JPH0372102B2 - - Google Patents

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JPH0372102B2
JPH0372102B2 JP63063512A JP6351288A JPH0372102B2 JP H0372102 B2 JPH0372102 B2 JP H0372102B2 JP 63063512 A JP63063512 A JP 63063512A JP 6351288 A JP6351288 A JP 6351288A JP H0372102 B2 JPH0372102 B2 JP H0372102B2
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JP
Japan
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zeolite
metal
ions
present
polymer
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP63063512A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS63270764A (en
Inventor
Zenji Hagiwara
Shigetaka Hoshino
Hiroo Ishino
Saburo Nohara
Kenichi Tagawa
Takao Yamanaka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanebo Ltd
Original Assignee
Kanebo Ltd
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Publication date
Application filed by Kanebo Ltd filed Critical Kanebo Ltd
Priority to JP63063512A priority Critical patent/JPS63270764A/en
Publication of JPS63270764A publication Critical patent/JPS63270764A/en
Publication of JPH0372102B2 publication Critical patent/JPH0372102B2/ja
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【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は殺菌作用を有する金属イオン特に銀、
銅又は亜鉛イオンを担持するゼオライト固体粒子
と有機ポリマーとからなる殺菌性ポリマー成形体
の製造方法に関する。 銀イオン、銅イオン、亜鉛イオン等が抗菌性を
有することは古くより知られており、例えば銀イ
オンは硝酸銀の溶液の形態で消毒剤や殺菌剤とし
て広く利用されてきた。しかしながら溶液状では
取扱いの点で不便があり、また用途の点でも限定
される欠点がある。そこで金属イオンをポリマー
に保持させるならばかかる欠点が少く広い分野で
の利用を期待することができる、従来、金属イオ
ンをポリマーに保持させる方法として種々の方法
が提案されており、例えば金属の細線や粉末をポ
リマーに接着又は添加する方法、あるいは金属の
化合物をポリマーに含有せしめる方法などが知ら
れている。しかしながら金属そのものを利用する
方法は、金属の比重やヤング率が通常のポリマー
よりも著るしく高いためポリマーとのなじみが悪
いという欠点があり、また比較的多量を必要とす
るため重量が増えかつコスト高となる。一方、金
属の化合物を利用する方法では該化合物がポリマ
ーへ及ぼす影響が大きくて利用できる範囲が著る
しく限定されるか、そうでない場合でも金属イオ
ンがポリマーに単に含有又は付着されているにす
ぎないため、使用中の脱落が多く、殺菌効果の持
続性に問題がある。かかる欠点の少い方法とし
て、イオン交換能又は錯体形成能を有する有機官
能基をポリマーに含有させ、該有機官能基に金属
イオンを結合させる方法が提案されている。しか
しながらこの方法においても該有機官能基とポリ
マーとの相互作用が無視できず、有機官能基をポ
リマー鎖内へ導入するにしろ、あるいは有機官能
基含有化合物をポリマーへ添加するにせよ、ポリ
マーの著るしい物性変化を避けるためには、ポリ
マーの種類及び有機官能基の種類と量が極めて狭
い範囲のものとならざるを得ない。 銅、亜鉛、銀などで飽和されたゼオライトを20
〜30重量%含む船舶用塗料が知られている(フラ
ンス国特許第1061158号)。しかし、この塗料は貝
や藻などを駆除するには適しているが、殺菌性に
ついては満足できるものではないことが判つた。 本発明者らは上記の欠点を改良すべく鋭意研究
の結果本発明を完成するに到つた。本発明の目的
は殺菌作用を有するポリマー成形体の製造方法を
提供するにある。 すなわち、本発明の対象は、150m2/g以上の
比表面積及び14以下のSiO2/Al2O3モル比を有す
るゼオライト固体粒子0.01〜50重量部と有機ポリ
マー99.99〜50重量部とを混合し、成形した後に、
殺菌作用を有する金属の水溶性塩類の溶液を用い
てイオン交換することによつて上記ゼオライト固
体粒子の少くとも1部に上記金属のイオンを担持
せしめることを特徴とする殺菌性ポリマー成形体
の製造法である。 本発明においてゼオライト固体粒子とは、アル
ミノシリケートよりなる天然又は合成ゼオライト
が上記金属イオンの1種又は2種以上をイオン交
換して担持しているものである。殺菌作用を有す
る金属イオンは種々知られているが、好適例とし
て銀、銅及び亜鉛イオンが挙げられる。 ゼオライトは一般に三次元的に発達した骨格構
造を有するアルミノシリケートであつて、一般に
はAl2O3を基準にしてxM2/oO・Al2O3・ySiO2
zH2Oで表わされる。Mはイオン交換可能な金属
イオンを表わし、通常は1価〜2価の金属であ
り、nはこの原子価に対応する。一方x及びyは
それぞれ金属酸化物、シリカの係数、Zは結晶水
の数を表わしている。ゼオライトは、その組成比
及び細孔径、比表面積などの異る多くの種類のも
のが知られている。 しかし本発明で使用するゼオライト固体粒子の
比表面積は150m2/g(無水ゼオライト基準)以上
であつて、ゼオライト構成成分のSiO2/Al2O3
ル比は14以下好ましくは11以下でなければならな
い。 本発明で使用する殺菌作用を有する金属イオ
ン、特に銀、銅及び亜鉛の水溶性塩類の溶液は、
本発明で限定しているゼオライトとは容易にイオ
ン交換するので、かかる現象を利用して必要とす
る上記の金属イオンを単独又は混合でゼオライト
の固定相に担持させることが可能であるが、金属
イオンを担持しているゼオライト粒子は、比表面
積が150m2/g以上、かつSiO2/Al2O3モル比が
14以下であるという二つの条件を満さなければな
らない。もしそうでなければ効果的な殺菌作用を
達成する目的物が得られないことが判つた。これ
は、効果を発揮できる状態でゼオライトに固定さ
れた金属イオンの絶対量が不足するためであると
考えられる。つまり、ゼオライトの交換基の量、
交換速度、アクセシビリテイなどの物理化学的性
質に帰因するものと考えられる。 従つて、モレキユラーシーブとして知られてい
るSiO2/Al2O3モル比の大きなゼオライトは、本
願発明において全く不適当である。 またSiO2/Al2O3モル比が14以下のゼオライト
においては、殺菌作用を有する金属イオンを均一
に担持させることが可能であり、このためにかか
るゼオライトを用いることにより初めて充分な殺
菌効果が得られることが判つた。加えて、ゼオラ
イトのSiO2/Al2O3モル比が14を越えるシリカ比
率の高いゼオライトの耐酸、耐アルカリ性は
