JPH08134697A - 電気泳動を利用した抗菌性及び防カビ性のあるゼオライトのコーティング方法 - Google Patents

電気泳動を利用した抗菌性及び防カビ性のあるゼオライトのコーティング方法

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JPH08134697A
JPH08134697A JP30285094A JP30285094A JPH08134697A JP H08134697 A JPH08134697 A JP H08134697A JP 30285094 A JP30285094 A JP 30285094A JP 30285094 A JP30285094 A JP 30285094A JP H08134697 A JPH08134697 A JP H08134697A
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JP
Japan
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zeolite
substrate
antifungal
antibacterial
coating
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Withdrawn
Application number
JP30285094A
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English (en)
Inventor
Setsuko Koura
節子 小浦
Katsuhisa Osaki
勝久 大崎
Etsuko Kobayashi
恵津子 小林
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 泳動電着で抗菌・防カビ性ゼオライト層を基
体表面に形成する。 【構成】 抗菌・防カビ性を付与したゼオライト粉末を
有機溶媒に分散させ、30〜1000Vの電圧を印加す
ることにより基板の表面に前記ゼオライト粉末を泳動電
着させる。絶縁材料を基体として使用するとき、無電解
めっき又は導電性セラミックスのコーティングにより導
電性を付与することができる。基板表面にコーティング
されたゼオライトは、200〜700℃の温度に1〜1
0分間加熱することによって焼き付けられる。 【効果】 比較的低温の焼成で安定したゼオライト構造
をもつ被覆層が形成され、長期間に渡って高位に安定し
た抗菌・防カビ性が維持される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、分子レベルの細孔をも
つゼオライト層を種々の基板表面に形成する方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】雑菌が繁殖し易い雰囲気や雑菌の発生が
好ましくない雰囲気で使用される材料として、抗菌性・
防カビ性を付与した材料が使用され始めている。抗菌性
・防カビ性は、塗装,めっき等の方法によってセラミッ
クス,陶磁器,金属等の各種基体に付与される。たとえ
ば、特開平5−309328号公報では、抗菌剤や防汚
剤等を配合した樹脂を金属板表面に焼き付けている。特
開平6−127975号公報では、抗菌性をもつ釉薬を
窯業製品に施している。しかし、このようにして施され
た抗菌・防カビ性被覆は、湿潤雰囲気に曝されると有効
成分が溶出しやすく、本来の抗菌・防カビ作用が失われ
がちである。抗菌・防カビ剤は、ゼオライトに担持され
た状態で使用されるとき、溶出分が抑制され、長期間に
渡って効力を持続する。特開平6−10191号公報で
は、このようなゼオライトの特性を利用し、チオスルフ
ァト銀錯体を担持したゼオライトをめっき層に分散させ
た抗菌性材料を紹介している。
【0003】ゼオライトは、アルカリ金属又はアルカリ
土類金属の結晶性アルミノケイ酸塩である。SiO4
面体の4頂点にある酸素原子の全てが共有され、分子レ
ベルの細孔を内包した三次元の骨格構造をもっている。
骨格を構成するケイ素原子の一部がアルミニウム原子に
置換されており、アルミニウム原子の酸化数がケイ素原
子の酸化数よりも1低いことから、電気的に中和し安定
化するために負の電荷を補い当量の陽イオンを取り込む
性質を示す。ゼオライトは、水熱合成によって粉末状と
して得られる。このゼオライトを取扱いに容易な膜状に
するため、ポリマー中に分散させたり、無機多孔質の表
面でゼオライトを結晶化させる方法が採用されている。
最近では、ゼオライト結晶単独で作製された薄膜も開発
されている。たとえば、コロイダルシリカ,硝酸アルミ
ニウム,水酸化ナトリウム,結晶化調整剤等を配合した
水性ゲル混合物を適宜の基板に接触させ、水熱処理する
とき、基板表面にゼオライト膜が形成される(日本化学
雑誌1992年第8号第877〜880頁参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ゾル−ゲル法によって
ゼオライト薄膜を基体表面に形成する方法では、均質な
ゼオライト皮膜を作成するためのゲル浴を調製すること
が困難である。たとえば、アルミニウムアルコキシド
(Al源),アルコキシシラン(Si源),アルカリ金
属アルコキシド(Na源)等を混合した液は、白濁し易
く、浸漬コーティングによって基体表面に形成された皮
