JP2000290114A

JP2000290114A - 粒状抗菌材および製造方法

Info

Publication number: JP2000290114A
Application number: JP11101130A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Yamamoto; 則幸山本; Koji Sugiura; 晃治杉浦
Original assignee: Toagosei Co Ltd
Current assignee: Toagosei Co Ltd
Priority date: 1999-04-08
Filing date: 1999-04-08
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】家庭用や業務用の風呂水、水道水や高架水層の
水、プールの水、冷却塔の冷却水等の抗菌、防カビ、防
藻などに適した耐久性に優れた粒状抗菌剤、及びその製
造方法を提供する。【解決手段】ＺｎＯを５０〜８０モル％並びにＢ₂Ｏ₅及
び／又はＰ₂Ｏ₅を２０〜５０モル％含有し、アルカリ金
属酸化物の含有割合が０〜１モル％であるガラスの微粒
子を粒状セラミック表面に担持させてなる粒状抗菌剤。
さらに前記ガラスの微粒子と粒状セラミックの混合物を
加熱して前記ガラスの微粒子を軟化させ、粒状セラミッ
クの表面に担持させてなることを特徴とする製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微粒子状抗菌性ガ
ラスを粒状セラミックに担持させた粒状抗菌材およびそ
の製造法に関し、特に家庭用や業務用の風呂水、水道水
や高架水層の水、プールの水、冷却塔の冷却水等の浄化
に使用する粒状抗菌材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、家庭用や業務用の風呂水、水道水
や高架水層の水、プールの水、冷却塔の冷却水等の浄化
方法として、活性炭による吸着を利用する方法、オゾン
や紫外線により殺菌する方法、塩素系殺菌剤で殺菌する
方法などがある。活性炭は除菌効率が低く、また黒色で
あるため水を汚してしまう恐れがある。オゾンや紫外線
を使用する方法は設備費が高く、また電力等ランニング
コストも高いため、特定の用途に限定されるという欠点
がある。塩系殺菌剤を使用する方法は処理後に塩素が残
留するため、塩素臭がする。

【０００３】これらの欠点を改良するために、水を抗菌
性を有する金属を含有する無機質抗菌剤に接触させて処
理する浄化方法がある。しかし、無機質抗菌剤の多くは
微細粉末であるため、水に直接添加すると濁りが生じた
り、また処理後無機質抗菌剤を除去するのが困難であっ
た。また、無機質抗菌剤をカラムに充填しそこに通水す
る方法も考えられるが、圧力損失が大きくなり通水速度
が小さく、実用的ではない。

【０００４】これらの問題を解決するため、無機質抗菌
剤を粒状化して使用することが有効である。この場合、
無機質抗菌剤自身が加熱成形できる場合には抗菌剤その
ものを粒状に成形して使用することも可能性があるが、
無機質抗菌剤の表面積を有効に利用し、また目的に応じ
て自在なサイズの粒状抗菌材を得るための有効な方法と
して、微粒子状の抗菌剤を他の担体に担持する方法が提
案されている。

【０００５】特開平５−１７６９７６号公報では、担体
となる合成樹脂、ガラス、金属および各種無機質物体の
表面を溶融させることにより、担体表面に微小粉末であ
る無機質抗菌剤を担持させる方法が提案されている。こ
の方法は、加熱溶融させた担体表面に無機質抗菌剤粒子
を衝突させて担持する方法であるが、担体同志が結合し
やすく安定した形状の抗菌性粒子が得られにくい欠点が
ある。特に担体が合成樹脂である場合には、担体自身の
耐久性に限界があるために、無機質抗菌剤粒子が経時的
に脱落しやすいなどの短所がある。

