(57)【要約】【課題】基材表面の本来の特性を残したまま該表面に高機能が付与された高機能セラミックス体と、その製造方法を提供する。【解決手段】セラミックスよりなる基材と、該基材の表面に存在する機能付与材とを有する高機能セラミックス体において、該基材の表面にマイクロポアが存在し、該マイクロポア内に前記機能付与材が存在していることを特徴とする高機能セラミックス体。基材に機能付与材を投射、擦り付け、又は液状物の付着とマイクロポア以外の液状物の除去によって機能付与材をマイクロポア内に配置させる高機能セラミックスの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスよりなる基材と、該基材の表面に存在する機能付与材とを有する高機能セラミックス体において、
該基材の表面にマイクロポアが存在し、該マイクロポア内に前記機能付与材が存在していることを特徴とする高機能セラミックス体。
【請求項２】
請求項１において、前記基材の表面のうち前記マイクロポア以外の少なくとも一部が基材の露出面となっていることを特徴とする高機能セラミックス体。
【請求項３】
請求項１又は２において、該機能付与材は、抗菌作用、吸着作用、触媒作用、防汚作用、防臭作用のうちの少なくとも1つの作用を奏するものであることを特徴とする高機能セラミックス体。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高機能セラミックス体を製造する方法であって、
該基材に機能付与材を投射して機能付与材を前記マイクロポア内に配置させることを特徴とする高機能セラミックス体の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高機能セラミックス体を製造する方法であって、
該基材に機能付与材を押し付け又は擦り付けて機能付与材を前記マイクロポア内に配置させることを特徴とする高機能セラミックス体の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高機能セラミックス体を製造する方法であって、
該基材に機能付与材の液状物を付着させた後、マイクロポア以外の液状物を除去することにより機能付与材を前記マイクロポア内に配置させることを特徴とする高機能セラミックス体の製造方法。
【請求項７】
請求項４ないし６のいずれか１項において、さらに、その後加熱して機能付与材をマイクロポア内面に固着させることを特徴とする高機能セラミックス体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材表面に抗菌作用、吸着作用、触媒作用などの高機能を付与するための機能付与材を存在させた高機能セラミックス体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、食器類，調理用具，医療用具等の微生物学的な衛生状態が重視されるものに限らず、自動車用品，住宅／建築用品，自動車用品，日用雑貨，事務機器類等の広範囲な商品において、抗菌性を付与したものが注目されている。
【０００３】
基材に抗菌性を付与するために、基材表面に抗菌剤を含むコーティング層を形成することが従来より行われている。
【０００４】
例えば特開平１０−２５１５５７号公報には、抗菌性金属又は有機系抗菌物質を含む特定の抗菌剤が含有された塗料を塗装することにより抗菌性を付与した鋼板が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２５１５５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
機能付与材含有塗料を基材に塗布した場合、基材表面が塗膜で覆われてしまい、基材表面の特性（例えば美観）などが損われる。
【０００６】
本発明は、基材表面の本来の特性を残したまま該表面に高機能が付与された高機能セラミックス体と、その製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の高機能セラミックス体は、セラミックスよりなる基材と、該基材の表面に存在する機能付与材とを有する高機能セラミックス体において、該基材の表面にマイクロポアが存在し、該マイクロポア内に前記機能付与材が存在していることを特徴とするものである。
