特許 6817963 相乗効果を示す抗菌性材料

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6817963

(24)【登録日】2021年1月4日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】相乗効果を示す抗菌性材料

(51)【国際特許分類】

   A01N 59/20 20060101AFI20210107BHJP

   A01N 55/02 20060101ALI20210107BHJP

   A01P 3/00 20060101ALI20210107BHJP

   A01N 43/36 20060101ALI20210107BHJP

【ＦＩ】

   A01N59/20 Z

   A01N55/02 150

   A01N55/02 160

   A01P3/00

   A01N43/36 A

【請求項の数】4

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2017-557164(P2017-557164)

(86)(22)【出願日】2016年5月2日

(65)【公表番号】特表2018-520989(P2018-520989A)

(43)【公表日】2018年8月2日

(86)【国際出願番号】US2016030341

(87)【国際公開番号】WO2016179058

(87)【国際公開日】20161110

【審査請求日】2019年5月7日

(31)【優先権主張番号】62/157,117

(32)【優先日】2015年5月5日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/185,317

(32)【優先日】2015年6月26日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】397068274

【氏名又は名称】コーニング インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100073184

【弁理士】

【氏名又は名称】柳田 征史

(74)【代理人】

【識別番号】100175042

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 秀明

(72)【発明者】

【氏名】ラヒリ，ジョイディープ

(72)【発明者】

【氏名】リン，ジェフリー グレン

(72)【発明者】

【氏名】ヴェリエ，フローレンス クリスティーヌ モニーク

【審査官】 高森 ひとみ

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０６３６７９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０５５７７５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０２４３２８０２（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特表２００３−５２３４７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平１０−５１３２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１５０３５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２６４８０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 SULOWSKA, J. et al.，Effect of copper addition on glass transition of silicate-phosphate glasses，Journal of Thermal Analysis and Calorimetry，２０１２年，Vol.109，pp.705-710

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ０１Ｎ

Ａ０１Ｐ

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

担体；及び
複数の銅含有粒子、並びに、ＺｎＰＴ及びトラロピリルのいずれか一方又は両方を含むコ−バイオサイド
を含む材料であって、
１ガロンの担体ごとの（１）前記銅含有粒子（ｇ）と（２）ＺｎＰＴ及びトラロピリルのいずれか一方又は両方（ｇ）の割合が、０．００５〜１２の範囲内であり、
前記ＺｎＰＴ及びトラロピリルのいずれか一方又は両方が、１５０ｍｇ／ガロン担体（約３９．６ｍｇ／Ｌ）〜４０ｇ／ガロン担体（約１０．６ｇ／Ｌ）の範囲内で存在する、
材料。

【請求項2】

前記銅含有粒子が、銅含有ガラス及び亜酸化銅のいずれか一方又は両方を含むことを特徴とする、請求項１に記載の材料。

【請求項3】

前記銅含有ガラスは、複数のＣｕ^１＋イオンを含みかつＢ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、及びＲ_２Ｏの少なくとも１つを含む、赤銅鉱相、及び、４０モル％超のＳｉＯ_２を含むガラス相、を含むことを特徴とする、請求項２に記載の材料。

【請求項4】

前記材料が、清浄薬試験条件として銅合金の効果のためのＥＰＡ試験法の下で、黄色ブドウ球菌の濃度における３超の対数減少を示すことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の材料。

【発明の詳細な説明】

【関連出願の相互参照】

【0001】

本出願は、その内容が依拠され、その全体がここに参照することによって本願に援用される、２０１５年６月２６日出願の米国仮特許出願第６２／１８５３１７号及び２０１５年５月５日出願の米国仮特許出願第６２／１５７１１７号の米国法典第３５編特許法１１９条に基づく優先権の利益を主張する。

【技術分野】

【0002】

本開示は、抗菌性材料に関し、より詳細には、銅イオン及びジンクピリチオンのコ−バイオサイド（co-biocide）を含む抗菌性材料に関する。

【背景技術】

【0003】

バイオサイドは、通常、ペイント塗料及び他の担体に加えられ、微生物の攻撃からそれらの物質の完全性を守り、乾燥フィルム中での菌類及び藻類の成長を防止する。一般に市販されるバイオサイドは、ジンクピリチオンである。ジンクピリチオン（ＺｎＰＴ）は、トリブチルスズの代替物として防汚塗料において銅（Ｃｕ）と共に広く用いられる。乾燥フィルム殺菌剤のためのＺｎＰＴの典型的な使用レベルは、約１質量％である；しかしながら、銅と組み合わせると、ＺｎＰＴは、１〜１００ｐｐｍ（μｇ／Ｌ）の濃度範囲で殺藻作用を示した。

【0004】

別の一般に市販されるバイオサイドは、トラロピリル（Tralopyril）（４−ブロモ−２−（４−クロロフェニル）−５−（トリフルオロメチル）−１Ｈ−ピロール−３−カルボニトリル）である。トラロピリルは、船体又は他の海洋構造物上に塗布される防汚コーティングにおいて使用される防汚剤である；しかしながら、細菌に対するその作用は、十分ではない。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

そのような乾燥フィルム殺菌作用を、より低い濃度の銅及び／又はより低い濃度のＺｎＰＴ（例えば、１５ｍｇ／Ｇａｌ（約３．９６ｍｇ／Ｌ）のＺｎＰＴ）、トラロピリル又はそれらの組合せを使用して維持することが必要とされる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のさまざまな態様は、菌類のような微生物に関して相乗効果を示す抗菌性材料に関する。１つ以上の実施の形態において、この材料は、銅イオン、並びに、ＺｎＰＴ及びトラロピリルのいずれか一方を含む。いくつかの実施の形態において、銅イオンは、銅含有粒子の形態で存在する。適切な銅含有粒子は、銅含有ガラス及び亜酸化銅のいずれか一方又は両方を含んでもよい。１つ以上の実施の形態において、銅含有粒子は、酸化状態を維持するための追加の処理又は工程なしで、連続的な態様でＣｕ^１＋イオンを放出する。既知の銅材料及びＺｎＰＴのみでは、菌類の阻害を示さなかったことに留意すべきである。理論によって束縛されるものではないが、そのような相乗効果は、ＣｕとのＺｎＰＴのトランスキレート化によるＣｕＰＴの形成に一部原因がある。ＣｕＰＴは、海洋生物にとってＺｎＰＴよりも毒性であることが示されており、本明細書に記載される実施の形態は、ＣｕＰＴが菌類に対して同じ効果を有しうることを示す。

【0007】

第１の態様は、担体、複数の銅イオン又は銅含有粒子を含むコ−バイオサイド、並びにＺｎＰＴ及びトラロピリルのいずれか一方又は両方を含む材料に関する。担体は、ポリマー、モノマー、結合剤又は溶媒を含んでもよい。いくつかの実施の形態において、担体は塗料である。いくつかの例において、担体のガロンごとの銅含有粒子（ｇ）と担体のガロンごとのＺｎＰＴ（ｇ）及びトラロピリル（ｇ）のいずれか一方との割合は、約０．００５〜約１２の範囲内である。いくつかの実施の形態において、ＺｎＰＴは、約１５０ｍｇ／ガロン担体（約３９．６×１０ｍｇ／Ｌ）〜約４０ｇ／ガロン担体（約１０．６ｇ／Ｌ）の範囲内で存在する。材料は、過度のＺｎＰＴを含んでもよく、したがってＺｎを含んでもよい。

【0008】

銅含有粒子は、銅含有ガラス粒子及び／又は亜酸化銅粒子として存在してもよい。銅含有粒子は、約２０ｇ／ガロン（約５．２８ｇ／Ｌ）以下の量で存在してもよい。

【0009】

本開示の第２の態様は、上記の担体及びコ−バイオサイドを含む塗料に関する。いくつかの実施の形態において、塗料が層として表面に塗布された後、層は、ＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ系において、約９４〜約１００の範囲内のＬ^＊値、及び約５未満のデルタＥ値を示し、デルタＥ＝√（Ｌ^＊２＋ａ^＊２＋ｂ^＊２）である。いくつかの例において、層は、ＡＳＴＭ５５９０の下でかび又は菌類の成長を示さない。

【0010】

１つ以上の実施の形態において、物品は耐久性の抗菌作用を提供し、これは、ＺｎＰＴ及びＣｕ^１＋イオンの両方の制御された持効性放出によって示される。そのような実施の形態の相乗効果により、低下した濃度でこれらの物質を使用することができ、それによりコストを最小限にできる。

【0011】

いくつかの実施の形態において、抗菌性材料は、活性剤の濃度がより低いことによってより低い毒性でありながら、費用効果が高い。抗菌性材料はまた、バイオサイド耐性の危険を低減する。

【0012】

さらなる特徴及び利点が、以下の詳細な説明に記載され、一部は、その記載から当業者にとって容易に明らかとなり、あるいは、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、並びに添付の図面を含めた本明細書に記載の実施の形態を実施することによって認識されよう。

【0013】

前述の概要及び以下の詳細な説明はいずれも、単に例示であり、特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概観又は枠組みを提供することが意図されていることが理解されるべきである。添付の図面は、さらなる理解をもたらすために含まれ、本明細書に取り込まれてその一部を構成する。図面は、１つ以上の実施の形態を例証しており、その説明と共に、さまざまな実施の形態の原理及び動作を説明する役割を果たす。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施例２に従った、かびの成長におけるバイオサイドの量の効果を示すグラフ

【図2】実施例２に従った、白かびの成長におけるバイオサイドの量の効果を示すグラフ

【図3】実施例４に従った、ＡＳＴＭ５５９０の下での菌類耐性を示す

【発明を実施するための形態】

【0015】

これより本出願の好ましい実施の形態が詳細に参照され、その実施例が添付の図面に説明される。本開示のさまざまな態様は、白色又は無色の外観を示す無色の材料に関し、かつ、アメリカ合衆国環境保護庁（ＥＰＡ）により示される健康良好要件を満たす抗菌性作用に関する。具体的には、本発明の材料は、清浄薬試験条件として銅合金の効果のためのＥＰＡ試験法（ＥＰＡ試験）の下で、黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）に曝されて２時間以内に９９．９％超（又は３以上の対数減少）の殺傷率を示す。いくつかの実施の形態において、本発明の材料は、ＡＳＴＭ５５９０の下で菌類（例えば、Ａ．ｐｕｌｌｕｌａｎｓ及びＡ．ｎｉｇｅｒ／Ａ．ｆｕｎｉｃｕｌｏｓｕｍ）を殺傷する。いくつかの実施の形態において、本発明の材料は、ここに記載されるような阻害試験の領域下でそのような菌類を死滅させる。

