JPH10245696A - 抗菌性アルミニウム製品およびその製造方法 - Google Patents
抗菌性アルミニウム製品およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 アルミニウムの酸化皮膜は、親水性であるこ
とから、水分を伴う微生物が付着しやすい。常に清潔な
陽極酸化皮膜表面を有するアルミニウム製品を提供す
る。 【解決手段】 アルミニウムに陽極酸化皮膜を形成した
後、微生物制御成分溶液中に浸漬し、封孔処理をする。
酸化皮膜中の細孔内にチオスルファト銀錯体などの微生
物制御成分が吸着し、抗菌性が付与される。
とから、水分を伴う微生物が付着しやすい。常に清潔な
陽極酸化皮膜表面を有するアルミニウム製品を提供す
る。 【解決手段】 アルミニウムに陽極酸化皮膜を形成した
後、微生物制御成分溶液中に浸漬し、封孔処理をする。
酸化皮膜中の細孔内にチオスルファト銀錯体などの微生
物制御成分が吸着し、抗菌性が付与される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、改良された陽極酸
化皮膜を有するアルミニウム製品およびその製造法に関
する。
化皮膜を有するアルミニウム製品およびその製造法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムは、昭和中頃食器に多く用
いられたが、近年は建築材料に多く用いられるようにな
ってきた。そして、ドアのノブをはじめとするインテリ
ア部品からサッシを代表とする建築材料に不可欠のもの
になっている。また、アルミニウムはその熱伝導の高さ
から、エアコンなどの熱交換フィンに用いられている。
いられたが、近年は建築材料に多く用いられるようにな
ってきた。そして、ドアのノブをはじめとするインテリ
ア部品からサッシを代表とする建築材料に不可欠のもの
になっている。また、アルミニウムはその熱伝導の高さ
から、エアコンなどの熱交換フィンに用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】アルミニウムは、腐食
を防ぐために、その表面にアルミニウム陽極酸化皮膜を
形成する加工（登録名アルマイトとして知られている）
がされている。この加工された表面はアルミナで覆われ
ている。そして、陽極酸化皮膜は親水性の高い物質であ
ることから、水分を伴う微生物が付着しやすくなる。さ
らに、建築材料に使用されることから、不特定多数の人
の手に触れる機会が多くなるばかりか、建築部材は取り
外しにくく表面の洗浄の機会が少なくなっているから、
微生物が付着し、繁殖する可能性が大きい。本発明は、
常に清潔な陽極酸化皮膜表面を有するアルミニウム製品
を提供することを目的とする。
を防ぐために、その表面にアルミニウム陽極酸化皮膜を
形成する加工（登録名アルマイトとして知られている）
がされている。この加工された表面はアルミナで覆われ
ている。そして、陽極酸化皮膜は親水性の高い物質であ
ることから、水分を伴う微生物が付着しやすくなる。さ
らに、建築材料に使用されることから、不特定多数の人
の手に触れる機会が多くなるばかりか、建築部材は取り
外しにくく表面の洗浄の機会が少なくなっているから、
微生物が付着し、繁殖する可能性が大きい。本発明は、
常に清潔な陽極酸化皮膜表面を有するアルミニウム製品
を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウム
表面に設けた多孔質陽極酸化皮膜中の細孔中に微生物制
御成分を吸着させ、必要に応じて封孔処理した構造を有
