(57)【要約】本書で説明されるのは、過酷な条件に曝されたときの耐変色性が向上した、種々の抗菌ガラス物品である。本書で説明される改良された抗菌ガラス物品は概して、ガラス物品が過酷な条件に曝されたときにほとんどまたは全く変色しないように、低濃度の非架橋酸素原子と圧縮応力層および抗菌性銀含有領域とを含むガラス基板を備え、圧縮応力層および抗菌性銀含有領域は、夫々ガラス基板の表面から内側に向かって特定の深さまで延在している。このガラス物品を作製する方法及び使用する方法がさらに開示される。
2016513055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抗菌ガラス物品において、
ガラス基板であって、該ガラス基板の表面から内側に向かって該ガラス基板内の第１の深さまで延在する圧縮応力層と、前記ガラス基板の前記表面から内側に向かって前記ガラス基板内の第２の深さまで延在する抗菌性銀含有領域とを有するガラス基板、
を備え、過酷な条件に曝されたときに実質的に変色しないことを特徴とする抗菌ガラス物品。
【請求項２】
前記第２の深さが前記第１の深さ未満であることを特徴とする請求項１記載の抗菌ガラス物品。
【請求項３】
前記ガラス基板が、低濃度の非架橋酸素を含むものであることを特徴とする請求項１記載の抗菌ガラス物品。
【請求項４】
耐反射コーティング、耐グレアコーティング、耐指紋コーティング、耐染みコーティング、色付与組成物、耐環境コーティング、または導電性コーティングを含む追加の層を、前記ガラス基板の表面上に配置してさらに含むことを特徴とする請求項１記載の抗菌ガラス物品。
【請求項５】
前記ガラス基板内の非架橋酸素の濃度が、約−１モル％から約２０モル％の範囲内であることを特徴とする請求項３記載の抗菌ガラス物品。
【請求項６】
前記抗菌性銀含有領域の平均厚さが約２０マイクロメートル（μｍ）以下であり、さらにこのとき前記抗菌性銀含有領域の最も外側の５０ナノメートル（ｎｍ）での銀濃度は、前記抗菌性銀含有領域の前記最も外側の５０ナノメートル（ｎｍ）の総質量に基づき最大で約４５質量％であることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の抗菌ガラス物品。
【請求項７】
前記抗菌性銀含有領域の平均厚さが、約２０マイクロメートル（μｍ）を超えて約１５０マイクロメートル（μｍ）までの範囲内であり、さらにこのとき前記抗菌性銀含有領域の最も外側の５０ナノメートルでの銀濃度は、前記抗菌性銀含有領域の前記最も外側の５０ナノメートルの総質量に基づき最大で約６質量％であることを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の抗菌ガラス物品。
【請求項８】
前記過酷な条件が、
ａ）摂氏約２００度以上の温度、約８０パーセント以上の相対湿度、還元環境、またはこれらの組合せ、および、
ｂ）前記ガラス基板の前記表面上における高温での耐指紋コーティングおよび／または耐染みコーティングの重合、前記ガラス基板を別の機器に接着させるために使用される接着剤の、直接ボンディング、前記ガラス基板の前記表面上への透明電極のスパッタリング、前記ガラス基板の前記表面上でのインク層の熱硬化、前記ガラス基板の前記表面のプラズマ洗浄、前記ガラス基板の前記表面の化学エッチング、前記ガラス基板の前記表面のアニール、前記ガラス基板の前記表面の化学洗浄、またはこれらの組合せ、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の抗菌ガラス物品。
【請求項９】
前記過酷な条件に曝されたときに実質的に変色しないとは、
前記過酷な条件に曝される前の光透過率と比べて、約３％以下の前記ガラス物品の光透過率の変化、
前記過酷な条件に曝される前のヘイズと比べて、約５％以下の前記ガラス物品のヘイズの変化、および、
前記ガラス物品のＣＩＥ１９７６色座標Ｌ*、ａ*、およびｂ*の、夫々約±０．２以内、±０．１以内、および±０．１以内の変化、
のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の抗菌ガラス物品。
【請求項１０】
前記抗菌ガラス物品が、
乾燥試験下で、少なくとも黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス、および緑膿菌バクテリアの濃度の、少なくとも２の対数減少、
ＪＩＳ Ｚ２８０１（２０００）試験条件下で、少なくとも黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス、および緑膿菌バクテリアの濃度の、少なくとも５以上の対数減少、および、
湿度約３８％から約４２％で摂氏約２３度から摂氏約３７度までの温度へ約２４時間の間前記抗菌ガラス物品を加熱し、続いて約６時間から約２４時間の間乾燥させるものを含む、修正されたＪＩＳ Ｚ２８０１（２０００）試験条件下で、少なくとも黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス、および緑膿菌バクテリアの濃度の、少なくとも３以上の対数減少、
のうちの少なくとも１つを呈することを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の抗菌ガラス物品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は、その内容が引用されその全体が参照することにより本書に組み込まれる、２０１３年２月１１日に出願された米国仮特許出願第６１／７６３，２６２号の優先権の利益を米国特許法第１１９条の下で主張するものである。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、一般に抗菌ガラス物品に関する。より具体的には、本書で説明される種々の実施形態は、過酷な条件（例えば、高温、湿気、および／または還元環境など）に曝されたときに抗菌効果を維持しながら変色の減少を示すような、抗菌挙動を有するガラス物品、並びにこのガラス物品の作製方法および使用方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
タッチ作動式またはタッチ対話型の機器、例えばスクリーン表面（例えば、表面の特定の部分に触れることによって作動する、ユーザ対話型能力を有する電子機器の表面）などが、ますます普及してきた。一般に、こういった表面はいくつかの特徴の中でも特に、高光透過率、低ヘイズ、および高耐久性を呈するべきである。ユーザと機器との間のタッチスクリーンベースの相互作用が増加している程度と同様に、ユーザからユーザへと伝わり得る微生物（例えば、バクテリア、菌類、およびウイルスなど）が表面に潜伏している可能性も増加している。
【０００４】
ガラス上の病原菌の存在を最小限に抑えるために、いわゆる「抗菌」特性が様々なガラス物品に付与された。この抗菌ガラス物品は、タッチ作動式機器のスクリーン表面として使用されるものであるか、あるいは他の用途に使用されるものであるかに拘らず、種々の理由のために変色する傾向がある。例えば１つの理由として、高温、湿気、および／または反応環境などへの露出に起因する、還元Ａｇの存在が挙げられる。こういった過酷な条件は、ガラス物品の製造中または処理中、あるいはこの物品の通常の使用中に起こり得る。特定の場合には、この変色によってガラス物品の見栄えが悪くなる可能性がある。さらに過剰な変色は、その意図されている目的に適さなくなってしまったガラス物品を最終的にもたらすことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、過酷な条件に曝されたときの変色に対する耐性が向上した、抗菌ガラス物品を提供する技術が未だ必要である。こういった技術が表面の他の望ましい性質（例えば、光透過率、ヘイズ、強度、および耐引っ掻き性など）に悪影響を及ぼさないものであったら、特に有利であろう。本開示は、こういった技術の提供に関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本書で説明されるのは、過酷な条件に曝されたときの耐変色性が向上した、種々の抗菌ガラス物品、並びにその製造方法および使用方法である。
