JPH07316008A - 抗菌・抗カビ性セラミックス、及び、その製造方法 - Google Patents
抗菌・抗カビ性セラミックス、及び、その製造方法Info
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Landscapes
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- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
が可能で、耐水性、耐熱性にも優れ、焼成によって殆ど
着色せず、持続的に優れた抗菌・抗カビ性を有するセラ
ミックスを提供する。 〔構成〕 アルカリ土類金属、亜鉛、及び、アルミニウ
ムからなる群の中から選ばれた1種以上の金属の難溶性
オルトリン酸塩、又は、難溶性オルトリン酸複塩に、銀
及び銅の何れか一方、又は、その両方を、全体で0.1
〜5.0重量%の範囲で担持させたものを、単独、又
は、他のセラミックス材料と混合して、650℃以上で
焼結した製造した抗菌・抗カビ性セラミックス
Description
性、成型性、易焼結性、機械的強度、耐水性を有し、か
つ、持続的に抗菌・抗カビ性を有する抗菌・抗カビ性セ
ラミックスに関するものである。
ビ性を有していることはよく知られている。例えば、特
公昭52−38665号公報には、硝酸銀溶液を添加し
て銀を担持させた活性炭を浄水器に使用し、微量に溶解
する銀イオンにより抗菌・抗カビ性を持たせる方法が開
示されている。また、銀の担持方法及び銀イオンの遊離
速度の調整等についても様々な試みがなされている。例
えば、特開昭62−210098号公報には、酸化銀を
添加溶融した溶解性ガラスを製作し、その表面から微量
に溶解する銀イオンによって貯水槽やプール等の水の防
菌・防カビを行う方法が開示されている。
の大きいゼオライトが注目されるようになった。特開昭
63−260810号公報には、ゼオライトにイオン交
換法により銀等の殺菌性金属イオンを高密度に担持させ
た殺菌性ゼオライト組成物が開示されており、これをナ
イロン、ポリエステル等に微量添加混合して紡糸し、抗
菌性合成繊維をえたことが述べられている。また、特開
昭63−265809号公報には、この殺菌性ゼオライ
ト組成物の変色を防止するために、銀等の殺菌性金属イ
オンの一部をアンモニウムイオンで置き換えた殺菌性ゼ
オライト組成物が開示されている。また、特開平1−2
78408号公報には、銅、銀等の殺菌性金属イオンを
担持したゼオライトと活性炭を混合して浄水器や脱臭器
に使用することが開示されている。また、特開平2−1
11709号公報には、ゼオライト組成物の耐アルカリ
性を改善するため、銀等の抗菌性金属のアンミン錯塩及
びアミン錯塩の1種以上を担持したゼオライトが開示さ
れている。
高い酸性度を有する難溶性リン酸塩や縮合リン酸塩の陽
イオン交換能に着目して、これに銀等の抗菌性の金属イ
オンを担持させたものが開示されており、これを塗料等
に混入して抗菌効果を上げうることが述べられている。
は、アルカリ土類金属の炭酸塩、銀イオン等をイオン交
換吸着させたゼオライト、及び、結合剤からなる複合体
を、湿式混和して成形し、乾燥し、アルカリ土類金属の
炭酸塩も熱分解せず、かつ、ゼオライトも熱分解しない
温度範囲で、焼結することからなる水処理に適する抗菌
性組成物の製造方法が開示されている。
有機系のグルタルアルデヒド、アルキルアンモニウムク
ロライド、N−アルキルジアミノエチルグリシン、クロ
ルヘキシジン、N−(フルオロジクロロメチルチオ)−
フタルイミド等の殺菌剤、防カビ剤は、毒性が高く、か
つ、変質し易く効果が持続しなかった。
比較的安全で、かつ、樹脂を溶融する際の熱等に対して
安定である点等において優れているが、使用目的によっ
ては全く問題がないわけではなかった。例えば、特公昭
52−38666号公報に開示された銀を担持させた活
性炭、及び、特開平1−278408号公報に開示され
た銀等の殺菌性金属を担持させたゼオライトを活性炭に
混合した素材は、耐熱性、機械的強度が劣るため、浄水
器等の以外の用途に使用することが困難で、特開昭62
−210098号公報に開示された酸化銀を含む溶解性
ガラスは、割れ易いため、その砕片が、配管を詰まらせ
たり、銀の溶解量を変動させたりすることがあった。
開示された銀等の殺菌性金属イオンを高密度に担持させ
た殺菌性ゼオライト組成物、特開昭63−265809
号公報に開示された銀等の殺菌性金属イオンの一部をア
ンモニウムイオンで置き換えた殺菌性ゼオライト組成
物、及び、特開平2−111709号公報に開示された
銀等の抗菌性金属のアンミン錯塩及びアミン錯塩の1種
以上を担持したゼオライトは、変色を防ぎ、かつ、抗菌
性の低下を防止するため、種々の操作を必要とするので
高価なものになっていた。
は、耐熱性及び焼結性が低いため、単独では、充分な機
械的強度、耐水性、耐熱性を有する成型品を得ることが
できず、特公昭63−28402号公報に開示されたよ
うに、アルカリ土類金属の炭酸塩、及び、多量の結合剤
