DE69829653T2

DE69829653T2 - Verfahren zur herstellung antimikrobieller metallteile und so hergestellte metallteile

Info

Publication number: DE69829653T2
Application number: DE69829653T
Authority: DE
Inventors: Shigeru; Funabashi--Shi; Inoue; Funabashi-Shi; Yokota; Tochihara; Chuoo-Ku; Satoh; Chuo-Ku
Original assignee: JFE Steel Corp; Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2005-09-08
Anticipated expiration: 2018-11-11
Also published as: CA2277760C; EP0972852A1; US6180162B1; TW507022B; DE69829653D1; EP0972852B1; EP0972852A4; CN1243550A; CA2277760A1; KR20000070140A; BR9806903A; CN1177081C; WO1999025898A1

Description

Die vorliegende betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines antibakteriellen Metallteils sowie solch ein antibakterielles Metallteil, das durch dieses Verfahren hergestellt wird. Insbesondere besteht die Erfindung darin, einfach und leicht eine antibakterielle Eigenschaft auf die Metallteile bei geringen Kosten ohne die Notwendigkeit einer Änderung in dem konventionellen Herstellungsverfahren der Metallteile zu vermitteln.
Die antibakterielle Eigenschaft in der vorliegenden Erfindung bedeutet auch eine Antischimmeleigenschaft und Antialgeneigenschaft. Das Metallteil umfasst im Allgemeinen Teile, die aus Metallen hergestellt sind, z. B. Metallteile, die aus rostfreiem Edelstahl hergestellt sind, und Aluminiumbleche und Platten.
Im Rahmen der seit kurzem vorhandenen Tendenz zur Hygiene und Reinheit wurde auf Materialien geachtet, auf die die antibakterielle Eigenschaft durch Verwendung eines Metalls mit einer sogenannten oligodynamischen Wirkung zur Unterdrückung der Vermehrung von Bakterien, Schimmel, Algen, etc. in Silber, Kupfer, etc. vermittelt werden kann.
Es wird verlangt, das die antibakterielle Eigenschaft auf jedes Material vermittelt werden kann, da toxische Bakterien wie krankheitsenegende Darmbazillen -157 und MRSA epidemisch vorkommen. Metallartikel sind für diesen Bedarf keine Ausnahme.
Zum Beispiel schlägt JP-A-8 49085 ein rostfreies Blech und eine Platte mit exzellenten antibakteriellen Eigenschaften vor, die metallische Schichten oder Legierungsschichten aus Cr, Ti, Ni oder Fe enthalten, die Ag und/oder Cu enthalten, die auf deren Oberflächen durch Magnetron-Bedampfung ausgebildet wurden, und dass ein solches korrosionsfreies Blech oder Platte vorzugsweise mit einer Metallschicht oder einer Legierungsschicht, die 19 bis 60 Gew.-% Ag enthält, ausgebildet wird.
JP-A-9 176800 schlägt ein Verfahren vor, bei dem ein antibakterieller austenitischer rostfreier Stahl durch thermische Behandlung eines austenitischen rostfreien Stahls mit einer Zusammensetzung, die C, Si, Mn, Cr, Ni und Cu in deren jeweiligen spezifischen Mengen enthält, in einem Temperaturbereich von 500 bis 900 °C erhalten wird.
Neben diesen offenbart JP-A-10 259,456 ein Verfahren, bei dem ein rostfreies Stahlblech und eine Platte mit exzellenter antibakterieller Eigenschaft durch die Aufnahme von 0,05 bis 1,0 Gew.-% Ag in dem rostfreien Stahl und dispergierenden Ag-Phasen mit kleineren Achsen von nicht mehr als 10 μm in einer prozentualen Fraktion einer Ebene von nicht weniger als 0,03 % in einer Matrix enthalten werden.
Jedoch wird, in dem Fall des antibakteriellen rostfreien Stahlbleches und der Platte, die in JP-A-8 49,085 offenbart sind, die Schicht, die das antibakterielle Metall enthält, durch Zug- oder Oberflächen-Prozessierung abgezogen oder entfernt, so dass sich das Problem ergibt, dass die Wirkung dieser nicht zu erwarten ist.
Zudem gibt es in diesem Verfahren, da die metallische Schicht oder die Legierungsschicht auf der Oberfläche des rostfreien Blechs oder der Platte ausgebildet ist, die Probleme, dass sich die Anzahl der Herstellungsschritte im Vergleich mit dem konventionellen Prozess erhöht und dass sich die Oberflächeneigenschaften des rostfreien Stahlblechs oder der Platte, z.B. die Schattierung der Farbe, verändern.
Währenddessen ist in dem austenitischen rostfreien Stahl, der in JP-A-9 176,800 offenbart wird, und in dem rostfreien Stahlblech und der Platte, die in JP-A-10 259,456 offenbart wird, der antibakterielle Inhaltsstoff einheitlich auf einem inneren Anteil des Stahlbleches vorhanden. Jedoch haben ein solches Stahlblech und eine solche Platte ein Problem, dass, da der antibakterielle Inhaltsstoff tief innerhalb des rostfreien Stahlblechs oder der Platte existiert, dieser keine effektive Wirkung auf Bakterien, Schimmel und Algen ausübt, die auf der Oberfläche davon befestigt sind, was unökonomisch ist.
Eine antibakterielle und antifungizide kombinierte Dispersion aus feinen Partikeln, seine Herstellung und transparente Beschichtungslösung werden in JP-A-07304616 offenbart.
In JP-A-05017983 wird eine aus Metall hergestellte Abflussfalle offenbart, bei der ein antibakterieller anorganischer Film auf einer Oberfläche der Abflussfalle zur Verfügung gestellt wird.
Eine antibakterielle anorganische Beschichtungszusammensetzung, die einen dünnen Beschichtungsfilm zur Verfügung stellen kann, die gegen Haarrissbildungen gesichert ist, eine verbesserte Fleckenwiderstandsfähigkeit sowie eine chemische Widerstandsfähigkeit aufweist, wird in JP-A-08060040 beschrieben.
Ein Verfahren zur Modifizierung einer metallischen Oberflächenschicht durch Umwandlung besagter Schicht in eine Kerametallschicht, wird in JP-A-62199779 offenbart.
In GB-A-1214159 wird ein Verfahren zur Beschichtung eines wandernden Metallstreifens beschrieben.
Das der vorliegenden Erfindung unterliegende Problem ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines antibakteriellen Metallteils zur Verfügung zu stellen, das ökonomisch ist und wobei die Oberflächeneigenschaft des Metallteils nicht nachteilig betroffen ist und die antibakterielle Eigenschaft des Metallteils nicht in kurzer Zeit verloren geht.
Das Problem wird durch ein Verfahren (1) zur Herstellung eines antibakteriellen Metallteils gelöst, das die folgenden Schritte umfasst