【0016】

本明細書において用いられる場合、「抗菌性」なる用語は、細菌、ウイルス及び／又は菌類を含む微生物を死滅させる又はその成長を阻害する材料又は材料表面を意味する。本明細書において用いられるこの用語は、材料又は材料表面がそのような科の全ての種の微生物を死滅させる又はその成長を阻害することを意味するのではなく、そのような科から１つ以上の種の微生物を死滅させる又はその成長を阻害することを意味する。

【0017】

本明細書において用いられる場合、「対数減少」なる用語は、−ｌｏｇ（Ｃ_ａ／Ｃ_０）を意味し、ここで、Ｃ_ａ＝抗菌性表面のコロニー形成単位（ＣＦＵ）数であり、Ｃ_０＝抗菌性表面でない対照表面のコロニー形成単位（ＣＦＵ）数である。例として、３対数減少は、微生物の約９９．９％が死滅したことと等しく、５対数減少は、微生物の９９．９９９％が死滅したことと等しい。

【0018】

本開示の第１の態様は、担体、並びに、複数の銅イオン及びＺｎＰＴ及びトラロピリルのいずれか一方又は両方を含むコ−バイオサイドを含む材料に関する。１つ以上の実施の形態において、本発明の材料は、ＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系の下で、無色として特徴付けられてもよい。１つ以上の実施の形態において、材料は、約８８〜約１００（例えば、約９０〜約１００、約９１〜約１００、約９２〜約１００、約９３〜約１００、約９４〜約１００、約８８〜約９８、約８８〜約９６、約８８〜約９５、又は約８８〜約９４）の範囲内のＬ^＊値を示す。１つ以上の実施の形態において、材料は、約１０未満のデルタＥ値を示し、ここで、デルタＥ＝√（Ｌ^＊２＋ａ^＊２＋ｂ^＊２）である。１つ以上の実施の形態の物質により示されるデルタＥ値は、約９未満、約８未満、約７未満、約６未満、約５未満又は約４未満でもよい。いくつかの例において、デルタＥ値は、約３未満又は２でもよい。本明細書に記載されるＬ^＊、ａ^＊、及びｂ^＊値は、Ａイルミナント（タングステン−フィラメント電球を示す）、Ｂイルミナント（昼光シミュレーティングイルミナントを示す）、Ｃイルミナント（昼光シミュレーティングイルミナントを示す）、Ｄイルミナント（自然昼光を示す）、及びＦイルミナント（さまざまな種類の蛍光照明を示す）を含む、ＣＩＥにより特定される標準イルミナントを使用して垂直入射で測定される。いくつかの実施の形態において、本明細書に記載されるＬ^＊、ａ^＊、及びｂ^＊値は、Ｆ２イルミナントのＣＩＥ Ｄ６５の下で測定される。

【0019】

いくつかの実施の形態において、本発明の材料は、層としての表面上における材料の塗布の後に、本明細書に記載されるＬ^＊、ａ^＊、及びｂ^＊値を示す。特定の実施の形態において、生じた層は、本明細書に記載されるＬ^＊、ａ^＊、及びｂ^＊値を示す。そのような実施の形態において、材料は、二酸化チタンを含んでもよく、表面に材料が塗布された後に（例えば、層の形成後約２分間、層の形成後５分間又は層の形成後約１０分間以上）本明細書に記載されるＬ^＊、ａ^＊、及びｂ^＊値を示す。いくつかの実施の形態において、層は、経時によってより白色又はより無色になる。いくつかの例において、本明細書に記載されるＬ^＊、ａ^＊、及びｂ^＊値は、層の形成後、約２０分後、３０分後、４５分後、６０分後に示される。Ｌ^＊、ａ^＊、及びｂ^＊値は、空中での乾燥後かつ何らの後処理（例えば紫外線への暴露）をせずに示される。

【0020】

１つ以上の実施の形態において、材料は、化合の直後により白色又はより無色の外観を示す。例えば、いくつかの実施の形態において、１週間以上保存された（表面に塗布されない）材料は、白色及び無色に見えた。

【0021】

１つ以上の実施の形態において、材料は、ＥＰＡ試験の下で、黄色ブドウ球菌の濃度において３超の対数減少を示す。

【0022】

１つ以上の実施の形態において、材料は、ウイルスを評価するための修正されたＪＩＳ Ｚ ２８０１（２０００）試験条件（以下、「ウイルス用修正ＪＩＳ Ｚ ２８０１」）下で、マウスノロウイルス（Murine Norovirus）の濃度の２対数減少以上（例えば、４対数減少以上、又は５対数減少以上）を示し得る。ウイルス用修正ＪＩＳ Ｚ ２８０１（２０００）試験は、本明細書にさらに詳細に記載される。

【0023】

いくつかの実施の形態において、材料は、本明細書に記載される（すなわち、ＥＰＡ試験、細菌用修正ＪＩＳ Ｚ ２８０１試験、及び／又はウイルス用修正ＪＩＳ Ｚ ２８０１試験下）対数減少を、１か月以上の期間又は３か月以上の期間示しうる。この１か月の期間又は３か月の期間は、層としての表面への材料の塗布時又は塗布後に開始してもよい。そのようにして、層は本明細書に記載される対数減少を示す。

【0024】

１つ以上の実施の形態において、担体のガロンごとの銅イオン（ｇ）と、ＺｎＰＴ（ｇ）及びトラロピリル（ｇ）のいずれか一方又は両方との割合は、約０．００５〜約１２の範囲内（例えば、約０．０１〜約１２、約０．０５〜約１２、約０．１〜約１２、約０．５〜約１２、約１〜約１２、約０．００５〜約１０、約０．００５〜約８、約０．００５〜約６、約０．００５〜約５、約０．００５〜約４、約０．００５〜約３、又は約０．００５〜約２）である。

【0025】

１つ以上の実施の形態において、ＺｎＰＴは、約１５０ｍｇ／ガロン担体（約３９．６ｍｇ／Ｌ）〜約４０ｇ／ガロン担体（約１０．６ｇ／Ｌ）の範囲内で存在する。１つ以上の実施の形態において、材料中のＺｎＰＴの量は、約１５０ｍｇ／ガロン〜３８ｇ／ガロン、約１５０ｍｇ／ガロン〜３６ｇ／ガロン、約１５０ｍｇ／ガロン〜３５ｇ／ガロン、約１５０ｍｇ／ガロン〜３４ｇ／ガロン、約１５０ｍｇ／ガロン〜３０ｇ／ガロン、約１５０ｍｇ／ガロン〜２８ｇ／ガロン、約１５０ｍｇ／ガロン〜２６ｇ／ガロン、約１５０ｍｇ／ガロン〜２４ｇ／ガロン、約１５０ｍｇ／ガロン〜２２ｇ／ガロン、約１５０ｍｇ／ガロン〜２０ｇ／ガロン、約１５０ｍｇ／ガロン〜１５ｇ／ガロン、約１５０ｍｇ／ガロン〜１０ｇ／ガロン、約５００ ｍｇ／ガロン〜４０ｇ／ガロン、約１ｇ／ガロン〜４０ｇ／ガロン、約２ｇ／ガロン〜４０ｇ／ガロン、約４ｇ／ガロン〜４０ｇ／ガロン、約５ｇ／ガロン〜４０ｇ／ガロン、約６ｇ／ガロン〜４０ｇ／ガロン、約８ｇ／ガロン〜４０ｇ／ガロン、約１０ｇ／ガロン〜４０ｇ／ガロン、又は約１ｇ／ガロン〜１０ｇ／ガロンの範囲内である。いくつかの実施の形態において、材料は、Ｚｎ及びＺｎＰＴの両方が材料中に存在するような超過量でＺｎＰＴを含む。

【0026】

１つ以上の実施の形態において、トラロピリルは、約１５０ｍｇ／ガロン担体（約３９．６ｍｇ／Ｌ）〜約４０ｇ／ガロン担体（約１０．６ｇ／Ｌ）の範囲内で存在する。

【0027】

ＺｎＰＴ及びトラロピリルの両方が使用される場合、ＺｎＰＴ及びトラロピリルの両方の量が、約 ｍｇ／ガロン〜約 ｇ／ガロン担体の範囲内で存在する。

【0028】

１つ以上の実施の形態において、材料は、銅含有粒子を含む。銅含有粒子の例は、銅含有ガラス及び亜酸化銅のいずれか一方又は両方を含む。いくつかの例において、銅含有粒子は、銅含有ガラスのみ又は亜酸化銅のみを含む。

【0029】

銅含有ガラスの１つ以上の実施の形態は、Ｃｕ種を含む。１つ以上の別の実施の形態では、Ｃｕ種は、Ｃｕ^１＋、Ｃｕ^０、及び／又はＣｕ^２＋を含みうる。Ｃｕ種の総量は約１０質量％以上であってよい。しかしながら、以下により詳細に議論されるように、Ｃｕ^２＋量は最小限であるか、銅含有ガラスがＣｕ^２＋を実質的に含まないようにＣｕ^２＋量を減少させる。Ｃｕ^１＋イオンは、銅含有ガラスの表面及び／又は全体の上または中に存在してもよい。いくつかの実施の形態では、Ｃｕ^１＋イオンは、銅含有ガラスのガラス網目及び／又はガラスマトリックスの中に存在する。Ｃｕ^１＋イオンがガラス網目中に存在する場合、Ｃｕ^１＋イオンはガラス網目中の原子に原子的に結合する。Ｃｕ^１＋イオンがガラスマトリックス中に存在する場合、Ｃｕ^１＋イオンは、ガラスマトリックス中に分散するＣｕ^１＋結晶の形態で存在しうる。いくつかの実施の形態では、Ｃｕ^１＋結晶は、赤銅鉱（Ｃｕ_２Ｏ）を含む。このような実施の形態では、Ｃｕ^１＋結晶が存在する場合、その材料を銅含有ガラスセラミックと称することができ、これは、１つ以上の結晶相がガラス中に導入及び／又は生成される従来のセラミック化プロセスが行われる場合も行われない場合もある、結晶を有する特殊な種類のガラスを称することが意図される。Ｃｕ^１＋イオンが非結晶形態で存在する場合は、その材料を銅含有ガラスと称してもよい。いくつかの実施の形態において、Ｃｕ^１＋結晶と、結晶に関連しないＣｕ^１＋イオンとの両方が、本明細書に記載の銅含有ガラス中に存在する。

