KR100657123B1 - 항균성 유리 및 항균성 유리의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

직접적으로 물과 접촉하고, 은이온을 방출하여, 항균효과를 발휘하기 위한 항균성 유리 및 그 제조방법을 제공한다. 피항균물의 세탁 중 또는 세탁 후에, 은이온에 의해 항균처리를 실시하기 위한 세탁기용 항균성 유리 등에 적합한 향균성 유리 및 그 제조방법에 있어서, 세탁기용 항균성 유리의 최대직경(t1)을 1~50 mm 범위 내의 값으로 하는 동시에, 은이온의 용출량을 0.5~100 mg/(g·24Hrs) 범위 내의 값으로 한다.
항균성 유리, 은이온, 항균효과, 용출율

Description

항균성 유리 및 항균성 유리의 제조방법{Antibacterial glass and method for producing antibacterial glass}
본 발명은 피항균물(被抗菌物)의 세탁 중 또는 세탁 후에, 물과 직접적으로 접촉하여 은이온(silver ion)을 용출(溶出)할 수 있는 세탁기용 항균성 유리(방미성(防黴性)을 가지는 세탁기용 항균성 유리를 포함한다. 이하, 동일하다.) 등으로서 적합한 항균성 유리, 및 그와 같은 항균성 유리의 제조방법에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 피항균물의 세탁 중 또는 세탁 후에, 은이온에 의해 항균처리를 실시하기 위한 세탁기용 항균성 유리 등으로 적합한 항균성 유리로서, 물과 직접적으로 접촉했을 때에, 소정량의 은이온을 신속하게 장기간에 걸쳐 방출할 수 있는 항균성 유리, 및 그와 같은 항균성 유리의 제조방법에 관한 것이다.
최근 건재(建材), 가전제품(TV, PC, 휴대전화, 비디오카메라 등을 포함한다), 잡화, 포장용 자재(資材)등에 있어서 항균효과를 부여하기 위해, 소정 입경(粒徑)의 항균성 유리를 수지 중에 소정량 혼입(混入)시킨 항균성 수지조성물이 사용되고 있다.
이러한 항균성 수지조성물로서, 수지 중에 은이온을 용출하는 붕규산(borosilicate) 항균성 유리를 포함하는 합성수지 성형체가 개시되어 있다(예를 들 면, 특허문헌 1 참조).
보다 구체적으로는, 이러한 합성수지 성형체는 SiO2, B2O3, P2O5의 한 종류 또는 두 종류 이상의 망목형성(網目形成)산화물과, Na2O, K2O, CaO, ZnO의 한 종류 또는 두 종류 이상의 망목수식(網目修飾)산화물로 되는 유리고형물 100 중량부 중에 1가의 Ag로서, Ag2O를 0.1~20 중량부 함유한 붕규산 항균성 유리를 합성수지 중에 포함해 구성되어 있다. 그리고, 해당 특허공보의 실시예에 있어서, SiO2:40 몰%, B2O3:50 몰%, Na2O:10 몰%로 되는 혼합물 100 중량부에 대하여, Ag2O를 2 중량부 첨가한, 평균입경이 20 ㎛ 이하인 항균성 유리를 합성수지 중에 포함한 항균성 수지조성물이 개시되어 있다.
또한, 항균성 수지조성물로서, 항균성을 갖는 입경이 10~1000 ㎛, 두께가 0.1~20 ㎛인 인편상(鱗片狀)의 유리를 포함하는 수지조성물이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
보다 구체적으로는, 이러한 인편상 유리의 조성으로서는, B2O3를 함유한 경우에는 SiO2 :20~60 중량%, B2O3: 30~70 중량%, Na2O: 5~35 중량%, Ag2O: 0.5~3 중량%로 되고, B2O3를 함유하지 않는 경우에는 SiO2: 55~80 중량%, Al2O3: 0.5~30 중량%, Na2O:19.5~42 중량%, Ag2O: 0.5~3 중량%이다.
또한, 100℃의 비등수(沸騰水)에 500~1000시간 침지(浸漬)시킨 후에, 20℃의 물 또는 산(酸)에 24시간 침지한 경우, 은이온의 용출량이 0.5 ng/㎠/day 이상인 은이온 함유 무기계(無機系) 항균제와 무기계 충전제(充塡劑)를 함유하는 항균성의 건물 안에서 물을 사용하는 곳의 제품(a circumference article of water)이 개시되어 있다(예를 들면, 특허문헌 3 참조).
보다 구체적으로는, 수지 중에 P2O5: 56~59 몰%, MgO+CaO+ZnO: 33~38 몰%, Al2O3: 6~8 몰%의 유리조성에 대하여, Ag2O를 0~5 중량% 배합한 평균입경이 2~20 ㎛인 은이온 함유 무기계 항균제 0.5~5 중량%와, 무기계 충전제 5~80 중량%를 첨가하여 구성한 항균성의 건물 안에서 물을 사용하는 곳의 제품이 개시되어 있다.
또한, 항균성 유리의 용도로서 식기세척기, 식기건조기, 냉장고, 세탁기, 포트 등의 전기제품을 예시한 항균성 수지조성물도 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 4 및 5 참조).
즉, 이러한 전기제품을 구성하는 성형수지 중에, 평균입경이 20 ㎛ 이하인 ZnO:40~80 몰%, SiO2:5~35 몰%, CaO:5~30 몰%로 되는 항균성 유리와, 마찬가지로 평균입경이 20 ㎛ 이하인 ZnO:54~60 몰%, B2O3:25~32 몰%, SiO2:7~12 몰%, 알칼리 금속산화물:5~8 몰%로 되는 항균성 유리를 각각 소정량 포함하는 항균성 수지조성물이다.
더욱이, 항균성 유리의 용도로서, 저수조(貯水槽)나 쿨링타워(cooling tower) 등의 수처리장치에 사용되는 유리 수처리제가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 6 참조).
즉, 최대장경(最長徑)이 10 mm 이상인 인산계 유리로서, 그 중량조성비가 (RO+R2O)/P2O3=0.4~1.2, R2O/(RO+R2O3)=0~10이며(R은 Ca, Na 등), 또한 초기 용해속도를 A로 하고, 말기 용해속도를 B로 했을 경우에, B/A≥1/3임과 동시에, 금속이온의 함유량이 0.005~5 중량%인 유리 수처리제이다.
특허문헌 1: 일본국 특허공개 제(평)1-313531호 공보(특허청구의 범위)
특허문헌 2: 일본국 특허공개 제(평)7-25635호 공보(특허청구의 범위)
특허문헌 3: 일본국 특허공개 제(평)10-72530호 공보(특허청구의 범위)
특허문헌 4: 일본국 특허공개 제2000-3238호 공보(특허청구의 범위)
특허문헌 5: 일본국 특허공개 제2000-3239호 공보(특허청구의 범위)
특허문헌 6: 일본국 특허공고 제(평)7-63701호 공보(특허청구의 범위)
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 특허문헌 1~5에 개시되어 있는 항균성 수지조성물은 모두 항균성 유리를 수지 중에 혼합 첨가하여 구성되어 있으므로, 항균성 유리는 수지 중에 침투해 들어온 물과 간접적으로 접촉함으로써, 비로소 은이온을 방출할 수 있는 구성이었다.
따라서, 이러한 항균성 수지조성물을 사용한 경우, 전기제품의 부품 등에 대하여 소정의 항균성을 부여할 수는 있어도, 피항균물의 세탁 중 또는 세탁 후에 물과 직접적으로 접촉시켜 신속하게 은이온을 방출시키고, 그 피항균물에 대하여 소정량의 은이온을 부착시키는 것은 사실상 곤란하였다.
