JPH11319042A - 抗菌性強化ガラス物品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルカリ洗浄液等によるガラス表面の侵食に
対して、抗菌効果を長く保持させることができる、銀を
抗菌剤とした抗菌性強化ガラス物品を提供する。 【解決手段】 ガラス物品を強化ガラス物品とすること
によって、ガラス物品を構成する原子間距離を広げ、抗
菌剤である銀をガラス内部深くまで拡散させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抗菌性を付与した
強化ガラス物品、口部強化ガラス容器、あるいはファイ
アポリッシュガラス容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】抗菌性を付与させた物品及びその製造方
法に関する技術は多数開示されており、例えば文具、衣
料品、台所用品、家電製品、建築内装材、住設機器等あ
らゆるものが実用化されている。抗菌性を発現させる抗
菌剤には、イミダノール誘導体をはじめとする有機合成
抗菌剤、わさびをはじめとする天然抗菌剤、銅や銀をは
じめとする金属系抗菌剤、及び酸化チタンをはじめとす
る酸化物系抗菌剤が知られている。生活関連日用品では
大部分で銀を用いた金属系抗菌剤が使用されている。

【０００３】一般に、抗菌剤である銀をガラス物品に付
与させる方法には大別すると３種類ある。第一の方法
は、銀をガラス原料に混合させて溶融成形させる方法で
ある。ガラス表面に存在する銀が抗菌性を発現させる役
割をするのであるから、ガラス内部の銀は抗菌性に何の
効果も及ぼさない。その結果として、相対的にガラスに
銀を非常に多く含有させる必要があるため、この方法は
不経済的である。

【０００４】第二の方法は、銀を含むコーティング層を
ガラス物品表面に付与させる方法である。この方法は、
第一の方法に比較して相対的に使用する銀の量を少なく
することができ、第一の方法より経済的ではあるが、コ
ーティング層が比較的短期に摩耗等により消耗すること
及びコーティング層の形成により物品の表面性質を著し
く変えてしまうこと等の問題がある。

【０００５】第三の方法は、銀を含む液体をガラス物品
の表面に塗布し、加熱処理することにより銀をガラス物
品表面から物品表層部の内部に拡散させる方法である。
これは第一及び第二の方法の問題点を改善した方法であ
り、銀がガラス物品表層部に集中して分布し、しかも第
二の方法に比べて摩耗等により短期に抗菌性が消耗せ
ず、物品の表面性質が著しく変化することがない。

【０００６】前記３種類の方法のうち第三の方法が最も
優れた方法である。ところが、第三の方法で銀を導入さ
せたガラス物品は、加熱処理条件によってはアルカリ洗
浄を行なった後に抗菌性が著しく減少するという問題が
ある。これは、ガラス表面がアルカリ液により侵食さ
れ、抗菌剤である銀がガラス成分と共にガラス物品から
抜け出すためである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】アルカリ洗浄を行なっ
た後でもガラス物品の抗菌性を著しく減少させないため
には、銀をガラス物品の表面から内部深くまで拡散させ
る必要がある。この対策には、熱処理温度を高くし、熱
処理時間を長くするのが一般的な方法であるが、これら
はエネルギーと時間を浪費する割りには拡散速度が遅
く、ガラス物品の内部深くまで銀が拡散しない。加え
て、ガラスの転移点より高い温度で加熱処理すると、銀
の凝集が起こり、ガラスが黄色く着色してしまう問題が
ある。

【０００８】なお、ガラスは本来吸水性のない清潔な素
材ではあるが、ガラス容器の口部は人の口に直接触れら
れることと、収納時等に汚染された固体表面層に触れる
可能性があるので、特にガラス容器口部への抗菌性付与
が望まれていた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では、銀を抗菌剤
とした強化ガラス物品、口部強化ガラス容器、及びファ
イアポリッシュガラス容器に着目した。