【0030】

１つ以上の実施の形態において、銅含有ガラスは、モルパーセントの単位で、約３０〜約７０の範囲内のＳｉＯ_２、約０〜約２０の範囲内のＡｌ_２Ｏ_３、約１０〜約５０の範囲内の銅含有酸化物、約０〜約１５の範囲内のＣａＯ、約０〜約１５の範囲内のＭｇＯ、約０〜約２５の範囲内のＰ_２Ｏ_５、約０〜約２５の範囲内のＢ_２Ｏ_３、約０〜約２０の範囲内のＫ_２Ｏ、約０〜約５の範囲内のＺｎＯ、約０〜約２０の範囲内のＮａ_２Ｏ、及び／又は約０〜約５の範囲内のＦｅ_２Ｏ_３を含むことができるガラス組成物から形成されてもよい。このような実施形態では、銅含有酸化物の量はＡｌ_２Ｏ_３の量よりも多い。いくつかの実施の形態において、ガラス組成物は、ある含有量のＲ_２Ｏを含んでもよく、Ｒは、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｒｂ、Ｃｓ、及びそれらの組合せを含んでもよい。

【0031】

本明細書に記載されるガラス組成物の実施の形態において、ＳｉＯ_２は、主要なガラス形成性酸化物として機能する。ガラス組成物中に存在するＳｉＯ_２の量は、その使用又は用途（例えば、タッチ用途、物品の筐体など）に適した必要な化学的耐久性を示すガラスが得られるのに十分な量であるべきである。ＳｉＯ_２の上限は、本明細書に記載のガラス組成物の溶融温度を制御するように選択することができる。例えば、過剰のＳｉＯ_２によって、２００ポアズ（２０Ｐａ・ｓ）における溶融温度を、処理中および得られるガラス中に清澄気泡などの欠陥が現れうる、又は発生しうる高温まで上昇させることができる。さらに、ほとんどの酸化物と比較して、ＳｉＯ_２は、得られるガラスのイオン交換プロセスによって生じる圧縮応力を低下させる。言い換えると、過剰のＳｉＯ_２を有するガラス組成物から形成されたガラスは、過剰のＳｉＯ_２を有さないガラス組成物から形成されたガラスと同程度まではイオン交換可能とならない場合がある。それに加えて、又はこれとは別に、１つ以上の実施の形態による組成物中に存在するＳｉＯ_２は、得られるガラスの破壊前の塑性変形特性を高めることができる。本明細書に記載のガラス組成物から形成されるガラス中のＳｉＯ_２含有量が増加すると、ガラスの圧入破壊閾値も増加しうる。

【0032】

１つ以上の実施の形態において、ガラス組成物は、ＳｉＯ_２を、モルパーセントの単位で、約３０〜約７０、約３０〜約６９、約３０〜約６８、約３０〜約６７、約３０〜約６６、約３０〜約６５、約３０〜約６４、約３０〜約６３、約３０〜約６２、約３０〜約６１、約３０〜約６０、約４０〜約７０、約４５〜約７０、約４６〜約７０、約４８〜約７０、約５０〜約７０、約４１〜約６９、約４２〜約６８、約４３〜約６７、約４４〜約６６、約４５〜約６５、約４６〜約６４、約４７〜約６３、約４８〜約６２、約４９〜約６１、約５０〜約６０の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内の量で含む。

【0033】

１つ以上の実施の形態において、ガラス組成物は、Ａｌ_２Ｏ_３を、モルパーセントの単位で、約０〜約２０、約０〜約１９、約０〜約１８、約０〜約１７、約０〜約１６、約０〜約１５、約０〜約１４、約０〜約１３、約０〜約１２、約０〜約１１、約０〜約１０、約０〜約９、約０〜約８、約０〜約７、約０〜約６、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内の量で含む。いくつかの実施の形態において、ガラス組成物はＡｌ_２Ｏ_３を実質的に含まない。本明細書において使用される場合、ガラス組成物及び／又は得られるガラスの成分に関する「実質的に含まない」という語句は、その成分が、初期のバッチング中又は続く後処理（例えば、イオン交換プロセス）中にガラス組成物に積極的又は意図的に加えられることはないが、不純物としては存在しうることを意味する。例えば、成分が約０．０１モル％未満の量で存在する場合に、ガラス組成物、ガラスがその成分を実質的に含まないと記載されうる。

【0034】

Ａｌ_２Ｏ_３の量は、ガラス形成性酸化物として機能させるため、及び／又は溶融ガラス組成物の粘度を制御するために調節することができる。理論によって束縛されるものではないが、ガラス組成物中のアルカリ酸化物（Ｒ_２Ｏ）の濃度がＡｌ_２Ｏ_３の濃度以上である場合、アルミニウムイオンは、電荷バランサーとして機能するアルカリイオンを有する四面体配位で見られると考えられる。この四面体配位は、そのようなガラス組成物から形成されたガラスのさまざまな後処理（例えば、イオン交換プロセス）を大幅に向上させる。二価陽イオン酸化物（ＲＯ）もさまざまの程度で四面体アルミニウムの電荷のバランスを取ることができる。カルシウム、亜鉛、ストロンチウム、及びバリウムなどの元素は、２つのアルカリイオンと同様の挙動を示すが、マグネシウムイオンの強い電解強度のために、四面体配位のアルミニウムの電荷バランスが十分に取られず、５および６配位したアルミニウムが形成される。一般に、Ａｌ_２Ｏ_３は、それによって強い網目骨格（すなわち高歪点）が可能となり、同時にアルカリイオンの比較的速い拡散率も可能となるので、イオン交換可能なガラス組成物及び強化されたガラス中で重要な役割を果たすことができる。しかしながら、Ａｌ_２Ｏ_３の濃度が高すぎる場合、ガラス組成物がより低い液相粘度を示すことがあり、したがって、Ａｌ_２Ｏ_３濃度を妥当な範囲内で制御しうる。さらに、以下により詳細に議論するように、過剰のＡｌ_２Ｏ_３は、所望のＣｕ^１＋イオンではなくＣｕ^２＋イオンの形成を促進することが分かった。

【0035】

１つ以上の実施の形態において、ガラス組成物は、銅含有酸化物を、モルパーセントの単位で、約１０〜約５０、約１０〜約４９、約１０〜約４８、約１０〜約４７、約１０〜約４６、約１０〜約４５、約１０〜約４４、約１０〜約４３、約１０〜約４２、約１０〜約４１、約１０〜約４０、約１０〜約３９、約１０〜約３８、約１０〜約３７、約１０〜約３６、約１０〜約３５、約１０〜約３４、約１０〜約３３、約１０〜約３２、約１０〜約３１、約１０〜約３０、約１０〜約２９、約１０〜約２８、約１０〜約２７、約１０〜約２６、約１０〜約２５、約１０〜約２４、約１０〜約２３、約１０〜約２２、約１０〜約２１、約１０〜約２０、約１１〜約５０、約１２〜約５０、約１３〜約５０、約１４〜約５０、約１５〜約５０、約１６〜約５０、約１７〜約５０、約１８〜約５０、約１９〜約５０、約２０〜約５０、約１０〜約３０、約１１〜約２９、約１２〜約２８、約１３〜約２７、約１４〜約２６、約１５〜約２５、約１６〜約２４、約１７〜約２３、約１８〜約２２、約１９〜約２１の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内の量で含む。１つ以上の特定の実施の形態において、銅含有酸化物は、ガラス組成物中に約２０モルパーセント、約２５モルパーセント、約３０モルパーセント、又は約３５モルパーセントの量で存在してもよい。銅含有酸化物は、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、及び／又はそれらの組合せを含みうる。

【0036】

本発明のガラス組成物中の銅含有酸化物は、得られるガラス中に存在するＣｕ^１＋イオンを形成する。銅は、本発明のガラス組成物及び／又は本発明のガラス組成物を含むガラスの中にＣｕ^０、Ｃｕ^１＋、及びＣｕ^２＋を含むさまざまの形態で存在しうる。Ｃｕ^０又はＣｕ^１＋の形態の銅は、抗菌活性を提供する。しかしながら、抗菌銅のこれらの状態の形成及び維持は困難であり、多くの場合、既知のガラス組成物中では、所望のＣｕ^０又はＣｕ^１＋イオンの代わりにＣｕ^２＋イオンが形成される。

【0037】

１つ以上の実施の形態では、銅含有酸化物の量は、ガラス組成物中のＡｌ_２Ｏ_３の量よりも多い。理論によって束縛されるものではないが、ガラス組成物中で銅含有酸化物とＡｌ_２Ｏ_３とがほぼ同量であれば、赤銅鉱（Ｃｕ_２Ｏ）の代わりに黒銅鉱（ＣｕＯ）が形成されると考えられる。黒銅鉱が存在すると、Ｃｕ^１＋量が減少してＣｕ^２＋が有利となり、そのため抗菌活性が低下する。さらに、銅含有酸化物の量がＡｌ_２Ｏ_３の量とほぼ同じ場合、アルミニウムは４配位に存在することが好ましく、ガラス組成物中及び得られるガラス中の銅は、電荷のバランスが維持されるようにＣｕ^２＋形態のままとなる。銅含有酸化物の量がＡｌ_２Ｏ_３の量を超えると、少なくとも一部の銅は、Ｃｕ^２＋状態ではなくＣｕ^１＋状態で残存することができ、したがってＣｕ^１＋イオンの存在が増加すると考えられる。

【0038】

１つ以上の実施の形態のガラス組成物は、Ｐ_２Ｏ_５を、モルパーセントの単位で、約０〜約２５、約０〜約２２、約０〜約２０、約０〜約１８、約０〜約１６、約０〜約１５、約０〜約１４、約０〜約１３、約０〜約１２、約０〜約１１、約０〜約１０、約０〜約９、約０〜約８、約０〜約７、約０〜約６、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内で含む。いくつかの実施の形態では、ガラス組成物は、約１０モルパーセント又は約５モルパーセントのＰ_２Ｏ_５を含み、別の場合にはＰ_２Ｏ_５を実質的に含まなくてよい。

【0039】

１つ以上の実施の形態では、Ｐ_２Ｏ_５は、ガラス中の耐久性のより低い相または分解性相の少なくとも一部を形成する。ガラスの分解性相と抗菌活性との間の関係については、本明細書でより詳細に議論される。１つ以上の実施の形態では、形成中のガラス組成物及び／又はガラスの結晶化を制御するために、Ｐ_２Ｏ_５の量を調節してもよい。例えば、Ｐ_２Ｏ_５の量が約５モル％以下、又はさらには１０モル％以下に限定される場合、結晶化を最小限にしたり、均一になるように制御したりすることができる。しかしながら、いくつかの実施の形態では、ガラス組成物及び／又はガラスの結晶化の量又は均一性が重要でない場合があり、したがって、ガラス組成物中に使用されるＰ_２Ｏ_５の量が１０モル％を超える場合がある。