を加えて、かつ、焼結温度を低温にして、初めて焼結体
が可能になった。しかしながら、それでも、焼結温度が
低いためか、その機械的強度は必ずしも充分でなかっ
た。
された銀担持リン酸塩には、固体酸性度が低いので銀イ
オンの交換量も銀の保持力も弱いという欠点があり、ま
た、縮合リン酸塩の中にはトリポリリン酸二水素アルミ
ニウムのように高い酸性度を有しているものも得られる
が、高い酸性度のものを得るために、特別な焼成、処
理、銀担持操作を必要とするので、非常に高価になると
いう欠点があった。
製造する時のような高温に曝されても、抗菌・抗カビ性
を維持している素材は、全く見当たらなかった。本発明
は、前述の問題点を解決して、人体に対する安全性が高
く、成型性がよく、耐熱性が高く、かつ、易焼結性のセ
ラミックス素材を開発し、その素材を焼結して、優れた
機械的強度と、耐熱性と、耐水性とを有し、かつ、持続
的に抗菌・抗カビ性を有する抗菌・抗カビ性セラミック
スを提供することにある。
題を解決するため、マグネシウム、カルシウム、ストロ
ンチウム等のアルカリ土類金属、亜鉛、及び、アルミニ
ウムからなる群の中から選ばれた1種以上の金属の難溶
性オルトリン酸塩、又は、難溶性オルトリン酸複塩に、
銀及び銅の何れか一方、又はその両方を、全体で0.1
〜5.0重量%の範囲で担持させたものを、単独で、又
は、他のセラミックス材料と混合して、焼成したことを
特徴とする抗菌・抗カビ性セラミックスを提供し、更
に、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム等のア
ルカリ土類金属、亜鉛、及び、アルミニウムからなる群
の中から選ばれた1種以上の金属の難溶性オルトリン酸
塩、または、難溶性オルトリン酸複塩に、銀イオン溶液
及び銅イオン溶液の何れか一方、又はその両方を添加
し、40℃以下の温度でメカノケミカル的に反応させて
得られた粉体を、単独で、又は、他のセラミックス材料
と混合して、任意の形状に成型して、650℃以上の温
度で焼成することを特徴とする抗菌・抗カビ性セラミッ
クスの製造方法を提案する。
の平成2年特許願第418277号において、マグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウム、アルミニウム、マ
ンガン、ニッケル、銅、及び、亜鉛からなる群の中から
選ばれた2種以上の金属の難溶性オルトリン酸複塩に、
0.1〜5.0重量%の銀を担持させたことを特徴とす
る抗菌・抗カビ性リン酸複塩に係わる発明を開示し、ま
た、平成3年9月24日出願の平成3年特許願第315
618号において、リン酸亜鉛に、0.1〜5.0重量
%の銀もしくは銅、又は、総量で0.1〜5.0重量%
の銀及び銅を担持させたことを特徴とする抗菌・抗カビ
性リン酸亜鉛化合物に係わる発明を開示した。本発明
は、これらの発明を更に発展させたものである。
ルトリン酸複塩に担持される銀及び銅の全体の濃度は、
0.1〜5.0重量%、好ましくは0.1〜3.0重量
%であることが必要である。担持された銀及び銅の全体
の濃度が0.1重量%未満であれば、十分な抗菌・抗カ
ビ性が得られず、また、5.0重量%を超えれば、焼結
成型品を製造する際に成型品を変色させるおそれを生ず
る。
たオルトリン酸塩、又は、オルトリン酸複塩の結晶の大
きさは、0.1〜50μmであることが好ましい。結晶
が小さいほど緻密なセラミックスができ、粒子が大きい
程多孔質なセラミックスができる。0.1μm未満であ
ると、特に単独で焼結した場合、収縮が大きくなって正
確な成型品を製造し難くなり、一方、50μmを超える
と、他の材料と混合した場合等において強度的な問題が
生じ易くなる。
スの製造において、マグネシウム、カルシウム、ストロ
ンチウム等のアルカリ土類金属、亜鉛、及び、アルミニ
ウムからなる群の中から選ばれた1種以上の金属の難溶
性オルトリン酸塩、又は、難溶性オルトリン酸複塩の合
成には、これらの金属の酸化物、水酸化物、又は、炭酸
塩と、リン酸塩又はリン酸を使用し、複塩の場合は、異
種金属の混合モル比が1/10〜1/2の範囲内で合成
するのが好ましい。反応には、湿式反応、乾式反応のい
ずれでも可能であるが、湿式反応の方が好ましく、特に
メカノケミカル効果のあるボールミル、ライカイキ、振
動ミル、サンドグランドミル等を使用することがより好
ましく、粒径0.1μm〜50μmの微細粒子が得やす
い。
ン及び銅イオンの担持には、メカノケミカル効果のある
反応機を使用し、40℃以下の温度で行う。銀イオン等
を担持させるオルトリン酸塩、又は、オルトリン酸複塩
は、必ずしも単塩又は複塩として既に合成されたものだ
けでなく、未反応の状態、すなわち単塩又は複塩合成途
上で銀イオンや銅イオンを担持させてもよい。また、反
応温度が40℃を超えると、銀や銅が遊離して変色する
ので、好ましくない。
たオルトリン酸塩、又は、オルトリン酸複塩を、単独
で、又は、他のセラミックス材料と混合して、セラミッ
クス成型品を成型するには、湿式成型法、乾式成型法、
半乾式加圧成型法、ホットプレス法、及び、造粒法等が
