JP2021001278A - 抗菌塗装物、抗菌塗料、抗菌塗料の製造法及び抗菌塗装物の製造法 - Google Patents
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Abstract
Description
物品等に付着した雑菌の増加又は繁殖を抑制する、一般的な基準の抗菌性能を付与する技術は、各種のものが公知である。このうち、抗菌塗料を塗布し抗菌塗装物を構成する技術は、後加工により手軽に抗菌性能を付与することができ、複雑な形状の物品の表面であっても抗菌性能を付与し得るものである。
また、比重の重い抗菌剤を用いた場合、通常の塗装法では塗膜中に抗菌剤が沈降して塗膜表面の抗菌剤が希薄になり、比重が軽い抗菌剤を用いた場合や特殊な塗装法で抗菌剤を塗膜表層に偏在させた場合、塗膜下層の抗菌剤が希薄になるため、長期間安定して抗菌性能を発揮することが困難であった。
塗膜から抗菌剤を溶出させて、塗膜表面に抗菌性を付与する技術も開発されている。しかし、溶出開始まで時間を要する、溶出量が安定しない、溶出の終了がわかりづらい、溶出した抗菌剤に起因してかぶれ等の皮膚障害が起きる懸念がある等の問題があった。
特許文献1には、メジアン径D50が特定範囲のアパタイト被覆光触媒二酸化チタン粒子と、平均粒子径D50が特定範囲の銀粒子とを含み、銀粒子の少なくとも一部がアパタイト被覆光触媒二酸化チタン粒子のアパタイトに担持されている水系塗料を塗布した抗菌塗装物が開示されている。具体的には、D50が0.2423μmのアパタイト被覆光触媒二酸化チタン粒子分散液と、D50が48nmのナノ銀粒子分散体と、バインダー等の成分とを混合し撹拌して得られる水系塗料を塗布した抗菌塗装物が開示されている。しかし、銀粒子が担持されているアパタイト被覆光触媒二酸化チタン粒子の分散粒子径や塗膜の抗菌活性値は開示されていない。また、その製造法から、担持されなかった遊離の銀粒子に起因して、塗膜が着色する等の問題が予測され、塗膜の透明性や耐摩耗性も何ら考慮されていない。
しかし、この抗菌塗装物は、銀微粒子に基づく殺菌作用を用いるものである。
また、本発明は、塗膜の前記抗菌活性値が2.0以上であり、塗膜の透明性に優れる、抗菌塗装物、抗菌塗料、抗菌塗料の製造法、及び、抗菌塗装物の製造法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、抗菌処理が必要な物品等の表面を塗装するだけで、前記抗菌活性値が2.0以上である抗菌処理が行われた、抗菌塗装物を構成することができ、しかも、抗菌成分の溶出による皮膚障害等が起きず、塗膜形成直後から長期にわたり抗菌効果を発現させることができる抗菌塗料、該抗菌塗料の製造法、該抗菌塗料を用いた抗菌塗装物、及び、抗菌塗装物の製造法を提供することを目的とする。
そして、光触媒成分、吸着剤成分及び金属成分を含むセラミックス複合粉体と、バインダーとを含む抗菌塗料、該抗菌塗料を含む塗料の塗膜を基材上に有し、特定の要件を満たす抗菌塗装物により、上記の課題を解決できることを見出した。
具体的には、以下に示すとおりである。
[1]光触媒成分、吸着剤成分及び金属成分を含むセラミックス複合粉体と、バインダーと、を少なくとも含む抗菌塗料の塗膜を基材上に有し、塗膜の抗菌活性値(JIS Z 2801:2010準拠)が2.0以上であり、さらに、下記(1)及び/又は(2)の要件を満たす抗菌塗装物。
(1)抗菌塗料中のセラミックス複合粉体について、体積平均分散粒子径(D50)が250nm以下、積算体積90%粒子径(D90)と体積平均分散粒子径(D50)との比D90/D50が1.5以下
(2)塗膜の膜厚が80μm以下、抗菌塗装物又は塗膜のヘーズ(JIS K 7136:2000準拠)が25以下
[2]光触媒成分、吸着剤成分及び金属成分を含むセラミックス複合粉体と、バインダーと、を少なくとも含み、
抗菌塗料中のセラミックス複合粉体の体積平均分散粒子径(D50)が250nm以下、セラミックス複合粉体の積算体積90%粒子径(D90)と体積平均分散粒子径(D50)との比D90/D50が1.5以下であり、
塗膜の抗菌活性値(JIS Z 2801:2010準拠)が2.0以上である、
抗菌塗料。
[3]光触媒成分、吸着剤成分及び金属成分を含むセラミックス複合粉体と、バインダーと、を少なくとも含む抗菌塗料構成成分を、分散機を用いて混合する工程を含み、
