JP2011020264A - 銅箔複合体 - Google Patents

Abstract

【課題】切断面の切傷性を低下させるとともに加工性を向上させた銅箔複合体を提供する。
【解決手段】銅箔又は銅合金箔と、該銅箔又は銅合金箔の片面に設けられた樹脂層とを有する銅箔複合体であって、銅箔又は銅合金箔の厚さが２μｍ以上１０μｍ未満で、かつ引張強度が２５０ＭＰａ以下であり、樹脂層の厚さが１０μｍ以上で、かつ引張強度が２００ＭＰａ以上である。
【選択図】 なし

Description

本発明は、銅箔又は銅合金箔の片面に樹脂層を設けた銅箔複合体に関し、例えば物品の表面に貼付して抗菌性を付与できる銅箔複合体に関する。

銅または銅合金中の銅イオンが抗菌作用を有することはよく知られている。２００８年３月には米国環境保護庁（ＥＰＡ）が銅及び銅合金がメチシリン耐性黄色ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）等の病原体を殺菌することを証明し、「殺菌力のある銅および銅合金の表面は、実験対象となった病原体の９９．９％以上を２時間以内に殺菌する。さらに同じ表面を、繰り返しこの病原体で汚染し続けても、その９９％を殺菌し続ける」、「銅及び銅合金の表面は、通常の感染コントロールに必要な措置、たとえば環境表面の清掃や消毒をしなくて済むというものではないが、その措置を補完するものとして考えられる。銅及び銅合金の表面は、それだけで相互汚染を完全に防ぎきるものではないが、病原体汚染のリスクを低くすることが証明された」と報告している。

このことから、ドアノブ、手すりや壁等の不特定多数の人が触れる部分を銅または銅合金で形成することが抗菌性の観点から望ましいことが明らかである。しかしながら、現実には、銅製のドアノブ等は広く普及していない。これは、銅および銅合金は、ドアノブ、手すり、壁等に通常用いられているステンレスや壁紙といった材料に比較して高価であることや、銅が変色したり、耐久性が低いことが原因と考えられる。
そこで、薄い銅箔、又は銅箔を樹脂や紙等と張り合わせた複合材料を、ドアノブ、手すり、壁等に貼り付ける方法が考えられている。さらに、銅箔をシワ加工して、意匠性と加工性を向上する試みがなされている。（特許文献１参照）

特開平１１−２３９６０３号公報

しかしながら、上記した銅箔を貼り付ける方法の場合、銅箔が薄い金属であるため切断面が露出し、肌を切るおそれがある。そのため、切断面を折り曲げたり、切断面を樹脂等の別の素材でカバーしたりする必要があった。
また、上記した特許文献１記載の技術の場合、加工性や意匠性を向上させるために、銅箔をシワ加工や皮シボ加工しているが、シワを維持するためには、銅箔を厚くして強度を確保する必要がある。そのため、この技術の場合、銅箔の厚さを１０μm以上２０μm以下としているが、切断面の切傷性が高くなるので、切断面を露出したままの使用には不適である。

さらに、シワ加工や皮シボ加工をするためには圧延加工等が必要となり、コスト高を招く。また、シワ加工や皮シボ加工を行うと、ある程度の柔軟性は得られるものの、強度や伸びはもとの銅箔のままであり、銅箔を薄くすればするほど切れやすいという欠点を有している。このため、銅箔の裏面に補強材としてポリエチレンフィルムや紙を貼付するが、強度を補完することは容易であるものの、銅箔とフィルム等との複合体の伸びを高めることは困難である。
ここで、銅箔の伸びを向上させるには焼鈍することが一般的である。しかし、箔の場合、厚さの効果に起因して板材に比較して伸びが低くなる。例えば、通常の圧延銅箔の場合、厚みが１０μｍ未満になると伸びが１０％を超えることは少なく、伸びは５％前後の値となるが、５％程度の伸びでは加工時の応力で容易に破断してしまい、実用的とは言えなかった。