또한, 특허문헌 1, 3~5에서는 수지 중에 균일하게 혼합하기 위하여 항균성 유리의 평균입경을 20 ㎛ 이하 정도가 바람직하다고 하였으며, 특허문헌 2에서는 항균성 유리를 소정 크기의 인편상 유리로 하고 있지만, 제조장치로서 분급장치(分級裝置) 등을 병용하여 이들 값을 소정범위로 제한하지 않으면 안되는 제조상의 문제가 발견되었다.
한편, 특허문헌 6에 개시되어 있는 유리 수처리제는 최대장경은 비교적 크지만, 은이온의 용출량이 기본적으로 적다는 문제가 발견되었다. 따라서, 특허문헌 1~5에 개시되어 있는 항균성 수지조성물과 마찬가지로, 피항균물의 세탁 중 또는 세탁 후에 물과 직접적으로 접촉시켜 신속하게 은이온을 방출시키고, 그 피항균물에 대하여 소정량의 은이온을 부착시키는 것은 사실상 곤란하였다.
따라서, 본 발명자 등은 예의 검토한 결과, 항균성 유리의 크기나 은이온의 용출량을 소정범위로 제한함으로써, 직접적으로 물과 접촉하여 반복해서 소정량의 은이온을 신속하게 장기간에 걸쳐 방출할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시킨 것이다.
즉, 본 발명은 피항균물의 세탁 중 또는 세탁 후에 직접적으로 물과 접촉하여, 소정량의 은이온을 신속하게 장기간에 걸쳐 방출하여, 피항균물에 대해 반복해서 소정의 항균처리를 실시할 수 있는 세탁기용 항균성 유리 등으로서 적합한 항균성 유리, 및 그와 같은 항균성 유리의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명에 의하면, 직접적으로 물과 접촉하여 은이온을 방출하고, 항균효과를 발휘하기 위한 항균성 유리로서, 최대직경(最大徑)(t1)을 1~50 mm 범위 내의 값으로 하는 동시에, 은이온의 용출량을 0.5~100 mg/(g·24Hrs) 범위 내의 값으로 한 항균성 유리가 제공되어, 상술한 문제를 해결할 수 있다.
즉, 본 발명의 항균성 유리에 의하면, 예를 들면, 피항균물의 세탁 중 또는 세탁 후에 있어서, 직접적으로 물과 접촉하여 소정량의 은이온을 신속하게 장기간에 걸쳐 방출할 수 있다. 따라서, 피항균물에 대하여, 반복해서 소정의 항균처리를 실시할 수 있다. 또한, 이와 같은 크기의 항균성 유리라면, 취급이 용이해질 뿐 아니라, 용해성이 매우 높음에도 불구하고, 인접한 유리끼리 접촉하여 응집되거나, 융착(融着)되는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 항균성 유리를 구성함에 있어서, 피항균물의 세탁 중 또는 세탁 후에, 은이온에 의해 항균처리를 실시하기 위한 세탁기용 항균성 유리인 것이 바람직하다.
즉, 세탁기용도 등에 있어서 장시간에 걸쳐 소정량의 은이온을 방출하여, 소정의 항균효과를 세탁물 등에 대하여 지속적으로 부여할 수 있다.
또한, 본 발명의 항균성 유리를 구성함에 있어서, 원재료로서 B2O3, SiO2, Ag2O, 알칼리금속산화물을 포함하는 동시에, 전체량에 대해 B2O3의 첨가량을 30~60 중량%, SiO2의 첨가량을 30~60 중량%, Ag2O의 첨가량을 2~5 중량% 및 알칼리금속산화물의 첨가량을 5~10 중량% 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
즉, 소정의 붕산계 항균유리의 원재료를 각각 소정량 배합하여 구성되었기에, 물과 직접 접촉시킴으로써 장기간에 걸쳐 소정량의 은이온을 방출시킬 수 있어, 소정의 항균효과를 지속적으로 발휘시킬 수 있다.
또한, 이러한 세탁기용 항균성 유리에 의하면, 세제와의 반응성이 부족하여, 세제를 사용하여 세탁한 피항균물에 대해 소정의 항균처리를 안정적으로 실시할 수 있다.
또한, 이러한 항균성 유리의 경우, 원재료로서 B2O3를 비교적 다량으로 사용하기 때문에, 제조조건이나 사용조건에 따라서는 착색되기 쉬운 경우가 있다. 그러나, 항균성 유리를, 예를 들면, 세탁기 내의 수로 등의 비시인(非視認)개소에 사용하거나, 주위에서 착색된 피복재(被覆材)를 입히거나, 더 나아가서는 후술하는 바와 같이, 착색 방지제로서의 착체형성(錯形體成)화합물을 첨가함으로써, 이러한 착색문제를 회피할 수 있다.
또한, 본 발명의 항균성 유리를 구성함에 있어서, 원재료로서 P2O5, Ag2O, 알칼리금속산화물을 포함하는 동시에, 전체량에 대해 P2O5의 첨가량을 40~70중량%, Ag2O의 첨가량을 2~5중량% 및 알칼리금속산화물의 첨가량을 15~35중량% 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
즉, 소정의 인산계 항균유리의 원재료를 각각 소정량 배합하여 구성하고 있기 때문에, 물과 직접 접촉시킴으로써, 예를 들면, 세탁기용도에 있어서 장기간에 걸쳐 소정량의 은이온을 방출하여, 소정의 항균효과를 세탁물에 지속적으로 부여할 수 있다.
또한, 이와 같은 인산계 항균유리에 의하면, 투명성이 우수한 동시에, 평판형상(平板狀)에 관계없이 입상이더라도, 소정량의 은이온을 방출할 수 있다. 더 나아가서는 이와 같은 인산계 항균유리라면, 제조시의 용융가마 등에 대한 부식성이 적어, 제조조건이 완화된다는 이점을 얻는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 항균성 유리를 구성함에 있어서, 항균성 유리가 전체적으로 평판형상으로서, 해당 항균성 유리와 동일성분으로 되는 박육부(薄肉部)를 사이에 두어 복수의 유리조각이 연결되어 구성된 것이 바람직하다.
즉, 소정의 박육부를 사이에 두어 평판형상의 유리조각이 복수개 연결되어 있기 때문에, 소정의 크기로 잘라 은이온의 절대적 용출량(용출속도)를 용이하게 조정할 수 있다. 따라서, 이른바 초콜릿컷트(chocolate cut)형상으로 함으로써, 사용하는 환경조건이나 수량(水量), 또는 장기 사용시간 등을 고려하여, 본 발명의 항균성 유리를 임의의 크기로 절단하여 사용할 수 있다. 또한, 소정의 박육부를 가지고 있기 때문에, 그곳을 절단개소로 하여 사용장소의 크기나 형상에 맞춰서 적당한 크기나 형상의 항균성 유리로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 항균성 유리를 구성함에 있어서, 주위에 피복부재를 구비하여 카트리지화되어 있는 것이 바람직하다.
즉, 소정의 피복부재를 구비하여 카트리지화되어 있기 때문에, 취급이나 교환 등이 용이해질 뿐만 아니라, 비교적 강한 수류(水流)를 사용한 경우라도, 해당 수류와 함께 외부로 유출되는 것을 유효하게 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 태양은, 직접적으로 물과 접촉하고, 은이온을 방출하여, 항균효과를 발휘하기 위한 항균성 유리의 제조방법으로서, 하기 공정(A)~(B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 유리의 제조방법.
