JP2005263767A - 親水性抗菌剤、親水性抗菌基材の製造方法、並びに親水性抗菌コーティング組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 光触媒性材料を用いて、基材表面を高度の親水性に長期間維持するためには、十分な光励起が必要であり、光の当たらない部分等に於いては、その効果は得られない等の課題がある。
【解決手段】 結晶性二酸化ケイ素粒子と銅を含有してなる珪酸塩水溶液及び珪酸アルカリ水溶液の複合水溶液からなり；基材表面に塗布し固化させることにより、前記結晶性二酸化ケイ素は該基材表面にシリカを析出して親水化し、且つ銀の効能により、さまざまな菌の繁殖を抑制する。

Description

本発明は、基材の表面を高度な親水性になし、且つ、維持する技術に関する。より詳しくは、鏡、ガラス、レンズの表面を高度に親水化することにより、基材表面に水滴が出来にくくなり、曇りを防止する防曇技術に関する。更に、本発明は、さまざまな菌の繁殖を抑制する抗菌技術に関する。

建物及び窓ガラスや構造物の外装材並びに塗膜の汚れは、自動車の排気ガスや煤煙などの微粒子が建物の屋根や外壁に蓄積され、推積物は降雨に伴い雨水と共に建物の外壁を流れ落ち、雨水の道筋に添って汚染物質が付着し、表面が乾燥すると縞状の汚れが目立つようになる。

また、曇ったり水滴の形成を防止するために、表面を親水性にすることが提案されている。例えば、基材と光触媒性材料とシリカを含む光触媒性被膜からなり、被膜の表面が光励起に応じて親水性を有する複合材。がある。しかしこの方法では、光触媒性材料を用いるため、光励起が必要であり、蛍光灯又は太陽光などの光照射が不十分な場所や光の当たらない部分においては、期待するほどの効果は得られない。
特許第２７５６４７４号

上記事情を鑑み光励起や温度に関係なく、基材表面に抗菌機能を付加し長期に渡り高度な親水性を維持する手段を提供することが目的である。

基材表面を結晶性二酸化ケイ素粒子と銀又は銅の何れか若しくは両方を含有する珪酸塩水溶液又は珪酸アルカリ水溶液の何れか若しくは両方からなる複合水溶液で表面層を形成することにより、基材の表面は抗菌機能を保持し、更に高度に親水化されるという発見に基づく。
この現象は以下に示す機構により進行するものと考えられる。すなわち、コロイダルシリカは、負に帯電した無定形シリカ粒子が水中に分散してコロイド状をなしており、粒子の形状は玉状である。粒子の表面には−ＳｉＯＨ基及びーＯＨ−イオンが存在し、アルカリイオンにより電気二重層が形成され、粒子間の反発により安定化されている。この電荷バランスがくずれて粒子同士が接合すると増粘、ゲル化、凝集等が起こると考えられている。

親水性の付与物質である二酸化ケイ素は、ＳｉＯＨ基および吸着水による濡れ性の向上並びに帯電防止性を発揮、乾燥又は焼結による固いゲルの形成、粉末素材の結合、硬化、成形能を有する。

二酸化ケイ素の配合量が１０重量％以下の珪酸塩水溶液又は珪酸アルカリ水溶液の何れか若しくは両方からなる水溶液に銀又は銅の何れか若しくは両方が混入されてなる複合水溶液とすることで、抗菌機能を有する優れた無機物バインダーとなり、結合性及び接着性を高め乾燥後は保水性を有して親水性機能を助長する。

銀又は銅を添加した表面層は、表面に付着する細菌を死滅させることができ、更に、藻や黴などの微生物の成長を抑制する。しかるに微生物起因の基材表面の汚れ付着はより効果的に抑制される。

