JP3892516B2

JP3892516B2 - 抗菌性セラミックス粉体

Info

Publication number: JP3892516B2
Application number: JP35932196A
Authority: JP
Inventors: 美幸徳田; 慶泰石山
Original assignee: 株式会社日本水処理技研
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1996-12-10
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2016-12-10
Also published as: JPH10167919A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は細菌類を初め黴菌類、酵母菌類等広範囲に亘る菌類を安全に且確実に抗菌しえる、抗菌性セラミックス粉体に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
細菌類や黴菌類或いは酵母菌類等の繁殖には温度、水分、栄養源及び酸素が大きく関与するものであるため、含水率の高い食品類はもとより高温多湿な気候風土に加え近年の如き密閉性の高い建物空間内においては建物内の随所にこれら菌類が繁殖し、食品類においては短期間に変敗や腐敗が招来されたり建物空間内においては該繁殖に伴うシミや斑点或いは変色等の発生、及び繁殖に際して分泌される分泌物により建物の天井や壁、床或いは調度品や什器等にまで亘り汚損や劣化が招来されるばかりか、飛散する菌糸等による喘息やアレルギーの発症、臭気の発生原因ともなる。
【０００３】
ところで該菌類等の繁殖防止手段としては加熱殺菌よる方法、殺菌剤や殺黴剤等化学薬剤よる方法、或いはオゾンガスや塩素ガス等殺菌性ガスによる方法等が挙げられるが、加熱殺菌による方法は一部の食品類以外には使用できず、更に化学薬剤による方法も、食品類では食品安全性の面から許容される食品添加剤として加工食品に用いられているものの、近年では健康指向の高まりとともに危険視され選択購入されるに至っており、更に建物空間内での化学薬剤の使用はその薬殺成分の揮散や溶出等による危険性が高く、また殺菌性ガスによる方法においでも、一部の工業生産上の使用に限定される等特に使用安全性の面から使用範囲が著るしく制限される問題を抱えている。
【０００４】
かかる状況に鑑み発明者等は、細菌類や黴菌類或いは酵母菌類等の菌類を安全に且その繁殖を阻止するために鋭意研究を重ねた結果、菌類の菌体を形成する水分及び菌類が繁殖に必須の環境水分の水分子を共振励起させて、菌類の生理機能の阻害と酸化殺菌力の高い活性酸素を創出せしめて繁殖阻止を図ることの可能なセラミックス粉体を発明し、その内容を先願発明特願平７−２７４６３８号或いは特願平８−１２５２０２号で開示している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
然るに菌類は極めて多種に亘るばかりかその環境条件によって繁殖する菌類も多様に異るものであるから、広範囲に亘る菌類に対し確実な抗菌のなしえるものが望まれるものの、先願発明においては広範囲な菌類に対処できない事実が判明した。
本発明はかかる問題を解決するためになされものであって、本発明は水分子を共振励起させる電磁波の有効な放射と、酸化殺菌力の高い活性酸素と銀イオンによるオリゴダイナミック作用を強力に創出せしめて広範囲に亘る菌類を安全且確実に抗菌しえる抗菌性セラミックス粉体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために本発明が採用した技術的手段は、菌類の菌体を形成する水分や菌類の繁殖に必須な環境水分の水分子を有効に共振励起させて、菌類の生理機能の阻害と酸化殺菌力の高い活性酸素を創出させるために、その波長が１乃至３μｍの近赤外線電磁波及びその波長が６乃至１１μｍの遠赤外線電磁波を高い放射率で放射させるうえから、酸化珪素が３０乃至６０％重量、酸化アルミ２０乃至４０％重量及び酸化マンガン並びに酸化亜鉛がそれぞれ７乃至１５％重量割合の組成で焼成させることにより基材を形成させたうえ、該基材の外表面には該基材から放射される電磁波によって更に励起させて酸化殺菌力並びに微量金属イオンによる殺菌力を創出せしめて広範囲に亘る菌類の繁殖阻止を図るために、基材に対し０．１乃至１．０％重量割合の酸化銀がその表面に担持された酸化チタンが基材に対し２乃至８％重量割合で、而も電磁波放射を効率良く放射させるためにその粒界が損われぬように且全体の粒径が１．０乃至１０μｍに焼成させてなる構成に存する。