適用でき、ビーズ状、錠剤状、タイル状等任意の形状に
成型できる。また、その際に、アラビアゴム、ポリビニ
ールアルコール、流動パラフィン、フェノール樹脂、ポ
リエチレンオキサイド、プルラン、ガラス、モンモリロ
ナイト、コロイダルシリカ、リン酸アルミニウム、及
び、カオリン等の公知の結合剤や成型助剤を併用するこ
とができる。更に、種々の着色顔料、尿素や炭酸カルシ
ウム等の多孔質化剤、ゼオライト、アルミナ、チタニ
ア、ムライト、ケイ酸カルシウム、シリカ、アパタイ
ト、及び、リン酸亜鉛等を添加することもできる。
して、本発明に係わる抗菌・抗カビ性セラミックスを製
造するには、650℃以上の温度で焼結することが必要
である。650℃未満であると、焼結が充分でなく、充
分な機械的強度が得られず、また充分な耐水性、耐熱性
が得られない。焼結には、電気炉等を使用して、成型品
が割れないように徐々に乾燥させ、徐々に昇温して、6
50℃以上の温度で1時間以上保持し、焼結を完成さ
せ、徐々に冷却することが好ましい。
ス成型品は、単に、クーリングタワー、浄水器、貯水槽
等の水処理剤として使用されるだけでなく、タイル状等
適宜に成型して、包丁の柄、靴内底、建屋壁面等に埋め
込んで防菌・防カビ剤として使用できる。
が、どのような作用によって、焼結工程の高温の過酷な
条件においても、変色することもなく、かつ、優れた抗
菌・抗カビ性を維持できるのか、詳細は不明であるが、
一応、本発明における銀等を担持したリン酸塩、及び、
リン酸複塩は、単にイオン交換法により表層の金属を銀
や銅に置換した場合とことなり、メカノケミカル反応に
より銀や銅を化学的に強固に結合させたため、表層内部
にまで銀や銅が強固に保持されているものと考えられ
る。従って、焼結等の高温の過酷な条件においても、本
質的に化学的に変化することがなく、焼結前の特性がそ
のまま維持され、その結果、本発明に係わる抗菌・抗カ
ビセラミックスは、長期間にわたって、変色することも
なく、抗菌・抗カビに必要な微量の銀イオンや銅イオン
を放出することができ、優れた抗菌・抗カビ効果を示す
ものと考えられる。
00gに、攪拌しながら水酸化マグネシウム(Mg(O
H)2)247.5gを徐々に加えて反応させ、80℃
で3時間保持した後、得られたスラリーを30℃に冷却
し、2lボールミルに移し、硝酸銀(AgNO3)1
1.4gを添加して24時間練和した。得られたスラリ
ーを濾過して、得られたフィルターケーキを250℃で
12時間乾燥して粉末(以下「粉末I」という)を得
た。この粉末に担持された銀の含有量は2.1重量%で
あって、平均粒径は2.5μmであった。
500gに攪拌しながら酸化亜鉛(ZnO)249.2
gを徐々に加えて反応させ、70℃で2時間保持した
後、得られたスラリーを30℃に冷却し、2lボールミ
ルに移し、硝酸銅(Cu(NO3)23H2O)45.
0gを添加して24時間練和した。得られたスラリーを
実施例1と同様に処理して粉末(以下「粉末II」とい
う)を得た。この粉末に担持された銅の含有量は3.0
重量%であって、平均粒径は5.8μmであった。
酸水溶液1000gに、水酸化カルシウム(Ca(O
H)2)53.3g、及び、水酸化アルミニウム(ギブ
サイトAl2O33H2O)280.9gを徐々に添加
して反応させ、60℃で5時間保持した後30℃に冷却
して、2lボールミルに移し、硝酸銀(AgNO3)1
2gを添加して、12時間練和した。得られたスラリー
を実施例1と同様に処理して粉末(以下「粉末III」
という)を得た。この粉末に担持された銀の含有量は
1.4重量%であって、平均粒径は4.2μmであっ
た。
に、酸化マグネシウム(MgO)92.5gと酸化亜鉛
(ZnO)373.8gを加えて反応させ、反応物を2
lボールミルに移し、水1000gを加えて8時間練和
した後、硝酸銅(Cu(NO3)23H2O)60.2
gを添加して、更に12時間練和して反応を終了させ
た。得られたスラリーを実施例1と同様に処理して粉末
(以下「粉末IV」という)を得た。この粉末に担持さ
れた銅の含有量は2.0重量%であり、平均粒径は3.
4μmであった。
酸水溶液600gに、酸化亜鉛(ZnO)166.1
g、炭酸カルシウム(CaCO3)81.6gおよび水
酸化アルミニウム(ギブサイトAl2O3 3H2O)
63.7gを徐々に添加して反応させ、80℃で3時間
保持した後、40℃になった時点でライカイ機に移し、
硝酸銀(AgNO3)6.9gおよび硝酸銅(Cu(N
O3)23H2O)46.3gを添加して、更に15時
間練和した。得られたスラリーを実施例1と同様に処理
して粉末(以下「粉末V」という)を得た。この粉末に
担持された銀の含有量は1.0重量%、銅の含有量は
2.8重量%であり、平均粒径は4.0μmであった。
に酸化亜鉛(ZnO)186.9gと水酸化カルシウム
(Ca(OH)2)340.0gの混合粉末を添加して
反応させ、反応物を2l振動ミルに移し、水1000g
を加えて8時間練和した後、硝酸銀(AgNO3)24
gおよび硝酸銅(Cu(NO3)2 3H2O)29.