【００１０】抗菌剤に銀を選んだ理由は以下の通りであ
る。有機合成抗菌剤及び天然抗菌剤などの有機系抗菌剤
は、抗菌性を示す有効期間が短く耐熱性に欠けるという
欠点がある。酸化チタンなどの酸化物系抗菌剤は、抗菌
効果が持続し安全性が高い反面、紫外線の照射を受けて
はじめて抗菌性が発現する特徴があるために、紫外線の
照射がなければ効果がないという欠点を有する。

【００１１】銅及び銀等の金属系抗菌剤は抗菌効果が持
続し安全性が高く耐熱性に優れている。短所について個
別に述べると、銅は銀よりも安全性や抗菌効果がやや劣
る。銀は高価であり、加工時、使用時に着色、変色の可
能性がある。亜鉛は皮膚に対する刺激性が問題となる。
前記した種々の抗菌剤の特徴を比較検討した結果、銀が
最適な抗菌剤であると結論づけられた。

【００１２】本発明は、前記の課題を解決するためにな
されたものであり、あらかじめ物理強化加工を施したガ
ラス物品、口部強化ガラス容器、あるいはファイアポリ
ッシュガラス容器（以下強化ガラス物品という）の表面
に、銀を含有する溶液あるいは銀微粒子を分散させた液
体（以下銀含有液という）を塗布した後、ガラス転移点
以下の温度で加熱処理することにより、銀を強化ガラス
物品表面から表層部の内部に拡散させた抗菌性を有する
強化ガラス物品に関するものである。

【００１３】一般的な物理強化加工方法は、ガラスを軟
化温度程度に加熱した後、冷風を加熱されたガラスに吹
き付けて急冷することにより行なわれる。これにより、
ガラスの表面だけが固化し、そのままの状態が凍結され
る。その後軟化状態のガラスの内部が徐々に冷却される
とガラス表面に圧縮応力層が形成され、これによりガラ
ス物品が強化される。この強化方法は、窓ガラス、自動
車のフロントガラス、及び食卓用ガラス容器等に実用化
されている。

【００１４】一般に急冷されたガラスは徐冷されたガラ
スより、その比重が小さいことが知られている。これ
は、急冷ガラスは徐冷ガラスより単位体積あたりの重量
が小さく、従ってガラスの原子間距離が離れていること
を意味している。資料（成瀬省、「ガラス工学」２２５
−２２６ページ、共立出版、１９９０年）には、「一般
に急冷ガラスは高温度で緩められた構造のままに凍結さ
れた状態にあると考えられる」と記述されており、これ
は前記の理論を補足している。

【００１５】ガラス容器の口部をファイアーポリッシュ
した後徐冷しない方法は、一般にクラックオフプロセス
と呼ばれる。室温付近のガラス容器の口部を円周状にス
クライビングホイール等の超硬工具で傷をつけた後、熱
的機械的衝撃を加えてリング状に切り離し、面取り、研
磨工程を経て（あるいはダイヤモンドホイール等の超硬
切断円盤で容器の口部を切断して、面取り、研磨工程を
経て）切断面を滑らかにさせるためにガスバーナー等で
軟化温度付近まで加熱して、室温まで放冷する（徐冷し
ない）。この方法により得られたガラス容器の口部のご
く薄い表層部は、口部強化ガラス容器の口部表層部に準
じた状態になっている。

【００１６】ここでは、最も一般的なソーダライムガラ
ス及び銀微粒子を例に挙げて説明するが、本発明はソー
ダライムガラス及び銀微粒子に限定されない。

【００１７】例えばソーダライムガラスは、Na2O、CaO
、SiO2を主成分とするガラスであり、SiO2が作る網目
構造の隙間にNa及びCaが入り込む形で構成されている。
より正確に記述すると、SiO2が作るＳｉ−Ｏ−Ｓｉ網目
構造をNa及びCaが切断し、Ｓｉ−Ｏ−Ｎａ、あるいはＳ
ｉ−Ｏ−Ｃａという形で構成されている。Naを代表とす
るアルカリ金属は、ガラス中を移動しやすい元素であ
り、本発明において抗菌剤として働く銀は、このアルカ
リ金属と置換することによってガラス中に導入される。
銀をガラス表面から表層部内部のできるだけ深いところ
まで拡散させるためには、物理強化加工によりSiO2が作
る網目構造を広げ、銀とアルカリ金属を容易に置換させ
る方法が極めて有効である。

