JP2004516342A - 抗菌及び遠赤外線放射特性を有する粉末ならびにその樹脂被膜で被膜されたバイオウェーブ鋼板 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図7
Description
本発明は、抗菌性と遠赤外放射特性を提供すべく鋼板に適用できる、抗菌性を有する遠赤外放射粉末に関する。また、本発明は、低周波で電磁波をシールドし、かつ抗菌性及び遠赤外放射が要求される場合に用いることができる鋼板に関する。
【0002】
遠赤外線は、赤外線に属し、2.5〜20μmの長さの波長を有する。遠赤外線は、0Kより高くでは、全ての物質から発生するが、特にある種のセラミック、いわゆる遠赤外放射体から多く放射される。遠赤外線は、放射を通じてのエネルギーの輸送のために、エネルギー効率が高いので、韓国特許公開No.95−8584で開示されるように、広い範囲の用途で利用される。
【0003】
例えば、体に対する遠赤外線の有益な効果の認識は、サウナの構造、電気器具、一般の構造等への遠赤外線放射体の適用を可能にする。
【0004】
ヒスイ及び脈斑岩は、韓国特許出願No.88−1616及び95−26761で開示されるように、遠赤外放射体の代表である。さらに、遷移金属の酸化物は、遠赤外放射率が高いことを知られている(韓国特許公開No.95−8584)。これらは導電性及び透磁性をほとんど有さないので、電磁シールド能力は、これらの遠赤外放射体からは期待できない。
【0005】
鋼板に遠赤外放射能力を導入するための様々な方法がある。例えば、鋼板は、特開95−248231号及び2000−171045号で開示されるように、その耐熱性及びエネルギー効率を改善すべく、遠赤外放射セラミックで被膜される。ステンレス鋼板は、韓国特許出願No.90−22365で開示されるように、腐食によって遠赤外放射体にされることができる。韓国特許公開No.1998−83239は、ポリエチレン樹脂のような熱硬化性樹脂がAl2O3、SiO2等のような遠赤外放射セラミックを含有するゼオライト粉末を加えられ、そして熱処理される、遠赤外放射の鋼板を作製するための方法を紹介する。しかし、好適でない遠赤外放射体が選ばれるので、鋼板は、全波長に渡って0.90未満でしか遠赤外放射率を示さない。特に、この遠赤外放射率は、体の健康に有益であることを知られている5〜8μmの範囲に渡る波長帯では、たった約0.5〜0.8だけである。
【0006】
図1(a)及び(b)を参照すると、放射曲線が示されている。通常のPCM(予備被膜金属)鋼板の放射率が、図4(a)に、波長に対してプロットされている。図4(b)は、PCM鋼板と理想体の典型的な放射力を示し、波長に対してプロットされている。この曲線で見られるように、これらの鋼板は高い効率の遠赤外放射は示さない。加えて、これらの鋼板は、低周波で電磁波をシールドすることは期待されていない。
【0007】
鋼板は、条件が要求する時には、高い遠赤外放射率を示すと同時に、細菌に対しての抑制があるのを要求される。これに関して、多くの従来技術は、抗菌材料を、内装仕上げ材料、台所用品等での使用のために鋼板に適用することを提案している。例えば、韓国特許公開No.1996−58162は、鋼板に適用可能な抗菌材料として、リン酸塩物質に含まれる銀(Ag)を開示している。同様に、Zn及びAgのような抗菌性の無機材料が、特開平8−257493号及び韓国特許公開No.1998−83239で開示されるように、遠赤外放射のゼオライト担体に含まれる。鋼板に適用可能な抗菌材料の別の例は、TiO2のような光触媒である(特開2000−63733号)。さらに、米国特許No.6,313,664は、鋼板の抗菌性を可能にすることに、TiO2との組合せでの金属の触媒活性を利用する。鋼板に適用される従来の抗菌材料のほとんどは、金属イオンの抗菌性とTiO2の光学的性質に基づいている。しかし、この抗菌金属イオン及び触媒を含む基材は、非常に高価である上に、遠赤外放射率が不十分である。
【0008】
電磁波は、生体系とそれぞれに作用する時間変化する磁場及び電場からなり、体に対する有害な作用を有することを見出され、そしてそれは電磁波をシールドするための様々な方法及び材料の開発に導いた。体に悪影響を及ぼす人工的な波動は、総称して有害波と呼ばれる。
【0009】
最近の研究は、生体系に対する、低周波での電磁波の有害な作用を実証した。特に、送電線周辺の電磁場(60Hz)と発ガンの相関を明らかにした一連の研究は、世界中に大きな波紋を投げかけた。
【0010】
発ガン作用に加えて、磁気特性を有する低周波は、長時間その波動にさらされると体の中に誘導電流を引き起こし、細胞膜を通過するNa+、K+、Cl−等のような様々なイオンの生体バランスを壊し、体のホルモン分泌及び免疫細胞に悪影響を及ぼすことを見出された。ある研究は、長期間の健康への影響で、磁場が睡眠と関係のあるメラトニンの分泌量を変え、不眠症をもたらすことを報告した。
【0011】
電磁場の健康に悪影響を及ぼす作用からくる環境への懸念に対応して、新しい法律が、様々な電気及び電磁器具から放出される電磁波の許容レベルを下げるべく、多くの国で制定された。さらに、電磁波に関するこの規制は、電気及び/又は電磁器具に対する輸入障壁として用いられる。例えば、スウェーデンや他のヨーロッパの国々は、2mG以上の磁気漏れを示すTV又はコンピューターのモニターの輸入を禁止している。
【0012】
