(57)【要約】セラミックボールの持つ浄水機能の他に、水溶液中に繁殖・生存する微生物や細菌を有効に除去できる殺菌機能をさらに与えることによって水処理機能を極大化した水処理用セラミックボールの製造方法を提供する。ボラックス（ｂｏｒａｘ：Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ）と硫酸銅（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ）を１：１当量比に水に添加して完全溶解させて加熱乾燥し（Ａ）、別の容器に硝酸と銀粉末を１：１当量比に添加して加熱しながらシリカ粉末を添加した後、蒸発乾燥し（Ｂ）、前記とは別の反応容器にセラミックボール１００重量部に対して蒸留水２００重量部を加え加熱しながら前記製造された（Ａ）を３重量部以上添加・混合し、全体重量が半分以下に減ったとき、前記製造された（Ｂ）を８重量部以上添加・混合し乾燥した後、４００℃ないし５００℃で十分に脱水することを特徴とする水処理用セラミックボールの製造方法を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボラックス（ｂｏｒａｘ：Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ）と硫酸銅（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ）を１：１当量比に水に添加して完全溶解させて加熱乾燥し（Ａ）、別の容器に硝酸と銀粉末を１：１当量比に添加して加熱しながらシリカ粉末を添加した後、蒸発乾燥し（Ｂ）、前記とは別の反応容器にセラミックボール１００重量部に対して蒸留水２００重量部を加え加熱しながら前記製造された（Ａ）を３重量部以上添加・混合し、全体重量が半分以下に減ったとき、前記製造された（Ｂ）を８重量部以上添加・混合し乾燥した後、４００℃ないし５００℃で十分に脱水することを特徴とする水処理用セラミックボールの製造方法。
【請求項２】
シリカ粉末は、銀化合物に対して２：０．５重量比（ｗ／ｗ）ないし２：１重量比（ｗ／ｗ）添加することを特徴とする請求項１記載の水処理用セラミックボールの製造方法。
【請求項３】
（Ａ）の添加量は、セラミックボール１００重量部に対して３重量部ないし７重量部であることを特徴とする請求項１または２記載の水処理用セラミックボールの製造方法。
【請求項４】
（Ｂ）の添加量は、８重量部ないし１５重量部であることを特徴とする請求項３記載のセラミックボールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、水および溶液中における殺菌機能の与えられた水処理用セラミックボールに関し、さらに詳細には、セラミックボールに、水溶液中に繁殖・生存する微生物や細菌を有効に除去できる殺菌機能をさらに与えることによって、浄水機能および水処理機能を極大化させた水処理用セラミックボールの製造方法に関する。
【０００１】
〔従来の技術〕
一般に、各種セラミックスは、内部に多数の気孔を形成しているが、それら多孔質セラミックス内部に存在する気孔の大きさ、形状、気孔率および気孔の連続性有無によって、製造された多孔質セラミックス製品の機械的特性および熱的特性が異なってくる。
【０００２】
特に、多孔質セラミックスは、内部に人為的に形成した多数の気孔により比重が小さく軽いため、特定範囲内で軽量建築材として使用され、また、各種フィルタ、塑性用道具材、脱臭剤、断熱材、防音材、充填材、含浸材、および鉢底石などその用途が広く、その使用量は大幅に増加しつつある。
【０００３】
近来、多孔質セラミックスの吸着機能と悪臭除去機能を活用して水質を浄化するか、フィルタに使用するなどその利用価値が高められるにつれて、多孔質セラミックスの開発およびそれに対する研究も盛んに行われており、こうした研究のお陰で多孔質セラミックスに関する多くの新規技術が公知されるに至った。
【０００４】
しかしながら、従来の多孔質セラミックス自体に殺菌効果の与えられたものは未だないため、水処理過程において、いったんセラミックスで浄化した後、別の殺菌過程をさらに行わなければならない問題点があった。
【０００５】
〔発明が解決しようとする課題〕
そこで、本発明は、前記従来技術の問題点に鑑み、セラミックボール自体に殺菌機能を与えることによって、セラミックの持つ浄水機能の以外に、水溶液中に繁殖・生存する微生物や細菌を有効に除去できるようにして水処理機能を極大化した水処理用のセラミックボールの製造方法を提供することにその目的がある。
【０００６】
