JP7493206B2 - 耐紫外線抗菌防カビコーティング剤及び抗菌防カビ処理方法 - Google Patents
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Description
詳細には、例えば、熱交換器やドレンパン等のカビや細菌が増殖し易い部位に紫外線を照射するための紫外線照射装置を備える空調機において、ドレンパン、ドレンポンプ等の樹脂製部材に対して紫外線による劣化を防止する機能があり、かつ、紫外線が照射されない箇所に対しては抗菌防カビ機能があるコーティング剤、及びそれを用いる抗菌防カビ処理方法に関する。
しかしながら、紫外線による防カビ作用は、紫外線を照射している時間のみ発現するので、紫外線の照射を停止すると菌やカビが増殖する虞があり、また紫外線が照射されない箇所に対しての防カビ機能は期待できない。
さらに、樹脂製のドレンパンの場合には、紫外線により樹脂が劣化して硬く脆くなり、亀裂等が生じて、ドレンパンに水漏れが生じる等の問題が発生する。
しかしながら、ドレンパン等の樹脂部材の紫外線による劣化防止について開示するのみで、紫外線の照射を停止した場合や、紫外線が照射されない箇所への防カビ方法に関する記載や示唆はない。
そして、特許文献3の方法において、酸化チタンや酸化亜鉛等の紫外線反射材を用いた場合には、該紫外線反射材が光触媒作用も有しているため共存する有機物を分解し、紫外線照射下では、有機系の防カビ剤が長期に渡る効果を発揮できないおそれがある。また、オキシベンゾンやシラソーマ等の紫外線吸収剤は有機化合物であり、紫外線によりこれらの化合物自体が徐々に分解されるため、長期に渡る紫外線防御効果自体を期待できない。
また、本発明は、耐紫外線抗菌防カビ処理方法を提供することを課題とする。
(B)亜鉛粉末、アルミニウム粉末、ステンレス粉末から選ばれる少なくとも1種の金属粉末:90~400質量部、
(C)抗菌防カビ剤:3~20質量部、
含む水系の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤であって、
前記塗膜形成樹脂が、アクリルシリコーン樹脂、フッ素樹脂及びポリウレタン樹脂から選ばれる少なくとも1種であり
前記抗菌防カビコーティング剤の総質量に対して、(B)亜鉛粉末、アルミニウム粉末、ステンレス粉末から選ばれる少なくとも1種の金属粉末を、30質量%以上、60質量%以下含むことを特徴とする耐紫外線抗菌防カビコーティング剤。
(2)前記(C)抗菌防カビ剤が、2-(4-チアゾリル)ベンズイミダゾール(TBZ)と、2-n-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オン(OIT)と、N-n-ブチル-1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オン(Bu-BIT)及びジンクピリチオン(ZPT)から選ばれる少なくとも1つと、を含む、前記(1)に記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤。
(3)前記(C)抗菌防カビ剤が、さらに、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン(MIT)を含む、前記(2)に記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤。
(4)前記(A)塗膜形成樹脂:100質量部に対して、さらに(D)難燃剤:2~20質量部を含む、前記(1)~(3)のいずれかに記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤。
(5)紫外線吸収剤を含まない、前記(1)~(4)のいずれかに記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤。
(6)紫外線照射装置を備える空調機に用いられる、前記(1)~(4)のいずれかに記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤。
(7)前記(1)~(6)のいずれかに記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤を塗布することで得られる塗膜。
