JP5044275B2 - 抗菌性プレコートアルミニウム合金板 - Google Patents

Description

本発明は、抗菌効果の優れた抗菌性プレコートアルミニウム合金板に関する。

従来、板材に抗菌性を有する塗膜をプレコートする場合、抗菌剤を直接塗料に含有させ、塗装焼付けしていた。そのような形態において、抗菌性を持続させるために、種々の工夫がなされてきた。
例えば、パネルの多孔質部又は、空隙部に抗菌剤等の機能性物質を充填し、パネルの片面あるいは両面に機能性物質よりも小さな細孔を有する通気性カバーを配置させる技術が報告されている（特許文献１）。

また、クリヤー樹脂塗料に、その固形分に対して、無機系抗菌剤を０．５〜１０重量％、シリカ微粒子を２０〜５０重量部添加する技術が報告されている（特許文献２）。
また、有機系抗菌剤成分を主鎖又は側鎖に結合した高分子物質、該無機系物質に混合または結合させた親水性物質、及び硬化剤を含有する組成物の３層よりなる層を金属板表面に積層し硬化させる技術が報告されている（特許文献３）。

また、熱交換器用フィン用親水性塗膜に高分子系抗菌剤と微粒子を含有させる技術が報告されている（特許文献４，５，６）。
また、熱交換器用フィン用親水性塗膜に、ポリ（メタ）アクリル酸またはその塩と、ポリスチレンスルフォン酸またはその塩からなる共重合体、及び抗菌・防かび剤を含有させる技術が報告されている（特許文献７）。

また、熱交換器用フィン用親水性塗膜に、水溶性のカルボキシル基含有高分子あるいはこれらのアンモニウム塩またはアミン塩、イミノ基含有化合物、ポリアルキレンオキサイト、抗菌・防かび剤を含有させる技術が報告されている（特許文献８）。
しかしながら、これらの従来技術は、焼付けの際に抗菌剤が変質するという問題や、焼付け後の抗菌効果の持続性に劣るという問題があった。

特開平６−１９８７９６号公報 特開平１０−２０４３３４号公報 特開２０００−１０９９８３号公報 特開２０００−１９１４１８号公報 特開２０００−１９１４１９号公報 特開２０００−１９１４２０号公報 特開２００１−９３６１号公報 特開２００１−９３６２号公報

本発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたもので、抗菌性に優れ、かつ抗菌効果の持続性に優れた抗菌性プレコートアルミニウム合金板を提供しようとするものである。なお、本明細書中の「アルミニウム合金板」は、アルミニウムを主体とする金属板及び合金板の総称であり、いわゆるアルミニウム合金の板だけでなく、純アルミニウムの板を含む概念である。

本発明は、アルミニウム合金板よりなる基板と、該基板の片面又は両面に形成したプレコート層とよりなり、
少なくとも一方の上記プレコート層は、有機樹脂よりなるベース樹脂中に、粒径が１〜５０μｍの多孔性の有機物質よりなるマイクロビーズに抗菌剤を含浸させてなる抗菌マイクロビーズを含有してなり、
該抗菌マイクロビーズの含有量は、上記プレコート層全体の乾燥重量を１００重量％として、０．５〜５重量％であり、
かつ、上記プレコート層の膜厚は、１〜５０μｍであることを特徴とする抗菌性プレコートアルミニウム合金板にある（請求項１）。

上記抗菌性プレコートアルミニウム合金板は、アルミニウム合金板よりなる基板と、該基板の片面又は両面に形成したプレコート層とよりなる。そして、この少なくとも一方の上記プレコート層は、有機樹脂よりなるベース樹脂中に、上記抗菌マイクロビーズが含有されている。この抗菌マイクロビーズの含有によって、抗菌性に優れ、かつ抗菌効果の持続性に優れた抗菌性プレコートアルミニウム合金板を得ることができる。