【００１８】

【発明の実施の形態】ガラスにはいろいろな種類がある
が、物理強化加工ができるガラスであれば何でも良い。
前記したソーダライムガラスの他に、PbO を24％以上含
有するクリスタルガラスやPbO の含有量のやや少ないセ
ミクリスタルガラスが挙げられる。もちろん、遷移金属
酸化物等を添加することにより着色しているガラスでも
構わない。

【００１９】フロート、ドロー、プレス、ブロー等の一
般的な方法でガラスを最終製品に近い形に成形してお
き、ガラスが軟化温度程度の時に冷風を吹き付けて急冷
し、物理強化加工を施し、一度室温付近まで冷却してお
く。成形工程と物理強化工程は連続していても良いし、
成型工程後室温付近まで徐冷しておいて、改めて物理強
化加工を施しても良い。

【００２０】物理強化加工方法の代わりに、前記したク
ラックオフプロセスの工程中でのガラス容器の口部をフ
ァイアーポリッシュした後徐冷しない方法で、ガラス表
面を比重の小さい状態に保たせることもできる。

【００２１】この強化ガラス物品に銀含有液をディップ
コーティング法、はけ塗り法、スプレー法等により塗布
し、加熱処理を施す。加熱処理温度は、ガラス転移点以
下とする必要があり、この温度より高い温度で加熱処理
すると、銀の凝集が起こりガラスが黄色く着色してしま
う。加熱処理温度は、３００℃以上が望ましい。３００
℃以下では、銀のガラス中への拡散速度が遅すぎて時間
がかかり、実用的でない。

【００２２】熱処理時間（熱処理温度での保持時間）
は、１０分から２時間程度が望ましい。１０分以下では
満足な拡散効果が得られず、一方２時間を超えて熱処理
すると不経済的である。昇温速度及び冷却速度に特に制
約はないが、ガラスが割れない程度の速度で加熱及び冷
却する必要がある。

【００２３】

【実施例】（実施例１） ソーダライムガラス製のガラ
ス板（ガラス転移点は５５０℃）を１００×１０ｍｍ
（厚さ３ｍｍ）の大きさに切断し、中性洗剤で洗浄した
後乾燥させた。その後このガラス板を６８０℃に保たれ
た電気炉内に挿入し１０分間保持した後、素早く炉外に
出し、ブロワーで室温まで急冷することにより物理強化
加工を施した。この物理強化ガラス板に公知の方法によ
り作製した銀コロイド分散液をディッピング法によって
塗布し、４５０℃で８０分間加熱処理した。得られたガ
ラス板は処理前と同様に無色透明であった。

【００２４】（実施例２） プレス成形されたソーダラ
イムガラス製の鉢（ガラス転移点は５７５℃）を成形直
後に、ガラス鉢の表面温度が７００℃以上になるまでフ
ァイアーポリッシュした。その直後の工程で、鉢全体に
冷却エアーを強く吹き付けて鉢全体を２００℃以下まで
急冷することにより物理強化加工を施した。この物理強
化加工されたガラス鉢に、公知方法により作製した銀微
粒子分散液をスプレー法によって塗布し、５００℃で４
０分間加熱処理した。得られたガラス製の鉢は、処理前
と同様に無色透明であった。

【００２５】（実施例３） 公知の方法によって作製さ
れたクリスタルガラス製口部強化タンブラー（ガラス転
移点は４６５℃）に、公知方法により作製した銀微粒子
分散液をはけ塗りによって塗布した後、４００℃で２０
分間加熱処理した。得られたクリスタルガラス製口部強
化タンブラーは、処理前と同様に無色透明であった。

【００２６】（実施例４） 公知の方法によって作製さ
れたセミクリスタルガラス製ゴブレット（ガラス転移点
は５００℃）の口部をクラックオフプロセスで切断し、
研磨、ファイアーポリッシュ後、徐冷せずに室温付近ま
で冷却し、公知方法により作製した銀コロイド分散液を
スプレー法によって塗布し、３８０℃で６０分間加熱処
理した。得られたセミクリスタルガラス製ゴブレットは
無色透明であった。