抗菌塗料中のセラミックス複合粉体の体積平均分散粒子径(D50)を250nm以下、セラミックス複合粉体の積算体積90%粒子径(D90)と体積平均分散粒子径(D50)との比D90/D50を1.5以下とする、
塗膜の抗菌活性値(JIS Z 2801:2010準拠)が2.0以上である、抗菌塗料の製造法。
[4][2]の抗菌塗料を含有する塗料を基材に塗装する、塗膜の抗菌活性値(JIS Z 2801:2010準拠)が2.0以上である抗菌塗装物の製造法。
また、本発明により、塗膜の前記抗菌活性値が2.0以上で透明性に優れる、抗菌塗装物、抗菌塗料、抗菌塗料の製造法、及び、抗菌塗装物の製造法が提供される。本発明の塗膜は、透明性に優れることから、視認性等が必要な無色透明塗膜だけでなく、任意に着色された塗膜とすることができる。
さらに、本発明により、抗菌処理が必要な物品等の表面を塗装するだけで、前記抗菌活性値が2.0以上である抗菌処理が行われた、抗菌塗装物を構成することができ、しかも、抗菌成分の溶出による皮膚障害等が起きず、塗膜形成直後から長期にわたり抗菌効果を発現させることができる抗菌塗装物、抗菌塗料、抗菌塗料の製造法、及び、抗菌塗装物の製造法が提供される。
本発明の抗菌塗装物は、塗膜中に光触媒成分と吸着剤成分とを含むから、化学物質過敏症(シックハウス症候群)の原因物質の吸着・分解等や悪臭除去機能等を備える。
本明細書において、抗菌活性値は、JIS Z 2801:2010準拠の指標値を、ヘーズは、JIS K 7136:2000準拠の指標値を、それぞれ意味する。
本発明の抗菌塗装物は、光触媒成分、吸着剤成分及び金属成分を含むセラミックス複合粉体と、バインダーと、を少なくとも含む抗菌塗料の塗膜を基材上に有し、塗膜の抗菌活性値が2.0以上であり、さらに、下記(1)及び/又は(2)の要件
(1)抗菌塗料中のセラミックス複合粉体について、体積平均分散粒子径(D50)が250nm以下、積算体積90%粒子径(D90)と体積平均分散粒子径(D50)との比D90/D50が1.5以下
(2)塗膜の膜厚が80μm以下、抗菌塗装物又は塗膜のヘーズが25以下
を満たす抗菌塗装物である。
<セラミックス複合粉体>
(光触媒成分)
光触媒成分は、紫外光や可視光等の光を吸収して光触媒作用を示す物質である。光の吸収により光触媒中に生じた励起電子と正孔が、それぞれ還元作用と酸化作用を発揮して反応が開始され、吸着剤の表面に吸着された有機物や細菌が分解される。
光触媒成分は、金属酸化物、金属酸窒化物、各種の半導体化合物等で光触媒活性を示す化合物である。例えば、酸化チタン、過酸化チタン、酸化バナジウム、酸化鉄、酸化銅、酸化亜鉛、酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化錫、酸化ガリウム、チタン酸アルカリ(土類)金属塩等からなる群より選ばれる1種以上があげられるが特に限定されない。また、光触媒活性を示す化合物に、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Nb、Ru、Rh、Pd、Ag、Ir、Pt、Au、B、C、N、ハロゲン(F等)、P、S等からなる群より選ばれる1種以上の元素をドーピングしたものでもよい。光触媒成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
好ましくは、前記の元素でドーピングされていてもよい、アナターゼ型酸化チタン、酸化亜鉛及び酸化タングステンからなる群より選ばれる1種以上が用いられる。特に好ましくは、前記の元素でドーピングされていてもよい、アナターゼ型酸化チタン及び酸化亜鉛からなる群より選ばれる1種以上が用いられる。
吸着剤成分は、有機物や細菌等を表面に吸着する作用を示す物質である。吸着された有機物や細菌等は、セラミックス複合粉体を構成する光触媒化合物及び/又は金属の作用により分解又は殺菌されることとなる。
吸着剤成分は、無機系、有機系、有機無機複合系、天然物系のいずれでもよい。例えば、アパタイト、ハイドロキシアパタイト、ハロゲン化アパタイト、金属修飾アパタイト、リン酸三カルシウム、リン酸水素カルシウム等のリン酸カルシウム系;珪藻土、ゼオライト、セピオライト、多孔質シリカ等のケイ酸塩又はアルミのケイ酸塩系;活性炭、カーボンナノチューブ等の炭素系;酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化亜鉛、酸化錫、多孔質ガラス等の金属酸化物系;チタン酸ストロンチウム等のチタン酸塩系;EDTA等のキレート化合物系、ポリスチレンスルホン酸系樹脂やNAFION(登録商標)等のイオン交換樹脂系等からなる群より選ばれる1種以上があげられるが特に限定されない。吸着剤成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