(A) 원재료로서 B2O3, SiO2, Ag2O, 알칼리금속산화물을 가열용융시켜 용융유리를 만드는 용융공정
(B) 용융유리를 냉각하면서, 최대직경(t1)이 1~50mm이고, 은이온의 용출량이 0.5~100 mg/(g·24Hrs)인 소정 형상을 갖는 항균성 유리로 하는 성형공정
즉, 소정의 제조공정을 포함하기 때문에, 직접적으로 물과 접촉하고, 은이온을 방출하여, 항균효과를 신속하게 발휘할 수 있으며, 결과적으로 피항균물의 세탁 중 또는 세탁 후에 있어서, 소정량의 은이온을 방출하여, 피항균물에 대하여 소정의 항균처리를 안정적으로 실시할 수 있는 항균성 유리를 효율적으로 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 또한 다른 태양은, 직접적으로 물과 접촉하여 은이온을 방출하고 항균효과를 발휘하기 위한 항균성 유리의 제조방법으로서, 하기 공정(A')~(B')를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 유리의 제조방법이다.
(A') 원재료로서 P2O5, Ag2O, 알칼리금속산화물을 가열용융시켜 용융유리를 만드는 용융공정
(B') 용융유리를 냉각하면서, 최대직경(t1)이 1~50 mm이고, 은이온의 용출량이 0.5~100 mg/(g·24Hrs)인 소정 형상을 갖는 항균성 유리로 하는 성형공정
즉, 소정의 제조공정을 포함하기 때문에, 인산계 항균유리일지라도 직접적으로 물과 접촉하고, 은이온을 방출하여, 항균효과를 신속하게 발휘할 수 있다. 그 결과, 피항균물의 세탁 중 또는 세탁 후에 있어서 소정량의 은이온을 방출하여, 피항균물에 대해 소정의 항균처리를 안정적으로 실시할 수 있는 항균성 유리를 효율적으로 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 항균성 유리의 제조방법을 실시함에 있어서, 공정(B) 또는 공정(B')에 있어서, 표면에 오목부를 구비한 회전부재를 사용하여, 평판형상의 항균성 유리를 성형하는 것이 바람직하다.
즉, 공정(B)에 있어서 소정의 회전부재를 사용함으로써, 이른바 박육부를 이용한 초콜릿컷트가 가능하여, 취급, 면적이나 형상 등의 조정이 용이한 항균성 유리를 효율적으로 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 항균성 유리의 제조방법을 실시함에 있어서, 공정(A) 및 (B)와의 사이, 또는 (A') 및 (B')와의 사이에 있어서 냉각장치를 구비한 기판 상에서, 항균성 유리를 냉각하는 공정을 추가로 포함하는 것이 바람직하다.
즉, 소정의 냉각공정을 포함하기 때문에, 물을 사용하지 않고 용융유리를 충분하고 균일하게 냉각하여, 다음 공정에 있어서 정밀도 좋게 소정 형상으로 형성할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1(a)~(f)는 제1 실시형태의 항균성 유리의 형상을 설명하기 위해 제공하는 도면이다.
도 2는 항균성 유리의 최대직경(t1)과 잔류율(殘留率)과의 관계를 설명하기 위하여 제공하는 도면이다.
도 3은 세탁횟수에 따른 은이온의 용출량과의 관계를 설명하기 위해 제공하는 도면이다.
도 4는 제1 실시형태의 항균성 유리를 적용시킨 세탁기를 나타내는 도면이다.
도 5는 항균성 유리의 형상에 대해서 설명하기 위해 제공하는 도면이다.
도 6은 항균성 유리의 피복부재에 대해서 설명하기 위해 제공하는 도면이다(그 첫번째).
도 7(a)~(c)는 항균성 유리의 피복부재에 대해서 설명하기 위해 제공하는 도면이다(그 두번째).
도 8은 항균성 유리의 형상 및 피복부재에 대해서 설명하기 위해 제공하는 도면이다.
도 9는 항균성 유리의 사용방법에 대해서 설명하기 위해 제공하는 도면이다.
도 10은 피항균물의 항균방법에 대해서 설명하기 위해 제공하는 도면이다.
도 11은 제2 실시형태의 항균성 유리의 제조방법에 대해서 설명하기 위해 제공하는 도면이다(그 첫번째).
도 12는 제2 실시형태의 항균성 유리의 제조방법에 대해서 설명하기 위해 제공하는 도면이다(그 두번째).
도 13은 제3 실시형태의 항균성 유리의 제조방법에 대해서 설명하기 위해 제공하는 도면이다(그 첫번째).
도 14는 제3 실시형태의 항균성 유리의 제조방법에 대해서 설명하기 위해 제공하는 도면이다(그 두번째).
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 항균성 유리, 항균성 유리의 제조방법 및 항균성 유리의 사용방법에 관한 실시의 형태를, 세탁기용 항균성 유리를 위주로 구체적으로 설명한다.
[제1의 실시형태]
제1의 실시형태는 직접적으로 물과 접촉하고, 은이온을 방출하여, 항균효과를 발휘하기 위한 항균성 유리로서, 최대직경(t1)을 1~50 mm 범위 내의 값으로 하는 동시에, 은이온의 용출량을 0.5~100 mg/(g·24Hrs) 범위 내의 값으로 한 항균성 유리이다.
1.항균성 유리
(1) 형상 1
항균성 유리의 형상은 특별히 제한되지는 않지만, 도 1(a)~(f)에 나타내는 바와 같이 사각형상, 다각형상, 원형상, 타원형상, 이형상(異形狀), 구멍뚫린 형상 등의 평판형상인 것이 바람직히다.
그 이유는, 항균성 유리를 사각형상과 구멍뚫린 형상 등의 평판형상으로 함으로써, 소정 개소에 올려놓고 물과 직접적으로 접촉시킨 경우라도 수압에 의해 떠내려가, 소정 개소로부터 유출되는 것을 효과적으로 방지할 수 있기 때문이다. 또한, 항균성 유리가 사각형상 등이라면, 제조시나 사용시 등에 응집되기 어렵기 때문에, 항균성 유리 제조시에 있어서 크기나 형상의 제어, 사용할 때의 환경조건의 제어에 대해서도 보다 용이해지기 때문이다.
단, 최대직경(t1) 및 은이온의 용출량의 범위를 만족하는 한, 항균성 유리를 다면체, 입상, 구형상, 타원체, 기둥형상, 분쇄체(粉碎體)등의 임의의 형상으로 할 수 있다.
(2) 형상 2
또한, 항균성 유리의 최대직경(t1)을 1~50 mm 범위 내의 값으로 하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 항균성 유리의 최대직경(t1)이란 예를 들면, 도 1(a)~(e)에 나타내는 바와 같이, 항균성 유리의 형상에서 임의의 선을 그었을 경우의 최대 길이를 의미한다. 즉, 이러한 항균성 유리의 최대직경(t1)은, 예를 들어 항균성 유리가 평판형상인 경우에는 평면방향의 최대직경이 되고, 입상인 경우에는 입자의 최대직경이 된다.
또한, 항균성 유리의 최대직경(t1)을 제한하는 이유는, 이러한 최대직경이 1 mm 미만의 값이 되면, 소정 개소에 올려놓고, 물과 직접적으로 접촉시킨 경우, 수압에 의해 떠내려가 소정 개소로부터 유출되기 쉬워지거나, 장기간에 걸쳐 소정 농도의 은이온을 방출하는 것이 곤란해지거나, 더 나아가서는 보관시에 응집되기 쉬워지는 경우가 있기 때문이다.
한편, 이 최대직경이 50 mm를 초과하면 취급이 곤란해지거나, 안정적으로 제조하는 것이 곤란해지기 때문이다.
