JP2023554483A - 可溶性殺菌ガラス及び可溶性殺菌ガラスの調製方法 - Google Patents
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- C03C4/00—Compositions for glass with special properties
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Abstract
本出願は、可溶性殺菌ガラスおよび可溶性殺菌ガラスの調製方法に関する。可溶性殺菌ガラスの材料は、酸化亜鉛０.２質量部～１０質量部、酸化ホウ素１質量部～２０質量部、酸化カルシウム１０質量部～３０質量部、酸化リン３０質量部～７０質量部を含む。調製された可溶性殺菌ガラスは、可溶性殺菌ガラスにおける殺菌剤としての亜鉛イオンの徐放性能を向上させ、亜鉛イオンを合理的な速さで徐放させることにより、可溶性殺菌ガラスの殺菌効率及び殺菌効果を向上させることができる。
Description
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２０年１２月３１日に中国国家知的財産局に提出された出願番号２０２０１１６３８４３０．８及び「可溶性殺菌ガラス及び可溶性殺菌ガラスの調製方法」という発明の名称の中国特許出願の優先権を主張するものであり、この出願の全内容は引用により本出願に組み込まれる。
本出願は、２０２０年１２月３１日に中国国家知的財産局に提出された出願番号２０２０１１６３８４３０．８及び「可溶性殺菌ガラス及び可溶性殺菌ガラスの調製方法」という発明の名称の中国特許出願の優先権を主張するものであり、この出願の全内容は引用により本出願に組み込まれる。
本出願は、無機抗菌材料の技術分野に関し、特に、可溶性殺菌ガラス及び可溶性殺菌ガラスの調製方法に関する。
抗菌材料は殺菌・抗菌性能を有する機能材料で、主に抗菌剤を添加することにより抗菌作用を発揮する。抗菌剤は、主に天然生物、有機及び無機抗菌剤の３種類に分類される。
天然抗菌剤にはキトサンやソルビン酸などが多く研究されており、この抗菌剤は安全で環境にやさしく且つ抗菌性に優れているが、耐熱性が悪く薬効期間が短く生産条件が限られているため、産業化が困難である。
有機抗菌剤は有機酸類、フェノール類、第４級アンモニウム塩類、ベンゾイミダゾール類などの有機物を抗菌成分とし、有害細菌、カビの繁殖を効果的に抑制するが、安定性が悪く、分解が容易で、通常毒性が大きい。
無機抗菌剤は、主にゼオライトやシリカゲルなどの多孔質材料やガラスなどの材料に抗菌能を有する金属やそのイオンを添加して抗菌材料を得る。無機抗菌材料は有機・生物抗菌材料に比べて持効性が高く、広域スペクトル抗菌、耐熱性と安全性が良いという特徴がある。
多くの無機抗菌剤の中で、亜鉛は性能が比較的良く、使用が比較的広い抗菌剤の一つであり、亜鉛担持抗菌ガラス材料は抗菌効果に優れ且つ安全性が良いため、広範な応用研究が研究されている。
しかしながら、従来の技術の欠点の１つは、亜鉛担持抗菌ガラス材料の徐放性能が不十分であることである。
本出願は、上記の技術的課題の少なくとも１つを解決することを目的とする。
そのため、本出願の第１目的は、可溶性殺菌ガラスを提供することである。
本出願の第２目的は、可溶性殺菌ガラスの調製方法を提供することである。
本出願の第１目的を達成するために、本出願の実施例は、酸化亜鉛０.２質量部～１０質量部、酸化ホウ素１質量部～２０質量部、酸化カルシウム１０質量部～３０質量部、酸化リン３０質量部～７０質量部を含む可溶性殺菌ガラスを提供する。
亜鉛イオンは殺菌効果が良く、性能が安定し、コストが安い無機殺菌剤である。本技術案は、可溶性殺菌ガラスにおける亜鉛イオンの徐放速度及び徐放効率を合理的に制御するために、酸化ホウ素、酸化カルシウム及び酸化リンを主成分とする三元酸化物可溶性殺菌ガラスを提供する。酸化リンと酸化ホウ素の添加及び比例制御により、ホウ素カルシウムリン中で亜鉛イオンを合理的な速さで徐放することができる。具体的には、出願人は、いかなる理論にもかかわらず、本出願を実現する過程で、酸化リンの添加は亜鉛イオンの溶解率を増大させて亜鉛イオンの放出を促進できることを見出した。逆に、酸化ホウ素の添加は亜鉛イオンの溶解率を低下させて亜鉛イオンの放出を抑制できる。したがって、本技術案では、酸化リンと酸化ホウ素の添加量と具体的な割合を制御する（すなわち、酸化リンの含有量は３０質量部～７０質量部、酸化ホウ素の含有量は１質量部～２０質量部）。これにより、本技術案は、可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンの徐放速度および徐放効率を合理的に制御することができる。また、酸化カルシウムの添加は、可溶性殺菌ガラスの熔融温度を適切に低下させ、可溶性殺菌ガラスの製造コストを低減させ、可溶性殺菌ガラスの生産効率を向上させることができる。なお、本技術案は、酸化亜鉛の含量を０．２質量部～１０質量部に制御し、上記含量の酸化亜鉛は可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンの長時間放出を保証し、可溶性殺菌ガラスの殺菌効果を保証することができる。
また、本出願の上記実施例により提供される技術案は、以下のような付加的な技術的特徴を有する。
上記技術案において、可溶性殺菌ガラスは、着色剤０.０００１質量部～０.０００８質量部をさらに含む。
着色剤を添加する目的は、可溶性殺菌ガラスの色を調整及び制御し、ユーザの多様なニーズに応えることである。