従って、本発明の目的は、切断面の切傷性を低下させるとともに加工性を向上させた銅箔複合体を提供することにある。

本発明者らは、銅箔又は銅合金箔と樹脂層との複合体を構成することで、銅箔又は銅合金箔の厚みを薄くすることができ、さらに銅箔又は銅合金箔の剛性を低下することで切断面の切傷性を低下させることを見出した。さらに、銅箔又は銅合金箔の厚みと強度、及び樹脂の強度とのバランスをとることで、銅箔複合体としての加工性、特に伸びを高くすることに成功した。
すなわち、本発明の銅箔複合体は、銅箔又は銅合金箔と、該銅箔又は銅合金箔の片面に設けられた樹脂層とを有し、前記銅箔又は銅合金箔の厚さが２μｍ以上１０μｍ未満で、かつ引張強度が２５０ＭＰａ以下であり、前記樹脂層の厚さが１０μｍ以上で、かつ引張強度が２００ＭＰａ以上である。

前記銅箔複合体の引張強度が２００ＭＰａ以下で、かつ破断歪が２０％以上であることが好ましい。
前記樹脂層がポリエチレンテレフタレートからなるか、又はポリエチレンテレフタレートフィルムと、該フィルムと前記銅箔又は銅合金箔とを接着する接着性樹脂層とからなることが好ましい。
本発明の銅箔複合体は抗菌用途に使用されることが好ましい。

本発明によれば、切断面の切傷性を低下させるとともに加工性を向上させた銅箔複合体を得ることができる。

本発明の銅箔複合体は、銅箔又は銅合金箔の片面に樹脂層を設けてなる。銅箔又は銅合金箔の他の面を露出させると、銅イオンの作用により抗菌作用を付与することができるが、抗菌用途に用いない場合は銅箔又は銅合金箔の他の面を被覆してもよい。

＜銅箔又は銅合金箔＞
銅箔又は銅合金箔の厚さが２μｍ以上１０μｍ未満で、かつ引張強度が２５０ＭＰａ以下である。
銅箔又は銅合金箔の厚さが１０μｍを超えると、銅箔又は銅合金箔の断面の強度が高くなり過ぎ、切断面の切傷性が高くなる。
一方、銅箔又は銅合金箔の厚さを２μｍ未満とすることは製造上困難であると共に、銅箔又は銅合金箔の強度が低下して複合材を作成する等の途中の工程で破断しやすくなる。
又、銅箔又は銅合金箔の引張強度が２５０ＭＰａを超えると、銅箔又は銅合金箔を薄くしたとしても銅箔複合体の引張強度が高くなり、銅箔複合体の加工性が低下する。望ましくは、銅箔又は銅合金箔の引張強度を２００ＭＰａ以下とする。銅箔又は銅合金箔の引張強度の下限は特に制限されないが、通常は１４０ＭＰａ程度となる。

銅箔の組成としては、純度９９．９％以上のタフピッチ銅、無酸素銅が挙げられる。又、銅合金箔の組成としては、要求される強度や導電性に応じて公知の銅合金を用いることができる。公知の銅合金としては、例えば、０．０１〜０．３％の錫入り銅合金や０．０１〜０．０５％の銀入り銅合金が挙げられ、特に導電性に優れたものとしてCu-0.12％Sn、Cu-0.02％Agがよく用いられる。
銅箔又は銅合金箔としては、圧延箔や電解箔を用いることができる。ただし、引張強度を２５０ＭＰａ以下とするため、圧延箔の場合は焼鈍を施した箔であることが望ましい。また、電解箔は引張強度が高く、圧延箔に比べると本発明に用いるには適さないが、引張強度が２５０ＭＰａ以下であれば電解箔であっても問題なく使用できる。ただし、電解箔の場合、引張強度が高くても銅箔自体の伸びが２０％を超える場合があり、その場合は銅箔複合体の加工性を向上させるので好ましい。一方、銅箔の切断面の切傷性に関しては、引張強度の低い銅箔に比較して電解箔の方が劣る傾向にある。