好ましくは、アパタイト、ハイドロキシアパタイト、珪藻土、ゼオライト、活性炭及びシリカからなる群より選ばれる1種以上が用いられる。特に好ましくは、アパタイト、ハイドロキシアパタイト及びゼオライトからなる群より選ばれる1種以上が用いられる。
金属成分は、細菌と接触することで殺菌作用・抗菌作用を発揮するもので、金属単体、金属イオン又はこれらを形成し得る前駆体(例えば、金属塩、金属酸化物等)のいずれかである。好ましくは、金属単体又は金属イオン、より好ましくは、金属単体である。
金属成分の金属は、通常は遷移金属であって、例えば、金、銀、銅、亜鉛、白金、鉄、ニッケル、クロム、コバルト、マンガン、ロジウム、パラジウム、ルテニウム及びイリジウム等からなる群より選ばれる1種以上があげられるが特に限定されない。金属成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
好ましくは、銀、銅、白金及びニッケルからなる群より選ばれる1種以上が用いられる。特に好ましくは、銀及び銅からなる群より選ばれる1種以上が用いられる。
セラミックス複合粉体は、前記の光触媒成分、吸着剤成分及び金属成分をそれぞれ任意に組み合わせて複合化して得られた粉体である。複合化に際して、必要に応じて公知の結着材等を用いることもできる。
セラミックス複合粉体は、1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
セラミックス複合粉体として、好ましくは、光触媒成分が光触媒二酸化チタン及び/又は光触媒酸化亜鉛であり、吸着剤成分がハイドロキシアパタイト及び/又はアパタイトであり、金属成分が銀及び/又は銅であるものが用いられる。
セラミックス複合粉体における複合化形態は任意のものでよく、例えば、(1)光触媒成分、吸着剤成分及び金属成分がそれぞれ互いに結合したもの、(2)光触媒成分の表面の一部が吸着剤成分及び金属成分で被覆されたもの、(3)光触媒成分と金属成分との結合体の表面の一部が吸着剤成分で被覆されたもの、(4)光触媒成分の表面の一部が吸着剤成分で被覆され、その表面の一部が金属成分で被覆されたもの、(5)吸着剤成分に光触媒成分と金属成分とが吸着されたもの、等からなる群から選ばれる1種以上があげられるが特に限定されない。
光触媒成分、吸着剤成分及び金属成分の各量比は、所望の特性等に応じて調整できる。
光触媒成分は、セラミックス複合粉体全体に対して0.01〜99.9質量%、好ましくは1〜99質量%、より好ましくは1〜90質量%、最も好ましくは20〜90質量%とすることができる。
吸着剤成分は、セラミックス複合粉体全体に対して0.01〜99.9質量%、好ましくは0.5〜90質量%、より好ましくは1〜80質量%、最も好ましくは5〜75質量%とすることができる。
金属成分は、セラミックス複合粉体全体に対して0.01〜99.9質量%、好ましくは1〜99質量%、より好ましくは3〜95質量%、より好ましくは5〜75質量%とすることができる。
セラミックス複合粉体は、公知の方法で調整してもよく、市販品を用いてもよい。
セラミックス複合粉体の調製方法としては、例えば、粉末状及び/又は分散液状の前記光触媒成分と、粉末状及び/又は分散液状の前記吸着剤成分と、粉末状及び/又は分散液状の前記金属成分とを、混合し、必要に応じて温度及び/又は圧力を調整し、必要に応じて各種混合装置を用い、各成分を複合化する方法等からなる群から選ばれる1種以上があげられるが特に限定されない。
各種混合機としては、例えば、ペイントシェーカー、バタフライミキサー、プラネタリーミキサー、ポニーミキサー、ディゾルバー、タンクミキサー、ホモミキサー、ホモディスパー等のミキサー、アトライター、ロールミル、サンドミル、ボールミル、ビーズミル、ラインミル、超音波ミル、ダイノミル、ショットミル等のミル、ニーダー、混合混錬機、高圧衝突分散機等の各種混合装置があげられる。
