JPH1160416A - 非晶質抗菌性チタン酸化合物およびその製造方法 - Google Patents

非晶質抗菌性チタン酸化合物およびその製造方法

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JPH1160416A
JPH1160416A JP9218871A JP21887197A JPH1160416A JP H1160416 A JPH1160416 A JP H1160416A JP 9218871 A JP9218871 A JP 9218871A JP 21887197 A JP21887197 A JP 21887197A JP H1160416 A JPH1160416 A JP H1160416A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】抗菌作用,抗菌効果の持続性等にすぐれ、一般
細菌,真菌,藻類等の微生物の発生・増殖の抑制防止を
必要とする各種分野に種々の形態で適用することができ
る無機系抗菌剤を提供する。 【解決手段】この抗菌剤は、チタン酸カリウム(K2
n 2n+1)のKイオンの一部ないし全部が抗菌性金属
イオンで置換された化学組成を有する非晶質物である。
抗菌性金属は、Ag,Cu,Zn,Hg,Sn,Pb,
Bi,Cd,Cr,Tl等である。二チタン酸カリウム
(K2 Ti2 5 )を原料とし、酸水溶液等でKイオン
を溶出して非晶質の水和物に変換した後、イオン交換に
より抗菌性金属イオンを導入し、ついで加熱/乾燥処理
することによる製造される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、抗菌作用,抗菌効
果の持続性等にすぐれ、粉末,圧粉成形体,樹脂その他
の異種材との混合物・組成物等として、抗菌,防かび,
防臭,防汚等を必要とする各種分野に適用される非晶質
抗菌性チタン酸化合物およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の抗菌剤の多くは有機系抗菌剤であ
るが、比較的低い温度域で分解・蒸発等により抗菌作用
を減少ないし消失するものが多く、また人体に対する安
全性の問題も指摘されている。近時、銀(Ag),銅
(Cu)、亜鉛(Zn)等の抗菌作用を有する金属なし
いその塩を、ゼオライト,燐酸ジルコニウム,ハイドロ
アパタイト,活性炭,アルミナ,シリカゲル,炭酸塩等
に担持させた無機系抗菌剤が開発されている。無機系抗
菌剤は、有機系抗菌剤の上記難点を軽減緩和するもので
はあるが、抗菌効果の持続性,必要な量の抗菌剤の安定
保持等に一長一短あり、耐熱性や化学的安定性等におい
ても十分なものとはいえず、利用分野や適用形態等に種
々の制約がある。
【0003】本出願人は、従来の抗菌剤とは異なるタイ
プの抗菌剤であるチタン酸化合物からなる抗菌剤を提供
した(特願平8-229169号) 。この抗菌剤はは、A 2 Tin
O 2n +1(A:カリウム等のアルカリ金属元素)で表される
チタン酸アルカリ金属のアルカリ金属イオンの一部ない
し全量を、抗菌性金属イオンで置換した組成および結晶
構造(トンネル型または層状結晶構造)を有する化合物
である。このものは、二チタン酸アルカリ金属(M2 Ti2
O 5 ) を出発原料とし、イオン交換処理により抗菌性金
属イオンを含む水和チタン酸化合物に変換し、脱水乾燥
後、熱処理(結晶構造変換処理)することにより製造さ
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記抗菌性チタン酸化
合物は、従前の無機系抗菌剤の欠点を緩和解消すること
を可能にするものであるが、結晶内に抗菌性金属イオン
が配位した構造であるため、抗菌性金属イオン量の導入
量の制御には、結晶構造に基づく制約を付随する。ま
た、トンネル型結晶構造の抗菌剤では、抗菌性金属イオ
ンがトンネル枠に包囲された構造であることにより、用
途によっては所要の抗菌作用を十分に発現させ得ない場
合もある。本発明は、チタン酸化合物を利用するととも
に、上記抗菌性チタン酸化合物の難点を解消し得る改良
された抗菌剤を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の抗菌剤は、チタ
ン酸カリウムのカリウムイオンの一部ないし全量が抗菌