【0040】

１つ以上の実施の形態では、ガラス中に耐久性のより低い相または分解性相を形成するＰ_２Ｏ_５の傾向にもかかわらず、ガラスの所望の損傷耐性に基づいてガラス組成物中のＰ_２Ｏ_５の量を調節することができる。理論によって束縛されるものではないが、Ｐ_２Ｏ_５はＳｉＯ_２に対して溶融粘度を低下させることができる。場合によっては、Ｐ_２Ｏ_５は、ジルコン破壊粘度（すなわち、ジルコンが破壊してＺｒＯ_２を形成するときの粘度）の抑制を促進すると考えられ、この点に関してＳｉＯ_２よりも有効となりうる。ガラスがイオン交換プロセスによって化学強化される場合、網目形成体と特徴付けられることもある他の成分（例えば、ＳｉＯ_２及び／又はＢ_２Ｏ_３）と比較すると、Ｐ_２Ｏ_５は拡散率を改善してイオン交換時間を短縮することができる。

【0041】

１つ以上の実施の形態のガラス組成物は、Ｂ_２Ｏ_３を、モルパーセントの単位で、約０〜約２５、約０〜約２２、約０〜約２０、約０〜約１８、約０〜約１６、約０〜約１５、約０〜約１４、約０〜約１３、約０〜約１２、約０〜約１１、約０〜約１０、約０〜約９、約０〜約８、約０〜約７、約０〜約６、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内の量で含む。いくつかの実施の形態では、ガラス組成物は、例えば、約１０モルパーセント又は約５モルパーセントであってよい、非ゼロ量のＢ_２Ｏ_３を含む。ある実施形態のガラス組成物は、Ｂ_２Ｏ_３を実質的に含まなくてよい。

【0042】

１つ以上の実施の形態では、Ｂ_２Ｏ_３は、ガラス組成物から形成されたガラス中に耐久性のより低い相または分解性相を形成する。ガラスの分解性相と抗菌活性との間の関係は、本明細書でより詳細に議論される。理論によって束縛されるものではないが、ガラス中に耐久性のより低い相または分解性相を形成するＢ_２Ｏ_３の傾向にもかかわらず、ガラス組成物中にＢ_２Ｏ_３が含まれることで、そのようなガラス組成物を含むガラス中に損傷耐性が付与されると考えられる。１つ以上の実施の形態のガラス組成物は、１種類以上のアルカリ酸化物（Ｒ_２Ｏ）（例えば、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、及び／又はＣｓ_２Ｏ）を含む。いくつかの実施の形態では、アルカリ酸化物は、そのようなガラス組成物の溶融温度及び／又は液相線温度を変化させる。１つ以上の実施の形態では、低い溶融温度及び／又は低い液相線温度を示す組成物を得るために、アルカリ酸化物の量を調節することができる。理論によって束縛されるものではないが、アルカリ酸化物を加えることで、そのようなガラス組成物を含む抗菌性ガラスの熱膨張係数（ＣＴＥ）の増加及び／又は化学的耐久性の低下が生じうる。場合によっては、これらの特性は、アルカリ酸化物を加えることによって大幅に変化させることができる。

【0043】

いくつかの実施の形態では、より大きなアルカリイオン（例えば、Ｋ^＋）とのイオン交換、例えば銅含有ガラスからのより小さなアルカリイオンと、そのようなより大きなアルカリイオンを含有する溶融塩浴からのより大きなアルカリイオンとの交換、を促進するために、少量のアルカリ酸化物（Ｌｉ_２Ｏ及びＮａ_２Ｏなど）の存在が必要となるイオン交換プロセスによって、本明細書に開示される銅含有ガラスを化学強化してもよい。一般に、３つの種類のイオン交換を行うことができる。そのようなイオン交換の１つは、Ｎａ^＋とＬｉ^＋の交換を含み、これによって深い層深さが得られるが圧縮応力は小さくなる。別のそのようなイオン交換は、Ｋ^＋とＬｉ^＋の交換を含み、これによって小さい層深さが得られるが比較的大きな圧縮応力が得られる。第３のそのようなイオン交換は、Ｋ^＋とＮａ^＋の交換を含み、これによって中間の層深さ及び圧縮応力が得られる。圧縮応力は銅含有ガラスから交換されるアルカリイオンの数に比例するので、ガラス組成物中の小さなアルカリ酸化物が十分に高濃度であることが、そのようなガラス組成物を含む銅含有ガラス中に大きな圧縮応力を発生させるのに必要となり得る。

【0044】

１つ以上の実施の形態では、ガラス組成物は、Ｋ_２Ｏを、モルパーセントの単位で、約０〜約２０、約０〜約１８、約０〜約１６、約０〜約１５、約０〜約１４、約０〜約１３、約０〜約１２、約０〜約１１、約０〜約１０、約０〜約９、約０〜約８、約０〜約７、約０〜約６、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内の量で含む。いくつかの実施の形態では、ガラス組成物は、非ゼロ量のＫ_２Ｏを含み、あるいは、ガラス組成物は、本明細書において定義されるようにＫ_２Ｏを実質的に含まなくてもよい。イオン交換の促進に加えて、利用可能な場合、１つ以上の実施の形態では、Ｋ_２Ｏは、ガラス組成物から形成されるガラス中に耐久性のより低い相又は分解性相を形成することもできる。ガラスの分解性相と抗菌活性との間の関係は、本明細書でより詳細に議論される。

【0045】

１つ以上の実施の形態において、ガラス組成物は、Ｎａ_２Ｏを、モルパーセントの単位で、約０〜約２０、約０〜約１８、約０〜約１６、約０〜約１５、約０〜約１４、約０〜約１３、約０〜約１２、約０〜約１１、約０〜約１０、約０〜約９、約０〜約８、約０〜約７、約０〜約６、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内の量で含む。いくつかの実施の形態では、ガラス組成物は、非ゼロ量Ｎａ_２Ｏを含み、あるいは、ガラス組成物は、本明細書において定義されるようにＮａ_２Ｏを実質的に含まなくてもよい。

【0046】

１つ以上の実施の形態において、ガラス組成物は、アルカリ土類酸化物及び／又はＺｎＯなどの１種類以上の二価陽イオン酸化物を含んでもよい。このような二価陽イオン酸化物は、ガラス組成物の溶融挙動を改善するために含まれてもよい。イオン交換性能に関して、二価陽イオンの存在は、アルカリ移動度を低下させる機能を果たすことがあり、したがって、より大きな二価陽イオン酸化物が使用される場合、イオン交換性能に対して悪影響が生じることがある。さらに、より小さな二価陽イオン酸化物は、一般に、より大きな二価陽イオン酸化物よりも、イオン交換されたガラス中での圧縮応力の発生が促進される。したがって、ＭｇＯ及びＺｎＯなどの二価陽イオン酸化物は、改善された応力緩和に関して利点を得ることができ、同時に、アルカリ拡散率に対する悪影響を最小限にすることができる。

【0047】

１つ以上の実施の形態では、ガラス組成物は、ＣａＯを、モルパーセントの単位で、約０〜約１５、約０〜約１４、約０〜約１３、約０〜約１２、約０〜約１１、約０〜約１０、約０〜約９、約０〜約８、約０〜約７、約０〜約６、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内の量で含む。いくつかの実施の形態では、ガラス組成物はＣａＯを実質的に含まない。

【0048】

１つ以上の実施形態では、ガラス組成物は、ＭｇＯを、モルパーセントの単位で、約０〜約１５、約０〜約１４、約０〜約１３、約０〜約１２、約０〜約１１、約０〜約１０、約０〜約９、約０〜約８、約０〜約７、約０〜約６、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内の量で含む。いくつかの実施の形態では、ガラス組成物はＭｇＯを実質的に含まない。

【0049】

１つ以上の実施の形態のガラス組成物は、ＺｎＯを、モルパーセントの単位で、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内の量で含むことができる。いくつかの実施形態では、ガラス組成物はＺｎＯを実質的に含まない。

【0050】

１つ以上の実施の形態のガラス組成物は、Ｆｅ_２Ｏ_３を、モルパーセントの単位で、約０〜約５、約０〜約４、約０〜約３、約０〜約２、約０〜約１、約０．１〜約１、約０．２〜約１、約０．３〜約１、約０．４〜約１、約０．５〜約１、約０〜約０．５、約０〜約０．４、約０〜約０．３、約０〜約０．２、約０〜約０．１の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内で含むことができる。いくつかの実施の形態では、ガラス組成物はＦｅ_２Ｏ_３を実質的に含まない。

【0051】

１つ以上の実施の形態では、ガラス組成物は、１種類以上の着色剤を含んでもよい。このような着色剤の例としては、ＮｉＯ、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４、及びその他の既知の着色剤が挙げられる。いくつかの実施の形態では、１種類以上の着色剤は、最大約１０モル％の範囲内の量で存在することができる。場合によっては、１種類以上の着色剤は、約０．０１モル％〜約１０モル％、約１モル％〜約１０モル％、約２モル％〜約１０モル％、約５モル％〜約１０モル％、約０．０１モル％〜約８モル％、又は約０．０１モル％〜約５モル％の範囲内の量で存在することができる。

【0052】

１つ以上の実施の形態では、ガラス組成物は、１種類以上の核剤を含むことができる。代表的な核剤としては、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、及び当該技術分野において既知の他の核剤が挙げられる。ガラス組成物は、１種類以上の異なる核剤を含んでもよい。ガラス組成物の核剤含有量は、約０．０１モル％〜約１モル％の範囲内であってよい。場合によっては、核剤含有量は、約０．０１モル％〜約０．９モル％、約０．０１モル％〜約０．８モル％、約０．０１モル％〜約０．７モル％、約０．０１モル％〜約０．６モル％、約０．０１モル％〜約０．５モル％、約０．０５モル％〜約１モル％、約０．１モル％〜約１モル％、約０．２モル％〜約１モル％、約０．３モル％〜約１モル％、又は約０．４モル％〜約１モル％の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内であってよい。

【0053】

本発明のガラス組成物から形成された銅含有ガラスは、複数のＣｕ^１＋イオンを含んでもよい。いくつかの実施の形態では、このようなＣｕ^１＋イオンは、ガラス網目の一部を形成し、ガラス改質剤として特徴付けることができる。理論によって束縛されるものではないが、Ｃｕ^１＋イオンがガラス網目の一部となる場合、典型的なガラス形成プロセス中、溶融ガラスの冷却ステップが速すぎるため、銅含有酸化物（例えば、ＣｕＯ及び／又はＣｕ_２Ｏ）が結晶化できない場合があると考えられる。したがって、Ｃｕ^１＋は非晶質状態で残存し、ガラス網目の一部を形成する。場合によっては、Ｃｕ^１＋イオンの総量は、結晶相中又はガラスマトリックス中のいずれに存在する場合でも、最大４０モル％、最大５０モル％、又は最大６０モル％など、より多くなりうる。

