JP4347019B2

JP4347019B2 - 抗菌剤入りのフィルム又はシート状プラスチック成形品

Info

Publication number: JP4347019B2
Application number: JP2003367543A
Authority: JP
Inventors: 省吾戸部; 嘉種成瀬
Original assignee: 株式会社ナルプラ
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2023-10-28
Also published as: JP2005132866A

Description

本発明は、抗菌剤入りのフィルム又はシート状プラスチック成形品に関するものであ
る。

抗菌剤入りのプラスチック成形品それ自体は周知であり、市場にも広く出回っている。現行の抗菌剤入りプラスチック成形品を見ると、成形品内に抗菌剤を混合分散したもの
と、成形品表面に何らかの方法で抗菌剤を付着させたものとに分けることができるが、前者の場合、表面にあらわれない抗菌剤が無駄になり、後者の場合、表面に付着していた抗菌剤が剥がれ易いという問題がある。

このような発明を扱う先行技術には特開平５−１４０３３１号のものがあり、同発明
は、本発明の目的とする、フィルム状に成形する場合を含んでおり、プラスチック製品
は、粒径が０．１μｍ以下の酸化亜鉛粒子を含有するマスターバッチを作成し、成形樹脂に混合する方法をとっている。しかしながらこのような方法によって混合された抗菌剤は製品内部に大部分が埋没し、製品表面にあらわれるのは極く一部に過ぎない。

特開平５−１４０３３１号

そこで本発明者は、抗菌剤の粒子をプラスチック成形品の表面に露出した状態で固定する方法について研究、開発を行った。その開発過程において発明者が着目したのは、プラスチック材料と抗菌剤との濡れ性が、抗菌剤の固定に多大な影響を持つ可能性があるということであり、この予見と実験に基いて本発明に到達した。

本発明は前記の事情に基いてなされたもので、その課題は、優れた抗菌性を発揮し得る抗菌剤入りのフィルム又はシート状プラスチック成形品を提供することである。また本発明の他の課題は、最小量の抗菌剤で最高度の抗菌性を発揮し得る抗菌剤入りのフィルム又はシート状プラスチック成形品を提供することである。

前記の課題を解決するため、本発明は、プラスチック材料と、粒径０．１〜１５μｍの酸化亜鉛粒子から成る抗菌剤とを使用し、プラスチック材料に、重量比０．１〜１０％の範囲で抗菌剤を混合し、かつまた、プラスチック材料の濡れ性を制御するために、ＳｉＯ _２、Ａｌ _２Ｏ _３を重量比５％以下、ＰＴＦＥを重量比１％以下の範囲で混合して成り、押し出し、カレンダ加工その他適宜の成形手段により、厚さ１５〜３０００μｍの範囲に成形するという手段を講じたものである。

プラスチック材料は、本発明の目的とするフィルム又はシート状プラスチック成形品の素材となる樹脂のことである。基本的には成形可能なあらゆる樹脂を使用することができるが、本発明を一般的な用途に適用する場合には、ポリオレフィン系のもの、より具体的には低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、リニアー低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が望ましい。低密度ポリエチレンは他のあらゆる材料に比較して圧倒的に多量に使用されており、従って標準的な材料としての意義を持ち、かつ安価である。これに対して高密度ポリエチレンは、フィルムに用いた場合低密度ポリエチレンよりも剛性、表面硬度が大きく、降伏点、引張り強さが優れているとともに、軟化温度等も高いが透明性は良くない。またリニアー低密度ポリエチレンは他密度ポリエチレンよりも剛性及び強度が高く、耐熱性耐寒性ともに優れている。

抗菌剤としては、銀、亜鉛、アルミニウムその他の金属若しくは合金又は金属酸化物の粒子及びセラミック粒子の混合複合粒子などを使用することができる。本発明では、粒径の０．１〜１５μｍの金属粒子を使用するものとする。その理由の第１は、小径である方が同一重量の中ではより表面積が大となるからであるが、０．１μｍよりも小径のものはフィルム内部に埋没したきりとなる可能性が高いという理由により好ましくなく、１５μｍよりも大径となると、製造を予定しているフィルム厚さの下限である１５μｍを越えるため、好ましくない。