膜の成分変動が大きい。そのため、この皮膜を焼成して
も、必要とする骨格構造をもったゼオライトが得られな
い。仮に、ゼオライト結晶構造をもったコーティングが
施されても、この被覆層に抗菌性及び防カビ性を付与す
るために別個の処理が必要とされる。そのため、製造工
数の増加を招き、結果として商品コストを上昇させる原
因となる。本発明は、このような問題を解消すべく案出
されたものであり、ゼオライトが溶媒中に分散されたと
きマイナスのゼータ電位を示すことを利用し、電気泳動
によってゼオライトを基体表面にコーティングし、低温
加熱で合成可能なゼオライト膜を金属板表面に形成する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のコーティング方
法は、その目的を達成するため、抗菌・防カビ性を付与
したゼオライト粉末を有機溶媒又は水に分散させ、30
〜1000Vの電圧を印加することにより基板の表面に
前記ゼオライト粉末を泳動電着させることを特徴とす
る。コーティングされる基体としては、ステンレス鋼,
普通鋼,低合金鋼,Al,Cu等の金属材料やセラミッ
クス,ガラス,陶磁器等の非金属材料がある。導電性の
ない絶縁材料を基体として使用する場合、泳動電着に先
立って、Ni,Cu等を無電解めっきし、或いはITO
等の導電性セラミックスをコーティングすることによっ
て導電性を付与する。ゼオライトコーティングされた基
体は、200〜700℃に1〜10分間加熱される。こ
のとき、比較的低温の加熱によってゼオライト層が焼成
され、基体表面に焼き付けられる。
【0006】
【作用】ゼオライト粒子が懸濁している浴に直流を通電
すると、粒子は帯電を放電する電極に向かって移動し、
電極表面に析出する。通常の泳動電着では、酸化物表面
に電荷を付与するため、アセトン溶媒に水及び沃素を添
加し、ケト・エノール反応で微量の水素イオンを発生さ
せ、水素イオンを酸化物表面に吸着させる。この状態で
電圧を印加すると、陰極表面に酸化物が析出する。とこ
ろで、抗菌・防カビ性を付与したゼオライトを各種溶媒
に分散させると、マイナスのゼータ電位を示し、ゼオラ
イト粒子は負の電荷をもっている。ゼオライトは、アル
カリ金属又はアルカリ土類金属の結晶性アルミノケイ酸
塩であり、SiO4 四面体の4頂点にある酸素原子の全
てが共有された三次元の骨格構造をもち、一部のSi原
子がAl原子で置換されている。
【0007】Al原子は、価数が+3であり、Si原子
のか数+4よりも1低いため、電気的な中和を保つため
に陽イオンが導入されている。このような構造のゼオラ
イトは、外側が全て酸素原子となるように配置される。
酸素原子を局部的にみると、マイナスに帯電している。
したがって、ゼオライトを各種溶媒に分散させると、ゼ
ータ電位はマイナスの値を示し、ゼオライトを分散させ
た浴に30〜1000Vの電圧を印加すると、ゼオライ
ト粒子は陽極表面に析出する。そこで、コーティングが
施される基体を陽極とするとき、陽極表面にゼオライト
層が形成される。電着量は、印加する電圧及び印加時間
に依存する。電圧が低い場合には、3μm以上の膜厚を
得るためには数分以上の印加が必要となる。電圧が高い
場合には、数秒の印加で十分な膜厚が得られる。基体表
面に対する密着性及び粒子の緻密性も印加電圧に依存
し、電圧が低過ぎると十分な密着性及び緻密性が得られ
ない。これらのことを考慮するとき、良好な印加電圧は
30〜1000Vの範囲にある。1000Vを超える高
電圧では、電源の対応が困難になる。
【0008】このようにして形成されたゼオライト膜で
は、基体の表面全体に粒子が均一に且つ緻密性良く析出
している。これに対し、スラリーへの浸漬やスラリーの
スプレー等によって基体表面に設けたゼオライト膜で
は、析出粒子の均一性及び緻密性が劣る。この点、本発
明に従った方法では、非常に良好なゼオライト膜を形成
することが可能になる。しかし、電着されたままのゼオ
ライト膜は、基体に対する付着性が十分でなく、摺擦に
よって基体表面から剥離し易い。そこで、ゼオライトコ
ーティングされた基体を200〜700℃に1〜10分
間加熱することにより、ゼオライトを焼成し基体に焼き
付ける。このようにして得られたゼオライト層は、緻密
な層となる。一般的に粉末を焼成する場合、焼成後の密
度は、圧粉体作製時のプレス圧変化に伴う圧粉体密度に
影響される。通常、95%以上の密度を得ようとする
と、圧粉体密度を60%程度にする必要がある。そのた
め、200MPa以上の圧力で粉末を圧粉成形すること
が要求される。しかし、泳動電着では、電圧印加がドラ
イビングフォースとなって粒子が基体表面に緻密に付着
するため、比較的低温短時間の焼成で緻密なゼオライト
膜が形成される。
【0009】分散剤は、予め抗菌・防カビ性をもつ金属
をイオン交換によりゼオライト内にイオンとして取り込
んでいるものを用意する。抗菌・防カビ性をもつ金属と
しては、Ag,Cu,Zn,Sn,Pb及びCoから選
ばれた1種又は2種以上の金属元素があり、0.1〜2
0%の割合でイオン交換させる。ゼオライト粒子は、泳
動電着時に抗菌・防カビ性金属を保持したままで陽極表
面に析出する。また、焼成時、700℃以下ではAgイ
オン等がゼオライト結晶構造を破壊することによりAg
Oになることがない。そのため、結晶構造自体には変化
がなく、単にゼオライト粒相互が焼結される。その結