性金属イオンで置換された化学組成を有する非晶質体で
あることを特徴としている。抗菌性金属は、銀(A
g),銅(Cu),亜鉛(Zn),水銀(Hg),錫
(Sn),鉛(Pb),ビスマス(Bi),カドミウム
(Cd),クロム(Cr),タリウム(Tl)等であ
り、その1種ないし2種以上のイオンを含有する。
【0006】本発明の非晶質抗菌性チタン酸化合物は、
層状結晶構造を有する二チタン酸カリウムを出発原料と
し、これをカリウムイオン溶出処理に付して非晶質水和
チタン酸化合物に変換した後、抗菌性金属イオン含有水
溶液と接触させ、水和物中のカリウムイオンおよび水素
イオンと抗菌性金属イオンとのイオン交換により、抗菌
性金属イオンを導入し、ついで再結晶を生起しない温度
で熱処理または乾燥処理することにより製造される。
【0007】本発明の非晶質抗菌剤は、結晶内に抗菌性
金属イオンを配位させた結晶質チタン酸化合物と異なっ
て、結晶構造に基づく制約を受けず、抗菌性金属イオン
の含有量を広範囲に調整することができる。結晶質チタ
ン酸化合物では含有し得ない多量の抗菌性金属イオンを
含有することも可能である。また、結晶内に抗菌性金属
イオンが包囲された結晶質のチタン酸化合物に比し、抗
菌作用をより効果的に発揮させることができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明の非晶質抗菌剤の化学組成
は次式で表すことができる。 M2 Tin 2n+1 式中,Mは,抗菌性金属(カリウムイオンの全量が溶出
されて抗菌性金属イオンが導入されている場合),また
は抗菌性金属とカリウム(カリウムイオンの一部が残存
して抗菌性金属イオンが導入されている場合)を表す。
nは任意の正数である。
【0009】次に本発明の抗菌剤の製造工程について説
明する。 〔出発原料〕出発原料である二チタン酸カリウム〔K2
Ti2 5 〕は、TiO5 三角両錐体の連鎖により形成
される層間にカリウムイオンが配位した結晶構造を有す
る化合物である。二チタン酸カリウムは、水和反応(カ
リウムイオンの溶出および非晶化)を効率よく行わせる
ために、比較的微細に粉砕された粉末(例えば,粒径約
100μm以下)を使用するのが好ましい。
【0010】〔カリウムイオンの溶出および非晶質化〕
この処理は、水,加熱水,または酸水溶液(例えば,塩
酸,硫酸,酢酸等の水溶液)に原料粉末を浸漬すること
により行われる。酸水溶液は、カリウムイオンの溶出,
非晶質化を効率よく短時間で行うことができ、また緩和
な攪拌を加えることも処理効率を高めるのに有効であ
る。この処理により、二チタン酸カリウムは、結晶中の
カリウムイオンの一部ないし全量が水素イオンで置換さ
れ、また当初の層状構造が崩れ、非晶質の水和チタン酸
化合物に変換される。
【0011】〔抗菌性金属イオンの導入〕上記の非晶質
水和物を、抗菌性金属イオン含有溶液と接触させて抗菌
性金属イオンを導入する。この処理は、非晶質水和物を
前記溶出処理液中に懸濁させたまま、これに抗菌性金属
塩溶液を添加することにより行われ、または溶出処理液
から非晶質水和物を回収し、乾燥して抗菌性金属塩溶液
に浸漬することにより行われる。この処理により、非晶
質水和物のカリウムイオン,水素イオンの一部ないし全
部を抗菌性金属イオンに置き換える。抗菌性金属イオン
の導入量は、抗菌性金属塩溶液の濃度,pH,処理時間
等により調整される。
【0012】上記処理に使用される抗菌性金属塩溶液と
して、例えば、銀イオンは,硝酸銀,硫酸銀,過塩素酸
銀,酢酸銀,ジアミン銀硝酸塩等、銅イオンは,硝酸
銅,硫酸銅,過塩素酸銅,酢酸銅等、亜鉛イオンは,硝
酸亜鉛,硫酸亜鉛,過塩素酸亜鉛,チオシアン酸亜鉛,
酢酸亜鉛等、水銀イオンは,硝酸水銀,過塩素酸水銀,
酢酸水銀等,錫イオンは,硫酸錫、鉛イオンは,硫酸
鉛,硝酸鉛等,ビスマスイオンは,塩化ビスマス,沃化
ビスマス等,カドミウムイオンは,過塩素酸カドミウ
ム,硫酸カドミウム,硝酸カドミウム等、クロムイオン
は,過塩素酸クロム,硫酸クロム,硫酸アンモニウムク
ロム,硝酸クロム等、タリウムイオンは,硫酸タリウ
ム,過塩素酸タリウム,硝酸タリウム,酢酸タリウム等
の塩類の溶液が挙げられる。
【0013】〔加熱/乾燥処理〕抗菌性金属イオンの導
入処理後、その非晶質水和物を、再結晶を生じない温度
域(約650℃以下)で熱処理もしくは乾燥処理する。