【０００７】
一種の改良された抗菌ガラス物品は、ガラス基板であって、ガラス物品が過酷な条件に曝されたときに実質的に変色しないように、ガラス基板の表面から内側に向かって第１の深さまで延在する圧縮応力層または領域と、ガラス基板の表面から内側に向かって第２の深さまで延在する抗菌性銀含有層または領域とを有する、ガラス基板を備える。
【０００８】
この種の抗菌ガラス物品は、ガラス基板の表面上に追加の層を配置してさらに含んでもよい。この追加の層は、耐反射コーティング、耐グレアコーティング、耐指紋コーティング、耐染みコーティング、色付与組成物、耐環境コーティング、または導電性コーティングを含み得る。
【０００９】
１以上の実施形態において、ガラス基板は低濃度の非架橋酸素（ＮＢＯ）を含み得る。過酷な条件への露出に起因して銀が還元されて変色するメカニズムは、ガラス基板内のＮＢＯの濃度に関連付けられ得る。ＮＢＯの濃度の大きさは、量（アルミナのモル％−全アルカリのモル％）に比例する。１以上の実施形態において抗菌ガラス物品は、ガラス基板における（アルミナのモル％−全アルカリのモル％）間の差が、約−１モル％以上（≧）、あるいは約０モル％以上（≧）となり得るような、低濃度のＮＢＯを含むガラス基板を備え得る。
【００１０】
この種の改良された抗菌ガラス物品の特定の実装において、圧縮応力層の圧縮応力は約２００メガパスカルから約１．２ギガパスカルでもよく、および／または圧縮応力層の深さは約２５マイクロメートル（μｍ）以上かつ約１００マイクロメートル（μｍ）以下でもよい。
【００１１】
この種の改良された抗菌ガラス物品のいくつかの実装において、抗菌性銀含有領域の平均厚さは約２０マイクロメートル（μｍ）以下でもよい。このような抗菌性銀含有領域の最も外側の部分での銀濃度は、抗菌性銀含有領域の総質量に基づき約５質量％超でもよく、さらにいくつかの事例では、最大で約４５質量％でもよい。
【００１２】
この種の改良された抗菌ガラス物品の他の実装において、抗菌性銀含有領域の平均厚さは最大で約１５０マイクロメートル（μｍ）でもよく、さらにいくつかの例では、約２０マイクロメートル（μｍ）から約１５０マイクロメートル（μｍ）の範囲内でもよい。このような抗菌性銀含有領域の最も外側の部分での銀濃度は、最大で約６質量％でもよい。
【００１３】
過酷な条件とは、摂氏約１８０度以上の温度、約５０パーセント以上の相対湿度、還元環境、またはこれらの組合せを含み得る。例えば過酷な条件は、ガラス基板の表面上における高温での耐指紋コーティングおよび／または耐染みコーティングの重合、ガラス基板を別の機器に接着させるために使用される接着剤の直接ボンディング、ガラス基板の表面上への透明電極のスパッタリング、ガラス基板の表面上でのインク層の熱硬化、ガラス基板の表面のプラズマ洗浄、ガラス基板の表面の化学エッチング、ガラス基板の表面のアニール、ガラス基板の表面の化学洗浄、またはこれらの組合せを含み得る。いくつかの実施形態において、過酷な条件への露出は、過酷な条件への約１．５時間以上、約２時間以上、約２．５時間以上、約３時間以上、またはさらには約４時間以上もの間の露出を含み得る。
【００１４】
実質的に変色しないとは、過酷な条件に曝される前の光透過率と比べて約３％以下のガラス物品の光透過率の変化、過酷な条件に曝される前のヘイズと比べて約５％以下のガラス物品のヘイズの変化、および／または、ガラス物品のＣＩＥ１９７６色座標Ｌ*、ａ*、およびｂ*の、夫々約±０．２以内、±０．１以内、および±０．１以内の変化、を含み得る。いくつかの実施形態において、抗菌ガラス物品のＣＩＥ１９７６色座標Ｌ*、ａ*、およびｂ*の変化は、夫々約±０．１以内、±０．０５以内、±０．０５以内である。
【００１５】
この種の抗菌ガラス物品は、ＪＩＳ Ｚ２８０１（２０００）試験条件下で、少なくとも黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス、および緑膿菌バクテリアの濃度の、少なくとも５対数減少を呈し得る。この種の抗菌ガラス物品はさらに、抗菌ガラス物品の、湿度約３８％から約４２％での摂氏約２３度から摂氏約３７度までの温度への約６時間の加熱を含む修正されたＪＩＳ Ｚ２８０１（２０００）試験条件下で、少なくとも黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス、および緑膿菌バクテリアの濃度の、少なくとも３対数減少を呈し得る。この種の抗菌ガラス物品はさらに、抗菌ガラス物品の、湿度約３８％から約４２％での摂氏約２３度への約２時間の加熱を含む修正されたＥＰＡ試験条件下で、少なくとも黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス、および緑膿菌バクテリアの濃度の、２以下の対数減少を呈し得る。
【００１６】
この種の改良された抗菌ガラス物品は、電子機器用のタッチセンサ式ディスプレイスクリーンまたはカバープレート、電子機器の非タッチセンサ式の構成要素、家庭用電化製品の表面、医療機器の表面、生物製剤用または医療用包装容器、または、車両部品の表面、の一部としての役割を果たし得る。
【００１７】
抗菌ガラス物品を作製する一種の方法は、ガラス物品が過酷な条件に曝されたときに実質的に変色しないように、低濃度の非架橋酸素を含むガラス基板を提供するステップ、ガラス基板の表面から第１の深さまで内側に向かって延在する、圧縮応力層を形成するステップ、および、ガラス基板の表面から第２の深さまで内側に向かって延在する、抗菌性銀含有領域を形成するステップ、を含む。
【００１８】
いくつかの事例において、この方法は、基板の表面の少なくとも一部分に、耐反射コーティング、耐グレアコーティング、耐指紋コーティング、耐染みコーティング、色付与組成物、耐環境コーティング、または導電性コーティングを含む、追加の層を形成するステップをさらに含み得る。
【００１９】
いくつかの事例において、圧縮応力層を形成するステップおよび抗菌性銀含有領域を形成するステップは、同時に行われる。
【００２０】
前述の簡単な概要および以下の図面と詳細な説明は、種々の実施形態を説明して、請求される主題の本質および特徴を理解するための概要または構成を提供するよう意図されていることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】１以上の実施形態による、ある波長範囲に亘るガラス物品の吸光度を示したグラフ
【図２】１以上の実施形態による、ある波長範囲に亘るガラス物品の吸光度を示したグラフ
【図３】１以上の実施形態による、特定の条件に曝された後のガラス物品における透過率の変化を示したグラフ
【図４】１以上の実施形態による、特定の条件に曝された後のガラス物品における正規化された透過率の変化を示したグラフ
【図５】１以上の実施形態による、ある波長範囲に亘るガラス物品の吸光度を示したグラフ
【図６】１以上の実施形態による、ある波長範囲に亘るガラス物品の吸光度を示したグラフ
【図７】１以上の実施形態による、ある波長範囲に亘るガラス物品の吸光度を示したグラフ
【図８】１以上の実施形態による、ある波長範囲に亘るガラス物品の吸光度を示したグラフ
【図９】１以上の実施形態による、ある波長範囲に亘るガラス物品の吸光度を示したグラフ
【図１０】乾燥試験下での１以上の実施形態の抗菌効果を示したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本説明全体を通じ、特定の値またはパラメータを有する種々の構成要素が特定され得る。しかしながら、これらの特徴は本開示の例示として提供される。実際に例示的な実施形態は、多くの同等のパラメータ、サイズ、範囲、および／または値を実装し得るように、種々の態様および概念を限定するものではない。同様に、「第１」、「第２」、「１次」、「２次」、「上部」、「下部」、「遠位」、および「近位」などの用語は、いかなる順序、量、または重要性をも意味するものではなく、むしろある要素を別のものから区別するために使用される。さらに、単数形は量の限定を意味するものではなく、むしろ参照される特徴の「少なくとも１つ」の存在を意味する。