3gを添加して、更に4時間練和した。得られたスラリ
ーを実施例1と同様に処理して粉末(以下「粉末VI」
という)を得た。この粉末に担持された銀の含有量は
1.9重量%、銅の含有量は1.0重量%であって、平
均粒径は2.7μmであった。
200gに1/20M硝酸銀水溶液500mlを加え、
室温で3時間攪拌してイオン交換を行った。その後濾過
し充分水洗した後150℃で乾燥して粉末(以下「粉末
VII」という)を得た。この粉末に担持された銀の含
有量は1.3重量%であり、平均粒径は2.8μmであ
った。
200gに1/10M硫酸銅水溶液1000mlを加
え、室温で3時間攪拌してイオン交換を行った。その後
濾過し充分水洗した後150℃で乾燥して粉末(以下
「粉末VIII」という)を得た。この粉末に担持され
た銅の含有量は3.2重量%であり、平均粒径は2.8
μmであった。
蒸留水1000gに溶解し、アンモニア水で中性からア
ルカリ性に調整し攪拌した。この溶液に0.1M塩化カ
ルシウム1000mlと0.1Mリン酸水素二ナトリウ
ム600mlを、それぞれ攪拌しながら徐々に滴下し、
溶液のpHをアンモニア水で中性からアルカリ性に調整
しながら、常法によりハイドロキシアパタイトを合成し
た。生成物を蒸留水で良く洗い、150℃で乾燥して粉
末(以下「粉末IX」という)を得た。この粉末に担持
された銀の含有量は1.2重量%であって、平均粒径は
3.3μmであった。
X各1gを、それぞれ直径2cmの成形金型に充填し、
500kg/cm2で成形して成形試料(以下、それぞ
れ「成形試料I」〜「成形試料IX」という)を得た。
更に、粉末I〜IVそれぞれ20gに対して、それぞれ
コーディェライト30gを加え、また、粉末V、VIそ
れぞれ20gに対して、ムライト30gを加えて、それ
ぞれ、ライカイ機で1時間混合して混合粉末(以下「粉
末X」〜「粉末XV」という)を作り、これらの粉末X
〜XV各1gを用いて、同様にしてそれぞれ成形試料
(以下「成形試料X」〜「成形試料XV」という)を得
た。これらの成形試料を、それぞれ850℃で焼成して
セラミックス試料(以下、それぞれ「セラミックス試料
X」〜「セラミックス試料XV」という)を得た。その
結果、表1に示したように、本発明に係わるセラミック
スI〜VI、及び、X〜XVは、充分な機械的強度を有
し、焼成によっても殆ど着色しないことが認められた。
ように試験液70mlを入れた三角フラスコ1個ごと
に、それぞれセラミックス試料I〜XV 1gを入れ震
盪した。各三角フラスコについて、震盪前、及び、震盪
1時間後に、試験液を1mlを取り出して、SCDLP
寒天培地を用いて混釈平板培養法により生菌数を測定し
た。その結果、表2に示したように、本発明に係わるセ
ラミックス試料I〜VI、及び、X〜XVに抗菌効果が
認められた。
菌したシャーレ中のポテトデキストロース寒天培地の上
に置いた。別途、平板培養したアスペルギルス・ニガー
(IFO 4414)から5白金耳をとり、0.005
%スルホコハク酸ジオクチルナトリウム水溶液に分散さ
せ、遠心分離により胞子を分離し、その胞子をリン酸緩
衝液10mlに分散させた。それを、各セラミックス試
料の上に噴霧して、孵卵器に入れ25℃で14日間加温
した。その結果、表3に示したように、本発明に係わる
セラミックスI〜VI、及び、X〜XVに顕著な抗カビ
性があることが認められた。
クスは、前述のような構成と作用により、機械的強度が
高く、どのような形にでも成型することが可能で、耐水
性、耐熱性にも優れ、濃く着色することなく、持続的に
優れた抗菌・抗カビ性を発揮するので、極めて、広い分
野で、抗菌・抗カビ性物品に使用され、人類の生活環境
に多大の貢献をするものと考えられる。
性、成型性、易焼結性、機械的強度、耐水性を有し、か
つ、持続的に抗菌・抗カビ性を有する抗菌・抗カビ性セ
ラミックスに関するものである。
ビ性を有していることはよく知られている。例えば、特
公昭52−38665号公報には、硝酸銀溶液を添加し
て銀を担持させた活性炭を浄水器に使用し、微量に溶解
する銀イオンにより抗菌・抗カビ性を持たせる方法が開
示されている。また、銀の担持方法及び銀イオンの遊離
速度の調整等についても様々な試みがなされている。例
えば、特開昭62−210098号公報には、酸化銀を
添加溶融した溶解性ガラスを製作し、その表面から微量
に溶解する銀イオンによって貯水槽やプール等の水の防
菌・防カビを行う方法が開示されている。
の大きいゼオライトが注目されるようになった。特開昭
63−260810号公報には、ゼオライトにイオン交
換法により銀等の殺菌性金属イオンを高密度に担持させ
た殺菌性ゼオライト組成物が開示されており、これをナ
イロン、ポリエステル等に微量添加混合して紡糸し、抗
菌性合成繊維をえたことが述べられている。また、特開
昭63−265809号公報には、この殺菌性ゼオライ
ト組成物の変色を防止するために、銀等の殺菌性金属イ
オンの一部をアンモニウムイオンで置き換えた殺菌性ゼ
オライト組成物が開示されている。また、特開平1−2
78408号公報には、銅、銀等の殺菌性金属イオンを
担持したゼオライトと活性炭を混合して浄水器や脱臭器
