JPH10168598A - 抗菌性に優れたアルマイト材およびその製造方法 - Google Patents

抗菌性に優れたアルマイト材およびその製造方法

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JPH10168598A
JPH10168598A JP32838396A JP32838396A JPH10168598A JP H10168598 A JPH10168598 A JP H10168598A JP 32838396 A JP32838396 A JP 32838396A JP 32838396 A JP32838396 A JP 32838396A JP H10168598 A JPH10168598 A JP H10168598A
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JP
Japan
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aluminum
cracks
porous layer
thickness
anodizing
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JP32838396A
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Keitaro Yamaguchi
恵太郎 山口
Hisao Tanigawa
久男 谷川
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MA Aluminum Corp
Original Assignee
Mitsubishi Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 抗菌性に優れたアルマイト材およびその製造
方法を提供する。 【解決手段】 (1)クラックを有する厚さ:31〜1
20μmの陽極酸化皮膜の多孔質層の空孔およびクラッ
クに抗菌剤を含浸させたアルマイト材。(2)陽極酸化
処理液:15〜25%の硫酸水溶液、液温:1〜10
℃、電圧:21〜130V、電流密度:2.1〜8A/
dm2 の条件でアルミニウムまたはアルミニウム合金材
を陽極酸化処理して多孔質層を有する厚さ:31〜12
0μmの陽極酸化皮膜を形成し、この陽極酸化皮膜を有
するアルミニウムまたはアルミニウム合金材を大気雰囲
気中、温度:100〜250℃、5〜20分保持の条件
でベーキング処理し、その後、ただちに空冷して陽極酸
化皮膜にクラックを形成し、ついで陽極酸化皮膜の多孔
質層の空孔およびクラックに抗菌剤を含浸させる方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、抗菌性に優れた
アルマイト材およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、軽量性や外観の面からアルミニウ
ムまたはアルミニウム合金材が病院の壁材や電気製品の
外筐などに使用されている。これらアルミニウムまたは
アルミニウム合金材は、耐食性を高めるために陽極酸化
処理を行ってアルミニウムまたはアルミニウム合金材の
表面に多孔質層を有する陽極酸化皮膜を形成し、ついで
封孔処理を行って多孔質層の空孔の封孔を行っている。
【0003】この従来の陽極酸化処理で使用する陽極酸
化処理液として、10〜20%硫酸水溶液、2〜4%蓚
酸水溶液、5〜10%クロム酸水溶液、9〜15%硼酸
酸水溶液などを用いることが知られているが、工業的に
は10〜20%硫酸水溶液が主に使用されており、陽極
酸化処理の陽極酸化処理液として10〜20%硫酸水溶
液を使用した場合の陽極酸化処理条件は、電解温度:2
0〜30℃、電流密度:1〜2A/dm2 、電圧:10
〜20V、処理時間:10〜20分で行われることも知
られている。
【0004】これら条件で陽極酸化処理して得られた陽
極酸化皮膜の厚さは、通常、平均厚さで5〜30μmで
あるが、この陽極酸化皮膜は多孔質層およびバリヤー層