果、焼結後のゼオライト膜では、膜内に抗菌・防カビ性
金属がイオン状態で保持されているため、抗菌性及び防
カビ性が劣化することはない。
【0010】
【実施例】水酸化アルミニウム,珪酸ナトリウム及び水
酸化ナトリウムを混合してスラリーを調整した。スラリ
ーを約40℃で250r.p.m.で撹拌しつつ、4時
間保持した。スラリー中の粉末を遠心分離によって回収
し、温水洗浄した。得られた粉末を100〜110℃で
乾燥し、ゼオライト粉末を調製した。このゼオライト粉
末を0.3M硝酸銀水溶液に入れ、撹拌しながら5分間
保持した。これによって、ゼオライトのNa+ とAg+
との一部がイオン交換し、Ag含有ゼオライトが得られ
た。Ag含有ゼオライト粉末を乾燥させた後、10g計
り取り、1リットルのエタノール中に添加した。エタノ
ールを超音波で30分照射し、エタノール中にAg含有
ゼオライト粒子を均一分散させた。ここで、粒子が非常
に細かく、ゼータ電位が−100mV程度であったこと
から、ゼオライト粒子の分散性は良好であった。
【0011】Ag含有ゼオライト分散エタノール浴を電
着セルに入れ、陽極及び陰極共にステンレス鋼SUS4
30を使用し、極間距離を2cmに設定した。両極間に
300Vの電圧を30秒間印加し、ゼオライト粒子を陽
極表面に電着させた。付着したAg含有ゼオライトは、
0.7mg/cm2 の厚みで均一に基体表面に析出して
おり、多少の衝撃によっても基体表面から剥離しない付
着力を持っていた。ステンレス鋼SUS430を大気中
で、450℃に1分間加熱し、電着しているAg含有ゼ
オライトを焼成した。加熱によってゼオライト粉の焼結
が進行し、ステンレス鋼SUS430表面に膜状のゼオ
ライト層が形成された。焼成条件が450℃と低く且つ
1分間と短時間であるため、ゼオライト結晶が破壊され
ることはなかった。そのため、ゼオライト粉末の内部に
イオン交換で取り込まれたAgイオンは、そのままの形
態で焼成後のゼオライト膜に持ち込まれた。ゼオライト
膜内の電化を持ったAgイオンは、強い抗菌作用を呈す
る。強い抗菌作用は、各種菌の細胞膜に拡散吸着したA
gイオンが細胞膜を破壊し、細胞の新陳代謝を不能にす
ること、菌の分解に有効な活性酸素がAgイオンによっ
て生成されること等に原因があるものと推察される。
【0012】このようにして作成されたゼオライト膜の
抗菌特性を表1に、防カビ特性を表2に示す。表1及び
表2から明らかなように、泳動電着後に焼成したゼオラ
イト膜の抗菌・防カビ性が非常に優れていることが確認
された。ただし、表1では、振りかけ法で抗菌力を調査
した。すなわち、105 個/mlの濃度に調製した菌液
1mlを試験片に滴下し、37℃で24時間培養した
後、リン酸緩衝液で菌を洗い出した。洗い出した菌液に
ついて、菌数を計測した。また、表2では菌類の発育状
況を判定し、試料又は試験片の摂取した部分に菌糸の発
育が見られないものを3,菌糸が発育した部分の面積が
全面積の1/3を超えないものを2,菌糸が発育した部
分の面積が全面積の1/3を超えるものを1として3段
階評価した。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、抗菌・防カビ性を付与したゼオライトがマイナスの
ゼータ電位を示すことを利用し、電気泳動によってゼオ
ライト粒子を基体表面に泳動電着させている。そのた
め、材質に制約を受けることなく、各種材料の基体に対
して抗菌・防カビ性コーティングを施すことができる。
ゼオライト層に担持された抗菌・防カビ剤は、ゼオライ
ト結晶内にイオン交換されて保持されているため、溶出
に起因した性能の劣化がなく、長期間に渡って優れた抗
菌性及び防カビ性を維持する。そのため、厨房器具,サ
ニタリ用具,公共施設等の広範な分野において、衛生面
に優れた材料が提供される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // A47J 36/02 B

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 抗菌・防カビ性を付与したゼオライト粉
    末を有機溶媒又は水に分散させ、30〜1000Vの電
    圧を印加することにより基板の表面に前記ゼオライト粉
    末を泳動電着させることを特徴とする電気泳動を利用し
    た抗菌性及び防カビ性のあるゼオライトのコーティング
    方法。
  2. 【請求項2】 無電解めっき又は導電性セラミックスの
    コーティングにより導電性を付与した絶縁材料を請求項
    1記載の基板として使用するコーティング方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の基板表面にコーテ
    ィングされたゼオライトを200〜700℃の温度に1
    〜10分間加熱することによって基板表面に焼き付ける
    コーティング方法。
JP30285094A 1994-11-11 1994-11-11 電気泳動を利用した抗菌性及び防カビ性のあるゼオライトのコーティング方法 Withdrawn JPH08134697A (ja)

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Cited By (6)

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