【００２３】
本書で説明されるのは、過酷な条件に曝されたとき（すなわち、その物品の製造および／または使用中）の耐変色性が向上した、種々の抗菌ガラス物品、並びにその製造方法および使用方法である。本書において「抗菌」という用語は、２以上の種類の病原菌（例えば、バクテリア、ウイルス、および菌類など）の２以上の種を死滅させる、またはその成長を抑制する、能力を称する。一般に、本書で説明される改良された物品および方法は、低濃度の非架橋酸素（ＮＢＯ）を含むガラス基板を使用するものである。本書において「非架橋酸素」という用語は、近接する正に帯電したイオンによって補償され得る、負電荷を持つガラス内の酸素原子を称すると意図される。例えば、ケイ素が４つの酸素原子に結合され、かつケイ素原子と１つの酸素原子との間の結合が切られた場合、その酸素原子は負電荷を持ち、これがアルカリ原子（例えば、Ｎａ）により補償され得る。これは、他の原子と共有結合した、負電荷を持たないガラス内の酸素原子（こういった酸素原子は「架橋酸素」と呼ばれる）とは対照的である。ＮＢＯの濃度を判定する１つの手法として、全てのアルカリ金属酸化物のモル％（ｍｏｌ％）の濃度の合計を、酸化アルミニウムのモル％の濃度から差し引くものが挙げられる。すなわちＮＢＯの濃度は、（Ａｌ2Ｏ3（モル％）−（Σアルカリ金属酸化物（モル％））に比例する。ＮＢＯのこの特有の濃度計算のために、ＮＢＯの濃度値は負になり得ることに留意することが重要である。従ってガラス物品のいくつかの実装において、ＮＢＯの濃度は０未満になる。差（Ａｌ2Ｏ3（モル％）−（Σアルカリ金属酸化物（モル％））が０または正の数に等しい場合、ＮＢＯは存在していない。差（Ａｌ2Ｏ3（モル％）−（Σアルカリ金属酸化物（モル％））が負の数に等しい場合、その負の数はＮＢＯの存在を示す。
【００２４】
抗菌ガラス物品の変色は、ガラス基板内に存在しているＮＢＯが電子をＡｇ＋イオンに提供し、従ってＡｇ＋イオンがＡｇ0に還元されると生じる。Ａｇ0が提供する抗菌活性は、Ａｇ＋に比べて劣っている。還元Ａｇ0は、観察者の目に色の変化として現れる、４３０ｎｍでの明白なプラズモン共鳴ピークをさらに示す。ＮＢＯの存在に起因するＡｇの還元、すなわち変色のこの原因は、他の変色の原因とは区別されるべきである。電子は、紫外線光への露出などの他の原因によってガラス基板内に存在するまたは形成されることもあり、これはガラス基板内に存在しているＮＢＯの量には無関係である。これらの電子がガラス内に存在しているＡｇ＋イオンまたは他の金属イオンを還元させて、ガラス基板の変色を引き起こすこともある。この種のＵＶ誘起の変色は、ＮＢＯの存在に起因する変色と区別され得る。
【００２５】
本書で説明される改良された抗菌ガラス物品は、概して、ガラス物品が過酷な条件に曝されたときにほとんどまたは全く変色しないように、ガラス基板の表面から内側に向かって第１の深さまで延在する圧縮応力層または領域と、ガラス基板の表面から内側に向かって第２の深さまで延在する抗菌性銀含有層または領域とを有するガラス基板を備える。本明細書全体を通じて、「圧縮応力層」という用語は、圧縮応力層または領域を称するために使用されるものとし、また「抗菌性銀含有領域」という用語は、抗菌性の銀種を含有している層または領域を称するために使用されるものとする。この使用法は単なる便宜上のものであり、多少なりとも「領域」または「層」という用語間に区別を与えるよう意図されたものではない。
【００２６】
１以上の実施形態において、ガラス基板は低濃度のＮＢＯを含み得る。向上した耐変色性は、上で定義されたようなＮＢＯの濃度が低い様々なガラス組成を用いて得ることができるため、ガラス基板に使用されるガラスの選択は特定の組成に限定されない。例えば選択される組成は、広範囲に亘る、ケイ酸塩ガラス、ホウケイ酸塩ガラス、アルミノケイ酸塩ガラス、またはホウアルミノケイ酸塩ガラスの組成のいずれかでもよく、これらは随意的には１以上のアルカリおよび／またはアルカリ土類改質剤を含んでもよい。
【００２７】
実例として、１つの組成群として、少なくとも１つの酸化アルミニウムまたは酸化ホウ素と、少なくとも１つのアルカリ金属酸化物またはアルカリ土類金属酸化物とを含むものが挙げられ、このとき−１５モル％≦（Ｒ2Ｏ＋Ｒ´Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2）−Ｂ2Ｏ3≦４モル％であり、ここでＲはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、および／またはＣｓでもよく、またＲ´はＭｇ、Ｃａ、Ｓｒ、および／またはＢａでもよい。この組成群の１つのサブセットは、約６２モル％から約７０モル％のＳｉＯ2、０モル％から約１８モル％のＡｌ2Ｏ3、０モル％から約１０モル％のＢ2Ｏ3、０モル％から約１５モル％のＬｉ2Ｏ、０モル％から約２０モル％のＮａ2Ｏ、０モル％から約１８モル％のＫ2Ｏ、０モル％から約１７モル％のＭｇＯ、０モル％から約１８モル％のＣａＯ、および０モル％から約５モル％のＺｒＯ2を含む。こういったガラスは、２００８年１１月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／００４，６７７号の優先権を主張する、「靱性及び耐引っ掻き性が向上したガラス（Glasses Having Improved Toughness And Scratch Resistance）」と題されたMatthew J. Dejneka他による２００８年１１月２５日に出願された米国特許出願第１２／２７７，５７３号明細書により十分に記載されており、これらの内容は完全に以下に明記されているかのように、その全体が参照することにより本書に組み込まれる。
【００２８】
別の実例となる組成群として、少なくとも５０モル％のＳｉＯ2とアルカリ金属酸化物およびアルカリ土類金属酸化物から成るグループから選択された少なくとも１つの改質剤とを含むものが挙げられ、このとき［（Ａｌ2Ｏ3（モル％）＋Ｂ2Ｏ3（モル％））／（Σアルカリ金属改質剤（モル％））］＞１である。この群の１つのサブセットは、５０モル％から約７２モル％のＳｉＯ2、約９モル％から約１７モル％のＡｌ2Ｏ3、約２モル％から約１２モル％のＢ2Ｏ3、約８モル％から約１６モル％のＮａ2Ｏ、および０モル％から約４モル％のＫ2Ｏを含む。こういったガラスは、２００９年８月２１日に出願された米国仮特許出願第６１／２３５，７６７号の優先権を主張する、「亀裂および引っ掻き耐性ガラスと、これから作製されたエンクロージャ（Crack And Scratch Resistant Glass and Enclosures Made Therefrom）」と題されたKristen L. Barefoot他による２０１０年８月１８日に出願された米国特許出願第１２／８５８，４９０号明細書により十分に記載されており、これらの内容は完全に以下に明記されているかのように、その全体が参照することにより本書に組み込まれる。
【００２９】
さらに別の実例となる組成群として、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、および少なくとも１つのアルカリ金属酸化物（Ｒ2Ｏ）を含むものが挙げられ、このとき０．７５≦［（Ｐ2Ｏ5（モル％）＋Ｒ2Ｏ（モル％））／Ｍ2Ｏ3（モル％）］≦１．２であり、ここでＭ2Ｏ3＝Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3である。この組成群の１つのサブセットは、約４０モル％から約７０モル％のＳｉＯ2、０モル％から約２８モル％のＢ2Ｏ3、０モル％から約２８モル％のＡｌ2Ｏ3、約１モル％から約１４モル％のＰ2Ｏ5、および約１２モル％から約１６モル％のＲ2Ｏを含む。この組成群の別のサブセットは、約４０から約６４モル％のＳｉＯ2、０モル％から約８モル％のＢ2Ｏ3、約１６モル％から約２８モル％のＡｌ2Ｏ3、約２モル％から約１２モル％のＰ2Ｏ5、および約１２モル％から約１６モル％のＲ2Ｏを含む。こういったガラスは、２０１０年１１月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／４１７，９４１号の優先権を主張する、「深い圧縮層と高い損傷閾値を有する、イオン交換可能なガラス（Ion Exchangeable Glass with Deep Compressive Layer and High Damage Threshold）」と題されたDana C. Bookbinder他による２０１１年１１月２８日に出願された米国特許出願第１３／３０５，２７１号明細書により十分に記載されており、これらの内容は完全に以下に明記されているかのように、その全体が参照することにより本書に組み込まれる。