すなわち、本発明では、抗菌剤をそのままプレコート層内に分散させるのではなく、上記マイクロビーズに含浸させ、抗菌マイクロビーズという形態でプレコート層内に配置する。そのため、基板上にプレコート層を形成する塗装焼付けの際に、抗菌剤が変質することを抑制することができ、プレコート層形成後においても、健全に抗菌剤の効果を発揮させることができる。また、マイクロビーズが多孔性であるので、含浸させた抗菌剤が長期にわたって安定的に保持され、また、多孔質を構成する細孔の中から抗菌剤が適度に表面に露出して、その効果を発揮するという優れた効果が得られる。

本発明の抗菌性プレコートアルミニウム合金板においては、上記のごとく、少なくとも一方の上記プレコート層は、有機樹脂よりなるベース樹脂中に、粒径が１〜５０μｍの多孔性の粒子であるマイクロビーズに抗菌剤を含浸させてなる抗菌マイクロビーズを含有している。

まず、上記マイクロビーズについて説明する。
マイクロビーズは、多孔質の球状物質であり、有機物質である。有機物質としては、例えば、後述する実施例に示す多孔性のポリエステル等が挙げられる。

上記マイクロビーズは、上記のごとく、粒径を１〜５０μｍとする。上記マイクロビーズの粒径が１μｍの場合には、抗菌剤を含浸できる容量が小さくなるという問題があり、上記粒径が５０μｍを超える場合には、プレコート層がマイクロビーズを保持し難くなるという問題がある。

また、上記マイクロビーズは細孔を多数有する多孔質であるが、その細孔容積は、０．１〜１０ｍＬ／ｇであることが好ましい。上記マイクロビーズの細孔容積が０．１ｍＬ／ｇ未満である場合には、抗菌剤を含浸できる容量が小さくなるという問題があり、上記細孔容積が１０ｍＬ／ｇを超える場合には、抗菌剤が揮発しすぎるという問題がある。

また、上記マイクロビーズの細孔径は、１０〜５００Åであることが好ましい。上記マイクロビーズの細孔径が１０Å未満である場合には、抗菌剤が含浸されにくいという問題があり、一方、上記細孔径が５００Åを超える場合には、抗菌剤の揮発量が多くなるという問題がある。

また、上記マイクロビーズの比表面積は、１００〜１０００ｍ²／ｇであることが好ましい。上記マイクロビーズの比表面積が１００ｍ²／ｇ未満である場合には、抗菌剤を含浸できる容量が小さくなるという問題があり、一方、上記比表面積が１０００ｍ²／ｇを超える場合には、抗菌剤が揮発しすぎるという問題がある。

次に、上記抗菌剤について説明する。
上記抗菌剤としては、抗菌性のある天然抽出物、有機系化合物、無機系化合物であればいずれも適用することができる。
上記天然抽出物としては、例えば、キチン、キトサン、ワサビ抽出物、カラシ抽出物、ヒノキチオール、及び茶抽出物等が挙げられる。
また、上記有機系化合物としては、例えば、有機アンモニウム塩系化合物及び有機ホスホニウム塩系化合物等が挙げられる。

また、上記無機系化合物としては、例えば、無機系担体に銀、銅、及び亜鉛等の抗菌性金属を担持したものを主成分としたものが挙げられる。上記無機系担体としては、例えば、ゼオライト系、シリカゲル系、ガラス系、リン酸カルシウム系、リン酸ジルコニウム系、ケイ酸塩系、酸化チタン系、ウイスカ系、及び粘土鉱物等が挙げられる。

上記抗菌剤の上記マイクロビーズへの含浸量は、５０〜５００ｍｌ／１００ｇの範囲とすることが好ましい。上記含浸量が５０ｍｌ／１００ｇ未満の場合には、十分な抗菌効果が得られない場合があるという問題があり、上記含浸量が５００ｍｌ／１００ｇを超える場合には、高価な抗菌剤の使用量が過剰となってコストアップにつながるという問題がある。

また、上記抗菌マイクロビーズの含有量は、上記プレコート層全体の乾燥重量を１００重量％として、０．５〜５重量％である。
上記抗菌マイクロビーズの含有量が０．５重量％未満の場合には、抗菌力が不足するという問題があり、上記含有量が５重量％を超える場合には、塗膜の加工性及び耐食性が低下するという問題がある。

