ
スの溶解速度が遅く、十分な抗菌効果が見込めなくなる
場合がある。Ｂ２Ｏ３の含有量が７５ｍｏｌ％を超える
と、溶解性ガラスの溶解速度が速過ぎて抗菌性持続効果
が得られなくなる場合がある。なお、Ｂ２Ｏ３の含有量
は好ましくは５５〜７５ｍｏｌ％、さらに好ましくは５
５〜７２ｍｏｌ％とするのがよい。
【００１１】Ｐ２Ｏ５はガラス組成物中で上記Ａｇ２Ｏ
成分を安定化させ、Ａｇ成分に基づく変色を抑えるため
の成分である。ガラス組成物中のＰ２Ｏ５の含有量が１
ｍｏｌ％未満の場合、Ａｇ成分が不安定となって、抗菌
性付与対象材料への複合時や光により変色しやすくなる
場合がある。Ｐ２Ｏ５の含有量が１３ｍｏｌ％を超える
と、溶解性ガラスのガラス化が困難になる場合がある。
なお、Ｐ２Ｏ５の含有量は好ましくは１〜１０ｍｏｌ
％、さらに好ましくは１〜９ｍｏｌ％とするのがよい。
【００１２】Ａｌ２Ｏ３は耐水性、耐洗剤性を上げるた
めの成分となる。ガラス組成物中のＡｌ２Ｏ３の含有量
が２ｍｏｌ％未満の場合、耐水性、耐洗剤性の向上効果
が十分でなく、特に水周りでの抗菌性持続効果が見込め
なくなる場合がある。Ａｌ２Ｏ３の含有量が１５ｍｏｌ
％を超えると、溶解性ガラスのガラス化が困難になる場
合がある。なお、Ａｌ２Ｏ３の含有量は好ましくは２〜
１２ｍｏｌ％、さらに好ましくは５〜１２ｍｏｌ％とす
るのがよい。
【００１３】このようなガラス組成物に、Ａｇ２Ｏが
０．５〜３．０重量％含有されているわけであるが、こ
のＡｇ２Ｏが抗菌作用を示す主たる成分となる。ガラス
組成物に対するＡｇ２Ｏの含有量が、０．５重量％未満
の場合、当該抗菌性付与用ガラス組成物の抗菌性付与対
象材料への少量添加での抗菌効果が得られなくなる場合
がある。また、Ａｇ２Ｏの含有量が、３．０重量％を超
えると、抗菌性付与対象材料（複合化された結果として
の抗菌性製品）に変色が生じる場合がある。なお、ガラ
ス組成物に対するＡｇ２Ｏの含有量は好ましくは０．５
〜２．５重量％、さらに好ましくは０．９〜２．５重量
％とするのがよい。
【００１４】上記ガラス組成物には、Ｌｉ２Ｏ，Ｎａ２
Ｏ，Ｋ２Ｏから選択される１種又は２種以上のもの（以
下、これをガラス化促進成分ともいう）を１〜１３ｍｏ
ｌ％含有させることができる。上記ガラス化促進成分
は、ガラス組成物（溶解性ガラス）のガラス化を容易化
するものであって、該ガラス化促進成分の含有量が１ｍ
ｏｌ％未満の場合、溶解性ガラスのガラス化を容易にす
る効果が十分でなくなる場合がある。また、１５ｍｏｌ
％を超えると、ガラス組成物（溶解性ガラス）の水に対
する溶解速度が速くなり、抗菌性持続効果が低下する場
合がある。なお、ガラス組成物中のガラス化促進成分の
含有量は好ましくは１〜１０ｍｏｌ％、さらに好ましく
は４〜１０ｍｏｌ％とするのがよい。
【００１５】一方、上記ガラス組成物には、ＳｉＯ２を
１〜１５ｍｏｌ％含有させることができる。ＳｉＯ
２は、耐水性、耐洗剤性を向上させるための成分であっ
て、該ＳｉＯ２の含有量が１ｍｏｌ％未満の場合、Ｓｉ
Ｏ２による耐水性、耐洗剤性を向上させる効果が不十分
となる場合があり、１５ｍｏｌ％を超えると、溶解性ガ
ラスの溶解速度が遅くなり、十分な抗菌効果が見込めな
くなる場合がある。
【００１６】以上のような構成の抗菌性付与用ガラス組
成物は、微粉砕化して粒子形態とし樹脂等の抗菌性付与
対象材料に複合化するのがよく、その場合、平均粒径を
０．１〜５５μｍとすることができる。平均粒径が０．
１μｍ未満の場合、粒子の製造が困難になる場合がある
他、抗菌性付与対象材料へ複合化した場合に偏在が生
じ、複合を均一にできない場合があるため、抗菌性付与
効果が低下したり、抗菌性付与対象材料（複合化された
結果としての抗菌性製品）の性能が特にその偏在領域に
おいて低下したりする場合がある。また、平均粒径が５
５μｍを超える場合、抗菌性付与対象材料の特性が低下
したり、抗菌性付与対象材料（抗菌性製品）が外観不良
を起こしたりする場合がある。なお、平均粒径は好まし
くは０．５〜５５μｍ程度にするのがよい。
【００１７】なお、平均粒径の測定は、例えばレーザー
回折式粒度計を用いることができる。この場合、レーザ
ー回折式粒度計による測定では、入射レーザー光の凝集
粒子による回折挙動と、孤立した一次粒子による回折挙
動とで大きな差異を生じないため、測定された粒径が、
一次粒子単体で存在するものの粒径なのか、あるいはこ
れが凝集した二次粒子の粒径なのかが互いに区別されな
い。したがって、該方法で測定した平均粒径は、凝集を
起こしていない孤立した一次粒子も広義に含めた二次粒
子の平均粒径を反映した値となる。
【００１８】次に、本発明の抗菌性高分子複合材料は、
上記記載の抗菌性付与用ガラス組成物を、高分子材料基