【0054】

１つ以上の実施の形態では、本明細書に開示されるガラス組成物から形成された銅含有ガラスは、Ｃｕ^１＋結晶としてガラスマトリックス中に分散されるＣｕ^１＋イオンを含む。１つ以上の実施の形態では、Ｃｕ^１＋結晶は赤銅鉱の形態で存在することができる。銅含有ガラス中に存在する赤銅鉱は、ガラスマトリックスまたはガラス相とは異なる相を形成しうる。別の実施の形態では、赤銅鉱は、１つ以上のガラス相（例えば、本明細書に記載の耐久性相）の一部を形成したり、それらと関連したりすることができる。Ｃｕ^１＋結晶の平均主要寸法は、約５マイクロメートル（μｍ）以下、４マイクロメートル（μｍ）以下、３マイクロメートル（μｍ）以下、２マイクロメートル（μｍ）以下、約１．９マイクロメートル（μｍ）以下、約１．８マイクロメートル（μｍ）以下、約１．７マイクロメートル（μｍ）以下、約１．６マイクロメートル（μｍ）以下、約１．５マイクロメートル（μｍ）以下、約１．４マイクロメートル（μｍ）以下、約１．３マイクロメートル（μｍ）以下、約１．２マイクロメートル（μｍ）以下、約１．１マイクロメートル以下、１マイクロメートル以下、約０．９マイクロメートル（μｍ）以下、約０．８マイクロメートル（μｍ）以下、約０．７マイクロメートル（μｍ）以下、約０．６マイクロメートル（μｍ）以下、約０．５マイクロメートル（μｍ）以下、約０．４マイクロメートル（μｍ）以下、約０．３マイクロメートル（μｍ）以下、約０．２マイクロメートル（μｍ）以下、約０．１マイクロメートル（μｍ）以下、約０．０５マイクロメートル（μｍ）以下、並びにそれらの間の全ての範囲及び部分的範囲となりうる。本明細書に使用され、語句「平均主要寸法」と関連する場合、「平均」なる単語は、平均値を意味し、「主要寸法」なる単語は、ＳＥＭによって測定される粒子の最大寸法である。いくつかの実施の形態では、赤銅鉱相は、銅含有ガラス中に、銅含有ガラスの少なくとも約１０質量％、少なくとも約１５質量％、少なくとも約２０質量％、少なくとも約２５質量％、並びにそれらの間の全ての範囲及び部分的範囲の量で存在することができる。

【0055】

いくつかの実施の形態では、銅含有ガラスは、約７０質量％以上のＣｕ^１＋、及び約３０質量％以下のＣｕ^２＋を含みうる。Ｃｕ^２＋イオンは、黒銅鉱形態中、及び／又はさらにはガラス中（すなわち、結晶相としてではなく）に存在しうる。

【0056】

いくつかの実施の形態では、銅含有ガラス中の質量％でのＣｕの総量は、約１０〜約３０、約１５〜約２５、約１１〜約３０、約１２〜約３０、約１３〜約３０、約１４〜約３０、約１５〜約３０、約１６〜約３０、約１７〜約３０、約１８〜約３０、約１９〜約３０、約２０〜約３０、約１０〜約２９、約１０〜約２８、約１０〜約２７、約１０〜約２６、約１０〜約２５、約１０〜約２４、約１０〜約２３、約１０〜約２２、約１０〜約２１、約１０〜約２０、約１６〜約２４、約１７〜約２３、約１８〜約２２、約１９〜約２１の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内となることができる。１つ以上の実施の形態では、銅含有ガラス中のＣｕ^１＋イオンの総量Ｃｕに対する比は、約０．５以上、０．５５以上、０．６以上、０．６５以上、０．７以上、０．７５以上、０．８以上、０．８５以上、０．９以上、又はさらには１以上、並びにそれらの間の全ての範囲及び部分的範囲である。Ｃｕ量及びＣｕ^１＋イオンの全Ｃｕに対する比は、当該技術分野において既知の誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）技術によって特定することができる。

【0057】

いくつかの実施の形態では、銅含有ガラスは、Ｃｕ^２＋よりも多い量のＣｕ^１＋及び／又はＣｕ^０を示しうる。例えば、ガラス中のＣｕ^１＋、Ｃｕ^２＋、及びＣｕ^０の総量に基づくと、Ｃｕ^１＋及びＣｕ^０を合わせたパーセント値は、約５０％〜約９９．９％、約５０％〜約９９％、約５０％〜約９５％、約５０％〜約９０％、約５５％〜約９９．９％、約６０％〜約９９．９％、約６５％〜約９９．９％、約７０％〜約９９．９％、約７５％〜約９９．９％、約８０％〜約９９．９％、約８５％〜約９９．９％、約９０％〜約９９．９％、約９５％〜約９９．９％の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内となりうる。Ｃｕ^１＋、Ｃｕ^２＋、及びＣｕ^０の相対量は、当該技術分野において既知のＸ線フォトルミネッセンス分光法（ＸＰＳ）技術を用いて特定することができる。銅含有ガラスは、少なくとも第１の相及び第２の相を含む。１つ以上の実施の形態において、銅含有ガラスは、２つ以上の相を含むことができ、それらの相は、浸出液との相互作用に耐えるための特定の相中の原子結合の性質に基づいて異なる。特に、１つ以上の実施の形態の銅含有ガラスは、分解性相と記載できる第１の相と、耐久性相と記載できる第２の相とを含むことができる。語句「第１の相」及び「分解性相」は同義で使用することができる。語句「第２の相」及び「耐久性相」は同義で使用することができる。本明細書において使用される場合、用語「耐久性」は、浸出液との相互作用中および相互作用後に無傷のままとなる耐久性相の原子結合の傾向を意味する。本明細書において使用される場合、用語「分解性」は、１種類以上の浸出液との相互作用中および相互作用後に破壊される分解性相の原子結合の傾向を意味する。１つ以上の実施の形態では、耐久性相はＳｉＯ_２を含み、分解性相はＢ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、及びＲ_２Ｏ（式中、Ｒは、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ、Ｒｂ、及びＣｓのいずれか１つ以上を含むことができる）の少なくとも１つを含む。理論によって束縛されるものではないが、分解性相の成分（すなわち、Ｂ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、及び／又はＲ_２Ｏ）は、浸出液とより容易に相互作用し、これらの成分同士の間の結合、及びこれらの成分と銅含有ガラス中の別の成分との間の結合は、浸出液との相互作用中および相互作用後により容易に破壊されると考えられる。浸出液としては、水、酸、又はその他の同様の材料を挙げることができる。１つ以上の実施の形態では、分解性相は分解に１週間以上、１か月以上、３か月以上、又はさらには６か月以上耐える。いくつかの実施の形態では、寿命は、特定の期間にわたる抗菌効果の維持として特徴付けることができる。

【0058】

１つ以上の実施の形態では、耐久性相は、分解性相の量よりも多い重量基準の量で存在する。場合によっては、分解性相は島を形成し、耐久性相は島（すなわち耐久性相）を取り囲む海を形成する。１つ以上の実施の形態では、耐久性相および分解性相のいずれか一方または両方が赤銅鉱を含んでもよい。そのような実施の形態における赤銅鉱は、それぞれの相中または両方の相中に分散しうる。

【0059】

いくつかの実施の形態では、銅含有ガラスのさらなる熱処理なしに相分離が起こる。いくつかの実施の形態では、相分離は、溶融中に起こる場合があり、ガラス組成物を最高約１６００℃又は１６５０℃及びそれらを含む温度で溶融させる場合に生じうる。ガラスを冷却すると、相分離が維持される。

【0060】

銅含有ガラスは、シートとして提供してもよく、又は、粒子状（中空又は固体でもよい）、繊維状などの別の形状を有してもよい。１つ以上の実施の形態では、銅含有ガラスは、表面と、約５ナノメートル（ｎｍ）以下の深さで表面から銅含有ガラス中に伸長する表面部分とを含む。表面部分は、複数の銅イオンを含んでもよく、複数の銅イオンの少なくとも７５％がＣｕ^１＋イオンを含む。例えば、場合によっては、表面部分中の複数の銅イオンの少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％または少なくとも約９９．９％がＣｕ^１＋イオンを含む。いくつかの実施の形態では、表面部分中の複数の銅イオンの２５％以下（例えば、２０％以下、１５％以下、１２％以下、１０％以下、又は８％以下）がＣｕ^２＋イオンを含む。例えば、場合によっては、表面部分中の複数の銅イオンの２０％以下、１５％以下、１０％以下、５％以下、２％以下、１％以下、０．５％以下、又は０．０１％以下がＣｕ^２＋イオンを含む。いくつかの実施の形態では、銅含有ガラス中のＣｕ^１＋イオンの表面濃度が制御される。場合によっては、約４ｐｐｍ以上のＣｕ^１＋イオン濃度を銅含有ガラスの表面上で提供することができる。

【0061】

１つ以上の実施の形態の銅含有ガラスは、ＥＰＡ試験下で、黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス（Enterobacter aerogenes）、緑膿菌（Pseudomomas aeruginosa）、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌（Methicillin Resistant Staphylococcus aureus）、及び大腸菌（E. coli）の少なくとも１つの濃度の２対数減少以上（例えば、２．５、３、３．５、４、４．５、５、５．５、６、６．５、並びにそれらの間の全ての範囲及び部分的範囲）を示しうる。場合によっては、銅含有ガラスは、ＥＰＡ試験下で、黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、及び大腸菌の少なくとも１つの濃度の少なくとも４対数減少、５対数減少、又はさらには６対数減少を示す。

【0062】

１つ以上の実施の形態による本明細書に記載のガラスは、ＪＩＳ Ｚ ２８０１（２０００）試験条件下で、黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、及び大腸菌の少なくとも１つの濃度の４対数減少以上（た例えば、５対数減少以上）を示しうる。本明細書に記載のガラスの１つ以上の実施の形態は、細菌用修正ＪＩＳ Ｚ ２８０１試験の下で、黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス、緑膿菌、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌、及び大腸菌の少なくとも１つの濃度の４対数減少以上（例えば、５対数減少以上）をも示す。本明細書において使用される場合、細菌用修正ＪＩＳ Ｚ ２８０１試験は、約３８パーセントから約４２パーセントの湿度でガラス又は物品を約２３℃から約３７℃の温度に約６時間加熱することを含む修正された条件で標準のＪＩＳ Ｚ ２８０１（２０００）試験下で細菌を評価することを含む。