【０００６】また本発明者らは特願平１０−１９２３６
６号において特定組成の無機質抗菌剤を、ガラス質粉末
を結合剤として用い粒状セラミック表面に担持させたこ
とを特徴とする粒状抗菌材を提案しているが、粒状セラ
ミック表面に担持された無機質抗菌剤量が個々の粒状セ
ラミック毎に異なり、安定な品質の粒状抗菌材が得られ
にくい面があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、大掛かりな
設備やランニングコストを必要とせず、また被処理水の
汚染がほとんどない水処理方法において使用され、特に
家庭用や業務用の風呂水、水道水や高架水層の水、プー
ルの水、冷却塔の冷却水等の抗菌、防カビ、防藻などに
適した耐久性に優れた粒状抗菌材、及びその製造法を提
供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討した結果、抗菌性金属とし
て亜鉛を特定割合有する抗菌性ガラスの微粒子を、粒状
セラミック表面に担持させてなる粒状抗菌材が優れた抗
菌効果と耐久性を有しており、しかも効率的かつ安定に
製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、ＺｎＯを５０〜８０モル％、Ｂ₂Ｏ₅
および／またはＰ₂Ｏ₅を２０〜５０モル％含有し、アル
カリ金属酸化物の含有割合が０〜１モル％であるガラス
の微粒子を粒状セラミック表面に担持させてなる粒状抗
菌材である。

【０００９】以下、本発明について詳細に説明する。 ○ガラス微粒子本発明における抗菌性ガラスの微粒子は、ＺｎＯを５０
〜８０モル％並びにＢ₂Ｏ₅および／またはＰ₂Ｏ₅を２０
〜５０モル％含有し、アルカリ金属酸化物を０〜１モル
％含有する。好ましいＺｎＯの含有割合は、５５〜７５
モル％であり、より好ましくは６０〜７０モル％であ
る。ＺｎＯはガラスに抗菌性能を付与するために必要な
成分であるが、８０モル％より多く配合すると安定して
ガラス化させにくいという問題があり、５０モル％未満
では本発明のガラスの抗菌性が不十分となる。

【００１０】Ｂ₂Ｏ₅および／またはＰ₂Ｏ₅の好ましい含
有割合は、２５〜４５モル％であり、より好ましくは３
０〜４０モル％である。Ｂ₂Ｏ₅および／またはＰ₂Ｏ₅を
５０モル％より多く配合すると、本発明のガラス微粒子
の水溶解性が過大となることにより、本発明の粒状抗菌
材の抗菌性、耐変色性及び耐水性が損なわれるという問
題があり、２０モル％未満では安定したガラスが得られ
にくいという問題がある。

【００１１】本発明のガラス微粒子中に含有されるアル
カリ金属酸化物とは、アルカリ金属Ｎａ、ＫおよびＬｉ
の酸化物であり、これらの金属酸化物の内の２ないし３
種を併用することも可能である。本発明のガラス微粒子
中のアルカリ金属酸化物の含有割合は０〜１モル％であ
り、この割合は本発明の粒状抗菌材において優れた抗菌
性、耐変色性及び耐水性を発揮させる上で極めて重要で
ある。即ち、アルカリ金属酸化物の含有割合が１モル％
より大きいと、本発明のガラスの水溶解性は極めて大き
くなってしまい、本発明の粒状抗菌材の抗菌性、耐変色
性及び耐水性が損なわれてしまう。

【００１２】本発明の抗菌性ガラス中のガラス形成成分
は、Ｂ₂Ｏ₅またはＰ₂Ｏ₅であるが、所望によりその他の
ガラス形成成分を追加することができる。その他のガラ
ス形成成分の好ましい例として、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、
ＴｉＯ₂、およびＺｒＯ₂等がある。その他のガラス形成
成分の好ましい含有割合は、２０モル％以下であり、よ
り好ましくは１５モル％以下である。又、所望により、
ＭｇＯ、ＣａＯおよびＣａＦ₂等を適宜含有させること
ができる。これらの所謂「修飾成分」は、ガラスの溶融
や成形性を容易にするのに有効であるが、多量に含有さ
せると、ガラスの耐水性が低下する恐れがあるので、多
くとも３モル％以下とするのが好ましく、より好ましく
は１モル％以下である。