セラミックス複合粉体又はセラミックス複合粉体を含む製品の市販品としては、例えば、アパテック(丸武産業社製)、アースプラス(信州セラミックス社製)、スーパールミチタンパウダー(ササミック社製)等があげられる。
セラミックス複合粉体の抗菌塗料中の含有量は、特に限定されないが、抗菌性、分散性、塗料の生産性等の観点から、抗菌塗料全体に対して0.1〜30質量%、好ましくは0.5〜15質量%、より好ましくは1〜10質量%、さらに好ましくは1〜5質量%とすることができる。また、抗菌塗料の固形分比率で1〜95質量%、好ましくは1〜50質量%、より好ましくは3〜30質量%、さらに好ましくは5〜20質量%とすることができる。セラミックス複合粉体の含有量が多すぎると、塗膜の強度やコストの点で不利となるおそれがあり、含有量が少なすぎると、所期の抗菌活性が得られないおそれがある。
バインダー(結合剤)は、塗料の成分として公知のバインダーであればいずれでもよく、無機系及び/又は有機系のバインダーが用いられる。バインダーは、前記セラミックス複合粉体を塗膜中に固定する作用等を有する。バインダーの形態としては、溶剤型、エマルジョン(分散体)型、無溶剤型、1液型、多液型、粉体型のいずれでもよい。
有機系バインダーは、塗料分野で使用されている硬化剤をさらに含んでいてもよい。硬化剤としては、例えば、ポリイソシアネート化合物、ポリオール化合物、ポリカルボン酸化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、アルデヒド化合物、アジリジン化合物等からなる群より選ばれる1種以上があげられるが特に限定されない。
バインダーの含有量は、抗菌性、分散性、塗膜形成性等の観点から、抗菌塗料全体に対して1〜50質量%、好ましくは5〜40質量%、より好ましくは10〜30質量%とすることができる。また、抗菌塗料の固形分比率で50〜99質量%、好ましくは70〜97質量%、好ましくは80〜95質量%とすることができる。バインダーの含有量が多すぎると、所期の抗菌活性が得られず、塗膜の強度やコストの点で不利となるおそれがあり、含有量が少なすぎると、所期の抗菌活性が得られず、塗膜の強度や分散性の点で問題が生じるおそれがある。
抗菌塗装物を構成する抗菌塗料には、さらに要求される目的等に応じて、塗料を形成するために用いられている各種成分を添加して用いてもよい。例えば、溶剤、着色剤、体質顔料等の充填剤、粘度調整剤、前記セラミックス複合粉体以外の殺菌・防黴剤、表面調整剤、分散剤、界面活性剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、消泡剤等があげられるが特に限定されない。各成分の含有量は、添加目的等に応じて、任意に調整することができる。
有機溶剤は、例えば、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール系;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系;塩化メチレン等のハロゲン化炭化水素系;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系;メチルピロリドン、ジメチルアセトアミド等のアミド系;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル系;γ―ブチロラクトン等の環状エステル系;ミネラルスピリット等の脂肪族炭化水素系;等の溶剤からなる群より選ばれる1種以上があげられるが特に限定されない。
抗菌塗料が塗装される基材としては、抗菌性能を付与したいものであって、塗料を塗装できるものであればどのようなものでもよい。
基材を構成する素材としては、特に限定されないが、例えば、鉄、アルミニウム等の金属、ガラス、コンクリート、各種プラスチック、紙、木材等があげられ、これらの1種以上を含む積層体、組成物等の複合材でもよい。
抗菌塗装物を構成する基材としては、特に限定されないが、例えば、医療機関、商業施設、学校、公共施設、食品工場等、さらには、介護現場、調理現場、飲食料品関連現場、交通機関等に設置されている及び/又は使用される各種の物品等があげられる。
このような物品等としては、例えば、ドア、ドアノブ、手すり、ハンドル、壁、ガラス、建材、テーブル、いす、家電、筆記具、文房具、事務用品、医療機器、押しボタン、パソコン、キーボード、マウス、タッチパネル、携帯通信機器、電子カルテ、表示装置、机、引き出し、ファイル、名札・表示板、操作ボタン、スイッチ、等があげられる。