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するために、本発明は、ボラックス（ｂｏｒａｘ：Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ）と硫酸銅（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ）を１：１当量比に水に添加して完全溶解させて加熱乾燥し（Ａ）、別の容器に硝酸と銀粉末を１：１当量比に添加して加熱しながらシリカ粉末を添加した後、蒸発乾燥し（Ｂ）、前記とは別の反応容器にセラミックボール１００重量部に対して蒸留水２００重量部を加え加熱しながら前記製造された（Ａ）を３重量部以上添加・混合し、全体重量が半分以下に減ったとき、前記製造された（Ｂ）を８重量部以上添加・混合し乾燥した後、４００℃ないし５００℃で十分に脱水することを特徴とする水処理用セラミックボールの製造方法を提供する。
【０００７】
〔発明の実施の形態〕
本発明では、まず、ボラックス（ｂｏｒａｘ：Ｎａ２Ｂ４Ｏ７・１０Ｈ２Ｏ）と硫酸銅（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ）を１：１当量比に水に添加して完全溶解させて加熱乾燥する（Ａ）。
【０００８】
このとき、ボラックスおよび硫酸銅に結合してある結晶水は、水溶性を示しているものであって、一定温度と必要量によって時間的段階で水溶液に変化し、なかでも銅化合物は、他の物体の表面によく貼り付けられる物理的性質が強いことから銀化合物が球形体に共に接着しやすくなるようにし、ボラックスはそれらの表面を覆ってコーティング性を有させる役割を果たす。
【０００９】
また、別の容器に硝酸と銀粉末を１：１当量比に添加し加熱しながらシリカ粉末を添加した後、蒸発乾燥させる（Ｂ）。
【００１０】
ここで、硝酸と銀粉末を混合して加熱すると、下記の反応式（１）から硝酸銀が生成され、生成された硝酸銀は反応式（２）から酸化銀（Ａｇ２Ｏ）の形態に変化する。
【００１１】
【化１】
2004502542.tif 000002
【００１２】
【化２】
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【００１３】
前記酸化銀は再びアルカリ雰囲気の下で下記の反応式（３）からイオン形態に変化される。
【００１４】
【化３】
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【００１５】
前記反応式（３）より生成された酸化銀（ＩＩ）イオンは、下記の反応式（４）のように微生物や細菌のタンパク質を構成するアミノ酸の変形をもたらして細菌の細胞膜を破壊し、それにより殺菌効果が現れるのである。
【００１６】
【化４】
2004502542.tif 000005
【００１７】
特に、前記反応式（２）によって生成された酸化銀がセラミックボールにさらに効率よく貼り付けられて前述の殺菌効果が十分に現れるようにするために、硝酸と銀粉末を反応させる過程においてシリカ粉末を添加する。
【００１８】
このとき添加されたシリカ粉末は、銀化合物がさらに有効にセラミックボールに貼り付けられるようにする媒介体として添加するものであって、特に、その添加量が銀粉末に対して２：１重量比（ｗ／ｗ ）を超える必要はなく、２：０．５重量比（ｗ／ｗ ）未満では、セラミックボールに貼り付けられる銀粉末の量が少ないため十分な殺菌効果を示せないという問題点があるので、前記シリカ粉末の添加量は銀粉末に対して２：０．５重量比（ｗ／ｗ）ないし２：１重量比（ｗ／ｗ）に添加するのが好ましい。
【００１９】
このように銀の殺菌効果を十分発揮できるようにしたセラミックボールを製造するために、本発明は、前記容器とは別の反応容器にセラミックボール１００重量部に対して蒸留水２００重量部を添加して加熱しながら前記製造された（Ａ）を３重量部以上添加・混合し、全体重量が半分以下に減ったとき、前記製造された（Ｂ）を８重量部以上添加・混合して乾燥した後、４００℃ないし５００℃で十分に脱水する。
【００２０】
前記セラミックボールには、各種の方法で作られたセラミック球形体の以外にも、別途に製作された粗砂などを使用することができ、これは必ずしも球形体である必要はなく、適当な形体を有した無機物であればいずれも使用可能である。
【００２１】
このようなセラミックボールに蒸留水を入れて加熱しながら前記製造された（Ａ）、つまりボラックスと硫酸銅を１：１当量比に水に添加して完全溶解させて加熱乾燥したものを添加するが、その添加量は、セラミックボール１００重量部に対して３重量部未満に添加される場合、銀化合物の貼り付けを手伝う銅化合物の量が少なくなってセラミックボールの表面に貼り付けられる銀化合物の量が少なくなるため、製造されたセラミックボールの表面が滑らかでなく、特に十分な殺菌効果を持たないという問題が起こり、また、７重量部を超えると、貼り付けられて残った銅化合物が過量存在するので、３重量部ないし７重量部にするのが好ましい。
【００２２】
このように添加し加熱することによって水が蒸発し、全体重量が半分以下に減ったとき前記製造された（Ｂ）、つまり硝酸と銀粉末を１：１当量比に添加し加熱しながらシリカ粉末を添加した後、蒸発乾燥させたものを添加するが、その添加量が８重量部未満では、セラミックボールに貼り付けられた銀化合物の量が少ないため、製造されたセラミックボールの表面が滑らかでないだけでなく、十分な殺菌効果が示せないという問題点があり、また、特にその添加量が１５重量部を超えると、却って貼り付けられて残った銀化合物がセラミックボールに付いてある状態となり不経済的なため、その添加量は、８重量部ないし１５重量部が好ましい。