【0063】

本明細書に記載の１つ以上の実施の形態では、銅含有ガラスは、ウイルス用修正ＪＩＳ Ｚ ２８０１試験下でマウスノロウイルスにおいて２対数減少以上、３対数減少以上、４対数減少以上、又は５対数減少以上を示す。ウイルス用ＪＩＳ Ｚ ２８０１（２０００）試験は、以下の手順を含む。試験される各材料（例えば、１つ以上の実施の形態の物品又はガラス、対照材料、並びに任意の比較用ガラス又は物品）に対して、材料の３つの試料（個別の滅菌ペトリ皿中に入れられる）のそれぞれに、試験ウイルスの２０μＬのアリコート（抗菌活性が測定される場合）、又は試験ウイルスを有する、もしくは有さない５％ウシ胎児血清の有機汚物負荷を含む試験媒体（細胞毒性が測定される場合）を接種する。次に接種材料をフィルムで覆い、試験ウイルス及び／又は試験媒体がフィルム上に広がるがフィルム端部を越えて広がらないように、フィルムを押し下げる。各試料に接種したときに曝露時間を開始する。接種した試料を相対湿度４２％で室温（約２０℃）に設定した調整室に２時間入れる。対照試料に関する曝露時間は以下に議論される。２時間の曝露時間の後、滅菌鉗子を用いてフィルムを持ち上げ、試験ウイルス及び／又は試験媒体の２．００ｍＬのアリコートを個別に、材料の各試料上、及び各試料を覆うために使用したフィルムの下側（すなわち試料に露出するフィルムの側）にピペットで移す。各試料の表面を、個別に滅菌プラスチック製セルスクレーパーですくい取り、試験ウイルス又は試験媒体を収集する。試験ウイルス及び／又は試験媒体を（１０^−２希釈で）収集し、ボルテックス型ミキサーを用いて混合し、連続１０倍希釈液を調製する。次に、希釈液の抗菌活性及び／又は細胞毒性の分析を行う。

【0064】

ウイルス用修正ＪＩＳ Ｚ ２８０１試験のための抗菌活性試験用の対照試料（「ゼロ時間ウイルス対照」とも称される）を調製するために、３つの対照試料（個別の滅菌ペトリ皿中に入れられる）に、試験ウイルスの２０μＬのアリコートをそれぞれ接種する。接種直後に、試験ウイルスの２．００ｍＬのアリコートをピペットで対照試料上に移す。各試料の表面を個別に滅菌プラスチック製セルスクレーパーですくい取り、試験ウイルスを収集する。試験ウイルスを（１０^−２希釈で）収集し、ボルテックス型ミキサーを用いて混合し、連続１０倍希釈液を調製した。希釈液の抗菌活性の分析を行う。

【0065】

ウイルス用修正ＪＩＳ Ｚ ２８０１試験のための細胞毒性用の対照試料（「２時間対照ウイルス」とも称される）を調製するために、１つの対照試料（個別の滅菌ペトリ皿に入れられる）に、試験ウイルスは有さずに有機汚物負荷（５％ウシ胎児血清）を含有する試験媒体の２０μＬのアリコートを接種する。接種材料をフィルムで覆い、試験媒体がフィルム上に広がるがフィルム端部を越えて広がらないように、フィルムを押し下げる。各試料に接種するときに曝露時間を開始する。対照試料を相対湿度４２％で室温（２０℃）に設定した調整室に２時間曝露時間の間入れる。この曝露時間の後、滅菌鉗子を用いてフィルムを持ち上げ、試験媒体のアリコートを個別に、各対照試料上、及びフィルムの下側（すなわち試料に露出するフィルムの側）にピペットで移す。各試料の表面を、個別に滅菌プラスチック製セルスクレーパーですくい取り、試験媒体を収集する。試験媒体を（１０^−２希釈で）収集し、ボルテックス型ミキサーを用いて混合し、連続１０倍希釈液を調製した。希釈液の細胞毒性の分析を行った。

【0066】

１つ以上の実施の形態の銅含有ガラスは、本明細書に記載の対数減少を長期間示すことができる。言い換えると、銅含有ガラスは、長時間の又は持続性の抗菌効果を示すことができる。例えば、いくつかの実施の形態では、銅含有ガラスは、銅含有ガラスの形成後、又は銅含有ガラスを担体（例えば、ポリマー、モノマー、結合剤、溶媒など）と組み合わせた後に、ＥＰＡ試験、ＪＩＳ Ｚ ２８０１（２０００）試験条件、細菌用修正ＪＩＳ Ｚ ２８０１、及び／又はウイルス用修正ＪＩＳ Ｚ ２８０１の試験下で、最大１か月、最大３か月、最大６か月、又は最大１２か月の間、本明細書に記載の対数減少を示すことができる。これらの期間は、銅含有ガラスを形成した時点、もしくは担体と組み合わせた時点、又はそれらの後に開始することができる。

【0067】

いくつかの実施の形態において、本明細書に記載の材料は、ＡＳＴＭ５５９０の下で菌類（例えば、Ａ．ｐｕｌｌｕｌａｎｓ及びＡ．ｎｉｇｅｒ／Ａ．ｆｕｎｉｃｕｌｏｓｕｍ）を死滅させる。いくつかの実施の形態において、本明細書に記載の材料は、本明細書に記載されるように、阻害試験の領域下でそのような菌類を死滅させる。

【0068】

１つ以上の実施の形態の銅含有ガラスは、本明細書に記載の担体と組み合わせると防腐機能を示すことができる。このような実施の形態において、銅含有ガラスによって、担体中のさまざまの汚染物の死滅もしくは除去、又は増殖の減少が可能となる。汚染物としては、菌類、細菌、ウイルス、及びそれらの組合せが挙げられる。

【0069】

１つ以上の実施の形態では、本明細書に記載の銅含有ガラス及び／又は材料は、浸出液に曝露又は接触すると銅イオンを浸出する。１つ以上の実施の形態では、銅含有ガラスは、水を含む浸出液に曝露すると銅イオンのみを浸出する。

【0070】

１つ以上の実施の形態では、本明細書に記載の銅含有ガラス及び／又は物品は、調整可能な抗菌活性放出を有することができる。ガラス及び／又は材料の抗菌活性は、抗菌性ガラスと水などの浸出液との間の接触によって生じ得、浸出液によって、Ｃｕ^１＋イオンが銅含有ガラスから放出される。この作用は水溶性と記載することができ、この水溶性を調整することでＣｕ^１＋イオンの放出を制御することができる。

【0071】

いくつかの実施の形態では、Ｃｕ^１＋イオンが、ガラス網目中に配置される、及び／又はガラス網目中の原子と原子結合を形成する場合、水又は水分によってそれらの結合が破壊され、Ｃｕ^１＋イオンは放出が可能になり、ガラス又はガラスセラミックの表面上に露出しうる。

【0072】

１つ以上の実施の形態では、銅含有ガラスは、ソーダ石灰ケイ酸塩などのガラス組成物の溶融に典型的に使用される低コストの溶融タンク中での形成を用いて形成することができる。当該技術分野において既知の形成方法を用いて、銅含有ガラスからシートを形成することができる。例えば、形成方法の例としては、フロートガラス法、並びにフュージョンドロー及びスロットドローなどのダウンドロー法が挙げられる。

【0073】

形成後、銅含有粒子は、シートに成形することができ、所望の最終用途のための成形、研磨、又はその他の処理が可能である。場合によっては、銅含有ガラスを粉砕して、粉末又は粒子の形態にしてもよい。別の実施の形態では、粒子状の銅含有ガラスを別の材料又は担体と組み合わせて、さまざまの最終用途用の物品にすることができる。銅含有ガラスとそのような別の材料又は担体との組合せは、射出成形、押出成形、又はコーティングに適している場合があるし、または延伸して繊維にすることもできる。

【0074】

１つ以上の実施の形態において、銅含有粒子は、亜酸化銅を含んでもよい。粒子中の亜酸化銅の量は、最大１００％でもよい。言い換えれば、亜酸化銅粒子は、ガラス又はガラス網目を排除しうる。

【0075】

１つ以上の実施の形態において、銅含有粒子は、約０．１マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）、約０．１マイクロメートル（μｍ）〜約９マイクロメートル（μｍ）、約０．１マイクロメートル（μｍ）〜約８マイクロメートル（μｍ）、約０．１マイクロメートル（μｍ）〜約７マイクロメートル（μｍ）、約０．１マイクロメートル（μｍ）〜約６マイクロメートル（μｍ）、約０．５マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）、約０．７５マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）、約１マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）、約２マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）、約３マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）、約３マイクロメートル（μｍ）〜約６マイクロメートル（μｍ）、約３．５マイクロメートル（μｍ）〜約５．５マイクロメートル（μｍ）、約４マイクロメートル（μｍ）〜約５マイクロメートル（μｍ）の範囲内、並びにそれらの間の全ての範囲内及び部分的範囲内の直径を有してもよい。本明細書で用いられる場合、「直径」なる用語は、粒子の最長寸法を称する。粒子状銅含有ガラスは、実質的に球状であってよいし、不規則な形状を有してもよい。この粒子は、溶媒中に提供することができ、その後、他の点では本明細書に記載されるように担体中に分散させることができる。

【0076】

１つ以上の実施の形態において、銅含有粒子は、約２０ｇ／ガロン（約５．２８ｇ／Ｌ）以下の量で存在する。場合によっては、銅含有粒子は、約３．５ｇ／ガロン〜約２０ｇ／ガロン、約４ｇ／ガロン〜約２０ｇ／ガロン、約５ｇ／ガロン〜約２０ｇ／ガロン、約６ｇ／ガロン〜約２０ｇ／ガロン、約８ｇ／ガロン〜約２０ｇ／ガロン、約１０ｇ／ガロン〜約２０ｇ／ガロン、約３．５ｇ／ガロン〜約１８ｇ／ガロン、約３．５ｇ／ガロン〜約１６ｇ／ガロン、約３．５ｇ／ガロン〜約１５ｇ／ガロン、約３．５ｇ／ガロン〜約１４ｇ／ガロン、約３．５ｇ／ガロン〜約１２ｇ／ガロン、約３．５ｇ／ガロン〜約１０ｇ／ガロン、又は約１ｇ／ガロン〜約４ｇ／ガロンの範囲内の量で存在する。

【0077】

上記のように、銅含有粒子とＺｎ−ＰＴとの組合せにより、相乗的な抗菌効果が示され、生じる材料の色を（特に担体が塗料の場合）最小限にする濃度でＣｕ−ガラスを使用することが可能となる。さらに、この組合せにより、材料を層として表面に塗布した場合に抗菌性能が改良され、強い抗菌活性が示される。理論によって束縛されるものではないが、そのような相乗効果は、ＣｕとのＺｎＰＴのトランスキレート化によるＣｕＰＴの形成に一部原因があると考えられ、ＣｕＰＴは、海洋生物にとってＺｎＰＴよりも毒性であることが示されてきた。ピリチオンは、菌類における膜輸送の一般的阻害剤であり、一次プロトンポンプにおける直接の又は間接の効果を介して膜輸送を阻害すると考えられる。