塗膜形成方法としては、物品・基材等の形状やその用途等に応じて、塗料の塗膜を物品・基材等の上に設けるための一般的な方法を採用することができる。例えば、エアスプレー、エアレススプレー、静電、回転霧化、ハケ、ローラー、ハンドガン、万能ガン、浸漬、ロールコーター、カーテンフローコーター、ローラーカーテンコーター、ダイコーター、インクジェット等からなる群より選ばれる1種以上があげられるが特に限定されない。好ましくは、エアスプレー、エアレススプレー、静電、回転霧化、ハケ、ハンドガン、万能ガン、インクジェットからなる群より選ばれる1種以上があげられる。
抗菌塗料を塗装後、常温乾燥又は強制乾燥等の手段で塗膜を乾燥させて塗装物を形成してもよい。常温乾燥の場合は、常温(例えば、10〜40℃未満)で静置すればよい。強制乾燥の場合は、ブロアー等を用いて乾燥してもよく、常温を超える温度、例えば50℃以上で1分以上加熱することで焼付け乾燥してもよい。また、バインダーが硬化性のものである場合には、紫外線等のエネルギー線や熱により硬化してもよい。仕上り性の点から、乾燥や硬化前に予め常温でセッティング(静置)してもよい。
塗膜形成に際しては、1回の塗装で設けてもよく、2回以上の塗装で設けてもよい。2回以上の塗装を行う場合には、途中で乾燥工程を設けてもよく、また、途中で乾燥工程を設けることなくWet on Wetで行ってもよく、これらを組み合わせてもよい。
抗菌塗装物において、抗菌塗料により形成される塗膜の厚さ(乾燥膜厚)は、特に限定されず、用途等に合わせて適宜調整することができる。例えば、乾燥膜厚で0.1〜1000μmとすることができ、80μm以下、好ましくは50μm以下、より好ましくは30μm以下、さらに好ましくは1〜20μmの範囲内とすることができる。
乾燥膜厚を80μm以下とすることで、抗菌塗装物における塗膜の透明性をより高くすることができる。また、キーボード等の可動部を有する物品に塗膜を設けた場合であっても、可動部に影響を与えることなく抗菌塗膜を形成することができる。
乾燥塗膜が100μm超の場合、コストや透明性等の点で不利になるおそれがある。
乾燥膜厚が1μm未満の場合、高度な塗装技術を必要とし、コストの点で不利になるおそれがある。
本発明において、抗菌塗装物における抗菌塗料の塗膜の抗菌活性値は、2.0以上である。抗菌活性値4.0以上、場合により抗菌活性値6.0以上とすることもできる。
本発明における抗菌活性値は、JIS Z 2801:2010「抗菌加工製品―抗菌性試験方法・抗菌効果」における試験方法に準拠した指標値である。
抗菌活性値は、抗菌加工製品と無加工製品とに所定の細菌を接種し24時間培養した後、両者の生菌数の対数値の平均値の差として求められる値であって、抗菌活性値が2.0以上のとき抗菌効果があるとされる。
本発明は、抗菌処理が必要な物品等の表面を塗装するだけで、抗菌活性値が2.0以上である抗菌処理が行われた、抗菌塗装物を構成することができる。しかも、抗菌成分の溶出による皮膚障害等が起きず、塗膜形成直後から長期にわたり抗菌効果を発現させることができる抗菌塗装物、抗菌塗料、抗菌塗料の製造法、及び、抗菌塗装物の製造法が提供される。特に、医療現場等で用いられている各種機材や設備品等を、本発明の抗菌塗料で塗装する後加工だけで、容易に抗菌活性値2.0以上の抗菌仕様とすることができる。
本発明において、抗菌塗装物における塗膜を構成する抗菌塗料中の、セラミックス複合粉体の体積平均分散粒子径(D50)は、特に限定されないが、250nm以下、好ましくは30〜220nm以下、より好ましくは50〜210nmとすることができる。
セラミックス複合粉体の体積平均分散粒子径(D50)が250nmを超えると、塗料の保存安定性の低下、塗料や塗膜中での分散の不均一化、塗料や塗膜の白濁による透明性の低下、塗膜の抗菌性能の低下等のおそれがある。一方、体積平均分散粒子径(D50)を30nm未満とするには高度な分散技術が必要となり、コストの点等で問題が生じる。
体積平均分散粒子径が100〜250nmの場合、セラミックス複合粉体の素材色に基づき、わずかに着色した微着色透明塗膜を構成することが可能である。このような微着色透明塗膜は、基材表面の文字や模様等の視認性を妨げることなく、清潔感のある抗菌塗装物とすることができ、塗膜の存在を容易に把握できることから、抗菌処理をアピールする効果もある。