する抗菌性アルミニウム製品を提供する。本発明の抗菌
性アルミニウム製品の製造方法は、アルミニウムを電解
質溶液中で陽極に分極し、表面に酸化皮膜を形成する工
程、微生物制御成分溶液中に浸漬して酸化皮膜中の細孔
中に微生物制御成分を担持させる工程を有し、必要に応
じて、酸化皮膜表面を封孔処理する工程を有する。
表面に設けた多孔質陽極酸化皮膜中の細孔中に微生物制
御成分を吸着させ、必要に応じて封孔処理した構造を有
する抗菌性アルミニウム製品を提供する。本発明の抗菌
性アルミニウム製品の製造方法は、アルミニウムを電解
質溶液中で陽極に分極し、表面に酸化皮膜を形成する工
程、微生物制御成分溶液中に浸漬して酸化皮膜中の細孔
中に微生物制御成分を担持させる工程を有し、必要に応
じて、酸化皮膜表面を封孔処理する工程を有する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明は、アルミニウム陽極酸化
皮膜中に存在する１０〜２０ｎｍの細孔中に、微生物制
御成分を吸着させ、さらにその成分の脱落防止のため、
封孔処理を行い、その持続性を向上させるものである。
本発明のアルミニウム製品は、水と接する機会のない用
途では、前記の封孔処理は必ずしも必要ではない。ま
た、この封孔処理によって、微生物制御成分を含む細孔
が完全に閉塞されるわけではない。微少な空隙から微生
物制御成分が徐々に放出されて菌の繁殖を防止する作用
を発揮する。
皮膜中に存在する１０〜２０ｎｍの細孔中に、微生物制
御成分を吸着させ、さらにその成分の脱落防止のため、
封孔処理を行い、その持続性を向上させるものである。
本発明のアルミニウム製品は、水と接する機会のない用
途では、前記の封孔処理は必ずしも必要ではない。ま
た、この封孔処理によって、微生物制御成分を含む細孔
が完全に閉塞されるわけではない。微少な空隙から微生
物制御成分が徐々に放出されて菌の繁殖を防止する作用
を発揮する。
【０００６】アルミニウムの陽極酸化皮膜に抗菌性を付
与するための微生物制御成分としては、銀、銅、および
亜鉛からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物が
用いられる。なかでもチオスルファト錯体、特にチオス
ルファト銀錯体が好適に用いられる。チオスルファト銀
錯体溶液は、酢酸銀の飽和溶液中に亜硫酸カリウムとチ
オ硫酸カリウムを酢酸銀に対するモル比で各３の割合で
順次添加して形成するのが好ましい。アルミニウム陽極
酸化皮膜表面は、正に帯電していることから、微生物制
御成分としては、アニオンのチオスルファト銀錯体が特
に適している。
与するための微生物制御成分としては、銀、銅、および
亜鉛からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物が
用いられる。なかでもチオスルファト錯体、特にチオス
ルファト銀錯体が好適に用いられる。チオスルファト銀
錯体溶液は、酢酸銀の飽和溶液中に亜硫酸カリウムとチ
オ硫酸カリウムを酢酸銀に対するモル比で各３の割合で
順次添加して形成するのが好ましい。アルミニウム陽極
酸化皮膜表面は、正に帯電していることから、微生物制
御成分としては、アニオンのチオスルファト銀錯体が特
に適している。
【０００７】さらに、チオスルファト銀錯体は、アニオ
ンであることから、塩素に対する反応性が低く、塩素系
漂白剤、手の汗、医療施設で特に頻繁に使用される逆性
石鹸（塩化ベンザルコニウム）をはじめとする薬剤に反
応し難い。従って、その抗菌性能の持続性を損なうこと
がないという効果がある。また、チオスルファト銀錯体
が無色で、光安定性が他の銀塩に比較して高く、さらに