同様に、中心として電磁気学関連の学術団体(韓国電磁工学ソサイエティー)及び医学会とともに、韓国政府及び非政府組織が、磁場及び電場の暴露限界を規制する法律を制定すべく多くの努力をした(Journal of the Korea Electromagnetic Engineering Society Vol.8,No.2,1997;White Paper on the Activity at National Assembly of the Committee on the Problems of Harmful Electromagnetic Waves,issued December 1999;“Epiodemiological Investigation for the Influence of Electromagnetic Waves on the Body and Study on the Enactment of Law Regulating Electromagnetic Waves”,Korea Radio Station Management Agency(KORA 99−09,Aug.2000)。
【0013】
このような有害な電磁波に対処するため、シールド技術が、構造と材料の二つの側面で開発された。銅及びアルミニウムが電磁波に対するシールドとして現在用いられている。また、本発明らは、韓国特許出願No.1999−52018で、低周波で優れた磁気シールド効果を有する鋼材料を記載した。しかし、優れた電磁シールド能力を有するこのような非鉄材料及び鋼板は、その不十分な遠赤外放射率のために遠赤外放射体として適していない。
【0014】
本発明へと導く、本発明者らによって行われた集中的で徹底的な調査は、あるアルカリ性酸化物が細菌に対する抑制作用と同時に優れた遠赤外放射率を有し、鋼板に適用できることを見出す結果となった。
【0015】
従って、従来技術で直面した上記問題を克服し、飽和水溶液におけるアルカリ性のpHで抗菌性を有し、遠赤外放射活性を示す遠赤外放射粉末を提供することが、本発明の目的である。
【0016】
抗菌性を有し、遠赤外放射活性を示す樹脂被膜鋼板を提供することが、本発明のもう一つの目的である。
【0017】
遠赤外放射粉末を含有する樹脂を被膜した電磁波シールド鋼板であって、電磁波をシールドすることと同時に、抗菌性及び遠赤外放射特性を有する電磁波シールド鋼板を提供することが本発明の第3の目的である。
【0018】
本発明の第一の態様によると、飽和水溶液では7.5〜10.5の範囲に渡るpH値で抗菌性を有し、かつ0.9以上の遠赤外放射率を示す遠赤外放射粉末が提供される。
【0019】
本発明のもう一つの態様によると、樹脂被膜鋼板であって、5〜60μmの乾燥時厚さの樹脂被膜を有し、該樹脂被膜は樹脂100重量部につき遠赤外放射粉末5〜100重量部を含有し、該粉末はその飽和水溶液では7.5〜10.5の範囲に渡るpH値を有し、0.9以上の遠赤外放射率を示す、抗菌性及び遠赤外放射特性を有する樹脂被膜鋼板が提供される。
【0020】
本発明の、以上及び他の目的、特徴、ならびに他の利点が、添付の図面と共に挙げられる以下の詳細な説明から、より明確に理解される。
【0021】
特定のアルカリ金属酸化物の粉末は、水分と接触している時は、その表面にM(OH)又はM(OH)2(Mがアルカリ金属の元素である)の形態の水酸化物を有する。これらの水酸化物は、良好な遠赤外放射及び強力な抗菌性を示す一方で、弱アルカリ性である。
【0022】
Na2O、K2O、及びCaOの粉末は、水での高い溶解性のために、水分と容易に反応し、高い生成熱と同時に、それぞれNaOH、KOH、及びCa(OH)2の形態になる。加えて、Na2O、K2O、及びCaO水溶液は、pH11以上の高アルカリ性である。従って、例え粉末の形のNa2O、K2O、及びCaOは抗菌性を示していても、この酸化物は、体に害のある高アルカリ性であるから、遠赤外放射粉末として適していない。
【0023】
反対に、MgO及びZnO粉末は、湿気又は水とほとんど反応しない。MgO及びZnO粉末が、湿気又は水と直接接触すると、それらの非常に少量だけが、粉末の表面上のpHがその時7.5〜10.5の範囲内になる水酸化物を形成する。アルカリ性酸化物の粉末の表面では、水分との反応が、以下の化学式1で示されるように行われる。
【化1】
【0024】
通常、細菌は環境の変化に弱い。周囲のpHが7.5〜10.5の範囲に動かされると、いくつかの細菌の増殖が有効に抑制される。弱アルカリ性のpH範囲は体に害にならず、それ故に、この水酸化物又は酸化物は、鉱泉のような水、アルカリ性食品、制酸剤等を作るのに利用される。
【0025】
MgO及びZnOとは対照的に、CaCO3は、周囲のpHを変えることによっての抗菌性は示さない。CaCO3粉末自体は、水にほとんど溶解せずに、細菌に対する作用を有する。しかし、CaCO3の抗菌性は、MgO又はZnOよりも弱い。樹脂と組合せてのCaCO3が、抗菌性を提供すべく鋼板上に被膜される場合、CaCO3は、MgO、ZnO、Mg(OH)2、及びZn(OH)2よりも多い量で用いられなければならない。また、MgO、ZnO、Mg(OH)2、Zn(OH)2、及びCaCO3は、全て、遠赤外波長帯で0.90以上、好ましくは0.92以上の遠赤外放射率を示す。
【0026】