上記のいずれかの技術案において、着色剤は、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化鉄、酸化銅、硫化カドミウムの少なくとも１つまたはそれらの組み合わせを含む。
本技術案に採用される着色剤は、具体的には、金属酸化物着色剤である。金属酸化物着色剤は性能が安定しており、高温に強く、分解しにくい。
上記のいずれかの技術案において、可溶性殺菌ガラスは、酸化セリウム０.０００１質量部～０.０００６質量部をさらに含む。
可溶性殺菌ガラスに酸化セリウムを添加することにより、殺菌剤としての亜鉛イオン中の高原子価亜鉛イオンの割合を高めることができる。したがって、酸化セリウムの添加により、本出願の実施例に係る可溶性殺菌ガラスの殺菌効果及び殺菌効率を向上させることができる。
上記のいずれかの技術案において、可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンは、四価状態の亜鉛イオンを含む。
四価状態の亜鉛イオンは、二価状態の亜鉛イオンに比べて、殺菌効果および殺菌効率がより高いため、四価状態の亜鉛イオンを含む可溶性殺菌ガラスは、徐放効果だけでなく、殺菌効果にも優れている。
上記のいずれかの技術案において、可溶性殺菌ガラスは、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウムの少なくとも１つまたはそれらの組み合わせをさらに含む。
酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムを含むアルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物は比較的活性な物理化学的性能を有し、可溶性殺菌ガラスの融点を効果的に下げることができる。酸化ケイ素と酸化アルミニウムの添加はガラスの形成を促進し、可溶性殺菌ガラスの粘度と機械的強度を向上させる。酸化マグネシウムは熔融ガラス液の清澄度と成形後の可溶性殺菌ガラスの光沢度と屈折率を高める。
上記のいずれかの技術案において、可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンの溶出量は、１ｍｇ亜鉛イオン／ｇ水～５００ｍｇ亜鉛イオン／ｇ水である。
本技術案は、可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンの放出濃度及び速さを効果的に制御し、可溶性殺菌ガラスが長期的かつ効果的に殺菌作用を実現できるように保証することができる。
上記のいずれかの技術案において、可溶性殺菌ガラスの厚さ範囲は３ｍｍ～５ｍｍであり、および/または可溶性殺菌ガラスの長さ範囲は５ｍｍ～８ｍｍである。
上記サイズの可溶性殺菌ガラスは、多数の家電製品の生産加工ニーズを満たすことができ、比較的合理的な徐放周期と優れた徐放効率を有する。また、上記サイズの可溶性殺菌ガラスは、自然条件下で直ちに冷却することができ、炸裂や破片分離が生じにくく、成形時の歩留まりが高く、内部応力が小さく、アニール工程を実施しなくても良好な機械的強度と熱的安定性を有する。
本出願の第２目的を達成するために、本出願の実施例は、酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン＝（０.２－１０）:（１－２０）:（１０－３０）:（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップと、混合物を熔融させてガラス液を得るステップと、ガラス液を冷却成形して可溶性殺菌ガラスを得るステップと、を含む可溶性殺菌ガラスの調製方法を提供する。
本出願の実施例に係る可溶性殺菌ガラスの調製方法は、本出願のいずれか１つの実施例に係る可溶性殺菌ガラスを得ることができ、本出願の実施例に係る可溶性殺菌ガラスの調製方法は、本出願のいずれか１つの実施例に係る可溶性殺菌ガラスの全ての有益な効果を有するので、ここではこれ以上言及しない。
上記技術案において、混合物を熔融させてガラス液を得ることは、混合物を９５０℃～１３５０℃の温度範囲内で０.５時間～２時間の熔融を行い、ガラス液を得ることを含む。
上記温度制御は、各金属酸化物の十分な熔融を保証するとともに、本実施形態において均質で清澄な可溶性殺菌ガラスを得ることができるように保証する。
上記技術案において、混合物を熔融させてガラス液を得る処理の前に、混合物を予熱することをさらに含む。
予熱工程の目的は原料中の不純物と気体をさらに効果的に排出し、ガラス液が熔融過程で過度に気泡を発生させないように避け、可溶性殺菌ガラスの材質を堅固で緻密にするように保証することである。
上記技術案において、混合物を予熱することは、混合物を２５０℃～３５０℃の温度範囲内で０.５時間～１.５時間予熱することを含む。
上記の予熱条件は、原料中の不純物とガスを効果的に除去することができる。
上記技術案において、ガラス液を冷却成形して可溶性殺菌ガラスを得ることは、金属金型を予熱することと、金属金型にガラス液を注ぎ込んで自然冷却成形し、可溶性殺菌ガラスを得ることと、を含む。
冷却成形前に金属金型を予熱することにより、ガラス液が傾倒及び成形の過程で炸裂することを避けることができる。
上記技術案において、金属金型を予熱することは、金属金型を２００℃～３００℃の温度範囲に予熱することを含む。
上記の金属金型を予熱する温度制御は、冷却成形時にガラスが炸裂することを効果的に避け、歩留まりを向上させることができる。
