JPH1160277A - 抗菌性結晶化ガラス物品及びその製造方法 - Google Patents

抗菌性結晶化ガラス物品及びその製造方法

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JPH1160277A
JPH1160277A JP9237711A JP23771197A JPH1160277A JP H1160277 A JPH1160277 A JP H1160277A JP 9237711 A JP9237711 A JP 9237711A JP 23771197 A JP23771197 A JP 23771197A JP H1160277 A JPH1160277 A JP H1160277A
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antibacterial
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Takahiro Matano
高宏 俣野
Hiroki Yamazaki
博樹 山崎
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間にわたって優れた抗菌性を有し、建築
材料として好適な抗菌性結晶化ガラス物品と、その製造
方法を提供する。 【解決手段】 結晶化可能なガラス板又は結晶化ガラス
板の表面に、ガラス粉末と抗菌剤粉末を含む塗布層を形
成した後、熱処理することにより、結晶化ガラスからな
る基材上に、ガラスと抗菌剤からなる表面層が形成され
てなる抗菌性結晶化ガラス物品を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、外装材、内装材等の建
築材料に用いられる抗菌性結晶化ガラス物品とその製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】結晶化ガラス物品は、化学耐久性、機械
的強度等の特性に優れ、美しい外観を呈するため、外装
材、内装材等に広く用いられているが、近年その用途が
広がり、テーブルや洗面化粧台の天板、キッチン周囲の
化粧板、トイレブース等にも使用されるようになってき
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、安全衛生に
関する意識の高まりから、建築材料に黴や細菌の発生を
防止する機能(いわゆる抗菌性)を付与することが求め
られており、結晶化ガラス製の建築材料についても、抗
菌性を付与することが求められている。
【0004】建築材料に抗菌性を付与する方法として、
抗菌剤を樹脂や塗料と混合し、製品表面に塗布する方法
が知られているが、この方法により形成された抗菌層は
耐久性がなく、長期間の使用によって劣化、脱落して機
能が低下するという欠点がある。
【0005】本発明の目的は、長期間にわたって優れた
抗菌性を有し、建築材料として好適な抗菌性結晶化ガラ
ス物品と、その製造方法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の抗菌性結晶化ガ
ラス物品は、結晶化ガラスからなる基材上に、ガラスと
抗菌剤からなる表面層が形成されてなることを特徴とす
る。
【0007】また本発明の抗菌性結晶化ガラス物品の製
造方法は、軟化点より高い温度で熱処理すると軟化流動
しながら結晶を析出する性質を有するガラス板の表面
に、ガラス粉末と抗菌剤粉末を含む塗布層を形成した
後、熱処理することを特徴とする。
【0008】また本発明の抗菌性結晶化ガラス物品の製
造方法は、結晶化ガラス板の表面に、ガラス粉末と抗菌
剤粉末を含む塗布層を形成した後、熱処理することを特
徴とする。
【0009】
【作用】本発明の抗菌性結晶化ガラス物品は、抗菌剤に
よって抗菌性が付与された表面層を有する。しかも抗菌
剤がガラス中に分散しているため、樹脂等を用いて形成
される抗菌層に比べて格段に高い耐久性を有している。