0.90以上、好ましくは0.92以上の遠赤外放射率を示し、かつ7.5〜10.5のpHを与える、すなわち抗菌性を有するセラミック粉末は、本発明によって、抗菌性の遠赤外放射粉末(以下、単に“放射粉末”として参照される)として用いることができる。
【0027】
単なる実例で、しかし制限的でない、放射粉末の例としては、MgO、Mg(OH)2、ZnO、Zn(OH)2、CaCO3又はこれらの混合物が含まれる。
【0028】
本発明のある態様によると、抗菌性で、かつ遠赤外放射のMgO、Mg(OH)2、ZnO、Zn(OH)2、CaCO3又はこれらの混合物は、好ましくは放射粉末に17重量%以上の量で含有される。酸化物又は水酸化物が17重量%未満の量で用いられる場合、それら(粉末)は、良好な遠赤外放射率を示さない。
【0029】
放射粉末は、好ましくは1.0m2/g以上の比表面積を有する。また、100メッシュ以下の粒子サイズを有する放射粉末が好ましい。小さい比表面積又は大きい粒子サイズの遠赤外放射粉末は、結合剤と組合せて被膜される時、被膜が不均一に形成される原因となる。
【0030】
本発明の放射粉末は、いずれか既知の方法で作製できる。例えば、Mg(OH)2は、アルカリ性の難融物質の水和により、鉄及び鋼を製造する過程から得られる。詳しくは、鋼及び鉄を製造するためにアルカリ性の難融物質として用いられる酸化マグネシウム(MgO)が、熱せられ、100℃以上の水溶液中で時効処理されると、水酸化マグネシウムが前記難融性材料上に形成される。また、水酸化マグネシウムは海水からも得られる。
【0031】
MgO、Mg(OH)2、ZnO、Zn(OH)2、CaCO3又はこれらの混合物を含有する粉末は、色が白いので、色彩又は色素を維持した色彩に富んだ色素と混ぜられる。従って、鋼板及びプラスチックのような基板に被膜される遠赤外放射物は、所望の色で得られることができる。
【0032】
MgO、Mg(OH)2、ZnO、Zn(OH)2、CaCO3又はこれらの混合物を含有する粉末は、遠赤外放射率及び抗菌性の点に優れていることに加え、体に対し無害である。それ故に、塗料又は樹脂と組合せる本発明の放射粉末は、抗菌性及び健康に良い遠赤外放射が必要とされるいずれの場所にも適用されることができる。本発明の放射粉末が有する、実例だが、制限的でない用途の例としては、樹脂被膜鋼板、壁紙、家具、及びプラスチックのケースが含まれる。
【0033】
放射粉末は、上記のように鋼板への適用のために、樹脂と組み合わされる。鋼板に適用されるいずれの樹脂も、本発明の放射粉末と組み合わせて用いることができる。本発明で有用な、実例であるが制限的でない例としては、ポリエステル樹脂及びアクリル樹脂が含まれる。
【0034】
本発明によると、放射粉末は、樹脂100重量部を基準にして、5〜100重量部の量で、好ましくは15〜100重量部の量で用いられる。例えば、放射粉末が、5重量部未満の量で用いられると、抗菌性及び遠赤外放射特性が結果として不十分になる。一方、遠赤外放射は、樹脂の放射粉末含有量がより高くなるにつれて、より強くなる。遠赤外放射の要素のみを考慮すると、より多くの放射粉末を用いる方が良い。しかし、樹脂100重量部に100重量部より多い放射粉末は、被膜付着性、及び色素のような他の成分との適合性を低下させる結果となる。
【0035】
しかし、決定的な抗菌性のために必要とされる放射粉末の量は、放射粉末それぞれで異なる。例えば、樹脂被膜鋼板が90%以上の抗菌能力を有することを可能にするのに必要とされる放射粉末の最低限の量は、用いられる放射粉末に依存する。詳しくは、鋼板に90%以上の抗菌力を提供するためには、MgO又はMg(OH)2は樹脂100重量部を基準として5重量部以上の量で、ZnO又はZn(OH)2は20重量部以上の量で、CaCO3は30重量部以上の量で用いられなければならない。
【0036】
必要に応じて、鋼板を被膜するための樹脂成分は、本発明によると、放射粉末に加えて、硬化剤、艶消剤、分散剤、及び他の添加剤を含んで良い。
【0037】
遠赤外放射粉末を含有する樹脂が鋼板に被膜される時、鋼板の遠赤外放射率は、生じた被膜の肥厚にともない、ある程度上昇する。例えば、放射粉末を含有する被膜成分が、鋼板に5μmの乾燥時厚さにまで被膜される時は、被膜は、90%以上の抗菌能力と0.85以上の遠赤外放射率を有する。被膜は、15μmの乾燥時厚さでは、0.90以上の遠赤外放射率を示す。しかし、遠赤外放射率は、乾燥時厚さが60μmに達するまでは上昇する。60μmより厚い乾燥時厚さは、遠赤外放射率を上昇させるよりもむしろ、被膜接着性の低下をもたらす可能性がある。PCM(予備被膜金属)鋼板の場合、被膜は、30μm未満の乾燥時厚さを有するのが好ましい。以上の条件に鑑みて、放射粉末を含有する樹脂は、鋼板に5〜60μmの乾燥時厚さに、好ましくは15〜30μmの乾燥時厚さに被膜されるのが好ましい。
【0038】
遠赤外放射粉末は、樹脂被膜に約25〜50重量%の量で含有されるのが好ましい。例えば、遠赤外放射粉末が25重量%未満であるなら、放射率が不十分になる。一方、50重量%より多い放射粉末が用いられる時は、放射率はさらには増加しない。
【0039】
体に有益である5〜8μmの波長帯では、ポリエステル樹脂は0.5〜0.8の遠赤外放射率を有するが、それは、図5で示されるような、5〜20μmの範囲からの、他の波長帯での遠赤外放射率と比較して、非常に不十分である。それ故に、用いられているポリエステル樹脂を用いる時は、5〜8μmの波長帯で高い遠赤外放射率を示す放射粉末を用いることが必要とされ、それによって、そのポリエステル樹脂被膜鋼板は、5〜8μmの波長帯では0.85以上の遠赤外放射率を、そして5〜20μmの全遠赤外波長帯からの、他の範囲にあっては0.90以上の遠赤外放射率を有することが要求される。