【０００７】
【作用】
本発明の技術的手段は以下のような作用を有する。即ち基材が酸化珪素３０乃至６０％重量、酸化アルミ２０乃至４０％重量に加えて酸化マンガン及び酸化亜鉛がそれぞれ７乃至１５％重量割合の組成で焼成され形成されるため、放射電磁波領域が遠赤外線領域はもとより波長１乃至３μｍの近赤外線領域の電磁波に亘って高い放射率で放射され、菌体を形成する水分の水分子が共振励起されて酸化殺菌力の強い一重項酸素やスーパーオキシド、過酸化水素或いはヒドロキシラジカル等の活性酸素が生成せしめられ且菌体を形成する水分も変性される。
【０００８】
そして基材の外表面には、その表面に該基材に対し０．１乃至１．０％重量割合の酸化銀を担持させてなる酸化チタンが該基材に対し２乃至８％重量割合で、而もその粒界が損われぬ程度に且全体の粒径が１．０乃至１０μｍとなるよう焼成されてなるから、基材より放射される電磁波によって該酸化銀及び酸化チタンが励起されて活性酸素の生成とともに酸化銀からはオリゴダイナミック作用を保持する銀イオンも生成される。
而も全体の粒径が極めて微粒に形成されるばかりか、酸化銀が担持された酸化チタンが基材の外表面にその粒界が損われぬよう焼成されてなるため、電磁波放射面積率が極めて大きくなり環境水分の水分子に対する共振励起作用が強く働き、活性酸素等の生成も活発になされることとなる。
【０００９】
【実施例】
以下に本発明実施例を図に基づき詳細に説明すれば、図１は本発明を形成する基材１の説明図であって本発明は細菌類を初め黴菌類或いは酵母菌類等菌類の菌体を形成する水分や、該菌類が繁殖する場合に必須の環境水分の水分子を有効に共振励起させることにより酸化殺菌力の強い一重項酸素、スーパーオキシド、過酸化水素或いはヒドロキシラジカル等活性酸素の生成と水自体を変性させて、以って菌類の生理機能の阻害と酸化殺菌作用による繁殖を阻止する技術思想を採用しているものであるから、該基材１には水分子を有効に共振励起させる機能を保持させる必要がある。
【００１０】
ところで水分子はその波長が１乃至３μｍ、更に詳しくは波長１．３μｍと波長１．８μｍ及び波長２．９μｍを中心として２．５乃至３．２μｍの範囲所謂近赤外線領域、並びにその波長が６乃至１１μｍ、更に詳しくは５．８乃至６．６μｍの波長を中心として４．９乃至８．０μｍの遠赤外線領域に強い吸収帯を有するものであるから、水分子を有効に共振励起させるためにはかかる吸収帯に対応する放射波長を高い放射率で放射させることが肝要となる。
【００１１】
他方セラミックス素材については赤外線領域の優れた電磁波放射特性を具備することが知られており、近年においてはシリカを初めジルコニア、チタニア或いはアルミナ等を主成分とするセラミックス素材の保持する波長６μｍ以上の遠赤外線電磁波の優れた放射特性と、該遠赤外線の有機物に対する熱透過性を利用して各種の乾燥装置や保温資材が上市されている。
【００１２】
そこで本発明における基材１には、その波長が６乃至１１μｍの遠赤外線電磁波を高い放射率を以って放射させるための組成成分として、酸化珪素が３０乃至６０％重量と酸化アルミを２０乃至４０％重量割合で用い且その波長が１乃至３μｍの近赤外線電磁波を高い放射率を以って放射させるうえから、更に酸化マンガン及び酸化亜鉛をそれぞれ７乃至１５％重量割合で用いた組成が採用される。即ち水分子を有効に共振励起させるにはとりわけ放射波長が１乃至３μｍの近赤外線電磁波を高い放射率で放射させることが望まれるもので、近赤外線領域の電磁波放射率を向上させる手段としてはセラミックス素材に酸化コバルト、酸化鉄、酸化マンガン、酸化クロム、酸化銅、酸化ニッケル等の遷移元素酸化物を配合させることが提案されるが、これら遷移元素酸化物を適宜割合に配合させるのみではセラミックス素材が本来的に保持する近赤外線領域の放射率を相対的に高める程度に限定される。
そこで本発明における基材１においては遷移元素酸化物として酸化マンガンを選択し且該酸化マンガン７乃至１５％重量に対し酸化亜鉛を同様７乃至１５％重量配合させることにより、波長１乃至３μｍの近赤外線電磁波の放射率を黒体の放射率に近い放射率で放射させることが可能となる。
【００１３】
そしてかかる組成からなる基材１の形成のための焼成には特段の制約はなく一般的なセラミックスの焼成と同様な方法が用いられるが、本発明は形成される全体の粒径が１．０乃至１０μｍの微粒のものであるから当然組成成分のそれぞれについて小さなものではその粒径が０．０１乃至１μｍと極めて微粒なものが使用されるため焼成温度も略１０００乃至１１００℃程度の低温度で焼成されるものである。
