JP2000202939A - 抗菌性積層体 - Google Patents
抗菌性積層体Info
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Abstract
たって発現する抗菌性積層体の提供。 【解決手段】少なくともひとつの表面が抗菌性を有する
基材と、該抗菌性表面の少なくともひとつの表面上に形
成された光触媒機能を発現する物質を含有する光触媒層
とを有する抗菌性積層体。基材は、下地基材と、該下地
基材の少なくともひとつの表面に形成された抗菌剤を含
有する抗菌層とからなる積層体であっても、抗菌剤を含
む単層体であってもよい。光触媒機能を有する物質が積
層体最外表面に露出していることが好ましい。
Description
菌性、抗菌性、防カビ性(以下、これらを抗菌性と総称
する)を発現する抗菌性積層体に関する。
下、これらを抗菌作用と総称する)を示す抗菌剤とし
て、金属状態またはイオン状態の銀、銅、亜鉛などが知
られている。これら抗菌剤を成形体あるいは構造体(以
下単に構造体という)の表面に含有させる方法として、
たとえば陶磁器または琺瑯の表面にリン酸銀粉末を積層
し、焼成する陶磁器・琺瑯の抗菌防カビ処理方法が提案
されている(特開平6−234584号)。
用を利用する方法も知られている。たとえば特開平6−
209985号には、建造物の壁材表面に光触媒を担持
させ、壁材にあたる光により室内を抗菌処理する方法が
提案されている。
剤は、暗所でも抗菌作用を発揮するという利点がある
が、表面が汚れたり、菌の死骸が堆積したりすると効果
が低減する欠点がある。また抗菌剤(金属イオン)は、
脱離、剥離などにより経時的に減少して活性低下するた
め、無機金属イオンを構造体表面に継続して供給するシ
ステムが要求される。一方、光触媒は、汚染物や死骸を
も光分解しうるので清浄な表面を保ち抗菌作用を持続し
うるが、充分な光量がなければその作用を発現しない。
このため両者を複合して互いの欠点を補う方法も種々提
案されている。
たとえば琺瑯体としては、琺瑯層中に、抗菌剤と光触媒
とを含ませたもの(図3)、予め抗菌剤を含ませた光触
媒コーティング剤を琺瑯表面に塗布することにより、琺
瑯層表面に光触媒を濃縮させたもの(図4)、あるいは
琺瑯層表面に光触媒層を設け、光触媒層の表面に抗菌剤
を担持または固定したもの(図5)などが知られてい
る。しかしながら上記いずれの技術も、抗菌作用が不充
分であったり、あるいは作用の持続性が不充分であるな
どして、抗菌作用とその持続性の両方の要求を満たすと
はいえない。
うな従来の抗菌性構造体の問題点を解決すべく、抗菌剤
としての銀イオン(銀塩)と光触媒としての酸化チタン
粒子を含む抗菌琺瑯鋼板を具体例として、特にその構造
について検討した。たとえば前記図3に示す構造体で
は、酸化チタン粒子(光触媒)は琺瑯層中に埋もれて充
分に働けないことがわかった。また図4あるいは図5に
示す構造体では、長期間使用すると、抗菌剤(銀イオ
ン)が減少して抗菌作用が低下することがわかった。
たところ、琺瑯層中に抗菌剤および光触媒を含ませた場
合には、抗菌剤は長期にわたって少しずつ表面に滲出し
て抗菌作用を持続するのに対し、光触媒は、表面に露出
しているもの以外は全く抗菌作用を示さないことがわか
った。さらに抗菌剤は、図4または図5に示すように、
表面に濃縮しておくとすぐに脱離して、抗菌作用がなく
なるのに対し、琺瑯層中に分散させておくと脱離せずに
長期に抗菌作用を持続し、一方、光触媒は表面に高度に
濃縮しておいた方が抗菌作用が高く、表面に濃縮しても
固定化すれば長期にわたって脱離せず、抗菌作用を持続
することもわかった。
光触媒は表面に濃縮固定化させる構造体とすれば、両者
の複合効果を最も効率的に発現し得る。本発明はこのよ
うな知見に基づいてなされたものであって、このような
概念(構造)は、本発明者によって創作されたものであ
る。またこのような構造による効果は、琺瑯鋼板のみな
らず塗装鋼板さらには抗菌剤を含むステンレス鋼板など
にも応用可能であることも分かった。
なくともひとつの表面が抗菌性を有する基材と、該抗菌