따라서, 항균성 유리의 형상이 평판형상 등인 경우, 그 최대직경을 8~30 mm 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하며, 15~20 mm 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한 항균성 유리의 형상이 입상 등인 경우에는, 제조의 용이성을 고려하여 최대직경을 3~25 mm 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하며, 5~10 mm 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 이런 항균성 유리가 평판형상인 경우, 항균성 유리의 두께를 0.1~10 mm 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
그 이유는, 이러한 항균성 유리의 두께가 0.1 mm 미만의 값이 되면, 소정 농도의 은이온을 방출하는 것이 곤란해지거나, 취급이 곤란해지거나, 더 나아가서는 안정적으로 제조하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 항균성 유리의 두께가 10 mm를 초과하면 반대로 취급이 곤란해지나, 안정적으로 제조하는 것이 곤란해지기 때문이다.
따라서, 이런 항균성 유리가 평판형상인 경우, 그 두께를 0.5~8 mm 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하며, 1~5 mm 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상술한 항균성 유리의 최대직경이나 두께는, 예를 들면, 광학 현미경사진이나 노기스(nonius)를 사용하여 용이하게 측정할 수 있다.
(3) 형상 3
이어서, 항균성 유리의 형상에 관하여, 도 2를 참조하면서 항균성 유리의 평면방향의 최대직경(t1)과, 해당 항균성 유리의 사용시에 있어서의 잔류율과의 관계를 상세하게 설명한다. 이 도 2의 가로축은 항균성 유리의 평면방향의 최대직경(mm)을 로그로 나타내고, 세로축은 각 입경의 항균성 유리를 사용했을 때에, 후술하는 실시예에 있어서의 항균성 유리의 잔류율의 측정방법에 준하여 측정되는 잔류율(%)을 나타내고 있다.
이러한 도 2로부터 명확한 바와 같이, 항균성 유리의 평면방향의 최대직경(t1)이 5 mm 이상의 값이라면, 그 잔류율은 비교적 높은 값, 즉, 50% 이상의 값을 나타내, 장기간의 사용에도 견딜 수 있는 것을 알 수 있다.
이어서, 항균성 유리의 형상에 관하여, 도 3을 참조하여 본 발명의 항균성 유리(평면방향의 최대직경 15 mm)와 평균입경이 20 ㎛인 항균성 유리 각각을 사용한 경우에 있어서의 세탁횟수와, 은이온의 용출량의 변화에 대해서 상세하게 설명한다. 즉, 도 3의 가로축은 도 4에 나타내는 바와 같은 세탁기(50)을 사용하여, 각각의 항균성 유리를 사용하여 세탁한 횟수를 나타내며, 도 3의 세로축은 각 회에 있어서의 수중으로의 은이온 용출량(mg/(g·24Hrs))을 나타내고 있다. 또한, 도면 중, 본 발명의 항균성 유리에 대한 데이터를 실선(A)로 나타내고, 평균입경이 20 ㎛인 항균성 유리에 대한 데이터를 점선(B)로 나타낸다.
이러한 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 항균성 유리(세탁기용 항균성 유리)는, 평면방향의 최대직경이 소정의 크기로 수압 등으로 떠내려가는 경우가 없기 때문에, 잔류량이 큰 폭으로 감소하지 않는다. 따라서 반복해서 사용했다하더라도 목적으로 하는 용출량을 유지할 수 있다는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명의 항균성 유리는 장기간의 사용에도 견딜 수 있는 것을 알 수 있다.
한편으로, 평균입경이 20 ㎛인 항균성 유리는 상술한 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 사용할 때마다 항균성 유리의 잔류량이 감소되기 때문에, 세탁횟수가 증가함에 따라서 사용개시 직후의 은이온의 용출량과 비교하여 용출량의 값이 크게 감소해 있다. 따라서 목적으로 하는 은이온의 용출량을 확보하기 위해서는, 빈번하게 항균성 유리를 보충하는 것이 필요하다는 것을 알 수 있다.
(4) 형상 4
또한, 항균성 유리의 형상에 관하여, 도 5(a)~(b)에 나타내는 바와 같이, 항균성 유리가 전체적으로 평판형상으로서, 해당 항균성 유리와 동일 성분으로 되는 박육부(12)를 사이에 두고, 복수의 유리조각(10a)가 연결되어 구성되어 있는 것이 바람직하다.
그 이유는, 큰 면적의 항균성 유리에 대해서, 사용하는 환경조건이나 수량, 또는 장기사용시간 등을 고려하여, 이른바 초콜릿컷트함으로써 항균성 유리를 임의의 크기로 절단하여 사용할 수 있기 때문이다. 즉, 소정의 박육부를 이용하여 큰 면적의 항균성 유리를 소정의 크기로 컷트하여, 은이온의 용출량(용출속도)을 용이하게 조정할 수 있기 때문이다.
또한, 소정의 박육부를 가지고 있기 때문에, 그곳을 절단 개소로 하여 사용장소의 크기나 형상에 맞춰 적당한 항균성 유리의 크기나 형상으로 하는 것도 가능하기 때문이다.
(5) 종류 1
또한, 항균성 유리의 종류에 관하여, 이하의 조성으로 되는 붕산계의 항균성 유리를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 원재료로서 B2O3, SiO2, Ag2O, 알칼리금속산화물을 포함함과 동시에, 전체량에 대해 B2O3의 첨가량을 30~60 중량%, SiO2의 첨가량을 30~60 중량%, Ag2O의 첨가량을 2~5 중량% 및 알칼리금속산화물의 첨가량을 5~10중량% 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
그 이유는, 이와 같은 유리조성으로 되는 항균성 유리라면, 물과 직접적으로 접촉하여, 신속하게 소정량의 은이온을 방출할 수 있기 때문이다. 또한, 이와 같은 유리조성으로 되는 항균성 유리에 의하면, 세제와의 반응성이 부족하여, 세제를 사용하여 세탁한 피항균물에 대하여 소정의 항균처리를 안정적으로 실시할 수 있기 때문이다.
여기서, B2O3는 기본적으로 망목형성 산화물로서의 기능을 다하지만, 그 외에, 본 발명에 있어서는 항균성 유리의 투명성 개선기능이나 은이온의 균일한 방출성에도 관여한다.
또한, SiO2는 항균성 유리에 있어서 망목수식 산화물로서의 기능을 다함과 동시에, 황변(Yellowing)을 방지하는 기능을 다하고 있다.
또한, Ag2O는 항균성 유리의 필수 구성성분으로, 유리성분이 용해되어 은이온을 용출시킴으로써 우수한 항균성을 장기간 발현할 수 있다.
또한, 알칼리금속산화물, 예를 들면 Na2O나 K2O는 기본적으로 망목수식 산화물로서의 기능을 다하는 한편, 항균성 유리의 투명성 개선기능이나 용융온도의 조정기능에 대해서도 발휘할 수 있다.
또한, 알칼리토류금속산화물, 예를 들면, MgO나 CaO를 추가로 첨가함에 따라, 망목수식 산화물로서의 기능을 다할 수 있는 한편, 알칼리금속산화물과 마찬가지로 항균성 유리의 투명성 개선기능이나 용융온도의 조정기능에 대해서도 발휘할 수 있다.
더욱이, CeO2나 Al2O3 등을 별도로 첨가함에 따라, 전자선(電子線)에 대한 변색성이나 투명성, 또는 기계적 강도를 향상시키는 것도 가능하다.
