JPH09195060A

JPH09195060A - 抗菌性の優れた金属材料

Info

Publication number: JPH09195060A
Application number: JP629596A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Miyasaka; 明博宮坂; Yuichi Taniguchi; 裕一谷口; Shinichi Suzuki; 眞一鈴木
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-01-18
Filing date: 1996-01-18
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は抗菌性の優れた金属材料に係り、さ
らに詳しくは家電、建材、容器、配管等として使用され
る金属において、抗菌性を高めた金属材料を提供するこ
と。【解決手段】金属材料表面がクロム付着量として１０
〜１５０ｍｇ／ｍ²のクロメート皮膜であり、該クロメ
ート皮膜中に粒径が５〜３００ｎｍであって難水溶性ま
たは非水溶性の不導体を基材とする抗菌イオン源粒子を
含有し、ＣｒＯ₃換算で表わしたクロメート皮膜量に対
する抗菌イオン源粒子の含有量が重量比で０．１〜１０
であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は抗菌性の優れた金属
材料に係り、さらに詳しくは家電、建材、容器、配管等
として使用される金属材料において、抗菌性を高めた材
料に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の製品において、カビやバクテリア
に対する抗菌性を付与するニーズは最近非常に大きい。
繊維製品、プラスチック製品では、かかる目的から抗菌
性を付与した製品が市販されている。抗菌性を付与する
手段として銀や銅を利用することは既に良く知られてい
る。繊維製品やプラスチック製品では、銀あるいは銀イ
オンを含有する微粒子を混練するか、表面に付着させる
ことで抗菌性を付与している。かかる目的に使用する銀
あるいは銀イオンを含有する微粒子としては、銀ゼオラ
イト、セラミック系抗菌セラミックス、銀含有アパタイ
ト、銀含有シリカゲル、が知られている。金属材料にお
いてもカビや細菌などの微生物が表面に付着することに
よって、外観が劣化あるいは不快感を与える状態にな
り、不衛生で環境上好ましくない。これに対しては、従
来から防黴剤を塗布することが一般的であって、抗菌性
を付与した金属製品は少ない。

【０００３】特開平５−９８４７５号公報には、抗菌イ
オン源と担持体と単結晶テトラポット状の三次元構造の
酸化亜鉛ウイスカの三者を主体として配合した抗菌・防
錆兼用剤を付着した鉄製品または鉄合金などの鉄分を含
む金属製品が開示されている。しかし、該技術ではペイ
ントを防錆剤とするもので、即ち塗装した状態で使用す
ることを前提とする技術であり、塗装した製品の抗菌性
を対象とする技術であって、無塗装で使用する金属には
適用することが困難である。

【０００４】金属製品が塗装されて使用される場合に
は、該塗装に抗菌性を付与することが適切であるが、金
属製品が無塗装で使用される場合には、金属製品自体に
抗菌性を付与することが重要である。例えば、家庭の台
所やトイレ等の水回りや備品、柱や壁などの建材、手す
りやバー等の屋内あるいは屋外の建材、家電製品のシャ
ーシーやフレーム類、ダクト類、などがその用途として
あげられる。しかし、無塗装で鋼材に抗菌性を付与した
製品あるいは技術は、従来技術に見出すことは困難であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の現状に
鑑みて、家電、建材、容器、配管等として使用される金
属製品において、無塗装でも抗菌性を高めた金属材料を
提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の第１発明
が要旨とするところは、金属材料表面がクロム付着量と
して１０〜１５０ｍｇ／ｍ²のクロメート皮膜であり、
該クロメート皮膜中に粒径が５ｎｍ以上３００ｎｍ以下
以下であって難水溶性または非水溶性の不導体を基材と
する抗菌イオン源粒子を含有し、ＣｒＯ₃換算で表わし
たクロメート皮膜量に対する該抗菌イオン源粒子の含有
量が重量比で０．１〜１０であることを特徴とする抗菌
性の優れた金属材料にある。

【０００７】本発明の第２発明が要旨とするところは、
第１発明において、クロメート皮膜中に、付加成分とし
てさらに、シリカ／クロメートの重量比がＳｉＯ₂／Ｃ
ｒＯ₃換算比で０．１〜５．０であるシリカゾル、りん
酸化合物／クロメートの重量比がＨ₃ＰＯ₄／ＣｒＯ₃換
算比で０．１〜２．０であるりん酸化合物、の１種また
は２種を含有することを特徴とする金属材料にある。

【０００８】本発明の第３発明が要旨とするところは、
第１発明または第２発明において、抗菌イオン源粒子が
銀含有セラミック主体の粒子であることを特徴とする抗
菌性の優れた金属材料にある。本発明の第４発明が要旨
とするところは、第１発明、第２発明または第３発明に
おいて、金属材料がめっき層を有する表面処理鋼材であ
ることを特徴とする金属材料にある。