性表面の少なくともひとつの表面上に形成された光触媒
機能を発現する物質を含有する光触媒層とを有すること
を特徴としている。このような抗菌性積層体は、長期に
わたって抗菌性を発現する。上記基材は、下地基材と、
該下地基材の少なくともひとつの表面に形成された抗菌
性金属および/または抗菌性金属イオンを含有する抗菌
層とからなる積層体であっても、抗菌性金属および/ま
たは抗菌性金属イオンを含む単層体であってもよい。本
発明では、光触媒機能を有する物質が積層体最外表面に
露出していることが好ましい。
選ばれる少なくとも一種であり、前記抗菌性金属イオン
は、銀イオン、銅イオン、亜鉛イオンから選ばれる少な
くとも一種であることが好ましい。またアンモニウム塩
系、環状窒素イオウ化合物系などの有機系抗菌剤の使用
も可能である。前記光触媒機能を有する物質は酸化チタ
ンであることが好ましい。抗菌層は、通常バインダーを
含み、たとえば琺瑯、ガラスまたは樹脂を含んでいる。
を具体的に説明する。本発明に係る抗菌性積層体は、少
なくともひとつの表面が抗菌性を有する基材と、該抗菌
性表面の少なくともひとつの表面上に形成された光触媒
機能を発現する物質を含有する光触媒層とを有する。上
記表面が抗菌性である基材は、下地基材の少なくともひ
とつの表面に抗菌性を有する層が形成された多層構造で
あってもよく、あるいは基材自体が抗菌性を有する単層
構造であってもよい。
例として、抗菌性積層体の部分断面図を示す。抗菌性積
層体1は、下地基材2と、該下地基材2の少なくともひ
とつの表面に形成された抗菌層3と、該抗菌層3の表面
に形成された光触媒層4とを有している。
途、製造条件に応じて適宜選択されればよく、金属、各
種樹脂、セラミックス、陶磁器、ガラス、さらにはこれ
らの複合体(たとえば鋼、ステンレス、アルミニウムな
どの金属の表面を、各種樹脂、セラミック、ガラスなど
で被覆したもの)などであればよい。下地基材2は特に
限定されないが、抗菌性積層体の製造時には、通常、光
触媒層4の焼成工程が加えられるので、焼成温度に耐え
うる材質であることが望ましい。
瑯板である場合には、下地基材2は、たとえば鉄板、鋼
板、アルミニウム板などの金属板、およびこれら金属板
に、亜鉛メッキ、アルミニウムメッキ、アルミニウム亜
鉛合金メッキ、鉄亜鉛合金メッキなどのメッキ処理、化
成処理、クロメート処理などの表面処理を施したものが
用いられる。このうちでもメッキなどの表面処理を施
し、耐食性、耐候性等を備えた金属板であることが好ま
しい。また抗菌性積層体がタイルである場合には、下地
基材としては陶磁器が用いられる。下地基材2は、主と
して板状体について説明するが、以下のような抗菌層3
および光触媒層4を形成できるものであればその形状は
問わない。
つの表面に形成されており、抗菌性金属および/または
抗菌性金属イオンを含有している。ここで抗菌性とは、
殺菌性、抗菌性、防カビ性などをすべて含む意味で用い
られる。すなわち、細菌やカビなどの増殖を防止した
り、細菌、カビなどを殺すことを意味する。抗菌性金属
または抗菌性金属イオンの抗菌作用のメカニズムは定か
ではないが、抗菌層3に含まれる抗菌性金属および/ま
たは抗菌性金属イオンとしては、抗菌性作用を示す金属
または金属イオンとして公知のものが特に限定すること
なく挙げられる。抗菌性金属または抗菌性金属イオンと
しては、通常、金属状態またはイオン状態の銀、銅、亜
鉛、チタン、タングステンなどが挙げられる。抗菌層3
は、2種以上の金属種を含んでいてもよく、金属および
イオン状態の金属をいずれも含んでいてもよい。これら
のうちでも、銀、銅、亜鉛、銀イオン、銅イオン、亜鉛
イオンが好ましい。
は、抗菌層3を形成する際に抗菌性金属イオンを含む物
質を用いればよい。この物質としては、たとえば硝酸イ
オン、硫酸イオン、ハロゲンイオンとくに塩素イオン、
酢酸イオン、乳酸イオン、イオウイオンなどを上記金属
イオンの対イオンとする塩、および上記金属イオンを担
持したゼオライト、アパタイト、シリカ、ガラス、チタ
ニア、リン酸ジルコニウム、リン酸アルミニウムなどが
挙げられる。以下、抗菌性金属および抗菌性金属イオン
