JP6916495B1 - 部材の抗カビ表面処理方法及び抗カビ部材 - Google Patents
部材の抗カビ表面処理方法及び抗カビ部材 Download PDFInfo
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Abstract
Description
部材の表面に、
微小凹凸であって、最小値0.5μmから最大値50μmの範囲にある凹凸ピッチに関連する凹部の深さが最小値0.01μmから最大値2.5μmの範囲にある微小凹凸を無数にランダムに形成することで、部材の当該表面に付着したカビの繁殖を抑制する抗カビ作用を持たせることを特徴とする。
部材の表面に、
微小凹凸であって、最小値0.5μmから最大値50μmの範囲にある凹凸ピッチに関連する凹部の深さが最小値0.01μmから最大値2.5μmの範囲にある微小凹凸を無数にランダムに有し、部材の当該表面に付着したカビの繁殖を抑制する抗カビ作用を持たせたことを特徴とする。
なお、未処理のSUSプレート11(SUS304 ♯700 未処理)は、SUS304からなるステンレス製の板材の表面をP700番バフにより研磨仕上げしたものである。
このようなショット材投射加工を行う微小凹凸形成処理(マイクロディンプル処理)を、ここではPT1処理と称する。
この図から、比較対照(未処理のSUS304 ♯700)には、カビが多量に繁殖(発生)することが解る。
この図から、試料(1)は比較対照(未処理のSUS304 ♯700)に対して、カビの発生が抑制されていること、すなわち抗カビ性があることが確認できた。
このような投射加工を行う微小凹凸形成処理(マイクロディンプル処理)を、ここではM処理と称する。
試験結果としては、図8に示したように、P60処理を施した試料(3)は比較対照(未処理のSUS304 ♯700)に対して、抗カビ性に関して優位性があることが確認された。
試験結果としては、図8に示したように、M処理を施した試料(2)は比較対照(未処理のSUS304 ♯700)に対して、抗カビ性に関して大きな優位性があることが確認された。
試料(1)は、図11に示すように、凹凸ピッチ(凸部の間隔或いは凹部の間隔)の最小値と最大値の範囲が20.97〜50.06μm程度の範囲(言い換えると、凹凸ピッチの最小値が20μm程度以上で、最大値が50μm程度である。)、凹部深さの最小値と最大値の範囲が0.811〜2.287μm程度の範囲(言い換えると、凹凸深さの最小値が0.811μm程度以上で、最大値が2.287μm程度以下)であった。
なお、以下において、凹凸ピッチ(凸部の間隔、凹部の入り口幅、開口部開口幅、開口径)、凹部深さのサイズに関して範囲を示す場合には、上記と同様に、凹凸ピッチ、凹部深さの最小値と最大値の範囲を示すものとする。
図15に示したように、PT1処理を施した部材の凹凸ピッチ(凸部の間隔或いは凹部の間隔)の最小値と最大値の範囲が0.541〜1.164μm程度の範囲(言い換えると、凹凸ピッチの最小値が0.541μm程度以上で、最大値が1.164μm程度以下である。)、凹部深さの最小値と最大値の範囲が0.026〜0.120μmμm程度の範囲(言い換えると、凹凸深さの最小値が0.026μm程度以上で、最大値が0.120μm程度以下)であった。
餅によるカビ抵抗性試験の結果、2つの外部機関の試験結果を考慮すると、抗カビ性(抗カビ効果)については、M処理を施した試料(部材)が最も抗カビ性が高く、次いでP60処理を施した試料,PT1処理を施した試料の抗カビ性があることが確認できた。
ここでは、協和界面科学株式会社のポータブル接触角計PCA−11を用いて、部材の表面の接触角と表面自由エネルギの水素結合成分を取得(測定)した。
図17から、部材の表面に、無数の微小凹部であって、その凹凸ピッチ(凸部の間隔或いは凹部の間隔)の最小値と最大値の範囲が0.5μm〜50μm程度の範囲であり、凹部深さの最小値と最大値の範囲が0.01μm〜2.5μm程度の範囲である微小凹部をランダムに形成した部材であって、その表面の水の接触角が50°以上である場合には、その表面に抗カビ効果(作用)を生じさせることができるものと考えられる。なお、表面の水の接触角が80°以上であれば、より高い抗カビ効果(作用)を生じさせることができるものと考えられる。
