JP2015214528A - 抗菌性を有するリン青銅合金及びそれを用いた物品 - Google Patents

Abstract

【課題】 リン青銅の抗菌性を検証し、人体との接触による変色を軽減する方法を提供して、リン青銅の抗菌性を活用し得る用途を提案する。【解決手段】 リン青銅合金の組成を、１１重量％以下（０を含まない）のスズと、０．３５重量％以下（０を含まない）のリンとを含み、残部が銅とすることにより、優れた抗菌性を発現する。変色の防止には、粒度が４０〜２００の砥粒を用いてグラインダ加工やショットブラスト加工により、表面を粗面化することで対処できる。この抗菌性を有するリン青銅で、医療機関などの手摺、ドアノブ、その他の手で直接触れる部分を覆うことで、感染症の蔓延などを未然に防止できる。【選択図】なし

Description

本発明は、抗菌性を有するリン青銅合金と、それを用いて抗菌性を付与した、物品に関するものである。

銅、銀、スズなどが殺菌性や抗菌性を有することは、従来から知られていて、様々な分野に使用されている。これらの金属が殺菌性や抗菌を発現する理由としては、水に溶けて生じるイオンが、微生物の細胞壁や細胞膜を破壊したり、酵素やタンパク質と結合して、活性や代謝機能を低下させたりすることによると言われている。また、イオン化する際に放出される電子が、空気中や水中に溶存する酸素の一部を活性化し、微生物中の有機物を化学的に攻撃することも、殺菌性や抗菌性の要因になると言われている。

一方で、リン青銅はスズを含む合金で、機械的な強度や導電性に優れ、加工性にも優れていることから、電子部品や各種電機製品に用いられている。加工性に優れていることから、用途に合わせた形状に加工することが容易で、この特徴と、殺菌性あるいは抗菌性の両方を活用することにより、従来とは異なる用途展開が期待できる。

このような観点から、殺菌性や抗菌性を必要とする分野への銅合金の使用例を概観すると、例えば、銅線を編み込むことにより、水虫の予防効果を付与した靴下が挙げられる。また、特許文献１には、銅や銀などの金属で構成した金網を用いた、水系洗浄液を濾過する濾過装置が開示されている。

また、特許文献２には、銀、銅、亜鉛、スズなどから選ばれる消臭抗菌成分を担持させた酸化チタン粒子と、アミン系化合物からなる抗菌消臭剤が開示されている。しかし、これらはいずれも、人の手などが直接触れるものではなく、例えば、医療機関の通路に付設される手摺などのように、手で直接触れることが使用目的で、しかも高度の殺菌性あるいは抗菌性が要求されるものは、見出せないのが実情である。

この理由としては、リン青銅が、純銅よりも高い抗菌性を示すことが明確に示されていなかったことと、銅及び銅合金は人体との接触により、変色が生じやすいことが挙げられる。

特開２０１０−１３７３５３号公報 特開２００９−２６８５１０号公報

従って、本発明の課題は、リン青銅の抗菌性を検証し、人体との接触による変色を軽減する方法を提供して、リン青銅の抗菌性を活用し得る用途を提案することにある。

本発明は、前記課題に鑑み、リン青銅のスズとリンの含有量と抗菌性との関係を明確化するとともに、表面の性状と変色の顕在化との関係を検討した結果なされたものである。

即ち、本発明は、１１重量％以下（０を含まない）のスズと、０．３５重量％以下（０を含まない）のリンとを含み、残部が銅と不可避の不純物からなることを特徴とする、抗菌性を有するリン青銅合金である。

また、本発明は、圧延加工が施され、表面に機械的な粗面化処理を施されてなることを特徴とする、前記の抗菌性を有するリン青銅合金である。

また、本発明は、前記粗面化処理の加工方法が、粒度が４０〜２００の砥粒を用いたグラインダ加工、粒度が４０〜２００の砥粒を用いたショットブラスト加工、ヘアライン加工から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする、前記の抗菌性を有するリン青銅合金である。

また、本発明は、前記のリン青銅合金の薄板で、表面を被覆してなることを特徴とする物品である。

本発明者らは、リン青銅合金における、スズとリンの含有量と抗菌性の関係を、微生物の培養試験により検討した結果、スズの含有量が１１重量％以下、リンの含有量が０．３５重量％以下の領域で、リン青銅合金が顕著な抗菌性を発現することを見出し、本発明をなした。

一般に銅などの抗菌性の要因の一つとして、金属がイオン化する際に放出される電子が、空気中や水中に溶存する酸素の一部を活性化することが考えられているのは、前記の通りである。リン青銅合金においては、合金を構成する成分の、イオン化ポテンシャルの相異とそれに付随するイオン化傾向の相異により、各成分の間で電子の授受が生じることが、特定の組成範囲における、このような結果に繋がったものと解される。