【0040】
MgO、Mg(OH)2、ZnO、Zn(OH)2、及びCaCO3は、全てが5〜8μmの波長帯で0.90以上の遠赤外放射率を示す。それ故に、本発明では、MgO、Mg(OH)2、ZnO、Zn(OH)2、CaCO3、及びこれらの混合物の中から選択されるいずれか一つが、ポリエステル樹脂と組み合わされ、5〜8μmの波長帯での所望の遠赤外放射率を達成すべく鋼板に適用される。
【0041】
遠赤外放射粉末を含むポリエステル樹脂が、鋼板上に、15〜60μmの乾燥時厚さに、好ましくは15〜30μmの乾燥時厚さに被膜される。例えば、被膜の厚さが15μm未満であるなら、十分な遠赤外放射率が得られない。一方、60μmより厚い被膜は、鋼板に対する不十分な被膜付着性を示す。
【0042】
鋼板は、5〜8μmの波長帯で0.90以上の遠赤外放射率を示す遠赤外放射粉末と混合したポリエステル樹脂で被膜される時には、5〜20μmの全遠赤外波長帯において平均して0.90以上の遠赤外放射率を、そして5〜8μmの波長帯において0.85以上の遠赤外放射率を有することが見られる。
【0043】
本発明の放射粉末は、本発明で有用な鋼板を制限しないことが理解されるべきである。いずれの鋼板も、本発明の遠赤外放射粉末がそれに適用されれば、用いられることができる。さらに、本発明の遠赤外放射粉末と混合された樹脂が、電磁シールド鋼板上に被膜され、それにより、優れた電磁シールド効果を示すと同時に、抗菌性及び遠赤外放射の点で優れているバイオウェーブ(bio−wave)鋼板を製造する。ここで用いられるような用語“バイオウェーブ鋼板”は、有害な電磁波(人工的に作られた60Hzの電磁波)をシールドし、健康に良い遠赤外線を放射する鋼板を意味する。
【0044】
本発明で有用な電磁シールド鋼板は、60Hzでの時間変化する磁場下で2000以上の最大透磁率を有する鋼板により例示されるが、それによって制限されない。
【0045】
95重量%以上の量の鉄を0.02重量%以下の量の炭素とともに含有する鋼板は、60Hzでの時間変化する磁場下で2000以上の最大透磁率を示すことができる。
【0046】
0.02重量%より多い炭素含有量は、時間変化する磁場(60Hz)下での最大透磁率を下げ、電磁シールド効果の低下につながる。0.02重量%以下の量のCと、95重量%以上の量のFeを含有する冷間圧延鋼板、及び0.5〜3.5重量%の量のSiを含有するシリコン鋼板は本発明において有用である。これらの鋼板は、電解又は溶融法で亜鉛でメッキされるか、クロメート処理されるか、あるいは樹脂で被膜されて良い。
【0047】
抗菌性放射粉末及びバイオウェーブ鋼板が、菌類、特に大腸菌(E.coli)及び緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)を抑制し、あるいは除去すべく用いられることができる。そのように、本発明のバイオウェーブ鋼板は、電磁シールド及び遠赤外放射のみならず、大腸菌及び緑膿菌の除去が必要とされる場合に用いられて良い。
【0048】
本発明は概ね記載したが、説明のみの目的のためにここに提供され、そして特に定めのない限り制限するつもりのない、ある具体的な実施例を参照することにより、さらに理解が得られることができる。
【0049】
(実施例1)
下の表1で示される各30gのアルカリ性酸化物及び水酸化物が、100gの水に加えられた。アルカリ性酸化物又は水酸化物の添加後に、その水溶液はpHを計測され、その結果が表1に与えられる。アルカリ性酸化物又は水酸化物の添加前の蒸留水は、pH6.7であることが計測された。
【0050】
また、アルカリ性酸化物及び水酸化物の遠赤外放射効率が得られ、表1に示された。このために、表1で示される酸化物及び水酸化物の、波長に対する各遠赤外放射力の測定が、遠赤外分析機を使用してなされ、その後、それは50℃での理想黒体の遠赤外放射力を測定するのに用いられた。遠赤外放射率は、理想黒体の放射力に対する理想試料の放射力の面積比として規定された。酸化亜鉛及び酸化マグネシウムの放射スペクトルが、理想黒体とともに図1(a)、1(b)にそれぞれ与えられる。
【0051】
MgO及びZnOの粉末は、韓国建材協会(Korea Institute of Construction Materials)のKICM−FIR−1002による振盪フラスコ法により抗菌性を試験された。
【0052】
大腸菌(ATCC 25922)及び緑膿菌(ATCC 15422)が、MgO及びZnOを含有する放射粉末と混合され、後に培養液で培養される標準試料を作成した。放射粉末の細菌に対する抑制率は、標準試料の全生存細胞数のパーセントとしての生存可能な細胞数により表わされる。その結果が下の表1に与えられる。また、培養前と24時間培養後の標準試料の試験細菌が、図2(a)〜3(b)で見られる。
【0053】
【表1】
【0054】