また、上記プレコート層の膜厚は、１〜５０μｍである。
上記プレコート層の膜厚が１μｍ未満の場合には、抗菌マイクロビーズが脱落しやすく塗膜の耐食性が低下しやすいという問題があり、上記膜厚が５０μｍを超える場合には、膜形成が困難になるという問題がある。

上記ベース樹脂は、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂のいずれかであることが好ましい（請求項２）。
この場合には、抗菌剤を含浸したマイクロビーズの混合・分散が容易で、かつアルミニウム合金板への塗装性、及び塗装焼付後の成形加工に耐えうる展伸性を得ることができる。
また、上記ベース板にラノリン及びカルナウバ等のインナーワックスを添加してもよい。この場合には、成形加工性が更に向上する。

上記プレコート層と上記基板との間には、化成皮膜を有することが好ましい（請求項３）。
この場合には、上記基板と上記プレコート層との間の塗膜密着性を向上させることができる。
上記化成皮膜としては、例えば、リン酸クロメート、クロム酸クロメート等のクロメート処理、クロム化合物以外のリン酸チタンやリン酸ジルコニウム、リン酸モリブデン、リン酸亜鉛等によるノンクロメート処理などの化学皮膜処理、いわゆる化成処理により得られる皮膜が採用される。

上記プレコート層を形成する際には、上記ベース樹脂及び上記抗菌マイクロビーズを含む塗料を上記基板上に塗布した後、温度２００〜２５０℃に３０秒〜２分間保持する焼付け処理を行うことが好ましい（請求項４）。
この場合には、塗料を硬化することによりプレコート層を容易に形成することができる。また、抗菌剤の種類によっては、抗菌剤をビーズ内に残すことができる。
処理温度が２００°未満の場合には、焼付けが足りず、塗料の硬化が不足するという問題があり、処理温度が２５０°を超える場合には、抗菌剤の分解や、抗菌剤が揮発するという問題がある。

また、処理時間が３０秒未満の場合には、塗料の硬化が不足するという問題があり、処理時間が２分を超える場合には、抗菌剤の分解や、抗菌剤が揮発するという問題がある。
また、塗布方法としては、例えば、ロールコート、スプレー塗装、刷毛塗り、及びバーコート等の常法が挙げられる。

（実施例１）
本例は、本発明の抗菌性プレコートアルミニウム合金板にかかる実施例について、図１及び図２を用いて説明する。
本例の抗菌性プレコートアルミニウム合金板１は、図１に示すように、アルミニウム合金板よりなる基板２と、該基板の両面に形成したプレコート層３とよりなる。
上記プレコート層３は、有機樹脂よりなるベース樹脂３１中に、図２に示す粒径が１〜５０μｍの多孔性のマイクロビーズ３２１の細孔３２２に抗菌剤３２３を含浸させてなる抗菌マイクロビーズ３２を含有してなる。
以下、これを詳説する。

本例では、表１に示すごとく、本発明の実施例として、複数種類の抗菌性プレコートアルミニウム合金板１（試料Ｅ１〜試料Ｅ５）を作製した。
上記基板２としては、ＪＩＳ Ａ １０５０−Ｈ２４、厚み０．５ｍｍのアルミニウム板を準備した。
また、抗菌マイクロビーズ３２は、ポリエステルからなる多孔性のマイクロビーズ３２１、上記抗菌剤３２３としてヒノキチオールを含浸させたものを用いた。

次に、上記抗菌性プレコートアルミニウム合金板１の作製方法を説明する。
まず、上記基板２にリン酸クロメートを浸漬処理することにより、基板２の表面に化成皮膜４を形成した後、抗菌マイクロビーズ３２を含有するベース樹脂３１をバーコーターを用いて上記化成皮膜４上に塗布し、表１に示す焼付け処理条件で焼付けて、表１に示す膜厚を有するプレコート層３を形成した。
各試料における、ベース樹脂３１の種類、マイクロビーズ３２１の粒径、抗菌マイクロビーズ３２の含有量、プレコート層３の焼付処理条件、プレコート層３の膜厚については、表１に示す。