【００２３】
以上のように製造されたＡとＢを添加した後乾燥し、４００℃ないし５００℃で十分に脱水すると、本発明による殺菌力を持つ水処理用セラミックボールが製造される。
【００２４】
このとき、前記脱水温度は、ボラックスおよび硫酸銅に結合している結晶水を除去するための温度であって、このような温度でセラミックボールに貼り付けられた状態を持つボラックスおよび硫酸銅から結晶水を除去すると、前記ボラックスおよび硫酸銅化合物が水不溶性状態にセラミックボールに存在することになる。
【００２５】
これにより、硝酸銀が銅化合物に共に貼り付けられた状態で安定性を有し、極めて一部の硝酸銀のみ水溶液に溶け込まれて前記説明した反応式（１）ないし反応式（４）によって殺菌能力を示すようになるのである。
【００２６】
以下、本発明は、下記の実施例によってさらに詳細に説明されるものの、これに限定されるのではない。
【００２７】
＜実施例１ないし５＞
ボラックスと硫酸銅（ＣｕＳＯ４・５Ｈ２Ｏ）を１：１当量比に水を添加して完全溶解させ、加熱・乾燥して物質（Ａ）を製造し、他の容器に硝酸と銀粉末を１：１当量比に添加し加熱しながら前記銀粉末に対してシリカ粉末を２：１重量比（ｗ／ｗ）に添加した後、蒸発乾燥させて物質（Ｂ）を製造した。
【００２８】
これと別に、反応容器にセラミックボール２００ｇに蒸留水４００ｇを加え加熱しながら前記製造された（Ａ）を下記の表１に表した比率に添加し混合し、全体重量が半分以下に減ったとき、前記製造された（Ｂ）を下記の表１に表した比率に添加して乾燥した後、５００℃で十分に脱水して殺菌力を有するセラミックボールを製造した後、この製造されたセラミックボールを利用して下記の方法で表面状態を測定した。その結果を表１に表す。
【００２９】
−表面状態−
◎：表面が滑らかで光沢がある
○：表面に光沢はあるが、滑らかでない
×：表面に光沢がなく、滑らかでもない
【００３０】
【表１】
2004502542.tif 000006
【００３１】
前記表１に示すように、Ｂの添加量を２２ｇに固定させた後に実施した実施例１ないし３において、本発明の好ましい範囲内でＡを添加した実施例２および３では表面状態が滑らかで、光沢があることが確認できたが、Ａの添加量が本発明の範囲未満の実施例１では表面に光沢がなく滑らかでないことから商品性に劣ることが分かった。
【００３２】
こうした結果を見せる理由は、セラミックボールに貼り付けられた銀化合物の量が一定量以上であれば、表面に光沢が出、滑らかになるからであり、貼り付けられた銀化合物の量が少ないと、表面状態が滑らかでなく光沢も出ないからである。
【００３３】
また、Ａの添加量を１０ｇに固定した後、Ｂの添加量を変化しながら実施した実施例４および５において、本発明の範囲未満にＢを添加した実施例４の場合、表面に光沢が出ず、滑らかでないことが確認できるが、本発明の範囲内で実施した実施例５の場合、表面が滑らかで光沢が出ていることが確認できた。こうした結果は、前述の通り、銀化合物がセラミックボールに一定量貼り付けられると、表面に光沢が出、滑らかになるからであり、一定量未満では貼り付けられた銀化合物の量が少ないことから表面が滑らかでなく、光沢が出ないからである。
【００３４】
前記の結果に基づいて製造されたセラミックボールの表面が滑らかな実施例３によって製造したセラミックボールを用いて下記の殺菌力実験例を施した。
【００３５】
＜実験例＞
製造されたセラミックボール１６０ｇを一定容器に入れて精製水５００ｍｌを添加し、１２１℃で１５分間高圧蒸気で滅菌した後、ここに、寒天培地平板を使って３７℃で５日間培養した菌株（Ｌｅｇｉｏｎｅｌｌａ Ｐｈｅｕｍｏｐｈｉｌａ：ＧＩＦＵ ９１３４）浮遊液（１０７ｃｆｕ／ｍｌ）０．５ｍｌを添加して３分間振りつづけ、その後２０秒おきに５分間攪拌し、３０秒おきに３０分間、そして１２時間の間３０分おきに振ってから、それぞれの時間ごとに前記反応液１ｍｌを試料として採り、ここに適正滅菌精製水を入れて希釈した後、反応液１ｍｌあたり生菌数（ＣＦＵ）を寒天培地平板を用いて測定した。
【００３６】
【表２】
2004502542.tif 000007
【００３７】
前記表２に表すように、本発明によって製造されたセラミックボールを用いて殺菌実験を実施した結果、時間の経過につれて菌が急速に減少されることが確認でき、特に、１２時間の経過後には生菌数が１０未満であることが確認できた。
【００３８】
〔発明の効果〕
以上の説明の如く、本発明は、殺菌機能を有する化合物をセラミックボールにコーティングして使用することによってセラミックボールに殺菌機能を与えて 水溶液中の細菌に対して優れた殺菌効果を示すようにした、水処理用セラミックボールの製造方法を提供する有用な発明である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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