に使用することが開示されている。また、特開平2−1
11709号公報には、ゼオライト組成物の耐アルカリ
性を改善するため、銀等の抗菌性金属のアンミン錯塩及
びアミン錯塩の1種以上を担持したゼオライトが開示さ
れている。
高い酸性度を有する難溶性リン酸塩や縮合リン酸塩の隔
イオン交換能に着目して、これに銀等の抗菌性の金属イ
オンを担持させたものが開示されており、これを塗料等
に混入して抗菌効果を上げうることが述べられている。
は、アルカリ土類金属の炭酸塩、銀イオン等をイオン交
換吸着させたゼオライト、及び、結合剤からなる複合体
を、湿式混和して成形し、乾燥し、アルカリ土類金属の
炭酸塩も熱分解せず、かつ、ゼオライトも熱分解しない
温度範囲で、焼結することからなる水処理に適する抗菌
性組成物の製造方法が開示されている。
有機系のグルタルアルデヒド、アルキルアンモニウムク
ロライド、N−アルキルジアミノエチルグリシン、クロ
ルヘキシジン、N−(フルオロジクロロメチルチオ)−
フタルイミド等の殺菌剤、防カビ剤は、毒性が高く、か
つ、変質し易く効果が持続しなかった。
比較的安全で、かつ、樹脂を溶融する際の熱等に対して
安定である点等において優れているが、使用目的によっ
ては全く問題がないわけではなかった。例えば、特公昭
52−38666号公報に開示された銀を担持させた活
性炭、及び、特開平1−278408号公報に開示され
た銀等の殺菌性金属を担持させたゼオライトを活性炭に
混合した素材は、耐熱性、機械的強度が劣るため、浄水
器等の以外の用途に使用することが困難で、特開昭62
−210098号公報に開示された酸化銀を含む溶解性
ガラスは、割れ易いため、その砕片が、配管を詰まらせ
たり、銀の溶解量を変動させたりすることがあった。
開示された銀等の殺菌性金属イオンを高密度に担持させ
た殺菌性ゼオライト組成物、特開昭63−265809
号公報に開示された銀等の殺菌性金属イオンの一部をア
ンモニウムイオンで置き換えた殺菌性ゼオライト組成
物、及び、特開平2−111709号公報に開示された
銀等の抗菌性金属のアンミン錯塩及びアミン錯塩の1種
以上を担持したゼオライトは、変色を防ぎ、かつ、抗菌
性の低下を防止するため、種々の操作を必要とするので
高価なものになっていた。
は、耐熱性及び焼結性が低いため、単独では、充分な機
械的強度、耐水性、耐熱性を有する成型品を得ることが
できず、特公昭63−28402号公報に開示されたよ
うに、アルカリ土類金属の炭酸塩、及び、多量の結合剤
を加えて、かつ、焼結温度を低温にして、初めて焼結体
が可能になった。しかしながら、それでも、焼結温度が
低いためか、その機械的強度は必ずしも充分でなかっ
た。
された銀担持リン酸塩には、固体酸性度が低いので銀イ
オンの交換量も銀の保持力も弱いという欠点があり、ま
た、縮合リン酸塩の中にはトリポリリン酸二水素アルミ
ニウムのように高い酸性度を有しているものも得られる
が、高い酸性度のものを得るために、特別な焼成、処
理、銀担持操作を必要とするので、非常に高価になると
いう欠点があった。
製造する時のような高温に曝されても、抗菌・抗カビ性
を維持している素材は、全く見当たらなかった。本発明
は、前述の問題点を解決して、人体に対する安全性が高
く、成型性がよく、耐熱性が高く、かつ、易焼結性のセ
ラミックス素材を開発し、その素材を焼結して、優れた
機械的強度と、耐熱性と、耐水性とを有し、かつ、持続
的に抗菌・抗カビ性を有する抗菌・抗カビ性セラミック
スを提供することにある。
題を解決するため、マグネシウム、カルシウム、ストロ
ンチウム等のアルカリ土類金属、亜鉛、及び、アルミニ
ウムからなる群の中から選ばれた1種以上の金属の難溶
性オルトリン酸塩、又は、難溶性オルトリン酸複塩に、
銀及び銅の何れか一方、又はその両方を、全体で0.1
〜5.0重量%の範囲で担持させたものを、単独で、又
は、他のセラミックス材料と混合して、焼成したことを
特徴とする抗菌・抗カビ性セラミックスを提供し、更
に、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム等のア
ルカリ土類金属、亜鉛、及び、アルミニウムからなる群
の中から選ばれた1種以上の金属の難溶性オルトリン酸
塩、または、難溶性オルトリン酸複塩に、銀イオン溶液
及び銅イオン溶液の何れか一方、又はその両方を添加
し、40℃以下の温度でメカノケミカル的に反応させて
得られた粉体を、単独で、又は、他のセラミックス材料
と混合して、任意の形状に成型して、650℃以上の温
度で焼成することを特徴とする抗菌・抗カビ性セラミッ
クスの製造方法を提案する。
の平成2年特許願第418277号において、マグネシ
ウム、カルシウム、ストロンチウム、アルミニウム、マ
ンガン、ニッケル、銅、及び、亜鉛からなる群の中から
選ばれた2種以上の金属の難溶性オルトリン酸複塩に、
0.1〜5.0重量%の銀を担持させたことを特徴とす
る抗菌・抗カビ性リン酸複塩に係わる発明を開示し、ま
た、平成3年9月24日出願の平成3年特許願第315
618号において、リン酸亜鉛に、0.1〜5.0重量
%の銀もしくは銅、又は、総量で0.1〜5.0重量%
の銀及び銅を担持させたことを特徴とする抗菌・抗カビ