SiO2の増大とともに増大するが、一方これの合
成にも長時間を要し、経済的にみてもかかる高シ
リカ比率のゼオライトの使用は得策でない。前述
したSiO2/Al2O3≦14の天然又は合成ゼオライト
は本組成物の通常考えられる利用分野では、耐酸
性、耐アルカリ性の点よりみても充分に使用可能
であり、また経済的にみても安価であり得策であ
る。この意味からもSlO2/Al2O3モル比は14以下
でなければならない。 本発明で使用するSiO2/Al2O3のモル比が14以
下のゼオライト素材としては天然または合成品の
何れのゼオライトも使用可能である。例えば天然
のゼオライトとしてはアナルシン(Analcime:
SiO2/Al2O3=3.6〜5.6)、チヤバサイト
(Chabazite:SiO2/Al2O3=3.2〜6.0及び6.4〜
7.6)、クリノプチロライト(Clinoptilolite:
SiO2/Al2O3=8.5〜10.5)、エリオナイト
(Erionite:SiO2/Al2O3=5.8〜7.4)、フオジヤ
サイト(Faujasith:SiO2/Al2O3=4.2〜4.6)、
モルデナイト(mordenite:SiO2/Al2O3=8.34
〜10.0)、フイリツプサイト(Phillipsite::
SiO2/Al2O3=2.6〜4.4)等が挙げられる。これ
らの典型的な天然ゼオライトは本発明に好適であ
る。一方合成ゼオライトの典型的なものとしては
A−型ゼオライト(SiO2/Al2O3=1.4〜2.4)、X
−型ゼオライト(SiO2/Al2O3=2〜3)、Y−
型ゼオライト(SiO2/Al2O3=3〜6)、モルデ
ナイト(SiO2/Al2O3=9〜10)等が挙げられ
る。これらの合成ゼオライトは本発明のゼオライ
ト素材として好適である。特に好ましいものは、
合成のA−型ゼオライト、X−型ゼオライト、Y
−型ゼオライト及び合成又は天然のモルデナイト
である。 ゼオライトの形状は粉末粒子状が好ましく、粒
子径は用途に応じて適宜選べばよい。本発明の成
形体が厚みのある成形体である場合、例えば各種
容器、パイプ、粒状体あるいは太デニールの繊維
等へ適用する場合には粒子径は数ミクロン〜数10
ミクロンあるいは数100ミクロン以上でよく、一
方細デニールの繊維やフイルムに成形する場合は
粒子径が小さい方が好ましく、例えば衣料用繊維
の場合は5ミクロン以下、特に2ミクロン以下で
あることが望ましい。 本発明において用いられる有機ポリマーとは合
成あるいは半合成の有機ポリマーであつて特に限
定されるものではない。例えばポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、
ポリ塩化ビニリデン、ポリアミド、ポリエステ
ル、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、
ポリアセタール、ABS樹脂、アクリル樹脂、ふ
つ素樹脂、ポリウレタンエラストマー、ポリエス
テルエラストマーなどの熱可塑性合成高分子、フ
エノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂等の熱硬化性合成ポリマー、レーヨン、キユプ
ラ、アセテート、トリアセテートなどの再生又は
半合成ポリマーなどが挙げられる。高い殺菌効果
を必要とする場合には混合物を表面積が大きい成
形体に成形することが好ましく、その一つの方法
として繊維状に成形することが考えられる。かか
る観点から好ましい有機ポリマーは繊維形成性ポ
リマーであつて、例えばナイロン6、ナイロン
66、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポ
リ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリアクリロ
ニトリル、ポリエチレン、ポリプロピレン及びこ
れらの共重合体などの合成ポリマー、レーヨン、
キユプラ、アセテート、トリアセテートなどの再
生又は半合成ポリマーが挙げられる。 本発明において、かかるゼオライト固体粒子と
有機ポリマーとを混合する。ゼオライト固体粒子
の割合(無水ゼオライト基準)は、ゼオライト固
体粒子と有機ポリマーの合計量に対して好ましく
は0.01〜50重量%である。この下限値以下の場合
は殺菌効果の点で不満足である。一方上限値を越
えても殺菌効果はほぼ不変である上に、成形体の
物性変化が大きくなり、ポリマー成形品としての
用途が限定されるので、好ましい含有量範囲は40
重量%以下、特に10重量%以下である。本発明の
成形体が繊維である場合には、0.05〜10重量%の
範囲が好適である。 ゼオライト固体粒子と有機ポリマーの混合物
は、次に適当の形状、たとえば繊維、フイルム、
容器、パイプ、粒状体へと成形される。成形方法
自体は公知法により行える。 成形体は次に、イオン交換工程に付される。殺
菌性金属イオンはゼオライト固体粒子にイオン交
換反応により担持されなければならない。ゼオラ
イト固体粒子のイオン交換容量未満、特にその約
90%以下の量の金属イオンでイオン交換すべきで
ある。イオン交換によらず単に金属化合物を吸着
あるいは付着したもの、あるいは飽和以上にイオ
ン交換したものでは殺菌効果及びその持続性が不
充分である。 金属イオンを担持させる方法として本発明で定
義した各種のゼオライトを本発明のAg−ゼオラ
イトに転換する場合を例にとり説明する。通常
Ag−ゼオライト転換に際しては硝酸銀のような
水溶性銀塩の溶液が使用されるが、これの濃度は
過大にならないよう留意する必要がある。例えば
A−型又はX−型ゼオライト(ナトリウム−型)
をイオン交換反応を利用してAg−ゼオライトに
転換する際に、銀イオン濃度が大であると、(例
えば1〜2M AgNO3使用時は)イオン交換によ
り銀イオンは固相のナトリウムイオンと置換する
と同時にゼオライト固相中に銀の酸化物等として
沈殿析出する。このために、ゼオライトの多孔性
は減少し、比表面積は著しく減少する欠点があ
る。また比表面積はさほど減少しなくても、銀酸
化物の存在自体によつて殺菌力は低下する。かか
る過剰な銀のゼオライト相への析出を防止するた
めには、銀溶液の濃度をより希釈状態例えば
0.3M、AgNO3以下に保つことが必要である。も
つとも安全なAgNO3の濃度は0.1M以下である。
かかる濃度のAgNO3溶液を使用した場合には得
られるAg−ゼオライトの比表面積は元のゼオラ
イトとほぼぼ同等であり、殺菌力の効果が最適条
件で発揮できることが判つた。 次に本発明で定義したゼオライトをCu−ゼオ
ライトに転換する場合にも、イオン交換に使用す
る銅塩の濃度によつては、前述のAg−ゼオライ
トと同様な現象が起る。例えばA−型又はX−型
ゼオライト(ナトリウム−型)をイオン交換反応
によりCu−ゼオライトに転換する際に、
1MCuSO4使用時は、Cu2+は固相のNa+と置換す
るが、これと同時にゼオライト固相中にCu3
(SO4)(OH4)のような塩基性沈殿が析出するた
めにゼオライトの多孔性は減少し、比表面積は著
しく減少する欠点がある。かかる過剰な銅のゼオ
ライト相への析出を防止するためには使用する水
溶性銅液の濃度をより希釈状態、例えば0.05M以
下に保つことが好ましい。かかる濃度のCuSO4
液の使用時には得られるCu−ゼオライトの比表
面積は元のゼオライトとほぼ同等であり、殺菌効
果が最適な状態で発揮できる利点があることが判
つた。 Ag−ゼオライトならびにCu−ゼオライトへの
転換に際して、イオン交換に使用する塩類の濃度
によりゼオライト固相への固形物の析出があるこ
とを述べたが、Zn−ゼオライトへの転換に際し
ては、使用する塩類が2〜3Mの付近では、かか
る現象がみられない。通常本発明で使用するZn
−ゼオライトは上記濃度付近の塩類を使用するこ
とにより容易に得られる。 上述のAg−ゼオライト、Cu−ゼオライト及び
Zn−ゼオライトへの転換のためのイオン交換反
応をバツチ法で実施する際には、上述の濃度を有