上記技術案において、原料は、硝酸亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛、酸化亜鉛の少なくとも１つまたはそれらの組み合わせを含む亜鉛源原料、および／またはホウ酸を含むホウ素源原料、および／または炭酸カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、塩化カルシウム、酸化カルシウムの少なくとも１つまたはそれらの組み合わせを含むカルシウム源原料、および／またはリン酸カルシウム、リン酸アンモニウム、酸化リンの少なくとも１つまたはそれらの組み合わせを含むリン源原料を含む。
亜鉛、ホウ素、カルシウム、リンを含む原料は、酸化物として直接添加してもよいし、塩類化合物として添加してもよい。そのうち、金属塩類化合物を原料とすることは、金属酸化物を原料とすることに比べて、ガラスの均質度や清澄度を向上させることができる。
本出願の追加的な態様および利点は、以下の説明部分で明らかになるか、または、本出願の実践によって理解される。
本出願の上述及び／又は追加の態様及び利点は、以下の図面に関連して実施例の説明から明らかで理解しやすいものとなる。
本出願の上述の目的、特徴、および利点をより明確に理解できるようにするために、以下、添付図面および具体的な実施形態に関連して、本出願についてさらに詳細に説明する。なお、本出願の実施例および実施例における特徴は、衝突することなく互いに組み合わせることができる。
以下の説明では、本出願を十分に理解するために多くの具体的な詳細が述べられているが、本出願は、この説明とは異なる他の方法で実施することもできるので、本出願の保護範囲は、以下に開示される具体的な実施例によって限定されるものではない。
以下、図１～図６を参照して、本出願のいくつかの実施例に係る可溶性殺菌ガラスおよび可溶性殺菌ガラスの調製方法について説明する。
本出願の実施例の可溶性殺菌ガラスは、添加量が０．２質量部～１０質量部である酸化亜鉛（ＺｎＯおよび／またはＺｎＯ２）と、添加量が１質量部～２０質量部である酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）と、添加量が１０質量部～３０質量部である酸化カルシウム（ＣａＯ）と、添加量が３０質量部～７０質量部である酸化リン（Ｐ２Ｏ５）と、を含む。
例えば、本実施例の可溶性殺菌ガラスの材料は、具体的には、酸化亜鉛０.２質量部、酸化ホウ素１９.８質量部、酸化カルシウム１０質量部、酸化リン７０質量部を含む。
さらに例えば、本実施例の可溶性殺菌ガラスの材料は、具体的には、酸化亜鉛１０質量部、酸化ホウ素１０質量部、酸化カルシウム３０質量部、酸化リン５０質量部を含む。
本出願の実施例は、可溶性ガラスを提供することを目的とする。ここで、可溶性ガラスとは、例えば水の液体中で、１種または複数種の機能イオンを緩やか且つ安定して放出することができる可溶性殺菌ガラスをいう。本出願の実施例の機能イオンは、具体的には、亜鉛イオン（Ｚｎ２＋および／またはＺｎ４＋）である。亜鉛イオンは良好な殺菌消毒効果を有し、ドープの形で金属酸化物ガラスの格子を占め、液体に浸漬または洗掘された環境下で時間の推移変化に伴って安定して放出され、長時間殺菌作用を実現する。
亜鉛イオンを添加した可溶性殺菌ガラスは洗濯機、エアコンなどの家電用品に適用して洗濯機の洗濯用水やエアコンが設置された室内空間を殺菌することができる。しかしながら、従来技術における問題の１つは、殺菌機能を実現する亜鉛イオンの徐放性能が不十分であることである。
具体的には、関連技術の可溶性殺菌ガラスにおける亜鉛イオンの徐放性能を制御することは困難である。洗濯機に置いた亜鉛イオンドープ可溶性殺菌ガラスを例に挙げると、一定の洗濯手順と洗濯時間範囲内で、可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンの放出速度が速すぎると、亜鉛イオンが早く放出完了され、洗濯機の後期使用中の殺菌効果が低下し、さらに殺菌効果が失われることがある。可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンの放出速度が遅すぎると、洗濯機の全使用中の殺菌効果がいずれも不十分であり、衣類や家紡用品に対する効果的な殺菌が困難になる。
いかなる理論にもかかわらず、出願人は、本出願の実施例を実現する過程で、亜鉛イオンの徐放速度は、亜鉛イオンの添加量と基材としての可溶性ガラスの成分及び配合比との影響を受けることを見出した。従って、本出願の実施例は、可溶性殺菌ガラスにおける亜鉛イオンの徐放速度及び徐放効率を合理的に制御するために、酸化ホウ素、酸化カルシウム及び酸化リンを主成分とする三元酸化物可溶性殺菌ガラスを提供する。ただし、酸化ホウ素、酸化カルシウムおよび酸化リンの質量比は、酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン＝（１－２０）：（１０－３０）：（３０－７０）である。上記の成分および配合比の原料は、ガラス形成領域内であることができる。酸化リンと酸化ホウ素との添加及び比例制御により、亜鉛イオンがホウ素カルシウムリン中で合理的な速さで徐放することができる。酸化リンの添加は亜鉛イオンの溶解率を増大させて亜鉛イオンの放出を促進するが、酸化ホウ素の添加は亜鉛イオンの溶解率を低下させて亜鉛イオンの放出を抑制する。したがって、本実施例では、リンホウ素間の配合比を制御することにより、可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンの徐放速度および徐放効率を合理的に制御することができる。また、酸化カルシウムの添加は、可溶性殺菌ガラスの熔融温度を適切に低下させ、可溶性殺菌ガラスの製造コストを低減させ、可溶性殺菌ガラスの生産効率を向上させることができる。なお、本実施例は、酸化亜鉛の含量を０．２質量部～１０質量部に制御し、上記含量の酸化亜鉛は可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンの長時間放出を保証し、可溶性殺菌ガラスの殺菌効果を保証することができる。