【０００８】
この基材の表面のうち前記マイクロポア以外の少なくとも一部が基材の露出面となっていることが好ましい。
【０００９】
この機能付与材は、抗菌作用、吸着作用、触媒作用、防汚作用、防臭作用のうちの少なくとも1つの作用を奏するものであることが好ましい。
【００１０】
かかる本発明の高機能セラミックス体は、基材に機能付与材を投射して機能付与材を前記マイクロポア内に配置させることによって製造することができる。
【００１１】
また、本発明の高機能セラミックス体は、該基材に機能付与材を押し付け又は擦り付けて機能付与材を前記マイクロポア内に配置させることによって製造することができる。
【００１２】
さらに、本発明の高機能セラミックス体は、該基材に機能付与材の液状物を付着させた後、マイクロポア以外の液状物を除去することにより機能付与材を前記マイクロポア内に配置させることによって製造することができる。
【００１３】
なお、その後加熱して機能付与材をマイクロポア内面に固着させるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の高機能セラミックス体にあっては、マイクロポア内に存在する機能付与材によって抗菌作用、吸着作用、触媒作用、防汚作用、防臭作用などの作用が奏される。
【００１５】
本発明の高機能セラミックス体にあっては、マイクロポア以外の面の少なくとも一部を露出面とすることにより、基材本来の特性（例えば美観）も発揮させることができる。
【００１６】
本発明は、セラミックスの表面にあるマイクロポア（孔径０．０５〜２０μｍ程度）に各種金属、各種金属酸化物、各種塩類、有機化合物、各種触媒などを固定化させることによりセラミックス表面に新たな機能を付与するものであるから、商品の意匠を変えずにセラミックス製品表面のみに高機能を付与することができる。また、これまでにない機能を付与したセラミックス製品を提供できる可能性が大きく広がる。
【００１７】
例えば、μオーダーの空隙の中に固定化させることにより、著しく耐摩耗性に優れた商品を提供することができる。また、セラミックスの表面のみに機能付与材を分布させるため、セラミックス全体に機能付与材を含有させる場合に比べて機能付与材の使用量を少なくすることができる。更に、焼成後のセラミックス製品に後加工することも可能である。
【００１８】
本発明によれば、タイルや衛生陶器等の表面へ、抗菌材料等の機能付与材を高濃度に分布させることができる。抗菌に最も効果のある、製品表面のみに抗菌剤を分布させることができるため、抗菌活性が高い商品を提供することができる。例えば細菌などの増殖に起因する水回りのヌメリを、より軽減させることができる。
【００１９】
本発明において、セラミックス基材表面に金属を保持させた場合、基材表面の帯電を抑制し、浮遊粉塵（排気ガス中のカーボンなど）の基材表面への付着を防止することができる。屋内壁の場合、付着した浮遊粉塵に雑菌が繁殖することを防ぐことが期待できるため、抗菌技術と複合化することにより、より衛生的な環境を提供することができる。
【００２０】
本発明において、タイル等の建材表面に金属を多量に存在させることにより、熱線反射機能を付与し、冷房などに使用しているエネルギーを抑えることができる。
【００２１】
また、建材の表面又は裏面に金属を多量に存在させることにより、電磁波による発熱作用を付与することができる。この熱を利用して、熱可塑性のタイル接着剤を軟化させて既存タイルを剥すことができる。
【００２２】
本発明において、ノズルより圧縮空気で機能付与材を基材表面に高速投射し、対象物表面に無数に存在するマイクロポアの中だけに、機能付与材を固定化する場合には、高速投射された機能付与材がマイクロポア内で粉砕、変形することによりマイクロポア内に充填され、強固に固定化される。例えば、ブラスト装置を用いて銀などの抗菌剤をタイルに高速投射し、タイル表面に抗菌剤を分布させる場合には、抗菌剤がタイルに衝突する際のエネルギーが、熱エネルギーに変換されるため、瞬間的に高温になりタイルに溶融付着させることができる。投射する際の空気の圧力や、投射時間、抗菌剤の粒度を調整することで、タイルの色合いを損なうことなく抗菌性能を付与させることができる。銀粉末を投射させたタイルは、黄色ブドウ球菌で抗菌性能があることが確認された。
【００２３】
