JPH0687714A - 抗菌性セラミックス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 抗菌性金属、特に銀、銅、亜鉛、ニッケル、
白金、錫、ヒ素、カドミウム及びクロムよりなる群から
選ばれた少なくとも１種の金属又は金属塩を担持した抗
菌性セラミックスと無機系酸化物、特にジルコニア、ア
ルミナ、シリカ、珪酸、酸化鉄、酸化チタン、酸化カル
シウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化銅及びゼオ
ライトよりなる群から選ばれた少なくとも１種の無機系
酸化物とよりなり、抗菌性セラミックスと無機系酸化物
の割合が重量で９９：１〜１：９９である抗菌性セラミ
ックス。 【効果】 無機系酸化物の共存により、担持された抗菌
性金属又は金属塩の変色、水中への溶出がなくなり、焼
成しても抗菌力が低下せず、加えてその抗菌力はリン酸
カルシウム系セラミックス抗菌剤単独より著しく強化さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は抗菌性セラミックス、詳
しくは金属又はそのイオンを担持させたセラミックス
と、無機系酸化物とよりなり、場合によっては、それを
焼成することにより得られる抗菌性セラミックスに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】銀、銅、亜鉛などの金属及びその塩が、
強い抗菌性を有することは古くから知られており、それ
を利用する方法が種々検討されている。然しながら、こ
れらは金属又は塩であるため、有機物への溶解性、分散
性がわるく、又水中に溶出する、光、熱、物質などによ
り変色するなどの性質を有するため、その用途が限定さ
れていた。

【０００３】近年、これらの金属及び金属塩を、安全
に、そして広範囲に使用できるようにした抗菌性材料と
して、ゼオライト、ハイドロキシアパタイト、シリカ、
アルミナ、酸化チタン、リン酸カルシウム、リン酸亜
鉛、リン酸ジルコニウム、リン酸アルミニウムなどのセ
ラミックスに、これらの金属又は金属塩を吸着又はイオ
ン交換により担持させた抗菌剤が種々提案されている。
これらの方法によりえられた抗菌剤は、有機物質への分
散性、混合性、抗菌性金属又は金属塩の水中への溶出性
が改善されているので、従来のものより安全に、広く使
用されえるが、これらの方法によってえられた抗菌剤で
も、抗菌性金属や金属塩の変色や、水中への溶出が完全
に解決されているとは云えず、長期間の使用で、担持さ
れた抗菌性金属や金属塩が僅かづつ水中に溶出したり、
変色したりするため、抗菌剤の性質が徐々に変化し、長
期間の使用に適し難い。

【０００４】そこで抗菌性金属又はその塩の変色及び水
中への溶出が殆んどなく、有機物との混合、分散性が良
好で、抗菌力の低下がなく、安全に長期間有機物に混合
して使用できる無機性抗菌剤の製法を種々検討した結
果、銀、銅、亜鉛などの金属及びその塩を担持させたセ
ラミックスを、８００℃以上に焼成することにより、担
持された金属がセラミックスに強く結合され、抗菌性金
属の変色、水中への溶出がなくなり、有機物への混合、
分散性も良好であるので、安全に長期間使用できる抗菌
性セラミックスがえられることを確め、特願平２−２２
６７３８号として特許出願した。この方法によりえられ
た抗菌剤は、有機物への混合、分散性も良く、抗菌性金
属の変色、水中への溶出がなく、熱に対しても安定で変
質しないので、合成樹脂、合成繊維などに分散させ安全
に長期間使用できる。

【０００５】然しながら、抗菌性物質として、銀、銅、
亜鉛及びそれらの塩を、セラミックスに担持させた後焼
成するため、焼成工程を必要とする上、高価な銀塩を使
用したり、焼成したりするので、焼成により、担持され
た抗菌性金属が、担体より揮発、遊離、放散したりする
ことがあり、製造法が複雑で、コスト高になり、抗菌力
が焼成により低下する可能性がある。特にリン酸カルシ
ウム系セラミックスを担体として使用すると、焼成後抗
菌力が低下するという好ましくない現象を生じる。リン
酸カルシウム系化合物は、有機物への混合、分散性がよ
く、生体無害の物質であり、各種の医薬、栄養剤として
使用されているものである。又他のセラミックスでは焼
成しても抗菌性金属イオンの溶出が抑えられないことが
多い。従って、金属又はそのイオンを担持させたセラミ
ックスで、焼成することなしに担持された金属及びその
イオンが、変色、水中への溶出することがなく、又焼成
しても抗菌力が低下しない抗菌剤が製造できれば、抗菌
剤として好ましいと云える。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、安価に製造
でき、焼成せずとも金属又はそのイオンの変色、水中へ
の溶出がないので、長期間安全に使用できる金属又はそ
のイオンを担持させた抗菌性セラミックスを提供するこ
とを第１の目的としている。