銅箔又は銅合金箔と複合される樹脂層の厚さが１０μｍ以上で、かつ引張強度が２００ＭＰａ以上である。
樹脂層の厚さが１０μｍ未満であると、銅箔複合体の強度及び伸びが銅箔又は銅合金箔の強度及び伸びに依存するようになり、銅箔複合体としての伸びが低下する。樹脂層の厚みの上限は特に制限されないが、例えば市販の樹脂フィルムを用いる場合、樹脂層の厚みの上限を５０μｍ程度とすることができる。
また、樹脂層の引張強度が２００ＭＰａ未満であると、やはり銅箔複合体の強度及び伸びが銅箔又は銅合金箔の強度及び伸びに依存するようになり、銅箔複合体としての伸びが低下する。

樹脂層は、樹脂フィルム等の単一組成から成っていてもよい。又、樹脂フィルムを接着剤を介して銅箔又は銅合金箔に積層した場合、樹脂フィルムと、接着剤を構成する接着性樹脂層とを、本発明の「樹脂層」とする。
樹脂層としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ナイロン（登録商標）、ポリビニルアルコール等を用いることができるが、厚さ、強度、価格の観点からＰＥＴが最も適している。
接着性樹脂層としては、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂とエラストマーの組み合わせ、又はアクリル樹脂等を用いることができる。接着性樹脂層の厚みは例えば１０μｍ以下程度とすることができる。従って、厚み１０〜５０μｍ程度市販の樹脂フィルムを接着性樹脂層で銅箔又は銅合金箔に積層した場合、本発明の「樹脂層」としての厚みは、樹脂フィルムの厚みと接着性樹脂層の厚みの合計となる。接着性樹脂層は、一般的にＰＥＴ、ＰＥＮ等と比較すると機械的強度が低い。このため、接着性樹脂層を含む樹脂層の強度は、ＰＥＴ、ＰＥＮ等（例えば樹脂フィルム）の強度を、樹脂フィルムの厚みと接着性樹脂層の厚みの合計で除した値にほぼ等しい

なお、本発明の銅箔複合体を対象物品に貼付し易いよう、樹脂層の裏面（樹脂層のうち銅箔側と反対の面）に裏面接着層を設けることが可能である。ただし、その場合、樹脂層の厚さ、引張強度は裏面接着層を除いた樹脂層の値で定義し、銅箔複合体の引張強度及び破断歪は裏面接着層を除いた状態で定義する。

なお、一般的なＰＥＴフィルムは、２５０ＭＰａ以上の引張強度と、１００％以上の伸びを持つ。又、ＰＥＴフィルムに高延伸加工を施して引張強度を２８０ＭＰａ以上にする場合もあるが、その場合には伸びが７０％程度まで低下することが多い。
ただし、銅箔又は銅合金箔とＰＥＴフィルムとを複合して銅箔複合体を得た場合には、銅箔複合体の伸びは１００％を大きく下回り、２０〜４０％となる。このため、ＰＥＴフィルムの最大の引張強度は発揮できず、銅箔複合体の引張強度もＰＥＴフィルムの引張強度より低くなり、加工性が向上する。

なお、銅箔複合体を製造する前の銅箔と樹脂層の引張強度等の値が既知の場合であって、銅箔複合体を製造する際に銅箔及び樹脂層の特性が大きく変化するような熱処理を行わない場合は、銅箔複合体を製造する前の上記既知の値を採用してもよい。
又、銅箔複合体から樹脂層を溶剤等で除去して残った銅箔の引張強度を測定してもよい。同様に、銅箔複合体から銅箔を酸等で除去して残った樹脂層の引張強度を測定してもよい。銅箔と樹脂層とが接着剤を介して積層されている場合は、接着剤層を溶剤等で除去すると、銅箔と樹脂層とが剥離し、銅箔と樹脂層との引張強度を別個に測定することができる。