なお抗菌剤粉末が存在するのは表面層部分のみであり基
材部分には存在しないが、これは本物品が外装材や内装
材として使用され、表面のみ抗菌性があれば十分機能す
るためである。
【0010】本発明において基材を構成する結晶化ガラ
スは、機械的強度や化学耐久性が高いものを使用するこ
とが好ましく、例えば重量百分率でSiO2 40〜6
0%、Al23 10〜25%、MgO 0〜12
%、ZnO 0〜12%、MgO+ZnO 3〜15
%、B23 2〜15%、Na2 O 4〜13%、K
2O 0〜5%、CaO 0〜5%、BaO 0〜5
%、TiO2 0〜5%、ZrO2 0〜5%、TiO
2 +ZrO2 0.5〜8%、As23 0〜1%、
Sb23 0〜1%の組成を有し、フォルステライト
及び/又はガーナイトを析出してなるものや、重量百分
率でSiO2 40〜70%、Al23 5〜25
%、Na2 O 2〜16%、CaO 1〜20%、Ti
2 0.5〜15%、ZrO2 0.1〜10%、C
aO+TiO2 +ZrO2 4〜25%、B23
〜15%、P25 0〜5%、K2 O 0〜5%、B
aO 0〜5%、As23 0〜1%、Sb23
0〜1%の組成を有し、主結晶としてジルコノライトを
析出してなるものを用いることが望ましい。
【0011】本発明において表面層は、ガラスと抗菌剤
からなる。
【0012】ガラスとしては、機械的強度や化学耐久性
が高いものであれば非晶質ガラスでも結晶化ガラスでも
よい。なお何れの場合も、膨張差による反りを防止する
ために、基材を構成する結晶化ガラスとの熱膨張係数差
が10×10-7/℃以下(30〜380℃)であること
が好ましい。非晶質ガラスには種々の組成を有するもの
が使用可能であるが、特に重量%でSiO2 50〜7
5%、B23 5〜25%、Al23 0〜10
%、BaO 0〜10%、CaO 0〜10%、ZnO
0〜10%、Na2 O 0〜15%、K2 O 0〜1
0%、Li2 O0〜10%の組成を有するガラス等が好
適である。結晶化ガラスの場合も種々の組成を有するも
のが使用可能であるが、特に基材の結晶化ガラスと実質
的に同一組成を有するものを使用することが好ましい。
【0013】抗菌剤としては、従来より公知の抗菌材料
が使用可能である。例えば金属イオンを溶出する抗菌材
料(Ag、Cu、Zn、Pb、Hg、Sn等の金属を担
持したゼオライト等のセラミックス粉末、Ag、Cu、
Zn等を組成中に含むガラス粉末等)や光触媒機能を有
する抗菌材料(TiO2 粉末等)が使用できる。
【0014】また表面層中に無機顔料を含有させること
により、所望の色調を結晶化ガラス物品に与えることが
できる。無機顔料としては、例えばNiO(緑色)、M
nO2 (黒色)、CoO(黒色)、Fe23 (茶褐
色)、Cr23 (緑色)等の着色酸化物、Cr−Al
系コランダム(ピンク)、Sn−Sb−V系ルチル(グ
レー)、Zr−V系ジルコニア(黄色)等の酸化物、C
o−Zn−Al系スピネル(青色)、Zn−Cr−Fe
系スピネル(茶色)等の複合酸化物、Ca−Cr−Si
系ガーネット(ビクトリアグリーン)、Ca−Sn−S
i−Cr系スフェイン(ピンク)、Zr−Si−Fe系
ジルコン(サーモンピンク)、Co−Zn−Si系ウイ
レマイト(紺青)、Co−Si系カンラン石(紺青)等
のケイ酸塩を使用することができる。
【0015】なお表面層は、厚みが1〜1000μmの
範囲にあることが望ましい。つまり十分な抗菌性や効果
的な着色を得るためには、表面層が1μm以上であるこ
とが好ましいが、1000μmより厚くなると基材部分
との膨張差による反りが生じる可能性がある。また表面
層は基材表面の全面を覆うように形成されていることが
好ましいが、十分な抗菌性が得られるのであれば部分的
に形成されていてもよい。
【0016】次に本発明の抗菌性結晶化ガラス物品の製
造方法を説明する。
【0017】まず、熱処理すると軟化流動するとともに
結晶が析出する性質を有するガラス板を用意する。なお