【０００７】更に焼成しても、抗菌力の低下がみられな
い抗菌性セラミックスを提供することを第２の目的とし
ている。

【０００８】更に、抗菌性金属例えば銀、銅、亜鉛、ニ
ッケル、白金、錫、ヒ素、鉛、カドミウム、クロムなど
より選ばれた少なくとも１種の金属又はそのイオンを担
持したセラミックスであり、焼成せずとも担持した金属
又は金属イオンの変色、水中への溶出がなく、又焼成し
ても抗菌力の低下しない抗菌性セラミックスを提供する
ことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】前記の課題を解
決するため、本発明は、上記したように、抗菌性金属又
は金属イオンを担持したセラミックスと、無機系酸化物
とよりなる抗菌性セラミックスを提案する。更に、得ら
れた抗菌性セラミックスを８００℃以上で焼成すること
も可能であり、又は８００℃以上で焼成した抗菌性金属
又は金属イオン担持セラミックスに、無機系酸化物を添
加することも可能である。

【００１０】本発明に使用されるセラミックスとして
は、SiO₂、Al₂O₃ 、Fe₂O₃ 、CaO 、MgO 、No₂O、K₂O 、
TiO₂、P₂O₅、B₂O₃、SO₃ 、H₂O などの相互間で作られる
１〜４成分の化合物、固溶体、ガラス質あるいはそれら
の複合体であるセラミックス、例えば鉱物、粘土、陶
土、ドロマイト、無機質断熱材、人造鉱物ゼオライトな
ど、及びカルシウム、亜鉛、アルミニウム、ジルコニウ
ムなどのリン酸塩などのリン酸塩セラミックスの微粉末
が使用される。リン酸カルシウム系セラミックスでリン
酸３カルシウム、リン酸水素カルシウム、ピロリン酸カ
ルシウム、メタリン酸カルシウム、ハイドロキシアパタ
イト及びハロゲン化アパタイトなどは歯磨き研磨剤とし
て使用されているものであり、特にハイドロキシアパタ
イトは骨、歯の成分で無害であり、有機物への混合、分
散性も極めて良好であるので特に好ましいと云える。

【００１１】これらセラミックスに担持させる金属又は
そのイオンは、抗菌性を有する金属又は金属イオンであ
ればいかなるものでも使用できるが、特に銀、亜鉛、
銅、ニッケル、白金、錫、ヒ素、鉛、カドミウム、及び
クロムより選ばれた１種又は２種以上の金属塩より選択
されることが好ましい。これら金属塩水溶液をセラミッ
クスに、常法により吸着又はイオン交換により金属又は
金属塩を担持させて金属又は金属イオンを担持したセラ
ミックスをえる。担持する金属又は金属イオンの量は、
処理する金属塩水溶液濃度により任意に選択できるが、
一般に担持した金属又はそのイオンの量は、使用したリ
ン酸カルシウム系セラミックスに対し、重量で0.００１
％以上、好ましくは0.１〜１５％程度になるように水溶
液濃度を選択する。

【００１２】このようにしてえられた金属又は金属イオ
ンを担持したセラミックスに、無機系酸化物を添加す
る。使用される無機系酸化物としては、安定で無害な無
機酸化物が使用され、アルカリ土類、チタン族、亜鉛
族、鉄族などの金属酸化物、シリカ、珪酸、アルミナ、
酸化銅及びゼオライトよりなる群から選ばれた１種又は
２種以上の酸化物であり、特にジルコニア、アルミナ、
シリカ、珪酸、酸化鉄、酸化チタン、酸化カルシウム、
酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化銅、ゼオライトなど
が好ましい。無機系酸化物の金属又は金属イオンを担持
したセラミックスに対する添加割合は、担持させた抗菌
性金属又は金属イオンの量により変化させるが、一般に
金属又は金属イオンを担持したセラミックスに対し重量
で0.１％以上、好ましくは１〜９９％である。