(6) 종류 2
또한, 항균성 유리의 종류에 관하여, 이하의 조성으로 되는 인산계 항균유리를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 원재료로서 P2O5, Ag2O, 알칼리금속산화물을 포함함과 동시에, 전체량에 대하여 P2O5의 첨가량을 40~70 중량%, Ag2O의 첨가량을 2~5 중량% 및 알칼리금속산화물의 첨가량을 15~35 중량% 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
그 이유는, 이와 같은 유리조성으로 되는 인산계 항균유리라면, 물과 직접적으로 접촉하여 신속하게 소정량의 은이온을 방출할 수 있기 때문이다. 또한, 이와 같은 유리조성으로 되는 항균성 유리에 의하면, 투명성이 우수한 동시에, 평판형상에 한정되지 않고, 소정 입경의 입상이라도 소정량의 은이온을 소정 시간내에 방출할 수 있어, 사용하기 편리하기 때문이다. 더 나아가서는, 이러한 인산계 항균유리라면, 제조시의 용융가마 등에 대한 부식성이 적어, 제조조건이 완화되거나, 제조비용을 저하시킨다고 하는, 제조면에서나 경제적인 면에서 이점을 얻는 것도 가능하다.
여기서, P2O5는 기본적으로 망목형성 산화물로서의 기능을 다하지만, 그 외에, 본 발명에 있어서는 항균성 유리의 투명성 개선기능이나 은이온의 균일한 방출성에도 관여한다.
또한, Ag2O는 항균성 유리에 있어서 필수 구성성분으로, 유리성분이 용해되어, 은이온을 용출시킴에 따라 우수한 항균성을 장기간 발현할 수 있다.
또한, 알칼리금속산화물, 예를 들어 Na2O나 K2O는 기본적으로 망목수식 산화물로서의 기능을 다하는 한편, 항균성 유리의 투명성 개선기능이나 용융온도의 조정기능에 대해서도 발휘할 수 있다.
또한, 알칼리토류금속산화물, 예를 들어 MgO나 CaO를 추가로 첨가함에 따라, 망목수식 산화물로서의 기능을 다할 수 있는 한 편, 알칼리금속산화물과 마찬가지로, 항균성 유리의 투명성 개선기능이나 용융온도의 조정기능에 대해서도 발휘할 수 있다.
더욱이, CeO2나 Al2O3 등을 별도로 첨가함에 따라, 전자선에 대한 변색성이나 투명성, 또는 기계적 강도를 향상시키는 것도 가능하다.
(7) 은이온 용출량
항균성 유리에 있어서 은이온의 용출량을 0.5~100 mg/(g·24Hrs) 범위 내의 값으로 하는 것을 특징으로 한다.
그 이유는, 이러한 은이온의 용출량이 0.5 mg/(g·24Hrs) 미만의 값이 되면, 물과 직접적으로 접촉시킨 경우에, 신속하게 소정 농도의 은이온을 방출하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.
한편, 이러한 은이온의 용출량이 100 mg/(g·24Hrs)를 초과하면, 장기간에 걸쳐 소정 농도의 은이온을 방출하는 것이 곤란해지거나, 취급이 곤란해지거나, 또는 안정적으로 제조하기가 곤란해지기 때문이다.
따라서, 항균성 유리에 있어서의 은이온의 용출량을 1~90 mg/(g·24Hrs) 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하며, 10~70 mg/(g·24Hrs) 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 항균성 유리에 있어서 은이온의 용출량은, 후술하는 실시예 1에 기재된 측정방법에 준하여 측정할 수 있다.
2. 피복부재 또는 첨가제
(1) 착체형성 화합물
은이온과 착체를 형성하는 것이 가능한 착체형성 화합물, 예를 들어 황산암모늄, 질산암모늄, 염화암모늄, 티오황산나트륨, 황화암모늄, 에틸렌디아민테트라아세트산, 초산암모늄, 과염소산암모늄 및 인산암모늄 등의 한 종류 단독 또는 두 종류 이상의 조합을 첨가하는 것이 바람직하다.
그 이유는, 이러한 착체형성 화합물을 첨가함에 따라, 항균성 유리의 변색이나 착색을 현저히 방지할 수 있기 때문이다.
또한, 분위기가 강알칼리, 예를 들어 pH값이 10 이상이어도, 은이온과 용이하게 착체를 형성하여 착색을 방지할 수 있기 때문에, 착체형성 화합물로서 황산암모늄, 질산암모늄, 염화암모늄 및 티오황산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물을 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 착체형성 화합물의 첨가량을, 전체량에 대하여 0.01~30 중량% 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
그 이유는, 이러한 착체형성 화합물의 첨가량이 0.01 중량% 미만이 되면, 변색을 유효하게 방지하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 착체형성 화합물의 첨가량이 30 중량%를 초과하면, 항균성 유리에 있어서의 항균성이 저하되거나, 균일하게 혼합하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.
따라서, 이러한 항균성 유리에 있어서의 내변색성(耐變色性)과, 항균성 등의 균형이 보다 바람직하므로, 착체형성 화합물의 첨가량을 전체량에 대하여 0.1~20 중량% 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.5~10 중량% 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
(2) 피복부재
또한, 도 6에 나타내는 바와 같이, 피복부재로서 항균성 유리(10)의 주위에 무기물 및 유기물, 또는 어느 한 쪽의 입자(14)를 피복한 형태로 하는 것도 바람직하다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 은이온의 용출속도의 제어를 용이하게 하고, 또한, 항균성 유리의 응집 방지성을 양호한 것으로 할 수 있다.
또한, 항균성 유리를 피복하는 입자로서는, 산화티탄, 산화규소, 콜로이달실리카, 산화아연, 산화주석, 산화납, 화이트카본(white carbon), 아크릴입자, 스티렌입자, 폴리카보네이트 입자 등의 한 종류 단독 또는 두 종류 이상의 조합이 바람직하다.
더욱이, 항균성 유리를 입자에 의해 피복하는 방법도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어 항균성 유리와 입자를 균일하게 혼합한 후, 600~1200℃의 온도에서 가열하여 유리에 융착시키거나, 또는 결합제를 매개로 하여 고정하는 것이 바람직하다.
또한, 항균성 유리의 주위에 대하여, 피복부재로서의 포장부재를 구비하거나, 케이스를 구비하여, 카트리지화하는 것이 바람직하다.
그 이유는, 이와 같은 피복부재를 설치함에 따라, 보존시에 취급이 용이해지거나, 항균성 유리의 응집화를 방지할 수 있기 때문이다. 또한, 사용시에는 사용성이 향상되는 동시에, 비교적 강한 수류를 사용한 경우라도 소정 장소로부터 유출을 방지할 수 있기 때문이다. 더욱이, 카트리지화되어 있기 때문에, 취급이나 교환 등에 대해서도 용이하게 실시할 수 있기 때문이다.
예를 들면, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 알류미늄 적층 필름(16) 등의 방습재료(防濕材料)를 사용하여 복수의 항균성 유리(10a)를 팩키지하거나, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 세분한 상태에서 팩키지하거나, 더욱이 도 7(c)에 나타내는 바와 같이 구멍뚫린 부재(메쉬부재)(18)로 주위를 덮는 것이 바람직하다.
또한, 항균성 유리의 형상으로서 입상이나 구형상을 사용하는 경우는, 도 8(a)에 나타내는 바와 같이, 양 단면(端面)을 입경보다 작은 메쉬부재로 피복한 원통형 케이스(18')안에 항균성 유리(10)을 봉입(封入)하고, 도 8(b)에 나타내는 바와 같이, 이들을 연결하여 카트리지화하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써 피복부재로 덮는 것이 곤란한 형상인 입상이나 구형상이라고 해도, 항균성 유리 사이의 접촉에 의한 응집화를 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다. 또한 이와 같은 구성으로 함으로써 Ag 용출량의 조정이 매우 용이해진다.
또한, 입상의 항균성 유리는 특히 인산계 유리를 원료로 하여 구성함으로써, 용해속도의 느림을 유리 표면적을 확대하는 것으로 보충하여, 목적으로 하는 Ag 용출량을 얻는 것이 가능해진다.
