JP2022140853A - 除菌用容器の製造方法及びこれにより製造された除菌用容器 - Google Patents
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Abstract
【課題】除菌用容器の製造方法及びこれにより製造された容器を提供すること。【解決手段】容器本体部の表面の一部又は全部にサンドブラスト又はサンドペーパーを使用して凹凸領域部５を形成し、水に銀塩類化合物の粉末を添加、溶解させて製造した銀塩類溶解液を塗布し、窒素雰囲気下又は酸素雰囲気下で４００℃～１０００℃の温度で焼結して、凹凸領域部５の表面上に焼結銀含有表面層１０を形成する。【選択図】図３
Description
本発明は、除菌用容器の製造方法及びこれにより製造された除菌用容器に関するものであり、より詳細には、凹凸領域部上に形成された焼結銀含有表面層を備える除菌用カップの製造方法及びこれにより製造された除菌用カップに関するものである。
一般的な食品容器、例えば、真空ボトル・水筒など携帯型の水・飲料の容器において内容水を飲用するとき、人の唇が触れる部位の汚染や、時には飲用者の唾液や手指などに付いている雑菌類・口内菌(ストレプトコッカス・ミュータンス)などが 水筒における内部の水に混入・付着されることにより、水筒内に雑菌類が増殖したりする弊害が指摘される。
また、水筒内の大腸菌などの有害食中毒菌またはストレプトコッカス・ミュータンスが付着したり、腐敗菌が増殖したりする危険性が指摘され、これらの菌の増殖を防止したり、また、死滅排除させるための効果的機能を維持した水筒類の研究が進められている。
また、水筒内の大腸菌などの有害食中毒菌またはストレプトコッカス・ミュータンスが付着したり、腐敗菌が増殖したりする危険性が指摘され、これらの菌の増殖を防止したり、また、死滅排除させるための効果的機能を維持した水筒類の研究が進められている。
本発明は、前記のような従来技術の問題点と、過去から要求されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
本発明は、サンドペーパーやサンドブラストによって形成された凹凸領域部上に、焼結銀含有表面層を備える除菌用容器の製造方法及びこれにより製造された除菌用容器を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態は、容器本体部、前記容器本体部の表面の一部又は全部に焼結銀含有表面層を具備する除菌用容器の製造方法であり、前記容器本体部の表面の一部又は全部にサンドブラスト又はサンドペーパーを使用して凹凸領域部を形成する第１段階と、水に銀塩類化合物の粉末を添加して溶解させて、銀塩類溶解液を製造する第２段階と、前記第１段階が終了した前記容器本体部の表面の一部又は全部に形成された凹凸領域部に、前記第２段階の銀塩類溶解液を塗布する第３段階と、前記容器本体部の表面の一部又は全部に形成された凹凸領域部に塗布された銀塩類溶解液を、窒素雰囲気下又は酸素雰囲気下で４００℃～１０００℃の温度で焼結して、前記容器本体部の表面の一部又は全部に形成された凹凸領域部の表面上に焼結銀含有表面層を形成する第４段階とを含む。
前記容器本体部の材質は、金属、ガラス、セラミックから選択されたいずれか一つを使用することができる。
前記第２段階の銀塩類溶解液には、タルク粉末を含むことができる。
本発明の他の実施形態は、容器本体部の表面の一部又は全部に焼結銀含有表面層を具備する除菌用容器であり、前記容器本体部の表面の一部又は全部に凹凸領域部が形成され、水に銀塩類化合物の粉末を添加して溶解させた銀塩類の溶解液を、前記凹凸領域部上に塗布して、窒素雰囲気下又は酸素雰囲気下で４００℃～１０００℃の温度で焼結して、前記凹凸領域部の表面上に焼結銀含有表面層が形成される。
本発明の除菌用容器の製造方法によれば、除菌用容器本体部の内側に除菌能力を持つ焼結銀皮膜を形成して非常に優れた除菌力を有する。また、本発明によれば、除菌用容器内の飲料が焼結銀含有表面層と接触して、銀イオンの溶出によって、銀イオンを含有する飲料が、口腔内の有害菌を除菌することができる。特に、１分～５分以内に銀イオンが溶出され、飲料の中で溶出された銀イオンによって、口腔内または体内で除菌効果がある。さらに、体内の酸素分子の超微細化現象に起因する酸素供給効果で除菌効果を得ることができる。