【００１３】本発明におけるガラスの微粒子の粒径は、
粒状セラミックの表面に付着しやすい大きさであること
が必要であり、そのためには０．１〜１００μｍが好ま
しく、０．１〜５０μmがさらに好ましい。

【００１４】本発明におけるガラスの微粒子を製造する
方法に制限はなく、既知の製造技術の範囲内で製造でき
る。一般には、ガラスの原料調合物を溶融釜で１０００
〜２０００℃で溶解した後、その溶解物を急冷してガラ
スを調製後、得られた塊状ガラスを粉砕することにより
本発明のガラスの微粒子を得ることができる。得られた
本発明の抗菌性ガラスの軟化点は、その組成によって異
なるが５５０〜７５０℃の範囲である。

【００１５】本発明のガラスの微粒子は、従来と比較し
て格段に優れた抗菌性を発揮させるために、酸化亜鉛
（融点：約2000℃）の割合を従来の抗菌剤用ガラスに比
較して多く設定しているが、酸化亜鉛自体はガラスの網
目を形成する能力を有しているので、適当な溶融温度で
溶解し、溶融物の冷却特性に合った急冷手段を用いるこ
とにより、本発明における特定組成を有するガラスを得
ることができる。

【００１６】急冷効果を高めるには、溶解物と冷却体と
の接触面積を大きくすることが有効であり、例えば水等
の冷媒で冷却された２個の回転する金属ローラー間にガ
ラスの溶解物を高速で通すことにより、極めて大きな冷
却効果が得られ、この冷却方法を用いれば、ガラス化は
極めて容易である。またこの方法により冷却すると、ロ
ーラー間から出たガラスは薄い板状に成形されているの
で、粉末状に粉砕することも容易に行うことができる。

【００１７】○粒状セラミック本発明で言う粒状セラミックは、天然あるいは人工的に
作製された無機質固体材料、およびソーダ系ガラス、石
英系ガラス、ホウケイ酸系ガラス、アルミノケイ酸塩系
ガラスなど各種ガラスが使用可能である。すなわち、人
工のものとしては世間一般で言われているセラミック
ス、窯業製品、ガラスなどから選ばれ、例えば、シリ
カ、アルミナ、ジルコニア、ムライト、ガラス等のビー
ズあるいはボールなどが使用でき、さらに天然の石、
砂、鉱物あるいはこれらを加工したものなども使用可能
である。また粒状セラミックは、本発明のガラス微粒子
の軟化温度（即ち５５０〜７５０℃）以下では、軟化、
溶融、分解などの物理的、化学的変化を起こさず安定で
あるセラミックが好ましい。形状は球状、円柱状、円盤
状、立方体状、直方体状、さらには、不定形状のものな
ど特に限定されないが、割れなどが起きにくく耐久性の
高い球状が好ましい。

【００１８】粒状セラミックの粒径に関して特に制限は
ないが、最終的に得られる粒状抗菌材の好ましい粒径に
よって選択される。粒状抗菌材の粒径は後述の通りであ
る。粒状セラミック表面に担持されるガラス微粒子の粒
径は、粒状セラミックに比べ非常に小さく、さらにガラ
ス微粒子の使用量は、後述するように粒状セラミックに
比べ比較的少量で良いため、最終的に得られる粒状抗菌
材の粒径はその原料である粒状セラミックの粒径に近似
したものとなる。本発明における粒状セラミックは、成
分、色、比重等についても特に制限はなく、用途に応じ
て適宜物性を選択すれば良い。

【００１９】○粒状抗菌材本発明の粒状抗菌材の粒径は、その用途によって選ばれ
るが０．１から５ｍｍが好ましく選択される。０．１ｍ
ｍ未満では処理後の水から分離する手段が煩雑となり、
さらにカラムなどに充填した場合には、圧力損失が大き
くなる。また５０ｍｍを超えると、粒状抗菌材単位重量
当たりの表面積が小さくなり抗菌効果が低下し、またカ
ラムに充填した際の空隙が大きくなったり、取り扱いが
難しくなるという問題が発生する。