からなり、バリヤー層の厚さは8〜28nmを有し、そ
の外面に空孔を有する多孔質層が形成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】近年、食中毒の集団発
生などの問題から抗菌性に優れた建材が求められている
が通常のアルマイト材は抗菌性が無く、抗菌性に優れた
アルマイト材が求められている。抗菌性建材は、一般
に、建材の表面に抗菌剤を塗布し含浸させて製造される
が、通常のアルマイト材は封孔処理が施されているため
に抗菌剤を塗布して含浸させることは困難であり、封孔
処理しない陽極酸化皮膜には空孔を有する多孔質層があ
って、封孔処理しないアルマイト材に直接抗菌剤を塗布
すると、多孔質層に抗菌剤が一部含浸させることができ
るが、多孔質層の空孔は微細であって通常の封孔処理し
ないアルマイト材に直接抗菌剤を塗布しても抗菌剤が十
分に含浸されず、十分な抗菌性を有するアルマイト材は
得られない。
【0006】さらに、陽極酸化処理して封孔処理しない
陽極酸化皮膜の多孔質層の空孔には陽極酸化処理で使用
した陽極酸化処理液が含まれているところから、封孔処
理しないアルマイト材に直接抗菌剤を塗布すると、空孔
内の陽極酸化処理液の硫酸イオンが含浸した抗菌剤と反
応し、抗菌剤が分解して十分な抗菌性を有するアルマイ
ト材は得られない。
【0007】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
かかる課題を解決すべく研究を行った結果、(a)陽極
酸化処理して厚さ:31〜120μmの陽極酸化皮膜を
形成した後、封孔処理せずに大気雰囲気中、温度:10
0〜250℃、5〜20分保持の条件でベーキング処理
を行って陽極酸化皮膜の多孔質層の空孔に含まれる水分
および硫酸イオンを除去し、その後ただちに空冷すると
陽極酸化皮膜にクラックが発生し、このクラックを有す
る陽極酸化皮膜に抗菌剤を塗布すると、陽極酸化皮膜の
クラックに抗菌剤が含浸すると同時に多孔質層の空孔に
抗菌剤が含浸し、しかも硫酸イオンと抗菌剤とが反応し
て抗菌剤を分解することがなく、抗菌性に優れたアルマ
イト材を得ることができる、(b)陽極酸化皮膜は厚い
方がクラックが発生しやすく、従って、陽極酸化皮膜の
厚さを31〜120μmにするが、厚さ:31〜120
μmの陽極酸化皮膜を得るには、15〜25%とやや高
い濃度の硫酸水溶液を陽極酸化処理液とし、電解温度:
1〜10℃、電流密度:2.1〜8A/dm2 、電圧:
21〜130Vの条件で行うことにより得られる、など
の研究結果が得られたのである。
【0008】この発明は、かかる研究結果に基づいて成
されたものであって、(1)クラックを有する厚さ:3
1〜120μmの陽極酸化皮膜の多孔質層の空孔および
クラックに抗菌剤を含浸させてなる抗菌性に優れたアル
マイト材、(2)アルミニウムまたはアルミニウム合金
材を陽極酸化処理して多孔質層を有する厚さ:31〜1
20μmの陽極酸化皮膜を形成し、この陽極酸化皮膜を
有するアルミニウムまたはアルミニウム合金材を大気雰
囲気中、温度:100〜250℃、5〜20分保持の条
件でベーキング処理を行うことにより陽極酸化皮膜の多
孔質層の空孔に含まれる陽極酸化処理液を除去し、その
後、ただちに空冷して陽極酸化皮膜にクラックを形成
し、ついで陽極酸化皮膜の多孔質層の空孔およびクラッ
クに抗菌剤を含浸させる抗菌性に優れたアルマイト材の
製造方法、に特徴を有するものである。
【0009】この発明の抗菌性に優れたアルマイト材
は、一層具体的には、下記のようにして製造される。ま
ず、アルミニウムまたはアルミニウム合金材を用意し、
このアルミニウムまたはアルミニウム合金材を、陽極酸
化処理液:15〜25%の硫酸水溶液、液温:1〜10
℃、電圧:21〜130V、電流密度:2.1〜8A/
dm2 の条件で陽極酸化処理して多孔質層を有する陽極
酸化皮膜を形成し、この陽極酸化処理したアルミニウム
またはアルミニウム合金材を封孔処理せずに大気雰囲気
中、温度:100〜250℃、5〜20分保持の条件で
ベーキング処理を行うことにより陽極酸化皮膜の多孔質
層の空孔に含まれる陽極酸化処理液を除去し、その後、