このような金属粒子から成る抗菌剤が、しっかりとポリエチレン等のプラスチックに保持されるためには、濡れ性が重要な役割を担っていると考えられる。その根拠は次のようなものと推測される。即ち、プラスチック材料と抗菌剤粒子の両者の濡れ性が良好過ぎると、図１に模式的に示したように表面に露出した抗菌剤粒子もプラスチック材料で覆われてしまい、抗菌効果を発揮することができない。また、濡れ性が低過ぎると、図２に示したようにプラスチック材料と抗菌剤粒子とが密着せず、プラスチック表面に露出した抗菌剤粒子の保持力が弱く、僅かな外力で抗菌剤粒子が脱落すると考えられるものである。従って、理想的には図３に示したように、抗菌剤粒子がプラスチックに対して適度の濡れ性を有する組み合わせを得て、プラスチックによる強い保持と、表面からの抗菌剤粒子の露出とを両立させなければならない。このような濡れ性は、物質の表面エネルギーの高低に左右される。相手材料に対して表面エネルギーが高ければ濡れ性は大となり、表面エネルギーが低ければ濡れ性も低くなると考えられる。ところで、抗菌剤として用いられる材料のうち、酸化亜鉛粒子は、多くのプラスチック材料に対して濡れ性がやや良い方に属し、粒子はプラスチックに覆われがちであるので、このような場合には、やや表面エネルギーの小さい物質を濡れ性を制御する物質として混合することが、抗菌効果を高めるために有効である。この目的のために使用すべき、酸化亜鉛粒子の濡れ性を制御する物質として、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３を、総量１００に対して重量比で夫々５％以下、好ましくは２〜３％、微粒子状のポリテトラフルオロエチレン(ＰＴＦＥ）を重量比で１％以下、好ましくは０．５〜０．８％の範囲で混合することが望ましい。なお、銀粒子やアルミニウム粒子に対してはＡｌ_２Ｏ_３、ＣａＣＯ_３が、濡れ性を制御する物質として夫々適している。濡れ性を制御する物質は、複数種類併用することがあり、その場合、重量比で各５％を限度に数種類合計した分量が使用されることになる。

このような抗菌剤をプラスチック材料中に分散するには様々な方法があり得るが、本発明では、プラスチック材料のペレットに抗菌剤粒子を打ち付けて付着する方法を取り、好適な結果を得た。ペレットに微粒子を打ち付けるためにタンブラー式、回転式及びミキサー式の混合機を使用して試験を行った結果、上の順番で好結果となり、タンブラー式混合機による混合方法が最も好適であった。なお当該試験条件は以下のとおりである。
１）プラスチック材料、ＬＤＰＥナチュラルペレット２５ｋｇ、
２）抗菌剤酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒径１μｍ（純度９９．９９％）２５０ｇ、
３）混合機タンブラー容積０．２４ｍ³、
４）確認機器電子顕微鏡（ＳＥＭ)写真、
５）回転数１０〜５０ＲＰＭ、
６）回転時間１〜６分。

抗菌剤が万遍なくプラスチック材料のペレットに付着したものを使用することにより、抗菌剤とペレットとが常に同時に存在する条件下で成形加工を行うことができ、理想的な分散状態を得ることができる。このことは、薄いフィルム、シート状の２次元材料では粒子の分布の不均等が目立ち易いので、より重要な条件であると考えられる。

成形手段としては、公知の幾つかの方法を実施することができる。例えば、空冷式或いは水冷式によるインフレーション法、無延伸又は延伸によるＴダイキャスト法、カレンダー法等の方法が採られる。なお、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）にはインフレーションフィルムが圧倒的に多いが、これは本発明の場合にも当てはまる。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、またリニアー低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）もインフレーション成形法が適当である。

当該分野においてフィルムという場合、シートの薄いものを指すと定義されるが、本発明におけるプラスチック成形品はフィルムからシートに及ぶ。即ち、本発明におけるプラスチック成形品の厚さは１５〜３０００μｍの範囲とし、より好ましくは２０〜２５００μｍの範囲である。また１５μｍ未満ではフィルムとして必要な強度の限界をこえることになり、不適当である。

本発明は以上の如く構成されかつ作用するものであるから、抗菌剤のプラスチック表面に露出する割合が高く、しかもプラスチック表面に確固として付着して分離せず、長期間優れた抗菌性を発揮するという効果を奏するとともに、抗菌剤の有効利用される割合が高いために最小量の抗菌剤で最高度の抗菌性を発揮する抗菌剤入りのフィルム又はシート状プラスチック成型品を提供することができるという効果を奏する。