【００１４】
かくして形成された基材１の外表面には、図２に示すようにその表面に基材１の重量に対して０．１乃至１．０％重量割合の酸化銀２が担持されてなる酸化チタン３が該基材１の重量に対して２乃至８％重量割合で、且その粒界が損われぬ程度に而も全体の粒径が１．０乃至１０μｍに焼成される。
【００１５】
この基材１の外表面に酸化銀２が担持された酸化チタン３を焼成させるのは、細菌類を初め黴菌類或いは酵母菌類は極めて多種多様に亘り、且環境条件によって繁殖種もそれぞれ異り而もそれぞれの菌種も広範囲に亘るものであるから、これら菌類全体に対しては基材１から放射される電磁波エネルギーには自づと限度があり、従ってその電磁波により菌体の水分や環境水分の水分子を共振励起させて生成される活性酸素のみでは、確実な抗菌を図ることに不安が残る。
【００１６】
そこで本発明においては、基材１から放射される電磁波エネルギーで容易に励起され十分に抗菌をなすに足る活性酸素を生成させるため酸化チタン３を用い、しかも該活性酸素に対し仮令耐性を有する菌類の存在する場合においても、更に銀イオンが保持する微量金属イオンによる殺菌作用所謂オリゴダイナミック作用を以って確実な抗菌を図る手段を用いている。
かかる場合において担持させる酸化銀２の使用量は、オリゴダイナミック作用による広範囲の菌類に対する抗菌性の如何で決定されるもので、少なくとも基材１の重量に対して０．１％重量以上でないと有効な抗菌性が認められないが、反面１．０％重量を超えて使用しても抗菌性に格段の差異が認められないことに留意すべきである。加えて該酸化銀２のオリゴダイナミック作用はその微量金属イオンの菌類との接触により抗菌性が発揮されるものであるから、成可く繁殖する菌類等との接触面積率を高めてやる必要上から基材１の外表面にその粒界を損わぬよう焼成される酸化チタン３の表面に担持させた手段を用いている。
【００１７】
酸化銀２を担持させるために酸化チタン３が選択される理由は、基材１からの放射電磁波のエネルギーにより容易に励起され或いは外部からの紫外線等のエネルギーによって励起されて更に酸化殺菌力の強い活性酸素を生成せしめて確実な抗菌を図ることによる。
この酸化チタン３の励起により生成される活性酸素は特に耐性の強い一部の黴菌類や酵母菌の抗菌に有効であって、かかる抗菌性を十分に発揮させるうえからは基材１に対し少なくとも２％重量から最大８％重量割合の範囲で使用することが望まれる。
【００１８】
酸化銀２を酸化チタン３の表面に担持させる方法についても特段の制約等はなく、所要量の酸化銀２が酸化チタン３の表面に強固に固着されていれば十分に使用できるもので、具体的な担持の方法としては蒸着法や高融点金属法、接触焼結法等が挙げられる。
【００１９】
そして本発明においては電磁波を効率良く放射せしめて活性酸素の生成やオリゴダインミック作用を有効に発揮させるうえから、放射表面積率或いは接触表面積率を大きく形成すること所謂全体の粒径が１乃至１０μｍ程度の微粒に焼成され形成されるものであるから、基材１の粒径としては略０．８乃至８μｍ程度で形成され、且酸化チタン３の粒径としては略０．１乃至０．８μｍ程度のものが用いられることになるから、担持される酸化銀２の粒径としては略０．０１乃至０．０８μｍ程度のものが使用されものであり、而も基材１の形成に際しては最密充填密度となるような粒度分布で焼成させるものであるから該基材１の組成成分各個は粒径の異るものが用いられるが、酸化銀２が担持された酸化チタン３はその粒界が損われぬ程度に基材１の外表面に焼成させるものであるから、同等の粒径のものを用いることが好ましく且その粒径によっても異るが略５００乃至６００℃の焼成温度で焼成することにより本発明４が形成される。
【００２０】
本発明を実用使用する場合には所要量を合成樹脂素材に配合のうえ具体的製品として成形したり、或いは適宜の塗着材に配合させたうえ各種製品の表面に塗着して塗膜を形成させて使用することが提案される。
以下に本発明を用いた菌類に対する抗菌性試験の結果を述べる。抗菌性試験に用いた本発明品は、平均粒径が１．１μｍの酸化珪素が４５％重量、平均粒径１．８μｍの酸化アルミ３３％重量及び平均粒径０．６μｍの酸化マンガン１１％重量並びに平均粒径０．８μｍの酸化亜鉛１１％の組成割合を以つて１０８０℃で焼成しその平均粒径が６．４μｍの基材１を形成したうえ、その平均粒径が０．１μｍで且基材１に対して０．５％重量割合の酸化銀２をその平均粒径が０．８μｍで且基材１に対して５％重量割合の酸化チタン３の表面に担持させたうえ、基材１の外表面に５８０℃の焼成温度を以ってその粒界が損われぬよう焼成させ、以って全体の粒径が７．７μｍの本発明を形成した。