ただちに空冷して陽極酸化皮膜にクラックを形成し、つ
いで抗菌剤を塗布することにより陽極酸化皮膜の多孔質
層の空孔に抗菌剤を含浸させ、抗菌性に優れたアルマイ
ト材を製造する。
【0010】従って、この発明は、(3)アルミニウム
またはアルミニウム合金材を陽極酸化処理液:15〜2
5%の硫酸水溶液、液温:1〜10℃、電圧:20〜1
30V、電流密度:2.1〜8A/dm2 の条件で陽極
酸化処理し、この陽極酸化処理したアルミニウムまたは
アルミニウム合金材を封孔処理せずに大気雰囲気中、温
度:100〜250℃、5〜20分保持の条件でベーキ
ング処理を行い、その後ただちに空冷し、ついで抗菌剤
を塗布する抗菌性に優れたアルマイト材の製造方法、に
特徴を有するものである。
【0011】この発明の抗菌性に優れたアルマイト材お
よびその製造方法において、前記のごとく数値を限定し
た理由を説明する。 A.陽極酸化皮膜の膜厚(31〜120μm) 陽極酸化皮膜の膜厚が31μmより薄いと腐食環境下で
の十分な耐食性が得られないとともに31μmより薄い
と加熱により微細なクラックが発生しにくく、抗菌剤の
含浸が不十分となるので好ましくなく、一方、陽極酸化
皮膜の膜厚が120μmを越えると、陽極酸化皮膜の形
成時間が極めて長くなるところからコストに問題が生じ
るので好ましくない。従って、この発明の陽極酸化皮膜
の膜厚は31〜120μmに定めた。この発明の陽極酸
化皮膜の膜厚の一層好ましい範囲は35〜120μmで
あり、さらに一層好ましい範囲は40〜100μmであ
る。
【0012】B.ベーキング処理条件(温度:100〜
250℃、5〜20分保持) ベーキング処理は、陽極酸化処理したアルミニウムまた
はアルミニウム合金材を封孔処理せずに大気雰囲気中で
加熱し、陽極酸化皮膜の多孔質層の空孔の水分および硫
酸イオンを除去すると共に、続く冷却による皮膜にクラ
ックを発生させるために行うが、ベーキング温度が10
0℃より低くかつ保持時間が5分よりも短いと、多孔質
層の空孔の水分および硫酸イオンの除去が不十分となる
と共にクラックの発生量が少ないので好ましくなく、一
方、ベーキング温度が250℃より高くかつ保持時間が
20分よりも長いと材料の軟化および変形などの問題が
生じるので好ましくない。従って、ベーキング処理条件
は温度:100〜250℃、保持時間:5〜20分に定
めた。ベーキング処理条件の一層好ましい範囲は、温
度:180〜220℃、保持時間:5〜20分である。
ベーキング処理した後は、大気中に放置されて空冷され
る。
【0013】C.陽極酸化処理条件 (i)陽極酸化処理液 陽極酸化処理液は硫酸水溶液を用いるのが最も好まし
く、その濃度は通常よりもやや高めの15〜25%とす
ることが好ましい。陽極酸化処理液の温度は通常よりも
低い1〜10℃とする。陽極酸化処理液の温度を1〜1
0℃に定めたのは、1℃よりも低いと氷結することがあ
りまた1℃よりも低く保つことは冷却装置などを使用す
る必要があるところからコストがかかるので好ましくな
く、一方、陽極酸化処理液の温度が10℃よりも高いと
膜厚が厚くなりにくくなると共に焼けなどの表面欠陥が
生じやすいので好ましくなく、さらに、陽極酸化処理液
の温度を1〜10℃に設定することで400Hvの硬い
皮膜が得られ、続くベーキング処理により表面に微細な
クラックが発生しやすくなるなどの理由によるものであ
る。陽極酸化処理液の温度の一層好ましい範囲は3〜8
℃である。
【0014】(ii)通電条件 電流密度は通常よりも高い2.1〜8A/dm2 に設定
し、皮膜の形成速度を増すと共に、空孔の径を大きく生
成させ、抗菌剤を十分に含浸差せると共に、さらに電流
と対応して電圧を通常よりも高い21〜130Vに設定
してアルミニウム材と多孔質層の間に存在するバリアー
層の厚さを16〜180nm(好ましくは、29〜18
0nm)の範囲とし、封孔処理しないアルミニウムまた
はアルミニウム合金材の耐食性を向上させる。
【0015】D.抗菌剤 この発明の抗菌性に優れたアルマイト材およびその製造
方法で使用する抗菌剤は、その種類を限定する必要はな
いが、特に人体に対する有害性の低いものが好ましく、