以下実施例等により、本発明に係る抗菌剤入りのフィルム又はシート状プラスチック成形品について、詳細に説明する。

実施例１
プラスチック材料として低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）の無着色ペレットを使用し、抗菌剤として粒径１μｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）を使用し、濡れ性を制御する物質として２酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を使用し、総量１００の内、重量比で抗菌剤０．２５％、濡れ性制御物質１％、残部プラスチック材料をタンブラーにて３分間混合し、インフレーション法により厚さ１５μｍの抗菌剤入りフィルムを製造した。

実施例２
プラスチック材料として高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を使用し、抗菌剤の配合量を重量比で０．５％とし、濡れ性制御物質を５％とし、そのほかは実施例１と同法により厚さ３０μｍの抗菌剤入りフィルムを製造した。

実施例３
プラスチック材料を低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）に戻し、抗菌剤の配合量を０．５重量部とし、濡れ性制御物質を５％とし、そのほかは実施例１と同法により厚さ１００μｍの抗菌剤入りフィルムを製造した。

実施例４
プラスチック材料を低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）に戻し、抗菌剤の配合量を重量比で１．０％とし、濡れ性制御物質を１０％とし、そのほかは実施例１と同法により厚さ１０００μｍの抗菌剤入りシートを製造した。

抗菌試験
実施例１ないし実施例４によって製造した、抗菌剤入りのフィルム又はシート状プラスチック成形品について、ＪＩＳＺ２８０１に規定されている方法によって抗菌性評価を行った。供試菌は黄色ぶどう球菌についてＳｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓＩＦＯ１２７３２）、大腸菌についてＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉＮＢＲＣ３９７２、Ｏ−１５７についてＥｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉＯ１５７：Ｈ７ＡＴＣＣ４３８を夫々使用した。次表において、試料品欄に内側又は外側とあるのは、フィルムの内側又は外側を試験片としたという意味である。
表

前表に示されている数値によれば、抗菌剤を重量比で０．２５％配合した実施例１で
は、黄色ぶどう球菌の抗菌活性値は３．５であり、抗菌製品の抗菌性能基準値として示されている抗菌活性値≧２．０を十分に上回っており、従って基準値をクリアしていることが分かる。内側の場合、実施例３の抗菌剤配合量が重量比０．５％ではやや低下するが、しかし、なお十分な抗菌活性値であり、抗菌剤配合量が重量比で１．０％になると５．１以上という高い値を示す。同様の傾向は、大腸菌についても当てはまり、非常に有効であることを示す。Ｏ−１５７については、抗菌剤配合量が重量比で０．２５％では抗菌活性は不足であるが、０．５％では２．１と抗菌性基準値を上回ることが分かる。

このように、本発明に係る抗菌剤入りのフィルム又はシート状プラスチック成形品は、プラスチック表面に付着した細菌に対して非常に良好な抗菌活性値を発揮する。この抗菌性は抗菌剤がプラスチック表面にしっかりと固定していることを示していると見ることができ、従って実施例同様に抗菌剤の濡れ性の制御が可能なＰＰ、ＰＳ等のプラスチック材料と銀、アルミニウム等の抗菌剤についても全く同様の効果を期待することができる。

よって本発明は、抗菌剤入りのフィルム又はシート状プラスチック成形品として、２５０μｍ未満の厚さのフィルム、２５０μｍ以上の厚さのシートのほか、生鮮野菜、果物、鮮魚及びハム、バター、チーズ或いは麺類等の加工食料品のパッケージ、もしくは化粧品や医療の容器、ペットボトルその他の飲料容器及び加工食料品の容器等の分野に利用できる可能性がある。

本発明に係る抗菌剤入りのフィルム又はシート状プラスチック成形品の説明のための、抗菌剤粒子とプラスチック材料との濡れ性が高い場合を示す断面説明図。同じく濡れ性が低い場合を示す断面説明図。同じく濡れ性が適度である場合を示す断面説明図。

Claims

プラスチック材料と、粒径０．１〜１５μｍの酸化亜鉛粒子から成る抗菌剤とを使用し、プラスチック材料に、重量比０．１〜１０％の範囲で抗菌剤を混合し、かつまた、プラスチック材料の濡れ性を制御するために、ＳｉＯ _２、Ａｌ _２Ｏ _３を重量比５％以下、ＰＴＦＥを重量比１％以下の範囲で混合して成り、押し出し、カレンダ加工その他適宜の成形手段により、厚さ１５〜３０００μｍの範囲に成形されていることを特徴とする抗菌剤入りのフィルム又はシート状プラスチック成形品。