【００３０】
さらに別の実例となる組成群として、少なくとも約４モル％のＰ2Ｏ5を含むものが挙げられ、このとき（Ｍ2Ｏ3（モル％）／ＲxＯ（モル％））＜１、Ｍ2Ｏ3＝Ａｌ2Ｏ3＋Ｂ2Ｏ3であり、さらにこのＲxＯは、ガラス内に存在している一価および二価の陽イオン酸化物の合計である。一価および二価の陽イオン酸化物は、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｂ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、およびＺｎＯから成るグループから選択してもよい。この組成群の１つのサブセットとして、０モル％のＢ2Ｏ3を含むガラスが挙げられる。こういったガラスは、「高い亀裂開始閾値を有するイオン交換可能なガラス（Ion Exchangeable Glass with High Crack Initiation Threshold）」と題された、Timothy M. Grossによる２０１１年１１月１６日に出願された米国仮特許出願第６１／５６０，４３４号明細書により十分に記載されており、その内容は完全に以下に明記されているかのように、その全体が参照することにより本書に組み込まれる。
【００３１】
さらに別の実例となる組成群として、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、アルカリ金属酸化物を含むものが挙げられ、さらに３配位を有するホウ素カチオンを含有する。イオン交換されると、これらのガラスのＶｉｃｋｅｒｓの亀裂開始閾値は少なくとも約３０ｋｇ重（ｋｇｆ）になり得る。この組成群の１つのサブセットは、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ2、少なくとも約１０モル％のＲ2Ｏ、Ａｌ2Ｏ、およびＢ2Ｏ3を含み、ここでＲ2ＯはＮａ2Ｏを含み、−０．５モル％≦Ａｌ2Ｏ3（モル％）−Ｒ2Ｏ（モル％）≦２モル％であり、かつＢ2Ｏ3（モル％）−（Ｒ2Ｏ（モル％）−Ａｌ2Ｏ3（モル％））≧４．５モル％である。この組成群の別のサブセットは、少なくとも約５０モル％のＳｉＯ2、約９モル％から約２２モル％のＡｌ2Ｏ3、約４．５モル％から約１０モル％のＢ2Ｏ3、約１０モル％から約２０モル％のＮａ2Ｏ、０モル％から約５モル％のＫ2Ｏ、少なくとも約０．１モル％のＭｇＯおよび／またはＺｎＯ、および随意的には、ＣａＯとＢａＯとＳｒＯとのうちの少なくとも１つ、を含み、このとき０≦ＭｇＯ＋ＺｎＯ≦６モル％であり、０モル％≦ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ≦２モル％である。こういったガラスは、「高い耐損傷性を有するイオン交換可能なガラス（Ion Exchangeable Glass with High Damage Resistance）」と題された、Matthew J. Dejneka他による２０１２年５月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／６５３，４８５号明細書により十分に記載されており、その内容は完全に以下に明記されているかのように、その全体が参照することにより本書に組み込まれる。
【００３２】
一般に、ガラス物品の上で定義されたようなＮＢＯの濃度は、モル％で、約−１以上、約−０．９以上、約−０．８以上、約−０．７以上、約−０．６以上、約−０．５以上、約−０．４以上、約−０．３以上、約−０．２以上、約−０．１以上、約０以上、約０．１以上、約０．２以上、約０．３以上、約０．４以上、約０．５以上、約０．６以上、約０．７以上、約０．８以上、約０．９以上、約１以上でもよい。いくつかの実施形態において、ＮＢＯ濃度の範囲は、約−１モル％から約２０モル％、約−１モル％から約１５モル％、約−１モル％から約１０モル％、約−１モル％から約５モル％、約−１モル％から約４モル％、約−１モル％から約３モル％、約−１モル％から約２モル％、約−１モル％から約１モル％、約−１モル％から約０．７５モル％、約−１モル％から約０．５モル％、約−１モル％から約０．２５モル％、約−１モル％から約０モル％、約−０．７５モル％から約１モル％、約−０．５モル％から約１モル％、約−０．２５モル％から約１モル％、約−０．２５モル％から約０．２５モル％、および、これらの間の全範囲および部分的な範囲でもよい。
【００３３】
ガラス基板は様々な物理的形状を採用し得る。すなわち断面の観点から、基板は平坦または平面的でもよいし、あるいは湾曲したおよび／または鋭く曲がったものでもよい。同様に基板は、単一の物体でもよいし、あるいは多層構造または積層体でもよい。
【００３４】
ガラス基板は、その組成または物理的形状に拘らず、ガラス基板の表面から内側に向かってその特定の深さまで延在する、圧縮応力下の層または領域を含む。この圧縮応力層は、強化プロセス（例えば、熱強化、化学的イオン交換、または類似のプロセス）から形成され得る。圧縮応力（ＣＳ）の量および圧縮応力層の深さ（ＤＯＬ）は、圧縮応力層の結果ガラス内に生じる引張応力がガラス物品を壊れやすくさせるほど過剰にならないようにＣＳおよびＤＯＬは制限されるべきであるという条件で、ガラス物品の具体的な用途に基づいて変化させてもよい。
【００３５】
さらにガラス基板は、ガラス基板の表面から内側に向かってその特定の深さまで延在する、抗菌性銀含有層または領域を含む。抗菌性銀含有領域は、ガラス物品に抗菌挙動を与えるのに効果的な量の一価の銀陽イオン（Ａｇ＋）を含む。一般に抗菌性銀含有領域は、圧縮応力層のように、ガラス基板の表面から内側に向かって延在する。従って抗菌性銀含有領域は少なくとも部分的に圧縮応力層と重なり合う。いくつかの実施形態において、圧縮応力層の深さは、抗菌性銀含有領域の深さよりも深い。他の実施形態において、圧縮応力層の深さと抗菌性銀含有領域の深さは、略同一である。抗菌性銀含有領域の深さ（ＤＯＲ）は、一般に、ガラス物品における可視の着色を防ぐよう、またガラス基板内の銀陽イオンの抗菌効果を最大にするよう制限され得る。
【００３６】
特定の実装において、抗菌ガラス物品は、ガラス基板の表面に配置された追加の層を含み得る。随意的な追加の層を使用して、抗菌ガラス物品に追加の特徴（例えば、耐反射性すなわち反射防止特性、耐グレア性すなわちアンチグレア特性、耐指紋性すなわち指紋防止特性、耐染み性すなわち染み防止特性、色、不透明性、耐環境保護、および／または電子機能性など）を与えることができる。随意的な追加の層を形成するために使用され得る材料は、一般に、本開示に関連する当業者には公知である。
【００３７】
上述の物品を作製する方法は、概して、生成されたままの状態のガラス物品が過酷な条件に曝されたときにほとんどまたは全く変色しないように、低濃度のＮＢＯを含むガラス基板を提供するステップ、ガラス基板の表面から第１の深さまで内側に向かって延在する、圧縮応力層を形成するステップ、および、ガラス基板の表面から第２の深さまで内側に向かって延在する、抗菌性銀含有領域を形成するステップ、を含む。これらの実施形態において随意的な追加の層が実装される場合、この方法は概して、基板の表面の少なくとも一部分に追加の層を形成するステップをさらに含む。
【００３８】
ガラス基板および随意的な追加の層に使用される材料は、最終的なガラス物品にとって望ましい特定の用途に基づいて選択され得る。しかしながら一般に、特定の材料が上述したものから選択される。
【００３９】