上記工程を経て得られる非晶質抗菌性チタン酸化合物
は、原料として使用したチタン酸カリウム粉末とほぼ同
じ粒子形態を有している。このものは、粉末のまま、ま
たはこれを圧粉成形体とし、あるいは粉末に樹脂,その
他の異材種を配合して調製される組成物・混合物等、種
々の形態で使用することができる。
【0014】本発明の抗菌剤は、一般細菌,真菌,藻類
等,微生物の発生増殖防止,防臭,防汚等を必要とする
種々の分野に利用することができ、例えば、水系分野で
は、浄水器,クーリングタワー水,各種冷却水の抗菌・
防藻剤として使用され、塗料分野では、油性塗料,樹脂
塗料,水系・粉体系等の各種塗料に混合し,または塗膜
表面にコーティングして塗膜に抗菌・抗黴・抗藻機能等
を付与し、建築分野では、目地材,壁材,タイル等に混
合し,もしくはその表面にコーティングして抗菌・抗黴
・抗藻機能をもたせ、製紙分野では、濡れティッシュ,
包装紙,ダンボール,電気掃除器用パックフィルタ,敷
紙,鮮度保持紙に混抄し、もしくは表面にコーティング
して抗菌・抗黴・抗藻機能を付与することができ、その
他、化粧料分野(メイクアップ料,ファンデーション
等)、衣料分野(病院衣,スポーツウエアー,作業衣
等)、空気調和装置のフィルタ、厨房機器類等の分野に
おいて種々の形態で適用し,抗菌,防黴,防臭,防汚機
能を付与することすることができる。
【0015】
〔実施例1〕
(1)カリウムイオン溶出および非晶質化処理 原料粉末100gを、蒸留水400ml に浸漬し、これに 1 mol
/Lの硝酸600 mlを添加する。緩和な攪拌流下に、1Hrを
要して結晶層間のKイオンの一部を溶出し、非晶質の水
和チタン酸化合物に変換する。 (2)抗菌性金属イオン導入処理 上記懸濁液に、1 mol/L の硝酸銀溶液20mlを加え、緩和
な攪拌流下に1Hrを要して、抗菌性金属イオンを含む非
晶質水和物に組成変換する。
【0016】(3)熱処理 上記処理液から非晶質水和物の粉末を回収し、乾燥後、
電気炉内で加熱処理(600 ℃×1Hr) する。得られた粉
末の化学組成(蛍光X線分析)は下記とおりである。X
線分回折パターンは、このものが非晶質であることを示
している(図1)。 化学組成(wt%): Ag 3.7, K 10.7, Ti 46.6, O 39.0
【0017】〔実施例2〕 (1)カリウムイオン溶出および非晶質化処理 原料粉末100gを、蒸留水1Lに浸漬し、これに69%硝酸
100mlを添加する。緩和な攪拌流下に、2 Hrを要して結
晶層間のKイオンの全量を溶出し、非晶質の水和チタン
酸に変換した後、脱水し固形分を得る。 (2)抗菌性金属イオン導入処理 上記固形分を蒸留水1Lに浸漬し、これに 1 mol/Lの硝
酸銀溶液20mlを加え、緩和な攪拌流下に1Hrを要して、
抗菌性金属イオンを含む非晶質水和物に組成変換する。
【0018】(3)熱処理 処理液から非晶質水和物の粉末を回収し、乾燥後、電気
炉内で加熱処理(500℃×1 Hr) する。得られた粉末の
化学組成(蛍光X線分析)は次のとおりである。粉末は
非晶質(X線回折)である。 化学組成(wt%): Ag 3.1, Ti 52.8, O 44.1
【0019】〔実施例3〕 (1)カリウムイオン溶出および非晶質化処理 原料粉末100gを、蒸留水1Lに浸漬し、これに69%硝酸
100mlを添加する。緩和な攪拌流下に、2 Hrを要して結
晶層間のKイオンの全量を溶出し、非晶質の水和チタン
酸に変換した後、脱水し固形分を得る。 (2)抗菌性金属イオン導入処理 上記固形分を蒸留水1Lに浸漬し、これに1 mol/L の硝
酸銀溶液20mlおよび 2mol/Lの硝酸亜鉛溶液120 mlを加
え、緩和な攪拌流下に1 Hrを要して、抗菌性金属イオン
を含む非晶質水和物に組成変換する。
【0020】(3)熱処理 処理液から非晶質水和物の粉末を回収し、乾燥後、電気
炉内で加熱処理(400℃×1 Hr) する。得られた粉末の
化学組成(蛍光X線分析)は次のとおりである。粉末は
非晶質(X線回折)である。 化学組成(wt%): Ag 3.2, Zn 10.3, Ti 47.1, O 39.4
【0021】〔参考例−層状構造チタン酸カリウム粉末
の製造〕酸化チタン(TiO2 )粉末(精製アナターゼ
粉末)と炭酸カリウム(K2 CO3 )粉末とを、TiO