アルミニウム陽極酸化皮膜に吸着する、担持効果により
さらに安定化され、経時色調変化を生じ難いなどの効果
もある。チオスルファト銀錯体は、急性毒性がＬＤ50＞
２０００ｍｇ、皮膚一次刺激性も陰性、変異原性も陰性
であるなど、安全性に問題がなく、また環境に対する汚
染性も低く、工業に応用した場合の価値が大きい。
ンであることから、塩素に対する反応性が低く、塩素系
漂白剤、手の汗、医療施設で特に頻繁に使用される逆性
石鹸（塩化ベンザルコニウム）をはじめとする薬剤に反
応し難い。従って、その抗菌性能の持続性を損なうこと
がないという効果がある。また、チオスルファト銀錯体
が無色で、光安定性が他の銀塩に比較して高く、さらに
アルミニウム陽極酸化皮膜に吸着する、担持効果により
さらに安定化され、経時色調変化を生じ難いなどの効果
もある。チオスルファト銀錯体は、急性毒性がＬＤ50＞
２０００ｍｇ、皮膚一次刺激性も陰性、変異原性も陰性
であるなど、安全性に問題がなく、また環境に対する汚
染性も低く、工業に応用した場合の価値が大きい。
【０００８】また、２ー（４ーチアゾリル）ーベンツイ
ミダゾール（以下ＴＢＺで表す）などの低分子の有機系
抗カビ剤も用いられる。ＴＢＺは、極性溶媒溶液あるい
はディスパージョン水溶液として用いるのが好ましい。
これら微生物制御成分の溶液に染料を含ませることもで
きる。
ミダゾール（以下ＴＢＺで表す）などの低分子の有機系
抗カビ剤も用いられる。ＴＢＺは、極性溶媒溶液あるい
はディスパージョン水溶液として用いるのが好ましい。
これら微生物制御成分の溶液に染料を含ませることもで
きる。
【０００９】酸化皮膜表面を封孔処理する方法の１つと
して、酸化膜中の細孔に微生物制御成分を吸着させたア
ルミニウムを前記のチオスルファト銀錯体水溶液中に８
０℃以上の温度で約１０分間浸漬する方法がある。封孔
処理は、熱水中に浸漬することによっても行えるが、こ
の処理中に一旦細孔内に吸着された錯体が水中に拡散す
るのを防止するため、チオスルファト銀錯体水溶液を用
い、先の錯体を吸着させるための浸漬工程より高温の８
０℃以上の温度で封孔処理をするのは好ましい。酸化膜
皮膜面を封孔処理する他の方法は、ニッケルまたはコバ
ルトの酢酸塩またはクロム酸塩の少なくとも１つの溶液
中において、８０℃以上の温度で３分間以上浸漬する方
法である。さらに、他の封孔処理は、テトラエトキシシ
ラン等の反応性シリコン化合物中に浸漬し、アルミニウ
ム陽極酸化皮膜表面で反応性シリコン化合物を加水分解
させて二酸化ケイ素を生成させる方法である。ここに用
いる反応性シリコン化合物としては、アルコキシシラン
のアルコール溶液が好適である。
して、酸化膜中の細孔に微生物制御成分を吸着させたア
ルミニウムを前記のチオスルファト銀錯体水溶液中に８
０℃以上の温度で約１０分間浸漬する方法がある。封孔
処理は、熱水中に浸漬することによっても行えるが、こ
の処理中に一旦細孔内に吸着された錯体が水中に拡散す
るのを防止するため、チオスルファト銀錯体水溶液を用
い、先の錯体を吸着させるための浸漬工程より高温の８
０℃以上の温度で封孔処理をするのは好ましい。酸化膜
皮膜面を封孔処理する他の方法は、ニッケルまたはコバ
ルトの酢酸塩またはクロム酸塩の少なくとも１つの溶液
中において、８０℃以上の温度で３分間以上浸漬する方
法である。さらに、他の封孔処理は、テトラエトキシシ
ラン等の反応性シリコン化合物中に浸漬し、アルミニウ
ム陽極酸化皮膜表面で反応性シリコン化合物を加水分解
させて二酸化ケイ素を生成させる方法である。ここに用
いる反応性シリコン化合物としては、アルコキシシラン
のアルコール溶液が好適である。
