JP2978098B2 - 抗菌性材料 - Google Patents

抗菌性材料

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、銀の抗菌性を利用する
ゼオライト系抗菌性材料に関する。
【0002】
【従来の技術】水銀、銀、銅、亜鉛などの金属、および
それらのイオンが殺菌作用を示すことは以前より知られ
ている。この内、特に銀については、それ自身が人間を
含む動物に対す毒性が非常に低く、一方では高い殺菌作
用を示すため、殺菌性材料としての利用が検討され、実
用化されている。
【0003】近年、多くの病院において、殆どの抗生物
質に耐性を有するMRSA(メチシリン耐性黄色ブドウ
球菌)による院内感染が問題となり、このため非抗生物
質系の殺菌剤である無機金属系殺菌剤が改めて注目を浴
びている。即ち、これらの抗菌性金属の殺菌作用の機序
は抗生物質による殺菌作用の機序と異なるため、抗生物
質に耐性を有する菌類であっても、抗菌性金属の殺菌作
用に対しては耐性を示さないことが期待できるからであ
る。そして事実、特に銀を中心とするそれらの抗菌性金
属による各種の菌類への殺菌作用と耐性不獲得が確認さ
れている(「化繊月報」1993年4月号)。
【0004】抗菌性金属材料としては、これまでに銀粉
末など、銀ゼオライト(ゼオライトの水素イオンもしく
は金属イオンの一部を銀イオンで置換したもの)、銀メ
ッキした不織布、銀錯体などの形態もしくは状態でその
利用が検討されており、その内の一部は既に商品化され
ている。
【0005】すなわち、それらの銀または銀化合物を、
繊維(例、医療従事者用衣服あるいは患者用衣服などの
構成材料としての繊維)、プラスチック成形物(例、冷
蔵庫の内壁、洗濯機の洗濯槽、ボールペンのグリップ部
分、自転車のハンドル)、浄水器用浄水材料などに各種
の製品に、その表面の一部を露出した状態で埋めこんだ
り、あるいは砂場の砂などに添加混合する手段を利用し
て、殺菌作用を発現させるようにされている。
【0006】しかしながら、これまでに利用され、ある
いは利用が検討されている銀粉末、銀ゼオライト、銀錯
体、銀メッキ不織布などの金属性抗菌剤は、高価である
か、あるいは殺菌効果が充分高くないなどの問題があっ
た。
【0007】たとえば、天然もしくは合成ゼオライトに
銀イオンを担持させてなる抗菌性材料については、さま
ざまな研究がなされ、多くの特許出願がなされている
(例、特開昭60−100504号公報、特開昭60−
181002号公報、特開昭63−260810号公
報、特開昭63−265809号公報、特開平2−11
1709号公報)。
【0008】これらの特許出願に開示されている銀担持
ゼオライトは、天然もしくは合成ゼオライトに、そのイ
オン交換作用を利用して、各ゼオライトのイオン交換容
量以内の銀イオンを取り込んだものであるか、あるいは
それを焼成したものであって、ゼオライトに担持される
銀の量は、実際には多くとも2重量%程度である。銀を
担持した抗菌性材料の基本的性能は銀の含有量に左右さ
れるため、このように少量の銀を担持したゼオライト
は、その作用効果に限界がある。一方、銀単体粉末で
は、その表面領域のみでの殺菌作用しか期待できず、ま
た高価格になるという問題がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】さまざまな用途の抗菌
性製品の開発が広がるにつれて、安全性がより高く、殺
菌効果がより高く、そしてより安価な抗菌性金属材料
(金属性抗菌剤)への要求が高くなっている。
【0010】本発明は、高い安全性、高い殺菌効果、そ
してより安価な抗菌性材料を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、イオン交換容
量を超える量の銀を担持したゼオライト粒子からなる抗
菌性材料にある。本発明で用いるゼオライト粒子として
は、石炭灰の苛性ソーダ(NaOH)等でのアルカリ処
理により得られる人工ゼオライト、あるいはA型ゼオラ
イトが好ましい。
【0012】本発明はまた、石炭灰のアルカリ処理によ
り得られる人工ゼオライト粒子に、その粒子1グラム当
り0.2グラム以上(好ましくは0.4グラム以上)の
銀が担持されてなる抗菌性材料にもある。また、A型ゼ
オライトを用いる場合には、銀の担持量を、ゼオライト
粒子1グラム当り0.4グラム以上(好ましくは0.5
グラム以上)とするのが有効である。
【0013】本発明者は、ゼオライトに銀を担持させた
銀ゼオライトにおける銀の担持量を高めるための研究を
行なった。その結果、本発明者は、ゼオライトとして、
石炭灰(フライアッシュ)のアルカリ処理により得られ
る人工ゼオライトを用いた場合、その人工ゼオライト
は、高濃度の銀塩溶液と接触させた場合に短時間のうち