性リン酸亜鉛化合物に係わる発明を開示した。本発明
は、これらの発明を更に発展させたものである。
ルトリン酸複塩に担持される銀及び銅の全体の濃度は、
0.1〜5.0重量%、好ましくは0.1〜3.0重量
%であることが必要である。担持された銀及び銅の全体
の濃度が0.1重量%未満であれば、十分な抗菌・抗カ
ビ性が得られず、また、5.0重量%を超えれば、焼結
成型品を製造する際に成型品を変色させるおそれを生ず
る。
たオルトリン酸塩、又は、オルトリン酸複塩の結晶の大
きさは、0.1〜50μmであることが好ましい。結晶
が小さいほど緻密なセラミックスができ、粒子が大きい
程多孔質なセラミックスができる。0.1μm未満であ
ると、特に単独で焼結した場合、収縮が大きくなって正
確な成型品を製造し難くなり、一方、50μmを超える
と、他の材料と混合した場合等において強度的な問題が
生じ易くなる。
スの製造において、マグネシウム、カルシウム、ストロ
ンチウム等のアルカリ土類金属、亜鉛、及び、アルミニ
ウムからなる群の中から選ばれた1種以上の金属の難溶
性オルトリン酸塩、又は、難溶性オルトリン酸複塩の合
成には、これらの金属の酸化物、水酸化物、又は、炭酸
塩と、リン酸塩又はリン酸を使用し、複塩の場合は、異
種金属の混合モル比が1/10〜1/2の範囲内で合成
するのが好ましい。反応には、湿式反応、乾式反応のい
ずれでも可能であるが、湿式反応の方が好ましく、特に
メカノケミカル効果のあるボールミル、ライカイキ、振
動ミル、サンドグランドミル等を使用することがより好
ましく、粒径0.1μm〜50μmの微細粒子が得やす
い。
ン及び銅イオンの担持には、メカノケミカル効果のある
反応機を使用し、40℃以下の温度で行う。銀イオン等
を担持させるオルトリン酸塩、又は、オルトリン酸複塩
は、必ずしも単塩又は複塩として既に合成されたものだ
けでなく、未反応の状態、すなわち単塩又は複塩合成途
上で銀イオンや銅イオンを担持させてもよい。また、反
応温度が40℃を超えると、銀や銅が遊離して変色する
ので、好ましくない。
たオルトリン酸塩、又は、オルトリン酸複塩を、単独
で、又は、他のセラミックス材料と混合して、セラミッ
クス成型品を成型するには、湿式成型法、乾式成型法、
半乾式加圧成型法、ホットプレス法、及び、造粒法等が
適用でき、ビーズ状、錠剤状、タイル状等任意の形状に
成型できる。また、その際に、アラビアゴム、ポリビニ
ールアルコール、流動パラフィン、フェノール樹脂、ポ
リエチレンオキサイド、プルラン、ガラス、モンモリロ
ナイト、コロイダルシリカ、リン酸アルミニウム、及
び、カオリン等の公知の結合剤や成型助剤を併用するこ
とができる。更に、種々の着色顔料、尿素や炭酸カルシ
ウム等の多孔質化剤、ゼオライト、アルミナ、チタニ
ア、ムライト、ケイ酸カルシウム、シリカ、アパタイ
ト、及び、リン酸亜鉛等を添加することもできる。
して、本発明に係わる抗菌・抗カビ性セラミックスを製
造するには、650℃以上の温度で焼結することが必要
である。650℃未満であると、焼結が充分でなく、充
分な機械的強度が得られず、また充分な耐水性、耐熱性
が得られない。焼結には、電気炉等を使用して、成型品
が割れないように徐々に乾燥させ、徐々に昇温して、6
50℃以上の温度で1時間以上保持し、焼結を完成さ
せ、徐々に冷却することが好ましい。
ス成型品は、単に、クーリングタワー、浄水器、貯水槽
等の水処理剤として使用されるだけでなく、タイル状等
適宜に成型して、包丁の柄、靴内底、建屋壁面等に埋め
込んで防菌・防カビ剤として使用できる。
が、どのような作用によって、焼結工程の高温の過酷な
条件においても、変色することもなく、かつ、優れた抗
菌・抗カビ性を維持できるのか、詳細は不明であるが、
一応、本発明における銀等を担持したリン酸塩、及び、
リン酸複塩は、単にイオン交換法により表層の金属を銀
や銅に置換した場合とことなり、メカノケミカル反応に
より銀や銅を化学的に強固に結合させたため、表層内部
にまで銀や銅が強固に保持されているものと考えられ
る。従って、焼結等の高温の過酷な条件においても、本
質的に化学的に変化することがなく、焼結前の特性がそ
のまま維持され、その結果、本発明に係わる抗菌・抗カ
ビセラミックスは、長期間にわたって、変色することも
なく、抗菌・抗カビに必要な微量の銀イオンや銅イオン
を放出することができ、優れた抗菌・抗カビ効果を示す
ものと考えられる。
00gに、攪拌しながら水酸化マグネシウム(Mg(O
H)2)247.5gを徐々に加えて反応させ、80℃
で3時間保持した後、得られたスラリーを30℃に冷却
し、2lボールミルに移し、硝酸銀(AgNO3)1
1.4gを添加して24時間練和した。得られたスラリ
ーを濾過して、得られたフィルターケーキを250℃で
12時間乾燥して粉宋(以下「粉宋I」という)を得
た。この粉宋に担持された銀の含有量は2.1重量%で
あって、平均粒径は2.5μmであった。
500gに攪拌しながら酸化亜鉛(ZnO)249.2
gを徐々に加えて反応させ、70℃で2時間保持した
後、得られたスラリーを30℃に冷却し、2lボールミ
ルに移し、硝酸銅(Cu(NO3)23H2O)45.