(8)紫外線照射装置を備える空調機を構成する吸込口、吹出口、通風路壁、ファン、風向板、ダンパー、ドレンパン、ドレンポンプ、ドレン配管の各要素のうち、少なくとも1つに、前記(1)~(6)のいずれかに記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤を塗布する工程を含む耐紫外線抗菌防カビ処理方法。
本発明のコーティング剤は、抗菌防カビ機能も備えているため、紫外線の照射を停止した場合や紫外線が照射されない箇所に対しても、カビや細菌の増殖を防ぐ機能がある。特に樹脂製ドレンパンやドレン配管のように、ドレン水が溜まることで湿潤雰囲気に曝される部材にカビや細菌が繁殖するのを防止できる。
したがって、本発明の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤を塗布することにより、空調機の部材(特に樹脂製部材)が紫外線により劣化するのを防止できるだけでなく、紫外線が当たらない周辺部に塗布することで抗菌防カビ性を付与できる。そのため、紫外線で劣化した樹脂製部材の修理や交換頻度を大幅に減らせるので、空調機のメンテナンスの効率化が図れる。
本発明の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤(以下、「コーティング剤」と言う。)は、(A)塗膜形成樹脂、(B)亜鉛粉末、アルミニウム粉末、ステンレス粉末から選ばれる少なくとも1種の金属粉末、(C)抗菌防カビ剤を必須成分として含む。
これにより、塗膜の紫外線による劣化を防止する機能があり、かつ、紫外線が照射されない箇所や紫外線の照射が停止されたケースに対して抗菌防カビ機能があるコーティング剤を提供できる。
以上の「防カビ」及び「抗菌」の定義については、文献「抗菌・防カビ技術」(株式会社東レリサーチセンター調査研究部門、2004年、p22)を参考とした。
本発明のコーティング剤において、(A)塗膜形成樹脂は、コーティング剤に造膜性を付与する成分であり、金属粉末及び抗菌防カビ剤を塗膜中に担持する機能も有している。
塗膜形成樹脂としては、耐水性、耐薬品性、耐汚染生、耐候性等に優れている点より、アクリルシリコーン樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂から選ばれる少なくとも1種が用いられる。それらのなかでも、アクリルシリコーン樹脂が好ましく用いられる。
なかでも、乳化タイプのアクリルシリコーン樹脂エマルジョンは、コーティング剤の調製が容易で、各部材への密着性も優れているので好ましく用いられる。アクリルシリコーン樹脂エマルジョンの製造法は特に限定されない。例えば、重合性の二重結合を含有するシリコーン化合物と(メタ)アクリル酸エステルを乳化共重合する方法等で製造したもの等を挙げることができる。
アクリルシリコーン樹脂エマルジョンとしては、市販品を用いることができ、例えば、サイマックUS-380、US-450、US-480(東亜合成株式会社製)、IE-7170、SE1980CLEAR、BY22-826EX、POLON-MF-40(東レ・ダウコーニング株式会社製)、タフロンネオ(出光興産株式会社製)、モビニール(ジャパンコーティングレジン株式会社製)、コータックス(東レ株式会社製)、ダイトゾール5000SJ(大東化成工業株式会社製)等が挙げられる。
フッ素樹脂エマルジョンとしては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂エマルジョンが好ましく用いられる。PTFE樹脂エマルジョンを構成するPTFE樹脂は、テトラフルオロエチレン(TFE)の単独重合体のみならず、TFEと少量のパーフルオロアルキルビニルエーテル、ヘキサフルオロプロピレンあるいはエチレン等との共重合体が用いられる。PTFE樹脂エマルジョンとして市販品を用いることができ、例えば、31-JR(三井・ケマーズフロロプロダクツ株式会社社製)、ポリフロンPTFE Dシリーズ(ダイキン工業株式会社製)、フルオンPTFE AD911E(AGC株式会社製)等が挙げられる。
本発明のコーティング剤において、(B)金属粉末は、コーティング剤に紫外線防御機能を付与する。金属粉末としては、亜鉛粉末、アルミニウム粉末、ステンレス粉末から選ばれる少なくとも1種の金属粉末を用いる。
