JP2010195013A

JP2010195013A - 抗菌性合成樹脂成形品

Info

Publication number: JP2010195013A
Application number: JP2009045980A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Kiko; 修一木虎; Junichi Chiba; 潤一千葉; Masahiro Sukai; 昌弘須貝
Original assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Current assignee: Yoshino Kogyosho Co Ltd
Priority date: 2009-02-27
Filing date: 2009-02-27
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: JP5392647B2

Abstract

【課題】本発明は、貝殻の焼成粉体の添加、分散により抗菌性能が発揮される合成樹脂成形品において、より少ない添加量で所定の抗菌性能を発揮させることを技術課題とするものである。
【解決手段】抗菌剤を分散した合成樹脂材料を成形した合成樹脂成形品において、抗菌剤は貝殻を高温焼成して得られた酸化カルシウムを主成分とする焼成粉体であり、成形品は、表面に成形の際の溶融樹脂の流動と冷却に起因するスキン層を有し、所定の抗菌剤の添加量により所定の抗菌性能が発揮可能に、このスキン層の層厚を予め決められた層厚以上とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、抗菌剤、特には炭酸カルシウムを主成分とする貝殻を焼成して得られる酸化カルシウムを主成分とした焼成粉体を抗菌剤として分散させた抗菌性合成樹脂成形品に関する。

たとえば特許文献１には、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化カルシウム等を主成分とする焼成粉体からなる抗菌性粉体をプラスチックに添加、分散して成形した抗菌性プラスチックに係る発明が記載されている。

一方、ホタテ貝等の貝類の貝殻は従来より産業廃棄物として扱われ、年間数十万トンが廃棄されているが、この貝殻を高温で焼成すると酸化カルシウムを主成分とした焼成粉体が得られ、この粉体の抗菌性を利用した壁材、塗料、除菌消臭剤、防カビ剤の開発が実施されている。（たとえば、特許文献２参照）

特開２００７−３２６８２２号公報特開２００７−２８４２９４号公報

合成樹脂成形品の分野でも、上記したような貝類の焼成粉体を抗菌剤として利用する試みがなされている。この種の焼成粉体で抗菌性を十分発揮させるには、焼成粉体を成形品の表面に十分析出させる必要があり、このためには焼成粉体の添加量を５ｗｔ％を超えて１０ｗｔ％程度近くにまで多くする必要があり、一方でこの程度まで添加量を多くすると、成形品として、強度等の性能が低下する、表面性状が損なわれる、さらには添加成分が内容物へ溶出する等の問題が発発生する。

そこで、本発明は、貝殻の焼成粉体の添加、分散により抗菌性能が発揮される合成樹脂成形品において、より少ない添加量で所定の抗菌性能を発揮させることを技術課題とするものである。

上記課題を解決するための手段のうち、本発明の主たる構成は、
抗菌剤を分散した合成樹脂材料を成形した合成樹脂成形品において、
抗菌剤は貝殻を高温焼成して得られた酸化カルシウムを主成分とする焼成粉体であり、
成形品は、表面に成形の際の溶融樹脂の流動と冷却に起因するスキン層を有し、
所定の抗菌剤の添加量により所定の抗菌性能が発揮可能に、このスキン層の層厚を予め決められた層厚以上とする、
と云うものである。

本願発明の発明者らは、貝殻の焼成粉体を抗菌剤として使用し、抗菌剤の添加量、あるいは成形品の成形条件さらにはこの成形条件に関連する成形品の結晶構造と抗菌性との関連を検討する中で、抗菌剤の効果の有無が、成形の際に成形品の表面に形成されるスキン層の層厚に関連していること、そしてスキン層の層厚を一定以上の層厚とすることにより抗菌剤の添加量を、５ｗｔ％、３ｗｔ％さらには１ｗｔ％と低くした場合にも抗菌性能が十分に発揮されることを見出し、上記本発明の構成の創出に至った。

上記構成によれば、成形品の強度や表面性状を損なうことがないように、添加量を、５ｗｔ％、３ｗｔ％さらには１ｗｔ％と低くした場合にも、成形の際に成形品の表面に形成されるスキン層の厚さを予め決められた層厚以上とすることにより、所定の抗菌性能が発揮させることが可能となる。

上記構成において、スキン層は、射出成形やブロー成形等の成形時に成形品の表面に形成されるもので、ポリマーが金型面に沿って高度に面配向し、成形品の肉厚中心部で観察される球晶等の結晶高次構造が見られない層であり、成形品の断面を光学顕微鏡で観察することにより、明確に視認し、その層厚を測定することができる。
また、このスキン層の形成は、金型面近傍での溶融樹脂に作用する剪断応力の大きさに関連しており、金型温度を低くして剪断応力を大きくすることによりポリマーがより高度に配向し、スキン層の厚さを厚くすることができる。