0gを添加して24時間練和した。得られたスラリーを
実施例1と同様に処理して粉末(以下「粉末II」とい
う)を得た。この粉末に担持された銅の含有量は3.0
重量%であって、平均粒径は5.8μmであった。
酸水溶液1000gに、水酸化カルシウム(Ca(O
H)2)53.3g、及び、水酸化アルミニウム(ギブ
サイトAl2O33H2O)280.9gを徐々に添加
して反応させ、60℃で5時間保持した後30℃に冷却
して、2lボールミルに移し、硝酸銀(AgNO3)1
2gを添加して、12時間練和した。得られたスラリー
を実施例1と同様に処理して粉末(以下「粉末III」
という)を得た。この粉末に担持された銀の含有量は
1.4重量%であって、平均粒径は4.2μmであっ
た。
に、酸化マグネシウム(MgO)92.5gと酸化亜鉛
(ZnO)373.8gを加えて反応させ、反応物を2
lボールミルに移し、水1000gを加えて8時間練和
した後、硝酸銅(Cu(NO3)23H2O)60.2
gを添加して、更に12時間練和して反応を終了させ
た。得られたスラリーを実施例1と同様に処理して粉末
(以下「粉末IV」という)を得た。この粉末に担持さ
れた銅の含有量は2.0重量%であり、平均粒径は3.
4μmであった。
酸水溶液600gに、酸化亜鉛(ZnO)166.1
g、炭酸カルシウム(CaCO3)81.6gおよび水
酸化アルミニウム(ギブサイトAl2O3 3H2O)
63.7gを徐々に添加して反応させ、80℃で3時間
保持した後、40℃になった時点でライカイ機に移し、
硝酸銀(AgNO3)6.9g および硝酸銅(Cu
(NO3)2 3H2O)46.3gを添加して、更に
15時間練和した。得られたスラリーを実施例1と同様
に処理して粉末(以下「粉末V」という)を得た。この
粉末に担持された銀の含有量は1.0重量%、銅の含有
量は2.8重量%であり、平均粒径は4.0μmであっ
た。
に酸化亜鉛(ZnO)186.9gと水酸化カルシウム
(Ca(OH)2)340.0gの混合粉末を添加して
反応させ、反応物を2l振動ミルに移し、水1000g
を加えて8時間練和した後、硝酸銀(AgNO3)24
gおよび硝酸銅(Cu(NO3)23H2O)29.3
gを添加して、更に4時間練和した。得られたスラリー
を実施例1と同様に処理して粉末(以下「粉末VI」と
いう)を得た。この粉末に担持された銀の含有量は1.