に、そのイオン交換容量を超える量で銀を担持できるこ
と、そして同様の現象はA型ゼオライトでも実現するこ
とを見出し、本発明に到達した。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明で好ましく用いることがで
きる石炭灰のアルカリ処理で得られる人工ゼオライトに
ついては、クリーンジャパン 83[1990.7]の
35〜37頁に「『石炭灰ゼオライト化実証プラント』
の紹介」との標題のもとに説明されている。また、この
石炭灰のアルカリ処理による人工ゼオライトの具体的な
製造法の例は、特開昭1−24014公報、同2−22
1114号公報、同2−229709号公報、同3−4
0915号公報、同3−45512号公報、同3−23
2716号公報、同4−12015号公報、同4−83
713号公報などに記載されている。
【0015】石炭灰(フライアッシュ)のアルカリ処理
により得られる人工ゼオライトのイオン交換容量は、約
200〜400meq/100gであって、天然ゼオラ
イトのイオン交換容量150meq/100g以下、そ
してA型ゼオライトなどのような合成ゼオライトの40
0〜600meq/100gの中間的な値となってい
る。
【0016】このため、人工ゼオライトに銀イオンをイ
オン交換法によって担持した場合、その担持量は、理論
量であっても、約20g/100g以下、すなわち1g
当り約0.2gが上限となるはずであり、実際には、そ
の0.2g/gよりもはるかに少なくなる。しかしなが
ら、本発明者の研究によると、意外にも、石炭灰(フラ
イアッシュ)のアルカリ処理により得られる人工ゼオラ
イトは、高濃度の銀溶液と接触させた場合、短時間のう
ちに、そのイオン交換容量をはるかに超える銀を担持す
ることが判明した。
【0017】その結果、本発明者は、そのような人工ゼ
オライトの高い銀担持作用を利用して、高濃度で銀を担
持する抗菌性材料を得ることができた。また、同様な現
象はA型ゼオライトなどの合成ゼオライトにおいても確
認できた。本発明の抗菌性材料は、その重量当りの銀担
持量が顕著に高く、また銀イオンの溶出量も、その銀担
持量から予想されるよりも顕著に多いため、優れた抗菌
作用を示している。
【0018】本発明の抗菌性材料は、使用目的に応じ
て、その粒子の状態のまま、あるいはバインダと混合し
てペレット、顆粒などの成形体として使用することでき
る。
【0019】本発明の抗菌性材料は、各種の用途に利用
することができる。たとえば、以下に記載の用途におい
て有効に使用することができる。 (1)抗菌性材料を含む建材の製造 (2)ビルの空調系、冷却等水の殺菌 (3)農薬の代替品 (4)飲料水の殺菌 (5)畜牛、養豚、養鶏などにおける給水の殺菌、排水
処理、臭気発生防止 (6)発電所の冷却排水管に発生するムラサキ貝等の除
去 (7)食肉貯蔵庫におけるカビの発生防止 (8)食品工場における防菌、防藻 (9)プールの水の殺菌、浄化 (10)冷蔵庫内の除菌、脱臭、鮮度維持 (11)都市公園砂場の回虫卵や大腸菌等による汚染の
防止 (12)循環温浴装置の殺菌、浄化 (13)病院における悪性の耐性菌の感染防止 (14)キッチン排水のスライム生成防止 (15)水洗トイレットの排水の殺菌 (16)切削、研削、圧延、伸線工程などでの冷却、潤
滑に用いられる水溶性油剤の腐敗防止 (17)飲料水の取水段階における塩素投与の低減 (18)雨水利用システムの殺菌浄化 (19)カット野菜の殺菌 (20)加湿器の殺菌 (21)おしぼり用タオルの除菌 (22)僻地、離島などでの飲料水の浄化 (23)ゴルフ場排水の防藻 (24)観賞用池や噴水等の防藻 (25)生活排水処理場の放流水の浄化 (26)水耕栽培における培養液や栽培ベッドの病害菌
防除 (27)養漁場における消毒 (28)活魚輸送前の処理(駆虫、消毒) (29)活魚輸送中の疾病の発生、伝播防止 (30)食品のカビ汚染防止 (31)赤潮の発生防止
【0020】
【実施例】
[実施例1]石炭灰の苛性ソータでのアルカリ処理によ
って得た人工ゼオライト(イオン交換容量:180me
q/100g、平均粒子:10μm、細孔径:4〜5オ
ングストローム)を表1に示す量、硝酸銀を表1に示す
量(銀量として表示)、そして水を用いて、人工ゼオラ
イトが分散された全量が200mLの硝酸銀溶液を調製
し、直ちに、その分散液を25℃で一時間振とう機によ
り振とうした。そして、振とう後の硝酸銀溶液中の銀の
濃度(残留銀濃度)およびゼオライトに担持された銀の
量を原子吸光分析法により測定した。その結果を表1に
示す。
【0021】
【表1】
【0022】上記の試料中、試料番号3〜6について
は、ゼオライトに銀がイオン交換容量以上担持されてい
ることが明らかである。
【0023】[実施例2]実施例1における人工ゼオラ
