JP2004262699A - 抗菌機能を有するガラス組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】ガラスネットワーク成分の溶解は極小に抑え、含有修飾酸化物の溶出のみを重点的に行うことができ優れた耐久性を発揮することができる抗菌機能を有するガラス組成物を提供する。
【解決手段】金属イオンを溶出する修飾酸化物成分を含有した抗菌機能を有するガラス組成物であって、ガラスネットワーク成分をSi、B、P、Alとして、Si成分のネットワークあるいはSi成分とB、P、Al成分の1種または2種以上の成分からなるネットワークを持ち、前記Si成分を酸化物換算で50WT%以上含有しているものとした。
【選択図】 なし
【解決手段】金属イオンを溶出する修飾酸化物成分を含有した抗菌機能を有するガラス組成物であって、ガラスネットワーク成分をSi、B、P、Alとして、Si成分のネットワークあるいはSi成分とB、P、Al成分の1種または2種以上の成分からなるネットワークを持ち、前記Si成分を酸化物換算で50WT%以上含有しているものとした。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスネットワークに金属、金属イオン、金属コロイド粒子を均一に分散させた抗菌機能を有するガラス組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】特開2000−327364号公報
【0003】
抗菌機能を有するガラスにおいては、ガラスの修飾酸化物の一つとして抗菌機能を有する金属元素(例えばAgやZn)を混合させ、溶融しガラス材料としている。この場合、ガラス表面への水分子等のアタックにより、ガラスネットワークを崩壊せしめ、ネットワーク中に存在する抗菌機能を有する金属成分の溶出を図って抗菌機能を発揮させてきた。つまり、ガラスネットワークの水分子等の攻撃による化学的耐久性を低下させて自らとともに溶解し、機能を有する金属成分を外部に放出していたのである。
【0004】
しかしながら、従来のものでは一般的にガラス材料の寿命、あるいは抗菌機能を有するガラスを混合した樹脂製品は耐久性が低く、また寿命も短いという問題点があった。更には、ネットワークの溶解により発生した末端余剰電子が溶出イオンの安定性を低下させてコロイド化を促進し、着色現象を引き起こすという問題点もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、ガラスネットワーク成分の溶解は極小に抑え、含有修飾酸化物の溶出のみを重点的に行うことができて優れた耐久性を発揮することができ、また、ネットワークの崩壊による非架橋酸素の発生および末端余剰電子の減少に伴い溶出金属イオンの安定性を維持し、イオン溶出溶液の着色性も低下させることができる抗菌機能を有するガラス組成物を提供することを目的として完成されたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の抗菌機能を有するガラス組成物は、金属イオンを溶出する修飾酸化物成分を含有した抗菌機能を有するガラス組成物であって、ガラスネットワーク成分をSi、B、P、Alとして、Si成分のネットワークあるいはSi成分とB、P、Al成分の1種または2種以上の成分からなるネットワークを持ち、前記Si成分を酸化物換算で50WT%以上含有していることを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を示す。
本発明は、金属イオンを溶出する修飾酸化物成分を含有した抗菌機能を有するガラス組成物であって、ガラスネットワーク成分をSi、B、P、Alとして、Si成分のネットワークあるいはSi成分とB、P、Al成分の1種または2種以上の成分からなるネットワークを持ち、前記Si成分を酸化物換算で50WT%以上含有している点に特徴的構成を有する。即ち、主ガラスネットワークをSi−O−Si共有結合とし、外部からの化学的侵食を極小にするよう構成されている。
【0008】