銅箔複合体の引張強度が２００ＭＰａ以下で、かつ破断歪が２０％以上であることが好ましい。破断歪が２０％以上であると、銅箔複合体が伸びやすく、加工性が更に向上する。

本発明の銅箔複合体を、樹脂層側を対象物品に貼付し、銅箔又は銅合金箔の露出面を表側にすることで、露出した銅箔又は銅合金箔から銅イオンが流出して抗菌作用が得られる。

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。

＜銅箔複合体の製造＞
表１に示す組成の銅インゴットを熱間圧延し、表面切削で酸化物を取り除いた後、冷間圧延、焼鈍と酸洗を繰り返して所定厚みまで薄くし、最後に焼鈍を行って加工性を確保した銅箔を得た。銅箔が幅方向で均一な組織となるよう、冷間圧延時のテンション及び圧延材の幅方向の圧下条件を均一にした。次の焼鈍では幅方向で均一な温度分布となるよう複数のヒータを使用して温度管理を行い、銅の温度を測定して制御した。一部の試料については、銅合金インゴットを用い、銅合金箔を得た。銅箔及び合金箔の引張強度、伸び、及び厚みを表１に示す。
次に、表１に示す引張強度、伸び、及び厚みの市販の2軸延伸PETフィルムを、ポリウレタン系接着剤（接着後厚み2μm）で上記銅箔に貼付し、銅箔複合体を製造した。

＜引張試験＞
予め、銅箔複合体を製造する前の銅箔（合金箔）、及びPETフィルムから、幅12.7mmの短冊状の引張試験片を作製し、引張強度、伸びを測定した。
同様に、得られた銅箔複合体から幅12.7mmの短冊状の引張試験片を作製した。
引張試験は、ゲージ長さ100mm、引張速度10mm/minの条件で行い、N10の平均値を引張強度及び伸びの値として採用した。なお、銅箔複合体の引張試験は、銅箔が破断した時点で停止し、そのときの引張強度と伸びを銅箔複合体の値として測定した。ここで、銅箔複合体の引張試験は、ポリウレタン層（接着性樹脂層）を含めた状態で行った。

＜銅箔複合体の加工性＞
銅箔複合体の伸びに応じて、以下の基準で評価した。
◎：銅箔複合体の伸びが２０％以上
○：銅箔複合体の伸びが２０％未満で１０％以上
×：銅箔複合体の伸びが１０％未満
＜銅箔複合体の切傷性＞
銅箔複合体をはさみで切断し、その切断面を指で触り、その部分の皮膚の状態を観察し、傷の有無を目視で判断した。以下の基準で評価した。
○：皮膚に傷が見られない
△：皮膚に微細な傷が認められる
×：皮膚が切傷する
得られた結果を表１に示す。

表１から明らかなように、各実施例の場合、銅箔複合体の加工性と切傷性が共に良好であった。但し、銅箔の引張強度が２００ＭＰａを超えた実施例４の場合、他の実施例に比べて切傷性が少し劣化したが、実用上は問題ない。

一方、銅箔の厚みが１０μｍを超えた比較例１、２の場合、銅箔の断面の強度が高く、切傷性が劣化した。
又、樹脂層の厚みが１０μｍ未満である比較例３の場合、銅箔複合体の特性（伸び）が銅箔の伸びに依存するようになり、銅箔複合体の伸びが低下して加工性が劣化した。
銅が引張強度が２５０ＭＰａを超えた比較例４の場合、銅箔複合体の引張強度も高くなり、銅箔複合体の伸びが低下して加工性が劣化した。又、銅箔の断面の強度が高く、切傷性も劣化した。
樹脂層が引張強度が２００ＭＰａ未満である比較例５の場合、銅箔複合体の特性（伸び）が銅箔の伸びに依存するようになり、銅箔複合体の伸びが低下して加工性が劣化した。

Claims (4)

1. 銅箔又は銅合金箔と、該銅箔又は銅合金箔の片面に設けられた樹脂層とを有する銅箔複合体であって、
   前記銅箔又は銅合金箔の厚さが２μｍ以上１０μｍ未満で、かつ引張強度が２５０ＭＰａ以下であり、
   前記樹脂層の厚さが１０μｍ以上で、かつ引張強度が２００ＭＰａ以上である銅箔複合体。
2. 前記銅箔複合体の引張強度が２００ＭＰａ以下で、かつ破断歪が２０％以上である請求項１に記載の銅箔複合体。
3. 前記樹脂層がポリエチレンテレフタレートからなるか、又はポリエチレンテレフタレートフィルムと、該フィルムと前記銅箔又は銅合金箔とを接着する接着性樹脂層とからなる請求項１又は２に記載の銅箔複合体。
4. 抗菌用途に使用される請求項１〜３のいずれか記載の銅箔複合体。