表1で見られるように、白いAl2O3、TiO2、及びSiO2の粉末は、溶解された時でさえ、蒸留水のpHに影響を及ぼさなかった。アルカリ性酸化物、ZnO、MgO、CaO、及びNa2Oの水溶液は、表面から部分的に溶解されて、それぞれ水酸化物、Zn(OH)2、Mg(OH)2、Ca(OH)2及びNaOHを形成するので、アルカリ性のpH値を示した。また、Zn(OH)2、Mg(OH)2、Ca(OH)2及びNaOHの粉末自体は、対応する酸化物と同量で溶解され、その後、生じた水溶液のpH値を測定した。表1のデータから明らかなように、この酸化物の水溶液は、対応する水酸化物の粉末と、ほぼ同じpH値を有する。これは、上記のように水分と接触すると、アルカリ性酸化物、ZnO、MgO、CaO、及びNa2Oは、その表面が溶液のpH値を上げるべく作用する水酸化物の形態にされるのを許すからである。
【0055】
強アルカリ性のせいで、CaO、Na2O、Ca(OH)2、及びNaOHは、体に悪影響を及ぼす原因になる可能性があるので、実際の適用には不都合である。反対に、ZnO、MgO、Zn(OH)2、及びMg(OH)2は、体に悪影響を及ぼすほどではない弱さで、かつ細菌の増殖を抑制するのに十分な強さであるアルカリ性を可能にした。
【0056】
(実施例2)
MgOは、オートクレーブに置かれた後、異なる時間で110℃で水和反応を施され、異なるMg(OH)2含有量の試料を生じさせた。粉末のMg(OH)2含有量は、熱重量分析により測定された。この水酸化物含有量は、熱重量分析での理論上の重量変化のパーセント(Mg(OH)2=MgO+H2O、30.8重量%)としての重量変化により表される。
【0057】
【表2】
【0058】
表2で見られるように、MgOからMg(OH)2への水和は、水和時間にともない増える。また、形成されたMg(OH)2の含有量は最初のMgO粒子サイズに依存する。従って、より細かい粒子へのMgOの微細化は、Mg(OH)2含有量の多い試料を保証する。
【0059】
約100メッシュ以上のMgO粒子サイズでは、生じるMg(OH)2量は、例え時間が長くされたとしても、十分な抗菌性及び遠赤外放射を示すほど多くならない。従って、MgOは、100メッシュ以下の粒子サイズにまで細かくされるのが好ましい。
【0060】
(実施例3)
MgOの水和から生じたMg(OH)2を含有する実施例2の各試料が、粒子サイズを計測され、その結果が下の表3に与えられる。粒子サイズの測定は比表面積分析器(マクロメリチックス社(Micromeritics Inc.)製)によった。
【0061】
【表3】
【0062】
粉末は、MgOの水和反応の延長にともない比表面積を大きくされることが表3のデータから明らかである。これは、微細なMg(OH)2が水和により生じたからである。しかし、6時間の水和反応後では、Mg(OH)2がその長い水和反応時間の間に既に大きく形成されているので、比表面積はそれ以上に大きくなることがわからなかった。
【0063】
一方、100メッシュの最初のサイズのMgO粉末は、水和反応が6時間の間行われたのだが、30%より多い水和物含有量を提供せず、1.0m2/gの比表面積ですら示さなかった。
【0064】
(実施例4)
Mg(OH)2含有の各試料が、フーリエ変換赤外分光計(ミダック社(Midac Corporation)製)を用いて、遠赤外放射率を評価された。試料の遠赤外放射率が、その調製条件及びMg(OH)2含有量とともに、下の表4にまとめられる。
【0065】
試料の遠赤外放射率は、試料に対する放射力対波長によりプロットされる放射曲線の下の面積と、50℃での理想黒体から得られる放射曲線の下の面積との間の比率として表される。
【0066】
これに関して、遠赤外放射帯(2.5〜20μm)にわたる波長対放射力により、試料のためにプロットされる曲線の下の面積が、その試料の遠赤外エネルギーとして規定される。
【0067】
【表4】
【0068】
試料No.8〜16で見られるように、遠赤外放射率は、Mg(OH)2含有量の増加とともに、ほぼ直線的に上昇した。Mg(OH)2含有量の増加は、微細な粒子の数、及び比表面積の増加という結果となる。これは、Mg(OH)2を含有する粉末が、遠赤外放射塗料に適用できることを示す。反対に、比較の試料No.9は、遠赤外放射率に関して優れているが、その小さい比表面積のために塗料での使用のためには適していない。
【0069】
(実施例5)
市販の99%以上の純度を有する試薬用MgO粉末、及び海水から作られた試薬用Mg(OH)2が、遠赤外放射率を評価された。現在商業的に利用中のMgOは、フーリエ変換赤外分光計により測定されるように、0.904の放射効率を有することを見出された。一方、海水から作られたMg(OH)2の遠赤外放射率は、市販のMgOの値よりさらに高い0.946であるのを測定された。これらの結果から、Mg(OH)2を含有する遠赤外放射粉末は、MgOから水和されたMg(OH)2に制限されず、海水から抽出されたMg(OH)2から調製されて良いことが解った。
【0070】
(実施例6)
遠赤外放射粉末は、被膜材料を調製するのに、下の表5で示されるようにポリエステル樹脂と組み合わされる。その後、これらは、0.003%のカーボン含有量で、低周波の時間変化する磁場下で3000の最大透磁率を有する電磁シールド鋼板上に、バーコーター(bar coater)を使用して異なる乾燥時厚さで被膜された。被膜材料の適用後、鋼板上の被膜が、225℃で熱硬化処理され、ポリエステル被膜の鋼板を製造した。
【0071】
このポリエステル被膜の鋼板が、5〜20μmの波長範囲に渡って遠赤外放射率を評価され、その結果が下の表5に与えられる。
【0072】