本発明では、金属粒子として、安全性が高くかつ安価で入手容易である点より、亜鉛、アルミニウム、ステンレスの粉末を選択し、紫外線照射による塗膜の変化を試験した。その結果、後述の実施例に示すように、これらの金属粒子が、紫外線防御性を示し、塗膜の紫外線による劣化を防御する機能を有することが判明した。紫外線照射後の塗膜の抗菌防カビ機能の評価では、アルミニウム粉末を配合したコーティング剤では、紫外線照射後の抗菌防カビ機能が減少したのに対し、亜鉛粉末を配合したコーティング剤では、紫外線照射後も抗菌防カビ機能を有していた。
本発明のコーティング剤において、(C)抗菌防カビ剤は、塗膜に抗菌防カビ性を付与する機能がある。抗菌防カビ剤としては、公知の無機系及び有機系の抗菌防カビ剤の中から選択される、少なくとも2種以上を併用することが好ましく、3種以上を併用することがより好ましい。
これらのイソチアゾリン系化合物は、抗微生物性があり高温下に曝されても揮発する恐れがなく扱い易い利点がある。イソチアゾリン系化合物の中でも、TBZと併用する化合物としては、広域的な抗菌スペクトルの補完および相乗的組み合わせ効果の点より、OITが好適である。
本発明のコーティング剤では、空調機に適用する場合、特にダクトへの適用に対して防火認定が求められるため、さらに(D)難燃剤を含むことが好ましい。難燃剤の含有量は、特に限定されないが、(A)塗膜形成樹脂100部に対して、2~20部含むことが好ましく、より好ましくは3~15部、さらに好ましくは4~10部である。難燃剤の含有量が2部以上であれば、コーティング剤が形成する塗膜に難燃性を付与することができる。また、難燃剤の含有量が20部以下であれば、塗膜中に難燃剤を保持することが困難になり、難燃剤がブリードアウトする等の不都合が生じるのを回避できる。
本発明のコーティング剤には、さらに(E)保湿剤を併用することが好ましい。保湿剤は、本発明のコーティング剤が形成する塗膜に保水性を付与するために用いられる。塗膜に保水性を付与することで、塗膜に担持された抗菌防カビ剤を乾燥状態から保護し、防カビ機能を効果的に発現させることができる。
本発明のコーティング剤は、良好な塗工性を確保するとともに、塗工時のタレを防止するため、少なくとも1種の水溶性増粘剤を含むことができる。増粘剤としては、塗膜形成樹脂との相溶性が良好で、かつ少量で増粘効果が得られることから、アルカリ可溶性またはアルカリ膨潤性のアクリル酸ポリマー(例えば、カルボキシル系ポリマー)が好ましく、アミン等のアルカリ成分を含有した状態で用いることができる。水溶性増粘剤の含有量は、コーティング剤の総質量に対して、0.05~3%であることが好ましく、0.1~1.5%であることがより好ましい。
例えば、保湿剤を予め水に溶解した溶液に、抗菌防カビ剤及びその他の成分を添加して溶解または分散させた後、塗膜形成樹脂エマルジョンに撹拌しながら添加し、続いて撹拌しながら亜鉛粉末を添加して分散させることで調製することができる。あるいは、保湿剤を予め水に溶解するとともに、別途抗菌防カビ剤及びその他の成分を予め水に溶解あるいは分散させておき、当該溶解液あるいは分散液と保湿剤水溶液を、それぞれ塗膜形成樹脂エマルジョンに撹拌しながら添加した後、亜鉛粉末を撹拌しながら添加して分散させることで調製することができる。
空調機の場合、紫外線照射装置は、カビが発生し易い部材であるドレンパン、ドレン水貯留部等に紫外線が照射されるように配備される(特開2020-134028号公報、特開2017-133700号公報、特開2007-309558号公報、特開2001-324195号公報等参照)。
本発明のコーティング剤を空調機のドレンパン等に塗布する際の塗布量は、特に限定されないが、塗膜が十分な紫外線防御機能を発揮するためには、300~700g/m2程度にするのが好ましく、400~600g/m2程度にするのがより好ましい。
そして、紫外線の照射を停止しても菌やカビの増殖を防止できるので、紫外線の照射回数や照射時間を短縮できることで、ドレンパンへの紫外線による影響をより少なくすることができる。また、空調機のドレンパン以外の部材に塗布することで防カビ機能を付与できるとともに、漏れた紫外線による樹脂製部材の劣化を防止できるので、空調機内に紫外線の遮蔽手段を設けたりする必要がない。