また、体積平均分散粒子径を100nm未満とすると、無色透明塗膜を形成することができ、着色を嫌う基材に適用することが可能である。また、着色剤を用いることで、任意の色調の塗膜を容易に構成することができる。
抗菌塗装物を構成する抗菌塗料中におけるセラミックス複合粉体の積算体積90%粒子径(D90)と体積平均分散粒子径(D50)との比、D90/D50は、1.5以下、好ましくは1.3以下、より好ましくは1.2以下とすることができる。
D90/D50が1.0に近づくと、粒子径分布がシャープとなり、粒子径が均一に近くなる。これにより、塗膜中に微細なセラミックス複合粉体が均一に分散することが可能となり、塗膜の透明性が向上し、塗膜の抗菌活性を均一にすることが容易にできる。D90/D50が1.5を超えると、塗料中に含まれるセラミックス複合粉体の粒子径のばらつきが大きくなる。このため、塗膜中に粒径の大きい粗大粒子が存在するため、セラミックス複合粉体の塗膜中での分散が不均一となり、塗膜が白濁して透明性が低下し、塗膜の抗菌活性が不均一になるおそれがある。
本発明において、D90/D50を1.5以下とすることにより、抗菌剤であるセラミックス複合粉体を塗膜中に均一に分散させることが可能となり、塗膜全体に均一に抗菌特性を発現させることができ、抗菌活性値を大きくすることができる。
本発明において、抗菌塗装物における抗菌塗料の塗膜のヘーズは、特に限定されないが、25以下、好ましくは20以下、さらに好ましくは10以下とすることができる。
本発明において、抗菌塗料の塗膜のヘーズは、JIS K 7136:2000「プラスチック−透明材料のヘーズの求め方」における試験方法に準拠した指標値である。ヘーズは、塗膜の透明度/曇度を示す指標であり、ヘーズが低いと透明度が高いといえる。一般的にはヘーズメーターにより測定することができる。
抗菌塗料の塗膜のヘーズを25以下とするためには、透明性の高いバインダー等を用いるとともに、セラミックス複合粉体の平均粒子径(体積平均分散粒子径)を、可視光の波長より極端に小さいRayleigh散乱領域(光の波長の約1/10)の大きさとすることが好ましい。
塗膜のヘーズを25以下とすることで、タッチパネル等の透明性が求められる物品等にも抗菌塗膜を設けることができる。また、キーボード等の物品等において、物品表面にある記号等を隠すことなく、抗菌塗膜を形成することができる。
また、本発明の抗菌塗料の塗膜は、透明性に優れることから、抗菌塗料に着色剤を配合することにより、任意のレベルに着色した抗菌塗膜を容易に構成することもできる。
本発明の抗菌塗装物は、下記(1)及び/又は(2)の要件を満たす。
(1)抗菌塗料中のセラミックス複合粉体について、体積平均分散粒子径(D50)が250nm以下、積算体積90%粒子径(D90)と体積平均分散粒子径(D50)との比D90/D50が1.5以下
(2)塗膜の膜厚が80μm以下、抗菌塗装物又は塗膜のヘーズ(JIS K 7136:2000準拠)が25以下
本発明においては、(1)及び(2)の要件を満たすことが特に好ましい。これにより、抗菌剤であるセラミックス複合粉体を塗膜中に均一に分散させることが可能となり、塗膜全体に均一に抗菌特性を発現させることができ、抗菌活性値が大きい塗膜を形成することが可能となるとともに、透明性に優れた塗膜を形成することができる。
本発明においては、抗菌塗装物における抗菌塗料の塗膜の反射ヘーズ値が、50〜600となるように調整してもよい。好ましくは100〜600、より好ましくは150〜500である。
本発明において、抗菌塗料の塗膜の反射ヘーズ値は、ASTM E430に記載されている測定方法に準拠したものである。具体的には、試料面に対して20度の入射角で、規定された開き角の光束を入射し、鏡面反射方向から正方向と逆方向にそれぞれ0.9度ずれた方向に反射する一定の開き角の光束を受光器で測定し、測定値から特定の計算式を使用して算出することができる。一般的には、ヘーズグロス(商品名;ガードナー社製の光沢計)等を用いて測定することができる。
反射ヘーズ値を50〜600、特に150〜500とすることにより、意匠性に優れた塗膜を形成することができ、特に、漆器に似た美感を有する塗膜を形成できる。
本発明の抗菌塗料は、光触媒成分、吸着剤成分及び金属成分を含むセラミックス複合粉体と、バインダーと、を少なくとも含み、