【００２１】
抗菌性試験に用いた試料は、かかる本発明をポリエチレンフィルムグレード樹脂に１．５％重量割合で配合したうえ、イレフレーション成形法により厚さ８０μｍに形成したフィルム材を用い、且本発明を無配合のうえ同様の厚さで形成したフィルム材を対照試料とした。
【００２２】
抗菌性試験に用いた試験菌としては、細菌類としてＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ、Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓ、及びＢａｃｉｌｌｕｓｓｕｂｔｉｌｉｓを、黴菌類としてＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｎｉｇｅｒ、Ｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｕｍｃｌａｄｏｓｐｏｒｉｏｉｄｅｓ、及びＰｅｎｉｃｉｌｌｉｕｍｃｉｔｒｉｎｕｍを、酵母菌類としてＣａｎｄｉｄａａｌｂｉｃａｎｓ、Ｈａｎｓｅｎｕｌａａｎｏｍａｌａｖａｒ、及びＳａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓｃｅｒｅｖｉｓｉａｅを用い、供試菌液として細菌類については継代培養した試験菌を増菌用培地に接種し、３５℃１８乃至２０時間培養後菌数が１０^６／ｍｌになるよう増菌用培地で希釈したもの、黴菌類は継代培養した試験菌を増菌用培地に接種し２５℃７日間培養後、形成した胞子を滅菌０．００５％スルホコハク酸ジオクチルナトリウム溶液に１０^６個となるよう浮遊させたもの、及び酵母菌類は継代培養した試験菌を増菌用培地に接種し、２５℃２日間培養後滅菌生理食塩水に１０^６個となるよう浮遊させたものを用いた。
【００２３】
試験方法は滅菌シャーレにそれぞれの供試菌液を２ｍｌ滴下したえう、試料及び対照試料を該滴下したそれぞれの供試菌液上に静置させ、而して６時間毎に供試菌液０．１ｍｌを採取のうえ寒天培地上に滴下し３５℃２４時間培養した後の生菌数を判読した結果は表１の通りである。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【発明の効果】
本発明は上述の如き構成からなるものであって、本発明を形成する基材から水分子を供振励起させる波長１乃至３μｍの近赤外線電磁波及びその波長が６乃至１１μｍの遠赤外線電磁波が高い放射率を以って放射されるばかりか、全体の粒径が１乃至１０μｍと微粒に形成され且その外表面には、酸化銀が表面に担持されてなる酸化チタンがその粒界を損われぬ状態で焼成されてなるため放射表面積率或いは接触表面積率が極めて大きく、従って水分子を共振励起させる電磁波が効率良く放射される結果、菌体を形成する水分の水分子や繁殖に必須の環境水分の水分子が効果的に共振励起されて反応性が高く酸化殺菌力の強い一重項酸素、スーパーオキシド、過酸化水素或いはヒドロキシラジカル等の活性酸素が創出され且水自体も変性されるため、菌類の生理機能が阻害され而も反応性が高く酸化殺菌力の強い活性酸素により確実に且安全に抗菌がなしえる。
更に基材の外表面には、酸化銀がその表面に担持されてなる酸化チタンがその粒界を損われぬよう焼成されてなるから、基材から放射される電磁波によって酸化銀からは励起に伴い銀イオンが創出され且その接触表面積率の大きさとも相俟ってオリゴダイナミック作用による殺菌効果が発揮され、而も酸化チタンも励起に伴い活性酸素を創出するため、広範囲の菌類に亘って確実な抗菌がなしえる。そして本発明は酸化物からなるセラミックス素材で且その粒径も１乃至１０μｍと微粒で表面積率も大きなため、合成樹脂素材を初め各種素材に配合分散させて成形でき或いは適宜の塗着材に配合分散させて各種製品に塗着させることで安全に且確実な抗菌が図れる等、極めて特長の多い抗菌性セラミックス粉体である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を形成する基材の説明図である。
【図２】本発明の断面説明図である。
【符号の説明】
１基材
２酸化銀
３酸化チタン
４本発明

Claims

酸化珪素３０乃至６０％重量、酸化アルミ２０乃至４０％重量、酸化マンガン及び酸化亜鉛をそれぞれ７乃至１５％重量割合で焼成させてなる基材の外表面に、該基材に対して０．１乃至１．０％重量割合の酸化銀をその表面に担持させた酸化チタンを該基材に対し２乃至８％重量割合で、全体の粒径が１．０乃至１０μｍになるように焼成させたことを特徴とする抗菌性セラミックス粉体。