する塩類溶液を用いて成形体を浸漬処理すればよ
い。ゼオライト素材中への金属含有量を高めるた
めにはバツチ処理の回数を増大すればよい。一
方、上述の濃度を有する塩類溶液を用いてカラム
法により成形体を処理する場合には、吸着塔に成
形体を充填し、これに塩類溶液を通過させれば容
易に目的とする金属−ゼオライトが得られる。 本発明方法はポリマー内に閉じこめられたゼオ
ライトがなおイオン交換能力を保持しているこ
と、そして適切なイオン交換処理によれば該ゼオ
ライトに殺菌能力を有する金属イオンを保持せし
め得るという2つの発見に基づいている。成形体
中のゼオライトのどの程度の割合がイオン交換さ
れるかは、各々のポリマーの性質に左右される。
比較的親水性の高いポリマーの場合は水の浸透に
伴ない金属イオンが内部迄浸透するので、成形体
内部のゼオライトもイオン交換される。しかし疎
水性のポリマーであつても表面付近のゼオライト
はかなりの割合でイオン交換されることが分つ
た。本発明で得た成形体の殺菌力は主として成形
体の表面付近の金属イオンに依存すると考えられ
るので、表面付近のゼオライトのみが殺菌性金属
イオンを保持していても何ら問題はないばかり
か、殺菌性金属イオンの利用率という観点からは
効率のよい方法である。 上記の金属−ゼオライト(無水ゼオライト基
準)中に占める金属の量は、銀については30重量
%以下であり、好ましい範囲は0.001〜5重量%
にある。一方、銅及び亜鉛については金属−ゼオ
ライト(無水ゼオライト基準)中に占める銅又は
亜鉛の量は35重量%以下であり、好ましい範囲は
0.01〜15重量%にある。銀、銅及び亜鉛イオンを
併用して利用することも可能であり、この場合は
金属イオンの合計量は金属−ゼオライト(無機ゼ
オライト基準)に対し35重量%以下でよく、好ま
しい範囲は金属イオンの構成比により左右される
が、およそ0.001〜15重量%にある。 また、銀、銅、亜鉛以外の金属イオン、例えば
ナトリウム、カリウム、カルシウムあるいは他の
金属イオンが共存していても殺菌効果をさまたげ
ることはないので、これらのイオンの残存又は共
存は何らさしつかえない。 金属−ゼオライトに対する銀、銅及び亜鉛の量
(A重量%とする)及び成形体に対する金属−ゼ
オライトの量(B重量%)はいずれも殺菌効果に
関係し、Aが多ければBは少くてよく、逆にAが
少いとBを多くする必要がある。殺菌効果を有効
に発揮せしめる為にはA×Bの値が銀−ゼオライ
トの場合は0.01以上、銅又は亜鉛−ゼオライトの
場合は、0.1以上となるように調整することが望
ましい。 本発明のポリマー成形体は、更に他の成分を含
有していてもよい。例えば重合触媒、安定剤、艶
消剤、増白剤、有機又は無機の顔料、無機フイラ
ー及び各種可塑剤などである。さらに、液体や有
機溶剤を含有していてもよい。 本発明で定義したゼオライトと、銀、銅、亜鉛
イオンとの結合力は、活性炭やアルミナ等の吸着
物質に単に物理吸着により保持させる方法と異な
り、極めて大きい。従つてかかる金属−ゼオライ
トを含有するポリマー成形体の強力な殺菌能力、
及びその長時間持続性は本発明の特徴的利点とし
て特記すべきものである。本発明の如く限定した
ゼオライトは、殺菌力を有するAg、Cu及びZnと
の反応性が大きい利点がある。例えばA−型ゼオ
ライト、X−型ゼオライト、Y−型ゼオライト、
チヤバサイト中のイオン交換可能な金属イオン
(Na+)は容易にAg+、Cu2+又はZn2+とイオン交
換を行なつて、ゼオライトの母体中に該金属イオ
ンが担持される。また本発明の如く限定したゼオ
ライトは、Ag+、Cu2+及びZn2+に対する選択吸
着性が大きい利点がある。かかる事実は本発明の
殺菌性ポリマー成形体を殺菌目的で、他の種々の
金属イオンを含有する液体や水中で使用する時で
もAg+,Cu2+、Zn2+がゼオライト母体中に安定
に長期間担持されて溶出せず、殺菌力が長期間持
続されることを意味している。 加えて、本発明の如く限定したゼオライトは、
その交換容量が大きく、殺菌力を有するAg,Cu
及びZnイオンの担持量を大きくしうる利点があ
る。また本発明の殺菌性ポリマー成形体の使用目
的に応じて、ゼオライト固体粒子に担持させる
Ag,Cu及びZnイオン量の調節が、イオン交換で
容易に行なえる利点がある。 また本発明で定義したゼオライトは、ポリマー
の物性を劣化させることが少く、ポリマーの種類
を広く選択できる。 また、本発明の殺菌性ポリマー成形体はゼオラ
イト本来の機能をも合わせ持つているので、抗菌
性とゼオライト本来の機能とを合わせて利用する
ことが可能である。例えばゼオライトの本来の機
能である吸湿、吸着効果と抗菌効果の複合効果を
利用することができる。 さらには他の機能性物質を含有させて、上記効
果と他の機能との複合機能を発揮せせしめること
も可能である。他の機能性物質としては活性炭、
シリカゲルなどがある。活性炭の場合は脱臭、吸
着効果が、シリカゲルの場合は吸湿効果が増強さ
れる。 また、本発明の殺菌性ポリマー成形体は、異種
の成形体と混合、或いは複合して使用することが
できる。例えば繊維の場合であれば殺菌性金属イ
オンを含有しない繊維と混紡、混織、あるいは交
織、交編することにより、風合や機能を広く変更
した抗菌性繊維構造物とすることが可能である。 本発明において殺菌作用を有する金属イオンは
ゼオライトを担体としてポリマー表面に分散して
含有されるので、金属そのものを利用する方法に
比べ金属イオンが表面に広く分布していることに
なり、殺菌効果が大きいという特徴を有してい
る。しかも、前述の如く金属イオンがゼオライト
に長期間安定に担持されるので、殺菌効果の長期
持続性に優れている。 実施例 次に本発明の実施例について述べるが、本発明
はその要旨を越えぬ限り本実施例に限定されるも
のではない。実施例中殺菌効果の評価は以下の試
験方法によつて行つた。 デイスク法による抗菌力試験を行つた。すなわ
ち殺菌性成形体を直径20m/mのデイスクに切断
し、被験デイスクとした。被検菌としては細菌類
ではEscherichia coli、Pseudomonas
aeruginosa,Staphylococcus aureusを用い、真
菌類ではCandida albicansを用いた。培地は細
菌類についてはMueller Hinton培地を、また真
菌についてはサブロー培地を使用した。被検菌は
生理食塩水に108個/ml浮遊させ、培地に0.1mlコ
ンラージ棒で分散させた。次に被験デイスクをそ
の上に張りつけた。 抗菌力の判定に際して、細菌類の場合は37℃で
18時間保持して培養後、阻止帯形成の有無を観察
し、一方真菌類の場合は30℃で1週間保持して培
養後阻止帯の有無を観察した。 第1表に示したA−型ゼオライト(Z1)、X−
型ゼオライト(Z2)、Y−型ゼオライト(Z3)又
は天然モルデナイト1(Z4)を減圧下200℃で7時
間乾燥した。次いでこれをηrel2.3の6ナイロン
乾燥チツプに各々0.5重量%の濃度となるように
添加混合した後、複合紡糸機の片側に供給し、ゼ
オライト未添加の6ナイロン乾燥チツプを他方の
側へ供給して両者を1:1の割合で複合紡糸・延
伸し、芯鞘断面形状の100デニール/24フイラメ
ントの複合糸4種類を得た。ゼオライト添加ナイ
ロン成分が鞘部を成し、ゼオライト未添加ナイロ
ン成分が芯部を成す。 次いで該延伸糸を筒編みした後10gを採取し、
1/500M硝酸銀水溶液100mlに浸漬して室温で撹
拌下に20時間保持してイオン交換を行つた。処理
後の筒編布を充分水洗し乾燥した後、銀含有量の
測定及び抗菌力の評価試験を行つた。結果を第2
表に示す。
The present invention focuses on metal ions having bactericidal action, especially silver,