【００２０】ガラスの微粒子と粒状セラミックとの配合
割合は、使用用途、使用方法、製造方法などにより適宜
変えることができるが、粒状セラミックの全表面積を覆
う以上のガラスの微粒子を使う必要はない。好ましいガ
ラスの微粒子の配合割合は、ガラス微粒子と粒状セラミ
ックの合計重量に対し０．０５〜５重量％である。

【００２１】本発明に用いるガラスの微粒子は粒状セラ
ミックに混合し、その混合物をガラスの軟化温度以上に
加熱し、その後冷却固化することにより粒状セラミック
表面に付着担持される。従って、粒状セラミック表面に
ガラス微粒子を担持するための結合剤は特に必要ない
が、より付着力を増すため、ガラスの微粒子と粒状セラ
ミックを混合する際に、結合剤として有機高分子系の接
着剤、有機溶剤、水、油剤などを用いることも可能であ
る。これらの結合剤は、ガラスの微粒子を軟化温度まで
加熱した際に揮発除去される。またシリカゲルやアルミ
ナゾルなどを結合剤として使用することも可能である
が、ガラス微粒子の軟化温度以上に加熱した後もシリカ
やアルミナとして残存するため、抗菌性能に悪影響を与
えない程度の量に留める必要がある。粒状抗菌剤を得る
ための代表的製造方法を以下に示す。

【００２２】（工程例）まずＺｎＯを５０〜８０モル％
ならびにＢ₂Ｏ₅および／またはＰ₂Ｏ₅を２０〜５０モル
％含有し、アルカリ金属酸化物の含有割合が０〜１モル
％である微粒子のガラスと粒状セラミックを混合する。
この混合物を前記ガラスの軟化温度以上の温度で加熱す
ることにより、前記ガラスの微粒子を軟化させ、粒状セ
ラミックの表面に担持させる。その後これを冷却するこ
とによって本発明の粒状抗菌材を得る。

【００２３】この様にして得られた粒状抗菌材は、そこ
に担持されたガラスの微粒子が化学的及び物理的に優れ
た安定性を有しているため、製造時および水処理などの
用途において使用中にも劣化することがなく、厳しい環
境下において長期間にわたって防かび、抗菌性及び防藻
性を有する。

【００２４】粒状抗菌材の使用に際して、用途により適
宜その使用方法または使用量を選択すれば良い。例え
ば、水の浄化に関しては、粒状抗菌材を処理すべき水に
そのまま適量添加するか、粒状抗菌材を詰めたカラムに
水を通す方法がある。

【００２５】○用途本発明の粒状抗菌材は、衛生的管理が必要とされる各種
の水の浄化用粒状抗菌材として有効であり、特に、家庭
用や業務用の風呂水、水道水や高架水層の水、フ゜ールの
水、冷却塔の冷却水等の浄化に有効である。また本発明
の粒状抗菌材は、水の浄化以外にも様々の分野、例えば
公園または学校、幼稚園などの砂場、競技場、運動場、
競馬場、ゴルフ場、ペット砂、農園芸用の土砂、外装用
のモルタル、鑑賞用水槽、いけす、人工池等において衛
生性を保持するための粒状抗菌材、あるいはそれらの使
用環境下で生育し得る細菌、真菌、藻類などの増殖を抑
制するための粒状抗菌材として有用であり、安定した抗
菌力を発揮させることができる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに具体的に
説明する。《参考例１》（ガラスの微粒子の調製）表１に示されるような組成の原料調合物を１０００〜１
４００℃で溶融してガラスを作製後、得られたガラスを
ボ−ルミルで湿式粉砕し、篩分けして平均粒径約１０μ
の抗菌性の微粒子状ガラスを得た（試料Ｎｏ.１〜Ｎｏ.
４）。

【００２７】《実施例１》（粒状抗菌材の調製）参考例１で得たガラスの微粒子及び粒状セラミックを、
表２に示した配合比率で混合し、各混合物を焼成炉中で
７５０℃まで加熱し、ガラス微粒子を軟化させた後、室
温まで放冷することにより、粒状抗菌材を調製した（試
料イ〜リ）。