【００１０】通常、アルミニウムの陽極酸化皮膜は、ア
ルミニウム地板→機械加工→脱脂→陽極酸化→封孔→水
洗→塗装の順序で工業的に生産されている。アルミニウ
ム陽極酸化皮膜の形成法は、硫酸法、シュウ酸法、クロ
ム酸法および有機酸添加硫酸法等が知られているが、い
ずれの方法も本発明に適用可能である。以下の実施例で
は、硫酸法で形成させたアルミニウム陽極酸化皮膜を用
いた例について説明する。アルミニウム陽極酸化皮膜の
厚みは、７から２０μｍが好ましい。
ルミニウム地板→機械加工→脱脂→陽極酸化→封孔→水
洗→塗装の順序で工業的に生産されている。アルミニウ
ム陽極酸化皮膜の形成法は、硫酸法、シュウ酸法、クロ
ム酸法および有機酸添加硫酸法等が知られているが、い
ずれの方法も本発明に適用可能である。以下の実施例で
は、硫酸法で形成させたアルミニウム陽極酸化皮膜を用
いた例について説明する。アルミニウム陽極酸化皮膜の
厚みは、７から２０μｍが好ましい。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 《実施例１》まず、微生物制御溶液の調製法について説
明する。酢酸銀を４０℃の純水に溶解し、酢酸銀の飽和
水溶液を調製する。この水溶液に、亜硫酸カリウムおよ
びチオ硫酸カリウムを順次溶解させて、チオスルファト
銀錯体の水溶液を調製する。一方、前記手法によりアル
ミニウム板の両面に膜厚約１０μｍのアルミニウム陽極
酸化皮膜を設ける。このアルミニウム板を、４０℃に保
ったチオスルファト銀錯体水溶液に１０分間浸漬する。
陽極酸化皮膜には細孔が存在し、その中にチオスルファ
ト銀錯体が吸着される。アルミニウム板を溶液から引き
上げ、軽く水洗する。
明する。酢酸銀を４０℃の純水に溶解し、酢酸銀の飽和
水溶液を調製する。この水溶液に、亜硫酸カリウムおよ
びチオ硫酸カリウムを順次溶解させて、チオスルファト
銀錯体の水溶液を調製する。一方、前記手法によりアル
ミニウム板の両面に膜厚約１０μｍのアルミニウム陽極
酸化皮膜を設ける。このアルミニウム板を、４０℃に保
ったチオスルファト銀錯体水溶液に１０分間浸漬する。
陽極酸化皮膜には細孔が存在し、その中にチオスルファ
ト銀錯体が吸着される。アルミニウム板を溶液から引き
上げ、軽く水洗する。
【００１２】テトラエトキシシラン（以降ＴＥＯＳと略
称）とエチルアルコールを重量比１：１の割合で混合
し、この溶液中に前記のアルミニウム板を５分間浸漬す
る。溶液中のＴＥＯＳは、アルミニウム陽極酸化皮膜あ
るいは細孔の中に残存する水分で加水分解を受け、アル
ミニウム陽極酸化皮膜上にシリカとなり析出する。この
シリカによりアルミニウム陽極酸化皮膜の細孔が封孔さ
れる。この処理後に、表面樹脂塗装を行う場合には、塗
料樹脂の中にも抗菌成分を添加させた方が優れているこ
とはいうまでもない。
称）とエチルアルコールを重量比１：１の割合で混合
し、この溶液中に前記のアルミニウム板を５分間浸漬す
る。溶液中のＴＥＯＳは、アルミニウム陽極酸化皮膜あ
るいは細孔の中に残存する水分で加水分解を受け、アル
ミニウム陽極酸化皮膜上にシリカとなり析出する。この
シリカによりアルミニウム陽極酸化皮膜の細孔が封孔さ
れる。この処理後に、表面樹脂塗装を行う場合には、塗
料樹脂の中にも抗菌成分を添加させた方が優れているこ
とはいうまでもない。
【００１３】ここで、抗菌成分のチオスルファト銀錯体
を調製する原料の比率について説明する。酢酸銀に亜硫
酸カリウムを加えることにより、チオスルフィト銀錯体
を形成させ、その後チオ硫酸カリウムを添加することに
より、チオスルファト銀錯体に変化させる。この場合、
亜硫酸カリウムと酢酸銀のモル比は３：１が望ましく、