The present invention relates to a method for producing a sterilizing polymer molded body comprising zeolite solid particles supporting copper or zinc ions and an organic polymer. It has been known for a long time that silver ions, copper ions, zinc ions, and the like have antibacterial properties. For example, silver ions have been widely used as disinfectants and disinfectants in the form of silver nitrate solutions. However, the solution form is inconvenient in handling and has the drawback of being limited in terms of use. Therefore, if metal ions are retained in polymers, these drawbacks will be minimized and it can be expected to be used in a wide range of fields.Various methods have been proposed as methods for retaining metal ions in polymers, such as thin metal wires. Methods of adhering or adding powders to polymers, methods of incorporating metal compounds into polymers, etc. are known. However, the method of using the metal itself has the disadvantage that the specific gravity and Young's modulus of the metal are significantly higher than those of ordinary polymers, so it is poorly compatible with the polymer, and it also requires a relatively large amount, which increases the weight and The cost will be high. On the other hand, methods using metal compounds either have a large effect on the polymer and severely limit the scope of their use, or even if this is not the case, the metal ions are simply contained or attached to the polymer. Because of this, they often fall off during use, causing problems with the sustainability of the sterilizing effect. As a method with fewer such drawbacks, a method has been proposed in which a polymer contains an organic functional group having ion exchange ability or a complex forming ability, and a metal ion is bonded to the organic functional group. However, even in this method, the interaction between the organic functional group and the polymer cannot be ignored, and whether the organic functional group is introduced into the polymer chain or an organic functional group-containing compound is added to the polymer, the interaction between the organic functional group and the polymer cannot be ignored. In order to avoid drastic changes in physical properties, the type of polymer and the type and amount of organic functional groups must be within extremely narrow ranges. 20 zeolites saturated with copper, zinc, silver etc.
Marine paints containing ~30% by weight are known (French Patent No. 1061158). However, although this paint is suitable for exterminating shellfish and algae, it was found that its bactericidal properties were not satisfactory. The present inventors have completed the present invention as a result of intensive research to improve the above-mentioned drawbacks. An object of the present invention is to provide a method for producing a polymer molded article having a bactericidal effect. That is, the object of the present invention is a mixture of 0.01 to 50 parts by weight of zeolite solid particles having a specific surface area of 150 m 2 /g or more and a SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of 14 or less and 99.99 to 50 parts by weight of an organic polymer. and after forming,
Production of a sterilizing polymer molded article, characterized in that at least a portion of the zeolite solid particles carry ions of the metal by ion exchange using a solution of water-soluble metal salts having a sterilizing effect. It is the law. In the present invention, the zeolite solid particles are particles in which natural or synthetic zeolite made of aluminosilicate supports one or more of the above metal ions through ion exchange. Various metal ions having a bactericidal effect are known, and preferred examples include silver, copper, and zinc ions. Zeolite is generally an aluminosilicate with a three-dimensionally developed skeleton structure, and is generally xM 2/o O・Al 2 O 3・ySiO 2・based on Al 2 O 3