また、一般に金属表面の外観は、鏡面のように研磨した状態と、粗面化した状態とでは、大きく異なり、特に適当な表面粗さに粗面化すると、例えば人の手の皮脂のような異物の付着や、酸化による変色が目立たなくなる。本発明者は、この現象に着目し、粗面化の条件の検討により、表面の変色を解消した。

ハロー試験の一例を示す写真 ハロー試験の結果を、横軸をスズ含有量、縦軸をハロー幅として示したグラフ 本発明に係る青銅合金表面を、グラインダを用いて粗面化した一例の写真 本発明のリン青銅合金薄板を、手摺表面に取り付けた一例を示す斜視図

次に、リン青銅合金のスズとリンの含有量と抗菌性の検討の説明により、本発明の実施の形態について説明する。

まず、電気銅、スズ、リンを溶解、鋳造し、６０ｍｍ×６０ｍｍ×２００ｍｍの角柱状のインゴットを得た。ターゲット組成は、スズが、０、１．０、２．０、２．５、３．０、５．０、５．５、６．７重量％、リンが０．０９重量％、残部が銅である。

このインゴットから、寸法が１０ｍｍ×２８ｍｍ×２８ｍｍの、抗菌性試験用試料を切り出し、ＪＩＳ Ｌ １９０２に準じたハロー試験を行った。試験に用いた菌は、黄色ブドウ球菌、大腸菌、緑膿菌の３種類である。図１は、ハロー試験の一例を示す写真で、ここに示したのは、黄色ブドウ球菌の例である。

ハロー試験では、シャーレの中に菌を培養し、中央に試験片を置いて一定時間保持する。そして試験片周辺の菌が消滅した、ハローと称される領域の幅を測定する。試験は３菌種に対し３回異なる試験片を用いて行った。ハロー幅は、図１にＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄで示したように、試験片の４辺に対して測定するので、１条件に対し１２回の測定を行った

表１は、試験に用いたリン青銅合金のスズ含有量毎に、ハロー幅の１２回の測定値の平均値をまとめた表である。また、図２は表１に示したハロー試験の結果を、横軸をスズ含有量、縦軸をハロー幅として示した図である。

表１と図２に示したように、本試験条件の範囲では、一定以上の抗菌性が認められる。つまり、スズを添加することで、いずれの菌においても、純銅よりも抗菌効果の向上が認められることが明らかである。また，菌種によって、スズ添加の効果が異なる可能性があることがわかった。黄色ブドウ球菌と大腸菌ではスズ含有量が１重量％のときにハロー幅のピークが見られ、それ以上の領域の含有量では減少するが、スズ含有量３重量％程度から再び増加し、安定となる。緑膿菌のスズ含有量１重量％でのハロー幅は、他の二つの菌よりも小さいが、スズ含有量の増加に伴い、他の二つの菌と同じような挙動を示した。

図３は、本発明に係る青銅合金表面を、グラインダを用いて粗面化した例の写真である。ここで粗面化加工に用いたグラインダの、砥石の粒度は１２０である。通常の圧延仕上がり面では、直接手で触れると指紋跡が目立つが、表面をこのように機械加工で粗面化することにより、指紋跡の視認が困難になった。なお、粗面化の方法としてはグラインダの他に、ショットブラスト加工、ヘアライン加工などが挙げられ、同様の効果が得られることは勿論である。

図４は、約０．２ｍｍの厚さに圧延し、表面を粗面化した、本発明のリン青銅合金薄板を、手摺表面に取り付けた一例を示す斜視図である。図４において、１は手摺、２はリン青銅合金薄板、３ａ及び３ｂは手摺１を壁面に取り付けるためのフランジ部である。医療機関や高齢者の介護施設の通路や出入り口には、ここに示したように、手摺やドアノブなどの直接手で触れる部分を、本発明のリン青銅合金の薄板で覆うことにより、感染症の蔓延を事前に防止することができる。

以上に示したように、本発明によれば、抗菌性に優れたリン青銅合金を提供することができる。なお、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の分野における通常の知識を有する者であれば想到し得る、各種変形、修正を含む、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれることは勿論である。

１・・・手摺
２・・・リン青銅合金薄板
３ａ，３ｂ・・・フランジ部

Claims (4)

1. １１重量％以下（０を含まない）のスズと、０．３５重量％以下（０を含まない）のリンとを含み、残部が銅と不可避の不純物からなることを特徴とする、抗菌性を有するリン青銅合金。
2. 圧延加工が施され、表面に機械的な粗面化処理を施されてなることを特徴とする、請求項１に記載の、抗菌性を有するリン青銅合金。
3. 前記粗面化処理の加工方法は、粒度が４０〜２００の砥粒を用いたグラインダ加工、粒度が４０〜２００の砥粒を用いたショットブラスト加工、ヘアライン加工から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の抗菌性を有するリン青銅合金。
4. 請求項１ないし請求項３に記載のリン青銅合金の薄板で、表面を被覆してなることを特徴とする物品。