(3) 표면처리
또한, 항균성 유리에 대하여 산화방지 또는 착색화 등의 목적을 위해, 분산제로서의 계면활성제, 스테아르산(stearic acid), 미리스트산(myristic acid), 스테아르산나트륨, 또는 실란커플링제(silane coupling agent) 등, 산화방지제로서의 힌다드페놀화합물(hindered phenol compound)이나 힌다드아민화합물 등, 착색제로서의 안료나 염료 등을 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 이들 첨가제의 첨가량은 첨가효과 등을 고려하여 정하는 것이 바람직하지만, 예를 들면, 각각 전체랑에 대하여 0.01~30 중량% 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하다.
3. 사용예
본 발명의 항균성 유리를 사용함에 있어서, 하기 공정(C)~(D)를 포함하는 것이 바람직하다.
(C) 항균성 유리와 물을 직접적으로 접촉시켜 은이온 함유수를 만드는 공정( 접촉공정이라 칭하는 경우가 있다.)
(D) 은이온 함유수에 의해 피항균물을 처리하여 항균처리를 실시하는 공정(항균공정이라 칭하는 경우가 있다.)
또한, 이하, 도 4에 나타내는 세탁기(50)에 사용한 경우를 상정하여, 이러한 항균성 유리(세탁기용 항균성 유리)의 사용방법을 구체적으로 설명한다.
(1) 접촉공정
항균성 유리와 물의 직접적인 접촉방법은 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들어 항균성 유리를 수중에 침지시키거나, 항균성 유리를 수류 중으로 투입시킴으로써, 항균성 유리와 물을 직접적으로 접촉시켜 은이온 함유수를 만드는 것이 바람직하다.
이 때, 예를 들면 항균성 유리를 세탁기에 사용하는 경우는, 도 9에 나타내는 바와 같이 바이패스(bypass)(26)을 설치하여, 거기에 세탁기용 항균성 유리(10)을 올려놓고, 필요할 때 바이패스(26)으로 통하는 밸브(28)을 개폐하여 물을 유입시키고 세탁기용 항균성 유리(10)과 직접적으로 접촉시켜 은이온 함유수를 얻는 것이 바람직하다.
그 이유는, 예를 들면 세탁의 최종단계에서만 은이온 함유수를 사용함으로써, 은이온을 헛되이 흘려버리는 경우가 없어, 즉, 피세정물에 대하여 항균처리를 실시할 때, 세탁기용 항균성 유리의 사용량을 효과적으로 제한할 수 있기 때문이다.
(2) 항균공정
또한, 도 10에 나타내는 바와 같이, 은이온 함유수(30)을 샤워링(showering)시키거나, 직접 침지함에 따라 피항균물(32)를 처리하여 항균처리를 실시하는 것이 바람직하다.
또한, 피항균물의 대표예로는 직물, 섬유물, 부직포, 매트(mat)형상물, 의복, 타월류, 신발 등을 들 수 있다.
[제2의 실시형태]
제2의 실시형태는 피항균물의 세탁 중 또는 세탁 후에, 은이온에 의해 항균처리를 실시하기 위한 항균성 유리의 제조방법으로써, 하기 공정(A)~(B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 유리의 제조방법이다.
(A) 원재료로서 B2O3, SiO2, Ag2O, 알칼리금속산화물을 가열 용융시켜 용융유리를 만드는 용융공정(이하, 용융공정이라 칭하는 경우가 있다.)
(B) 용융유리를 냉각하면서, 최대직경(t1)이 1~50 mm이고, 은이온의 용출량이 0.5~100mg/(g·24Hrs)인 항균성 유리로 하는 성형공정(이하, 성형공정이라 칭하는 경우가 있다.)
1. 용융공정
원재료로서 B2O3, SiO2, Ag2O, 알칼리금속산화물을 사용하는 동시에, 전체량에 대하여 B2O3의 첨가량이 30~60 중량%, SiO2의 첨가량이 30~60 중량%, Ag2O의 첨가량이 2~5 중량% 및 알칼리금속산화물의 첨가량이 5~10 중량% 범위 내의 값이 되도록, 만능 혼합기를 사용하여 회전수 250 rpm, 30분의 조건에서 균일하게 혼합될 때까지 교반하였다. 이어서, 용융로(溶融爐)를 사용하여, 일례로서 1280℃, 3시간 반의 조건에서 유리원료를 가열하여 유리용액을 제조하였다.
또한, 원재료의 종류나 배합비율에 따라, 용융로에 있어서의 가열조건에 대해서는 적절히 변경할 수 있다.
2. 성형공정
성형공정은 유리원료를 용융하여 얻은 용융유리를 소정 형상의 항균성 유리로 하는 공정이다.
구체적으로는, 도 11(a)~(b)에 나타내는 바와 같이 소정의 회전부재 (20a,20b)를 사용하여 제조함에 따라, 이른바 박육부를 이용한 초콜릿컷트가 가능하여, 취급, 면적이나 평판형상의 조정이 용이한 항균성 유리(10)을 효율적으로 얻을 수 있다.
즉, 윗쪽에서부터 용융유리(22)를 한 쌍의 회전부재(20a,20b) 사이에 자연낙하시킴과 동시에, 회전부재(20a)의 표면에 설치한 오목부(24)를 이용하여, 소정의 항균성 유리(10)을 성형할 수 있다. 또한, 한 쌍의 회전부재(20a,20b)의 중심부에는 냉각파이프(도시하지 않음)가 구비되어 있어, 회전부재(20a,20b)의 표면온도를 제어할 수 있도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 더욱이, 항균성 유리는 박육부를 사이에 두고 사각형상으로 성형되어 있어 소정온도를 유지하고 있기 때문에, 더욱 냉각하기 위해서는 항균성 유리의 표면에 냉각풍(冷却風)을 내뿜는 것이 바람직하다.
또한, 도 11(a)~(b)에 나타내는 성형장치는, 한 쌍의 회전부재(20a,20b)를 구비하고 있지만, 변형예로서 도 12에 나타내는 바와 같이 한쪽의 회전부재(20b) 대신에 평탄한 벽부재(20c)를 사용하여도, 실질적으로 같은 형상으로서, 박형(薄型) 평판형상의 항균성 유리(10)를 얻는 것도 가능하다.
[제3의 실시형태]
제3의 실시형태는 피항균물의 세탁 중 또는 세탁 후에 은이온에 의해 항균처리를 실시하기 위한 항균성 유리의 제조방법으로, 하기 공정(A')~(B')를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 유리의 제조방법이다.
(A') 원재료로서 P2O5, Ag2O, 알칼리금속산화물을 가열 용융시켜 용융유리를만드는 용융공정(이하, 용융공정이라 칭하는 경우가 있다. )
(B') 용융유리를 냉각하면서, 최대직경(t1)이 1~50 mm이고, 은이온의 용출량이 0.5~100 mg/(g·24Hrs)인 항균성 유리로 하는 성형공정(이하, 성형공정이라 칭하는 경우가 있다.)
1. 용융공정
원재료로서 P2O5, Ag2O, 알칼리금속산화물을 사용하는 동시에, 전체량에 대하여 P2O5의 첨가량이 30~60중량%, Ag2O의 첨가량이 2~5중량% 및 알칼리금속산화물의 첨가량이 5~40중량% 범위 내의 값이 되도록, 만능 혼합기를 사용하여 회전수 250 rpm, 30분의 조건에서 균일하게 혼합될 때까지 교반하였다. 이어서, 용융로를 사용하여, 일례로서, 1280℃, 3시간 반의 조건에서 유리원료를 가열하여 유리용액을 만들었다.