It is expressed as zH 2 O. M represents an ion-exchangeable metal ion, usually a monovalent to divalent metal, and n corresponds to this valence. On the other hand, x and y represent the coefficients of metal oxide and silica, respectively, and Z represents the number of crystallized water. Many types of zeolites are known, differing in their composition ratio, pore diameter, specific surface area, etc. However, the specific surface area of the zeolite solid particles used in the present invention must be 150 m 2 /g or more (based on anhydrous zeolite), and the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of the zeolite components must be 14 or less, preferably 11 or less. No. The solution of water-soluble salts of metal ions having bactericidal action, especially silver, copper and zinc, used in the present invention is
Since the zeolite defined in the present invention easily exchanges ions, it is possible to make use of this phenomenon to support the above-mentioned necessary metal ions alone or in a mixture on the zeolite stationary phase. The zeolite particles supporting ions have a specific surface area of 150 m 2 /g or more and a SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio.
Two conditions must be met: 14 or less. It has been found that if this is not the case, the object of achieving effective bactericidal action cannot be obtained. This is thought to be due to the fact that the absolute amount of metal ions fixed on the zeolite is insufficient in a state where the effect can be exerted. In other words, the amount of exchange groups in zeolite,
This is thought to be due to physicochemical properties such as exchange rate and accessibility. Therefore, zeolites with a high SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio, known as molecular sieves, are completely unsuitable for the present invention. Furthermore, in zeolite with a SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of 14 or less, it is possible to uniformly support metal ions that have a bactericidal effect, and for this reason, it is only by using such zeolite that a sufficient bactericidal effect can be achieved. I found out that I can get it. In addition, the acid resistance and alkali resistance of zeolite with a high silica ratio, where the SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of zeolite exceeds 14, is
The silica content increases as SiO 2 increases, but its synthesis also takes a long time, and from an economic standpoint, it is not a good idea to use a zeolite with such a high silica ratio. The above-mentioned natural or synthetic zeolite with SiO 2 /Al 2 O 3 ≦14 can be used satisfactorily from the viewpoint of acid resistance and alkali resistance in the fields in which the present composition is usually considered, and is also economically acceptable. It is also cheap and a good idea. From this point of view as well, the SlO 2 /Al 2 O 3 molar ratio must be 14 or less. As the zeolite material having a SiO 2 /Al 2 O 3 molar ratio of 14 or less used in the present invention, either natural or synthetic zeolite can be used. For example, natural zeolite is analcime (Analcime).