【0078】

さらに、銅イオンとＺｎＰＴとの組合せにより、強い抗菌性能及び無色性を維持しながら、材料中のバイオサイド負荷をより低くすることが可能になると考えられる。例えば、以下の実施例に示されるように、１ガロンの担体ごとに４ｇの銅含有ガラス粒子及び１ガロンの担体ごとに１０ｇのＺｎＰＴを含む材料は、１ガロンの担体ごとに２０ｇのＺｎＰＴを超える改良された抗菌性能を示す。

【0079】

対照的に、銀を用いて同じレベルの抗菌活性を達成するためには、より多くの量の銀が必要とされる。さらに、銀は速やかに浸出し、したがって、抗菌性能の持続性を低減する。さらに、水分（例えば、雨）が銀の全てを材料の外に素早く浸出させるので、銀は外部の用途に使用できない。

【0080】

１つ以上の実施の形態において、担体としては、本明細書に記載のようなポリマー、モノマー、結合剤、溶媒、又はそれらの組合せを挙げることができる。特定の実施の形態において、担体は、表面（内表面又は外表面を含みうる）への塗布のために使用される塗料である。

【0081】

本明細書に記載される実施の形態に使用されるポリマーとしては、熱可塑性ポリマー、ポリオレフィン、硬化ポリマー、紫外線又はＵＶ硬化ポリマー、ポリマーエマルジョン、溶剤系ポリマー、及びそれらの組合せを挙げることができる。適切なポリマーの例としては、以下を含むがこれに限定されない：熱可塑性プラスチック、例えばポリスチレン（ＰＳ）、高衝撃ＰＳ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン（場合によりポリアミド（ＰＡ）と称される）、ポリ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン）（ＡＢＳ）、ＰＣ−ＡＢＳブレンド、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びＰＢＴコポリマー、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びＰＥＴコポリマー、ポリオレフィン（ＰＯ）、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、環状ポリオレフィン（環状ＰＯ）、変性ポリフェニレンオキシド（ｍＰＰＯ）、ポリビニルクロライド（ＰＶＣ）、アクリルポリマー、例えばポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、熱可塑性ウレタン（ＴＰＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥｌ）、並びにこれらのポリマーの互いのブレンド。適切な射出成形可能な熱硬化性ポリマーとしては、エポキシ、アクリル系、スチレン系、フェノール系、メラミン、ウレタン、ポリエステル、及びシリコーン樹脂が挙げられる。別の実施の形態では、ポリマーは、溶媒中に溶解させたり、溶媒中の別個の相として分散させたりしてもよく、ラテックス（合成ゴムまたは天然ゴムの水エマルジョンである）などのポリマーエマルジョン又は重合によって得られるプラスチックを形成し、特にコーティング（塗料として）及び接着剤として使用される。ポリマーは、フッ素化シラン、あるいはその他の低摩擦材料又は減摩材料を含むことができる。ポリマーは、衝撃改質剤、難燃剤、ＵＶ抑制剤、帯電防止剤、離型剤、ガラス、金属、又は炭素繊維あるいは粒子（スフィアを含む）、タルク、クレー、又はマイカなどの充填剤、及び着色剤を含有してもよい。モノマーの具体例としては、触媒硬化性モノマー、熱硬化性モノマー、放射線硬化性モノマー、及びそれらの組合せが挙げられる。

【0082】

加工性、機械的性質、及び本明細書に記載の担体と銅含有ガラス（使用可能な任意の充填剤及び／又は添加剤を含む）との間の相互作用を改良するために、処理剤／加工助剤を本明細書に記載の物品中に含めることができる。例示的な処理剤／加工助剤としては、固体又は液体の材料を挙げることができる。処理剤／加工助剤によって、押出成形のさまざまの利点を得ることができ、処理剤／加工助剤としてはシリコーン系油、ワックス、及び流動性フルオロポリマーを挙げることができる。別の実施の形態では、処理剤／加工助剤としては、相溶化剤／カップリング剤、例えば、機械的及び熱的性質を改良するためにポリマー複合材料の処理に典型的に使用されるオルガノ−シラン／シロキサンなどの有機ケイ素化合物を挙げることができる。このような相溶化剤／カップリング剤は、ガラスの表面改質に使用することができ、（３−アクリロキシ−プロピル）トリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリ−エトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、（３−グリシドキシプロピル）トリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、及びビニルトリメトキシシランを含みうる。

【0083】

いくつかの実施の形態において、本明細書に記載の材料は、着色及びその他の目的で加えることもできる典型的には金属系無機物質である顔料などの充填剤を含むことができ、例えば、アルミニウム顔料、銅顔料、コバルト顔料、マンガン顔料、鉄顔料、チタン顔料、スズ顔料、クレイアース顔料（天然に形成された酸化鉄）、炭素顔料、アンチモン顔料、バリウム顔料、及び亜鉛顔料を含んでもよい。

【0084】

本明細書に記載のように、本明細書に記載の銅含有ガラスを担体と組み合わせた後、その組合せ又は生じた材料を所望の物品に形成する又は表面に塗布することができる。材料が塗料を含む場合、塗料は層として表面に塗布してもよい。本明細書に記載の材料を使用して形成しうるそのような物品の例としては、電子デバイスの筐体（例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット、ビデオプレーヤー、情報端末装置、ラップトップコンピュータなど）、建築構造（例えば、カウンタートップまたは壁）、器具（例えば、クックトップ、冷蔵庫、および食器洗浄機の扉など）、情報表示装置（例えば、ホワイトボード）、及び自動車部品（例えば、ダッシュボードパネル、フロントガラス、窓部品など）が挙げられる。

【0085】

本明細書に記載の材料は、着色のための顔料を含むことができる。したがって、そのような材料から作製されるコーティング又は層は、担体の色、担体混合物、及び粒子充填量に応じて、さまざまの色を示しうる。さらに、本明細書に記載の材料及び／又はコーティングは、ＡＳＴＭ Ｄ４５４１によって測定される塗料密着性に対する悪影響を示さない。場合によっては、本発明の材料又はコーティングの下にある基板に対する密着性は、基板の皮膜引張強さよりも高かった。言い換えると、試験中、コーティング又は層と基板との間の密着性は、コーティングが基板表面から分離する前に下にある基板が破壊されるほど強かった。例えば、基板が木材を含む場合、コーティング又は層と基板との間の密着力は、ＡＳＴＭ Ｄ４５４１によって測定した場合に約３００ｐｓｉ（２．０７ＭＰａ）以上、４００ｐｓｉ（２．７６ＭＰａ）以上、５００ｐｓｉ（３．４５ＭＰａ）以上、又は６００ｐｓｉ（４．１４ＭＰａ）以上、並びにそれらの間の全ての範囲及び部分的範囲となりうる。場合によっては、本発明の材料は、コーティング又は層として基板に塗布した場合、ＡＳＴＭ Ｄ４４００によって測定して約３以上、約５以上、７以上、８以上、９以上、１０以上、１１以上、１２以上、１３以上、１４以上、又はさらには１５以上の抗垂れ指数（anti-sag index）値を示す。

【0086】

本発明の材料及び／又はコーティングは、家庭用途及び商業用途における使用に十分な耐久性を示すことができる。特に、本発明の材料は、コーティング又は層として基板に塗布した場合に、ＡＳＴＭ Ｄ４２１３によって測定して、約４以上、５以上、６以上、７以上並びにそれらの間の全ての範囲及び部分的範囲の耐擦性を示す。

【0087】

１つ以上の実施の形態では、本発明の材料／又はコーティングは、湿気に対して抵抗性となりうる。例えば、材料及び／又はコーティングを最大約９５％の相対湿度の環境に２４時間曝露した後、材料及び／又はコーティングは抗菌活性において変化を示さない。

【0088】

本発明の材料の１つ以上の実施の形態は、銅含有ガラス及び担体を含んでもよく、材料が汚染物の存在又は成長に対して抵抗性又は保護を示すような充填レベルの銅含有ガラスを有する。汚染物としては、菌類、細菌、ウイルス、及びそれらの組合せが挙げられる。場合によっては、塗料、ワニスなどの材料中の汚染物の存在又は成長によって、材料の色が変化する場合があるし、材料の完全性が低下し、材料のさまざまの性質に悪影響が生じる場合がある。銅含有ガラスの最小使用量（例えば、約５質量％以下、約４質量％以下、約３質量％以下、約２質量％以下、又は約１質量％以下）を担体に含めることによって、汚染物を排除したり減少させたりすることができる。場合によっては、汚染物が排除される又は減少する場合には、担体配合物は特定の成分を含む必要がない。したがって、本明細書に記載の物品の１つ以上の実施の形態に使用される担体配合物は、銅含有ガラスを含まない既知の材料の場合に従来可能であったよりも自由度を高めかつ種類を増やすことができる。

【実施例】

【0089】

以下の実施例によってさまざまの実施の形態がさらに明らかとなるであろう。

【0090】

実施例１
ＡＳＴＭ ５５９０の下で菌類成長の制御を評価するために、例１Ａ−１Ｆを調製した。例１Ａ−１Ｆは、表１に示される組成物を含んだ。例１Ｂ−１Ｆで使用される銅含有ガラス粒子は、４５モル％のＳｉＯ_２、３５モル％のＣｕＯ、７．５モル％のＫ_２Ｏ、７．５モル％のＢ_２Ｏ_３、及び５モル％のＰ_２Ｏ_５の組成を含んだ。

【0091】

【表1】

【0092】

例１Ａ−１Ｆの塗料を、同じ基板上に塗布し、当該菌類の懸濁液と直接接触させることにより、Ａ．ｐｕｌｌｕｌａｎｓ（かび）又はＡ．ｎｉｇｅｒ／Ａ．ｆｕｎｉｃｕｌｏｓｕｍ（白かび）に暴露した。摂取された試料を、３０℃／飽和湿度で密封された湿潤環境に配置し、２８日間インキュベートした。抗菌能力を、塗料上の菌類の成長の割合の視覚評価により特定してもよい。観察された成長の割合に基づいて、数値スコアを各物質に割り当てる：０＝成長なし、１＝わずかな成長（１０％未満）、２＝小成長（１０〜３０％）、３＝中成長（３０〜６０％）、４＝大成長（６０％〜完全被覆）。表２は、３週間後の結果を示す。