以下、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明の技術的思想を容易に実施できる程度に詳細に説明するために、本発明の最も好ましい実施例を、添付図面を参照して説明する。また、本発明を説明するに当たり、関連した公知の構成または機能に対して、その詳細な説明は省略する。
本発明は、容器本体部の表面の一部または全部に焼結銀含有表面層を含む除菌用容器の製造方法に関するものである。以下で、本発明の除菌用容器の製造方法について具体的に説明する。
図１は、本発明の除菌用容器の側面図であり、図２は、本発明の除菌用容器の断面図である。図２（a）は、容器本体部の内側の一部に形成された凹凸領域部に焼結銀含有表面層を備えた除菌用容器の断面図を示し、図２（b）は、容器本体部の内側の全部に形成され凹凸領域部に焼結銀含有表面層を備えた除菌用容器の断面図を示す。図３は、容器本体部の内側の一部に形成された凹凸領域部に焼結銀含有表面層を積層する方法を示す概略図であり、図４は、容器本体部の内側の一部に形成された凹凸領域部をサンドペーパー及びサンドブラストで製造する概略図を示す。 図５は、容器本体部の内側の一部又は全部に形成され凹凸領域部に焼結銀含有表面層を積層する段階を示すフローチャートである。
本発明の除菌用容器を製造するためには、4つの段階を含むことができる。すなわち、本発明の除菌用容器の製造方法は、容器本体部の表面の一部または全部にサンドブラストまたはサンドペーパーを使用して凹凸領域部を形成する第１段階Ｓ１０と、水に銀塩類化合物の粉末を添加して溶解させて、銀塩類溶解液を製造する第２段階Ｓ２０と、前記第１段階が終了した前記容器本体部の表面の一部または全部に形成された凹凸領域部に、前記第２段階の銀塩類溶解液を塗布する第３段階Ｓ３０と、前記容器本体部の表面の一部または全部に形成された凹凸領域部に塗布された銀塩類溶解液を、窒素雰囲気下又は酸素雰囲気下で４００℃～１０００℃の温度で焼結して、前記容器本体部の表面の一部または全部に形成された凹凸領域部の表面上に焼結銀含有表面層を形成する第４段階Ｓ４０とを含む。本発明の除菌用容器の例は、飲料水を保管する水筒、タンブラー、コップ、食品を保管する食品容器のいずれか１つである。
サンドペーパーを使用して凹凸領域部５を形成する第１段階Ｓ１０は、表面粒度が大きいサンドペーパーで容器本体部の表面を研磨する第１工程Ｓ１１を行った後、前記第１工程を行った部分に第１工程で使用したサンドペーパーよりも表面粒度が小さいサンドペーパーで研磨する第２工程Ｓ１２を行うことができる。例えば、第１工程は、１０ grit以上１００ grit未満のサンドペーパーで凹凸領域部５を形成し、第２工程は、２００ grit以上１,０００ grit未満のサンドペーパーで表面を平坦化することができる。但し、第１工程よりも第２の工程を長くすれば、形成された凹凸がすべて平坦化されやすいため、第１工程と第２工程を同じ圧力で行う場合、第１工程の加工時間よりも第２工程の加工時間を少なくして、例えば、第２工程の加工時間を第１工程の加工時間より１０％～３０％で行うことが望ましい。
図４（a）で表すように、サンドペーパーは、カップの内径よりも小さい外径を有する電動サンダー機３０を利用して研磨することができる。電動サンダー機３０の外側にサンドペーパーを付着して電動サンダー機を回転して容器本体部の内側に凹凸領域部を形成することができる。
一方、図４（ｂ）で表すように、前記第１段階でサンドブラストを使用して凹凸領域部５を形成する段階は、圧縮機４０から供給される高圧の空気を使用して、砂の粒子を噴射して、前記噴射された砂の粒子が容器本体部の表面の一部または全部を研磨することができる。コンプレッサから供給される空気の圧力は、カップの表面に凹凸を形成することができるほどであればよく、例えば、１bar～１０barの圧力を使用することができるが、これに限定されるものではない。ここで、砂の粒子の代わりに、セラミック粒子、金属粒子等を使用することもできる。ここで、圧縮機４０の空気と砂の粒子が噴射するノズルの噴射方向は、コップの上から斜めであることが望ましい。例えば、コップの側面と平行な方向を０°で、コップの側面と垂直な方向を９０°で定義した場合、ノズルの噴射方向をコップの上から３０°～４５°で噴射することが特に望ましい。この範囲で、９０°で噴射された場合に比べて、コップの側面に刻まれた凹凸の中で、凹み部分の深さ方向が下の方へ斜めになり、その結果で銀塩類溶解液がより多くコップの側面に塗布されるようになり、焼結後に高い濃度で銀焼結された効果がある。
サンドペーパーやサンドブラストを使用して凹凸領域部５を形成した後、凹凸領域部５に洗浄工程及び乾燥工程を行い、凹凸領域部５に残った汚染物質を除去することができる。