SiO2 / Al2O3 =3.6 ~ 5.6 ), Chabazite: SiO2 / Al2O3 =3.2~6.0 and 6.4~
7.6), Clinoptilolite:
SiO2 / Al2O3 = 8.5-10.5 ), Erionite ( SiO2 / Al2O3 = 5.8-7.4), Faujasith ( SiO2 / Al2O3 =4.2-4.6),
mordenite: SiO 2 /Al 2 O 3 = 8.34
~10.0), Philipsite::
SiO 2 /Al 2 O 3 =2.6 to 4.4), and the like. These typical natural zeolites are suitable for the present invention. On the other hand, typical synthetic zeolites include A-type zeolite (SiO 2 /Al 2 O 3 = 1.4-2.4),
-type zeolite (SiO 2 /Al 2 O 3 = 2-3), Y-
Examples include type zeolite ( SiO2 / Al2O3 =3-6), mordenite ( SiO2 / Al2O3 = 9-10 ), and the like. These synthetic zeolites are suitable as the zeolite material of the present invention. Particularly preferred are
Synthetic A-type zeolite, X-type zeolite, Y
- type zeolites and synthetic or natural mordenites. The shape of the zeolite is preferably in the form of powder particles, and the particle size may be appropriately selected depending on the application. When the molded product of the present invention is a thick molded product, for example, when it is applied to various containers, pipes, granules, or thick denier fibers, the particle size is from several microns to several tens of microns.
The particle size may be microns or several hundred microns or more, but when forming into fine denier fibers or films, the smaller the particle size is, the better; for example, in the case of clothing fibers, it is preferably 5 microns or less, particularly 2 microns or less. The organic polymer used in the present invention is a synthetic or semi-synthetic organic polymer and is not particularly limited. For example, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride,
Polyvinylidene chloride, polyamide, polyester, polyvinyl alcohol, polycarbonate,
Thermoplastic synthetic polymers such as polyacetal, ABS resin, acrylic resin, fluorine resin, polyurethane elastomer, polyester elastomer, thermosetting synthetic polymers such as phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, epoxy resin, urethane resin, etc. Examples include recycled or semi-synthetic polymers such as polymers, rayon, cupra, acetate, and triacetate. When a high bactericidal effect is required, it is preferable to form the mixture into a molded article with a large surface area, and one possible method is to form it into a fibrous form. From this point of view, preferred organic polymers are fiber-forming polymers, such as nylon 6 and nylon.
66, synthetic polymers such as polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyacrylonitrile, polyethylene, polypropylene and their copolymers, rayon,
Recycled or semi-synthetic polymers such as cyupra, acetate, triacetate and the like may be mentioned. In the present invention, such zeolite solid particles and an organic polymer are mixed. The proportion of zeolite solid particles (based on anhydrous zeolite) is preferably 0.01 to 50% by weight based on the total amount of zeolite solid particles and organic polymer. If it is below this lower limit, the bactericidal effect is unsatisfactory. On the other hand, even if the upper limit is exceeded, the bactericidal effect remains almost unchanged, and the physical properties of the molded product change significantly, limiting its use as a polymer molded product, so the preferred content range is 40.
It is not more than 10% by weight, especially not more than 10% by weight. When the molded article of the present invention is a fiber, a preferable range is 0.05 to 10% by weight. The mixture of zeolite solid particles and organic polymer is then formed into a suitable shape, such as fibers, films, etc.
Formed into containers, pipes, and granules. The molding method itself can be performed by a known method. The molded body is then subjected to an ion exchange process. The bactericidal metal ions must be supported on the zeolite solid particles by an ion exchange reaction. Less than the ion exchange capacity of the zeolite solid particles, especially its approx.
Ion exchange should be performed with less than 90% of the amount of metal ions. If metal compounds are simply adsorbed or adhered without ion exchange, or if ions are exchanged beyond saturation, the bactericidal effect and its sustainability will be insufficient. A method for supporting metal ions will be explained by taking as an example a case where various zeolites defined in the present invention are converted to Ag-zeolite of the present invention. usually
A solution of water-soluble silver salt such as silver nitrate is used in Ag-zeolite conversion, but care must be taken not to increase the concentration thereof. For example A-type or X-type zeolite (sodium-type)
When converting Ag-zeolite into Ag-zeolite using an ion exchange reaction, if the silver ion concentration is high (e.g. when using 1-2M AgNO3 ), the silver ions will be replaced by sodium ions in the solid phase due to ion exchange. At the same time, silver oxides are precipitated in the zeolite solid phase. This has the disadvantage that the porosity of the zeolite is reduced and the specific surface area is significantly reduced. Furthermore, even if the specific surface area does not decrease significantly, the bactericidal activity decreases due to the presence of silver oxide itself. In order to prevent such excess silver from being deposited on the zeolite phase, the concentration of the silver solution should be diluted, e.g.
It is necessary to keep it below 0.3M, AgNO 3 . The safest concentration of AgNO 3 is 0.1M or less.