【００２７】（比較例１〜４） 実施例１〜４に示した
方法のうち、物理強化加工しないものあるいはファイア
ーポリッシュ後徐冷したものを準備し、それらに銀微粒
子分散液をそれぞれの方法かつそれぞれの加熱処理条件
で抗菌処理を施し、それぞれ比較例１〜４とした。

【００２８】（実施例、比較例の評価） 実施例１〜４
及び比較例１〜４で作製した試験体の抗菌性を評価し
た。まず、各試験体について業務用自動食器洗浄機（洗
浄液のｐＨは１１．５、洗浄液の温度は６０℃、１回の
アルカリ洗浄時間は４０秒、１回のすすぎ時間は１２
秒）で、それぞれ１０００回、２０００回、３０００回
洗浄したものを別々に準備した。各々の試験体表面に大
腸菌を０．１ｍｌのせ、温度３７℃で２４時間放置した
後の生存菌数を寒天平板法で測定した。それらの結果を
表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１から、すべての実施例について、１０
００回、２０００回、３０００回洗浄したものいずれ
も、２４時間後の生存菌数が、１００ｃｆｕ（ｃｏｌｏ
ｎｙｆｏｒｍｉｎｇ ｕｎｉｔ）／ｍｌ 以下に減少
し、抗菌効果が持続していることが明らかになった。一
方、物理強化加工しないものあるいはファイアーポリッ
シュ後徐冷したもの（比較例）では、１０００回の洗浄
後は実施例と同様に良好な抗菌性を有していたが、２０
００回の洗浄後では２４時間後の生存菌数が１０００回
洗浄後の生存菌数よりも多く、３０００回の洗浄後では
生存菌数がさらに多かった。すなわち、物理強化加工あ
るいはファイアーポリッシュ後の急冷を施さない場合に
は、業務用自動食器洗浄機での洗浄回数が増えると抗菌
効果の低下が認められた。

【００３１】

【発明の効果】以上の様に、本発明による抗菌性強化ガ
ラス物品、口部に物理強化加工を施した口部抗菌性強化
ガラス容器あるいは口部をファイアーポリッシュした後
徐冷しない口部抗菌性ファイアーポリッシュガラス容器
は、これらのガラス物品あるいはガラス容器の表面に、
銀を含有する溶液あるいは銀微粒子を分散させた液体を
塗布した後、ガラス転移点以下の温度で加熱処理するこ
とにより、銀を前記物品表面から表層部の内部深くに拡
散させることができ、アルカリ液による洗浄を重ねて
も、抗菌性を長く保持させることができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物理強化加工を施した強化ガラス物品の
   表面に、銀を含有する溶液あるいは銀微粒子を分散させ
   た液体を塗布した後、ガラス転移点以下の温度で加熱処
   理することにより、銀を強化ガラス物品表面から表層部
   の内部に拡散させた抗菌性強化ガラス物品。
2. 【請求項２】 請求項１において、強化ガラス物品は、
   口部に物理強化加工を施した口部強化ガラス容器であっ
   て、銀を含有する溶液あるいは銀微粒子を分散させた液
   体を前記ガラス容器の少なくとも口部内外表面に塗布し
   た後、ガラス転移点以下の温度で加熱処理することによ
   り、銀を前記ガラス容器表面から表層部の内部に拡散さ
   せた口部抗菌性強化ガラス容器。
3. 【請求項３】 請求項１において、強化ガラス物品は、
   口部をファイアーポリッシュした後徐冷しないガラス容
   器であって、銀を含有する溶液あるいは銀微粒子を分散
   させた液体を前記ガラス容器の少なくとも口部内外表面
   に塗布した後、ガラス転移点以下の温度で加熱処理する
   ことにより、銀を前記ガラス容器表面から表層部の内部
   に拡散させた口部抗菌性ファイアーポリッシュガラス容
   器。