なお、要求される抗菌性能は用途によりさまざまであり、その観点から上記構成では「所定の抗菌性能」としている。
そして、「所定の抗菌性能」を発揮させるためのスキン層の層厚は、合成樹脂を決め、成形品の強度や表面性状の面から抗菌剤の添加量を決め、数種の肉厚のプレート成形品を、金型温度をいくつか変えて射出成形し、これらプレートについて抗菌試験実施する等の方法により決めることができる。

本発明の他の構成は上記主たる構成において、貝殻はホタテ貝とする、と云うものである。ホタテ貝の貝殻の焼成粉体は今までにその抗菌性能が確認されたものであり、スキン層の層厚を厚くすることにより少量の添加であってもその抗菌性能を十分に発揮させることができる。

本発明のさらに他の構成は、スキン層の層厚を、抗菌剤の添加量が３ｗｔ％で所定の抗菌性能が発揮可能な層厚とする、と云うものであり、成形品の強度の低下および表面性状の低下を一定の範囲で抑制することができる。

本発明のさらに他の構成は、スキン層の層厚を、抗菌剤の添加量が１ｗｔ％で所定の抗菌性能が発揮可能な層厚とする、と云うものであり、成形品の強度および表面性状を保持しながら、抗菌性能を発揮させることができる。

本発明のさらに他の構成は、合成樹脂をポリプロピレン（ＰＰ）樹脂とし、成形品を射出成形品とする、と云うものである。

ＰＰ樹脂は、合成樹脂の中でも射出成形によりスキン層を形成し易い樹脂で、成形品の肉厚、射出速度や金型温度によりスキン層の層厚を広い範囲で比較的容易に制御することができ、したがって貝殻の焼成粉体の添加量を１ｗｔ％程度まで低くしても、スキン層の層厚を厚くして、その抗菌性能を十分発揮させることが可能となる。

本発明のさらに他の構成は、上記構成において、スキン層の層厚を１２０ミクロン以上とする、と云うものであり、
このようにスキン層の厚さを１２０ミクロン以上とすることにより、貝殻の焼成粉体の添加量を１ｗｔ％程度まで低くしても、その抗菌性能を十分発揮させることができる。

本発明の主たる構成を有するものにあっては以下に示す効果を奏する。
すなわち、成形品の強度や表面性状を損なうことがないように、添加量を５ｗｔ％、３ｗｔ％さらには１ｗｔ％と低くした場合にも、成形の際に成形品の表面に形成されるスキン層の厚さを予め決められた層厚以上とすることにより、所定の抗菌性能を発揮させることができる。

抗菌性能評価方法に係る試験方法を示す概略説明図である。抗菌性能の評価結果を示す表である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
実施例として、下記のような要領に沿って、抗菌剤としてホタテ貝の貝殻を高温焼成した焼成粉体を所定量ブレンドしたＰＰ樹脂により平板状の成形品（以下、プレートと記す。）を射出成形し、このプレートについて、スキン層の層厚を測定すると共に、その抗菌性能を評価した。

１）下記条件で計３２種類のプレートを成形した。
・使用樹脂；ＰＰ樹脂（プライムポリマー社製Ｊ１０５Ｇ）
・プレートの形状；５０ｍｍ×１００ｍｍの長方形、肉厚は１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍの４種類
・金型温度；摂氏１５度と５０度
・抗菌剤の添加方法と添加量；抗菌剤を５０ｗｔ％含むＰＰ樹脂用マスターバッチを所定量ブレンドし最終的に１ｗｔ％、３ｗｔ％、５ｗｔ％、１０ｗｔ％の抗菌剤が添加、分散したプレートを成形した。

２）成形したプレートの断面からミクロトームで薄片を切り出し、偏光顕微鏡で観察、各プレートのスキン層の層厚を測定した。

３）抗菌性能の評価はＪＩＳＺ２８０１の抗菌性評価方法に準拠して下記の要領で実施した。
・試験菌液；大腸菌を所定の濃度に調整した試験菌液を用いる。
・試験方法；図１に示すようにシャーレ１中に試験体としてのプレート２をセットしてその上に試験菌液３を塗布し、さらにフィルム４で被覆するようにして試験を実施した。
・抗菌性能の評価；試験菌液の塗布から２４時間後の生菌数を数え、ブランク（抗菌剤の添加のないプレート）と比較して生菌数が１／１００以下（下記の式で算出される抗菌活性値Ｒが２．０以上）であれば効果ありと判定する。
Ｒ＝Ｌｏｇ（Ａ／Ｂ）
ここでＡ；ブランクにおける２４時間培養後の生菌数
Ｂ；抗菌剤を添加、分散させたプレートにおける２４時間培養後の生菌数

図２に示す表は、上記のように厚さ、金型温度、抗菌剤の添加量を変えた計３２種類のプレートについての、スキン層の平均層厚、および抗菌性能評価結果をまとめて示したものである。
ここで、この表中、抗菌性能評価結果では上記抗菌活性値Ｒが２以上の場合は効果が有ったとして○印とし、２未満の場合は効果なしとして×印とした。