【0093】

【表2】

【0094】

表２に示されるように、ＺｎＰＴ及び銅イオンの両方を含む塗料は、優れた能力を示した。

【0095】

菌類の成長を阻害するのに必要なＺｎＰＴ及び銅含有ガラスの量を評価した。銅含有ガラスは、例１Ａ−１Ｆで使用されるのと同じ組成を有した。図１及び２に示されるように、ＺｎＰＴ及び銅含有ガラスの組合せは、ＺｎＰＴ単独よりも少ない量で菌類の成長を阻害する。図１は、かびの成長を低下させるのにわずか１ｇ／ガロン（約０．２６４ｇ／Ｌ）のＺｎＰＴ及び銅含有ガラスが必要であることを示す（１０ｇ／ガロン（約２．６４ｇ／Ｌ）のＺｎＰＴ単独に対して）。図２は、白かびの成長を低下させるのにわずか１０ｇ／ガロン（約２．６４ｇ／Ｌ）のＺｎＰＴ及び銅含有ガラスが必要であることを示す（１００ｇ／ガロン（約２．６４ｇ／Ｌ）のＺｎＰＴ単独に対して）。

【0096】

実施例３
ＺｎＰＴ及び銅含有ガラスを含む塗料の色を評価した。例３Ａ−３Ｄは、実施例１で使用したのと同じ、バイオサイドを有しない対照塗料Ａを含んだ。例３Ａは、ＺｎＰＴ又は銅含有ガラスの粒子を何ら含まなかった。例３Ｂ−３Ｄはそれぞれ、１ｇ／ガロン（約０．２６４ｇ／Ｌ）、５ｇ／ガロン（約１．３２ｇ／Ｌ）、及び１０ｇ／ガロン（約２．６４ｇ／Ｌ）の銅含有ガラス粒子を含んだ。例３Ａ−３Ｄはいずれも、ＺｎＰＴを含まなかった。表３に示されるように、最大１０ｇ／ガロン（約２．６４ｇ／Ｌ）の濃度において最小限の色変化が観察された。表３中のデルタＥは、例３Ａの色座標に関する。詳細には、例３Ｂ−３Ｄのそれぞれについて、式：√（（Ｌ^＊−Ｌ^＊_例３Ａ）^２＋（ａ^＊−ａ^＊_例３Ａ）^２＋（ｂ^＊−ｂ^＊_例３Ａ）^２）を用いてデルタＥを特定した。

【0097】

【表3】

【0098】

実施例４
Ｋｉｒｂｙ−Ｂａｕｅｒ抗菌試験（ＫＢ試験又はディスク拡散感受性試験）に基づいて得られる黄色ブドウ球菌の阻害試験の領域を用いて、抗菌能力を評価した。ＫＢ試験は抗生物質含浸ウエハを用いて、細菌が抗生物質により影響を受けるか否かを試験する。実施例１において、コ−バイオサイドを含有する着色紙基板を、あらかじめＡ．ｐｕｌｌｕｌａｎｓ（かび）又はＡ．ｎｉｇｅｒ／Ａ．ｆｕｎｉｃｕｌｏｓｕｍ（白かび）を広げた寒天プレート上に配置する。各プレートを、３７℃で一晩インキュベートする。バイオサイドが細菌の成長を停止する又は細菌を死滅させると、基板の周りに細菌が見えるほど成長していない領域が現れる；この領域は、阻害の領域と称される。この領域のサイズは、細菌の成長の停止においてバイオサイドがいかに効果的かに依存する。より低い濃度のバイオサイドが成長を停止させるのに十分であるので、より強いバイオサイドはより大きい領域を生じる。

【0099】

例４Ａ−４Ｅを、同じバイオサイドを有しない塗料を用いて調製した。比較例４Ａは、ＺｎＰＴ又は銅含有ガラス粒子を含まなかった。比較例４Ｂは、１５ｍｇ／ガロンのＺｎＰＴを含んだが、銅含有ガラス粒子は含まなかった。比較例４Ｃは、実施例１で用いられたのと同じ銅含有ガラス粒子を１０ｇ／ガロン（約２．６４ｇ／Ｌ）含んだが、ＺｎＰＴを含まなかった。実施例４Ｄ及び４Ｅは、１５ｍｇ／ガロン（３．９６ｍｇ／Ｌ）のＺｎＰＴ、及び、実施例１で用いられたのと同じ銅含有ガラス粒子をそれぞれ４ｇ／ガロン（約１．０６ｇ／Ｌ）及び１０ｇ／ガロン（約２．６４ｇ／Ｌ）含んだ。図３に示されるように、実施例４Ｄ及び４Ｅは、阻害試験の領域下で、比較例４Ａ−４Ｃよりも良好に機能した。

【0100】

本発明の意図及び範囲から逸脱することなくさまざまの修正及び変形が可能なことは当業者には明らかであろう。

【0101】

以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。

【0102】

実施形態１
担体；及び
複数の銅含有粒子、並びに、ＺｎＰＴ及びトラロピリルのいずれか一方又は両方を含むコ−バイオサイド
を含む材料であって、
１ガロンの担体ごとの前記銅含有粒子（ｇ）、並びに、ＺｎＰＴ及びトラロピリルのいずれか一方又は両方（ｇ）の割合が、約０．００５〜約１２の範囲内である、
材料。

【0103】

実施形態２
前記ＺｎＰＴ及びトラロピリルのいずれか一方又は両方が、約１５０ｍｇ／ガロン担体（３９．６ｍｇ／Ｌ）〜約４０ｇ／ガロン担体（約１０．６ｇ／Ｌ）の範囲内で存在する、実施形態１に記載の材料。

【0104】

実施形態３
さらにＺｎを含む、実施形態１又は２に記載の材料。

【0105】

実施形態４
前記銅含有粒子が、銅含有ガラス及び亜酸化銅のいずれか一方又は両方を含む、実施形態１〜３のいずれかに記載の材料。

【0106】

実施形態５
前記銅含有粒子は、約２０ｇ／ガロン（約５．２８ｇ／Ｌ）以下の量で存在する、実施形態４に記載の材料。

【0107】

実施形態６
前記銅含有ガラスは、複数のＣｕ^１＋イオンを含みかつＢ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、及びＲ_２Ｏの少なくとも１つを含む、赤銅鉱相を含む、実施形態４又は５に記載の材料。

【0108】

実施形態７
４０モル％超のＳｉＯ_２を含むガラス相をさらに含む、実施形態６に記載の材料。

【0109】

実施形態８
前記赤銅鉱相が、前記ガラス相中に分散される、実施形態７に記載の材料。

【0110】

実施形態９
前記赤銅鉱相及びガラス相のいずれか一方又は両方が、Ｃｕ^１＋を含む、実施形態７又は８に記載の材料。

【0111】

実施形態１０
前記赤銅鉱相が、約５マイクロメートル（μｍ）以下の平均主要寸法を有する結晶を含む、実施形態６〜９のいずれかに記載の材料。

【0112】

実施形態１１
前記赤銅鉱相が、分解性でありかつ水の存在下で浸出する、実施形態６〜１０のいずれかに記載の材料。

【0113】

実施形態１２
前記担体が、ポリマー、モノマー、結合剤又は溶媒を含む、実施形態１〜１１のいずれかに記載の材料。

【0114】

実施形態１３
前記担体が塗料を含む、実施形態１〜１２のいずれかに記載の材料。

【0115】

実施形態１４
前記材料が、清浄薬試験条件として銅合金の効果のためのＥＰＡ試験法の下で、黄色ブドウ球菌の濃度における３超の対数減少を示す、実施形態１〜１４のいずれかに記載の材料。

【0116】

実施形態１５
担体；及び
複数の銅イオン、並びに、ＺｎＰＴ及びトラロピリルのいずれか一方又は両方を含むコ−バイオサイド
を含む塗料であって、
前記塗料が層として表面に塗布された後、前記層が、ＣＩＥ Ｌ^＊ａ^＊ｂ系において、約９４〜約１００の範囲内のＬ^＊値、及び約５未満のデルタＥ値を示し、デルタＥ＝√（Ｌ^＊２＋ａ^＊２＋ｂ^＊２）であり、
前記層が、ＡＳＴＭ ５５９０の下で、かび又は白かびの成長を示さない、
塗料。

【0117】

実施形態１６
前記ＺｎＰＴ及びトラロピリルのいずれか一方又は両方が、約１５０ｍｇ／ガロン担体（３９．６ｍｇ／Ｌ）〜約４０ｇ／ガロン担体（約１０．６ｇ／Ｌ）の範囲内で存在する、実施形態１５に記載の塗料。

【0118】

実施形態１７
さらにＺｎを含む、実施形態１５又は１６に記載の塗料。

【0119】

実施形態１８
銅含有粒子をさらに含み、該銅含有粒子が、銅含有ガラス及び亜酸化銅のいずれか一方又は両方を含む、実施形態１５〜１７のいずれかに記載の塗料。

【0120】

実施形態１９
前記銅含有粒子は、約２０ｇ／ガロン（５．２８ｇ／Ｌ）以下の量で存在する、実施形態１８に記載の塗料。

【0121】

実施形態２０
前記銅含有ガラスは、複数のＣｕ^１＋イオンを含みかつＢ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、及びＲ_２Ｏの少なくとも１つを含む、赤銅鉱相を含む、実施形態１８又は１９に記載の塗料。

【0122】

実施形態２１
４０モル％超のＳｉＯ_２を含むガラス相をさらに含む、実施形態２０に記載の塗料。

【0123】

実施形態２２
前記ガラス相が、前記赤銅鉱相が存在する質量の量で存在する、実施形態２１に記載の塗料。

【0124】

実施形態２３
前記赤銅鉱相が、前記ガラス相中に分散される、実施形態２０〜２２のいずれかに記載の塗料。

【0125】

実施形態２４
前記赤銅鉱相及びガラス相のいずれか一方又は両方が、Ｃｕ^１＋を含む、実施形態２１に記載の塗料。

【0126】

実施形態２５
前記赤銅鉱相が、約５マイクロメートル（μｍ）以下の平均主要寸法を有する結晶を含む、実施形態２０〜２４のいずれかに記載の塗料。

【0127】

実施形態２６
前記赤銅鉱相が、分解性でありかつ水の存在下で浸出する、実施形態２０〜２５のいずれかに記載の塗料。

【0128】

実施形態２７
前記担体が、ポリマー、モノマー、結合剤又は溶媒を含む、実施形態１５〜２６のいずれかに記載の塗料。

【0129】

実施形態２８
前記担体が塗料を含む、実施形態１５〜２７のいずれかに記載の塗料。

【0130】

実施形態２９
前記塗料が、清浄薬試験条件として銅合金の効果のためのＥＰＡ試験法の下で、黄色ブドウ球菌の濃度における３超の対数減少を示す、実施形態１５〜２８のいずれかに記載の塗料。

【図1】

【図2】

【図3】