【０００９】本発明の第５発明が要旨とするところは、
第４発明の表面処理鋼材において、めっき層の少なくと
も片面が亜鉛あるいは亜鉛を主体とする合金のめっきで
あって、かつ該めっき付着量が亜鉛として１５ｇ／ｍ²
以上であることを特徴とする抗菌性の優れた金属材料に
ある。

【００１０】

【作用】本発明においては、前記構成の通り、金属材料
表面にクロメート皮膜を形成するとともに該クロメート
皮膜中に抗菌イオン源粒子を含有させることで、クロメ
ート皮膜の耐食性および抗菌性と抗菌イオン源粒子の抗
菌性との複合効果によって、無塗装であっても抗菌性と
耐食性に優れた金属材料を得るものである。かつ、抗菌
イオン源粒子を非水溶性で不導体の基材とすることで、
クロメート皮膜の耐食性を向上させる効果をも付与し、
耐食性と抗菌性に優れた金属材料を得ることができる。

【００１１】クロメート皮膜はクロム付着量として１０
ｍｇ／ｍ²以上無いと耐食性が不充分であり、かつ皮膜
が薄くなりすぎて抗菌イオン源粒子を保持することが困
難である。一方、１５０ｍｇ／ｍ²を超えて付着させて
も耐食性への効果はもはや飽和している。従って、クロ
メート皮膜はクロム付着量として１０〜１５０ｍｇ／ｍ
²とする。

【００１２】抗菌イオン源粒子としては、基材となる粒
子に抗菌性能を有するイオンを溶出する物質を担持させ
たものを使用することが好ましいが、ここで基材となる
粒子は難水溶性または非水溶性で、かつ不導体であるこ
とが必要である。水溶性の基材はクロメート皮膜中で分
散しにくく、使用中に基材自体が溶出しやすいので抗菌
性および耐食性が維持できない。さらに、クロメート皮
膜の耐食性向上の目的から、基材粒子は不導体であるこ
とが望ましい。これは基材粒子が導電体であるとアノー
ドあるいはカソード面積を低減させる効果が無いばかり
か、母材金属との間に局部電池を形成してクロメート皮
膜の耐食効果を失わせるからである。かかる粒子として
は、ゼオライト、ハイドロキシアパタイト、シリカ、酸
化チタン、などの酸化物セラミック系の物質が特に適し
ている。

【００１３】また、粒子の粒径は５ｎｍ以上３００ｎｍ
以下であることが必要であるが、これは粒径が５ｎｍ未
満では粒子のコストが著しく高くなることに加えて、ク
ロメート皮膜中で凝集しやすくなり、耐食性向上効果が
低下するためである。一方、粒径が３００ｎｍを超える
とクロメート皮膜厚さに対して大きくなりすぎるため
に、加工性や外観を損なう。従って、抗菌イオン源粒子
の粒径は５〜３００ｎｍとし、分散のしやすさからは１
０ｎｍ〜１００ｎｍがより好ましい。なお、本発明にお
いて粒径とは、粒子の平均径を指し、球相当径で近似し
ても良い。粒径を測定するには、走査型電子顕微鏡や透
過型電子顕微鏡で直接観察し、測定しても良いし、沈降
法などで測定することもできる。抗菌性能を有するイオ
ンとしては、Ａｇがもっとも一般的であり、その他Ｃ
ｕ，Ｚｎなども効果を有する。これらのイオンを前記の
基材粒子に担持せしめることで抗菌イオン源粒子とせし
め、抗菌性能と耐食性とを両立することができる。

【００１４】次に、本発明においては、ＣｒＯ₃換算で
表わしたクロメート皮膜量に対して該抗菌イオン源粒子
の含有量が重量比で０．１〜１０であることが必要であ
るが、これは抗菌イオン源粒子の含有量比が０．１未満
では抗菌性能が不充分であることとともに、該粒子の耐
食性向上効果も小さく、従って抗菌性能と耐食性の両面
から性能が不充分になるためであり、前記重量比が１０
を超えるとクロメート皮膜に対して粒子量が過大になっ
て加工性や塗装性を低下させるためである。抗菌性能を
安定して発揮させ耐食性と両立させるためには前記重量
比は０．５以上であることがより好ましく、加工性と塗
装性の点からは前記重量比は５以下とすることがより好
ましい。