を含む物質を抗菌剤と称することもある。また、塩化ベ
ンザルニコムなどのアンモニウム塩、脂肪酸エステル、
環状窒素イオウ化合物などの有機系抗菌剤を用いてもよ
い。これら有機系抗菌剤は、後述するバインダーとし
て、樹脂を用いた場合に好適である。
バインダーとから形成される。バインダーとしては、抗
菌剤を下地基材2に保持しうるものであればよく、光触
媒層4の焼成温度に耐えうるものであれば有機質であっ
ても無機質であってもよく、また熱可塑性であっても、
熱硬化性であってもよい。このようなバインダーとして
は、琺瑯釉薬、ガラス釉薬、シリコーン樹脂、アクリル
樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、金属アルコキシ樹
脂、アルカリシリケート、セメント、モルタルなどが挙
げられる。また着色剤などを含んでいてもよく、たとえ
ば上記バインダーを含む塗料などを用いることもでき
る。
好ましく用いられる。琺瑯釉薬は、公知の釉薬を広く用
いることができるが、たとえばTi O2 、Si O2 、Z
r O 2 などのMO2 系化合物、P2 O5 、V2 O5 など
のM2 O5 系化合物、Sb2O 3 、Al2O3 、B2 O3 な
どのM2 O3 系化合物、Na2O、K2 O、Li2Oなどの
M2 O系化合物、Zn O、Ba O、Ca OなどのMO系
化合物、ZrF4 、AlF3 などのフッ化物系化合物な
どの鉱物原料から得られる釉薬を用いることができる。
このなかでもM2 O5 系釉薬、特にP2 O5 を釉薬中に
50重量%以上含有する釉薬は焼成温度が低いので好ま
しい。釉薬は、鉱物原料に加えて必要に応じて他の成分
たとえば水などを含んでいてもよい。
に抗菌層3の抗菌剤含量が、0.1〜20重量%好まし
くは0.5〜5重量%となるように用いることが望まし
い。抗菌層3を形成する際には、抗菌剤をバインダー中
によく分散することが望ましい。抗菌層3は、通常、抗
菌剤とバインダーとの混合物から、基材2の少なくとも
ひとつの表面上に膜を形成し、膜を乾燥あるいは焼成す
ることにより形成される。膜の形成は、塗布あるいは吹
きつけなどどのような方法で行ってもよい。また膜の乾
燥あるいは焼成は、バインダーの種類などによっても異
なるが、たとえばバインダーとして上記琺瑯質釉薬を用
いる場合には、通常500〜800℃程度で焼成され
る。本発明では、抗菌層3の厚みは、10μm以上好ま
しくは10〜1000μm程度であることが望ましい。
抗菌層3は、下地基材の少なくともひとつの表面に形成
されていればよく、たとえば下地基材が板状体であると
き、片面または両面に形成されていてもよい。
を含有する層であって、上記のような抗菌層3の表面に
形成されている。光触媒機能を発現する物質としては、
活性酸素を生成しうる程度の光活性を有する物質であれ
ばよい。具体的には光触媒として公知のものを広く用い
ることができ、たとえばTiO2 、ZnO、SrTiO
3 、SnO2 、GaP、CdS、CdSe、MoS、F
e2 O3 、WO3 、K 4 NbO17、KTaO3 などを用
いることができる。以下これらの物質を光触媒と称す。
面にスーパーオキサイドイオン(・O2 - )、水酸基ラ
ジカル(・OH)などが生成する。この・O2 - 、・O
Hには抗菌作用および油などの有機物を分解する浄化作
用、防臭作用がある。本発明では、光触媒のうちでも、
TiO2 (酸化チタン)が好ましく用いられる。TiO
2 は、ルチル型よりもアナターゼ型が高い抗菌作用を示
すため好ましい。
であると充分な抗菌作用を示すので好ましい。さらに好
ましくは1〜50nmである。光触媒層4は、光触媒に
加えてバインダーを含有していてもよい。バインダーと
しては、光とくに紫外線透過性のものが好ましく、たと
えばシリコーン、シリカ、フッ素樹脂などが挙げられ
る。
で存在する必要があり、光触媒は光とくに紫外線透過性
のバインダーであればバインダー中に埋もれていてもよ
いが、積層体最外表面に露出していることが好ましい。
光触媒とバインダーを含むものとして市販品を用いるこ
ともでき、たとえば酸化チタンゾルおよび/または酸化