このような構成により、ネットワークの崩壊による非架橋酸素の発生、末端余剰電子の減少に伴い、溶出金属イオンの安定性が維持され、またイオン溶出溶液の着色性も低下することとなる。また、工業的にも安価なソーダライムガラスを使用することにより、リサイクルカレットの有効利用も可能となる。ソーダライムガラスとしては一般的な窓ガラス、自動車用ガラス、ビン、食器ガラス等が挙げられる。
【0009】
前記修飾酸化物成分としては、Ag、Pt、Au、Rh、Mo、Ti、Cu、Zn、Fe、Ce、Ni、Cr、Mnの1種または2種以上の金属成分を、酸化物換算で0.05〜6.0WT%含有したものとする。形態としては、これら金属の単体や合金の金属状態、金属コロイド状態、金属イオン状態のいずれでもよい。その他の修飾酸化物は特に限定はなく、アルカリ土類金属(例えば、Sr)等の導入やランタノイド元素の導入も特に問題はない。
但し、これらの導入量(WT%)は、溶融温度や成形温度やガラス化温度などにより変化するが、ガラスネットワーク成分の酸化物換算合計量(WT%)と比較して、それ以下でなければならない。特にアルカリ金属成分の合計はガラス全体に比較して20WT%以下でなければならない。
これらの修飾酸化物成分は、ガラス原料中に各金属を酸化物、塩化物、窒化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩等の形態で混合すればよく、更には、後述するようにフリットガラス組成物として添加することもできる。
【0010】
本発明のガラス組成物は重量%で、下記の範囲からなるものとする。
SiO2 50〜90
Al2O3 2〜15
MgO 1〜10
B2O3 0.1〜25
P2O5 0.1〜25
Na2O 3〜18
K2O 0.1〜15
Li2O 0.1〜15
Zr2O 0.1〜10
ZnO 0.1〜10
CaO 1〜15
TiO2 0.1〜10
各成分を上記の範囲としたのは次の理由による。
SiO2が50重量%未満では、ガラスの主ネットワークが少なく耐久性が低下し、90重量%より多いと高温溶融が必要であり現実的でない。
Al2O3が2重量%未満では化学耐久性に劣り、15重量%より多いとガラス中に泡が発生しやすく製品として不利となる。
MgOが1重量%未満ではガラスの作業温度域が狭くなり、10重量%より多いとガラスの耐久性が低下する。
B2O3が1重量%未満ではガラスの作業温度域が狭くなり、25重量%より多いとガラスの耐久性が低下する。
Zr2Oが0.1重量%未満では化学的耐久性が低くなり、10重量%より多いと高温溶融が必要となり現実的ではない。
P2O5が1重量%未満ではガラスの作業温度域が狭くなり、25重量%より多いとガラスの耐久性が低下する。
Na2Oが3重量%未満では溶融温度が上昇し、18重量%より多いと化学的耐久性がない。
K2OおよびLi2Oが1重量%未満では溶融温度が上昇し、15重量%より多いと化学的耐久性がない。
ZnO、CaO、TiO2が1重量%未満では化学的耐久性が低くなり、上限を超えると高温溶融が必要となり現実的ではない。
【0011】
また、ガラス組成中に、SiO2成分を50WT%以上導入することが好ましく、組成例としてはSiO2−Al2O3系、SiO2−B2O3系、SiO2−Al2O3−B2O3系が挙げられる。
【0012】
修飾酸化物成分は、フリットガラス組成物として添加することもできる。
この場合、重量%で
SiO2 40〜65
Al2O3 0.1〜5
Na2O 15〜30
K2O 0.1〜15
B2O3 1〜15
CaO 0.1〜10
TiO2 0.01〜3
F2 0.1〜3
BaO 0.1〜5
からなるフリットガラス中にAg、Pt、Au、Rh、Mo、Ti、Cu、Zn、Fe、Ce、Ni、Cr、Mnの1種または2種以上の金属成分を、酸化物重量比で0.05〜25WT%含有させたフリットを添加する。
即ち、添加フリットガラス組成は被添加ガラスのネットワーク成分に存在する成分を50〜80WT%含有し、修飾酸化物成分を45WT%以下で含有するものとするのが好ましい。
【0013】
(実施例)
修飾酸化物成分を含有した表1に示す組成のフリットガラスを作成した。
【表1】
【0014】
各フリットをガラスカレットに5WT%添加して、表2に示すAg添加の抗菌機能を有するガラスを作成した。また、比較例1としてAg2O3を含有しないガラスも準備した。
【表2】
【0015】