【００１５】本発明において、クロメート皮膜中に、付
加成分としてさらにシリカおよびまたはりん酸化合物を
含有させると、耐食性が一段と向上する。かつ、これら
の成分は抗菌性能を損なうものではない。シリカを含有
させる場合には、シリカ／クロメートの重量比がＳｉＯ
₂／ＣｒＯ₃換算比で０．１〜５．０であるシリカゾルと
する。これは換算比が０．１未満では付加成分としてシ
リカを添加したことによる耐食性改善効果が顕著ではな
く、５．０を超えるとシリカ量が過大となって加工性や
塗装性を低下させるためである。同様に、りん酸化合物
を含有させる場合には、りん酸化合物／クロメートの重
量比がＨ₃ＰＯ₄／ＣｒＯ₃換算比で０．１〜２．０とす
る。これは換算比が０．１未満では耐食性改善効果が充
分ではなく、２．０を超えるとりん酸化合物量が過大と
なって加工性や塗装性を低下させるためである。

【００１６】本発明が対象とする金属材料はクロメート
処理が可能な金属であれば特に限定されるものではない
が、炭素鋼（中炭素鋼、低炭素鋼、極低炭素鋼等）、低
合金鋼、高合金鋼、ステンレス鋼などの鉄合金、アルミ
ニウム、亜鉛合金、などは勿論本発明に特に適する。ま
た、本発明は金属の上に他の金属を被覆した材料であっ
ても勿論良い。その中でも、特に、めっき層を有する表
面処理鋼材（例えば鋼板、鋼管など）、鋼材上に亜鉛あ
るいは亜鉛合金、錫あるいは錫合金、アルミニウムある
いはアルミニウム合金、クロムあるいはクロム合金、鉛
あるいは鉛合金、ニッケルあるいはニッケル合金、銅あ
るいは銅合金、鉄合金のいずれか１種をめっき、あるい
は２種以上を複層でめっきした鋼材、および該めっき層
中に金属化合物（酸化物、炭化物、窒化物等）を分散し
た鋼材は、耐食性や塗装性を目的としてめっき表面にク
ロメート処理を施す場合が多いので、本願発明を適用す
る対象として好適である。

【００１７】特に、亜鉛めっき鋼板は亜鉛の抗菌効果も
重畳することでより優れた抗菌性が発揮される。ここで
亜鉛めっき鋼板とは、鋼板の表面に亜鉛あるいは亜鉛を
主体とする合金をめっきした表面処理鋼板であって、そ
の方法は電気めっき、溶融めっき（ドブ漬けめっき）、
をはじめとしていずれの方法でもよく、まためっきまま
であっても合金化処理を施しても良い。要するに該鋼材
の表面に亜鉛あるいは亜鉛を主体とする合金が被覆され
た上に、本願発明の処理を施すことで特に優れた耐食性
と抗菌性能が得られるものである。亜鉛めっき鋼板を使
用する場合には、亜鉛の目付量は片側１５ｇ／ｍ²以上
とすることが、耐食性の点からより好ましい。

【００１８】本発明製品の用途としては、前述の家庭の
台所やトイレ等の水回りや備品、柱や壁などの建材、手
すりやバー等の屋内あるいは屋外の建材、家電製品のシ
ャーシーやフレーム類、ダクト類、をはじめとして、金
属材料が無塗装で使用される部材である。勿論、その一
部が塗装される部材であって、塗装されない部分の抗菌
性を確保する目的であっても良い。本発明によれば、大
腸菌や黄色ぶどう球菌に代表される細菌のみならず、青
かびや黒かび等の真菌類に対しても抗菌性を確保でき
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】

（実施例１）表１に示す亜鉛めっき鋼板（板厚１．０ｍ
ｍ）に、以下の処理によって抗菌イオン源粒子を分散さ
せたクロメート皮膜を形成させた。即ち、抗菌イオン源
粒子としては、銀含有ゼオライト（シナネン（株）製ゼ
オミック）、銀含有ハイドロキシアパタイト（新東Ｖセ
ラックス（株）製）あるいは銀含有シリカを適用し、こ
れらの粒子を懸濁分散させたクロメート処理溶液中に亜
鉛めっき鋼板を浸漬した後取り出して、リンガーロール
で溶液を絞った後に軽く水洗し乾燥した。なお、各々の
銀含有粒子は予め原料粒子を水中で微細粉砕して、表１
に示す粒径としてからクロメート処理溶液中に分散させ
た。粒径は乾燥後の粒子を走査型電子顕微鏡で観察し
て、平均粒子径として算出した。銀含有粒子の分散量は
クロメート処理溶液の濃度、温度と銀含有粒子添加量で
変化させた。表１において、Ｎｏ．１〜１０は本発明例
であり、Ｎｏ．１１〜１６は比較例である。