9重量%、銅の含有量は1.0重量%であって、平均粒
径は2.7μmであった。
200gに1/20M硝酸銀水溶液500mlを加え、
室温で3時間攪拌してイオン交換を行った。その後濾過
し充分水洗した後150℃で乾燥して粉末(以下「粉末
VII」という)を得た。この粉末に担持された銀の含
有量は1.3重量%であり、平均粒径は2.8μmであ
った。
200gに1/10M硫酸銅水溶液1000m1を加
え、室温で3時間攪拌してイオン交換を行った。その後
濾過し充分水洗した後150℃で乾燥して粉末(以下
「粉末VIII」という)を得た。この粉末に担持され
た銅の含有量は3.2重量%であり、平均粒径は2.8
μmであった。
蒸留水1000gに溶解し、アンモニア水で中性からア
ルカリ性に調整し撹拌した。この溶液に0.1M塩化カ
ルシウム1000mlと0.1Mリン酸水素二ナトリウ
ム600mlを、それぞれ攪拌しながら徐々に滴下し、
溶液のpHをアンモニア水で中性からアルカリ性に調整
しながら、常法によりハイドロキシアパタイトを合成し
た。生成物を蒸留水で良く洗い、150℃で乾燥して粉
末(以下「粉末IX」という)を得た。この粉末に担持
された銀の含有量は1.2重量%であって、平均粒径は
3.3μmであった。
X各1gを、それぞれ直径2cmの成形金型に充填し、
500kg/cm2で成形して成形試料(以下、それぞ
れ「成形試料1」〜「成形試料IX」という)を得た。
更に、粉末I〜IVそれぞれ20gに対して、それぞれ
コーディェライト30gを加え、また、粉末V、VIそ
れぞれ20gに対して、ムライト30gを加えて、それ
ぞれ、ライカイ機で1時間混合して混合粉末(以下「粉
末X」〜「粉末XV」という)を作り、これらの粉末X
〜XV各1gを用いて、同様にしてそれぞれ成形試料
(以下「成形試料X」〜「成形試料XV」という)を得
た。これらの成形試料を、それぞれ850℃で焼成して
セラミックス試料(以下、それぞれ「セラミックス試料
X」〜「セラミックス試料XV」という)を得た。その
結果、表1に示したように、本発明に係わるセラミック
スI〜VI、及び、X〜XVは、充分な機械的強度を有
し、焼成によっても殆ど着色しないことが認められた。
ように試験液70mlを入れた三角フラスコ1個ごと
に、それぞれセラミックス試料I〜XV1gを入れ震盪
した。各三角フラスコについて、震盪前、及び、震盪1
時間後に、試験液を1mlを取り出して、SCDLP寒
天培地を用いて混釈平板培養法により生菌数を測定し
た。その結果、表2に示したように、本発明に係わるセ
ラミックス試料I〜VI、及び、X〜XVに抗菌効果が
認められた。
菌したシャーレ中のポテトデキストロース寒天培地の上
に置いた。別途、平板培養したアスベルギルス・ニガー
(IFO 4414)から5白金耳をとり、0.005
%スルホコハク酸ジオクチルナトリウム水溶液に分散さ
せ、遠心分離により胞子モ分離し、その胞子をリン酸緩
衝液10mlに分散させた。それを、各セラミックス試
料の上に噴霧して、講卵器に入れ25℃で14日間加温
した。その結果、表3に示したように、本発明に係わる
セラミックスI〜VI、及び、X〜XVに顕著な抗カビ
性があることが認められた。
クスは、前述のような構成と作用により、機械的強度が
高く、どのような形にでも成型することが可能で、耐水
性、耐熱性にも優れ、濃く着色することなく、持続的に
優れた抗菌・抗カビ性を発揮するので、極めて、広い分
野で、抗菌・抗カビ性物品に使用され、人類の生活環境
に多大の貢献をするものと考えられる。
Claims (2)
- 【請求項1】 マグネシウム、カルシウム、ストロンチ
ウム等のアルカリ土類金属、亜鉛、及び、アルミニウム
からなる群の中から選ばれた1種以上の金属の難溶性オ
ルトリン酸塩、又は、難溶性オルトリン酸複塩に、銀及
び銅の何れか一方、又はその両方を、全体で0.1〜
5.0重量%の範囲で担持させたものを、単独で、又
は、他のセラミックス材料と混合して、焼成したことを
特徴とする抗菌・抗カビ性セラミックス - 【請求項2】 マグネシウム、カルシウム、ストロンチ
ウム等のアルカリ土類金属、亜鉛、及び、アルミニウム
からなる群の中から選ばれた1種以上の金属の難溶性オ
ルトリン酸塩、又は、難溶性オルトリン酸複塩に、銀イ
オン溶液及び銅イオン溶液の何れか一方、又はその両方
を添加し、40℃以下の温度でメカノケミカル的に反応
させて得られた粉体を、単独で、又は、他のセラミック
ス材料と混合して、任意の形状に成型して、650℃以
上の温度で焼成することを特徴とする抗菌・抗カビ性セ
ラミックスの製造方法
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3361332A JP2909676B2 (ja) | 1991-12-25 | 1991-12-25 | 抗菌・抗カビ性セラミックス、及び、その製造方法 |
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---|---|
JPH07316008A true JPH07316008A (ja) | 1995-12-05 |
JP2909676B2 JP2909676B2 (ja) | 1999-06-23 |
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---|---|---|---|
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---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005314281A (ja) * | 2004-04-28 | 2005-11-10 | Kitasato Gakuen | 環境水中に生息する細菌の殺菌剤及び殺菌法 |
JP2007332131A (ja) * | 2006-05-15 | 2007-12-27 | Tottori Univ | 徐崩壊型抗菌剤およびそれを用いた抗菌液と抗菌液生成装置 |
JP2009023959A (ja) * | 2007-07-20 | 2009-02-05 | Shinto V-Cerax Ltd | 銀担持難溶性オルトリン酸複塩微粒子の水系懸濁液、及び、その製造方法、並びに、抗菌性水性塗料組成物、及び、抗菌性機能を有する塗装品 |
CN115281215A (zh) * | 2022-07-05 | 2022-11-04 | 国科温州研究院(温州生物材料与工程研究所) | 一种铜锌掺杂磷酸基抗菌剂及其制备方法和在抗菌塑料中的应用 |
CN116874186A (zh) * | 2023-06-25 | 2023-10-13 | 厦门佳浴智能卫浴有限公司 | 一种抗菌釉料及其制备方法 |
CN118619550A (zh) * | 2024-07-05 | 2024-09-10 | 潮州市潮安区雅莱尔陶瓷有限公司 | 一种抗菌瓷制品釉料的制备方法 |
-
1991
- 1991-12-25 JP JP3361332A patent/JP2909676B2/ja not_active Expired - Fee Related
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