具体的には、スライサー刃、コンベアの「渡り」部あるいは包装機のエアー吐出口の周辺に設置されたパッキンやチューブ、制御板カバー等の樹脂製部材に、本発明のコーティング剤を塗布する。これにより、紫外線が照射される部材及びその周辺部材の紫外線による劣化を防止するとともに、紫外線照射を停止した状態でもこれらの部材に菌やカビが増殖するのを防ぐことができる。食品製造設備への耐紫外線抗菌防カビ処理方法は、空調機への耐紫外線抗菌防カビ処理方法で述べたのと同様の方法で行うことができる。
具体的には、浴槽裏側、浴槽下部の床部、流し台下部の収納庫の壁部材、トイレの水タンクの内部、シャワーノズル周辺の樹脂部材に、本発明のコーティング剤を塗布する。これにより、紫外線が照射される部材及びその周辺部材の紫外線による劣化を防止するとともに、紫外線照射を停止した状態でもこれらの部材に菌やカビが増殖するのを防ぐことができる。住宅設備への耐紫外線抗菌防カビ処理方法は、空調機への耐紫外線抗菌防カビ処理方法で述べたのと同様の方法で行うことができる。
ポリスチレン板を100mm×100mmに裁断し、70%エタノールを含浸したウエスで表面を拭取って除菌した。次いで、以下の実施例及び比較例に示すコーティング剤を塗布し、一昼夜自然乾燥により塗膜を形成して、試験板とした。塗布量は、特に言及しない限り、500g/m2とした。
試験板を暗室に載置し、10cmの距離から紫外線ランプ(スタンレー電気株式会社製、深紫外LED)により波長265nmの深紫外線を、照射強度10mW/cm2で照射し、所定時間経過後の試験板の表面状態を観察し、以下の評価基準で紫外線防御性を評価した。
空調機に設置する紫外線ランプでの一般的な照射強度(実用殺菌線照度と称する。)は、0.12mW/cm2なので、当該試験の照射強度は、およそ83倍の加速試験条件となる。
○:照射時間315時間(実用殺菌線照度で3年に相当、照射量:11,353J/cm2)で変化なし(紫外線防御性ありと判定)。
△:照射時間315時間以内で変色が求められる。
×:照射時間105時間(実用殺菌線照度で1年に相当、照射量:3,784J/cm2)以内で変色が認められる。
××:照射時間36時間(実用殺菌線照度で4ケ月に相当、照射量:1,296J/cm2)以内で変色が認められる。
上記の紫外線防御性試験を終了した試験板を25mm×25mmに裁断したものを、「カビ抵抗性試験検体1」とした。前記試験検体1を、水道水中に1週間浸漬したものを「カビ抵抗性試験検体2」とした。水道水に浸漬したのは、空調機への適用を想定して、現場でドレンパンに塗布した場合、冷却水によって薬剤が流出することを想定したものである。
供試菌を塗抹した培地は、供試菌を、滅菌精製水を用いて105cfu/mlになるように調製して菌液とした後、PDA培地に菌液を100μl塗抹することで作製した。
なお、紫外線防御性試験を開始する前の各試験板(別途作製)についても、カビ抵抗性試験を実施し、カビ抵抗性を評価した。
○:試験検体が接触した部分に菌糸の発育が認められない(カビ抵抗性あり)。
△:試験検体が接触した部分に菌糸の発育が認められるが、菌糸の発育部分の面積は、接触部分の全面積の1/3を超えない。
×:試験検体の接触した部分に菌糸の発育が認められ、菌糸の発育部分の面積が、接触部分の全面積の1/3を超える。
アクリルシリコーン樹脂エマルジョン(固形分:46%、ジャパンコーテイングレジン株式会社製)40質量部、2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)/ブチルアクリレートコポリマー(LIPIDURE、日油株式会社製)0.4質量部を精製水7.5質量部に溶解した溶液に、抗菌防カビ剤として、TBZ:0.55質量部、OIT:0.7質量部、Bu-BIT:0.55質量部、シリコーン系消泡剤:0.3質量部を添加し、撹拌して分散液(以下、「バインダー液」)を調製した。次いで、亜鉛粉末(平均粒径;10μm、試薬)50質量部を添加し撹拌してコーティング剤を調製した。
得られたコーティング剤をポリスチレン板に塗布して試験板を作製し、紫外線防御性試験及び紫外線照射後のカビ抵抗性試験を実施した。結果を表1示す。
実施例1において、亜鉛粉末の替わりにアルミニウム粉末を添加した以外は、実施例1と同様の方法で調製したコーティング剤に、ジヒドロキシベンゾフェノン系紫外線吸収剤(ユビナール3049、BASF社製)0.1質量部、ヒンダードアミン系光安定剤(HALS)(チヌビン765、BASF社製)0.1質量部を添加し撹拌してコーティング剤を得た。
