JP2762423B2 - 抗菌性セラミックス材料 - Google Patents
抗菌性セラミックス材料Info
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Description
金属塩、即ち銀、亜鉛及び銅からえらばれた少くとも1
つの金属塩を吸着保持させた後、セラミックスが加熱収
縮を起こす温度、800℃以上、で焼成することにより、
吸着保持された金属及び/又は金属イオンが、セラミッ
クスより水中に脱着することがないように加工された抗
菌セラミックス材料に関するものである。
れらの塩が、強い抗菌力を有することは古くから知られ
ており、それらを繊維、合成樹脂などの基材に分散、吸
着又はコーティングとしてその抗菌力を利用する方法が
種々提案されている。然し乍ら、これら金属は基材に対
する分散性が悪いので、均質に基材に分散させることが
むつかしく、えられた製品の性質、抗菌力にむらを生じ
易すく、金属塩を基材に分散させた製品は、水の存在で
金属イオンや金属塩が溶出し、製品の性質、抗菌力が低
下し、溶出した金属イオンや金属塩が思わぬ薬害を他に
及ぼしたりする。また、銀塩類などは日光等により変色
され易いため、長期間保存が難しく、添加された製品の
変色も問題となる。これらの金属及びその塩は、熱にい
強く強い抗菌力を有するにかかわらず、このような欠点
を有するため、あまり抗菌剤として使用されておらず極
めて限られた分野でしか使用されていなかった。近年金
属、金属イオン又は金属塩の抗菌性を安全に利用する物
質として、イオン交換体を基材とし、それに上記金属イ
オンをイオン交換させた物質が提案されている。例えば
特開昭60−181002号公報は、ゼオライトにこれら金属イ
オンをイオン交換させた抗菌性を開示している。この方
法により抗菌性金属イオンの水中へ脱離がへり、繊維、
合成樹脂などの基材への分散性も改善され、従来金属又
は金属塩を抗菌材として使用する際の欠点が改善され、
比較的安全に抗菌性金属を利用できるようになった。然
しながらゼオライトのようなイオン交換体に抗菌性金属
イオンをイオン交換により担持させる方法は、イオン交
換容量によりイオン交換される金属イオン量を限定され
るため、強い抗菌力をえるためには大きいイオン交換能
を有するイオン交換体を特に使用する必要があり、この
ため使用するイオン交換体の種類が限定される欠点を有
すると共に、イオン交換により保持された抗菌性金属イ
オンは、使用される媒質によって該金属イオンを媒質中
に放出することがあり、いかなる媒質中でも安全に使用
できるとは限らない。また銀イオンをイオン交換させた
ゼオライト抗菌剤においては、銀塩類そのまゝに比べて
変色が防止されているものの、経日と共に変色するた
め、長期保存の方法が難しく、これを添加した製品の変
色による劣化が起こる可能性も高い。
の転換を減じ、使用時に発生する気体の除去を速やかに
行なうために、金属置換ゼオライトをゼオライトの熱分
解開始以下の温度340℃〜580℃で焼成することが開示さ
れており、金属置換ゼオライトを各種の条件において使
用する場合、未焼成の金属置換ゼオライトに比べて多少
組成物としての安定性が良くなる為に使用しやすくなる
ものの、金属イオンの放出、経時的な変色などに関して
大きな違いはない。又、銀を担持したゼオライトを特開
昭60−181002号公報に記してある340℃〜580℃より高温
の600℃以上で焼成すると、銀の作用により灰色〜黒色
になってしまうため、広範囲に使用することが出来なく
なる。
も溶出することがないので金属や金属イオンによる薬害
を考慮する必要がなく、比較的多量の抗菌性金属及び/
又は金属イオンが吸着保持されているので、長時間安全
に強い抗菌力を示し、繊維、合成樹脂、その他の基材へ
の分散性も良く、熱に対しても安定で、抗菌性金属及び
/又は金属イオンを吸着保持させ長期間の保存において
も変色しない抗菌性セラミックス材を提供するものであ
る。
オン交換させてえた抗菌性ゼオライトは、比較的安全性
が高く、使用し易い抗菌材料であるが、担持される金属
イオンの量が使用するゼオライトのイオン交換能により
左右されるので、使用するゼオライトの種類及びイオン
交換条件により、えられた抗菌力が著しく相違し、又イ
オン交換した金属イオンが媒質中に徐々に溶出するの
で、長時間の使用でその抗菌力は徐々に低下する。そこ
で抗菌性金属及び/又は金属イオンを多量に担持し、該
金属又は金属イオンがいかなる媒質中にも殆んど溶出し
ないので、安全で、長時間使用しても抗菌力の低下がみ
られず、強い抗菌性を示す抗菌性セラミックス材料を製
造する方法を検討した結果、目的とする抗菌性セラミッ
クス材を製造することができた。即ち、セラミックス類
はいずれも多孔性であり、強い吸着能を有することを利
用し、これらセラミックス類に抗菌性金属塩を十分吸着