得られたガラスの抗菌性試験を行った結果を表3、表4に示す。
なお、抗菌性テストは[JIS Z2801]に準拠したフィルム密着法で測定したものである。各表から明らかなように、フリットを添加した抗菌機能を有するガラス表面での抗菌性テストはすべて検出限界以下であることが確認できた。
【表3】
【0016】
【表4】
【0017】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明はガラスネットワーク成分の溶解は極小に抑え、含有修飾酸化物の溶出のみを重点的に行うことができて優れた耐久性を発揮することができ、また、ネットワークの崩壊による非架橋酸素の発生および末端余剰電子の減少に伴い溶出金属イオンの安定性を維持し、イオン溶出溶液の着色性も低下させることができるものである。
よって本発明は従来の問題点を一掃した抗菌機能を有するガラス組成物として、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラスネットワークに金属、金属イオン、金属コロイド粒子を均一に分散させた抗菌機能を有するガラス組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】特開2000−327364号公報
【0003】
抗菌機能を有するガラスにおいては、ガラスの修飾酸化物の一つとして抗菌機能を有する金属元素(例えばAgやZn)を混合させ、溶融しガラス材料としている。この場合、ガラス表面への水分子等のアタックにより、ガラスネットワークを崩壊せしめ、ネットワーク中に存在する抗菌機能を有する金属成分の溶出を図って抗菌機能を発揮させてきた。つまり、ガラスネットワークの水分子等の攻撃による化学的耐久性を低下させて自らとともに溶解し、機能を有する金属成分を外部に放出していたのである。
【0004】
しかしながら、従来のものでは一般的にガラス材料の寿命、あるいは抗菌機能を有するガラスを混合した樹脂製品は耐久性が低く、また寿命も短いという問題点があった。更には、ネットワークの溶解により発生した末端余剰電子が溶出イオンの安定性を低下させてコロイド化を促進し、着色現象を引き起こすという問題点もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来の問題点を解決して、ガラスネットワーク成分の溶解は極小に抑え、含有修飾酸化物の溶出のみを重点的に行うことができて優れた耐久性を発揮することができ、また、ネットワークの崩壊による非架橋酸素の発生および末端余剰電子の減少に伴い溶出金属イオンの安定性を維持し、イオン溶出溶液の着色性も低下させることができる抗菌機能を有するガラス組成物を提供することを目的として完成されたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の抗菌機能を有するガラス組成物は、金属イオンを溶出する修飾酸化物成分を含有した抗菌機能を有するガラス組成物であって、ガラスネットワーク成分をSi、B、P、Alとして、Si成分のネットワークあるいはSi成分とB、P、Al成分の1種または2種以上の成分からなるネットワークを持ち、前記Si成分を酸化物換算で50WT%以上含有していることを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を示す。
本発明は、金属イオンを溶出する修飾酸化物成分を含有した抗菌機能を有するガラス組成物であって、ガラスネットワーク成分をSi、B、P、Alとして、Si成分のネットワークあるいはSi成分とB、P、Al成分の1種または2種以上の成分からなるネットワークを持ち、前記Si成分を酸化物換算で50WT%以上含有している点に特徴的構成を有する。即ち、主ガラスネットワークをSi−O−Si共有結合とし、外部からの化学的侵食を極小にするよう構成されている。
【0008】
このような構成により、ネットワークの崩壊による非架橋酸素の発生、末端余剰電子の減少に伴い、溶出金属イオンの安定性が維持され、またイオン溶出溶液の着色性も低下することとなる。また、工業的にも安価なソーダライムガラスを使用することにより、リサイクルカレットの有効利用も可能となる。ソーダライムガラスとしては一般的な窓ガラス、自動車用ガラス、ビン、食器ガラス等が挙げられる。