【００２８】《比較例１》（ガラス微粒子中のアルカリ
金属酸化物含有量が本発明以外）ガラスの微粒子試料Ｎｏ．４を１重量部、及び磁器ボー
ル(７mmφ)９９重量部を混合し、この混合物を焼成炉中
で７００℃まで加熱し、ガラス微粒子を軟化させた後、
室温まで放冷することにより、粒状抗菌材を調製した
（表２の試料ヌ）。

【００２９】《比較例２》ポリエステル製ボール（7mm
φ）およびトルエンを適量高速ミキサーに添加、回転さ
せた。ボール表面が溶融した時点で参考例１で得たガラ
スの微粒子Ｎｏ．１をポリエステル製ボール９９重量部
に対して１重量部添加し、更に回転を続けた後、ポリエ
ステル製ボール表面にガラスの微粒子試料Ｎｏ．１を担
持させた粒状抗菌材を得た（表２の試料ル）。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】《試験例１》（抗菌性の評価）実施例１、比較例１、比較例２で作製した粒状抗菌材の
抗菌力を以下の方法により評価した。即ち、被検菌には
大腸菌及び黄色ブドウ球菌を用い、菌数が約１０⁴個と
なるように調整した菌液75mlに粒状抗菌剤を約１gの割
合で添加し、２５℃で１時間または３時間振とうした。
これらの試験液について、菌数測定用培地を用いる混釈
平板培養法（３７℃２日間）により生菌数を測定した。
上記のようにして得られた抗菌性試験の結果を下記表３
に示した。なお、抗菌性試験の初発菌数、および本発明
のガラス微粒子を担持させていない磁器ボール（7mm
φ）について同様の操作を行った対照試験の菌数も併せ
て示した。

【００３３】

【表３】

【００３４】《試験例２》（耐久性試験後の抗菌性の評
価）実施例１、比較例１で作製した粒状抗菌材（ロ）、
（ヌ）及び比較例２で作製した粒状抗菌材（ル）約１０
０gをプラスチック製容器に入れ、水を１リットル加
え、６０℃で２４時間振とうした。水を入れ替え、同じ
操作を７回繰り返した。粒状抗菌材を取り出し、先と同
様に抗菌性を評価した。その結果を表４に示した。

【００３５】

【表４】

【００３６】

【発明の効果】本発明により、耐久性に優れた粒状抗菌
材を得ることができる。本発明により得られる粒状抗菌
材は、衛生性が必要とされる各種の水の浄化、特に、家
庭用や業務用の風呂水、水道水や高架水層の水、フ゜ールの
水、冷却塔の冷却水等の浄化に有効である。水の浄化以
外にも、衛生性が必要とされる種々の分野、例えば、公
園または学校、幼稚園などの砂場、競技場、運動場、競
馬場、ゴルフ場、ペット砂、農園芸用の土砂、外装用の
モルタル、鑑賞用水槽、いけす、人工池等などの浄化に
も有効である。

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ａ０１Ｎ 59/26 Ａ０１Ｎ 59/26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＺｎＯを５０〜８０モル％並びにＢ₂Ｏ₅お
よび／またはＰ₂Ｏ₅を２０〜５０モル％含有し、アルカ
リ金属酸化物の含有割合が０〜１モル％であるガラスの
微粒子を粒状セラミック表面に担持させてなる粒状抗菌
材。
【請求項２】粒径が０．１mmから５０mmである請求項１
記載の粒状抗菌材。
【請求項３】ＺｎＯを５０〜８０モル％並びにＢ₂Ｏ₅お
よび／またはＰ₂Ｏ₅を２０〜５０モル％含有し、アルカ
リ金属酸化物の含有割合が０〜１モル％であるガラスの
微粒子と粒状セラミックを混合し、得られる混合物を加
熱することにより、前記ガラスの微粒子を軟化させ、粒
状セラミックの表面に担持させてなることを特徴とする
粒状抗菌材の製造方法。