a) die Beschichtung einer Dispersionsflüssigkeit aus feinen Partikeln, die aus einem antibakteriellen Inhaltsstoff hergestellt sind, oder einer Lösung mit einem antibakteriellen Inhaltsstoff, auf eine Oberfläche eines Metallteils, und
b) die Behandlung der resultierenden beschichteten Oberfläche der Art, dass der antibakterielle Inhaltsstoff von der Oberfläche des Metallteils in eine Oberflächenschicht des Metallteils durch – Pressen der resultierenden beschichteten Oberfläche des Metallteils in einem nicht-erwärmten Zustand mit einem Pressdruck von nicht weniger als 1 kg/mm², oder – Reiben der resultierenden beschichteten Oberfläche des metallischen Artikels penetriert.
2. Das oben unter 1 beschriebene antibakterielle Metallteile-produzierende Verfahren, worin der antibakterielle Inhaltsstoff mindestens einer ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silber, Kupfer, einer Silber-Kupfer-Legierung, Silberchlorid, Silbersulfid, Silberoxid, Silbersulfat, Silberphosphat, einem Silbersalz einer organischen Säure, Kupfer(I)-chlorid, Kupfer(II)-chlorid, Kupfer(I)-sulfid, Kupfer(II)-sulfid, Kupfer(I)-oxid, Kupfer(II)-oxid, Kupfer(I)-sulfat, Kupfer(II)-sulfat, Kupferphosphat und einem Kupfersalz einer organischen Säure besteht.
3. Das antibakterielle Metallteile-produzierende Verfahren, das oben unter 1 beschrieben wird, worin die Konzentration des antibakteriellen Inhaltsstoffes in der Dispersionsflüssigkeit oder der Lösung 0,01 bis 10 Gew.-% beträgt.
4. Das antibakterielle Metallteile-produzierende Verfahren, das oben unter 1 beschrieben wird, worin die Partikeldurchmesser der feinen Partikel des antibakteriellen Inhaltsstoffes nicht größer als 10 μm sind.
5. Das antibakterielle Metallteile-produzierende Verfahren, wie es oben unter 1 beschrieben wird, worin Pressen Rollen, hydrostatisches Rollen oder Verpressen bedeutet.
6. Das antibakterielle Metallteile-produzierende Verfahren, wie es oben unter 1 beschrieben wird, worin Reiben das Reiben, Mahlen oder Polieren der beschichteten Oberfläche bedeutet.
7. Das antibakterielle Metallteile-produzierende Verfahren, wie es oben unter 1 beschrieben wird, worin ein Teil des antibakteriellen Inhaltsstoffes, der von der Oberfläche des Metallteils nicht in eine Oberflächenschicht des Metallteils penetriert ist, entfernt wird.
8. Ein antibakterieller Metallteil, der durch das Verfahren, wie es oben unter 1 beschrieben wird, herstellbar ist, worin die penetrierende Tiefe des antibakteriellen Inhaltsstoffes mindestens 0,1 μm beträgt.

In dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ist der antibakterielle Inhaltsstoff nur in der Oberflächenschicht des Metallteils konzentriert verteilt.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in mehr Detail beschrieben.
In dem antibakteriellen Metallteil gemäß einer Ausführungsform ist die antibakterielle Komponente direkt von der Oberfläche des Metalls in die Metalloberflächenschicht unter der nicht-erwärmten Bedingung penetriert.
In diesem Fall ist es bevorzugt, damit der antibakterielle Inhaltsstoff in das Metallteil unter der nicht-erwärmten Bedingung penetriert, dass Dreck von der antibakteriell zu behandelnden Oberfläche des Metallteils durch vollständiges Waschen dieser entfernt wird, Beschichtung der resultierenden Metalloberfläche mit der Dispersionsflüssigkeit oder der Lösung aus den feinen Partikeln des antibakteriellen Inhaltsstoffes (hiernach als "Beschichtungsflüssigkeit" bezeichnet), und der antibakterielle Inhaltsstoff wird in den Oberflächenteil der metallischen Oberfläche durch Pressen der beschichteten Metalloberfläche durch Anwendung von Druck unter der nicht-erwärmten Bedingung oder durch Reibungsbehandlung der beschichteten Oberfläche imprägniert.
Im Hinblick auf die oligodynamische Wirkung, die Penetrationsleichtigkeit des antibakteriellen Inhaltsstoffes in den Oberflächenschichtanteil des Metallteils, die Sicherheit und den Freiraum bei den Oberflächeneigenschaften des Metallteils wie der Schattierung, der Farbe, sind als der antibakterielle Inhaltsstoff das Silber, Kupfer, eine Silber-Kupfer-Legierung, Silberchlorid, Silbersulfid, Silberoxid, Silbersulfat, Silberphosphat, ein Silbersalz einer organischen Säure, Kupfer(I)-chlorid, Kupfer(II)-chlorid, Kupfer(I)-sulfid, Kupfer(II)-sulfid, Kupfer(I)-oxid, Kupfer(II)-oxid, Kupfer(I)-sulfat, Kupfer(II)-sulfat, Kupferphosphat und ein Kupfersalz einer organischen Säure besonders nützlich.
Die Beschichtungsflüssigkeit wird durch Dispergieren oder Auflösen feiner Partikel des antibakteriellen Inhaltsstoffes in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel erhalten, und solch eine Beschichtungsflüssigkeit, bei der die Benetzbarkeit auf der Oberfläche des Metallteils durch die Verwendung eines löslichen organischen Säuresalzes wie Natriumcitrat, kondensiertem Natriumphosphat, einem löslichen oder emulsionsartigen anorganischen Harz, einem oberflächenaktiven Mittel oder Ähnlichem in Kombination verbessert ist, ist bevorzugt.
Die Beschichtungsflüssigkeit kann durch Aufsprühen, Eintauchen oder Ähnliches beschichtet werden, was nicht besonders einschränkend ist.
Die Konzentration des antibakteriellen Inhaltsstoffes beträgt vorzugsweise 0,01 bis 10 Gew.-% oder so ähnlich. Wenn die Konzentration niedriger als dieser Bereich ist, kann eine antibakterielle Eigenschaft nicht erhalten werden. Auf der anderen Seite, wenn sie höher als dieser Bereich ist, ist es wahrscheinlicher, dass Dreck, der aus dem antibakteriellen Inhaltsstoff resultiert, verbleibt.
Die Partikeldurchmesser des antibakteriellen Inhaltsstoffes in der Beschichtungsflüssigkeit betragen vorzugsweise nicht mehr als 10 μm, mehr bevorzugt nicht mehr als 0,1 μm. Wenn der antibakterielle Inhaltsstoff mit solchen Partikeldurchmessern verwendet wird, penetriert er leicht in die Oberflächenschicht des Metallteils.
Die Penetrierungstiefe des antibakteriellen Inhaltsstoffes muss mindestens um 0,1 μm im Hinblick auf eine tägliche Behandlung wie Reinigung liegen. Auf der anderen Seite gibt es keine besondere Einschränkung für die Penetrierungstiefe des antibakteriellen Inhaltsstoffes. Jedoch ist die Penetrierungstiefe um 100 μm im Hinblick auf die Kosten, die Anwendungsbedingungen des Teils, etc. ausreichend. Die Penetrierungstiefe liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 bis 30 μm.
Nachdem die Beschichtungsflüssigkeit auf die Oberfläche des Metallteils in der oben genannten Weise aufgebracht wurde, wird der antibakterielle Inhaltsstoff in die Oberflächenschicht des Metallteils durch jeweils Pressen unter nicht-erwärmter Bedingung oder Reiben gemäß der ersten oder zweiten Erfindung imprägniert. Im dem Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt werden.
Der Pressdruck ist nicht sonderlich eingeschränkt. Der Pressdruck beträgt vorzugsweise nicht weniger als 1 kg/mm², und ist insbesondere der Art, dass das Metallteil leicht deformiert werden kann. Die Presszeitdauer ist nicht sonderlich eingeschränkt und kann ein kurzer Zeitraum (ein Augenblick) sein. Ein geeigneter Pressdruck variiert abhängig von der Art des verwendeten antibakteriellen Inhaltsstoffes und der Tiefe, in die der antibakterielle Inhaltsstoff penetrierten soll.
Die Druckmittel sind nicht sonderlich eingeschränkt und es können z. B. Rollpressen, isostatisches Pressen oder normales Pressen verwendet werden. Insbesondere ist, da das Rollpressverfahren ohne die Durchführung einer jeglichen Veränderung in dem existierenden Rollschritt eingesetzt werden kann, dieses Verfahren vorteilhaft.