本発明の容器本体部の表面の一部または全部にサンドブラストまたはサンドペーパーを使用して凹凸領域部５を形成することにより、凹凸領域部５上に形成された焼結銀含有表面層の除菌効果を高めることができる長所がある。特に、容器本体部の表面の側面の一部または全部にサンドブラストまたはサンドペーパーを使用して凹凸領域部５を形成することにより、焼結銀含有表面層の除菌効果をさらに高めることができる。本発明の焼結銀含有表面層を形成するためには、銀塩類溶解液を容器本体部の表面に塗布して４００℃～１０００℃の温度、または４４０℃～５００℃の温度で焼結する必要がある。銀塩類溶解液を容器本体部の表面に塗布する際、容器本体部の表面が同じ条件であれば、容器本体部の表面における単位面積当たりに塗布される銀塩類溶解液の量は決まっている。一方、容器の表面が平らである場合より凹凸である場合が、その表面積は増加することになり、塗布された銀塩類溶解液の量も増えることになる。そのため、焼結銀含有表面層が形成された後、水との接触面積は増加することになって除菌効果が高くなる。また、銀塩類溶解液は液体であるため、容器本体部の側面に銀塩類溶解液を塗布すると、塗布された銀塩類溶解液は、側面で容器本体部の底面へ流れてしまう傾向がある。ここで、容器本体部の側面、例えば内側及び外側の少なくとも一つに凹凸領域部５を形成することにより、凹凸領域部５に形成された凸面と凹面にかけて銀塩類溶解液は接することになる。それは、容器本体部の側面が平らな場合に比べて、より多くの銀塩類溶解液が塗布され、高温で濃度が高い銀塩類溶解液を焼結する効果になる。濃度が高い銀塩類溶解液であるほど、焼結後に銀除菌効果が大きくなるため、同じ濃度の銀塩類溶解液を使用しても容器の側面が平らな場合より凹凸領域部を有する方がより除菌効果が高くなる。図２～図４には、容器本体部の側面の内側だけが凹凸領域部が形成されているが、容器本体部の内側及び外側に凹凸領域部が形成されることもできる。外側に凹凸領域部が形成されることで、容器本体部を手で握る際に除菌効果や手の滑り易さも防止できる。
本発明は、第１段階の後、凹凸領域部５に銀塩類溶解液を均一に塗布するため、凹凸領域部５上に親水性処理をすることができる。微細な凹凸領域部５に銀塩類溶解液の広がり性を向上させるための親水性処理を行う。親水性処理は、銀塩類溶解液を塗布する前に凹凸領域部５にプラズマ処理、親水剤よる処理などの公知の方法を介して達成することができる。
水に銀塩類化合物の粉末を添加して溶解させて、銀塩類溶解液を製造する第２段階Ｓ２０は、水１００重量部に銀塩類化合物の粉末１～３０重量部添加することができる。この場合、製造された除菌用容器は、水との接触によって溶出される銀イオンの効果を十分発揮することができる。銀塩類化合物は、炭酸銀、塩素酸銀、塩化銀、クロム酸銀、バナジウム酸銀、マンガン酸銀、硝酸銀、亜硝酸銀、過塩素酸銀、リン酸銀、酢酸銀からなるグループから選択された１種または２種以上の化合物を使用することができ、好ましくは硝酸銀を使用することができる。
前記第２段階の銀塩類溶解液を、前記第１段階が終了した容器本体部の表面の一部または全部に形成された凹凸領域部５に塗布する第３段階Ｓ３０は、容器本体部を銀塩類溶解液に含浸して塗布層を形成するか、容器本体部の内部のみ銀塩類の溶解液を注入し、その後に前記注入された銀塩類溶解液を容器本体部の内部から外部へ移動させて塗布層を形成するか、又は銀塩類溶解液をスプレーで容器本体部の内側に噴射して塗布層を形成することができる。
容器本体部の表面の一部または全部に形成された凹凸領域部５の表面上に焼結銀含有表面層を形成する第４段階Ｓ４０は、前記容器本体部の表面の一部または全部に形成された凹凸領域部５に塗布された銀塩類溶解液を、窒素雰囲気下又は酸素雰囲気下で４００℃～１０００℃の温度で焼結して達成することができる。ここで、銀塩類溶解液をコーティングして焼結銀含有表面層を形成するためには、加熱工程が必要である。例えば、硝酸銀の融点は２１２℃であり、硝酸が分解される温度は４４０℃である。したがって、焼結温度で硝酸銀が分解することができる４４０℃～１０００℃の温度を使用することができる。前記窒素雰囲気は、窒素含有量が９９vol％以上１００vol％以下であり、好ましくは、窒素含有量が１００vol％で焼結する。前記酸素雰囲気は、例えば、大気で焼結を行う。