サイアベンダゾール、プレベントール4A、バイナジン
などが特に好ましい。これら抗菌剤はいずれも水に解け
にくいところから、アルコール、ベンゼン、MEK、メ
チレンクロライドなどの有機溶剤に溶解させて塗布す
る。塗布は1回だけでなく2〜3回繰り返して塗布する
ことが好ましい。塗布後50〜80℃で乾燥する。
【0016】
【発明の実施の形態】JIS 1050およびAl−
3.0Si合金のアルミニウム合金板を弱アルカリ性の
脱脂剤で50℃、3分間の処理を行ったのち、水洗を3
分行い、ついで50℃の10%NaOH水溶液に3分間
浸漬することによりエッチング処理し、さらに、水洗を
3分行ったのち、15%硝酸水溶液に3分間浸漬するこ
とにより中和処理を1分間行い、ついで水洗を3分行う
ことにより前処理を行った。
【0017】この前処理したJIS 1050およびA
l−3.0Si合金のアルミニウム合金板を表1に示さ
れる濃度の硫酸水溶液の陽極酸化処理液を用い、表1に
示される条件で陽極酸化処理するすることにより表1に
示される厚さの陽極酸化皮膜を有するアルマイト材を作
製した。ついでこのアルマイト材を封孔処理することな
く表1に示される条件でベーキング処理したのち、ただ
ちに空冷してクラックを形成し、ついで表1に示される
抗菌剤を塗布しまたは塗布せずに、本発明抗菌性アルマ
イト材(本発明アルマイト材という)1〜10および比
較抗菌性アルマイト材(比較アルマイト材という)1〜
2を作製した。
【0018】
【表1】
【0019】得られた本発明アルマイト材1〜10およ
び比較アルマイト材1〜2に大腸菌を塗布し、大腸菌塗
布直後、24時間経過後および48時間経過後のアルマ
イト材1cm2 当たりの大腸菌の数を測定する抗菌性の
評価試験を行い、その結果を表2に示した。
【0020】さらに、JIS H8681に規定される
腐食試験を行い、24時間の腐食試験で腐食を生じた場
合を×とし、腐食が観察されないものを○として表2に
示した。
【0021】
【表2】
【0022】
【発明の効果】表1〜表2に示される結果から、本発明
アルマイト材1〜10は48時間経過後の単位面積当た
りの大腸菌の数は激減しており、さらに腐食環境下にお
ける耐食性にも優れ、抗菌性に優れたアルマイト材を提
供できることが分かる。しかし、抗菌剤を塗布しない比
較アルマイト材1は大腸菌の数は増加しており、ベーキ
ング温度が低い比較アルマイト材2は抗菌性を有するも
のの大腸菌の数は微減しており、十分な抗菌性を有しな
いことが分かる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 クラックを有する厚さ:31〜120μ
    mの陽極酸化皮膜の多孔質層の空孔およびクラックに抗
    菌剤を含浸させてなることを特徴とする抗菌性に優れた
    アルマイト材。
  2. 【請求項2】 アルミニウムまたはアルミニウム合金材
    を陽極酸化処理して多孔質層を有する厚さ:31〜12
    0μmの陽極酸化皮膜を形成し、この陽極酸化皮膜を有
    するアルミニウムまたはアルミニウム合金材を大気雰囲
    気中、温度:100〜250℃、5〜20分保持の条件
    でベーキング処理を行うことにより陽極酸化皮膜の多孔
    質層の空孔に含まれる陽極酸化処理液を除去し、その
    後、ただちに空冷して陽極酸化皮膜にクラックを形成
    し、ついで陽極酸化皮膜の多孔質層の空孔およびクラッ
    クに抗菌剤を含浸させることを特徴とする抗菌性に優れ
    たアルマイト材の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記アルミニウムまたはアルミニウム合
    金材の陽極酸化処理は、陽極酸化処理液:15〜25%
    の硫酸水溶液、液温:1〜10℃、電圧:21〜130
    V、電流密度:2.1〜8A/dm2 の条件で行われる
    ことを特徴とする請求項2記載の抗菌性に優れたアルマ
    イト材の製造方法。
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