チタンパウダーと、バインダーとを混合した酸化チタン
ゾル液などを用いることができる。より具体的には、C
ZG220(多木化学(株)製)などが挙げられる。
ーとの混合物を、抗菌層3の表面上に膜を形成し、膜を
乾燥あるいは焼成することにより形成される。膜の形成
は、塗布あるいは吹きつけなどどのような方法で行って
もよい。塗布温度は通常、常温〜100℃で行うが、こ
れ以外の温度域で行うことも可能である。また膜の乾燥
あるいは焼成は、バインダーの種類などによっても異な
るが、酸化チタンの場合には、800℃以上で焼成する
とルチル型になるので、800℃よりも低い温度で行う
ことが好ましい。たとえば市販の酸化チタンゾル液を用
いた場合には、通常150〜600℃程度で焼成され
る。また常温乾燥型の酸化チタンゾル液を用いることも
可能である。本発明では、光触媒層4の厚みは、0.0
1〜5μm好ましくは0.1〜1μm程度であることが
望ましい。
態様例を示す。図2において、基材5は抗菌性金属およ
び/または抗菌性金属イオン(抗菌剤)を含む単層体で
あり、図1と同一符番は図1と同様のものを示し、ここ
ではその説明を省略する。基材5は、それ自体に上記し
た抗菌剤を含むものであり、たとえば合金成分として銀
や銅などを含む抗菌ステンレス、抗菌アルミニウムなど
が挙げられる。図2に示す態様において、たとえば基材
5が板状体である場合には、その両表面とも抗菌性を示
すが、光触媒層4は少なくともひとつの表面に形成され
ていればよい。また基材5は、板状体に限定するもので
なく、光触媒層4を形成できるものであればその形状は
問わない。基材5の表面には、上記図1の態様と同様に
して光触媒層4を形成することができる。本発明では、
抗菌性積層体として、抗菌琺瑯鋼板、抗菌塗装鋼板、抗
菌タイル、抗菌鋼板が好ましく例示される。
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 (実施例1)図1に示す抗菌性積層体を製造した。琺瑯
用フリット(組成:P2 O5 50重量%、Sb2 O3 1
1重量%、Al2O3 8重量%、B2 O3 0.5重量%
を含む)に、銀系抗菌剤(組成:ケイ酸ジルコニウム銀
(東亜合成(株)製)を混合してスリップを調製し、鋼
板片面に施釉し、500℃で焼成し、厚み100μmの
抗菌性琺瑯層を形成した。なお、抗菌性琺瑯層中の銀系
抗菌剤の含有量は2重量%である。次いで抗菌層表面に
酸化チタンゾル液(TAK70多木化学(株)製)を塗
布し、300℃で焼成して厚み0.3μmの光触媒層を
形成して、抗菌琺瑯鋼板を製造した。
を、通常の室内に、製造後3日放置した試験片と、3ケ
月放置した試験片とについて抗菌試験を実施した。抗菌
試験は試験片に所定の方法(銀等無機抗菌剤研究会の抗
菌力試験法Iフィルム密着法に準拠)で大腸菌液を塗布
し、暗所24時間放置後またはブラックライトで0.2
mW/cm2 の光を4時間照射した後に試験片表面より回
収した菌液中の菌数を培養によって測定し、死滅した菌
の割合を求めた。結果を表1に示す。3ケ月後でも殺菌
率は暗所、光照射後ともに99%以上であり、十分な抗
菌作用を示した。
体を製造した。実施例1と同じ琺瑯用フリットに、銀系
抗菌剤(実施例1と同じ)と、光触媒活性を有する酸化
チタン微粒子(7nm)を混合してスリップを調製し、
鋼板片面に施釉し、500℃で焼成し、厚み100μm
の抗菌層を形成し、抗菌琺瑯鋼板を製造した。なお琺瑯
層中の銀系抗菌剤の含有量は2重量%、酸化チタンの含
有量は10重量%である。得られた抗菌琺瑯鋼板につい
て実施例1と同様の抗菌試験を実施した。結果を表1に
示す。初期の暗所放置後殺菌率は高いものの、3ケ月後
の殺菌率は暗所、光照射後ともに大きく低下していた。
光照射後の殺菌率は50%以下であり、光触媒効果はほ
とんど見られなかった。
体を製造した。実施例1と同じ琺瑯用フリット(抗菌剤
および光触媒を含有しない)のみからスリップを調製
し、鋼板片面に施釉し、500℃で焼成し、厚み100
μmの琺瑯層を形成した。次いで、銀系抗菌剤(実施例
1と同じ)を酸化チタンゾル液(実施例1と同じ)に5