従って、コーティング剤などの固定化剤が不要である。また、投射時間や圧力、ノズルからの距離、機能付与材の粒度等をコントロールすることにより、商品の意匠を変化させずに、マイクロポア内のみに機能付与材を固定化できる。固定化は常温で行うことができ、機能付与材の熱による機能劣化を防ぐことができる。
【００２４】
また、製品レベルの部材にも処理が可能なことから、小ロットでの抗菌処理をすることができる。
【００２５】
本発明によれば、釉薬に抗菌剤を添加する必要がないことから、いままで抗菌性を付与させることが難しかった特定の色番や、釉薬を使用していない商品、輸入などの仕入れ商品についても意匠性を変えずに抗菌効果を付与させることができる。
【００２６】
本発明において、セラミックス基材の表面に機能付与材粉末を乗せ、ブラシ、ゴム、樹脂などを張った回転パッドなどでセラミックス表面に機能付与材をこすり付けることによっても、マイクロポア内に機能付与材を充填し、強固に固定化することができる。
【００２７】
この場合も、さらにそのセラミックス表面を瞬間的に加熱することで、マイクロポア内で機能付与材を強固に溶融付着させることができる。
【００２８】
なお、機能付与材をこすり付ける際の圧力や、処理時間・回転パッドに張り付ける素材・機能付与材の粒度を調整することで、商品の意匠を損なうことなく、セラミックス表面のマイクロポア内に機能付与材を充填・固定化することができる。この場合も、プライマー処理・カップリング剤処理にかかるコストをなくすことができる。また簡易な設備で、セラミックス表面のマイクロポア内に機能付与材を充填・固定化させることができる。
【００２９】
本発明では、機能付与材を水または各種溶媒にてスラリー化、分散液化、溶液化させたものをセラミックス表面に塗布（刷毛、スプレーなど）し、表面を十分拭き取ることによりマイクロポア内に機能付与材を充填してもよい。さらに充填、固定を強固にするため、分散液等塗布後、回転パッドやブラシでこすりつけたり、拭き取り後バーナーや電磁波などでセラミックス表面を瞬間的に加熱することで、強固に固定化してもよい。
【００３０】
このように機能付与材を含んだスラリーや分散液を塗るだけで、マイクロポア内に機能付与材を充填、固定化させることができる。ただし、固定化は弱い。従って、機能付与材が熱劣化しない場合は、バーナーなどで熱をかけることで密着力の向上や機能の活性化を図ることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００３２】
本発明では、セラミックスよりなり、表面にマイクロポアを有する機能付与材の該マイクロポア内に機能付与材を存在させる。この基材を構成するセラミックスは、酸化物セラミックス、非酸化物セラミックス、両者の混在したセラミックスのいずれでもよい。このセラミックスはマイクロポアを有する焼結体であることが好ましいが、表面にマイクロポアが存在するならばガラスであってもよい。セラミックスの商品形態としては、タイル等の建材や衛生陶器などが好適であるが、これに限定されない。セラミックスは施釉されていてもよい。なお、釉の表面には、通常、マイクロポアが存在する。
【００３３】
上記のマイクロポアとしては、基材表面に露呈する孔径が０．０５〜２０μｍであり、深さが５〜１０μｍ程度であるものが好適である。基材表面におけるマイクロポアの存在密度としては、３００〜１０００個／ｃｍ２程度が好適である。
【００３４】
機能付与材としては、抗菌作用、吸着作用、触媒作用、防汚作用、防臭作用などを奏するものが用いられるが、中でも抗菌作用を奏するものが好適である。抗菌作用を奏する機能付与材としては、銀、銅、亜鉛などの金属、酸化チタンなどのセラミックス、アジピン酸などの有機物が例示される。
【００３５】
防汚作用を奏するものとしては、錫などの金属が例示される。
【００３６】
過マンガン酸カリウムは臭気や有機物の除去作用を奏する機能付与材として用いることができる。
【００３７】
ヘキサメタリン酸ナトリウムは、洗浄作用や防腐作用を奏する機能付与材として用いることができる。
【００３８】
アジピン酸ナトリウムはホルムアルデヒドなどの吸着作用を奏する機能付与材として用いることができる。
【００３９】
機能付与材を基材表面のマイクロポア内に存在させるには、機能付与材を投射するか、機能付与材を押し付けるか、擦り付けるか、又は液状物を付着させた後、マイクロポア以外の液状物を拭き取り等により除去する方法が好適である。