本出願の実施例の一部の実施形態において、可溶性殺菌ガラスは、添加量が０.０００１質量部～０.０００８質量部である着色剤をさらに含む。例えば、本実施例の可溶性殺菌ガラスにおける着色剤の含有量は、０.０００１質量部または０.０００４質量部または０.０００８質量部であってもよい。着色剤を添加する目的は、可溶性殺菌ガラスの色を調整および制御することにある。ここで、当業者は、上記範囲内で、着色剤の添加量および具体的な種類について柔軟に選択および調整することができる。着色剤は、原料配合の過程で、酸化ホウ素、酸化カルシウム、酸化リン等の基質原料と共に添加、相互混合することができ、可溶性殺菌ガラスが熔融加熱に入る過程で、着色剤を熔融ガラス液中に均一に分布させ、熔融及び冷却後に、均一に揃う色の可溶性殺菌ガラスを得ることができる。
本出願の実施例の一部の実施形態において、着色剤は、酸化コバルト（Ｃｏ２Ｏ３）、酸化マンガン（ＭｎＯ２）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３および／またはＦｅ３Ｏ４）、酸化銅（ＣｕＯ）、硫化カドミウム（ＣｄＳ）の金属酸化物のいずれか1つまたは全部を含む。本実施形態の着色剤は、具体的には、金属酸化物着色剤である。金属酸化物着色剤は性能が安定しており、高温に強く、分解しにくい。
本出願の実施例の一部の実施形態において、可溶性殺菌ガラスは、添加量が０.０００１質量部～０.０００６質量部である酸化セリウムをさらに含む。例えば、本実施例の可溶性殺菌ガラス中の酸化セリウムの含有量は、０.０００１質量部または０.０００３質量部または０.０００６質量部であってもよい。希土類元素であるセリウムイオン（Ｃｅ３＋）はエネルギー準位が豊富で、原子価が高いという特徴がある。ホウ素カルシウムリン三元酸化物可溶性殺菌ガラスに酸化セリウムを添加することにより、殺菌剤としての亜鉛イオン中の高原子価亜鉛イオン（すなわち、四価状態の亜鉛イオン）の割合を高めることができる。したがって、酸化セリウムの添加により、本出願の実施例に係る可溶性殺菌ガラスの殺菌効果及び殺菌効率を向上させることができる。
本出願の実施例の一部の実施形態において、可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンは、四価状態の亜鉛イオンを含む。上述したように、四価状態の亜鉛イオンは、二価状態の亜鉛イオンに比べて、殺菌効果および殺菌効率がより高いため、四価状態の亜鉛イオンを含む可溶性殺菌ガラスは、徐放効果だけでなく、殺菌効果にも優れている。
本出願の実施例の一部の実施形態において、可溶性殺菌ガラスは、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウムの少なくとも１つまたはそれらの組み合わせをさらに含む。酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウムを含むアルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物は比較的活性な物理化学的性能を有し、可溶性殺菌ガラスの融点（すなわち、熔融温度）を効果的に下げることができる。酸化ケイ素と酸化アルミニウムの添加はガラスの形成を促進し、可溶性殺菌ガラスの粘度と機械的強度を向上させる。酸化マグネシウムは熔融ガラス液の清澄度と成形後の可溶性殺菌ガラスの光沢度と屈折率を高める。
本出願の実施例の一部の実施形態において、可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンの溶出量は、１ｍｇ亜鉛イオン／ｇ水～５００ｍｇ亜鉛イオン／ｇ水である。本実施形態において、亜鉛イオンの溶出量は、亜鉛イオン溶出液を５Ｃ濾紙で濾過して測定試料と作成する方法で試験する。測定試料を作成した後、亜鉛イオン計、原子吸収分光分析装置、誘導結合プラズマ質量分析装置（ＩＣＰ－ＭＳ）などの亜鉛イオン濃度を測定できる試験分析装置で試料中の亜鉛イオン濃度を測定する。本実施形態の試験で得られた３０℃の温度条件と２４時間の試験時間下での亜鉛イオン溶出量は、１ｍｇ亜鉛イオン／ｇ水～５００ｍｇ亜鉛イオン／ｇ水、すなわち、１（ｍｇ/（ｇ・１Ｌ・２４Ｈｒｓ・３０℃））～５００（ｍｇ/（ｇ・１Ｌ・２４Ｈｒｓ・３０℃））である。
本出願の実施例の一部の実施形態において、可溶性殺菌ガラスの厚さ範囲は３ｍｍ～５ｍｍである。可溶性殺菌ガラスの長さ範囲は５ｍｍ～８ｍｍである。可溶性殺菌ガラスのサイズおよび形状は、採用された成形金型のサイズおよび形状と一致する。本実施形態の可溶性殺菌ガラスは、シート状又は板状又は塊状に調製してもよいし、球形又は略球形等の形状に調製してもよい。亜鉛イオンの徐放効率及び徐放周期は可溶性殺菌ガラスのサイズ及び形状による影響を受ける。上記サイズの成形金型を用いて製造した可溶性殺菌ガラスは、多数の家電製品の生産加工ニーズを満たすことができ、比較的合理的な徐放周期と優れた徐放効率を有する。また、上記サイズの可溶性殺菌ガラスは自然条件下で直ちに冷却することができ、炸裂や破片分離が生じにくく、成形時の歩留まりが高く、内部応力が小さく、アニール工程を実施しなくても良好な機械的強度と熱的安定性を有する。