前記容器本体部の材質は、金属、ガラス、セラミックから選択されたいずれか一つであることを利用することができる。金属は、ステインレス、チタンなどを使用することができる。ガラスの場合、焼結温度をガラスの融点よりも低く使用することが望ましい。
前記第２段階の銀塩類溶解液には、タルク粉末を含むことができる。前記タルク粉末の粒子の直径は１μm～２０μmを使用することができる。前記タルクは、タルクを粉末にしたものであり、成分組成は、３MgO・４ＳiO・H２Oである。銀塩類溶解液１００重量部にタルク粉末１重量部～５重量部を使用することができる。タルク粉末を含む塩類溶解液を凹凸領域部５に塗布した場合、タルク粉末と凹凸領域部５との間に銀塩類溶解液は、界面を形成するようになり、より多くの銀塩類溶解液が塗布されることで、高温で焼結した後、高い除菌効果を得ることができる。また、タルク粉末に親水性の処理を行い、銀塩類溶解液がタルク粉末の表面で広がり性を良くすることができる。
本発明は、容器本体部の表面の一部または全部に焼結銀含有表面層を具備する除菌用容器である。ここで、上述した製造方法によって、除菌用容器を製造することができる。例えば、前記容器本体部の表面の一部または全部に凹凸領域部が形成され、水に銀塩類化合物の粉末を添加して溶解させた銀塩類の溶解液を、前記凹凸領域部上に塗布して、窒素雰囲気下又は酸素雰囲気下で４００℃～１０００℃の温度で焼結して、前記凹凸領域部の表面上に焼結銀含有表面層を形成することができる。ここで、除菌用容器は、除菌用コップ、除菌用タンブラー、除菌用食品容器などであるがこれに限定されない。
前述した本願の説明は、例示のためのものであり、本明細書が属する技術分野の通常の知識を有する者は、本明細書の技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形で容易に変形が可能であることを理解できる。したがって、以上で記述した実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的ではないと理解しなければならない。
本願の範囲は、前記の詳細な説明ではなく、後述する特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の意味と範囲、およびその均等概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本明細書の範囲に含まれるものと解釈されるべきである。
５：凹凸領域部
１０、２０：焼結銀含有表面層
３０：電動サンダー機
４０：サンドブラスト
７０、８０、９０：容器本体部
１００、２００、３００：除菌用容器
１０、２０：焼結銀含有表面層
３０：電動サンダー機
４０：サンドブラスト
７０、８０、９０：容器本体部
１００、２００、３００：除菌用容器
Claims (2)
- 容器本体部、前記容器本体部の表面の一部又は全部に焼結銀含有表面層を具備する除菌用容器の製造方法であり、
前記容器本体部の表面の一部又は全部にサンドブラスト又はサンドペーパーを使用して凹凸領域部を形成する第１段階と、水に銀塩類化合物の粉末を添加して溶解させて、銀塩類溶解液を製造する第２段階と、前記第１段階が終了した前記容器本体部の表面の一部又は全部に形成された凹凸領域部に、前記第２段階の銀塩類溶解液を塗布する第３段階と、前記容器本体部の表面の一部又は全部に形成された凹凸領域部に塗布された銀塩類溶解液を、窒素雰囲気下又は酸素雰囲気下で４００℃～１０００℃の温度で焼結して、前記容器本体部の表面の一部又は全部に形成された凹凸領域部の表面上に焼結銀含有表面層を形成する第４段階とを含むことを特徴とする除菌用容器の製造方法。 - 容器本体部の表面の一部又は全部に焼結銀含有表面層を具備する除菌用容器であり、
前記容器本体部の表面の一部又は全部に凹凸領域部が形成され、水に銀塩類化合物の粉末を添加して溶解させた銀塩類の溶解液を、前記凹凸領域部上に塗布して、窒素雰囲気下又は酸素雰囲気下で４００℃～１０００℃の温度で焼結して、前記凹凸領域部の表面上に焼結銀含有表面層が形成されることを特徴とする除菌用容器。
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-
2021
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- 2021-03-29 JP JP2021055872A patent/JP2022140853A/ja active Pending
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