特開 2024-106945 抗ウイルス性ガラス及びこれを用いた樹脂成形品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024106945

(43)【公開日】2024-08-08

(54)【発明の名称】抗ウイルス性ガラス及びこれを用いた樹脂成形品

(51)【国際特許分類】

   C03C 3/16 20060101AFI20240801BHJP

   C08L 101/00 20060101ALI20240801BHJP

   C08K 3/40 20060101ALI20240801BHJP

   C08K 9/02 20060101ALI20240801BHJP

【ＦＩ】

C03C3/16

C08L101/00

C08K3/40

C08K9/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023097493

(22)【出願日】2023-06-14

(31)【優先権主張番号】P 2023010904

(32)【優先日】2023-01-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000232243

【氏名又は名称】日本電気硝子株式会社

(72)【発明者】

【氏名】加納 邦彦

【テーマコード（参考）】

4G062

4J002

【Ｆターム（参考）】

4G062AA10

4G062BB09

4G062DA01

4G062DB01

4G062DC01

4G062DD06

4G062DD07

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4G062FD01

4G062FE01

4G062FF01

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4G062FL01

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4G062HH13

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4G062HH17

4G062JJ01

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4G062JJ05

4G062JJ07

4G062JJ10

4G062KK01

4G062KK03

4G062KK05

4G062KK07

4G062KK10

4G062MM15

4G062NN40

4J002BB121

4J002DE057

4J002DE067

4J002DE077

4J002DE087

4J002DE137

4J002DL006

4J002FA016

4J002FB076

4J002FD187

4J002FD206

4J002GG00

4J002GT00

(57)【要約】

【課題】安価であり、抗ウイルス性が高い抗ウイルス性ガラス及びこれを用いた樹脂成形品を提供する。
【解決手段】本発明の抗ウイルス性ガラスは、ガラス組成として、質量％表示で、Ｐ_２Ｏ_５ ５０～７５％、ＭｇＯ １０～２５％、ＣａＯ １～１０％、Ｋ_２Ｏ １～１５％、ＣｕＯ １～１５％、Ａｇ_２Ｏ ０～５％を含有することを特徴とする。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガラス組成として、質量％表示で、Ｐ_２Ｏ_５ ５０～７５％、ＭｇＯ １０～２５％、ＣａＯ １～１０％、Ｋ_２Ｏ １～１５％、ＣｕＯ １～１５％、Ａｇ_２Ｏ ０～５％を含有することを特徴とする抗ウイルス性ガラス。

【請求項2】

ガラス組成として、質量％表示で、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ １～２０％を含有することを特徴とする請求項１に記載の抗ウイルス性ガラス。

【請求項3】

粉末形状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の抗ウイルス性ガラス。

【請求項4】

平均粒子径Ｄ_５０が０．５～２５μｍであることを特徴とする請求項３に記載の抗ウイルス性ガラス。

【請求項5】

抗ウイルス性ガラスを含む樹脂成形品であって、
抗ウイルス性ガラスが、請求項１又は２に記載の抗ウイルス性ガラスであることを特徴とする樹脂成形品。

【請求項6】

抗ウイルス性ガラスの含有量が０．０１～２０質量％であることを特徴とする請求項５に記載の樹脂成形品。

【請求項7】

ガラス組成として、質量％表示で、Ｐ_２Ｏ_５ ５０～７５％、ＣｕＯ １～１５％、Ａｇ_２Ｏ ０～５％を含有することを特徴とする抗ウイルス性ガラス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、抗ウイルス性ガラス及びこれを用いた樹脂成形品に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、新型コロナウイルスの世界的な流行により、様々なウイルスの脅威が高まっている。

【0003】

無機系の抗ウイルス材は、様々なウイルスに対して効果があり、比較的広い温度範囲で適用可能であり、ウイルスが耐性を獲得しにくい等の特徴を有することから、活発に研究が行われている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

これまで、Ａｇ、Ｌａ_２Ｏ_３等に抗ウイルス性が確認されているが、Ａｇ、Ｌａ_２Ｏ_３を含む抗ウイルス材料は高価であるという問題があった。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みなされてものであり、安価であり、抗ウイルス性が高い抗ウイルス性ガラス及びこれを用いた樹脂成形品を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者は、種々の実験を行った結果、Ｐ_２Ｏ_５－ＭｇＯ系ガラスに安価であるＣｕＯを導入することにより、抗ウイルス性を発現することを見出した。具体的には、上記ガラスから溶出したＣｕイオンが抗ウイルス性に寄与することを見出した。以下、上記課題を解決する抗ウイルス性ガラス及びこれを用いた樹脂成形品の各態様について説明する。