図２の表によれば、同じ肉厚のプレートで比較すると金型温度が５０度のものに比較して１５度のもののスキン層が厚いこと、また同一の金型温度で比較すると、プレートの肉厚が厚いほどスキン層が厚いことが判り、このように肉厚および金型温度によりかなり広い範囲（図２の表の例では６９〜３０８ミクロンの範囲）でスキン層の厚さを制御できることが判る。
なお、抗菌剤の添加量を１０ｗｔ％まで大きくしても各プレートのスキン層の層厚はほぼ同一であった。

抗菌性能の評価結果をみると、まず添加量が１０ｗｔ％と多い場合にはスキン層の厚さに拘わらず、すべてでその効果が確認された。
但し、添加量がこの程度まで多くなると、成形品の強度が低下し、表面が粗面状になり、成形品としての基本的な性能が損なわれてしまう。

次に、添加量が５ｗｔ％のプレートは強度の低下と云う点では製品として使用できる範囲のものであるが、すべてのプレートでその抗菌効果が確認され、抗菌剤の添加量が５ｗｔ％場合にはスキン層の層厚が数十ミクロン程度あれば抗菌性能が十分発揮されることが判った。

次に、添加量が３ｗｔ％さらには１ｗｔ％と添加量を小さくしたプレートは表面性状や添加成分の溶出に関する要求が厳しい用途で使用する成形品を想定したものである。
そして、添加量が１ｗｔ％と、３ｗｔ％の場合にはスキン層の層厚が６９、７３、１１４ミクロンの場合には効果がみられないが、１４６〜３０８ミクロンの範囲では添加効果が発揮されているのが判る。
さらに、この添加効果の有無は、プレートの肉厚や金型温度単独ではなくこれらの条件が相俟って決まるスキン層の層厚により整理できることが判る。

そして、本実施例のＰＰ樹脂の場合さらに詳細な試験を実施すると、スキン層の厚さを１２０ミクロン以上とすることにより、添加量が１ｗｔ％と少量の場合にも、ホタテ貝の貝殻の焼成粉体に由来する抗菌剤による抗菌性能が発揮されることが判った。
また、添加量を１ｗｔ％まで少量とすることにより、成形品の強度および表面性状等の成形品としての基本的な性能を、抗菌剤の添加のないブランクのプレートとほぼ同等とすることができた。

以上、本発明の実施の形態を多数の例に沿って説明したが、本発明の実施形態はこれら実施例に限定されるものではない。
上記実施例ではＰＰ樹脂についての例を示したが、ポリエチレン樹脂、ナイロン樹脂等の結晶性の合成樹脂は形成される層厚に差はあるもののスキン層が形成されるものであり、このスキン層の層厚を厚くすることにより、より少ない添加量で貝殻の焼成粉体に由来する抗菌剤による抗菌性能を発揮させることができる。
また、成形方法も射出成形に限定されるものではなく、ブロー成形や熱成形においてもスキン層の層厚を制御して抗菌性能を発揮させることができる。
また、前述したように要求される抗菌性能は用途によりさまざまであり、要求される抗菌性能に応じて、スキン層の層厚を、上記したようなプレートによるモデル試験により決めることができる。
また、成形品の形状も平板状のものに限定されるものではない。

以上説明したように、本発明の抗菌性合成樹脂成形品は、成形品のスキン層の層厚を厚くすることにより、より少ない添加量で貝殻の焼成粉体に由来する抗菌剤による抗菌性能を発揮させることができるものであり、幅広い用途への展開が期待される。

１；シャーレ
２；プレート
３；試験菌液
４；フィルム

Claims

抗菌剤を分散した合成樹脂材料を成形した合成樹脂成形品であって、前記抗菌剤は貝殻を高温焼成して得られた酸化カルシウムを主成分とする焼成粉体であり、成形品は表面に成形の際の溶融樹脂の流動と冷却に起因するスキン層を有し、所定の抗菌剤の添加量により所定の抗菌性能が発揮可能に、前記スキン層の層厚を予め決められた層厚以上としたことを特徴とする抗菌性合成樹脂成形品。
貝殻はホタテ貝とした請求項１記載の抗菌性合成樹脂成形品。
スキン層の層厚を、抗菌剤の添加量が３ｗｔ％で所定の抗菌性能が発揮可能な層厚とした請求項１または２記載の抗菌性合成樹脂成形品。
スキン層の層厚を、抗菌剤の添加量が１ｗｔ％で所定の抗菌性能が発揮可能な層厚とした請求項１または２記載の抗菌性合成樹脂成形品。
合成樹脂をポリプロピレン樹脂とし、成形品を射出成形品とした請求項１、２、３または４記載の抗菌性合成樹脂成形品。
スキン層の層厚を１２０ミクロン以上とした請求項５記載の抗菌性合成樹脂成形品。