図１は本出願の一実施例に係る可溶性殺菌ガラスの調製方法のステップフローチャートの１である。図１に示すように、本出願の実施例に係る可溶性殺菌ガラスの調製方法は、
酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン＝（０.２－１０）:（１－２０）:（１０－３０）:（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップＳ１０２と、
混合物を熔融させてガラス液を得るステップＳ１０４と、
ガラス液を冷却成形して可溶性殺菌ガラスを得るステップＳ１０６と、を含む。
酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン＝（０.２－１０）:（１－２０）:（１０－３０）:（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップＳ１０２と、
混合物を熔融させてガラス液を得るステップＳ１０４と、
ガラス液を冷却成形して可溶性殺菌ガラスを得るステップＳ１０６と、を含む。
本出願の実施例に係る可溶性殺菌ガラスでは、可溶性殺菌ガラスの総質量１００質量部（１００ｗｔ％）を基準にして、殺菌剤としての酸化亜鉛の含量を０.２ｗｔ％～１０ｗｔ％、酸化ホウ素の含量を１ｗｔ％～２０ｗｔ％、酸化カルシウムの含量を１０ｗｔ％～３０ｗｔ％、酸化リンの含量を３０ｗｔ％～７０ｗｔ％とする。
なお、本実施例では、可溶性殺菌ガラス中の各酸化物の割合関係を質量分率で限定する。各元素の酸化物を直接原料とする場合、本実施形態では、上記ステップＳ１０２における比例関係に基づいて原料の耐荷重計測を直接行うことができる。各元素の塩類化合物を直接原料とする場合、本実施形態では、各原料のモル質量と質量分率との換算関係から元の秤量比例を確定することができる。液体原料を用いる場合、本実施形態では、体積濃度と質量分率との換算関係から元の秤量比例を確定することができる。当業者は上述した換算および秤量方式を知っており、本出願の実施例はこれについては言及しない。
また、本実施例では、酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化カルシウム、酸化リンを含む主原料のほか、他の金属酸化物副資材を添加することもできる。例えば、本実施形態では、硝酸銀（ＡｇＮＯ３）、リン酸カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２）、リン酸ナトリウム（ＮａＨ２ＰＯ４）、リン酸アンモニウム（ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化コバルト（Ｃｏ２Ｏ３）、酸化セリウムＣｅＯ２を原料として用いることができる。ここで、全原料の質量総和を１００ｗｔ％として、各原料が全原料中に占める質量比は、硝酸銀の占有割合が３ｗｔ％、リン酸カルシウムの占有割合が７８ｗｔ％、リン酸ナトリウムの占有割合が８．７ｗｔ％、リン酸アンモニウムの占有割合が０．９ｗｔ％、ホウ酸の占有割合が５．９ｗｔ％、酸化亜鉛の占有割合が２．５５ｗｔ％、酸化銅の占有割合が０．４ｗｔ％、酸化コバルトの占有割合が０．０５ｗｔ％、酸化セリウムの占有割合が０.５ｗｔ％である。少ない可溶性殺菌ガラスを調製する場合には、本出願の実施例の秤量プロセスは、分析天秤を用いて実現することができ、メノウ乳鉢や遊星ボールミルなどの小型の混合設備で原料の混合研磨を実現し、白金るつぼに入れた混合物を電気抵抗炉またはマッフル炉で熔融させ、最終的に白金るつぼ中のガラス液をアルミニウム板金型または鉄板金型の上に傾倒して冷却成形する。
実際の生産において大量の可溶性殺菌ガラスを調製する場合、本出願の実施例の秤量プロセスは、大型台秤を用いて実現することができ、ミキシングミルにより原料の混合研磨を実現し、窯炉などの大型設備により混合物の熔融および冷却を実現する。
なお、ステップＳ１０６の冷却成形工程は、自然冷却であってもよいし、炉内冷却であってもよいし、水焼入れ方式による冷却であってもよい。
なお、ステップＳ１０４の熔融工程は、大気雰囲気中で行ってもよいし、還元雰囲気中や不活性ガス中で行ってもよい。
冷却後、本実施形態は、可溶性殺菌ガラスの内部応力を除去するためにアニール工程を実施することもできる。アニール工程の温度範囲は２００℃～５００℃、アニール期間は２時間～４時間である。
本出願の実施例に係る可溶性殺菌ガラスの調製方法は、本出願のいずれか１つの実施例に係る可溶性殺菌ガラスを得ることができる。本出願の実施例に係る可溶性殺菌ガラスの調製方法は、本出願のいずれか１つの実施例に係る可溶性殺菌ガラスの有益な効果をすべて有し、なお、該可溶性殺菌ガラスには徐放性能の優れ、徐放効率の合理的に制御可能な亜鉛イオン殺菌剤がドープされている。
本出願の実施例の一部の実施形態では、混合物を熔融させてガラス液を得ることは、混合物を９５０℃～１３５０℃の温度範囲内で０.５時間～２時間の熔融を行い、ガラス液を得ることを含む。図２は本出願の一実施例に係る可溶性殺菌ガラスの調製方法のステップフローチャートの２である。図２に示すように、本実施形態の可溶性殺菌ガラスの調製方法は、
酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン＝（０.２－１０）:（１－２０）:（１０－３０）:（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップＳ２０２と、