【0007】

態様１の抗ウイルス性ガラスは、ガラス組成として、質量％表示で、Ｐ_２Ｏ_５ ５０～７５％、ＭｇＯ １０～２５％、ＣａＯ １～１０％、Ｋ_２Ｏ １～１５％、ＣｕＯ １～１５％、Ａｇ_２Ｏ ０～５％を含有することを特徴とする。

【0008】

態様２の抗ウイルス性ガラスは、態様１において、ガラス組成として、質量％表示で、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ １～２０％を含有することが好ましい。本発明において、「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」とは、成分Ａ、成分Ｂ及び成分Ｃの合量を指す。例えば、「Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ」は、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合量を指す。

【0009】

態様３の抗ウイルス性ガラスは、態様１又は２において、粉末形状であることが好ましい。

【0010】

態様４の抗ウイルス性ガラスは、態様１～３のいずれか一つの態様において、平均粒子径Ｄ_５０が０．５～２５μｍであることが好ましい。ここで、「平均粒子径Ｄ_５０」とは、レーザー回折装置で測定した値を指し、レーザー回折法により測定した際の体積基準の累積粒度分布曲線において、その積算量が粒子の小さい方から累積して５０％である粒子径を表す。

【0011】

態様５の樹脂成型品は、抗ウイルス性ガラスを含む樹脂成形品であって、抗ウイルス性ガラスが、態様１～４のいずれか一つの態様の抗ウイルス性ガラスであることが好ましい。

【0012】

態様６の樹脂成形品は、態様５において、抗ウイルス性ガラスの含有量が０．０１～２０質量％であることが好ましい。

【0013】

態様７の抗ウイルス性ガラスは、ガラス組成として、質量％表示で、Ｐ_２Ｏ_５ ５０～７５％、ＣｕＯ １～１５％、Ａｇ_２Ｏ ０～５％を含有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、安価であり、抗ウイルス性が高い抗ウイルス性ガラス及びこれを用いた樹脂成形品を提供することができる。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の抗ウイルス性ガラスは、ガラス組成として、質量％表示で、Ｐ_２Ｏ_５ ５０～７５％、ＭｇＯ １０～２５％、ＣａＯ １～１０％、Ｋ_２Ｏ １～１５％、ＣｕＯ １～１５％、Ａｇ_２Ｏ ０～５％を含有することを特徴とする。上記のように各成分の含有範囲を限定した理由を下記に示す。なお、各成分の含有範囲の説明において、％表示は質量％を意味する。

【0016】

Ｐ_２Ｏ_５は、ガラス形成成分である。また、抗ウイルス性、抗ウイルス持続性を調整し得る成分である。Ｐ_２Ｏ_５の含有量は５０～７５％であり、５２～７１％、５４～６７％、特に５５～６２％であることが好ましい。Ｐ_２Ｏ_５の含有量が少な過ぎると、耐水性が高くなり過ぎて、Ｃｕイオンの溶出量が少なくなるため、抗ウイルス性が低下し易くなる。一方、Ｐ_２Ｏ_５の含有量が多過ぎると、耐水性が低下し過ぎて、Ｃｕイオンの溶出量が過大になるため、抗ウイルス持続性が低下し易くなる。

【0017】

ＭｇＯは、ガラス化を助ける成分である。また、抗ウイルス性、抗ウイルス持続性を調整し得る成分である。ＭｇＯの含有量は１０～２５％であり、１２～２３％、特に１４～２１％であることが好ましい。ＭｇＯの含有量が少な過ぎると、ガラス化が困難になると共に、抗ウイルス性が低下し易くなる。一方、ＭｇＯの含有量が多過ぎると、耐水性が低下し過ぎて、Ｃｕイオンの溶出量が過大になるため、抗ウイルス持続性が低下し易くなる。

【0018】

ＣａＯは、ガラス化を助ける成分である。また、抗ウイルス性、抗ウイルス持続性を調整し得る成分である。ＣａＯの含有量は１～１０％であり、２～８％、特に３～６％であることが好ましい。ＣａＯの含有量が少な過ぎると、ガラス化が困難になると共に、抗ウイルス性が低下し易くなる。一方、ＣａＯの含有量が多過ぎると、耐水性が低下し過ぎて、Ｃｕイオンの溶出量が過大になるため、抗ウイルス持続性が低下し易くなる。

【0019】

Ｋ_２Ｏは、耐水性をコントロールする成分である。Ｋ_２Ｏの含有量は１～１５％であり、３～１３％、特に４～１１％であることが好ましい。Ｋ_２Ｏの含有量が少な過ぎると、耐水性が高くなり過ぎて、Ｃｕイオンの溶出量が少なくなるため、抗ウイルス性が低下し易くなる。一方、Ｋ_２Ｏの含有量が多過ぎると、耐水性が低下し過ぎて、Ｃｕイオンの溶出量が過大になるため、抗ウイルス持続性が低下し易くなる。