カビの胞子の大きさは、一般的なもので2〜10μm程度であるが、カビが発育する条件(カビが発育する=カビの胞子から菌糸が成長する)は、湿度と温度が高く、栄養源があることである。ここで、大前提として金属は無機物なので金属自体は栄養源にならないためカビは発育しない。金属表面についたキズに手垢などの汚れが溜まり、それを栄養源としてカビが発育する。今回実施したカビ抵抗性試験について簡単に説明すると、ステンレス表面にカビ胞子を噴霧し乾燥させた後、栄養源となる液体培地を噴霧して、26°C/95%の環境下で7日間の試験をしている。つまり、カビ胞子の上部に栄養源となる水分が存在している状態であり、抗カビのイメージとしては、抗カビ効果の違いで微小凹部の形状を理解し易いように大げさに異ならせて表示しているが、図19で示したようなイメージである。
一方、図19に示した抗カビ効果のある面(図17において、水の接触角が50°(或いは80°)以上の場合や表面の表面自由エネルギの水素結合成分が15mJ(或いは10mJ)以下の場合)においては、微小凹部の内部に水分がないため、カビの発育条件が整わず、菌糸の成長が阻害されるものと考えられる。
なお、化学研磨(化学エッチング)としては、例えば、塩酸・硝酸・硫酸・リン酸などの酸性薬剤や塩化鉄(III)などを任意の割合で水溶液に調製し使用することが想定される。
また、水などの液体と共にショットを高圧で噴射するウォータージェットも使用することができる。
すなわち、「ショット材投射処理により(或いは基づいて)、その表面に微小凹部を形成した」という表現を用いる代わりに、「部材の表面に、ディンプル状の凹部とその周辺に稜線状の凸部からなる微小凹部を無数にランダムに形成した」などの特定方法(表現)を用いている。
しかしながら、先行技術などとの対比において、上記特定方法(表現)では、ショット材投射処理により形成された凹凸表面を、他と区別した特徴的な特定方法(表現)として採用することが難しくなる場合も想定される。
従って、ショット材投射処理により形成された微小凹凸を形状、構造、特性等により特定することには、本願出願時において不可能・非現実的事情が存在しており、「ショット材投射処理により(或いは基づいて(転写などの場合を考慮))表面に微小凹凸を形成することで」という表現を用いざるを得ない場合があることについて、以下に説明しておく。
また、数ミリオーダーのメディアを衝突させて残留応力を付与して疲労限を改善するショットピーニング処理からは、ショット材投射処理を施した表面が粉体付着抑制効果や抗カビ効果を有するといったことは到底予測できないものである。
以上のように、ショット材投射処理により形成された微小凹凸を形状、構造、特性等により特定することには、本願出願時において不可能・非現実的事情が存在している。
2 半紙
10 餅
11 比較対照(未処理のSUS304プレート)
20 餅
21 PT1処理を施したSUS304プレート
Claims (8)
- 部材の表面に、
微小凹凸であって、最小値0.5μmから最大値50μmの範囲にある凹凸ピッチに関連する凹部の深さが最小値0.01μmから最大値2.5μmの範囲にある微小凹凸を無数にランダムに形成することで、部材の当該表面に付着したカビの繁殖を抑制する抗カビ作用を持たせることを特徴とする部材の抗カビ表面処理方法。 - 前記微小凹凸が形成された表面の水の接触角が80°以上であることを特徴とする請求項1に記載の部材の抗カビ表面処理方法。
- 前記微小凹凸が形成された表面の表面自由エネルギの水素結合成分が10mJ以下であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の部材の抗カビ表面処理方法。
- 前記微小凹凸を、ショット材を投射する投射処理に基づいて形成することを特徴とする請求項1〜請求項3の何れか1つに記載の部材の抗カビ表面処理方法。
- 部材の表面に、
微小凹凸であって、最小値0.5μmから最大値50μmの範囲にある凹凸ピッチに関連する凹部の深さが最小値0.01μmから最大値2.5μmの範囲にある微小凹凸を無数にランダムに有し、部材の当該表面に付着したカビの繁殖を抑制する抗カビ作用を持たせたことを特徴とする抗カビ部材。 - 前記微小凹凸が形成された表面の水の接触角が80°以上であることを特徴とする請求項5に記載の抗カビ部材。
- 前記微小凹凸が形成された表面の表面自由エネルギの水素結合成分が10mJ以下であることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の抗カビ部材。
- 前記微小凹凸は、ショット材を投射する投射処理に基づいて形成されることを特徴とする請求項5〜請求項7の何れか1つに記載の抗カビ部材。
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