Des Weiteren ist die Atmosphäre zum Pressen nicht sonderlich eingeschränkt und Pressen wird üblicherweise in der Luft durchgeführt.
Obwohl ein nicht-penetrierter Teil des antibakteriellen Inhaltsstoffes auf der Oberfläche des Metallteils nach dem Pressen zurückbleiben kann, kann dieser einfach durch Beizen oder Polieren entfernt werden. Da der antibakterielle Inhaltsstoff in eine Oberflächenschicht des Metallteils penetriert ist, geht die antibakterielle Eigenschaft nicht verloren oder zersetzt sich sogar nach dem Entfernen des nicht-penetrierten Teils des antibakteriellen Inhaltsstoffes nicht und die exzellente antibakterielle Eigenschaft kann weiterhin beibehalten werden.
Bezüglich des Pressdrucks bei der Behandlung durch Reiben gibt es keinerlei Einschränkung. Es ist ausreichend, die beschichtete Oberfläche des Metallteils leicht zu reiben. Während dieser Zeit muss keine Erwärmung bewirkt werden.
Die Atmosphäre beim Reiben ist nicht sonderlich eingeschränkt. Aber das Reiben wird üblicherweise an der Luft durchgeführt.
Als konkrete Reibemittel werden (1) das Reiben der beschichteten Oberfläche mit einem Gegenstand wie einem Stoff, einem Papier, einem Holzstück oder einem Metallstück, (2) Mahlen und (3) Polieren im Sinne eines Beispiels erwähnt.
Der antibakterielle Inhaltsstoff in der Beschichtungsflüssigkeit penetriert durch die Beschichtungsflüssigkeit in der oben genannten Behandlung durch Reiben in Kratzer und Risse auf der Oberfläche des Metallteils und Furchen an den Korngrenzen des Metall teils. Dementsprechend geht sogar, nachdem der antibakterielle Inhaltsstoff, der auf der Oberfläche des Metallteils verbleibt, entfernt wird, die antibakterielle Eigenschaft nicht verloren oder zersetzt sich nicht, sondern die exzellente antibakterielle Eigenschaft zeigt sich wie in der ersten Erfindung weiter.
In der Zwischenzeit ist zu berücksichtigen, dass der Teil des antibakteriellen Inhaltsstoffes, der der Oberfläche des Metallartikels ausgesetzt ist, die antibakterielle Eigenschaft des antibakteriellen Metallteils aufzeigt. Daher wird, wenn die Oberfläche des Metallteils abgenutzt oder korrodiert ist, der innere antibakterielle Inhaltsstoff erneut freigesetzt, um die Verschlechterung der antibakteriellen Eigenschaft zu verhindern.
Da weder eine Metallschicht noch eine Legierungsschicht auf der Oberfläche des Metallteils ausgebildet wird, ändern sich die Oberflächeneigenschaften des Metallteils, z. B. eine Schattierung der Farbe, nicht.
Des Weiteren wird, da der antibakterielle Inhaltsstoff in dem Metallteil unter dem nicht-erwärmten Zustand penetriert, der antibakterielle Inhaltsstoff nicht zersetzt, so dass der exzellente antibakterielle Inhaltsstoff nicht nur beibehalten wird, sondern auch weniger Einschränkungen für seine Herstellung bestehen.
Der Metallteil ist nicht sonderlich eingeschränkt und es können Bleche und Platten wie rostfreie Stahlbleche und Platten, Eisenbleche und Platten, Aluminiumbleche und Platten und Kupferbleche und Platten sowie andere Metallteile mit beliebigen Formen genannt werden.
Das Rollpressverfahren kann als Pressmittel verwendet werden. Da das Rollpressverfahren keinerlei Änderung bezüglich des existierenden Rollschrittes notwendig macht, wird die vorliegende Erfindung vorzugsweise in dem Rollpressschritt angewendet, wenn das Metallteil in einer blechartigen oder plattenartigen Form vorliegt.
Auf der anderen Seite umfasst die Herstellung des Metallteils einen Polier- oder einen Mahlschritt. Eine unzählige Anzahl von Kratzern, Rissen und Ähnlichem existiert auf den Oberflächen von Metallteilen, die einen solchen Schritt durchlaufen haben. Des Weiteren existieren eine unzählige Anzahl von Korngrenzen in den Metallteilen, die aus einem Polykristall wie einem rostfreiem Stahl hergestellt werden. Daher können die antibakteriellen Metallteile, wenn Polieren oder Mahlen als Reibeschritt angewendet wird, leicht im oben genannten Fall ohne das Durchführen einer Änderung des existierenden Schrittes erhalten werden. Wie oben erwähnt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung der antibakterielle Inhaltsstoff leicht und wirksam in die Oberflächenschicht des Metallteils eindringen und ein solcher penetrierter Inhaltsstoff kann stabil für einen langen Zeitraum ohne Verlust in kurzer Zeit gehalten werden. Daher kann eine exzellente antibakterielle Eigenschaft über einen längeren Zeitraum gezeigt werden.
1 ist eine Grafik, die die Konzentration und die Penetrierungstiefe des antibakteriellen Inhaltsstoffes in dem Oberflächenanteil des Metallteils zeigt.
Beispiel 1
Eine wässrige Dispersionsflüssigkeit aus feinen Silberpartikeln mit dem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 20 nm (0,02 μm), die durch ein konventionelles Verfahren hergestellt wurde, wird auf ein SUS430 rostfreies Stahlblech in einer Menge von 0,1 g/m² durch Verwendung eines Rollenbeschichters aufgetragen.