ガラス板として、結晶化度が50重量%以下、好ましく
は3〜40重量%の結晶化ガラスとなるガラスを使用す
ると、熱処理時に良好な流動性を示し、平坦でうねりの
ない結晶化ガラス物品を得ることができる。またガラス
板は、十分な機械的強度を有するように体積結晶化タイ
プを選択することが望ましい。
【0018】このようなガラス板としては、重量百分率
でSiO2 40〜60%、Al23 10〜25
%、MgO 0〜12%、ZnO 0〜12%、MgO
+ZnO 3〜15%、B23 2〜15%、Na2
O 4〜13%、K2 O 0〜5%、CaO 0〜5
%、BaO 0〜5%、TiO2 0〜5%、ZrO2
0〜5%、TiO2 +ZrO2 0.5〜8%、As2
3 0〜1%、Sb23 0〜1%の組成を有し、
フォルステライト及び/又はガーナイトを析出する性質
を有するガラスや、重量百分率でSiO2 40〜70
%、Al235〜25%、Na2 O 2〜16%、C
aO 1〜20%、TiO2 0.5〜15%、ZrO
2 0.1〜10%、CaO+TiO2 +ZrO2
〜25%、B23 0〜15%、P25 0〜5
%、K2 O 0〜5%、BaO 0〜5%、As23
0〜1%、Sb23 0〜1%の組成を有し、主結
晶としてジルコノライトを析出する性質を有するガラス
を使用することが望ましい。
【0019】次に、ガラス粉末、抗菌剤粉末等にバイン
ダー、溶媒等添加してスラリー、ペースト等に調整し、
ガラス板表面に塗布して塗布層を形成する。塗布層の形
成は、転写、スクリーン印刷、刷毛塗り、スプレー等の
方法が使用できるが、特に熱転写法は、量産性に優れて
いるため工業的に大量生産する場合には好適である。ま
た形成される塗布層は、1〜500μmの厚みを有する
ことが望ましい。
【0020】ガラス粉末としては、種々の組成を有する
ものが使用可能であり、また非晶質ガラスでも、結晶化
可能なガラスでも差し支えない。なお何れも場合も、膨
張差による反りを防止するために、基材となるガラス板
との熱処理後の熱膨張係数差が10×10-7/℃以下
(30〜380℃)となるガラスを選択することが好ま
しい。非晶質ガラスとしては、特に重量%でSiO2
50〜75%、B235〜25%、Al23 0〜
10%、BaO 0〜10%、CaO 0〜10%、Z
nO 0〜10%、Na2 O 0〜15%、K2 O 0
〜10%、Li2 O 0〜10%の組成を有するガラス
等が好適である。結晶化可能なガラスの場合、基材とな
るガラス板と実質的に同一組成を有するものを使用する
ことが好ましい。
【0021】抗菌剤粉末としては、従来より公知の抗菌
材料が使用可能である。例えば金属を溶出する抗菌材料
(Ag、Cu、Zn、Pb、Hg、Sn等の金属イオン
を担持したゼオライト等のセラミックス粉末、Ag、C
u、Zn等を組成中に含むガラス粉末等)や光触媒機能
を有する抗菌材料(TiO2 粉末等)が使用できる。な
お抗菌剤粉末の粒径は500μm以下であることが好ま
しく、これより大きいと表面光沢が失われたり、基材の
色調が浮き出てしまう。
【0022】また塗布層中に無機顔料粉末を含有させる
ことにより、所望の色調を結晶化ガラス物品に与えるこ
とができる。無機顔料粉末としては、例えばNiO(緑
色)、MnO2 (黒色)、CoO(黒色)、Fe23
(茶褐色)、Cr23 (緑色)等の着色酸化物、Cr
−Al系コランダム(ピンク)、Sn−Sb−V系ルチ
ル(グレー)、Zr−V系ジルコニア(黄色)等の酸化
物、Co−Zn−Al系スピネル(青色)、Zn−Cr
−Fe系スピネル(茶色)等の複合酸化物、Ca−Cr
−Si系ガーネット(ビクトリアグリーン)、Ca−S
n−Si−Cr系スフェイン(ピンク)、Zr−Si−
Fe系ジルコン(サーモンピンク)、Co−Zn−Si
系ウイレマイト(紺青)、Co−Si系カンラン石(紺
青)等のケイ酸塩を使用することができる。なお無機顔
料粉末の粒径は500μm以下であることが好ましく、
これより大きいと表面光沢が失われたり、基材の色調が
浮き出てしまう。