基材表面を結晶性二酸化ケイ素粒子と銀又は銅の何れか若しくは両方を含有する珪酸塩水溶液又は珪酸アルカリ水溶液の何れか若しくは両方からなる複合水溶液で表面層を形成する工程と、前記表面層を固化する工程を含む親水性抗菌基材の製造方法が好まれる。

結晶性二酸化ケイ素粒子と銀又は銅の何れか若しくは両方を含有してなる珪酸塩水溶液又は珪酸アルカリ水溶液の何れか若しくは両方からなる複合水溶液からなり；基材表面に塗布し固化させることにより、前記結晶性二酸化ケイ素は該基材表面にシリカを析出して親水化し、且つ銀又は銅の何れか若しくは両方の効能により、さまざまな菌の繁殖を抑制してなることを特徴とする親水性抗菌コーティング組成物が望まれる。

基材表面を結晶性二酸化ケイ素粒子と銀又は銅の何れか若しくは両方を含有する珪酸塩水溶液又は珪酸アルカリ水溶液の何れか若しくは両方からなる複合水溶液で表面層を形成することにより、表面に水を置くと普通は水滴になるが、水は疎水性部分と親水性部分とに微細く市松模様のように分散し、あたかも一面に水の膜が出来ているように見える親水膜を形成する現象によるものと考えられる。

故に、基材の鏡、ガラス、レンズなどの表面に、目に見えるような水滴が形成されることは無い。したがって、透明基材の表面が曇ることはない。

本発明の二酸化ケイ素の配合量が１０重量％以下の珪酸塩水溶液又は珪酸アルカリ水溶液の何れか若しくは両方からなる水溶液に銀又は銅の何れか若しくは両方が混入されてなる複合水溶液であることを特徴とする親水性抗菌剤を基材表面にコーティングすると、抗菌機能と親水性機能を得る。

乾燥して得られる表面層を形成する固形分は無機物であり、優れた耐候性を有する。

吸水性が改善されるため、石製品、コンクリート製品、タイル製品、発泡セメント製品など天候による湿気／乾燥および寒冷地における凍結／融解のサイクルによって発生するクラックや損傷を抑制する。

基材の表面に不溶性結晶体で表面層が形成されるため、カビ、藻、エフロ等の発生を抑制し汚れを予防する。

以下、本発明の親水性抗菌剤、親水性抗菌基材の製造方法、並びに親水性抗菌コーティング組成物を実施例によって更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって、なんら制限されるものではない。

二酸化ケイ素の配合量が１重量％の珪酸塩水溶液と二酸化ケイ素の配合量が１重量％の珪酸アルカリ水溶液の混合液に硝酸銅０．０５重量％を添加してなる複合溶剤を親水性抗菌剤とした。

基材１０ｃｍ×１０ｃｍ四角の鏡（日本板硝子）の表面に油脂、埃がないようにメタノール（和光純薬）で清掃した後、前記親水性抗菌剤である二酸化ケイ素と硝酸銅を含有する複合溶剤を低圧温風塗装機・ボリュメール（ボリュメール社、仏国）を用いて均一に５μｍ塗布後、室温１６℃の机の上に２時間静置して乾燥、親水性抗菌基材を得た。この親水性抗菌基材を＃１親水性抗菌基材試料とした。
なを、比較のために基材１０ｃｍ×１０ｃｍ四角の鏡（日本板硝子）の表面に油脂、埃がないようにメタノール（和光純薬）で清掃した後、１００％イソプロピルアルコールを低圧温風塗装機・ボリュメール（ボリュメール社、仏国）を用いて均一に５μｍ塗布後、室温１６℃の机の上に２時間静置して乾燥、＃２対照基材試料を得た。
試料表面の水との接触角は、＃２対照基材試料では４３°であったのに対し、＃１親水性抗菌基材試料では＜１°と親水性値を示した。ここで水との接触角は、接触角測定器（協和海面化学、ＣＡ−Ｘ１５０）により、マイクロシリンジから各々の試料表面に水滴を滴下した後、１０秒後に測定した。