（比較例１）
本例では、本発明の抗菌性プレコートアルミニウム合金板の比較例として、表２に示す、複数種類のプレコートアルミニウム合金板（試料Ｃ１〜試料Ｃ７）を、上記実施例１と同様の方法で作製した。
各試料における、ベース樹脂の種類、マイクロビーズの粒径及び含有量、プレコート層の焼付処理条件、プレコート層の膜厚は、表２に示す。

ここで、試料Ｃ５は、上記抗菌マイクロビーズの含有量が５重量％を超える場合には、塗膜の加工性が劣り、プレコート膜を良好に形成することができなかった。
また、試料Ｃ７は、上記プレコート層の膜厚が５０μｍを超えるため、塗装したベース樹脂が乾かず、プレコート膜の形成ができなかった。

（実験例）
本例では、上記実施例１において作製した抗菌性プレコートアルミニウム合金板（試料Ｅ１、試料Ｅ２）、及び比較例１において作製したプレコートアルミニウム合金板（試料Ｃ１）について、抗菌性試験を行った。試験室温度は２５℃、関係湿度は４６％であった。

＜抗菌性試験＞
抗菌性試験は、ＪＩＳ Ｚ ２８０１：２０００（抗菌加工製品−抗菌性試験方法・抗菌効果）に準拠して行った。
まず、菌として、大腸菌（Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａ ｃｏｌｉ ＮＢＲＣ３９７２）及び黄色ブドウ球菌（Ｓｔａｐｈｙｌｏｃｏｃｃｕｓ ａｕｒｅｕｓ ＮＢＲＣ１２７３２）を準備した。

前培養として、上記大腸菌及び黄色ブドウ球菌を、それぞれ、普通ブイヨン寒天培地で前培養し、精製水で５００倍に希釈した普通ブイヨン培地に、上記前培養１白金耳の試験菌体を分散させ、菌数２．５〜１０×１０^５個／ｍｌの試験菌液を調製した。

横５０ｍｍ、長さ５０ｍｍに切断した各試料片の試験面を上にして滅菌済シャーレ内に置き、試験菌液を０．４ｍｌ滴下し、４０ｍｍ角正方形の滅菌済みフィルムをかぶせ、試験菌液がフィルム全体に行きわたるように軽く押さえ、シャーレのふたをして、恒温恒湿器（３５±１℃、Ｒｈ９０％以上）にて２４時間培養した。各試料片は３個ずつ試験を実施した。

培養後のシャーレにＳＣＤＬＰ培地１０ｍｌを加え、試料片とフィルムから試験菌をよく洗い出し、この洗い出し液の生菌数を寒天平板培養法にて測定し、その平均値を求めた。試験前の生菌数と試験後の生菌数から、抗菌活性値を求めた。
抗菌活性値は、以下の式に基づいて算出した。
抗菌活性値＝Ｌｏｇ（Ｙ／Ｘ）・・・（Ｉ）
（上記式中、Ｘは、抗菌加工試験片の生菌個数平均値を、Ｙは、比較対照用の抗菌剤無添加の無加工試験片の生菌個数平均値を表す）
抗菌活性値が２．０以上の場合を合格とし、抗菌活性値が２．０未満の場合を不合格とする。結果を表３に示す。

表３より知られるごとく、黄色ブドウ球菌の抗菌活性値は、試料Ｅ１、試料Ｅ２、及び試料Ｃ１のいずれも２．０以上であり合格であった。大腸菌の抗菌活性値は、試料Ｅ１及び試料Ｅ２は２．０以上であり合格であったが、試料Ｃ１は１．７であり不合格であった。
これより、黄色ブドウ球菌に対しては、抗菌マイクロビーズを含有しているか否かに関わらず、抗菌効果が認められることが確認された。一方、大腸菌に対する抗菌性は、抗菌マイクロビーズを含有している場合に認められ、また、抗菌マイクロビーズの含有量が多いほど、その効果が高くなることから、抗菌マイクロビーズの含有による影響があることがわかった。