混合物を９５０℃～１３５０℃の温度範囲内で０.５時間～２時間の熔融を行い、ガラス液を得るステップＳ２０４と、
ガラス液を冷却成形して可溶性殺菌ガラスを得るステップＳ２０６と、を含む。
酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン＝（０.２－１０）:（１－２０）:（１０－３０）:（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップＳ２０２と、
混合物を９５０℃～１３５０℃の温度範囲内で０.５時間～２時間の熔融を行い、ガラス液を得るステップＳ２０４と、
ガラス液を冷却成形して可溶性殺菌ガラスを得るステップＳ２０６と、を含む。
本実施形態のステップＳ２０４で採用した熔融工程における温度制御は、各金属酸化物の十分な熔融を保証するとともに、本実施形態では均質で清澄な可溶性殺菌ガラスを得ることができるように保証する。
本出願の実施例の一部の実施形態において、調製方法は、混合物を熔融させてガラス液を得る処理の前に、混合物を予熱するステップをさらに含む。図３は本出願の一実施例に係る可溶性殺菌ガラスの調製方法のステップフローチャートの３である。図３に示すように、本実施形態の可溶性殺菌ガラスの調製方法は、
酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン=（０.２－１０）:（１－２０）:（１０－３０）:（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップＳ３０２と、
混合物を予熱するステップＳ３０４と、
混合物を熔融させてガラス液を得るステップＳ３０６と、
ガラス液を冷却成形して可溶性殺菌ガラスを得るステップＳ３０８と、を含む。
酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン=（０.２－１０）:（１－２０）:（１０－３０）:（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップＳ３０２と、
混合物を予熱するステップＳ３０４と、
混合物を熔融させてガラス液を得るステップＳ３０６と、
ガラス液を冷却成形して可溶性殺菌ガラスを得るステップＳ３０８と、を含む。
予熱工程の目的は原料中の不純物と気体をさらに効果的に排出し、ガラス液が熔融過程で過度に気泡を発生させないように避け、可溶性殺菌ガラスの材質を堅固で緻密にするように保証することである。
本出願の実施例の一部の実施形態において、混合物を予熱することは、混合物を２５０℃～３５０℃の温度範囲内で０.５時間～１.５時間予熱することを含む。図４は本出願の一実施例に係る可溶性殺菌ガラスの調製方法のステップフローチャートの４である。図４に示すように、本実施形態の可溶性殺菌ガラスの調製方法は、
酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン＝（０.２－１０）：（１－２０）：（１０－３０）：（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップＳ４０２と、
混合物を２５０℃～３５０℃の温度範囲内で０.５時間～１.５時間予熱するステップＳ４０４と、
混合物を熔融してガラス液を得るステップＳ４０６と、
ガラス液を冷却成形して可溶性殺菌ガラスを得るステップＳ４０８と、を含む。
酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン＝（０.２－１０）：（１－２０）：（１０－３０）：（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップＳ４０２と、
混合物を２５０℃～３５０℃の温度範囲内で０.５時間～１.５時間予熱するステップＳ４０４と、
混合物を熔融してガラス液を得るステップＳ４０６と、
ガラス液を冷却成形して可溶性殺菌ガラスを得るステップＳ４０８と、を含む。
本実施形態は、混合物を２５０℃～３５０℃の温度範囲内で予熱し、予熱時間は０.５時間を超え１.５時間未満である。上記の予熱条件は、原料中の不純物とガスを効果的に除去することができる。
本出願の実施例の一部の実施形態では、ガラス液を冷却成形して可溶性殺菌ガラスを得ることは、金属金型を予熱することと、金属金型にガラス液を注ぎ込んで自然冷却成形し、ガラス液を得ることと、を含む。図５は本出願の一実施例に係る可溶性殺菌ガラスの調製方法のステップフローチャートの５である。図５に示すように、本実施形態の可溶性殺菌ガラスの調製方法は、
酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン＝（０.２－１０）：（１－２０）：（１０－３０）：（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップＳ５０２と、
混合物を熔融してガラス液を得るステップＳ５０４と、
金属金型を予熱するステップＳ５０６と、
金属金型にガラス液を注ぎ込んで自然冷却成形し、可溶性殺菌ガラスを得るステップＳ５０８と、を含む。
酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン＝（０.２－１０）：（１－２０）：（１０－３０）：（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップＳ５０２と、
混合物を熔融してガラス液を得るステップＳ５０４と、
金属金型を予熱するステップＳ５０６と、