또한, 원재료의 종류나 배합비율에 따라서, 용융로에 있어서 가열조건에 대해서는 적절히 변경할 수 있다.
2. 성형공정 1
성형공정 1은 유리재료를 용융하여 얻은 용융유리를 소정 형상의 항균성 유리로 하는 공정으로, 특히, 용융유리를 완전히 경화(硬化)하기 전의 반고체상태로 유지한 채로 판형상 유리로 하는 공정이다.
구체적으로는, 도 13(a)에 나타내는 바와 같이, 소정의 성형용기(60) 안에, 상술한 방법에 의해 융해시킨 용융유리(22)를 유입하여, 반고체형상 유리판(22')를 성형할 수 있다.
이 때, 성형용기(60)의 재질로서는, 항균성 유리(10)보다도 융점(融點)이 높은 재료라면, 특별히 한정되지는 않지만, 철, 스테인리스, 카본 등의 고융점 재료나 내열성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 카본 등의 내열성 재료는 성형용기(60)의 경량화(輕量化), 정밀화에도 대응하기 쉬운 점에서 적당한 구성재료이다.
또한, 성형용기(60)의 이면(裏面)에는, 목적에 따라 도 13(a)에 나타내는 바와 같이, 냉각장치(61)을 설치함에 따라, 성형용기(60)의 온도를 최적치로 조정하여, 목적으로 하는 유리상태를 갖는 반고체상태를 만들어 낼 수 있다.
또한, 이들 방법을 실시함에 따라, 도 13(b)에 나타내는 바와 같은 반고체 형상의 판형상 유리(22')로 할 수 있다.
2. 성형공정 2
성형공정 2는 성형공정 1에서 성형한 반고체형상 유리판(22')를 소정 두께의 유리판으로 성형하기 위한 공정이다.
구체적으로는, 도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 간격(d1)으로 배치한 회전부재(20')의 간극(間隙)에 반고체형상의 유리판(22')를 삽입한다. 이 때, 간격(d1)을 반고체형상 유리판(22')의 두께(d2)보다 크게 설정해 둠으로써, 도 14(b)에 나타내는 바와 같이 간격(d1)의 항균성 유리(10)을 성형할 수 있다.
3. 파쇄(破碎)공정
파쇄공정은 항균성 유리(10)을 소정의 방법에 의해 파쇄함으로써, 입상, 구형상, 분쇄체(粉碎體)형상 등의 형상으로 성형하는 공정이다.
구체적으로는, 해머(hammer) 등의 파쇄공구를 사용하여 어느 정도의 크기까지 파쇄한 후, 볼밀링(ball milling)법 등을 사용하여 파쇄처리를 행한다. 이 때, 밀링볼(milling ball)직경, 처리시간 등의 조건을 적절히 변경함에 따라, 상술한 바와 같은 목적으로 하는 형상을 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명한다. 단, 이하의 설명은 본 발명을 예시적으로 나타내는 것이며, 본 발명은 이들 기재에 제한되는 것은 아니다.
[실시예1]
1. 항균성 수지조성물의 제조
(1) 용융공정
전체량을 100 중량%로 했을 때, B2O3의 조성비가 52 중량%, SiO2의 조성비가 36중량%, Na2O의 조성비가 9중량%, Ag2O의 조성비가 3중량%가 되도록, 각각의 유리원료를 만능혼합기를 사용하여 회전수 250 rpm, 30분의 조건에서 균일하게 혼합될 때까지 교반하였다. 이어서, 유리용융로를 사용하여 1280℃, 3시간 반의 조건에서 유리원료를 가열하여 용융유리를 제조하였다.
(2) 성형공정
유리용융로에서 꺼낸 용융유리를 도 11(a)에 나타내는 제조장치(40)의 삽입구(42)에 도입하고, 연속적으로 초콜릿컷트가 가능한 평판형상의 세탁기용 항균성 유리(사각형상의 작은 조각, 최대직경(t1): 15 mm, 두께(t2):3 mm)로 하였다.
2. 세탁기용 항균성 유리의 평가
(1) 은이온 용출성 평가
얻어진 세탁기용 항균성 유리 10 g을 100 ㎖의 증류수(20℃) 중에 침지시키고, 진동기를 사용하여 24시간 진탕하였다. 원심분리기를 사용하여 은이온 용출액을 분리 후, 추가로 종이㎖(5C)로 여과하여 측정시료로 하였다. 이어서, 측정시료 중의 은이온을 ICP 발광분광분석법에 의해 측정하여, 세탁기용 항균성 유리에 있어서의 은이온 용출량(mg/(g·24Hrs))을 산출하였다.
(2) 유출성 평가
두께 1 mm, 면적 20 cm×20 cm의 스테인리스판의 표면에, 깊이 0.5 mm, 면적 5 cm×5 cm의 오목부를 설치하여 두고, 거기에 100 g(W1)의 세탁기용 항균성 유리를 충전(充塡)한 상태에서, 유량이 1ℓ/분인 수돗물을 가로방향에서 분무하였다. 그 상태를 1분간 계속한 후, 스테인리스판 위에 남아 있는 세탁기용 항균성 유리의 중량(W2)를 측정하여, 세탁기용 항균성 유리의 잔류율((W1-W2)/W1×100)을 산출하였다. 그리고, 산출한 잔류율로부터, 이하의 기준에 따라 세탁기용 항균성 유리의 유출성을 평가하였다.
◎: 잔류율은 90~100중량%이다.
○: 잔류율은 70~90중량% 미만이다.
△: 잔류율은 30~70중량% 미만이다.
×: 잔류율은 30중량% 미만이다.
(3) 항균성 평가
도 4에 나타내는 세탁기를 사용하여, 얻어진 세탁기용 항균성 유리에 의한 목면제(木棉製) 속옷에 대한 항균성 평가를 실시하였다. 즉, 도 4에 나타내는 세탁기를 사용하여 세제가 든 수돗물로 목면제 속옷을 세탁하였다.
세탁종료 후, 도 9에 나타내는 바와 같이, 세탁기용 항균성 유리(10)을 올려놓은 바이패스(26)으로 통하는 밸브(28)을 개폐하여, 물을 유입시키고, 세탁기용 항균성 유리(10)과 물을 직접적으로 접촉시켜 은이온 함유수를 제조하였다.
이어서, 도 10에 나타내는 바와 같이, 은이온 함유수(30)을 샤워링함으로서, 피항균물로서의 목면제 속옷(32)에 대하여 항균처리를 실시하였다.
이와 같이 하여 얻어진 목면제 속옷(32)를 35℃, 95%Rh, 48시간의 환경조건 에 방치하고, 이하의 조건에서 항균성을 평가하였다.
◎: 악취나 검은 얼룩의 발생이 전혀 관찰되지 않는다.
○: 악취나 검은 얼룩의 발생이 거의 관찰되지 않는다.
△: 악취나 검은 얼룩의 발생이 일부 관찰된다.
×: 현저한 악취나 검은 얼룩의 발생이 관찰된다.
[실시예 2~5]
실시예 2~5에서는, 표 1에 나타내는 바와 같이 실시예 1에서 사용한 B2O3 및 SiO2의 조성비를 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게, 각각 세탁기용 항균성 유리를 제조해서 평가하였다.
[비교예 1~3]
비교예 1에서는, 실시예 1에서 얻어진 세탁기용 항균성 유리를 분쇄장치 및 분급(分級)장치를 이용하여 평균입경이 20 ㎛인 입상 입자로 조정한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 평가하였다.
또한, 비교예 2에서는, 실시예 1에서 얻어진 세탁기용 항균성 유리를 분쇄장치 및 분급장치를 이용하여 장경(長徑)이 200 ㎛, 두께 30 ㎛의 인편상 입자로 조정한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 평가하였다.