2 /K2 O(モル比)が2となる割合に配合して均一に
混合し、アルミナるつぼに入れ、電気炉中で焼成処理
(800 ℃×1 Hr)する。焼成物を高速ハンマーミルで粉
砕することにより、粒径0.1 〜10μmの二チタン酸カリ
ウム結晶の粉末を得る。
【0022】〔抗菌性試験〕各実施例の非晶質抗菌剤お
よび別途用意した比較抗菌剤について、菌に対する最少
発育阻止濃度(Minimum Inhibitory Concentration: M
IC)を測定し、表1に示す結果を得た。比較例 No.1
は、前記参考例で得た抗菌性金属イオンを含まない結晶
質チタン酸カリウム(ブランクテスト)、比較例 No.2
は、ゼオライトに銀イオンを吸着担持した市販の無機系
抗菌剤(銀ゼオライト)である。本発明の抗菌剤はすぐ
れた抗菌作用を有している。
【0023】(試験菌株) 大腸菌(Escherihia coli) IFO 3301 緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa )IFO 3452 黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus) IFO 12732 黒こうじカビ(Aspergillus niger) IFO 6341 オーレオバシディウム(Aureobasidium pululans) IFO
6353
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】本発明の非晶質抗菌性チタン酸化合物
は、抗菌作用,抗菌効果の持続性等にすぐれている。本
発明の抗菌剤は、粉末、圧粉成形体などとして,また樹
脂,その他の異種材との混合物,組成物,その他各種の
形態で使用され、一般細菌,真菌,藻類等,微生物の発
生増殖防止,防臭,防汚等を必要とする種々の分野に利
用することができ、例えば、建築分野、水系分野、塗料
分野、製紙分野、化粧料分野、衣料分野、空気調和装
置、厨房機器類等の分野で種々の形態で適用し,抗菌,
防黴,防臭,防汚機能を付与することすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の非晶質チタン酸化合物および出発原料
の二チタン酸カリウム(K 2 Ti 4 O 5 )のX線回折パタ
ーンを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI A01N 59/20 A01N 59/20 Z // A61K 33/24 ADZ A61K 33/24 ADZ 33/38 33/38

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チタン酸カリウムのカリウムイオンの一
    部ないし全量が抗菌性金属イオンで置換された化学組成
    を有する非晶質体であることを特徴とする非晶質抗菌性
    チタン酸化合物。
  2. 【請求項2】 抗菌性金属は、Ag,Cu,Zn,H
    g,Sn,Pb,Bi,Cd,Cr,Tlの群から選ば
    れる1種ないし2種以上であることを特徴とする請求項
    1に記載の非晶質抗菌性チタン酸化合物。
  3. 【請求項3】 二チタン酸カリウムの粉末を、カリウム
    イオン溶出処理に付して非晶質の水和チタン酸化合物に
    変換した後、抗菌性金属イオン含有水溶液と接触させ、
    イオン交換により該非晶質水和物に抗菌性金属イオンを
    導入し、ついで再結晶を生起しない温度で熱処理または
    乾燥処理することを特徴とする請求項1または請求項2
    に記載の非晶質抗菌性チタン酸化合物の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002338480A (ja) * 2001-05-17 2002-11-27 Sensho Go 抗螺旋菌剤丸薬の製法
JP2006153433A (ja) * 2004-10-26 2006-06-15 Furukawa Co Ltd 蓄熱装置
JP2012503050A (ja) * 2008-09-16 2012-02-02 サハトレーベン・ヒェミー・ゲーエムベーハー 塩基性添加剤を含む塗料材料

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