【0020】

ＣｕＯは、抗ウイルス性を高める成分である。ＣｕＯの含有量は１～１５％であり、３～１３％、特に４～１１％であることが好ましい。ＣｕＯの含有量が少な過ぎると、抗ウイルス性が低下し易くなる。一方、ＣｕＯの含有量が多過ぎると、ガラス化が困難になる。

【0021】

Ａｇ_２Ｏは、抗ウイルス性を高める成分であるが、高価であるため、Ａｇ_２Ｏの含有量は０～５％であり、０．１～４％、特に０．２～３％であることが好ましい。Ａｇ_２Ｏの含有量が多過ぎると、ガラス化が困難になる。

【0022】

上記成分以外にも、以下の成分を含んでもよい。

【0023】

Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏは、Ｋ_２Ｏと同様に耐水性をコントロールする成分である。Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの含有量は１～２０％、３～１６％、特に６～１４％であることが好ましい。Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの含有量が少な過ぎると、耐水性が高くなり過ぎて、Ｃｕイオンの溶出量が少なくなるため、抗ウイルス性が低下し易くなる。一方、Ｌｉ_２Ｏ＋Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏの含有量が多過ぎると、耐水性が低下し過ぎて、Ｃｕイオンの溶出量が過大になるため、抗ウイルス持続性が低下し易くなる。

【0024】

Ｌｉ_２Ｏの含有量は０～１０％、０．１～５％、特に０．５～４％であることが好ましい。Ｌｉ_２Ｏの含有量が多過ぎると、耐水性が低下し過ぎて、Ｃｕイオンの溶出量が過大になるため、抗ウイルス持続性が低下し易くなる。

【0025】

Ｎａ_２Ｏの含有量は、０～１０％、０．１～５％、特に０．５～４％であることが好ましい。Ｎａ_２Ｏの含有量が多過ぎると、耐水性が低下し過ぎて、Ｃｕイオンの溶出量が過大になるため、抗ウイルス持続性が低下し易くなる。

【0026】

上記成分以外にも、他の成分を含んでもよく、例えば、ＺｒＯ_２、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ_２、ＣｅＯ_２等を合量又は個別に好ましくは５％まで、特に１％まで導入してもよい。特にＴｉＯ_２は、ＣｕＯ、Ａｇ_２Ｏには劣るものの、抗ウイルス性を示す成分であり、有効である。

【0027】

本発明の抗ウイルス性ガラスでは、特に形状は限定されず、例えば、粉末形状、繊維形状、フレーク形状等の形状とすることができる。その中でも、特に粉末形状、つまりガラス粉末が好ましい。ガラス粉末とすれば、比表面積が大きくなるため、高い抗ウイルス性を得ることができる。

【0028】

ガラス粉末の平均粒子径Ｄ_５０は、０．５～２５μｍ、特に５～２０μｍであることが好ましい。ガラス粉末の平均粒子径Ｄ_５０が小さ過ぎると、ガラス粉末同士が凝集して、樹脂等と混練し難くなる。また樹脂成形品とした場合に、温水等に流出して、樹脂成形品の抗ウイルス性に寄与できない虞が生じる。一方、ガラス粉末の平均粒子径Ｄ_５０が大き過ぎると、単位質量当りのＣｕイオンの溶出量が少なくなり、抗ウイルス持続性が低下し易くなる。

【0029】

次に、本発明の抗ウイルス性ガラスの製造方法について説明する。

【0030】

所望のガラス組成になるように、ガラス原料を調合し、十分に混合した後、白金－ロジウム合金坩堝に入れ、１２００～１４５０℃で１～４時間溶融する。溶融後、約０．７ｍｍ厚のフィルム状に成形する。得られたガラスフィルムをボールミルにより粉砕し、目開き７５ミクロンの篩を通して、抗ウイルス性ガラスを得る。なお、Ｐ_２Ｏ_５の原料としては、安価である液体リン酸を用いることが好ましい。

【0031】

本発明の樹脂成形品は、抗ウイルス性ガラスを含む樹脂成形品であって、抗ウイルス性ガラスが、上記の抗ウイルス性ガラスであることが好ましい。本発明の樹脂成形品において、抗ウイルス性ガラスの含有量は、０．０１～２０質量％、特に０．０５～５質量％であることが好ましい。抗ウイルス性ガラスの含有量が少な過ぎると、樹脂成形品に十分な抗ウイルス性を付与することが困難になる。一方、抗ウイルス性ガラスの含有量が多過ぎると、樹脂中に均一に分散させることが困難になり、マスターバッチ成形を行い難くなる。更に、抗ウイルス性ガラスを過剰に添加しても、抗ウイルス性があまり上昇しないため、コスト的に不利である。