金属金型にガラス液を注ぎ込んで自然冷却成形し、可溶性殺菌ガラスを得るステップＳ５０８と、を含む。
本実施形態の金属金型は、アルミニウム製金型や鉄製金型などの耐熱性と熱伝導性に優れた金属金型であってもよい。冷却成形前に金属金型を予熱する目的は、ガラス液が傾倒及び成形の過程で炸裂することを避けることである。自然冷却成形とは、ガラス液を収容した金属金型を室温環境(例えば、２０℃～３０℃の間)に置いて自然冷却し、液状のガラス液が固体塊状のガラス体になるまで行うことをいう。
本出願の実施例の一部の実施形態では、金属金型を予熱することは、金属金型を２００℃～３００℃の温度範囲に予熱することを含む。図６は本出願の一実施例に係る可溶性殺菌ガラスの調製方法のステップフローチャートの６である。図６に示すように、本実施形態の可溶性殺菌ガラスの調製方法は、
酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン＝（０.２－１０）:（１－２０）:（１０－３０）:（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップＳ６０２と、
混合物を熔融させてガラス液を得るステップＳ６０４と、
金属金型を２００℃～３００℃の温度範囲に予熱するステップＳ６０６と、
ガラス液を金属金型に注ぎ込んで自然冷却成形し、可溶性殺菌ガラスを得るステップＳ６０８と、を含む。
酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン＝（０.２－１０）:（１－２０）:（１０－３０）:（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップＳ６０２と、
混合物を熔融させてガラス液を得るステップＳ６０４と、
金属金型を２００℃～３００℃の温度範囲に予熱するステップＳ６０６と、
ガラス液を金属金型に注ぎ込んで自然冷却成形し、可溶性殺菌ガラスを得るステップＳ６０８と、を含む。
本実施形態では、金型を２００℃～３００℃の温度範囲内で予熱し、予熱時間は１時間～２時間とする。例えば、本実施形態は、原料の熔融と金属金型の予熱はそれぞれ２つの電気抵抗炉を用いて実現することができる。原料加熱の昇温速さと金属金型予熱の昇温速さは、当業者が加熱設備の性能に応じて選択して調整することができる。ただし、本実施形態は、混合物を熔融させてガラス液を得た後に予熱が完了し且つ温度が適切な金属金型を直ちに取り出して使用するように、原料が熔融温度に接近または到達した後に金属金型を予熱する電気抵抗炉を開く。
本出願の実施例の一部の実施形態において、原料は亜鉛源原料を含み、亜鉛源原料は硝酸亜鉛（ＺｎＯ）、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ２）、硫酸亜鉛（ＺｎＳＯ４）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）のうちの少なくとも１つまたはそれらの組み合わせを含む。
本出願の実施例の一部の実施形態において、原料はホウ素源原料を含み、ホウ素源原料はホウ酸（Ｈ３ＢＯ３）を含む。
本出願の実施例の一部の実施形態において、原料はカルシウム源原料を含み、カルシウム源原料は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ３）２）、硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）、リン酸カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２またはＣａＨＰＯ４）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、酸化カルシウム（ＣａＯ）の少なくとも１つまたはそれらの組み合わせを含む。
本出願の実施例の一部の実施形態において、原料はリン源原料を含み、リン源原料は、リン酸カルシウム（Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２またはＣａＨＰＯ４）、リン酸アンモニウム（ＮＨ４）３ＰＯ４）、酸化リン（Ｐ２Ｏ５）の少なくとも１つまたはそれらの組み合わせを含む。
亜鉛源原料は酸化亜鉛を供給するための原料である。それに応じて、ホウ素源原料、カルシウム源原料、リン源原料は、酸化ホウ素を供給するための原料、酸化カルシウムを供給するための原料、酸化リンを供給するための原料の順である。なお、亜鉛、ホウ素、カルシウム及びリンを含む原料は、酸化物として直接添加してもよいし（すなわち、酸化亜鉛、酸化ホウ素、酸化カルシウム及び酸化リンを原料として直接添加してもよいし）、塩類化合物として添加してもよい（例えば、塩化亜鉛、ホウ酸、炭酸カルシウム、各種のリン酸塩、カルシウムリン酸塩等の物資を原料として添加してもよい）。ここで、塩類化合物を原料とすると、亜鉛、ホウ素、カルシウム及びリンを含む各塩類化合物が高温条件下で酸化されて酸化物となり、熔融後に酸化物ガラスを得る。金属塩類化合物を原料とすることは、金属酸化物を原料とすることに比べて、ガラスの均質度や清澄度を向上させることができる。
以上より、本出願の実施例の有益な効果は、以下の通りである。
１、本出願の実施例は、可溶性殺菌ガラスの材料選択及び配合比の調整により、可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンの放出濃度及び速さを効果的に制御し、可溶性殺菌ガラスが長期的かつ効果的に殺菌作用を実現できるように保証することができる。