Das Silber penetrierte in einen Teil innerhalb einer Oberflächenschicht des rostfreien Stahlbleches unter Anwendung eines Pressdrucks von 10 kg/mm² (Temperatur: 25 °C) auf die beschichtete Oberfläche unter Verwendung einer rollenden Rolle.
Dann wurde das antibakterielle rostfreie Stahlblech durch Abbeizen mit einer 5 % wässrigen Lösung Salpetersäure erhalten.
Der penetrierte Zustand des Silbers in dem Oberflächenschichtanteil dieses antibakteriellen rostfreien Stahlbleches wurde durch ein GDMS-Verfahren (Glühentladungsmassenspektrometrie) analysiert, welches das bestätigte, was in 1 gezeigt wird. Es existieren ungefähr 400 ppm Silberatome auf der Oberfläche und die Silberatome existierten in einer Tiefe von bis zu etwa 6 μm. Daher wird die antibakterielle Eigenschaft nicht durch leichte Abnutzung verloren gehen.
In Bezug auf das der Art hergestellte antibakterielle rostfreie Blech wurde ein antibakterieller Test (Testbakterien: Escherichia coli und Staphylococcus aureus) dann gemäß dem "Filmhaftungsverfahren", das durch die "Antibacterial Product Technology Association" spezifiziert wird, durchgeführt und die Ergebnisse wurden ausgewertet.
Die erhaltenen Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Das Filmhaftungsverfahren wird wie folgt beschrieben:
Eine Testprobe wurde mit 0,5 ml/25 cm² einer bakteriellen Flüssigkeit aus Escherichia coli und Staphylococcus aureus inokuliert, die als eine Bakterienkonzentration von ungefähr 10⁵ cfu/ml formuliert war und die übliche Brühe enthält, die auf 1/500 verdünnt wurde, und ein Polyethylenfilm mit der gleichen Form wie die Testprobe wird auf die Bakterienflüssigkeit platziert. Dann wird die Bakterienflüssigkeit bei einer Temperatur von 35 °C für 24 Stunden kultiviert und die Anzahl von lebenden Bakterien wird gemäß einem Agarplattenverfahren gemessen.
Beispiel 2
Ein antibakterielles Aluminiumblech wurde durch die gleiche Behandlung wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass ein Aluminiumblech anstelle des rostfreien Stahlbleches verwendet wurde.
Der penetrierte Zustand des Silbers in einem Oberflächenschichtanteil dieses antibakteriellen Aluminiumbleches wurde durch das GDMS-Verfahren analysiert, das bestätigte, dass ungefähr 500 ppm Silberatome an der Oberfläche existierten und dass die Silberatome in einer Tiefe von bis zu etwa 10 μm existierten.
Dann wurde die antibakterielle Eigenschaft des der Art hergestellten antibakteriellen Aluminiumbleches gemäß Beispiel 1 bewertet.
Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 3
Ein antibakterieller rostfreier Stahl wurde durch die gleiche Behandlung wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass eine Dispersionsflüssigkeit aus feinen Silberpartikeln mit dem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 100 nm (0,1 μm), die durch ein konventionelles Verfahren hergestellt wurde, verwendet wurde.
Der penetrierte Zustand des Kupfers in einem Oberflächenschichtanteil dieses antibakteriellen rostfreien Bleches wurde durch das GDMS-Verfahren analysiert, das bestätigte, dass ungefähr 350 ppm Kupferatome an der Oberfläche existierten und dass die Kupferatome in einer Tiefe von bis zu etwa 8 μm existierten.
Dann wurde die antibakterielle Eigenschaft des der Art hergestellten antibakteriellen rostfreien Stahlbleches gemäß Anspruch 1 bewertet.
Die Ergebnisse werden auch in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichendes Beispiel 1
Die antibakterielle Eigenschaft eines SUS 430 Stahlbleches, das keine antibakterielle Behandlung durchlaufen hatte, wurde gemäß Beispiel 1 bewertet.
Die Ergebnisse werden auch in Tabelle 1 gezeigt.
Vergleichendes Beispiel 2
Die antibakterielle Eigenschaft eines Aluminiumbleches wie es in Beispiel 2 verwendet wird, das eine antibakterielle Behandlung nicht durchlaufen hat, wurde gemäß Beispiel 1 bewertet.
Die Ergebnisse werden auch in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Aus Tabelle 1 ist klar, dass die Anzahl der lebenden Bakterien weniger als 5 für alle Metallteile betrug, die die antibakterielle Behandlung in den Beispielen 1 bis 3 durchlaufen haben, was bestätigte, dass sie sich eindeutig von den Blechen unterschieden, die die antibakterielle Behandlung in den vergleichenden Beispielen 1 und 2 nicht durchlaufen hatten.
In dem Folgenden werden zwei Arten von Beschichtungsflüssigkeiten, die unten genannt werden, als antibakterielle Beschichtungsflüssigkeit in den Beispielen 4 bis 8 verwendet.
(1) Antibakterielle Beschichtungsflüssigkeit A
Feine metallische Silberpartikel wurden durch Reduzieren von Silbercitrat mit Eisensulfat erhalten, die filtriert und gewaschen wurden. Eine Zusammensetzung, wie sie unten gezeigt wird, wurde durch Vermischen der feinen Silberpartikel und Rohmaterialien formuliert.