It was found that when an AgNO 3 solution with such a concentration was used, the specific surface area of the Ag-zeolite obtained was almost the same as that of the original zeolite, and the bactericidal effect could be exhibited under optimal conditions. Next, when the zeolite defined in the present invention is converted to Cu-zeolite, a phenomenon similar to that of the above-mentioned Ag-zeolite occurs depending on the concentration of the copper salt used for ion exchange. For example, when converting A-type or X-type zeolite (sodium-type) to Cu-zeolite by ion exchange reaction,
When using 1MCuSO 4 , Cu 2+ replaces Na + in the solid phase, but at the same time Cu 3 is added to the zeolite solid phase.
The porosity of zeolite decreases due to the precipitation of basic precipitates such as (SO 4 )(OH 4 ), which has the disadvantage that the specific surface area decreases significantly. In order to prevent such excessive copper from being deposited in the zeolite phase, it is preferable to maintain the concentration of the water-soluble copper solution used in a more dilute state, for example, 0.05M or less. It has been found that the specific surface area of the Cu-zeolite obtained when using a CuSO 4 solution of such a concentration is almost the same as that of the original zeolite, which has the advantage that the bactericidal effect can be exhibited in an optimal state. It was mentioned that when converting to Ag-zeolite and Cu-zeolite, solids may precipitate on the zeolite solid phase depending on the concentration of salts used for ion exchange, but when converting to Zn-zeolite, the salts used This phenomenon is not observed when the distance is around 2 to 3M. Zn usually used in the present invention
- Zeolite can be easily obtained by using salts at concentrations near the above. The above-mentioned Ag-zeolite, Cu-zeolite and
When carrying out the ion exchange reaction for conversion to Zn-zeolite by the batch method, the molded body may be immersed in a salt solution having the above-mentioned concentration. In order to increase the metal content in the zeolite material, the number of batch treatments can be increased. On the other hand, when treating a molded body by a column method using a salt solution having the above concentration, the target metal-zeolite can be easily obtained by filling the molded body in an adsorption tower and passing the salt solution through the adsorption tower. is obtained. The method of the present invention is based on two discoveries: that zeolites entrapped within polymers still retain ion exchange capacity, and that with appropriate ion exchange treatments, zeolites can be made to retain metal ions with bactericidal properties. Based on. The proportion of the zeolite in the compact that is ion-exchanged depends on the properties of each polymer.
In the case of relatively highly hydrophilic polymers, metal ions permeate into the interior as water permeates, so that the zeolite inside the molded body is also ion-exchanged. However, it was found that even with hydrophobic polymers, zeolites near the surface undergo ion exchange at a considerable rate. It is thought that the sterilizing power of the molded body obtained by the present invention mainly depends on the metal ions near the surface of the molded body, so there is not only no problem even if only the zeolite near the surface retains sterilizing metal ions. This is an efficient method in terms of the utilization rate of bactericidal metal ions. The amount of metal in the above metal-zeolite (based on anhydrous zeolite) is 30% by weight or less for silver, and the preferred range is 0.001 to 5% by weight.
It is in. On the other hand, regarding copper and zinc, the amount of copper or zinc in the metal-zeolite (based on anhydrous zeolite) is 35% by weight or less, and the preferable range is
It lies between 0.01 and 15% by weight. It is also possible to use silver, copper and zinc ions in combination; in this case, the total amount of metal ions may be 35% by weight or less based on the metal-zeolite (based on inorganic zeolite), and the preferred range is the amount of metal ions. Although it depends on the composition ratio, it is approximately 0.001 to 15% by weight. Further, even if metal ions other than silver, copper, and zinc, such as sodium, potassium, calcium, or other metal ions, coexist, the bactericidal effect is not hindered, so the residual or coexistence of these ions is not a problem. The amount of silver, copper, and zinc relative to the metal-zeolite (A weight %) and the amount of metal-zeolite relative to the molded body (B weight %) are both related to the bactericidal effect; if A is large, B may be small. , conversely, if A is small, B needs to be large. In order to effectively exhibit the bactericidal effect, it is desirable to adjust the value of A×B to 0.01 or more in the case of silver-zeolite, and 0.1 or more in the case of copper or zinc-zeolite. The polymer molded article of the present invention may further contain other components. Examples include polymerization catalysts, stabilizers, matting agents, brighteners, organic or inorganic pigments, inorganic fillers, and various plasticizers. Furthermore, it may contain a liquid or an organic solvent. The bonding force between the zeolite defined in the present invention and silver, copper, and zinc ions is extremely large, unlike a method in which the zeolite is held by an adsorbent such as activated carbon or alumina simply by physical adsorption. Therefore, the strong bactericidal ability of polymer moldings containing such metal-zeolites;
And its long-term persistence is particularly noteworthy as a characteristic advantage of the present invention. The zeolite defined as in the present invention has the advantage of high reactivity with Ag, Cu, and Zn, which have bactericidal activity. For example, A-type zeolite, X-type zeolite, Y-type zeolite,
The ion-exchangeable metal ions (Na + ) in chabasite easily undergo ion exchange with Ag + , Cu 2+ or Zn 2+ , and the metal ions are supported in the zeolite matrix. Furthermore, the zeolite defined as in the present invention has the advantage of high selective adsorption for Ag + , Cu 2+ and Zn 2+ . This fact indicates that Ag + , Cu 2+ , and Zn 2+ remain stable in the zeolite matrix even when the sterilizing polymer molded article of the present invention is used in liquids or water containing various other metal ions for sterilizing purposes. This means that it is supported for a long period of time and does not elute, meaning that its bactericidal activity is maintained for a long period of time. In addition, the zeolite limited as in the present invention is
Ag, Cu has a large exchange capacity and has sterilizing power.
It also has the advantage of increasing the amount of Zn ions supported. In addition, depending on the purpose of use of the sterilizing polymer molded article of the present invention, it may be supported on zeolite solid particles.