더욱이, 비교예 3에서는, 비교예 1에서 얻어진 평균입경이 20 ㎛인 세탁기용 항균성 유리를 폴리프로필렌 수지 중에 10중량%의 농도가 되도록 첨가하고, 세탁기용 항균성 유리가 든 수지 플레이트를 제조하여, 은이온 용출성 평가 및 항균성 평 가를 실시하였다.
Figure 112005072437608-pct00001
[실시예 6]
1. 세탁기용 항균성 유리의 제조
(1) 용융공정
전체량을 100중량%로 했을 때, P2O5의 조성비가 70중량%, Na2O의 조성비가18중량%, CaO의 조성비가 9중량%, Ag2O의 조성비가 3 중량%가 되도록, 각각의 유리원료를 만능혼합기를 이용하여 회전수 250 rpm, 30분의 조건에서 균일하게 혼합될 때까지 교반하였다. 이어서, 유리용융로를 이용하여 1280℃, 3시간 반의 조건에서 유리원료를 가열하여 용융유리를 제조하였다.
(2) 성형공정
유리용융로에서 꺼낸 용융유리를 도 13(a)에 나타내는 성형용기(60) 안에 유입시켜, 반고체형상의 유리판으로 한 후, 도 13(b)에 나타내는 성형장치 및 분쇄공정을 실시함에 따라, 입상의 세탁기용 항균성 유리(최대직경(t1):5 mm, 최소직경(t2):1 mm)로 하였다.
2. 세탁기용 항균성 유리의 평가
실시예 6에서는, 실시예 1과 동일하게, (1)은이온 용출성 평가, (2)유출성 평가 및 (3)항균성 평가를 실시하였다.
더욱이, 10 g의 세탁기용 항균성 유리를 1ℓ의 순수(純水)에 25℃, 8시간의 조건에서 침지시킨 후, 수중에서 세탁기용 항균성 유리를 꺼내 중량(W3)을 재고, 그 중량감소율((10-W3)/10×100)을 산출하여, 지속성평가로 하였다.
◎: 중량감소율은 10% 미만이다.
○: 중량감소율은 10~20% 미만이다.
△: 중량감소율은 20~50% 미만이다.
×: 중량감소율은 50% 이상이다.
[실시예 7~9, 비교예 4~6]
실시예 7~9, 비교예 4~6에서는 표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 6에서 사용한 P2O3, CaO 및 Na2O의 조성비를 변경한 것 이외에는, 실시예 6과 동일하게, 각각 세탁기용 항균성 유리를 제조해서 평가하였다.
Figure 112005072437608-pct00002
본 발명의 피항균물을 은이온에 의해 항균처리를 실시하기 위한 항균성 유리에 의하면, 평판형상 또는 입상 등의 형상에 있어서 최대직경(t1)이 매우 크기 때문에, 예를 들면, 피항균물의 세탁 중 또는 세탁 후에, 은이온에 의해 항균처리를 실시하기 위한 물과 직접 접촉시킴에 따라, 소정량의 은이온을 신속하게 장시간에 걸쳐 방출할 수 있게 되었다. 또한, 본 발명의 항균성 유리의 제조방법에 의하면, 평판형상 또는 입상 등의 형상에 있어서, 최대직경(t1)이 매우 큰 항균성 유리를 효율적으로 얻을 수 있게 되었다.
더욱이, 본 발명의 항균성 유리의 사용방법에 따르면, 평판형상 또는 입상으로서, 최대직경(t1)이 매우 큰 항균성 유리와 물을 직접적으로 접촉시켜 얻어진 은이온 함유수에 의해 피항균물을 처리함으로써, 예를 들면, 세탁 중의 피항균물에 대해서도, 소정의 항균효과를 발휘할 수 있다.
또한, 본 발명의 항균성 유리에 의하면, 이처럼 세탁기용 항균성 유리로서 뿐 아니라, 물과 직접적으로 접촉했을 때, 소정량의 은이온을 신속하게 장기간에 걸쳐 방출하는 것이 요구되는 용도, 예를 들면, 식기세척기, 야채세척기, 정수장치, 가습장치, 습도 공급장치, 소독액 공급장치, 소취액(消臭液) 공급장치 등의 용도로 적합하게 사용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 직접적으로 물과 접촉하고, 은이온을 방출하여, 항균효과를 발휘하기 위한 항균성 유리로서, 최대직경(t1)을 1~50 mm 범위 내의 값으로 하는 동시에, 은이온의 용출량을 0.5~100mg/(g·24Hrs) 범위 내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 항균성 유리.
  2. 제1항에 있어서, 피항균물의 세탁 중 또는 세탁 후에, 은이온에 의해 항균처리를 실시하기 위한 항균성 유리인 것을 특징으로 하는 항균성 유리.
  3. 제1항에 있어서, 원재료로서 B2O3, SiO2, Ag2O, 알칼리금속산화물을 포함하는 동시에, 전체량에 대하여 B2O3의 첨가량을 30~60중량%, SiO2의 첨가량을 30~60중량%, Ag2O의 첨가량을 2~5중량% 및 알칼리금속산화물의 첨가량을 5~10중량% 범위 내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 항균성 유리.
  4. 제1항에 있어서, 원재료로서 P2O5, Ag2O, 알칼리금속산화물을 포함하는 동시에, 전체량에 대하여 P2O5의 첨가량을 40~70중량%, Ag2O의 첨가량을 2~5중량% 및 알칼리금속산화물의 첨가량을 15~35중량% 범위 내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 항균성 유리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 항균성 유리가 세탁기용 항균성 유리로, 전체적으로 평판형상으로서, 해당 항균성 유리와 동일성분으로 되는 박육부를 사이에 두고, 복수의 유리조각이 연결되어 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 항균성 유리.
  6. 제1항에 있어서, 상기 항균성 유리가 세탁기용 항균성 유리로서, 주위에 피복부재를 구비하여, 카트리지화되어 있는 것을 특징으로 하는 항균성 유리.
  7. 직접적으로 물과 접촉하고, 은이온을 방출하여, 항균효과를 발휘하기 위한 항균성 유리의 제조방법으로서, 하기 공정(A)~(B)를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 유리의 제조방법.
    (A) 원재료로서 B2O3, SiO2, Ag2O, 알칼리금속산화물을 가열용융시켜 용융유리를 제조하는 용융공정
    (B) 용융유리를 냉각하면서, 최대직경(t1)이 1~50 mm이고, 은이온의 용출량이 0.5~100 mg/(g·24Hrs)인 소정 형상을 갖는 항균성 유리로 하는 성형공정
  8. 직접적으로 물과 접촉하고, 은이온을 방출하여, 항균효과를 발휘하기 위한 항균성 유리의 제조방법으로서, 하기 공정(A')~(B')를 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 유리의 제조방법.
    (A') 원재료로서 P2O5, Ag2O, 알칼리금속산화물을 가열용융시켜 용융유리를 제조하는 용융공정
    (B') 용융유리를 냉각하면서, 최대직경(t1)이 1~50 mm이고, 은이온의 용출량이 0.5~100 mg/(g·24Hrs)인 소정 형상을 갖는 항균성 유리로 하는 성형공정
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 공정(B) 또는 (B')에 있어서, 표면에 오목부를 구비한 회전부재를 사용하여, 평판형상의 항균성 유리를 형성하는 것을 특징으로 하는 항균성 유리의 제조방법.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 공정(A) 및 (B)와의 사이, 또는 (A') 및 (B')와의 사이에 있어서, 냉각장치를 구비한 기판 위에서, 항균성 유리를 냉각하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 항균성 유리의 제조방법.
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