亜硫酸カリウムの量がこれより少なくなると、錯体形成
ができず、溶液の褐変を生じる。酢酸銀に対する亜硫酸
カリウムのモル比を３と一定にし、チオ硫酸カリウムの
モル比を増減させた場合の抗菌性アルミニウム陽極酸化
皮膜の表面状態と抗菌性能について表１に示す。
を調製する原料の比率について説明する。酢酸銀に亜硫
酸カリウムを加えることにより、チオスルフィト銀錯体
を形成させ、その後チオ硫酸カリウムを添加することに
より、チオスルファト銀錯体に変化させる。この場合、
亜硫酸カリウムと酢酸銀のモル比は３：１が望ましく、
亜硫酸カリウムの量がこれより少なくなると、錯体形成
ができず、溶液の褐変を生じる。酢酸銀に対する亜硫酸
カリウムのモル比を３と一定にし、チオ硫酸カリウムの
モル比を増減させた場合の抗菌性アルミニウム陽極酸化
皮膜の表面状態と抗菌性能について表１に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】表１から、酢酸銀と亜硫酸カリウムとチオ
硫酸カリウムの混合割合はモル比で１：３：３が最適で
あることがわかる。また、基材アルミニウムの表面処理
膜厚を変化させた際の抗菌性能、および表面状態を表２
に示す。表２からアルミニウム陽極酸化皮膜の膜厚は、
７〜２０μｍが望ましく、１０μｍが最適であると思わ
れる。
硫酸カリウムの混合割合はモル比で１：３：３が最適で
あることがわかる。また、基材アルミニウムの表面処理
膜厚を変化させた際の抗菌性能、および表面状態を表２
に示す。表２からアルミニウム陽極酸化皮膜の膜厚は、
７〜２０μｍが望ましく、１０μｍが最適であると思わ
れる。
【００１６】
【表２】
【００１７】《実施例２》陽極酸化皮膜を設けたアルミ
ニウム板を実施例１と同様にチオスルファト銀錯体溶液
に浸漬した後、８０℃に加温したチオスルファト銀錯体
溶液に１０分間浸漬する。ここに用いたチオスルファト
銀錯体溶液は、酢酸銀と亜硫酸カリウムとチオ硫酸カリ
ウムをモル比で１：３：３の割合で混合して調製したも
のである。この場合もアルミニウム陽極酸化皮膜の膜厚
１０μｍのものが優れていた。なお、チオスルファト銀
錯体溶液中に染料を添加することにより、抗菌性アルミ
ニウム陽極酸化皮膜に着色することが可能である。
ニウム板を実施例１と同様にチオスルファト銀錯体溶液
に浸漬した後、８０℃に加温したチオスルファト銀錯体
溶液に１０分間浸漬する。ここに用いたチオスルファト
銀錯体溶液は、酢酸銀と亜硫酸カリウムとチオ硫酸カリ
ウムをモル比で１：３：３の割合で混合して調製したも
のである。この場合もアルミニウム陽極酸化皮膜の膜厚
１０μｍのものが優れていた。なお、チオスルファト銀
錯体溶液中に染料を添加することにより、抗菌性アルミ
ニウム陽極酸化皮膜に着色することが可能である。
【００１８】《実施例３》陽極酸化皮膜を設けたアルミ
ニウム板を実施例２と同様にチオスルファト銀錯体溶液
に浸漬した後、８０℃に加温した酢酸ニッケル溶液中に
５分間浸漬する。この場合もアルミニウム陽極酸化皮膜
の膜厚１０μｍのものが優れていた。酢酸ニッケルの代
わりに、ニッケルまたはコバルトの酢酸塩またはクロム
酸塩、あるいはそれらの組み合わせを用いても同様の効
果が得られる。
ニウム板を実施例２と同様にチオスルファト銀錯体溶液
に浸漬した後、８０℃に加温した酢酸ニッケル溶液中に
５分間浸漬する。この場合もアルミニウム陽極酸化皮膜
の膜厚１０μｍのものが優れていた。酢酸ニッケルの代
わりに、ニッケルまたはコバルトの酢酸塩またはクロム
酸塩、あるいはそれらの組み合わせを用いても同様の効
果が得られる。
【００１９】《実施例４》チオスルファト銀錯体溶液中