Feine metallische Silberpartikel mit dem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von 20 nm 0,1 Gew.-%

Natriumcitrat 0,1 Gew.-%

Nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel 0,3 Gew.-%

Wasser Gleichgewicht
(2) Antibakterielle Beschichtungslösung B
Eine Zusammensetzung, wie sie unten gezeigt wird, wurde durch Vermischen von Kupfersulfat und Rohmaterialien formuliert.

Cu²⁺ 0,1 Gew.-%

Natriumcitrat 0,1 Gew.-%

Nicht-ionisches oberflächenaktives Mittel 0,3 Gew.-%

Wasser Gleichgewicht
Beispiel 4
Die oben genannte antibakterielle Beschichtungsflüssigkeit A wurde auf eine Oberfläche eines SUS 430 rostfreien Stahlbleches (beschichtete Menge: 10 g/m²) aufgetragen. Nach dem Trocknen wurde die getrocknete beschichtete Oberfläche mit einem Hanftuch poliert, das mit einem Nr. 400 Polierpulver (SiC-Pulver #400: JIS R 6001, 1987) imprägniert war, wodurch ein antibakterielles rostfreies Stahlblech erhalten wurde.
Das Waschen der Oberfläche dieses antibakteriellen rostfreien Stahlbleches mit einem neutralen Detergenz zeigte, dass sich das äußere Erscheinungsbild nicht im geringsten von der Oberfläche vor der Behandlung unterscheidet.
Des Weiteren bestätigte die Beobachtung der gewaschenen Oberfläche des rostfreien Stahlbleches mit einem abtastenden Elektronenmikroskop und einem EDMA, dass das Silber in Kratzer, Brüche und Furchen an Korngrenzen, etc. in die Oberfläche des rostfreien Stahlbleches eingedrungen ist.
Des Weiteren bestätigte die Analyse der gewaschenen Oberfläche des rostfreien Stahlbleches mit der Glühentladungsmassenspektrometrie (GDMS), dass das Silber in eine Tiefe von bis zu 10 μm penetrierte.
Beispiel 5
Es wurde ein antibakterielles rostfreies Stahlblech durch die gleiche Behandlung wie in Beispiel 4 erhalten, außer dass die oben genannte antibakterielle Beschichtungslösung B verwendet wurde. Das Waschen der Oberfläche dieses antibakteriellen rostfreien Stahlbleches in der gleichen Weise offenbarte, dass sich ihr äußeres Erscheinungsbild im Vergleich nicht von der Oberfläche vor der Behandlung unterscheidet.
Des Weiteren bestätigte die Beobachtung der gewaschenen Oberfläche des rostfreien Stahlbleches in der gleichen Weise wie in Beispiel 4, dass Kupfer in Kratzer, Risse und Furchen an Korngrenzen etc. an der Oberfläche des rostfreien Stahlbleches eingedrungen ist.
Des Weiteren bestätigte die Analyse der gewaschenen Oberfläche des rostfreien Stahlbleches in der gleichen Weise wie in Beispiel 4, dass Kupfer in eine Tiefe von bis zu 8 μm eingedrungen ist.
Beispiel 6
Eine Oberfläche eines SUS 430 rostfreien Stahlbleches wurde mit Nr. 180 Polierpapier (SiC #180: JIS R 6001, 1987) poliert. Dann wurde während die oben genannte antibakterielle Beschichtungsflüssigkeit A auf die polierte Oberfläche aufgesprüht wurde (beschichtete Menge: 3 g/m²), die Oberfläche mit einem Nr. 320 Polierpapier (SiC #320: JIS R6001, 1987) poliert. Direkt nach dem Polieren wurde das rostfreie Stahlblech alkalisch entwachst und gewaschen, wodurch ein antibakterielles rostfreies Stahlblech erhalten wurde.
Das Erscheinungsbild der Oberfläche des antibakteriellen rostfreien Stahlbleches unterschied sich im Vergleich nicht von der Oberfläche eines rostfreien Stahlbleches, das mit Nr. 320 Polierpapier ohne antibakterielle Behandlung poliert worden war.
Des Weiteren bestätigte die Beobachtung der gewaschenen Oberfläche des rostfreien Stahlbleches in der gleichen Weise wie in Beispiel 4, dass Kupfer in die Kratzer, Risse und Furchen an Korngrenzen, etc. auf der Oberfläche des rostfreien Stahlbleches eingedrungen ist.
Zudem bestätigte die Analyse der gewaschenen Oberfläche des rostfreien Stahlbleches in der gleichen Weise wie in Beispiel 4, dass Silber bis in eine Tiefe von bis zu 9 μm eingedrungen ist.
Beispiel 7