そこで、上記実施例１において作製した抗菌性プレコートアルミニウム合金板（試料Ｅ３〜試料Ｅ５）、及び比較例１において作製したプレコートアルミニウム合金板（試料Ｃ２〜試料Ｃ４、試料Ｃ６）についても、黄色ブドウ球菌に対する抗菌効果は得られることが予想される。そのため、試料Ｅ３〜試料Ｅ５、試料Ｃ２〜試料Ｃ４、及び試料Ｃ６については、上述の方法と同様の方法で、大腸菌に対する抗菌性試験のみを行い、大腸菌の抗菌活性値を求めた。結果を表１及び表２に併せて示す。
抗菌性評価は、大腸菌の抗菌活性値が２．０以上の場合を合格（評価○）、大腸菌の抗菌活性値が２．０未満の場合を不合格（評価×）とした。

表１より知られるごとく、実施例としての試料Ｅ１〜試料Ｅ３は、良好な抗菌性を示した。
また、本例の抗菌性プレコートアルミニウム合金板は、抗菌剤をそのままプレコート層内に分散させるのではなく、上記マイクロビーズに含浸させ、抗菌マイクロビーズという形態でプレコート層内に配置している。そのため、上記抗菌マイクロビーズが脱落しない限り、含浸させた抗菌剤が長期にわたって安定的にマイクロビーズに保持され、また、多孔質を構成する細孔の中から抗菌剤が適度に表面に露出するため、長期間にわたって健全に抗菌性を発揮することができる。
これにより、本発明によれば、抗菌性に優れ、かつ抗菌効果の持続性に優れた抗菌性プレコートアルミニウム合金板を提供することができる。

また、表２より知られるごとく、比較例としての試料Ｃ１は、抗菌マイクロビーズを含有していないため、抗菌性が認められず不合格であった。
また、比較例としての試料Ｃ２は、抗菌マイクロビーズの粒径が本発明の下限を下回るため、抗菌剤を含浸できる容量が小さくなり、抗菌力が不足し、抗菌性が認められず不合格であった。
また、比較例としての試料Ｃ３は、抗菌マイクロビーズの粒径が本発明の上限を上回るため、プレコート層がマイクロビーズを保持し難くなり、抗菌マイクロビーズが脱落するため、抗菌性が認められず不合格であった。

また、比較例としての試料Ｃ４は、抗菌マイクロビーズの含有量が本発明の下限を下回るため、抗菌力が不足し、抗菌性が認められず不合格であった。
また、比較例としての試料Ｃ６は、プレコート層の膜厚が本発明の下限を下回るため、抗菌マイクロビーズが脱落しやすいため、抗菌性が認められず不合格であった。

実施例における、抗菌性プレコートアルミニウム合金板の構成を示す説明図。 実施例における、抗菌マイクロビーズを示す説明図。

符号の説明

１ 抗菌性プレコートアルミニウム合金板
２ 基板
３ プレコート層
３１ ベース樹脂
３２ 抗菌マイクロビーズ
３２１ マイクロビーズ
３２２ 細孔
３２３ 抗菌剤

Claims (4)

1. アルミニウム合金板よりなる基板と、該基板の片面又は両面に形成したプレコート層とよりなり、
   少なくとも一方の上記プレコート層は、有機樹脂よりなるベース樹脂中に、粒径が１〜５０μｍの多孔性の有機物質よりなるマイクロビーズに抗菌剤を含浸させてなる抗菌マイクロビーズを含有してなり、
   該抗菌マイクロビーズの含有量は、上記プレコート層全体の乾燥重量を１００重量％として、０．５〜５重量％であり、
   かつ、上記プレコート層の膜厚は、１〜５０μｍであることを特徴とする抗菌性プレコートアルミニウム合金板。
2. 請求項１において、上記ベース樹脂は、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂のいずれかであることを特徴とする抗菌性プレコートアルミニウム合金板。
3. 請求項１又は２において、上記プレコート層と上記基板との間には、化成皮膜を有することを特徴とする抗菌性プレコートアルミニウム合金板。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、上記プレコート層を形成する際には、上記ベース樹脂及び上記抗菌マイクロビーズを含む塗料を上記基板上に塗布した後、温度２００〜２５０℃に３０秒〜２分間保持する焼付け処理を行うことを特徴とする抗菌性プレコートアルミニウム合金板。

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