【0023】塗布層中の抗菌剤粉末の占める割合は固形
分(ガラス粉末、抗菌剤粉末、無機顔料粉末等)全体に
対しては0.1〜50重量%、無機顔料粉末の占める割
合は0〜75%であることが望ましい。抗菌剤粉末が5
0重量%より多くなると熱処理時に流動し難くなってガ
ラス板との流動状態の差が大きくなり、ひび割れた表面
となってしまう。一方、0.1重量%より少ないと抗菌
性が得難くなる。また無機顔料粉末が50重量%より多
い場合は熱処理時に流動し難く、ひび割れた表面となる
可能性があり、光沢のある表面を得たい場合には好まし
くない。なお抗菌剤粉末と無機顔料粉末の合量は76重
量%以下であることが望ましい。
【0024】その後、これらを軟化点以上の温度で熱処
理して、バインダー等を燃焼除去し、ガラス板及びガラ
ス粉末を軟化流動させるとともに結晶を析出させること
によって、基材上に抗菌剤(或いはさらに無機顔料)を
含む表面層が形成された抗菌性結晶化ガラス物品を得る
ことができる。
【0025】なおガラス板として、予め熱処理して結晶
を析出させた結晶化ガラス板を使用してもよい。
【0026】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0027】(実施例1)まず重量%でSiO2
3.0%、Al23 14.0%、MgO 3.5
%、ZnO 4.0%、B23 13.0%、Na2
O 5.5%、K2 O1.3%、CaO 1.0%、T
iO2 3.0%、ZrO2 1.5%、Sb23
0.2%の組成を有する板厚が10mmのガラス板を得
た。このガラス板は、軟化点が750℃であり、これよ
り高い温度で熱処理するとフォルステライト及びガーナ
イトを析出し、白色の結晶化ガラスとなるものである。
【0028】またガラス粉末、抗菌剤粉末及び無機顔料
粉末を重量比で7:1:2の割合で混合し、ポリメチル
メタアクリレートの酢酸ブチル溶液と混練してペースト
とした。なおガラス粉末には、上記と同一の組成を有
し、熱処理するとフォルステライト及びガーナイトを析
出し、白色の結晶化ガラスとなるガラス粉末(平均粒径
50μm)を使用した。抗菌剤粉末には、重量%でZn
O 40%、B2340%、Na2 O 15%、Si
2 4%、Al23 1%の組成を有し、平均粒径
が50μm以下の抗菌性を有するガラス粉末を使用し
た。無機顔料粉末には、平均粒径5μmのZr−V系ジ
ルコニア粉末(黄発色ピグメント)を使用した。
【0029】次にポリエチレンテレフタレート(PE
T)フィルムにペーストをグラビア印刷して転写フィル
ムを作製した。
【0030】さらに作製した転写フィルムをガラス板上
に置き、シリコンロールで加熱加圧し、ガラス板の表面
全体に塗布層(厚み15μm)を転写した。
【0031】その後、ガラス板を電気炉に入れ、1時間
に300℃の速度で昇温し、1050℃で1時間保持す
ることによって、抗菌剤を含む黄色の表面層を有し、基
材が白色の抗菌性結晶化ガラス物品を得た。
【0032】このようにして得られた結晶化ガラス物品
は、板厚が約10mm、表面層部分の厚みが約10μm
であり、X線回折で調査したところ、物品全体にフォル
ステライト及びガーナイトを析出していることがわかっ
た。X線回折によるハロー法(オルバーグ・ストリック
ラー法[Ohlberg−Strickler法])に
て結晶化度を測定したところ、35重量%であった。ま
たその外観は、平滑で光沢のある美しい火づくりの表面
を有しており、表面うねり、色ムラ、色縞や、物品の反
り、表面層の剥離やひび割れは全く認められなかった。
【0033】次に抗菌性について評価した。まず試料を
50×50mmに切り出し試験片を得た。次に菌種とし
て大腸菌、黄色ブドウ球菌の2種類を準備し、これらの
菌濃度がそれぞれ2×103 /cm2 となるように調整
したゼラチンをシート状に加工し、滅菌処理後の試験片
に各々貼り付けた。その後35℃で48時間培養した後
菌数を測定し、生菌が10個未満であったものを良、1
0個以上であったものを不良とした。この結果、大腸