質中に分散、及び／又は該基質表面に定着することによ
り複合化させたことを特徴とする。このような抗菌性高
分子複合材料は、抗菌性付与用ガラス組成物が少量添加
であっても、特に水周りでの抗菌性持続効果が向上する
材料となり、上記基質中に対する抗菌性付与用ガラス組
成物の複合量は、０．０１〜１．０重量％とすることが
できる。該複合量が、０．０１重量％未満の場合、抗菌
効果の持続性が得られなくなる場合があり、また、１．
０重量％を超えると、抗菌性高分子複合材料の高分子特
有の性質が低下したり、抗菌性高分子複合材料が外観不
良を起こしたりする場合があるほか、コスト高となる問
題が生じる場合がある。なお、抗菌性付与用ガラス組成
物の複合量は好ましくは０．１〜０．８重量％とするこ
とができる。
【００１９】このような抗菌性高分子複合材料を所定の
形状に成形し、抗菌性高分子複合材料成形体を得ること
ができる。この場合、当該成形体を上記高分子材料基質
の軟化を伴う再成形を前提としない、最終成形体として
構成したり、あるいは該高分子材料基質を軟化させて所
期の二次形状に再成形するための仮成形体（いわゆるマ
スターバッチ）等として構成したりすることができる。
【００２０】なお、上記高分子材料基質は特に限定され
るものではないが、熱可塑性高分子からなるものが好ま
しく、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリ
ルブタジエンスチレン、ポリアミド、ポリエステル等を
例示することができる。
【００２１】
【実施例】Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｂａ
Ｏ、ＺｎＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ａｌ
２Ｏ３、ＳｉＯ２を表１に示す各組成比（ｍｏｌ％）と
なるようにそれぞれ混合し、さらに、これにＡｇ２Ｏを
表１に示す各重量比（重量％）にて混合し、これを電気
炉にて１３５０℃で１時間溶融した。その後、電気炉か
ら溶融ガラスを取り出し、カーボン板上に流し出して自
然放冷させた。放冷後、ロールクラッシャー、ボールミ
ルを用いて平均粒径が約８μｍとなるように微粉砕化
し、本発明に属する抗菌性付与用ガラス組成物（サンプ
ルＡ〜Ｅ、Ｉ）、及び比較例としてのサンプルＦ〜Ｈを
得た。
【００２２】
【表１】
【００２３】得られた各サンプルＡ〜Ｉと、樹脂として
ポリプロピレン粉末あるいはペレットとを、表２（実施
例）及び表３（比較例）に示す各配合量（樹脂に対し
て、各サンプル０．１〜１．５重量％）にて混合し、そ
の後、射出成形機に入れ、２１０℃にて抗菌性テスト用
サンプル形状に射出成形した。抗菌性テスト用サンプル
形状は、長さ９８ｍｍ、幅４８ｍｍ、厚み２．０ｍｍと
した。
【００２４】上記抗菌性テスト用サンプルを、耐水試験
として７０℃の蒸留水に１００時間浸漬処理し、その
後、被浸漬処理サンプルをフィルム密着法で抗菌性試験
した。すなわち、被浸漬処理サンプルに、大腸菌及び黄
色ぶどう状球菌を１０５個含む１／５０普通ブイヨンを
滴下し、上からフィルムを密着させ、３５℃で２４時間
放置後洗い出し、ＳＣＤ寒天培地にて培養して生菌数を
計数した。
【００２５】一方、耐洗剤試験として、上記抗菌性テス
ト用サンプルを市販の合成洗剤（商品名：ルックトイレ
の洗剤（ライオン株式会社製））に２５℃で２４時間浸
漬処理した。その後、被浸漬処理サンプルを上記耐水試
験と同様のフィルム密着法で抗菌性試験した。
【００２６】さらに、耐光変色試験として、抗菌性テス
ト用サンプルをキセノンランプ４５０Ｗ／ｍ２に２００
時間照射した後の、該抗菌性テスト用サンプルの変色度
合を分光光度計にて色差（ΔＥ）を測定した。
【００２７】
【表２】
【００２８】
【表３】
【００２９】なお、耐水試験及び耐洗剤試験後の抗菌性
試験においては、抗菌性付与用ガラス組成物（サンプル
Ａ〜Ｉ）を含まないポリプロピレン樹脂（標準サンプ
ル）のフィルム密着法により計数された生菌数をＸ、実
施例及び比較例のサンプルの生菌数をＹとしたときに、
Ｘ／Ｙの対数値が２以上の場合を○、２未満の場合を×
として評価した。また、耐光変色試験においては、試験
前後の色差（ΔＥ）を測定し、１以下の場合を○、１を
超える場合を×として評価した。
【００３０】本発明に属する抗菌性付与用ガラス組成物
（Ａ〜Ｅ，Ｉ）を樹脂に添加（複合化）した実施例１〜
６（表２参照）は、耐光変色、耐水試験後の抗菌効果、
耐洗剤試験後の抗菌効果の全てにおいて優れた結果を示
した。なお、実施例５，６に示すように、Ｌｉ２Ｏ、Ｎ
ａ２Ｏ、Ｋ２Ｏのいずれをも含まないサンプルＥ，Ｉを