鋼板の抗菌性を試験するのに、KICM−FIR−1002による圧縮方法が用いられた。大腸菌(ATCC 25922)及び(ATCC 15422)が、(抗菌セラミックのない)標準試料、及び抗菌性放射粉末を含む試験用試料に植え付けられ、そしてそれは、他の試料とともにカバーをかけられ、その後37℃で24時間細菌を培養した。細菌の死滅率が、標準試料の生存細胞のパーセントとしての試験用試料中の生存細胞を数えることにより得られ、その結果が下の表5に与えられた。
【0073】
【表5】
【0074】
表5から明らかなように、比較の材料No.11で処理した鋼板は、遠赤外放射率が非常に不十分であり、抗菌性を有しないことが見出された。
【0075】
遠赤外放射率は、材料No.17及び18で見られるように、被膜の厚さの増加とともに上昇する。しかし、抗菌性は被膜の厚さに依存しない。5〜10μmの厚さでさえ、90%以上の死滅率が得られた。さらに、材料No.17及び18は、例え遠赤外放射率でやや不十分であったとしても、90%以上の死滅率を示した。このような特性により、材料No.17及び18は、指紋の付きにくい被膜及び薄膜被膜と同時にPCM被膜に適用できる。しかし、また、材料No.17及び18の遠赤外放射率は、0.85を超え、遠赤外放射の最低限の必要条件を満たしている。
【0076】
ポリエステル樹脂100重量部につきMgO5〜10重量部が、90%より高い死滅率を与えるのに十分である。材料No.19及び20で被膜した鋼板は、0.85〜0.90と低い遠赤外放射率だが、細菌に対して有効な抑制作用を有した。しかし、MgO粉末は、0.90以上の遠赤外放射率を達成するのに、樹脂100重量部につき10重量部以上の量で用いられることが好ましい。
【0077】
大腸菌及び緑膿菌に対する90%以上の死滅率は、樹脂100重量部につき、ZnO20重量部以上(材料No.23及び24)又はCaCO330重量部以上(材料No.25)の使用を必要とする。
【0078】
(実施例7)
韓国特許公開No.1998−8329に記載されたPCM被膜法により製造した遠赤外放射鋼板は、図4(a)及び図4(b)で示されるように、5〜8μmの範囲になる帯では0.5〜0.8と低い遠赤外放射率を示す。これは、ポリエステル樹脂が図5で示されるように、5〜8μmの波長帯では、遠赤外放射率が低い事実によると考えられる。
【0079】
特定の波長帯に渡って異なる材料の遠赤外放射率の測定がなされ、その結果が、図6(a)〜(d)に示され、下の表6にまとめられた。
【0080】
【表6】
【0081】
表6で見られるように、波長帯により遠赤外放射体でそれぞれ異なる遠赤外放射率が測定された。MgO、CaCO3、及びZnO(材料No.26〜28)と、その酸化物を少なくとも一つ含む混合物(材料No.29)は、5〜20μmの波長帯に渡って優れた遠赤外放射率を示すことを見出された。例え、波長帯が5〜8μmの範囲にまで狭められても、それらは、遠赤外放射率の点で優れていた。従って、放射粉末MgO、CaCO3、及びZnOは、5〜8μmの波長帯でのポリエステル樹脂の放射率を改善するのに有用である。
【0082】
(実施例8)
放射粉末は、PCMのために被膜材料を調製するのに、ポリエステル樹脂と所定の量で混合された。放射粉末の種類及び量は、下の表7に与えられる。
【0083】
その後、被膜材料が、バーコーターを用いて、0.003%の炭素含有量で、低周波で3000の最大透磁率を有する電磁シールド鋼板上に、異なる乾燥時厚さで被膜された。また、形成された乾燥時厚さが、下の表7に与えられる。被膜材料の適用後、鋼板上の被膜は225℃で熱硬化され、ポリエステル被膜鋼板を作製した。このポリエステル被膜鋼板は、波長帯に渡って遠赤外放射率を評価され、その結果が下の表7に与えられる。
【0084】
【表7】
【0085】
比較の材料No.19で見られるように、いずれの遠赤外放射粉末も欠いているポリエステル樹脂を被膜した鋼板は、ポリエステル樹脂自体の低い遠赤外放射特性のために、5〜8μmの波長帯で低い遠赤外放射率を有した。Al2O3又はTiO2粉末がポリエステル樹脂に含有される場合(比較の材料No.20及び21)、遠赤外放射率は、5〜20μmの範囲である波長帯にわたって、平均して高くなるが、波長帯が5〜8μmの範囲に制限される時には非常に不充分であることが計測された。
【0086】
反対に、鋼板は、MgO、CaCO3、及びZnOを含有する時には、ポリエステル樹脂で被膜された場合でも、材料No.30〜35で見られるように、遠赤外線放射粉末はポリエステル樹脂の不充分な放射率を補うほど5〜8μmの波長帯での遠赤外放射率に関して優れているので、0.85以上の遠赤外放射率を示すのが計測された。
【0087】
放射粉末は、ポリエステル樹脂と比較して非常に少ないとき、例えば、比較の材料No.8でのように、ポリエステル樹脂100重量部につき10重量部の量で用いられると、十分な遠赤外放射特性は得られない。一方、多すぎる放射粉末、例えば、100重量部につき放射粉末100重量部は、他の添加材料との適合性で問題をもたらす上に、被膜性を低下させる可能性がある。
【0088】
また、材料No.35のように、MgO及びTiO2の混合物を含有するポリエステル樹脂で被膜された鋼板では、5〜8μmの波長帯にわたって優れた遠赤外放射率が図7で示されるように検出された。
【0089】
(実施例8)
実施例8の表7で示された条件下で被膜された鋼板、及び0.003重量%の炭素含有量で、時間変化する磁場下で3000の最大透磁率を有する冷間圧延鋼板が、60Hzでの電磁シールド効率及びシールド効果について測定された。