菌、黄色ブドウ球菌ともに生菌が10個未満であり、良
好な抗菌性を有していることがわかった。
【0034】なお比較のために、抗菌剤を含まず、他は
実施例と同様にして作製した試料について抗菌性を評価
したところ、大腸菌、黄色ブドウ球菌ともに菌数の減少
は認められなかった。
【0035】(実施例2)まず重量%で、SiO2
8.0%、Al23 21.0%、Na2 O8.5
%、CaO 5.0%、TiO2 3.5%、ZrO2
2.5%、B23 9.7%、BaO 1.5%、
Sb23 0.3%の組成を有し、ジルコノライトを
析出してなる板厚が8mmの結晶化ガラス板を用意し
た。
【0036】またガラス粉末、抗菌剤粉末及び無機顔料
粉末を重量比で7:1:2の割合で混合し、この混合粉
末を、エチルセルロースのテルピネオール溶液を混練し
てペーストとした。なおガラス粉末には上記と同一の組
成を有し、熱処理するとジルコノライトを析出して白色
の結晶化ガラスとなるガラス粉末(平均粒径50μm)
を使用した。無機顔料粉末には実施例1と同じものを使
用した。抗菌剤粉末には、Agを担持したゼオライト粉
末(平均粒径10μm)を使用した。
【0037】次に結晶化ガラス板の表面全体に、ペース
トをスクリーン印刷して塗布層を形成した。
【0038】その後、ガラス板を電気炉に入れ、1時間
に300℃の速度で昇温し、1050℃で1時間保持す
ることによって、抗菌剤を含む黄色の表面層を有し、基
材が白色の抗菌性結晶化ガラス物品を得た。
【0039】このようにして得られた結晶化ガラス物品
は、板厚が約8mm、表面層部分の厚みが約20μmで
あり、物品全体にジルコノライトが析出しており、その
結晶化度は15重量%であった。またその外観は、平滑
で光沢のある美しい火づくりの表面を有しており、表面
うねり、色ムラ、色縞や、物品の反り、表面層の剥離や
ひび割れは全く認められなかった。さらに実施例1と同
様にして抗菌性を評価したところ、良好な抗菌性を有し
ていることがわかった。
【0040】(実施例3)ガラス粉末として、重量%で
SiO2 72.0%、B23 16.0%、Al2
3 5.0%、CaO 5.4%、Na2 O 1.6
%の組成を有する非晶質ガラスを用い、また無機顔料粉
末として平均粒径10μmのCr−Al系コランダム粉
末(ピンク発色ピグメント)を使用し、他は実施例1と
同様にして作製した。このようにして、抗菌剤を含むピ
ンクの表面層を有し、基材が白色の抗菌性結晶化ガラス
物品を得た。
【0041】得られた結晶化ガラス物品は、板厚が約1
0mm、表面層部分の厚みが約10μmであり、基材部
分にはフォルステライトとガーナイトが析出しており、
この部分の結晶化度は35重量%であった。またその外
観は、平滑で光沢のある美しい火づくりの表面を有して
おり、表面うねり、色ムラ、色縞や、物品の反り、表面
層の剥離やひび割れは全く認められなかった。さらに実
施例1と同様にして抗菌性を評価したところ、良好な抗
菌性を有していることがわかった。
【0042】
【発明の効果】本発明の抗菌性結晶化ガラス物品は、平
滑で光沢がある火づくりの表面を有するため、建築物の
外装材や内装材として好適である。しかも長期間に亘っ
て優れた抗菌性を発揮するため、黴や細菌の発生を防止
することができる。それゆえ特にテーブルや洗面化粧台
の天板、キッチン周囲の化粧板、トイレブース、或いは
病院の内装材等、衛生面での配慮が要求される用途に使
用される建築材料として好適である。
【0043】なお本発明の結晶化ガラス物品は、上記し
たような建築材料用途のみに限られるものではなく、ス
ムーストップ型調理器のトッププレート、電子レンジの
ターンテーブル等その他の結晶化ガラス製品としても使
用可能である。
【0044】また本発明の方法によれば、上記した抗菌
性結晶化ガラス物品を、結晶化ガラスの持つ優れた特性
を損ねることなく、容易に製造することが可能である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI E04F 13/14 104 E04F 13/14 104