低濃度のＮＢＯを含むガラス基板の提供は、製造されたままの状態のガラス体を選択するものを含み得、あるいは任意の続くステップに備えた処理を、製造されたままの状態のガラス体に施すことを伴い得る。こういった処理の例として、物理的または化学的洗浄、物理的または化学エッチング、物理的または化学的ポリッシング、アニール、および／または成形などが挙げられる。
【００４０】
低濃度のＮＢＯを含むガラス基板を選択および／または準備した後、圧縮応力層および／または抗菌性銀含有領域をこれに形成する。すなわち圧縮応力層は、抗菌性銀含有領域よりも前に、または後に、あるいはこれと同時に形成され得る。
【００４１】
圧縮応力層の形成は様々なやり方で実現され得るが、中でも熱強化および化学的イオン交換が最も一般的である。同様に、抗菌性銀含有領域は様々なやり方で形成され得、中でも銀含有媒体からの銀陽イオンの（随意的にはガラスから出る別の陽イオンとの交換によって実現され得る）化学的拡散（例えば、貼付け、分散、または溶融塩のイオン交換浴など）が最も一般的である。
【００４２】
例として、圧縮応力層が抗菌性銀含有領域の前に形成される方法の１つの例示的な実装は、ガラスを溶融ＫＮＯ3浴内に浸漬させて、イオン交換によって圧縮応力を付与し、続いてこの強化されたガラスをＡｇＮＯ3含有溶融塩浴内に浸漬させて、ガラス中へＡｇ＋をイオン交換させることを伴う。
【００４３】
別の例として、圧縮応力層が抗菌性銀含有領域の後に形成される方法の１つの例示的な実装は、ガラスをＡｇＮＯ3含有溶融塩浴内に浸漬させてガラス中へＡｇ＋をイオン交換させ、続いてこのＡｇ含有ガラスを溶融ＫＮＯ3浴内に浸漬させて、イオン交換によって圧縮応力を付与することを伴う。
【００４４】
さらに別の例として、圧縮応力層および抗菌性銀含有領域が同時に形成される方法の１つの例示的な実装は、ガラスをＫＮＯ3およびＡｇＮＯ3の両方を含む溶融塩浴内に浸漬させて、Ｋ＋とＡｇ＋を共にガラス中へイオン交換させることを伴う。
【００４５】
圧縮応力層および抗菌性銀含有領域が形成された後、所望であれば随意的な追加の層をガラス基板の表面上に配置してもよい。選択された材料次第で、これらのコーティングは様々な技術を用いて形成することができる。例えば随意的な追加の層は、異なる化学蒸着（ＣＶＤ）のいずれか（例えば、プラズマ増強ＣＶＤ、エアゾール支援ＣＶＤ、および有機金属ＣＶＤなど）、異なる物理蒸着（ＰＶＤ）のいずれか（例えば、イオン支援ＰＶＤ、パルスレーザ堆積、陰極アーク堆積、およびスパッタリングなど）、スプレーコーティング、スピンコーティング、浸漬コーティング、インクジェッティング、またはゾルゲル処理などを用いて、独立して製造することができる。こういったプロセスは、本開示に関連する当業者には公知である。
【００４６】
任意の上述のステップの間で、ガラス基板は続くステップのいずれかに備えて処理を受け得ることに留意されたい。上述したように、こういった処理の例として、物理的または化学的洗浄、物理的または化学エッチング、物理的または化学的ポリッシング、アニール、および／または成形などが挙げられる。
【００４７】
ガラス物品は一旦形成されると、この物品が望ましくない病原菌と接触することになる様々な用途で使用され得る。これらの用途は、いくつか機器の例を挙げると、種々の電子機器用（例えば、携帯電話、携帯情報端末、コンピュータ、タブレット、およびグローバルポジショニングシステムナビゲーション機器など）のタッチセンサ式ディスプレイスクリーンまたはカバープレート、電子機器の非タッチセンサ式の構成要素、家庭用電化製品（例えば、冷蔵庫、電子レンジ、コンロ上面、オーブン、食器洗い機、洗濯機、および乾燥機など）の表面、医療機器、生物製剤用または医療用包装容器、および車両部品を包含する。
【００４８】
本書で説明する改良された抗菌ガラス物品の潜在的用途の広さを考えると、特定の物品の具体的特徴または性質は、その最終的な用途またはその使用状態に依存することを理解されたい。ただし以下の説明は、いくつかの一般的な考察を与える。
【００４９】
本書で意図されるガラス基板の平均厚さには、特定の制限は存在しない。ただし多くの例示的な用途において、平均厚さは約１５ミリメートル（ｍｍ）以下であろう。抗菌ガラス物品が、（例えば、電子機器などで）重さ、コスト、および強度の特性のために厚さの最適化が望ましい可能性のある用途で使用される場合には、さらにより薄い基板（例えば、約５ｍｍ以下）が使用され得る。例として、抗菌ガラス物品がタッチスクリーンディスプレイのためのカバーとして機能するよう意図されている場合、基板は平均厚さ約０．０２ｍｍから約２．０ｍｍを呈し得る。
【００５０】
ＣＳおよびＤＯＬの究極的限界は、ガラス物品を壊れやすくさせることを避けることであるが、圧縮応力層の平均ＤＯＬは一般に、ガラス基板の厚さの約３分の１未満になる。しかしながらほとんどの用途において、平均ＤＯＬは約２５マイクロメートル（μｍ）以上かつ約１００マイクロメートル（μｍ）以下になる。同様に、圧縮応力層の深さに亘る平均ＣＳは、一般に約２００メガパスカル（ＭＰａ）から約１．２ギガパスカル（ＧＰａ）の間になる。ほとんどの用途において、平均ＣＳは４００ＭＰａ超になる。
【００５１】
上記のように、抗菌性銀含有領域の厚さは、ガラス物品内の可視の着色を防ぐように、またガラス基板内の銀陽イオンの抗菌効果を最大にするように制限され得る。抗菌性銀含有領域の平均厚さは、圧縮応力層のＤＯＬ未満になり得る。いくつかの実施形態では、圧縮応力層のＤＯＬと同様に、１以上の実施形態における抗菌性銀含有領域の平均厚さは、ガラス基板の厚さの約３分の１未満でもよい。いくつかの代わりの実施形態において、抗菌性銀含有領域の平均厚さは、最大で約１００マイクロメートル（μｍ）、最大で約１５０マイクロメートル（μｍ）、最大で約３００マイクロメートル（μｍ）、または最大でガラス基板の全厚さでもよい。ただし正確な厚さは、どのように抗菌性銀含有領域が形成されるか次第で変化する。
【００５２】
例えば、抗菌性銀含有領域が圧縮応力層の前または後に形成され、両方とも化学的イオン交換によって形成される場合、抗菌性銀含有領域の平均厚さは一般に約２０マイクロメートル（μｍ）以下になり得る。多くのこのような事例において、抗菌性銀含有領域の平均厚さは、約１０マイクロメートル（μｍ）以下、約５マイクロメートル（μｍ）以下、約３マイクロメートル（μｍ）以下、約２マイクロメートル（μｍ）以下、約１マイクロメートル（μｍ）以下、または約０．２マイクロメートル（μｍ）以下になり得る。抗菌性銀含有領域の最小平均厚さは、約１０ナノメートル（ｎｍ）でもよい。いくつかの実施形態において、抗菌性銀含有領域の平均厚さは、約５マイクロメートル（μｍ）から約８マイクロメートル（μｍ）、または約２マイクロメートル（μｍ）から約５マイクロメートル（μｍ）の範囲内である。この抗菌性銀含有領域の範囲内で、この領域の（最も外側の５０ナノメートル（ｎｍ）付近を含む）最も外側の部分で、領域のこの部分の総質量に基づき最大約４５質量パーセント（質量％）の銀濃度を得ることができる。
【００５３】
これとは対照的に、抗菌性銀含有領域が圧縮応力層と同時に形成され、両方とも化学的イオン交換によって形成される場合、抗菌性銀含有領域の平均厚さは一般に最大で約１５０マイクロメートル（μｍ）になり得る。いくつかの実施形態において、抗菌性銀含有領域の平均厚さは、約２０マイクロメートル（μｍ）から約１００マイクロメートル（μｍ）、約２０マイクロメートル（μｍ）から約１５０マイクロメートル（μｍ）、または約２０マイクロメートル（μｍ）から約３００マイクロメートル（μｍ）の範囲内でもよい。この領域の範囲内で、この領域の（最も外側の５０ナノメートル（ｎｍ）付近を含む）最も外側の部分で、領域のこの部分の総質量に基づき最大約１０質量％、９質量％、８質量％、７質量％、６質量％、５質量％、４質量％、または３質量％の銀濃度を得ることができる。
【００５４】
随意的な追加の層が使用される場合、この層の平均厚さは、これが果たす役割次第である。例えば耐グレア層および／または耐反射層が実装される場合、この層の平均厚さは約２００ナノメートル（ｎｍ）以下であるべきである。コーティングの平均厚さがこれを超えると、耐グレアおよび／または耐反射特性に勝つ形で光を散乱させることがあり得る。同様に、耐指紋層および／または耐染み層が実装される場合、この層の平均厚さは約１００ナノメートル（ｎｍ）以下であるべきである。