Ein antibakterielles rostfreies Stahlblech wurde durch die gleiche Behandlung wie in Beispiel 6 erhalten, außer dass die oben genannte antibakterielle Beschichtungsflüssigkeit B verwendet wurde. Es wurde erkannt, dass sich das Erscheinungsbild der Oberfläche des antibakteriellen rostfreien Blechs nicht im geringsten im Vergleich mit der Oberfläche eines rostfreien Stahlbleches unterscheidet, das ohne antibakterielle Behandlung mit einem Nr. 320 Polierpapier poliert worden war.
Zudem bestätigte die Beobachtung der Oberfläche der gewaschenen Oberfläche des rostfreien Stahlbleches in der gleichen Weise wie in Beispiel 4, das das Kupfer in Kratzer, Risse und Furchen an Komgrenzen etc. in der Oberfläche des rostfreien Stahlbleches eingedrungen ist.
Zudem bestätigte die Analyse der gewaschenen Oberfläche des rostfreien Stahlbleches in der gleichen Weise wie in Beispiel 4, dass Kupfer bis in eine Tiefe von bis zu 5 μm eingedrungen ist.
Beispiel 8
Die antibakterielle Beschichtungsflüssigkeit A wurde auf die Oberfläche eines SUS 430 rostfreien Stahlbleches durch Eintauchen desselben in eine antibakterielle Beschichtungsflüssigkeit A (beschichtete Menge: 3 g/m²) beschichtet. Die beschichtete Oberfläche wurde mit einem Drahtgewebe ohne getrocknet zu werden gerieben und wurde mit reinem Wasser gewaschen, bevor die antibakterielle Beschichtungsflüssigkeit trocknete, wodurch ein antibakterielles rostfreies Stahlblech erhalten wurde.
Es wurde erkannt, dass das Erscheinungsbild der Oberfläche des antibakteriellen rostfreien Stahlbleches sich im Vergleich nicht von der Oberfläche des rostfreien Blechs vor der Behandlung unterscheidet.
Des Weiteren bestätigte die Beobachtung der gewaschenen Oberfläche des rostfreien Stahlbleches in der gleichen Weise wie in Beispiel 4, dass Silber in Kratzer, Risse und Furchen an Korngrenzen etc. in der Oberfläche des rostfreien Stahlbleches eingedrungen ist.
Zudem bestätigte die Analyse der gewaschenen Oberfläche des rostfreien Stahlbleches in der gleichen Weise wie in Beispiel 4, dass Silber bis in eine Tiefe von bis zu 3 μm eingedrungen ist.
Bezüglich der Teile, die die antibakterielle Behandlung durchlaufen haben oder solcher, die eine solche Behandlung nicht durchlaufen haben, wurde der antibakterielle Test durch das oben erwähnte "Filmhaftungsverfahren" durchgeführt und die Ergebnisse wurden ausgewertet.
Die erhaltenen Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Aus Tabelle 2 ist klar, dass die Anzahl der lebenden Bakterien weniger als 5 für alle Metallteile betrug, die die antibakterielle Behandlung in den Beispielen 4 bis 8 durchlaufen hatten, was bestätigte, dass deren antibakterielle Eigenschaft stark im Vergleich zu den Blechen, die keine antibakterielle Behandlung durchlaufen hatten, verbessert war.
Gemäß dem antibakteriellen Metallteile-herstellenden Verfahren der vorliegenden Erfindung kann eine exzellente antibakterielle Eigenschaft auf das Metallteil durch Pressen oder Reiben der Oberfläche des Metallteils, auf die eine Dispersionsflüssigkeit oder Lösung aus feinen Partikeln des antibakteriellen Inhaltsstoffes aufgetragen wurde, vermittelt werden. Zusätzlich ist eine solche Behandlung extrem einfach und leicht und es können konventionelle Rollschritte, etc. ohne Veränderung verwendet werden. Daher kann der Metallteil mit einer exzellenten antibakteriellen Eigenschaft leicht hergestellt werden.
Zudem wird, da das antibakterielle Metallteil gemäß der vorliegenden Erfindung unter der nicht-erwärmten Bedingung hergestellt wird, der antibakterielle Inhaltsstoff nicht zersetzt. Zudem geht die antibakterielle Eigenschaft nicht durch Abnutzung, etc. verloren. Daher zeigt sich die exzellente antibakterielle Eigenschaft über einen langen Zeitraum und die Oberflächeneigenschaften des Metallteils wie die Schattierung der Farbe verändern sich nicht.