ガラス組成物として樹脂に添加した場合、あるいはＳｉ
Ｏ２を含まないサンプルＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅをガラス組成物
として樹脂に添加した場合も、耐光変色、耐水試験後の
抗菌効果、耐洗剤試験後の抗菌効果の全てにおいて優れ
た結果を示した。
【００３１】一方、本発明外の比較例１〜４は、各試験
において劣な結果を示した。比較例１は、ガラス組成物
としてＡｇ２Ｏの含有量が小さい（０．１重量％）サン
プルＦ（表１参照）を用いたため、抗菌効果が小さいも
のとなり、比較例２は、ガラス組成物としてＭｇＯ、Ｃ
ａＯ及びＺｎＯの含有量が大きい（４７ｍｏｌ％）サン
プルＧ（表１参照）を用いたため、耐洗剤性が低下し、
耐洗剤試験後の抗菌効果が小さいものとなった。
【００３２】比較例３は、ガラス組成物としてＡｇ２Ｏ
の含有量が大きい（４．５重量％）サンプルＨ（表１参
照）を用いたため、変色性の高いＡｇ２Ｏの影響によ
り、耐光変色試験にて色差（ΔＥ）が１以上となった。
【００３３】また、比較例４は、樹脂へのガラス組成物
の添加量が多い（１．５重量％）ために、Ａｇ２Ｏの影
響により、耐光変色試験にて色差（ΔＥ）が１以上とな
った。
【００３４】なお、本明細書において「主成分」とは、
特に断りがないかぎり、最も重量含有率の高くなる成分
を意味するものとして用いた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 Ｆターム(参考） 4F071 AA01 AA20 AB28 AE22 AF53 AH19 BC07 4G062 AA10 BB05 BB08 CC10 DA03 DA04 DB03 DB04 DC06 DC07 DD03 DD04 DE01 DE02 DE03 DE04 DE05 DF01 EA01 EA02 EA03 EA04 EA10 EB01 EB02 EB03 EB04 EC01 EC02 EC03 EC04 ED01 ED02 ED03 ED04 ED05 EE01 EE02 EE03 EE04 EE05 EF01 EG01 EG02 EG03 EG04 EG05 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH04 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM15 NN40 4H011 AA02 BA01 BB18 BC18 BC19 DA02 DA07 DC03 DH02 4J002 AA001 AA011 BB031 BB121 BN151 CF001 CL001 DL006 FD186

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｐ２Ｏ５を１〜１３ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３
    を５０〜７５ｍｏｌ％、Ａｌ２Ｏ３を２〜１５ｍｏｌ
    ％、ＭｇＯ，ＣａＯ，ＢａＯ，ＺｎＯから選択される１
    種又は２種以上のものを７〜４５ｍｏｌ％含有するガラ
    ス組成物に、Ａｇ２Ｏが０．５〜３．０重量％含有され
    ていることを特徴とする抗菌性付与用ガラス組成物。
  2. 【請求項２】 前記ガラス組成物には、Ｌｉ２Ｏ，Ｎａ
    ２Ｏ，Ｋ２Ｏから選択される１種又は２種以上のものが
    １〜１３ｍｏｌ％含有される請求項１記載の抗菌性付与
    用ガラス組成物。
  3. 【請求項３】 前記ガラス組成物には、ＳｉＯ２が１〜
    １５ｍｏｌ％含有される請求項１又は２に記載の抗菌性
    付与用ガラス組成物。
  4. 【請求項４】 平均粒径が０．１〜５５μｍの粒子形態
    とされている請求項１ないし３のいずれかに記載の抗菌
    性付与用ガラス組成物。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の抗
    菌性付与用ガラス組成物を、高分子材料基質中に分散、
    及び／又は該基質表面に定着することにより複合化させ
    たことを特徴とする抗菌性高分子複合材料。
  6. 【請求項６】 前記抗菌性付与用ガラス組成物は、前記
    高分子材料基質に対して０．０１〜１．０重量％の割合
    で複合化される請求項５記載の抗菌性高分子複合材料。
  7. 【請求項７】 請求項５又は６に記載の抗菌性高分子複
    合材料を所定の形状に成形したことを特徴とする抗菌性
    高分子複合材料成形体。
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