【００５５】
一般に抗菌ガラス物品の光透過率は、選択された材料の種類に依存する。例えばガラス基板が、いかなる色素も加えられずに使用され、および／または任意の随意的な追加の層が十分に薄い場合、その物品は全ての可視スペクトルに亘って少なくとも約８５％の透明度を有し得る。抗菌ガラス物品が電子機器のためのタッチスクリーンの構成に使用される特定の事例では、例えば、抗菌ガラス物品の透明度は可視スペクトルに亘って少なくとも約９０％とし得る。ガラス基板が色素を含み（またはその材料の成分により無色ではなく）、および／または任意の随意的な追加の層が十分に厚い状況では、透明度は可視スペクトルに亘って不透明になるほどまでに低下し得る。従って、抗菌ガラス物品自体の光透過率に特定の制限は存在しない。
【００５６】
透過率と同様に、抗菌ガラス物品のヘイズを特定の用途に対して調整することができる。本書において「ヘイズ」および「透過ヘイズ」という用語は、その内容が完全に以下に明記されているかのようにその全体が参照することにより本書に組み込まれるＡＳＴＭ手順Ｄ１００３による、±４．０°の角度を有する円錐の外側に散乱される透過光のパーセンテージを称する。光学的に滑らかな表面では、透過ヘイズは一般にゼロに近い。抗菌ガラス物品が電子機器のためのタッチスクリーンの構成に使用される状況では、物品のヘイズは約５％以下でもよく、あるいは約１％以下でもよい。
【００５７】
用途または使用状態に拘らず、本書で説明される抗菌ガラス物品は、既存の抗菌ガラス物品に比べて過酷な条件に対し向上した耐変色性を提供する。本書において「過酷な条件」という用語は、高温、高相対湿度、および／または反応環境などを称する。例えばこれらは、摂氏約１８０度（℃）超の温度、５０パーセント（％）超の相対湿度、および／または還元環境などを含み得る。このような過酷な条件は、抗菌ガラス物品の製造中および／または通常の使用中に生み出され得る。前者の実例として過酷な条件は、ガラス基板の表面上に配置される任意の随意的な追加の層の形成中（例えば、ガラス基板の表面の耐指紋コーティングおよび／または耐染みコーティングの高温での重合時、ガラス基板を別の機器に接着させるために使用される接着剤の直接ボンディング中、透明電極のスパッタリング中、および／またはインク層の熱硬化中など）、または任意の中間処理ステップ中（例えば、プラズマ洗浄中、化学エッチング中、アニール中、および／または化学洗浄中など）などに生み出され得る。従って、特定の実装において抗菌ガラス物品は、上記条件のいずれかに曝されたときに、既存の抗菌ガラス物品に比べて向上した耐変色性を呈する。
【００５８】
耐変色性は性質上のものであって、実体がない可能性のある特徴付けであるように見え得るが、耐変色性のいくつかの定量化可能な表示が存在し、その例をここで説明する。
【００５９】
この向上した耐変色性の１つの定量化可能な表示は、経時的に観察される光透過率の変化に見ることができる。この変化は、抗菌性銀含有領域の形成後の、ガラス物品が何らかの過酷な条件に曝される前と、ガラス物品が過酷な条件に曝された後に測定され得る。一般に、本書で説明されるガラス物品の光透過率は、過酷な条件への露出の前後で実質的に同様になり得る。特定の実装において、本書で説明されるガラス物品の過酷な条件への露出後の透過率の変化は、約±３％になり得る。他の実装において、本書で説明されるガラス物品の過酷な条件への露出後の透過率の変化は、約±０．５％になり得る。
【００６０】
向上した耐変色性の別の定量化可能な表示は、ガラス基板内における（陽イオン銀種からの）金属銀ナノ粒子の形成に関連するプラズモン共鳴に対応する、約４３０ｎｍでの経時的な吸光度の変化である。この変化は、抗菌性銀含有領域の形成後の、ガラス物品が何らかの過酷な条件に曝される前と、ガラス物品が過酷な条件に曝された後に測定され得る。一般に、本書で説明されるガラス物品の約４３０ｎｍでの吸光度は、過酷な条件への露出の前後で実質的に同様になり得る。特定の実装において、本書で説明されるガラス物品の過酷な条件への露出後の約４３０ｎｍでの吸光度の変化は、約±２５％になり得る。他の実装において、本書で説明されるガラス物品の過酷な条件への露出後の約４３０ｎｍでの吸光度の変化は、約±１０％になり得る。
【００６１】
向上した耐変色性のさらに別の定量化可能な表示は、経時的に観察されるヘイズの変化である。この変化は、抗菌性銀含有領域の形成後の、ガラス物品が何らかの過酷な条件に曝される前と、ガラス物品が過酷な条件に曝された後に測定され得る。一般に、本書で説明されるガラス物品の過酷な条件への露出後の全ヘイズは、生成されたままの状態のガラス物品のヘイズと実質的に同様になり得る。特定の実装において、本書で説明されるガラス物品の過酷な条件への露出後のヘイズの変化は、約±５％になり得る。他の実装において、本書で説明されるガラス物品の過酷な条件への露出後のヘイズの変化は、約±２％になり得る。
【００６２】
向上した耐変色性のさらに別の定量化可能な表示は、経時的に観察されるＣＩＥ１９７６色空間座標の変化である。この変化は、抗菌性銀含有領域の形成後の、ガラス物品が何らかの過酷な条件に曝される前と、ガラス物品が過酷な条件に曝された後に測定され得る。一般に、本書で説明されるガラス物品の過酷な条件への露出後の個々の座標（すなわち、Ｌ*、ａ*、およびｂ*）は、生成されたままの状態のガラス物品の個々の座標と実質的に同様になり得る。特定の実装において、本書で説明されるガラス物品の過酷な条件への露出後のＬ*、ａ*、およびｂ*座標の変化は夫々、約±０．２、±０．１、および±０．１になり得る。他の実装において、本書で説明されるガラス物品の過酷な条件への露出後のＬ*、ａ*、およびｂ*座標の変化は夫々、約±０．１、±０．０５、および±０．０５になり得る。
【００６３】
本書で説明される抗菌ガラス物品の抗菌活性および効果は、かなり高くなり得る。抗菌活性および効果は、その内容が完全に以下に明記されているかのようにその全体が参照することにより本書に組み込まれる「抗菌加工製品−抗菌性試験方法・抗菌効果（Antimicrobial Products- Test for Antimicrobial Activity and Efficacy）」と題される日本工業規格ＪＩＳ Ｚ２８０１（２０００）に従って測定することができる。本書で説明される抗菌ガラス物品は、この試験の「湿潤」条件下（すなわち、約３７℃および湿度９０％超で約２４時間）で、少なくとも黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス、および緑膿菌バクテリアの濃度の少なくとも５対数減少（または９９．９９９％の死滅率）を呈し得る。特定の実装において、本書で説明される抗菌ガラス物品は、こういった試験条件下で、この物品が曝される任意のバクテリアの濃度の少なくとも７対数減少を呈し得る。
【００６４】
ＪＩＳ Ｚ２８０１の湿潤試験条件が、本書で説明される抗菌ガラス物品の実際の使用条件（例えば、ガラス物品が電子機器などにおいて使用されるとき）を反映しない筋書きにおいて、抗菌活性および効果は「より乾燥した」条件を用いて測定され得る。例えばガラス物品は、約２３から約３７℃の間の温度および約３８から約４２％の湿度で約２４時間の間試験され得る。具体的には、５つのコントロールサンプルと５つの試験サンプルを使用してもよく、このとき各サンプルは特定の種菌組成物および容積をこれに適用して有し、植菌されたサンプルには滅菌カバースリップが適用されて、既知の表面積上に確実に均一に広げられる。カバーされたサンプルを上述した条件下でインキュベートし、約６から約２４時間の間乾燥させ、緩衝液ですすぎ、さらに寒天プレート上で培養して数える。この最後の２つのステップは、ＪＩＳ Ｚ２８０１試験で採用される手順に類似している。この試験を用いると、本書で説明される抗菌ガラス物品は、少なくとも黄色ブドウ球菌バクテリアの濃度において少なくとも１対数減少（または９０％の死滅率）と、少なくともエンテロバクター・アエロゲネスおよび緑膿菌バクテリアの濃度において少なくとも２の対数減少（９９．９９％の死滅率）を呈し得る。特定の実装において、本書で説明される抗菌ガラス物品は、こういった試験条件下で、この物品が曝される任意のバクテリアの濃度の少なくとも３対数減少を呈し得る。