【００２０】

【表１】

【００２１】抗菌性の測定においては、ハロー法を適用
した。ハロー法は、大腸菌を混合して作成した寒天培地
に被測定試料を乗せ、３７℃の恒温槽で２４時間保定し
た後、無菌域の半径を測定する方法である。被測定試料
の大きさは直径１０ｍｍの円板とした。抗菌性の評価は
以下の基準により評価した。 ◎：無菌半径が２０ｍｍ超、 ○：無菌半径が１４〜２０ｍｍ、 △：無菌半径が１０ｍｍ以上１４ｍｍ未満、 ×：無菌半径が１０ｍｍ未満。

【００２２】耐食性の評価はＪＩＳＺ２３７１に定
める塩水噴霧試験とし、１２０時間試験後の白錆の発生
面積を測定し、以下の基準により評価した。 ◎：発生無し ○：１０％未満 △：１０％以上２０％未満 ×：２０％以上表１から明らかなように、本発明例であるＮｏ．１〜１
０では優れた抗菌性と耐食性が得られたのに対して、抗
菌イオン源粒子量が不充分な比較例Ｎｏ．１２、１４、
１６は抗菌性に劣り、クロメート皮膜量が不充分であっ
た比較例Ｎｏ．１１、１３、１５は耐食性に劣る。

【００２３】（実施例２）表２に示す鋼板（板厚０．８
ｍｍ）に、実施例１と同様の処理によって抗菌イオン源
粒子を分散させたクロメート皮膜を形成させた。条件は
表２中に記載した通りである。また、抗菌性と耐食性の
評価方法および評価基準、粒径の測定方法は実施例１と
同じとした。表２において、Ｎｏ．１７〜２４は本発明
例であり、Ｎｏ．２５〜２８は比較例である。なお、Ｎ
ｏ．２４は下層が合金化溶融亜鉛めっき、上層が電気亜
鉛めっきからなる２層めっきであり、上層は亜鉛中にＦ
ｅを含有するＦｅリッチの亜鉛合金である。表２から明
らかなように、本発明例であるＮｏ．１７〜２４では優
れた抗菌性と耐食性が得られたのに対して、抗菌イオン
源粒子量が不充分な比較例Ｎｏ．２６、２８は抗菌性に
劣り、クロメート皮膜量が不充分であった比較例Ｎｏ．
２５、２７は耐食性に劣る。

【００２４】

【表２】

【００２５】（実施例３）表３に示す鋼板に、実施例１
と同様の処理によって抗菌イオン源粒子を分散させたク
ロメート皮膜を形成させた。条件は表３中に記載した通
りである。また、抗菌性の評価方法および評価基準、粒
径の測定方法は実施例１と同じとした。表３において、
Ｎｏ．２９〜３８は本発明例であり、Ｎｏ．３９〜４２
は比較例である。なお、Ｎｏ．３８は下層が電気すずめ
っき、上層が電気クロムめっきからなる２層めっき鋼板
である。表３から明らかなように、本発明例であるＮ
ｏ．２９〜３８では優れた抗菌性が得られたのに対し
て、抗菌イオン源粒子量が不充分な比較例Ｎｏ．３９〜
４２は抗菌性に劣る。

【００２６】

【表３】

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は塗装されな
い金属表面の抗菌性を高めた金属材料を提供することを
可能としたものであり、産業の発展に貢献するところが
極めて大である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属材料表面がクロム付着量として１０
〜１５０ｍｇ／ｍ²のクロメート皮膜であり該クロメー
ト皮膜中に粒径が５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であって難
水溶性または非水溶性の不導体を基材とする抗菌イオン
源粒子を含有し、ＣｒＯ₃換算で表わしたクロメート皮
膜量に対する該抗菌イオン源粒子の含有量が重量比で
０．１〜１０であることを特徴とする抗菌性の優れた金
属材料。
【請求項２】クロメート皮膜中に、付加成分としてさ
らに、シリカ／クロメートの重量比がＳｉＯ₂／ＣｒＯ₃
換算比で０．１〜５．０であるシリカゾル、りん酸化合
物／クロメートの重量比がＨ₃ＰＯ₄／ＣｒＯ₃換算比で
０．１〜２．０であるりん酸化合物、の１種または２種
を含有することを特徴とする請求項１に記載の抗菌性の
優れた金属材料。
【請求項３】抗菌イオン源粒子が銀含有セラミック主
体の粒子であることを特徴とする請求項１または２に記
載の抗菌性の優れた金属材料。
【請求項４】金属材料がめっき層を有する表面処理鋼
材であることを特徴とする請求項１、２または３に記載
の抗菌性の優れた金属材料。
【請求項５】請求項４の表面処理鋼材において、めっ
き層の少なくとも片面が亜鉛あるいは亜鉛を主体とする
合金のめっきであり、かつ該めっき付着量が亜鉛として
１５ｇ／ｍ²以上であることを特徴とする請求項４に記
載の抗菌性の優れた金属材料。