担持させた後、該セラミックスを加熱焼成することによ
り、金属及び/又は金属イオンがセラミックスに強く結
合し、いかなる媒質で処理されても、セラミックスによ
りそれら抗菌性金属や金属イオンが溶出しないことを知
った。本方法によると、イオン交換により担持された金
属イオン量より極めて多量の金属及び/又は金属イオン
が吸着保持されるため、えられた抗菌性セラミックス材
の抗菌力は、イオン交換によりえられたセラミックス抗
菌材より著しく強く、従って少量の添加ですみ、焼成に
よりセラミックスと抗菌性金属や金属イオンとの結合が
強化されているため、該金属イオンの溶出がいかなる媒
質中においても極めて小さいので安全に長期間使用可能
である。
されている担体、例えばアルミナ、シリカゲル、ベント
ナイト、酸性白土、ケイソウ土などでも使用可能である
が、ベントナイト、酸性白土、ケイソウ土などは焼成に
よりガラス化してしまい、粉体として用いることが出来
ない。又アルミナ、シリカ、二酸化チタン、酸化ジルコ
ニウム等のように融点が高く、1,200〜1,300℃まで加熱
しても安定なセラミックスは、焼成しても金属がこれら
セラミックスに強く担持されないため、金属イオンの溶
出が多く、又金属として銀を使用した場合に粉末の色も
灰色〜黒色、シリカにおいては茶褐色となり、使用しに
くく、従って使用範囲が大変限定される。しかし、ハイ
ドロキシアパタイト、リン酸カルシウム、リン酸水素カ
ルシウム、メタリン酸カルシウム等のリン酸塩、炭酸カ
ルシウム、又は珪酸カルシウム、ゼオライト等の珪酸塩
からなる群から選ばれたセラミックスは吸着量が大き
く、約800℃〜1,300℃の加熱により焼成収縮を起こすた
め、金属、金属イオンをしかっりと保持することがで
き、金属イオンの溶出が起こらない。又、金属として銀
を用いた場合にも粉末の色は白色となり、使用範囲が限
定されない。これらの製造には、セラミックスを100μ
m以下に粉砕して使用する。
℃〜580℃での焼成では未焼成の組成物とあまり大きな
違いは無く、金属イオンの溶出、経時的な変色などを完
全に防ぐことはできない。また600℃以上での焼成を行
なうと、ゼオライトの分解、及び銀の作用により灰色〜
黒色になってしまうために今まで検討されなかった。し
かし、本発明者らは金属を担持したゼオライトを800℃
以上に焼成することにより再び白色となり、その上、金
属がゼオライトから溶出しなくなることを見出だした。
この事により、安全性が増し、長期間抗菌性が持続でき
る為、使用範囲が大変広くなった。抗菌性金属塩即ち
銀、銅及び亜鉛の塩を含む水溶液を常法に従いセラミッ
クスに吸着させた後、処理セラミックスを洗浄し、乾燥
後焼成する。焼成温度は使用するセラミックスの種類に
より任意に選択するが、出来るだけ高温であることが望
まれ、800℃以上で焼成することが望まれ、また銀の沸
点まで焼成することが可能であるが、焼成による金属の
蒸発があるため、1300℃以下での焼成が望まれる。この
焼成により、吸着された金属及び/又は金属イオンは、
該セラミックスが溶媒処理されても溶媒中に溶出しなく
なる。吸着される金属及び金属イオンの量は使用するセ
ラミックス、処理される金属塩の種類、濃度及び吸着温
度により選択されるが、金属酸化物が析出する場合があ
るため、吸着させる金属及び金属イオンの量はセラミッ
クスに対し飽和量以下、好ましくは15〜0.0001重量%程
度である。
対する金属の溶出量が検出限度以下であり、安全に使用
され、長期間抗菌性を保持し、変色せず他の材料に50重
量%以下、好ましくは約0.1〜10重量%添加することに
より十分な抗菌力を発揮する。加えて加熱に対しても抗
菌性を失わず、有機物への分散も良好であるので、合成
樹脂に分散させ成形しても容易に均質な抗菌性を有する
成形物がえられる。一般に粉体を焼成すると、固体粒子
間の結合が進行する。粉体の全表面積、気孔率、吸水率
が減少することが認められている。本方法においても焼
成により、吸着された金属、金属イオンとセラミックス
との結合が強化され、水との反応性が減じ、吸着金属の
水中への溶出が検出されなくなったものと推定される。
銀32g、硝酸亜鉛69gを加え、撹拌する。生成物を蒸留水
で良く洗い、乾燥し、一部を粉砕して銀を約2%、亜鉛
を約1.5%含有した抗菌性ハイドロキシアパタイトを得
た(1−1)。残りを1,200℃で焼成し、粉砕して銀を
約2%、亜鉛を約1.5%担持した抗菌性ハイドロキシア
パタイトを得た(1−2)。
g、硝酸亜鉛45gを加え、撹拌する。生成物を蒸留水で良
く洗い、乾燥し、一部を粉砕して銀を約0.8%、亜鉛を
約1%含有した抗菌性リン酸三カルシウムを得た(2−
1)。残りを1,100℃で焼成し、粉砕して銀を約0.5%、
亜鉛を約1%担持した抗菌性リン酸三カルシウムを得た
(2−2)。
加え、撹拌する。生成物を蒸留水で良く洗い、乾燥し、