重量%の量で混合したものを、琺瑯層表面に塗布し、3
00℃焼成して厚み0.3μmとした。得られた抗菌琺
瑯鋼板について実施例1と同様の抗菌試験を実施した。
結果を表1に示す。初期の殺菌率はやや低く、3ケ月後
の暗所放置後の殺菌率は大きく低下していた。
体を製造した。実施例1と同じ琺瑯用フリット(抗菌剤
および光触媒を含有しない)のみからスリップを調製
し、鋼板片面に施釉し、500℃で焼成し、厚み100
μmの琺瑯層を形成した。次いで酸化チタンゾル液(実
施例1と同じ)を0.3μmの厚みとなるように塗布
し、さらに塗膜上に膜厚0.1μmとなる量の銀系抗菌
剤(実施例1と同じ)をのせて焼成し、抗菌琺瑯鋼板を
製造した。得られた抗菌琺瑯鋼板について実施例1と同
様の抗菌試験を実施した。結果を表1に示す。初期の殺
菌率はやや低く、3ケ月後の暗所放置後の殺菌率は大き
く低下していた。
体を製造した。フッ素樹脂系塗料に、銀系抗菌剤(実施
例1と同じ)を混合して抗菌塗料を調製し、鋼板表面に
塗布、150℃で乾燥して、厚み100μmの抗菌性塗
膜層を形成した。なお、抗菌性塗膜層中の銀系抗菌剤の
含有量は3重量%である。次いで抗菌性塗膜層表面に、
実施例1と同様にして厚み0.3μmの光触媒層を形成
して抗菌塗装鋼板を製造した。得られた抗菌塗装鋼板に
ついて、実施例1と同様の抗菌試験を実施した。結果を
表1に示す。3ケ月後でも殺菌率は暗所、光照射後とも
に99%以上と十分な抗菌作用を示した。
ス板の表面に、実施例1と同様にして厚み0.3μmの
光触媒層を形成して図2に示す様態の抗菌性積層体を製
造した。3ケ月後でも殺菌率は暗所、光照射後ともに9
9%以上であり、十分な抗菌作用を示した。
うに特定構造を有しており、長期にわたって抗菌性を発
現することができる。
であるときの部分断面図である。
であるときの部分断面図である。
来の抗菌性積層体を模式的に示す部分断面図である。
有する従来の抗菌性積層体を模式的に示す部分断面図で
ある。
に抗菌剤を担持または固定した従来の抗菌性積層体を模
式的に示す部分断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】少なくともひとつの表面が抗菌性を有する
基材と、該抗菌性表面の少なくともひとつの表面上に形
成された光触媒機能を発現する物質を含有する光触媒層
とを有する抗菌性積層体。 - 【請求項2】前記基材が、下地基材と、該下地基材の少
なくともひとつの表面に形成された抗菌性金属および/
または抗菌性金属イオンを含有する抗菌層とからなる積
層体である請求項1に記載の抗菌性積層体。 - 【請求項3】前記基材が、抗菌性金属および/または抗
菌性金属イオンを含む単層体である請求項1に記載の抗
菌性積層体。 - 【請求項4】前記光触媒機能を有する物質が積層体最外
表面に露出していることを特徴とする請求項1〜3のい
ずれかに記載の抗菌性積層体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00790499A JP3465018B2 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 抗菌性積層体 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP00790499A JP3465018B2 (ja) | 1999-01-14 | 1999-01-14 | 抗菌性積層体 |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2000202939A true JP2000202939A (ja) | 2000-07-25 |
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Family
ID=11678562
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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