【0090】
冷間圧延鋼板及び樹脂被膜鋼板は、同じ材料から作製されたもの全てが、94.5〜95.5%の範囲内の分布となる電磁シールド効率を示した。試験の誤差を考慮に入れても、その値はほぼ一致する。また、それらの電磁シールド効果は99〜99.2%の狭い範囲内で見られた。
【0091】
鋼板は、例え、このような遠赤外放射粉末を含有するポリエステル樹脂を適用されたとしても、それらの特有の電気及び磁気シールド特性に変化を示さなかった。結果として、本発明の遠赤外放射粉末は、バイオウェーブ鋼板の製造を可能にするのに、電磁シールド鋼板に適用できる。
【0092】
(実施例9)
人に優しい電磁シールド鋼板として知られるバイオウェーブ鋼板で使用するのに適している材料を選ぶために、種々の鋼及び非鋼材料が、低周波での磁気シールド効率を計測された。これに関して、電磁シールド効率は以下のように計算された。
【数1】
最大透磁率も60Hzでの時間変化する磁場下で計測された。その結果は、下の表8にまとめられる。
【0093】
【表8】
【0094】
導電率の点に優れている純銅及び純Al板(比較の材料No.24及び25)は、最大透磁率が非常に不十分で、低周波での電磁シールドでの使用に適さない。また、比較の材料No.27のステンレス鋼板は、60Hzでの時間変化する磁場下での低過ぎる最大透磁率のせいで本発明での使用には適さない。冷間圧延鋼板は、0.02重量%より多くの量のカーボンを含有する時には、比較の材料No.26のように、60Hzの時間変化する磁場下で急激に最大透磁率が低下し、従って、バイオウェーブ鋼板として適さない。比較の材料No.28のようなパーマロイは、非常に高い透磁率を示すが、Fe含有量が低すぎることに加えて、経済的に好ましくない。
【0095】
(実施例10)
Mg(OH)2を含有する粉末(遠赤外放射効率 0.941)、ヒスイ粉末(遠赤外放射効率 0.934)、及び脈斑岩粉末(遠赤外放射率 0.956)が、1.0m2/g以上の比表面積を有する細かい粉末に加工された。その後、これらの放射粉末が、有機被膜材料、例えば、アクリル樹脂、スズ、キシレン溶剤等を含有するもののような典型的な塗料と所定の割合で混合された。放射粉末を含有する塗料は、実施例9の材料No.36の鋼に、異なる厚さで適用された。異なる量の放射粉末でそのように作製した被膜は、乾燥された後、フーリエ変換赤外分光計(ミダック社(Midac Corporation))を使用して被膜の厚さにおける遠赤外放射率を評価された。(スズの蒸発のための乾燥後)塗料被膜内の遠赤外放射粉末の重量パーセント(以後“放射体被膜内含有量”)が、被膜の厚さにより、それらの遠赤外放射率とともに、下の表9にまとめられた。
【0096】
【表9】
【0097】
表9から明らかなように、むきだしの冷間圧延鋼板(比較の材料No.29)及びいずれの遠赤外放射粉末も欠いている有機塗料のみを被膜した冷間圧延鋼板(比較の材料No.30)は、不十分な遠赤外放射率を有する。放射粉末で被膜された鋼の遠赤外放射粉末は、放射体被膜内含有量に大きく依存することが見られた。放射体被膜内含有量が、比較材料No.31のように10重量%以下である時、鋼の放射率は、放射効率がやや低かった。一方、放射体被膜内含有量が比較の材料No.32でのように60%を超えた時、あるいは被膜の厚さが比較の材料No.33にあるような60μmを超えた時には、鋼は、被膜付着性の低下が観察されるとともに遠赤外放射効率はさらに改善されなかった。
【0098】
対照的に、材料No.40〜47でのような放射粉末含有被膜16〜60μm厚さの鋼板は、優れた放射効率を示した。
【0099】
(実施例11)
磁気シールド試験は、実施例10の材料No.40〜47の鋼板が90〜91%の低周波での磁気シールド効率の範囲になり、そしてそれが、実験誤差を考慮して材料No.37の鋼板の値に一致することを示した。従って、本発明の鋼板は有害波長をシールドし、健康に良い遠赤外線を放射するバイオウェーブ鋼板として用いられることができる。
【0100】
以上に記載されたように、本発明の遠赤外放射粉末は抗菌性及び遠赤外放射特性の点で優れている。また、遠赤外放射粉末は、鋼板の本来の電磁シールド効果を損なわずに電磁シールド鋼板に適用されることができる。従って、低周波での有害な電磁波をシールドし、健康に良い遠赤外線を放射し、細菌の増殖に対する抑制作用のあるバイオウェーブ鋼板が、本発明により提供される。
【0101】
本発明は例示的な方法で記載したが、用いられた用語は、内容を説明する性質のものであって、限定するものではないと解されるべきである。本発明の様々な変形及び変更が上記技術に鑑みて可能である。従って、本発明は、記載の請求項の範囲内で、具体的に記載したものとは別のやりかたで実施されて良いものと解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】
(a) ZnO粉末及び理想黒体の遠赤外放射曲線を示している。
(b) MgO粉末及び理想黒体の遠赤外放射曲線を示している。
【図2】
(a) 水酸化マグネシウムと混合したMgOと大腸菌を含有する標準試料を示す写真である。
(b) 図2(a)の標準試料を24時間培養後の、大腸菌の増殖を示す写真である。
【図3】
(a) 水酸化亜鉛と混合したZnOと緑膿菌を含有する標準試料を示す写真である。