２、本出願の実施例は、可溶性殺菌ガラスの加工工程を調整することにより、機械的強度が高く、清澄度が高く、亜鉛イオン負荷量が大きい可溶性殺菌ガラスを得ることができる。
本明細書の説明において、用語「一実施例」、「いくつかの実施例」、「具体的な実施例」等の説明は、該実施例または例に関連して説明された具体的な特徴、構造、材料、または特徴が本出願の少なくとも１つの実施例又は例に含まれることを意味する。本明細書において、上述した用語の概略的な表現は、必ずしも同じ実施例または実例を意味するものではない。さらに、記述された具体的な特徴、構造、材料、または特徴は、任意の１つまたは複数の実施例または例において適切な方法で結合することができる。
以上は本出願の好ましい実施例に過ぎず、本出願を限定するものではなく、当業者にとって本出願は種々の変更及び変化が可能である。本出願の精神及び原則の範囲内で行われたいかなる修正、同等の置換、改良等も、本出願の保護範囲内に含まれるものとする。
Claims (15)
- 可溶性殺菌ガラスであって、
前記可溶性殺菌ガラスの材料は
酸化亜鉛０.２質量部～１０質量部、
酸化ホウ素１質量部～２０質量部、
酸化カルシウム１０質量部～３０質量部、
酸化リン３０質量部～７０質量部を含む
ことを特徴とする可溶性殺菌ガラス。 - 着色剤０.０００１質量部～０.０００８質量部をさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の可溶性殺菌ガラス。 - 前記着色剤は、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化鉄、酸化銅、硫化カドミウムの少なくとも１つまたはそれらの組み合わせを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の可溶性殺菌ガラス。 - 酸化セリウム０.０００１質量部～０.０００６質量部をさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の可溶性殺菌ガラス。 - 前記可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンは、四価状態の亜鉛イオンを含む
ことを特徴とする請求項１に記載の可溶性殺菌ガラス。 - 酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウムの少なくとも１つまたはそれらの組み合わせをさらに含む
ことを特徴とする請求項１に記載の可溶性殺菌ガラス。 - 前記可溶性殺菌ガラス中の亜鉛イオンの溶出量は、１ｍｇ亜鉛イオン／ｇ水～５００ｍｇ亜鉛イオン／ｇ水である
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の可溶性殺菌ガラス。 - 前記可溶性殺菌ガラスの厚さ範囲は３ｍｍ～５ｍｍであり、および／または
前記可溶性殺菌ガラスの長さ範囲は５ｍｍ～８ｍｍである
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の可溶性殺菌ガラス。 - 可溶性殺菌ガラスの調製方法であって、
酸化亜鉛：酸化ホウ素：酸化カルシウム：酸化リン＝（０.２－１０）:（１－２０）:（１０－３０）:（３０－７０）の質量比で原料を秤量混合し、混合物を得るステップと、
前記混合物を熔融させてガラス液を得るステップと、
前記ガラス液を冷却成形して前記可溶性殺菌ガラスを得るステップと、を含む
ことを特徴とする可溶性殺菌ガラスの調製方法。 - 前記混合物を熔融させてガラス液を得るステップは、
前記混合物を９５０℃～１３５０℃の温度範囲内で０.５時間～２時間の熔融を行い、前記ガラス液を得るステップを含む
ことを特徴とする請求項９に記載の可溶性殺菌ガラスの調製方法。 - 前記混合物を熔融させてガラス液を得る処理の前に、前記混合物を予熱するステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項９に記載の可溶性殺菌ガラスの調製方法。 - 前記混合物を予熱するステップは、前記混合物を２５０℃～３５０℃の温度範囲内で０.５時間～１.５時間予熱するステップを含む
ことを特徴とする請求項１１に記載の可溶性殺菌ガラスの調製方法。 - 前記ガラス液を冷却成形して可溶性殺菌ガラスを得るステップは、
金属金型を予熱するステップと、
前記金属金型に前記ガラス液を注ぎ込んで自然冷却成形し、可溶性殺菌ガラスを得るステップと、を含む
ことを特徴とする請求項９に記載の可溶性殺菌ガラスの調製方法。 - 前記金属金型を予熱するステップは、前記金属金型を２００℃～３００℃の温度範囲に予熱するステップを含む
ことを特徴とする請求項１３に記載の可溶性殺菌ガラスの調製方法。 - 前記原料は、
硝酸亜鉛、塩化亜鉛、硫酸亜鉛、酸化亜鉛の少なくとも１つまたはそれらの組み合わせを含む亜鉛源原料、および／または
ホウ酸を含むホウ素源原料、および／または
炭酸カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、塩化カルシウム、酸化カルシウムの少なくとも１つまたはそれらの組み合わせを含むカルシウム源原料、および／または
リン酸カルシウム、リン酸アンモニウム、酸化リンの少なくとも１つまたはそれらの組み合わせを含むリン源原料を含む
ことを特徴とする請求項９乃至１４のいずれか１項に記載の可溶性殺菌ガラスの調製方法。
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