【００６５】
ＪＩＳ Ｚ２８０１の湿潤試験条件が、本書で説明される抗菌ガラス物品の実際の使用条件（例えば、ガラス物品が電子機器などにおいて使用されるとき）を反映しない他の筋書きにおいて、抗菌活性および効果は「乾燥」条件を用いて測定され得る。本書で説明されるこれらの条件は、本書において「乾燥試験」とまとめて称される。抗菌ガラス物品は、その全体が完全に以下に明記されているかのように参照することにより本書に組み込まれる、米国仮特許出願第６１／９０８，４０１号明細書に記載されている乾燥試験下で試験されると、少なくとも黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス、および緑膿菌バクテリアの濃度の少なくとも１対数減少（または９０％の死滅率）またはさらにはその濃度の少なくとも２対数減少（または９９％の死滅率）を呈し得る。タッチアクセスまたはタッチ操作される電子機器などの用途に特に有利になる可能性のある特定の実施形態において、抗菌ガラス物品は化学強化（イオン交換）されたアルカリアルミノケイ酸塩フラットガラスシートから形成される。ガラスシートの平均厚さは約１ｍｍ以下であり、ガラスシートの各主表面上のイオン交換された圧縮応力層の平均ＤＯＬは、約４０マイクロメートル（μｍ）から約１００マイクロメートル（μｍ）となり、さらに各主表面上の圧縮応力層の深さに亘る平均ＣＳは、約４００ＭＰａから約１．１ＧＰａとなる。圧縮応力層が形成された後に行われる第２のイオン交換ステップにより形成される、抗菌性銀含有領域の平均厚さは、約５００ナノメートル（ｎｍ）から約１０マイクロメートル（μｍ）となる。抗菌性銀含有領域の最も外側の（すなわち、ガラス基板表面に最も近い）５０ｎｍでは、抗菌性銀含有領域のこの部分の総質量に基づき、約３０質量％から約４０質量％の銀濃度を得ることができる。この抗菌ガラス物品の最初の光透過率は、可視スペクトルに亘って少なくとも約９０％となり得、またそのヘイズは１％未満となり得る。
【００６６】
特定の事例において、ガラスシートの主表面の一方は、その上に反射防止コーティングおよび／または指紋防止コーティングを配置して備え得る。反射防止コーティングおよび／または指紋防止コーティングの堆積の後（これは、２００℃を超える温度、８０％を超える相対湿度、および堆積の前および／または後のプラズマ洗浄ステップへの露出を含み得る）、抗菌ガラス物品の光透過率は可視スペクトルに亘って少なくとも約９０％となり得、またそのヘイズは１％未満となり得る。さらに（コーティングされていない物品に比べて）反射防止コーティングおよび／または指紋防止コーティングの堆積後のガラス物品のＬ*、ａ*、およびｂ*座標の変化は夫々、約±０．１５、±０．０８、および±０．０８を下回り得る。このような抗菌ガラス物品は、電子機器用タッチスクリーンディスプレイの製造に使用することができ、望ましい強度、光学的性質、抗菌挙動、および耐変色性を提供することができる。さらに、このような抗菌ガラス物品は、ＪＩＳ Ｚ２８０１の試験条件下で、この物品が曝される任意のバクテリアの濃度の少なくとも５対数減少を呈し得る。
【００６７】
タッチアクセスまたはタッチ操作される電子機器などの用途に特に有利になる可能性のある別の特定の実施形態において、抗菌ガラス物品は化学強化（イオン交換）されたアルカリアルミノケイ酸塩フラットガラスシートから形成される。ガラスシートの平均厚さは約１ｍｍ以下であり、ガラスシートの各主表面上のイオン交換された圧縮応力層の平均ＤＯＬは、約４０マイクロメートル（μｍ）から約１００マイクロメートル（μｍ）となり、さらに各主表面上の圧縮応力層の深さに亘る平均ＣＳは、約５００ＭＰａから約１．２ＧＰａとなる。圧縮応力層が形成されるのと同時に（例えば約０．１質量％から約１質量％のＡｇＮＯ3を化学強化溶融塩浴内に含むことによって）形成される、抗菌性銀含有領域の平均厚さは、約２５マイクロメートル（μｍ）から約１１０マイクロメートル（μｍ）となる。抗菌性銀含有領域の最も外側の（すなわち、ガラス基板表面に最も近い）５０ｎｍでは、抗菌性銀含有領域のこの部分の総質量に基づき、約１質量％から約５質量％の銀濃度を得ることができる。この抗菌ガラス物品の最初の光透過率は、可視スペクトルに亘って少なくとも約９０％となり得、またそのヘイズは１％未満となり得る。
【００６８】
特定の事例において、ガラスシートの主表面の一方は、その上に反射防止コーティングおよび／または指紋防止コーティングを配置して備え得る。反射防止コーティングおよび／または指紋防止コーティングの堆積の後（これは、１８０℃を超える温度、５０％を超える相対湿度、および堆積の前および／または後のプラズマ洗浄ステップへの露出を含み得る）、抗菌ガラス物品の光透過率は可視スペクトルに亘って少なくとも約９０％となり得、またそのヘイズは１％未満となり得る。さらに（コーティングされていない物品に比べて）反射防止コーティングおよび／または指紋防止コーティングの堆積後のガラス物品のＬ*、ａ*、およびｂ*座標の変化は夫々、約±０．１、±０．０６、および±０．０６を下回り得る。このような抗菌ガラス物品は、電子機器用タッチスクリーンディスプレイの製造に使用することができ、望ましい強度、光学的性質、抗菌挙動、および耐変色性を提供することができる。さらに、このような抗菌ガラス物品は、ＪＩＳ Ｚ２８０１の試験条件下で、この物品が曝される任意のバクテリアの濃度の少なくとも５対数減少を呈し得る。
【００６９】
種々の実施形態を以下の実施例によってさらに明らかにする。
【実施例１】
【００７０】
約−０．３５モル％のＮＢＯ量を含む、ガラス組成が一致した６つのガラス基板を形成し、溶融ＫＮＯ3浴内で化学強化を施して、イオン交換によって各ガラス基板に圧縮応力を付与した。次いで６つの強化されたガラス基板を、表１に示されているように、ＡｇＮＯ3含有溶融塩浴に同じ時間の間浸漬させて、ガラス基板中へＡｇ＋をイオン交換させた。得られたガラス物品は、ＥＭＰ（電子マイクロプローブ）の分析技術で測定すると、ガラス基板表面からガラス基板内へ向かう約５０ｎｍから約８０ｎｍの深さまでのガラス基板の領域に亘って、約２０〜２８質量％のＡｇ2Ｏ含有量を含むものであった。例Ａ１、Ａ２、およびＡ３を、混合プロセスガスＡｒ／Ｏ2と５０Ｗで生成されたプラズマに約３分間露出し、また例Ｂ１、Ｂ２、およびＢ３を、プロセスガスとしての空気と３０Ｗで生成されたプラズマに約３分間露出した。こうして処理済みの例Ａ１〜Ａ３およびＢ１〜Ｂ３の吸光度を測定し、図１および２のグラフに示した。図１は、約４２０ｎｍから約４３０ｎｍのスペクトルの範囲内で表面プラズモン共鳴吸収を示し、（Ａｇ＋）nから（Ａｇ0）mへの還元と、還元Ａｇナノ粒子の存在とを示唆している。図２は、同じスペクトル範囲でのピークが極僅かでしかないことを示し、従って着色はガラス物品が曝される条件次第であることを示している。条件がより過酷である場合（例えば、より高い出力で生成されるプラズマ）、還元Ａｇナノ粒子の量の増加に起因して、変色はより顕著に、または深刻になる。図１および２は、ガラス物品内のＡｇ＋イオンの量も変色の量に関与することをさらに示している。図１において例Ａ１は、より少ない量のＡｇ＋イオンを含む例Ａ２およびＡ３に比べると、ピークが最も大きく、従って還元Ａｇナノ粒子の量が最も多いことを示していた。同じことが図２に示されており、ここでは例Ｂ１が、より少ない量のＡｇ＋イオンを含む例Ｂ２およびＢ３に比べて、より大きいピークを示した。
【００７１】
表１：銀イオン交換およびプラズマ条件
【００７２】
【表１】
2016513055.tif 000003
【実施例２】
【００７３】
例Ｃ１〜Ｃ４、Ｄ１〜Ｄ４、Ｅ１〜Ｅ４、およびＦ１〜Ｆ４を、例Ａ１〜Ａ３およびＢ１〜Ｂ３と同じガラス組成を用いて準備し、かつ例Ａ１〜Ａ３およびＢ１〜Ｂ３と同じやり方で化学強化した。次いで例Ｃ１〜Ｃ４を、表２に示されているが、ＡｇＮＯ3含有の溶融塩浴に５分間浸漬させて、ガラス基板中へＡｇ＋をイオン交換させた。得られた物品を次いで、表２に示されているが、プロセスガスとしての空気と特定の出力で生成されたプラズマに約３分間露出した。