抗菌塗料中のセラミックス複合粉体の体積平均分散粒子径(D50)が250nm以下、セラミックス複合粉体の積算体積90%粒子径(D90)と体積平均分散粒子径(D50)との比D90/D50が1.5以下であり、
塗膜の抗菌活性値(JIS Z 2801:2010準拠)が2.0以上である、
抗菌塗料である。
ここで、「セラミックス複合粉体」、「バインダー」、「体積平均分散粒子径」及び「D90/D50」は、前記「1 抗菌塗料」に記載したのと同じである。
本発明の抗菌塗料の製造法は、光触媒成分、吸着剤成分及び金属成分を含むセラミックス複合粉体と、バインダーと、を少なくとも含む抗菌塗料構成成分を、分散機を用いて混合する工程を含み、
抗菌塗料中のセラミックス複合粉体の体積平均分散粒子径(D50)を250nm以下、セラミックス複合粉体の積算体積90%粒子径(D90)と体積平均分散粒子径(D50)との比D90/D50を1.5以下とする、
塗膜の抗菌活性値(JIS Z 2801:2010準拠)が2.0以上である、抗菌塗料の製造法である。
ここで、「セラミックス複合粉体」、「バインダー」、「体積平均分散粒子径」及び「D90/D50」は、前記「1 抗菌塗料」に記載したのと同じである。
好ましくは、ボールミル、アトライター、ペイントシェーカー、ビーズミル、サンドミル等のメディア型分散機等からなる群より選ばれる1種以上が用いられる。
このように製造された抗菌塗料は、セラミックス複合粉体が塗料中で凝集することなく分散しており、実質的にそのままの分散状態で塗膜中に分散すると考えられることから、透明性及び抗菌活性値の点で有利である。
本発明の抗菌塗料の製造法は、抗菌塗料を含有する塗料を基材に塗装する、塗膜の抗菌活性値が2.0以上である抗菌塗装物の製造法である。
ここで用いられる抗菌塗料は、前記「2 抗菌塗料」に記載したのと同じものである。
また、基材及び塗膜形成方法については、前記「1 抗菌塗装物」に記載したのと同じものである。
動的光散乱式粒径分布測定装置(堀場製作所社製LB−550)を用いて、抗菌塗料中のセラミックス複合粉体の体積平均分散粒子径(D50)及び積算体積90%粒子径(D90)を測定した。
抗菌塗料を、25℃で1週間放置した後に目視により観察し以下の基準で評価した。
〇:沈殿が生じていない
×:沈殿が生じる
塗膜外観を、目視により観察し以下の基準で評価した。
〇 :無色透明で濁りがなく良好
〇青:わずかに青色に着色しているが濁りがなく良好
× :白濁している
(実施例1)
光触媒二酸化チタン、ハイドロキシアパタイト及び銀を複合化したセラミックス複合粉体を2.85質量%、水酸基含有アクリル樹脂(アクリルポリオール)とポリイソシアネート硬化剤とを含むバインダーを14.29質量%、酢酸エチル(溶剤)を全体で100質量%となる量(残量)配合し、ビーズミルで分散して抗菌塗料を調製した。
(実施例2、3)
ビーズミルを用いて各成分を分散させる際の運転条件を変えたほかは実施例1と同様にして抗菌塗料を調製した。
光触媒二酸化チタン、ハイドロキシアパタイト及び銀を複合化したセラミックス複合粉体を5.70質量%、水酸基含有アクリル樹脂(アクリルポリオール)とポリイソシアネート硬化剤とを含む塗料であるバインダーを14.29質量%、酢酸エチル(溶剤)を全体で100質量%となる量(残量)配合し、ビーズミルで分散して抗菌塗料を調製した。
(比較例2)
抗菌塗料として、ナノ銀担持アパタイト被覆二酸化チタンを含む、市販の光触媒室内塗料「ルミチタンNAG」(ササミック社製商品名;特許文献1(特許第5207744号)の塗料)を用いた。なお、ルミチタンNAGは、容器内にかなりの沈殿がみられたことから、容器をシェイクして撹拌混合したものを希釈することなく塗料とした。
実施例1〜3、比較例1、2の抗菌塗料について、保存安定性を評価した。また、目視による評価で塗料が無色透明又は微着色透明であった実施例1〜3の抗菌塗料について、抗菌塗料中のセラミックス複合粉体の体積平均分散粒子径(D50)、積算体積90%粒子径(D90)、及び、積算体積90%粒子径(D90)と体積平均分散粒子径(D50)との比(D90/D50)を測定した。なお、比較例1、2の抗菌塗料については、目視による評価で塗料が白濁しており、セラミックス複合粉体の体積平均粒子径が250nmを超えていることが明らかであることから、動的光散乱式粒径分布測定装置による測定は行わなかった。これらの結果を表1に示す。