一部を粉砕して銀を0.0001%含有した抗菌性炭酸カルシ
ウムを得た(3−1)。残りを800℃で焼成し、粉砕し
て銀を0.0001%担持した抗菌性炭酸カルシウムを得た
(3−2)。
硝酸銅200gを加え、煮沸しながら撹拌する。生成物を蒸
留水で良く洗い、乾燥し、一部を粉砕して銀を約10%、
銅を約5%含有した抗菌性珪酸カルシウムを得た(4−
1)。残りを1,200℃で焼成し、粉砕して銀を約10%、
銅を約5%担持した抗菌性珪酸カルシウムを得た(4−
2)。
ゼオライトを以下の実験で、比較試料として使用した
(5)。
鉛46gに加え、撹拌する。生成物を蒸留水で良く洗い、
乾燥し、一部を粉砕して銀を約2%、亜鉛を約1%含有
した抗菌性ゼオライトを得た(6−1)。残りを800℃
で焼成し、粉砕して銀を約2%、亜鉛を約1%担持した
抗菌性ゼオライトを得た(6−2)。
に加え、30分間撹拌した後、原子吸光分光光度計を用い
て溶液中の金属イオンを測定し、溶出量を求めた。
ことにより金属の溶出を防ぐことができた。
3−1、3−2の試料を50重量%加えたリン酸緩衝生理
食塩水に、大腸菌の菌液を添加して大腸菌に対する抗菌
力を測定した。
白色の市販抗菌性ゼオライト(5)をポリ袋に入れて室
内に放置した。その結果、市販の抗菌性ゼオライトは半
年後に若干の黄変が認められ、1年後には淡黄色(表面
部の粉末が袋内部の粉末に比べて濃い黄色であることが
はっきりわかり、袋内部の粉末を黄変している。)とな
った。しかし、抗菌性ハイドロキシアパタイトは1年後
においても白色のままで、変色しなかった。又、本願方
法により作成した抗菌性ゼオライト(6−2)も同様に
白色のまま変色しなかった。
レンに5.0%添加し、常法により射出成型機で射出温度2
40℃で80mm×80mm×2mmの試験片を作成した。
エチレンに0.1%添加し、常法により射出成型機で射出
温度240℃で80mm×80mm×2mmの試験片を作成した。
抗菌剤を添加していないポリプロピレン、低密度ポリエ
チレンの試験片表面に大腸菌を噴霧し、24時間培養して
その抗菌力を測定した。
従来の抗菌性ゼオライトと同等の抗菌力を有する上に金
属イオンの溶出が大変少なく、長期間変色しないことが
明らかである。
が良いため、繊維、プラスチック、紙、セラミックなど
に添加して広範囲な分野に使用できる。又、金属や金属
イオンの溶出がないため、化粧品、医薬部外品、食品包
装、医療用具、生体材料などの安全性を特に必要とする
分野に使用することができる。特に熱湯中においても金
属や金属イオンの溶出や抗菌力の劣化がないので、煮沸
を行なう包装材料や温水を使用する浄水器などにも使用
することができる。
Claims (5)
- 【請求項1】リン酸塩、炭酸塩及び珪酸塩からなる群よ
りえらばれた少なくとも1つのセラミックスに、銀、銅
及び亜鉛からえらばれた少なくとも1つの水溶性金属塩
を吸着保持させた後800℃以上の温度で焼成することを
特徴とする抗菌性セラミックス材料。 - 【請求項2】リン酸塩がハイドロキシアパタイト、リン
酸カルシウム及びリン酸水素カルシウムより選ばれた少
なくとも1つである請求項(1)の抗菌性セラミックス
材料。 - 【請求項3】炭酸塩が炭酸カルシウムである請求項
(1)の抗菌性セラミックス材料。 - 【請求項4】珪酸塩が珪酸カルシウムまたはゼオライト
である請求項(1)の抗菌性セラミックス材料。 - 【請求項5】金属及び/または金属イオンの含有量が、
セラミックスに対し15〜0.0001重量%である請求項
(1)乃至(4)のいずれか1項に記載の抗菌性セラミ
ックス材料。
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IL9631390A IL96313A (en) | 1989-11-14 | 1990-11-12 | Antibacterial ceramic |
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JPS60181002A (ja) * | 1984-02-29 | 1985-09-14 | Kanebo Ltd | ゼオライトを担体とする抗菌性組成物およびその製造方法 |
JPS63294859A (ja) * | 1987-05-27 | 1988-12-01 | Nippon Petrochem Co Ltd | 抗菌性多孔体およびその製造法 |
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1990
- 1990-08-30 JP JP2226738A patent/JP2762423B2/ja not_active Expired - Lifetime
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