【0009】
前記修飾酸化物成分としては、Ag、Pt、Au、Rh、Mo、Ti、Cu、Zn、Fe、Ce、Ni、Cr、Mnの1種または2種以上の金属成分を、酸化物換算で0.05〜6.0WT%含有したものとする。形態としては、これら金属の単体や合金の金属状態、金属コロイド状態、金属イオン状態のいずれでもよい。その他の修飾酸化物は特に限定はなく、アルカリ土類金属(例えば、Sr)等の導入やランタノイド元素の導入も特に問題はない。
但し、これらの導入量(WT%)は、溶融温度や成形温度やガラス化温度などにより変化するが、ガラスネットワーク成分の酸化物換算合計量(WT%)と比較して、それ以下でなければならない。特にアルカリ金属成分の合計はガラス全体に比較して20WT%以下でなければならない。
これらの修飾酸化物成分は、ガラス原料中に各金属を酸化物、塩化物、窒化物、炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩等の形態で混合すればよく、更には、後述するようにフリットガラス組成物として添加することもできる。
【0010】
本発明のガラス組成物は重量%で、下記の範囲からなるものとする。
SiO2 50〜90
Al2O3 2〜15
MgO 1〜10
B2O3 0.1〜25
P2O5 0.1〜25
Na2O 3〜18
K2O 0.1〜15
Li2O 0.1〜15
Zr2O 0.1〜10
ZnO 0.1〜10
CaO 1〜15
TiO2 0.1〜10
各成分を上記の範囲としたのは次の理由による。
SiO2が50重量%未満では、ガラスの主ネットワークが少なく耐久性が低下し、90重量%より多いと高温溶融が必要であり現実的でない。
Al2O3が2重量%未満では化学耐久性に劣り、15重量%より多いとガラス中に泡が発生しやすく製品として不利となる。
MgOが1重量%未満ではガラスの作業温度域が狭くなり、10重量%より多いとガラスの耐久性が低下する。
B2O3が1重量%未満ではガラスの作業温度域が狭くなり、25重量%より多いとガラスの耐久性が低下する。
Zr2Oが0.1重量%未満では化学的耐久性が低くなり、10重量%より多いと高温溶融が必要となり現実的ではない。
P2O5が1重量%未満ではガラスの作業温度域が狭くなり、25重量%より多いとガラスの耐久性が低下する。
Na2Oが3重量%未満では溶融温度が上昇し、18重量%より多いと化学的耐久性がない。
K2OおよびLi2Oが1重量%未満では溶融温度が上昇し、15重量%より多いと化学的耐久性がない。
ZnO、CaO、TiO2が1重量%未満では化学的耐久性が低くなり、上限を超えると高温溶融が必要となり現実的ではない。
【0011】
また、ガラス組成中に、SiO2成分を50WT%以上導入することが好ましく、組成例としてはSiO2−Al2O3系、SiO2−B2O3系、SiO2−Al2O3−B2O3系が挙げられる。
【0012】
修飾酸化物成分は、フリットガラス組成物として添加することもできる。
この場合、重量%で
SiO2 40〜65
Al2O3 0.1〜5
Na2O 15〜30
K2O 0.1〜15
B2O3 1〜15
CaO 0.1〜10
TiO2 0.01〜3
F2 0.1〜3
BaO 0.1〜5
からなるフリットガラス中にAg、Pt、Au、Rh、Mo、Ti、Cu、Zn、Fe、Ce、Ni、Cr、Mnの1種または2種以上の金属成分を、酸化物重量比で0.05〜25WT%含有させたフリットを添加する。
即ち、添加フリットガラス組成は被添加ガラスのネットワーク成分に存在する成分を50〜80WT%含有し、修飾酸化物成分を45WT%以下で含有するものとするのが好ましい。
【0013】
(実施例)
修飾酸化物成分を含有した表1に示す組成のフリットガラスを作成した。
【表1】
【0014】
各フリットをガラスカレットに5WT%添加して、表2に示すAg添加の抗菌機能を有するガラスを作成した。また、比較例1としてAg2O3を含有しないガラスも準備した。
【表2】
【0015】
得られたガラスの抗菌性試験を行った結果を表3、表4に示す。