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung eines antibakteriellen Metallteils, das die folgenden Schritte umfasst: a) die Beschichtung einer Dispersionsflüssigkeit aus feinen Partikeln, die aus einem antibakteriellen Inhaltsstoff hergestellt sind, oder einer Lösung eines antibakteriellen Inhaltsstoffes, auf eine Oberfläche eines Metallteils, und b) die Behandlung der resultierenden beschichteten Oberfläche der Art, dass der antibakterielle Inhaltsstoff von der Oberfläche des Metallteils in eine Oberflächenschicht des Metallteils durch – Pressen der resultierenden beschichteten Oberfläche des Metallteils in einem nicht-erwärmten Zustand mit einem Pressdruck von nicht weniger als 1 kg/mm², oder – Reiben der resultierenden beschichteten Oberfläche des metallischen Artikels penetriert.
Das antibakterielle Metallteile-produzierende Verfahren von Anspruch 1, worin der antibakterielle Inhaltsstoff mindestens einer ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Silber, Kupfer, einer Silber-Kupfer-Legierung, Silberchlorid, Silbersulfid, Silberoxid, Silbersulfat, Silberphosphat, einem Silbersalz einer organischen Säure, Kupfer (I)-chlorid, Kupfer (II)-chlorid, Kupfer (I)-sulfid, Kupfer (II)-sulfid, Kupfer (I)-oxid, Kupfer (II)-oxid, Kupfer (I)-sulfat, Kupfer (II)-sulfat, Kupferphosphat und einem Kupfersalz einer organischen Säure besteht.
Das antibakterielle Metallteile- produzierende Verfahren von Anspruch 1, worin die Konzentration des antibakteriellen Inhaltsstoffes in der Dispersionsflüssigkeit oder der Lösung 0,01 bis 10 Gew.-% beträgt.
Das antibakterielle Metallteile-produzierende Verfahren von Anspruch 1, worin die Partikeldurchmesser der feinen Partikel des antibakteriellen Inhaltsstoffes nicht größer als 10 μm sind.
Das antibakterielle Metallteile-produzierende Verfahren von Anspruch 1, worin Pressen Walzen, hydrostatisches Pressen oder Verpressen bedeutet.
Das antibakterielle Metallteile-produzierende Verfahren von Anspruch 1, worin Reiben das Reiben, Schleifen oder Polieren der beschichteten Oberfläche bedeutet.
Das antibakterielle Metallteile-produzierende Verfahren von einem der Ansprüche 1 bis 6, worin ein Teil des antibakteriellen Inhaltsstoffes, der von der Oberfläche des Metallteils nicht in eine Oberflächenschicht des Metallteils penetriert ist, entfernt wird.
Ein antibakterielles Metallteil, das durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 herstellbar ist, worin die penetrierende Tiefe des antibakteriellen Inhaltsstoffes mindestens 0,1 μm beträgt.