【００４０】
投射は溶射よりも、常温で行うショットブラスト処理が好適である。このショットブラスト処理であれば、マイクロポア以外の基材表面に当った機能付与材は、表面に付着することが殆どなく、マイクロポア内に選択的に機能付与材を配置することができる。
【００４１】
押し付け又は擦り付けを行うには、機能付与材の粉末を基材表面に載せ、布状物によって粉体を強く基材表面に押し付けつつ基材と布状物を相対移動（直線往復移動又は回転）させるのが好ましい。
【００４２】
なお、押し付け又は擦り付けの一形態として、機能付与材のワイヤブラシを基材表面に押し付けるか叩き付けるか、擦り付ける手法を採用してもよい。
【００４３】
液状物を用いる場合、液状物としては機能付与材の水溶液、分散液のいずれでもよく、また機能付与材を加熱融解させた液状物であってもよい。拭き取りを行うには、布状物又はスポンジなどを用いるのが好ましい。
【００４４】
マイクロポア内に配置した機能付与材の保持を強固なものとするために、さらにその後加熱し、機能付与材をマイクロポア内面に融着等によって固着させてもよい。この加熱を行うには、基材を炉内で加熱してもよく、基材表面にバーナーの火炎や高温熱風を当てるようにしてもよい。
【実施例】
【００４５】
実施例１
施釉タイル（１００×１００×１０ｍｍ、株式会社ＩＮＡＸ製ＩＰＷ−２００／ＧＬ−１）に銀粉末をサンドブラスト装置を用いて投射した。
【００４６】
このタイルの表面には、平均孔径約３μｍで平均深さ約５μｍのマイクロポアが３００〜５００個／ｃｍ２の割合で存在する。
【００４７】
口径９ｍｍのノズルより０．６ＭＰａに加圧した圧縮空気で、粒径１０〜２００μｍ平均粒径６０μｍの銀粉末（福田金属、Ａｇ−Ｅ  ２００−３５０）を、上記タイルにノズルからタイル表面まで２０ｃｍ間隔をあけて、１分間投射した。上記処理を行ったタイル表面の銀分布を観察したところ、各孔に銀が充填されていることが認められた。タイル断面を顕微鏡観察した写真の模写図を図１に示す。この断面観察により、１個の孔内には平均して０．６８μｇの銀が存在することが認められた。
【００４８】
このようにして得られた銀担持タイルの抗菌試験を行ったところ、２４時間後の平均生菌数及び抗菌活性値（ＪＩＳ  Ｚ  ２８０１）は表１の通りであった。
【００４９】
表１には、参考のために未処理のタイルについての測定結果を示してある。
比較例１
釉薬に銀を混合して施釉し、焼成して得たタイルについて同様の測定を行った。結果を表１に併せて示す。なお、釉薬層の厚みは３００μｍであり、釉薬中の銀はイオンとして存在している。
【００５０】
実施例２
図２に示すように、上記のタイル１の表面に粒径２〜１０μｍの銀系抗菌剤（シンコーフレックス、ＳＩＰ−２３０）を１００ｍｇ／ｃｍ２の割合でまぶし、次いで、回転する円板２に張り付けたフェルト布で圧力をかけて擦り付け、タイル表面にあるマイクロポア内に銀系抗菌材を充填したあとで、バーナーの火炎で数秒間加熱することにより、マイクロポア内に銀系抗菌材を固定化させた。
【００５１】
フェルト厚さは２ｍｍ、押し付け圧力は１０ｋｇ／ｃｍ２とした。このタイルの抗菌試験結果を表１に示す。
【００５２】
実施例３
線径１ｍｍの銀ワイヤを８０本／ｃｍ２の密度で５００本植設してブラシとした。このブラシを上記タイルの表面に万遍なく擦り付けてマイクロポア内に銀を充填した。擦り付け回数は往復で１０回とした。
【００５３】
このタイルの抗菌試験結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2008105910.tif 000003
【００５５】
表１の通り、本発明によると抗菌作用に優れたタイルが得られる。なお、いずれの実施例のタイルも、外観は未処理タイルと同様の美麗なものであった。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施例１のタイル表面の断面の模写図である。
【図２】実施例２の方法の説明図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  タイル
２  円板
【図１】
2008105910.tif 000004
【図２】
2008105910.tif 000005