なお、抗菌性テストは[JIS Z2801]に準拠したフィルム密着法で測定したものである。各表から明らかなように、フリットを添加した抗菌機能を有するガラス表面での抗菌性テストはすべて検出限界以下であることが確認できた。
【表3】
【0016】
【表4】
【0017】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明はガラスネットワーク成分の溶解は極小に抑え、含有修飾酸化物の溶出のみを重点的に行うことができて優れた耐久性を発揮することができ、また、ネットワークの崩壊による非架橋酸素の発生および末端余剰電子の減少に伴い溶出金属イオンの安定性を維持し、イオン溶出溶液の着色性も低下させることができるものである。
よって本発明は従来の問題点を一掃した抗菌機能を有するガラス組成物として、産業の発展に寄与するところは極めて大である。
Claims (4)
- 金属イオンを溶出する修飾酸化物成分を含有した抗菌機能を有するガラス組成物であって、ガラスネットワーク成分をSi、B、P、Alとして、Si成分のネットワークあるいはSi成分とB、P、Al成分の1種または2種以上の成分からなるネットワークを持ち、前記Si成分を酸化物換算で50WT%以上含有していることを特徴とする抗菌機能を有するガラス組成物。
- 修飾酸化物成分として、Ag、Pt、Au、Rh、Mo、Ti、Cu、Zn、Fe、Ce、Ni、Cr、Mnの1種または2種以上の金属成分を、酸化物換算で0.05〜6.0WT%含有している請求項1に記載の抗菌機能を有するガラス組成物。
- 重量%で、
SiO2 50〜90
Al2O3 2〜15
MgO 1〜10
B2O3 0.1〜25
P2O5 0.1〜25
Na2O 3〜18
K2O 0.1〜15
Li2O 0.1〜15
Zr2O 0.1〜10
ZnO 0.1〜10
CaO 1〜15
TiO2 0.1〜10
からなる請求項1〜2のいずれかに記載の抗菌機能を有するガラス組成物。 - 重量%で
SiO2 40〜65
Al2O3 0.1〜5
Na2O 15〜30
K2O 0.1〜15
B2O3 1〜15
CaO 0.1〜10
TiO2 0.01〜3
F2 0.1〜3
BaO 0.1〜5
からなるフリットガラス中にAg、Pt、Au、Rh、Mo、Ti、Cu、Zn、Fe、Ce、Ni、Cr、Mnの1種または2種以上の金属成分を、酸化物重量比で0.05〜25WT%含有させたフリットを添加して成形されたものである請求項1〜3のいずれかに記載の抗菌機能を有するガラス組成物。
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---|---|---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100893514B1 (ko) | 2005-05-23 | 2009-04-16 | 니뽄 가이시 가부시키가이샤 | 허니컴 구조체 |
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CN102730968A (zh) * | 2011-04-14 | 2012-10-17 | 上海光芯集成光学股份有限公司 | 玻璃基片材料 |
JP2017046746A (ja) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 石塚硝子株式会社 | 消臭スプレー |
JP2017046747A (ja) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 石塚硝子株式会社 | 消臭機能を備えたフィルタ |
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WO2022197015A1 (ko) * | 2021-03-16 | 2022-09-22 | 엘지전자 주식회사 | 항균성 복합 유리 조성물 및 이를 적용한 가전기기 |
-
2003
- 2003-02-28 JP JP2003053458A patent/JP2004262699A/ja not_active Withdrawn
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