【００７４】
表２：銀イオン交換およびプラズマ露出条件
【００７５】
【表２】
2016513055.tif 000004
【００７６】
各例の透過率％を、波長４３０ｎｍで測定した。図３は、各例の透過率を比較したグラフを含む。図３に示されているように、プラズマへの露出なし、あるいはより低い出力（例えば７Ｗ）で生成されたプラズマへの露出では、透過率の変化は少なくなり、より高い出力（例えば３０Ｗ）で生成されたプラズマへの露出に比べて変色が少なくなる。
【実施例３】
【００７７】
例Ｇ１〜Ｇ５を、例Ａ１〜Ａ３およびＢ１〜Ｂ３と同じガラス組成を用いて準備し、かつ例Ａ１〜Ａ３およびＢ１〜Ｂ３と同じやり方で化学強化した。次いで例Ｇ１〜Ｇ５を、５質量％のＡｇＮＯ3と９５質量％のＫＮＯ3とを含む溶融塩浴に５分間浸漬させて、ガラス基板中へＡｇ＋をイオン交換させた。これらの例を次いで、表３に示されているが、空気などのプロセスガスを用いて、２つの異なる出力で生成されたプラズマに、１分間または３分間露出した。
【００７８】
表３：プラズマ露出条件
【００７９】
【表３】
2016513055.tif 000005
【００８０】
各例の透過率％を、約３５０ｎｍから約６００ｎｍの波長に亘って測定し、正規化した。正規化された透過率は、Ｇ１の６００ｎｍでの透過率％の値を取り、全てのサンプルの６００ｎｍデータ点を割って、正規化係数を得ることによって取得した。このときサンプルの全ての値を、対応する係数で割った。図４に示されている正規化プロットは、プラズマに様々な時間の間露出した後の、様々な例の透過率％の相対的変化を示している。図４は、より低い出力で生成されたプラズマへの、より短時間の露出で、透過率の変化が最小（または言い換えれば、変色量が最小）になることを示している。
【実施例４】
【００８１】
例Ｈ１〜Ｈ３夫々の３つのサンプル（合計９サンプル）を、３つの異なるＮＢＯ量を含む３つの異なるアルミノケイ酸塩ガラス組成を用いて準備した。例Ｈ１〜Ｈ３の夫々を同じやり方で化学強化し、次いで表４に示されているように、特定の組成を有するＡｇＮＯ3−ＮａＮＯ3塩浴内に特定の継続時間の間浸漬させた。得られた例Ｈ１〜Ｈ３は、ＥＭＰの分析技術で測定すると、ガラス基板表面からガラス基板内へ向かう約５０ｎｍから約８０ｎｍの深さまでのガラス基板の領域に亘って、約２０〜２５質量％のＡｇ2Ｏ含有量を含むものであった。例Ｈ１〜Ｈ３の異なるガラス組成によって、およそ同じ量のＡｇ＋イオンを全ての３つの例Ｈ１〜Ｈ３の中へ交換させるように、ＡｇＮＯ3−ＮａＮＯ3溶融浴の組成と、基板をＡｇＮＯ3−ＮａＮＯ3溶融浴に浸漬させる時間の長さを変化させた。
【００８２】
表４：ＮＢＯ含有量および銀イオン交換条件
【００８３】
【表４】
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【００８４】
例Ｈ１〜Ｈ３の夫々による１つを含めた３つのサンプルを、プロセスガス混合物Ａｒ／Ｏ2と５０Ｗで生成されたプラズマに約３分間露出し、次いで易洗浄コーティングで被覆して、１２０℃で約３０分間熱的に硬化した。これら３つのサンプルの吸光度を測定し、図５のグラフに示した。例Ｈ１〜Ｈ３の夫々による１つを含めた３つのサンプルを、プロセスガスとしての空気と３０Ｗで生成されたプラズマに約３分間露出し、次いで易洗浄コーティングで被覆して、１２０℃で約３０分間熱的に硬化した。これら３つのサンプルの吸光度を測定し、図６のグラフに示した。例Ｈ１〜Ｈ３の夫々による１つを含めた最後の３つのサンプルを、混合プロセスガスＡｒ／Ｏ2と５０Ｗで生成されたプラズマに約３分間露出し、次いで易洗浄コーティングで被覆して、５０％のＲＨ、５０℃で約２時間熱的に硬化した。これら３つのサンプルの吸光度を測定し、図７のグラフに示した。図５、６、および７は、約４２０ｎｍから約４３０ｎｍのスペクトルの範囲内で表面プラズモン共鳴吸収を示し、（Ａｇ＋）nから（Ａｇ0）mへの還元と、還元Ａｇナノ粒子の存在とを示唆している。図５、６、および７に示されているように、最も多い量のＮＢＯを含む例Ｈ２によるサンプルは約４２０ｎｍから約４３０ｎｍのスペクトルで最も大きいピークを示し、低いＮＢＯを示した例Ｈ１およびＨ２のサンプルに比べると、Ａｇ＋からＡｇナノ粒子への還元が最も多く、従って最も変色が大きいことを示唆した。
【実施例５】
【００８５】
例Ｈ２およびＨ３のさらなるサンプルを準備した。サンプルを次いで、相対湿度８５％および温度約８５℃の空気中において７日間、促進エージング条件でエージングした。サンプルの吸光度を、８５％ＲＨおよび８５℃に１日露出し、同じ条件に３日間露出し、さらに同じ条件に７日間露出した後に測定して、上記の促進エージング条件後の吸光度の変化、または還元Ａｇ（０）の量の変化を判定した。例Ｈ２によるサンプルでの吸光度の測定結果を図８に示し、また例Ｈ３によるサンプルでの吸光度の測定結果を図９に示す。図８および９の両方において、４２０ｎｍから４３０ｎｍの間でのプラズモン共鳴のピークはサンプルが古くなるにつれて大きくなる。しかしながらＨ２によるサンプルが示す７日後のプラズモン共鳴ピークは、Ｈ３によるサンプルの同じ日数後のプラズモン共鳴ピークに比べて大幅に大きくなる。これは、例Ｈ２によるサンプルでは、時間がたつにつれて還元Ａｇ（０）の量が多くなることを示唆している。
【実施例６】
【００８６】
例Ｈ３と同じガラス組成を有するさらなるサンプル（Ｉ１〜Ｉ５）を準備して、互いに同じやり方で化学強化した。次いでサンプルの夫々を、ＡｇＮＯ3−ＫＮＯ3溶融塩浴内に５〜１０分間浸漬させ、ガラス基板中へＡｇ＋をイオン交換させた。ＡｇＮＯ3−ＫＮＯ3溶融塩浴の温度は約３５０℃であった。得られたサンプルの表面の銀濃度は、ＳＩＭＳで測定すると、約２８〜３０質量％であった。その後サンプルを表５に示されているように高温に夫々２時間曝し、次いで乾燥試験下でテストした。乾燥試験下で、種菌を以下のように準備した。すなわち、複数の細菌性生物を含むストックの一部を普通寒天培地に植菌して培養物を形成し、この培養物をインキュベートして第１のインキュベートされた培養物を形成し、第１のインキュベートされた培養物の一部を普通寒天培地でインキュベートして第２のインキュベートされた培養物を形成し、第２のインキュベートされた培養物の一部を普通寒天培地でインキュベートして第３のインキュベートされた培養物を形成し、第３のインキュベートされた培養物をおよそ４８時間インキュベートして、複数の細菌集落を含む植菌された試験プレートを形成し、さらに複数の細菌集落の一部を、１５％のウシ胎仔血清（ＦＢＳ）を含む最小必須培地液の試験緩衝液内に浮遊させ、このとき試液のＰＨをおよそ７から８に調節し、かつ有機土血清を、質量でおよそ１０％から３０％の濃度で試液に追加する。サンプルの夫々に種菌を植菌し、約２時間インキュベートした。各サンプルを次いで中和液内で洗浄し、残存する試験種菌を形成した。残存する試験種菌内において容積当たりの生存している細菌集落の数を次いでカウントし、（コントロール残存種菌に比較して）残存する試験種菌内で生存している細菌集落の数の減少したパーセンテージを計算する。
【００８７】
表５：加熱条件
【００８８】
【表５】
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【００８９】
図１０は、各サンプルでのバクテリア（具体的には、黄色ブドウ球菌、エンテロバクター・アエロゲネス、緑膿菌、および大腸菌）の減少を示す。サンプルＩ３およびＩ４は、乾燥試験下で約１８０℃から約２００℃に加熱されると約９９％以上の死滅を維持した。
【００９０】
説明のために本書で開示される実施形態を明記してきたが、上述の説明は本開示または添付の請求項の範囲を限定するものと見なされるべきではない。したがって、本開示または添付の請求項の精神および範囲から逸脱しない、種々の改変、改作、および代替案が当業者には思い浮かぶであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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