得られたコーティング剤をポリスチレン板に塗布して試験板を作製し、紫外線防御性試験及び紫外線照射後のカビ抵抗性試験を実施した。結果を表1示す。
実施例1において、亜鉛粉末の替わりにステンレス粉末を添加した以外は、実施例1と同様の方法でコーティング剤を調製した。
得られたコーティング剤をポリスチレン板に塗布して試験板を作製し、紫外線防御性試験及び紫外線照射後のカビ抵抗性試験を実施した。結果を表1示す。
コーティング剤を塗布する前のポリスチレン板を試験板として、紫外線防御性試験及び紫外線照射後のカビ抵抗性試験を実施した。結果を表1に示す。
実施例1で調製したバインダー液を、ポリスチレン板に120g/m2の塗布量となるように塗布して試験板を作製し、紫外線防御性試験及び紫外線照射後のカビ抵抗性試験を実施した。結果を表1に示す。
実施例1で得られたバインダー液を用いて、コーティング剤全量中の亜鉛粉末の量が表2に示す値になるように亜鉛粉末(平均粒径;10μm、試薬)を添加してコーティング剤を調製した。
得られたコーティング剤をポリスチレン板に塗布して試験板を作製し、紫外線防御性試験及び紫外線照射後のカビ抵抗性試験を実施した。結果を表2に示す。なお、カビ抵抗性試験は「カビ抵抗性試験検体1」についてのみ実施した。
表2に示す実施例4-1は、本発明の参照例である。
Claims (8)
- (A)塗膜形成樹脂:100質量部に対して、
(B)亜鉛粉末、アルミニウム粉末、ステンレス粉末から選ばれる少なくとも1種の金属粉末:90~400質量部、
(C)抗菌防カビ剤:3~20質量部、
含む水系の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤であって、
前記塗膜形成樹脂が、アクリルシリコーン樹脂、フッ素樹脂及びポリウレタン樹脂から選ばれる少なくとも1種であり
前記耐紫外線抗菌防カビコーティング剤の総質量に対して、(B)亜鉛粉末、アルミニウム粉末、ステンレス粉末から選ばれる少なくとも1種の金属粉末を、30質量%以上、60質量%以下含むことを特徴とする耐紫外線抗菌防カビコーティング剤。
- 前記(C)抗菌防カビ剤が、
2-(4-チアゾリル)ベンズイミダゾール(TBZ)と、
2-n-オクチル-4-イソチアゾリン-3-オン(OIT)と、
N-n-ブチル-1,2-ベンズイソチアゾリン-3-オン(Bu-BIT)及びジンクピリチオン(ZPT)から選ばれる少なくとも1つと、
を含む、請求項1に記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤。 - 前記(C)抗菌防カビ剤が、さらに、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン(MIT)を含む、請求項2に記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤。
- 前記(A)塗膜形成樹脂:100質量部に対して、さらに(D)難燃剤:2~20質量部を含む、請求項1~3のいずれかに記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤。
- 紫外線吸収剤を含まない、請求項1~4のいずれかに記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤。
- 紫外線照射装置を備える空調機に用いられる、請求項1~5のいずれかに記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤。
- 請求項1~6のいずれかに記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤を塗布することで得られる塗膜。
- 紫外線照射装置を備える空調機を構成する吸込口、吹出口、通風路壁、ファン、風向板、ダンパー、ドレンパン、ドレンポンプ、ドレン配管の各要素のうち、少なくとも1つに、請求項1~6のいずれかに記載の耐紫外線抗菌防カビコーティング剤を塗布する工程を含む耐紫外線抗菌防カビ処理方法。
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