【００１３】このように、本発明の抗菌性セラミックス
は、金属又はそのイオンを担持したセラミックスと無機
系酸化物とよりえられているので、金属又は塩として高
価な材料を使用しても、全体として安価に製造すること
ができる上、担持した金属又は金属イオンは、共存する
無機系酸化物の影響により、変色、水中への溶出が少な
くなるともとに、無機系酸化物を添加しないセラミック
スと同等又はそれ以上の抗菌力を示す。無機系酸化物の
共存により、かかる利点を示す理由は明らかでないが、
金属イオンによる抗菌作用が、抗菌性金属の表面酸化
や、活性酸素によると考えられているので、無機系酸化
物の共存により金属表面酸化や、活性酸素の作用が増強
される、或は又、これら使用する無機系酸化物が、遠赤
外線放射セラミックスであるので、加熱などして遠赤外
線を放射させていないが、共存する無機系酸化物の物理
的化学的性質により、金属イオンの抗菌性が増加され、
抗菌性金属イオンの水中への溶出が妨害されているもの
と考えられる。

【００１４】このようにしてえられた本発明の抗菌性セ
ラミックスは、８００℃以上で焼成しても抗菌力の低下
がみられない。このことは共存する無機系酸化物によ
り、焼成しても抗菌性金属又は金属イオンの揮発、遊
離、放散がさまたげられているためと考えられる。この
ように無機系酸化物の共存が、金属又は金属イオンを担
持したセラミックスの抗菌性に著しい利点をもたらすこ
とは本願で初めて明らかになったものであるとともに、
金属又は金属イオンを担持したセラミックスに限らず、
担体としてゼオライト、シリカ、酸化チタンなどを用い
た抗菌性金属又は金属イオン担持抗菌剤に対しても、こ
れら無機系酸化物の共存が、有効に作用するであろうこ
とをこれらの結果は示唆しているものと云える。

【００１５】このようにしてえられた抗菌性セラミック
スは、ペレット、球状、円筒状、円柱状、ハニカム状、
フィルタなどに成形、焼成することが可能であり、簡単
に抗菌力の強い成形体をえることができる。従って、貯
水槽、プール、風呂等の水の除菌、ロ過用フィルターと
して、又魚の養殖池や畑、芝生、鉢等の土壌の除菌用と
して、成形された抗菌性セラミックスを必要とする場合
に、本発明の抗菌性セラミックスを成形して使用するこ
とは容易である。以下に実施例を示して本発明を具体的
に説明する。

【００１６】

【実施例１】銀１％、亜鉛0.５％を担持したハイドロキ
シアパタイト抗菌剤（以後１−３という）９９部に対
し、ジルコニア６５％、シリカ３３％、酸化第二鉄２％
を混合したセラミックス粉末（１−２）を１部添加し、
良く混合する（１−１）。

【００１７】

【実施例２】（１−３）１部に対し、アルミナ５０％、
酸化チタン４７％、酸化カルシウム３％を混合したセラ
ミックス粉末（２−２）を９９部添加し、良く混合する
（２−１）。

【００１８】

【実施例３】（１−３）５０部に対し、酸化マグネシウ
ム５０％、酸化亜鉛４９％、酸化銅１％を混合したセラ
ミックス粉末（３−２）を５０部添加し、良く混合する
（３−１）。

【００１９】

【実施例４】（１−３）９０部に対し、ゼオライト（４
−２）を１０部添加して良く混合する（４−１）。

【００２０】

【実施例５】 抗菌力試験 （１−１）〜（４−１）の試料を0.００１重量％加えた
リン酸緩衝液に、大腸菌の菌液を添加して大腸菌に対す
る抗菌力を測定した。比較として同様に（１−２）〜
（４−２）の無機系酸化物の抗菌力試験を行なった。
又、銀１％、亜鉛0.５％を担持したハイドロキシアパタ
イト抗菌剤について0.０１重量％及び0.００１重量％加
えたリン酸緩衝液で抗菌力試験を行なった。その結果を
表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】この結果より、銀１％、亜鉛0.５％を担持
したハイドロキシアパタイト抗菌剤と（１−２）〜（４
−２）の無機系酸化物を0.００１％添加した抗菌試験で
は抗菌力が見られなかったが、（１−１）〜（４−１）
の試料では抗菌力が認められた。この事より、抗菌性金
属含有リン酸カルシウム系セラミックスに無機系酸化物
を混合することにより抗菌力の増強が認められた。

【００２３】又、抗菌性金属として銅、ニッケル、白
金、錫、ヒ素、鉛、カドミウム、クロム等を用いた場合
にも同様の結果が得られた。

【００２４】

【実施例６】銅５％、亜鉛３％を担持したゼオライト抗
菌剤５部に対し、酸化カルシウム２０％、ジルコニア８
０％を混合したセラミックス粉末９５部を添加し、良く
混合する。