イトへの銀の担持実験結果を利用し、同じ人工ゼオライ
トを用いて、銀担持量がそれぞれ5%(重量%、以下同
じ)、10%、そして20%の銀担持人工ゼオライトを
調整した。上記の銀担持人工ゼオライトからの銀イオン
の溶出試験を以下の方法により行なった。試料(銀担持
人工ゼオライト)を1g採り、これを200mL容量の
三角フラスコに入れ、脱イオン水100mLを加えて振
とう機に掛け、連続的に振とうを行なった。表2に示し
た所定時間の経過後に、振とうをいったん止め、10m
Lの試料液を採取し、その試料液について原子吸光分析
法により銀イオン濃度(溶出銀イオン濃度)を測定し
た。測定された溶出銀イオン濃度を表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】上記の結果から、銀担持量が5重量%(イ
オン交換容量内)、10重量%(イオン交換容量内)、
そして20重量%(イオン交換容量を超える量)の場合
のいずれもが、安定かつ徐々に上昇し、その後ほぼ定常
状態になる銀イオン溶出挙動を示すことが分かる。そし
て、銀担持量がイオン交換容量を超える量である銀担持
量20重量%の試料では、他のイオン交換容量内の銀担
持量の試料に比較して銀イオン溶出量が顕著に多く、そ
の溶出挙動は後者と明らかに相違することが分かる。す
なわち、本発明の高担持量の銀/ゼオライト系抗菌材料
は、いずれのゼオライトも約30時間ほどで溶出平衡に
達し、銀の担持量の多いものほど平衡濃度が高くなって
おり、その抗菌特性が特に優れていることが分かる。
【0026】[実施例3]ゼオライト担体として市販の
A型ゼオライト(イオン交換容量:180meq/10
0g、平均粒子径:2.4μm、細孔径:4.5オング
ストローム)を用いて実施例1に記載の銀担持処理を実
施した。その結果を表3に示す。
【0027】
【表3】
【0028】上記の試料中、試料番号3〜8について
は、A型ゼオライトに銀がイオン交換量以上の量で担持
されていることが明らかである。
【0029】[実施例4]銀高担持量ゼオライトの防か
び試験 実施例1で用いたものと同じ人工ゼオライト(イオン交
換溶量:180meq/100g、平均粒子径:10μ
m、細孔径:4〜5オングストローム)を用いて、同様
な方法を利用して銀担持量50重量%のゼオライト粒子
を得た。上記の銀担持量50重量%のゼオライト粒子を
用いて下記の防かび試験を実施した。 (1)使用した菌(かび) アスペルギルス・ニゲル ペニシリウム・フニクロスム オーレオバシジウム・プルランス グリオクラジウム・ビレンス クラドスポリウム・クラドスポリオイデス
【0030】(2)使用した培地 りん酸二カリウム(0.7g)、りん酸一カリウム
(0.7g)、硫酸マグネシウム(0.7g)、硝酸ア
ンモニウム(1.0g)、塩化ナトリウム(0.005
g)、硫酸第一鉄(0.002g)、硫酸亜鉛(0.0
02g)、および硫酸マンガン(0.001g)からな
る組成物の水溶液(20mL)をシァーレに入れて平板
培地を調整した。別に、上記の菌それぞれを、斜面培養
器からエーゼにより胞子を一定量採取して、スルホコハ
ク酸ジオクチルナトリウムの50ppm水溶液中に懸濁
させ、胞子懸濁液を調整した。次いで各種の胞子懸濁液
を一緒にして混合胞子懸濁液とした。
【0031】(3)培養条件 平板培地の上に銀担持量50重量%のゼオライト粒子
0.20gを置き、この上に上記の混合胞子懸濁液を
1.0mL滴下し、温度28℃、相対湿度95%以上の
条件下で28日間培養した。また、培養実験は再現性を
確認するために三群の試料を用いて行った。なお、対照
実験として滅菌濾紙に前記の混合胞子懸濁液を滴下した
ものを用いて同様な条件で培養を行った。
【0032】(4)培養結果 銀担持量50重量%のゼオライト粒子の存在下で行なっ
た培養試験では、三群の試料のいずれにおいても培地で
のかびの発生は認められなかった。一方、対照実験では
かびの増殖が認められた。
【0033】
【発明の効果】本発明の抗菌性材料は、銀が高濃度に担
持されたゼオライトであって、安全性が高く、しかもそ
の抗菌効率は非常に高い。特にゼオライトとして石炭灰
のアルカリ処理によって得られる人工ゼオライトを用い
れば、その人工ゼオライトが安価で、入手が容易である
ため、安価な抗菌性材料として有利に利用できる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石炭灰のアルカリ処理により得られる人
    工ゼオライト粒子に、その粒子のイオン交換容量を超え
    る量で、かつ粒子1グラム当たり0.2グラム以上の銀
    を担持させてなる抗菌性材料。
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