(b) 図3(a)の標準試料を24時間培養後の、緑膿菌の増殖を示す写真である。
【図4】
(a) 通常のポリエステルPCM板金の遠赤外放射効率が波長に対してプロットされている曲線である。
(b) 通常のポリエステルPCM板金と理想体の遠赤外放射力が波長に対してプロットされている曲線である。
【図5】
ポリエステル樹脂の遠赤外放射率が波長に対してプロットされている曲線である。
【図6】
(a) TiO2粉末の遠赤外放射率が波長に対してプロットされている曲線である。
(b) MgO粉末の遠赤外放射率が波長に対してプロットされている曲線である。
(c) CaCO3粉末の遠赤外放射率が波長に対してプロットされている曲線である。
(d) ZnO粉末の遠赤外放射率が波長に対してプロットされている曲線である。
【図7】
MnO及びTiO2粉末を含有するポリエステル樹脂で被膜されたバイオウェーブ鋼板の遠赤外放射率が波長に対してプロットされている曲線である。
Claims (22)
- 飽和水溶液では7.5〜10.5の範囲に渡るpH値で抗菌性を有し、かつ0.9以上の遠赤外放射率を示す遠赤外放射粉末。
- 前記遠赤外放射率が、0.92以上であることを特徴とする請求項1に記載の遠赤外放射粉末。
- 前記粉末が、100メッシュ以下の粒子サイズを有することを特徴とする請求項1に記載の遠赤外放射粉末。
- 前記粉末が、1.0m2/g以上の比表面積を有することを特徴とする請求項1に記載の遠赤外放射粉末。
- 前記粉末が、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、それらの混合物、及び部分的にそれらを含む粒子からなる群から選択される材料から作製されることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の遠赤外放射粉末。
- 前記粉末が水酸化マグネシウムから作製されることを特徴とする請求項5に記載の遠赤外放射粉末。
- 前記粉末が、少なくとも17重量%の量で、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、及びそれらの混合物からなる群から選択される一つの成分を含むことを特徴とする請求項5に記載の遠赤外放射粉末。
- 樹脂被膜鋼板であって、5〜60μmの乾燥時厚さの樹脂被膜を有し、該樹脂被膜は樹脂100重量部につき遠赤外放射粉末5〜100重量部を含有し、該粉末はその飽和水溶液では7.5〜10.5の範囲に渡るpH値を有し、0.9以上の遠赤外放射率を示す、抗菌性及び遠赤外放射特性を有する樹脂被膜鋼板。
- 前記遠赤外放射率が、0.92以上であることを特徴とする請求項8に記載の樹脂被膜鋼板。
- 前記樹脂被膜が、15〜30μmの厚さであることを特徴とする請求項8に記載の樹脂被膜鋼板。
- 前記遠赤外放射粉末が、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、それらの混合物、及び部分的にそれらを含む粒子からなる群から選択される材料から作製されることを特徴とする請求項8に記載の樹脂被膜鋼板。
- 前記鋼板は、0.85以上の遠赤外放射率を示し、かつ細菌の増殖を90%以上の効率で抑制することを特徴とする請求項8から請求項11のいずれか一項に記載の樹脂被膜鋼板。
- 前記遠赤外放射率が、0.90以上であることを特徴とする請求項12に記載の樹脂被膜鋼板。
- 前記遠赤外放射粉末が、酸化マグネシウムであり、かつ樹脂100重量部につき5〜100重量部の量で用いられ、細菌に対して90%以上の抑制効率で抑制作用を示すことを特徴とする請求項8又は請求項12に記載の樹脂被膜鋼板。
- 前記遠赤外放射粉末が、酸化亜鉛であり、かつ樹脂100重量部につき20〜100重量部の量で用いられ、細菌に対して90%以上の抑制効率で抑制作用を示すことを特徴とする請求項8又は請求項12に記載の樹脂被膜鋼板。
- 前記遠赤外放射粉末が、炭酸カルシウムであり、かつ樹脂100重量部につき30〜100重量部の量で用いられ、細菌に対して90%以上の抑制効率で抑制作用を示すことを特徴とする請求項8又は請求項12に記載の樹脂被膜鋼板。
- 前記樹脂がポリエステルであり、かつ前記遠赤外放射粉末が0.90以上の放射効率を示し、ならびに前記乾燥時厚さが15〜30μmであることを特徴とする請求項8に記載の樹脂被膜鋼板。
- 前記鋼板は、全遠赤外波長帯に渡って平均して0.90以上の遠赤外放射率を、そして5〜8μmの範囲にわたる遠赤外波長帯においては0.85以上の遠赤外放射率を示すことを特徴とする請求項17に記載の樹脂被膜鋼板。
- 前記鋼板が、60Hzでの時間変化する磁場下で2000以上の最大透磁率を示すことを特徴とする請求項8又は請求項17に記載の樹脂被膜鋼板。
- 前記鋼板が、0.02重量%以下の量の炭素と、95重量%以上の量のFeを含有する冷間圧延鋼板であるか、又は該冷間圧延鋼板で被膜されていることを特徴とする請求項19に記載の樹脂被膜鋼板。
- 前記鋼板が、0.5〜3.5重量%のSiを含有するシリコン鋼板であるか、あるいは該シリコン鋼板で被膜されていることを特徴とする請求項19に記載の樹脂被膜鋼板。
- 前記被膜が、25〜50重量%の量で遠赤外放射粉末を含有していることを特徴とする請求項8又は請求項17に記載の樹脂被膜鋼板。
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