【００２５】

【実施例７】銀２％、亜鉛２％を担持したリン酸３カル
シウム抗菌剤１０部に対し、麦飯石（シリカ、アルミナ
を主成分とする天然石）４０％、ゼオライト６０％を混
合したセラミックス粉末を９０部添加し、良く混合した
後、成形、１０００℃で焼成して直系約１cmの球を得
た。

【００２６】

【実施例８】銀１％を担持したリン酸ジルコニウム抗菌
剤２０部に対し、酸化亜鉛２０％、モンモリロン石（シ
リカを主成分とする天然石）８０％を混合したセラミッ
クス粉末を８０部添加し、良く混合した後、成形、８０
０℃で焼成して直系約１cmの球を得た。

【００２７】

【実施例９】銀１％、銅３％を担持したシリカ抗菌剤３
０部に対し、酸化チタンを７０部添加し、良く混合した
後、成形、１１００℃で焼成して直系約１cmの球を得
た。

【００２８】

【実施例１０】白金0.１％、ニッケル１％を担持したリ
ン酸亜鉛抗菌剤５０部に対し、麦飯石６０％、ゼオライ
ト４０％を混合したセラミックス粉末を５０部添加し、
良く混合した後、成形、８００℃で焼成して直系約１cm
の球を得た。

【００２９】〔実施例６〕〜〔実施例１０〕で得られた
試料についても〔実施例５〕と同様の抗菌力試験を行な
った結果、〔実施例７〕のリン酸３カルシウム抗菌剤に
ついては抗菌力の増強が、他の試料については無機系酸
化物を添加したことにより抗菌性金属の割り合いが減少
しているにもかかわらず、無機系酸化物を添加する前と
同等の抗菌力が得られた。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、金属又は金属イオ
ンを担持したセラミックスと無機系酸化物とよりなる本
発明による抗菌性セラミックスは、金属又は金属イオン
の変色、水中への溶出がないので、焼成して使用する必
要がなく、又焼成しても抗菌力の低下がない。加えて無
機系酸化物の共存によりその抗菌力が増加しているの
で、少量の金属又は金属イオンの担持量で、強い抗菌力
を有する抗菌剤がえられる。又焼成する必要がないので
簡単に製造できる。加えて成形、焼成により各種の形状
の成形物がえられるので、各種の用途に使用可能であ
る。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抗菌作用を有する金属又は金属イオンを
   担持したセラミックスと、少なくとも１種類の無機系酸
   化物とよりなることを特徴とする抗菌性セラミックス。
2. 【請求項２】 抗菌作用を有する金属又は金属イオンが
   銀、銅、亜鉛、ニッケル、白金、錫、ヒ素、鉛、カドミ
   ウム及びクロムから選ばれた少なくとも１種である請求
   項１の抗菌性セラミックス。
3. 【請求項３】 金属又は金属イオンを担持したセラミッ
   クスがリン酸塩、シリカ、ゼオライトである請求項１及
   び２の抗菌性セラミックス。
4. 【請求項４】 リン酸塩がリン酸カルシウム、リン酸亜
   鉛、リン酸ジルコニウム、リン酸アルミニウムである請
   求項１乃至３の抗菌性セラミックス。
5. 【請求項５】 リン酸カルシウムがリン酸３カルシウ
   ム、リン酸水素カルシウム、ピロリン酸カルシウム、メ
   タリン酸カルシウム、ハイドロキシアパタイト及びハロ
   ゲン化アパタイトである請求項１乃至４の抗菌性セラミ
   ックス。
6. 【請求項６】 無機系酸化物がジルコニア、アルミナ、
   シリカ、酸化鉄、酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マ
   グネシウム、酸化亜鉛、酸化銅、ゼオライトである請求
   項１乃至５の抗菌性セラミックス。
7. 【請求項７】 金属又は金属イオンを担持したセラミッ
   クスと無機系酸化物との割り合いが重量で９９：１〜
   １：９９である請求項１乃至６の抗菌性セラミックス。
8. 【請求項８】 担持された金属又は金属イオンがセラミ
   ックスの重量に対し0.１〜１５％である請求項１乃至７
   の抗菌性セラミックス。
9. 【請求項９】 金属又は金属イオンを担持したセラミッ
   クスと無機系酸化物を配合して、ペレット、球状、円筒
   状、円柱状、ハニカム状等に成形、焼成することを特徴
   とする請求項１の抗菌性セラミックス。