にＴＢＺのエマルション水溶液を添加した以外は、実施
例１で用いた調製法と同じで、抗菌性アルミニウム陽極
酸化皮膜を形成した。この表面処理では、抗菌性能に抗
カビ性能がさらに付与できた。ＴＢＺの代わりに低分子
の有機系抗カビ剤を用いても同様の効果が得られること
はいうまでもない。
にＴＢＺのエマルション水溶液を添加した以外は、実施
例１で用いた調製法と同じで、抗菌性アルミニウム陽極
酸化皮膜を形成した。この表面処理では、抗菌性能に抗
カビ性能がさらに付与できた。ＴＢＺの代わりに低分子
の有機系抗カビ剤を用いても同様の効果が得られること
はいうまでもない。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、アルミニ
ウムの耐食性などの物理的特徴に加え、表面に抗菌性能
を付与することができる。従って本発明による抗菌性ア
ルミニウム製品は、生活関連資材や建築資材、エアコン
の熱交換器表面などに適用し、生活空間の清潔性向上に
寄与する。
ウムの耐食性などの物理的特徴に加え、表面に抗菌性能
を付与することができる。従って本発明による抗菌性ア
ルミニウム製品は、生活関連資材や建築資材、エアコン
の熱交換器表面などに適用し、生活空間の清潔性向上に
寄与する。
Claims (11)
- 【請求項１】 表面に多孔質酸化皮膜を有し、前記酸化
皮膜中の細孔中に微生物制御成分を含むことを特徴とす
る抗菌性アルミニウム製品。 - 【請求項２】 表面に多孔質酸化皮膜を有し、前記酸化
皮膜中の細孔中に微生物制御成分が吸着され、かつ封孔
処理されていることを特徴とする抗菌性アルミニウム製
品。 - 【請求項３】 微生物制御成分が、銀、銅、および亜鉛
からなる群より選ばれた少なくとも１つの化合物を含む
請求項１または２記載の抗菌性アルミニウム製品。 - 【請求項４】 微生物制御成分が、チオスルファト銀錯
体である請求項１または２記載の抗菌性アルミニウム製
品。 - 【請求項５】 微生物制御成分が、低分子の有機系抗カ
ビ剤である請求項１または２記載の抗菌性アルミニウム
製品。 - 【請求項６】 アルミニウムを電解質溶液中で陽極酸化
し、表面に酸化皮膜を形成する工程、次いで微生物制御
成分の溶液中に浸漬する工程を有することを特徴とする
抗菌性アルミニウム製品の製造方法。 - 【請求項７】 アルミニウムを電解質溶液中で陽極酸化
し、表面に酸化皮膜を形成する工程、次いで微生物制御
成分の溶液中に浸漬する工程、および前記酸化皮膜の表
面を封孔処理する工程を有することを特徴とする抗菌性
アルミニウム製品の製造方法。 - 【請求項８】 微生物制御成分の溶液がチオスルファト
銀錯体溶液であり、前記封孔処理が、チオスルファト銀
錯体溶液中に前工程より高温の８０℃以上の温度で浸漬
することからなる請求項７記載の抗菌性アルミニウム製
品の製造方法。 - 【請求項９】 封孔処理が、酢酸ニッケル、酢酸コバル
ト、クロム酸ニッケルおよびクロム酸コバルトからなる
群より選ばれた少なくとも一種を含む溶液中に、８０℃
以上で３分間以上浸漬することからなる請求項７記載の
抗菌性アルミニウム製品の製造方法。 - 【請求項１０】 封孔処理が、反応性シリコン化合物中
に浸漬し、前記酸化皮膜表面で反応性シリコン化合物を
加水分解させて二酸化ケイ素を生成させることからなる
請求項７記載の抗菌性アルミニウム製品の製造方法。 - 【請求項１１】 酸化皮膜の厚みが、７〜２０μｍであ
る請求項６または７記載の抗菌性アルミニウム製品の製
造方法。
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