(抗菌塗装物の調製)
実施例1、2、比較例1、2の抗菌塗料を、透明ABS樹脂板にエアスプレー塗装し、表2に記載された乾燥膜厚の塗膜を有する抗菌塗装物を調製した。
(抗菌塗装物の光学評価)
塗膜外観を目視で評価した。また、塗膜のヘーズを、ヘーズメーター(スガ試験機社製HZ−V3)で測定した。これらの結果を表2に示す。
(抗菌塗装物の調製)
実施例1〜3の抗菌塗料を、透明ABS板にエアスプレー塗装し、抗菌塗装物を調製した。
(抗菌塗装物の黄色ブドウ球菌の抗菌活性評価)
JIS Z 2801:2010「抗菌加工製品―抗菌性試験方法・抗菌効果」に基づき、フィルム密着法に従い、実施例1〜3の抗菌塗料から得られた抗菌塗装物である検体試料(50×50mm)、培地(1/500NB培地)、黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus NBRC 12732)を用いた。検体試料数は3とした。
試験は、検体試料上に試験菌液0.4mLを接種し、その上に被覆フィルムを被せた後、35±1℃、相対湿度90%以上で静置し、接種直後、0.5時間後、1時間後、2時間後、4時間後、6時間後及び24時間後の生菌対数値及び生菌換算値を求めた。抗菌剤を含有せず抗菌性のない無加工試験片(Control)についても同様に生菌対数値及び生菌換算値を求めた。
これらを用い抗菌活性値(抗菌剤を含有せず抗菌性のない無加工試験片の24時間後の生菌数の対数値(Ut)から検体試料の24時間後の生菌数の対数値(At)を除した値である抗菌活性値R=Ut−Atを求めた。結果を表3に示す。
JIS Z 2801:2010「抗菌加工製品―抗菌性試験方法・抗菌効果」に基づき、フィルム密着法に従い、実施例1、2の抗菌塗料から得られた抗菌塗装物である検体試料(50×50mm)、培地(1/500NB培地)、大腸菌(Escherichia coli NBRC 3972)を用いた。検体試料数は3とした。
試験は、検体試料上に試験菌液0.4mLを接種し、その上に被覆フィルムを被せた後、35±1℃、相対湿度90%以上で24時間静置後、生菌数を測定した。抗菌剤を含有せず抗菌性のない無加工試験片(Control)の24時間後の生菌数の対数値(Ut)と、検体試料の24時間後の生菌数の対数値(At)とを測定し、抗菌活性値R=Ut−Atを求めた。結果を表4に示す。
Claims (4)
- 光触媒成分、吸着剤成分及び金属成分を含むセラミックス複合粉体と、バインダーと、を少なくとも含む抗菌塗料の塗膜を基材上に有し、塗膜の抗菌活性値(JIS Z 2801:2010準拠)が2.0以上であり、さらに、下記(1)及び/又は(2)の要件を満たす抗菌塗装物。
(1)抗菌塗料中のセラミックス複合粉体について、体積平均分散粒子径(D50)が250nm以下、積算体積90%粒子径(D90)と体積平均分散粒子径(D50)との比D90/D50が1.5以下
(2)塗膜の膜厚が80μm以下、抗菌塗装物又は塗膜のヘーズ(JIS K 7136:2000準拠)が25以下 - 光触媒成分、吸着剤成分及び金属成分を含むセラミックス複合粉体と、バインダーと、を少なくとも含み、
抗菌塗料中のセラミックス複合粉体の体積平均分散粒子径(D50)が250nm以下、セラミックス複合粉体の積算体積90%粒子径(D90)と体積平均分散粒子径(D50)との比D90/D50が1.5以下であり、
塗膜の抗菌活性値(JIS Z 2801:2010準拠)が2.0以上である、
抗菌塗料。 - 光触媒成分、吸着剤成分及び金属成分を含むセラミックス複合粉体と、バインダーと、を少なくとも含む抗菌塗料構成成分を、分散機を用いて混合する工程を含み、
抗菌塗料中のセラミックス複合粉体の体積平均分散粒子径(D50)を250nm以下、セラミックス複合粉体の積算体積90%粒子径(D90)と体積平均分散粒子径(D50)との比D90/D50を1.5以下とする、
塗膜の抗菌活性値(JIS Z 2801:2010準拠)が2.0以上である、抗菌塗料の製造法。 - 請求項2の抗菌塗料を含有する塗料を基材に塗装する、塗膜の抗菌活性値(JIS Z 2801:2010準拠)が2.0以上である抗菌塗装物の製造法。
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