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 結晶化ガラスからなる基材上に、ガラス
    と抗菌剤からなる表面層が形成されてなることを特徴と
    する抗菌性結晶化ガラス物品。
  2. 【請求項2】 抗菌剤が、Ag、Cu、Zn、Pb、H
    g、Snから選ばれる1種以上の金属を担持したセラミ
    ックスからなることを特徴とする請求項1の抗菌性結晶
    化ガラス物品。
  3. 【請求項3】 抗菌剤が、Ag、Cu、Znから選ばれ
    る1種以上を組成中に含むガラスからなることを特徴と
    する請求項1の抗菌性結晶化ガラス物品。
  4. 【請求項4】 表面層のガラスが非晶質ガラスであるこ
    とを特徴とする請求項1の抗菌性結晶化ガラス物品。
  5. 【請求項5】 表面層のガラスが結晶化ガラスであるこ
    とを特徴とする請求項1の抗菌性結晶化ガラス物品。
  6. 【請求項6】 基材の結晶化ガラスと表面層の結晶化ガ
    ラスが実質的に同一組成であることを特徴とする請求項
    5の抗菌性結晶化ガラス物品。
  7. 【請求項7】 軟化点より高い温度で熱処理すると軟化
    流動しながら結晶を析出する性質を有するガラス板の表
    面に、ガラス粉末と抗菌剤粉末を含む塗布層を形成した
    後、熱処理することを特徴とする抗菌性結晶化ガラス物
    品の製造方法。
  8. 【請求項8】 抗菌剤粉末として、Ag、Cu、Zn、
    Pb、Hg、Snから選ばれる1種以上の金属を担持し
    たセラミックス粉末を使用することを特徴とする請求項
    7の抗菌性結晶化ガラス物品。
  9. 【請求項9】 抗菌剤粉末として、Ag、Cu、Znか
    ら選ばれる1種以上を組成中に含むガラス粉末を使用す
    ることを特徴とする請求項7の抗菌性結晶化ガラス物品
    の製造方法。
  10. 【請求項10】 ガラス粉末として非晶質ガラスを使用
    することを特徴とする請求項7の抗菌性結晶化ガラス物
    品の製造方法。
  11. 【請求項11】 ガラス粉末として、熱処理すると結晶
    を析出する性質を有するガラスを使用することを特徴と
    する請求項7の抗菌性結晶化ガラス物品の製造方法。
  12. 【請求項12】 ガラス粉末として、ガラス板と実質的
    に同一組成のガラスを使用することを特徴とする請求項
    11の抗菌性結晶化ガラス物品の製造方法。
  13. 【請求項13】 結晶化ガラス板の表面に、ガラス粉末
    と抗菌剤粉末を含む塗布層を形成した後、熱処理するこ
    とを特徴とする抗菌性結晶化ガラス物品の製造方法。
  14. 【請求項14】 抗菌剤粉末として、Ag、Cu、Z
    n、Pb、Hg、Snから選ばれる1種以上の金属を担
    持したセラミックス粉末を使用することを特徴とする請
    求項13の抗菌性結晶化ガラス物品。
  15. 【請求項15】 抗菌剤粉末として、Ag、Cu、Zn
    から選ばれる1種以上を組成中に含むガラス粉末を使用
    することを特徴とする請求項13の抗菌性結晶化ガラス
    物品の製造方法。
  16. 【請求項16】 ガラス粉末として非晶質ガラスを使用
    することを特徴とする請求項13の抗菌性結晶化ガラス
    物品の製造方法。
  17. 【請求項17】 ガラス粉末として、熱処理すると結晶
    を析出する性質を有するガラスを使用することを特徴と
    する請求項13の抗菌性結晶化ガラス物品の製造方法。
  18. 【請求項18】 ガラス粉末として、結晶化ガラス板と
    実質的に同一組成のガラスを使用することを特徴とする
    請求項17の抗菌性結晶化ガラス物品の製造方法。
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