It has the advantage that the amounts of Ag, Cu, and Zn ions can be easily adjusted by ion exchange. Moreover, the zeolite defined in the present invention hardly deteriorates the physical properties of the polymer, and a wide variety of polymer types can be selected. Moreover, since the sterilizing polymer molded article of the present invention also has the functions inherent to zeolite, it is possible to utilize both antibacterial properties and functions inherent to zeolite. For example, the combined effect of zeolite's original functions of moisture absorption and adsorption and antibacterial effects can be utilized. Furthermore, it is also possible to incorporate other functional substances to exhibit a combined function of the above effects and other functions. Other functional substances include activated carbon,
There are silica gels, etc. In the case of activated carbon, the deodorizing and adsorption effects are enhanced, and in the case of silica gel, the moisture absorption effect is enhanced. Furthermore, the sterilizing polymer molded article of the present invention can be mixed or used in combination with different types of molded articles. For example, in the case of fibers, by blending, interweaving, interweaving, or interweaving with fibers that do not contain bactericidal metal ions, it is possible to create antibacterial fiber structures with widely modified textures and functions. . In the present invention, the metal ions that have a bactericidal effect are dispersed and contained on the polymer surface using zeolite as a carrier, so the metal ions are widely distributed on the surface compared to a method that uses the metal itself, and the bactericidal effect is improved. It has the characteristic of being large. Moreover, as mentioned above, metal ions are stably supported on the zeolite for a long period of time, so the bactericidal effect is excellent in long-term sustainability. EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples unless the gist thereof is exceeded. In the Examples, the bactericidal effect was evaluated by the following test method. Antibacterial activity tests were conducted using the disk method. That is, the sterilizing molded body was cut into disks with a diameter of 20 m/m, which were used as test disks. Bacteria to be tested include Escherichia coli and Pseudomonas.
aeruginosa and Staphylococcus aureus, and for fungi Candida albicans. Mueller Hinton medium was used for bacteria, and Sabouraud medium was used for fungi. The test bacteria were suspended at 10 8 cells/ml in physiological saline and dispersed in the medium using a 0.1 ml Conlage stick. Next, the test disk was pasted onto it. When determining antibacterial activity, in the case of bacteria, the temperature is 37℃.
After culturing for 18 hours, the presence or absence of inhibition zone formation was observed.In the case of fungi, the cells were kept at 30°C for one week and the presence or absence of inhibition zones was observed after culturing. A-type zeolite (Z 1 ) shown in Table 1, X-
Type zeolite (Z 2 ), Y-type zeolite (Z 3 ) or natural mordenite 1 (Z 4 ) were dried at 200°C under reduced pressure for 7 hours. Next, this was added to and mixed with 6 nylon dry chips of ηrel2.3 to a concentration of 0.5% by weight, and then fed to one side of the composite spinning machine, and the 6 nylon dry chips to which zeolite was not added were fed to the other side. Then, both were composite-spun and drawn at a ratio of 1:1 to obtain four types of composite yarns each having a core-sheath cross-sectional shape of 100 denier/24 filaments. The zeolite-added nylon component forms the sheath, and the zeolite-free nylon component forms the core. Next, the drawn yarn was knitted into a tube, and 10 g was collected.
The sample was immersed in 100 ml of a 1/500M silver nitrate aqueous solution and kept at room temperature with stirring for 20 hours to perform ion exchange. After the treated tubular knitted fabric was sufficiently washed with water and dried, the silver content was measured and an antibacterial activity evaluation test was conducted. Second result
Shown in the table.

【表】【table】

【表】 第2表から明らかなように、本発明の成形体は
良好な抗菌性を示した。
[Table] As is clear from Table 2, the molded article of the present invention exhibited good antibacterial properties.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 150m2/g以上の比表面積及び14以下の
SiO2/Al2O3モル比を有するゼオライト固体粒子
0.01〜50重量部と有機ポリマー99.99〜50重量部
とを混合し、成形した後に、殺菌作用を有する金
属の水溶性塩類の溶液を用いてイオン交換するこ
とによつて上記ゼオライト固体粒子の少くとも1
部に上記金属のイオンを担持せしめることを特徴
とする殺菌性ポリマー成形体の製造法。 2 金属化合物の析出が少い条件でイオン交換を
行う特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 ゼオライト固体粒子がA−型ゼオライト、X
−型ゼオライト、Y−型ゼオライト又はモルデナ
イトから構成されている特許請求の範囲第1項又
は第2項記載の方法。 4 殺菌作用を有する金属イオンが銀、銅、亜鉛
から成る群より選ばれた1種または2種以上の金
属イオンである特許請求の範囲第1項〜第3項の
いずれか1つに記載の方法。
[Claims] 1 Specific surface area of 150 m 2 /g or more and 14 or less
Zeolite solid particles with SiO2 / Al2O3 molar ratio
After mixing 0.01 to 50 parts by weight and 99.99 to 50 parts by weight of an organic polymer and shaping the mixture, at least the zeolite solid particles are ion-exchanged using a solution of water-soluble metal salts having bactericidal activity. 1
1. A method for producing a sterilizing polymer molded article, characterized in that the part supports ions of the above-mentioned metal. 2. The method according to claim 1, wherein the ion exchange is performed under conditions that cause less precipitation of metal compounds. 3 Zeolite solid particles are A-type zeolite,
3. The method according to claim 1 or 2, wherein the method is comprised of Y-type zeolite, Y-type zeolite, or mordenite. 4. The metal ion according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal ion having a bactericidal effect is one or more metal ions selected from the group consisting of silver, copper, and zinc. Method.
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