二酸化ケイ素の配合量が２重量％の珪酸塩水溶液と二酸化ケイ素の配合量が２重量％の珪酸アルカリ水溶液の混合液に硝酸銅０．０５重量％を添加してなる複合溶剤を親水性抗菌剤とした。

基材１０ｃｍ×１０ｃｍ四角のガラス（日本板硝子）の表面に油脂、埃がないようにメタノール（和光純薬）で清掃した後、前記親水性抗菌剤である二酸化ケイ素と硝酸銅を含有する複合溶剤を低圧温風塗装機・ボリュメール（ボリュメール社、仏国）を用いて均一に５μｍ塗布後、室温１６℃の机の上に２時間静置して乾燥、親水性抗菌基材を得た。この親水性抗菌基材を＃３親水性抗菌基材試料とした。
なを、比較のために基材１０ｃｍ×１０ｃｍ四角のガラス（日本板硝子）の表面に油脂、埃がないようにメタノール（和光純薬）で清掃した後、１００％イソプロピルアルコールを低圧温風塗装機・ボリュメール（ボリュメール社、仏国）を用いて均一に５μｍ塗布後、室温１６℃の机の上に２時間静置して乾燥、＃４対照基材試料を得た。
試料表面の水との接触角は、＃４対照基材試料では４６°であったのに対し、＃３親水性抗菌基材試料では＜３°と親水性値を示した。ここで水との接触角は、接触角測定器（協和海面化学、ＣＡ−Ｘ１５０）により、マイクロシリンジから各々の試料表面に水滴を滴下した後、１０秒後に測定した。

二酸化ケイ素の配合量が１０重量％以下の珪酸塩水溶液又は珪酸アルカリ水溶液の何れか若しくは両方からなる水溶液に、銀又は銅の何れか若しくは両方が混入されてなる複合溶剤を基材表面に塗布することにより、結晶性二酸化ケイ素粒子は該基材表面にシリカを析出し親水性機能と抗菌機能を有する不溶性の表面層を形成する親水性抗菌基材を得ることができた。
又、耐候性、難燃性、塩害防止、気候サイクル（乾燥／吸水・凍結／融解）による劣化防止、耐薬品性（各種油類・各種アルコール類・海面活性剤）の向上にも効果的である。
更に、コンクリート打ちっぱなし建築物や橋脚などの表面に付着する細菌を死滅させることができ、故に藻や黴などの微生物の成長を抑制する。しかるに微生物起因の基材表面の汚れ付着はより効果的に抑制される。この様に当初想定していた以上の産業上の利用可能範囲が拡大した。
なを、この親水性抗菌剤のコーティング手段は特別な装置も設備も必要なく常温コーティングできる。

Claims (3)

1. 二酸化ケイ素の配合量が１０重量％以下の珪酸塩水溶液又は珪酸アルカリ水溶液の何れか若しくは両方からなる水溶液に銀又は銅の何れか若しくは両方が混入されてなる複合水溶液であることを特徴とする親水性抗菌剤。
2. 基材表面を結晶性二酸化ケイ素粒子と銀又は銅の何れか若しくは両方を含有する珪酸塩水溶液又は珪酸アルカリ水溶液の何れか若しくは両方からなる複合水溶液で表面層を形成する工程と、前記表面層を固化する工程を含んでなることを特徴とする親水性抗菌基材の製造方法。
3. 結晶性二酸化ケイ素粒子と銀又は銅の何れか若しくは両方を含有してなる珪酸塩水溶液又は珪酸アルカリ水溶液の何れか若しくは両方からなる複合水溶液からなり；基材表面に塗布し固化させることにより、前記結晶性二酸化ケイ素は該基材表面にシリカを析出して親水化し、且つ銀又は銅の何れか若しくは両方の効能により、さまざまな菌の繁殖を抑制してなることを特徴とする親水性抗菌コーティング組成物。