【0032】

樹脂として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が使用可能である。例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンオキシド系樹脂、ポリフェニルサルファイド系樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、ユリア系樹脂、ポリイミド系樹脂、脂肪族系ナイロン樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニデン樹脂、酢酸ビニル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、主要なエンジニアリングプラスティック等やこれらの複合体に使用可能である。またガラス繊維、ボロン繊維、炭素繊維で強化された樹脂にも適用可能である。

【0033】

熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂へ抗ウイルス性ガラスを充填する場合、抗ウイルス性ガラスの分散性を高めるために、抗ウイルス性ガラス表面をシランカップリング処理等で親油性にすることができる。これにより、抗ウイルス性ガラスの含有量が少なくても、熱可塑性樹脂等に抗ウイルス性を付与することができる。なお、シランカップリング剤としては、アミノシラン、エポキシシラン、メタクリルシラン、ウレイドシラン、イソシアネートシラン等が挙げられる。

【0034】

本発明の樹脂成形品は、抗ウイルス性ガラス以外にも、各種の添加物（コロイダルシリカ、酸化亜鉛、アルミナ、ホワイトカーボン、酸化錫、酸化チタン、酸化珪素等）を含んでいてもよい。

【実施例0035】

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、以下の実施例は単なる例示である。本発明は、以下の実施例に何ら限定されない。

【0036】

表１は、本発明の実施例（試料Ｎｏ．１～６）と比較例（試料Ｎｏ．７）を示している。

【0037】

【表1】

【0038】

次のようにして、各試料を作製した。まず、表中のガラス組成になるように、ガラス原料を調合し、十分に混合した後、白金－ロジウム合金坩堝に入れ、１２５０～１４００℃で３時間溶融した。溶融後、約０．７ｍｍ厚のフィルム状に成形した。得られたガラスフィルムをボールミルにより粉砕し、目開き７５ミクロンの篩を通して、平均粒子径Ｄ_５０が約１０μｍのガラス粉末を得た。なお、ガラス粉末の平均粒子径Ｄ_５０は、島津製作所社製レーザー回折測定装置により測定した値であり、測定した際の体積基準の累積粒度分布曲線において、その積算量が粒子の小さい方から累積して５０％である粒子径である。

【0039】

以下のようにして、Ｃｕイオンの純水中への溶出量を評価した。上記のガラス粉末３ｇを３０ｇの純水中に入れて、５０℃で１６時間保持した後、濾過によりガラス粉末を採取し、１２０℃で２時間乾燥した。次に、純水で処理したガラス粉末０．４ｇを再度、４０ｇの純水中に入れて、３５℃に設定した恒温槽中で２４時間振とうさせた。最後に、濾過により水溶液を採取し、ＩＣＰ発光分析法により、水溶液中のＣｕイオンの溶出量を測定した。なお、５０℃の純水で処理していないガラス粉末についても、同様の方法により水溶液中のＣｕイオンの溶出量を測定した。次いで、測定したＣｕイオンの溶出量をＢＥＴ法により測定した比表面積で除した値を算出した。

【0040】

表１から分かるように、試料Ｎｏ．１～６のＣｕイオンの溶出量は、５０℃の純水で処理した後も、５０℃の純水で処理する前と同様にして高く、１．１ｐｐｍ／ｍ^２以上であった。このことから、試料Ｎｏ．１～６は、抗ウイルス性及び抗ウイルス持続性に優れていることが分かった。一方、試料Ｎｏ．７は、５０℃の純水で処理する前、５０℃の純水で処理した後共に、Ｃｕイオンの溶出量が０．１ｐｐｍ／ｍ^２以下と少なかった。このことから、試料Ｎｏ．７は、抗ウイルス性に劣っていることが分かった。

【0041】

次に、実際に樹脂に混練、充填して、樹脂成形品とした場合の抗ウイルス性を評価した。具体的には、各試料に係るガラス粉末（０．２質量％）とポリプロピレン樹脂とを混合し、約５０×５０×２ｍｍの板状に成形し、その抗ウイルス性を評価した。その結果を表１に示す。

【0042】

抗ウイルス性試験は、抗菌製品技術協議会の「抗ウイルス性試験：ＩＳＯ２１７０２」で行った。なお、この試験法では、試験ウイルスがＡ型インフルエンザウイルスの場合、抗ウイルス活性値が２以上であれば、「抗ウイルス性あり」と評価される。

【0043】

表１から分かるように、試料Ｎｏ．１～６は、抗ウイルス活性値が２以上を示しており、良好な抗ウイルス性を有していた。一方、試料Ｎｏ．７は、抗ウイルス活性値が２未満になり、抗ウイルス性が低かった。

【0044】

また、抗ウイルス性ガラスは、防カビ効果を兼ね備える場合も多く、本ガラスもその効果が大いに期待できる。