JP2022014495A - 抗菌部材 - Google Patents
抗菌部材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022014495A JP2022014495A JP2020116807A JP2020116807A JP2022014495A JP 2022014495 A JP2022014495 A JP 2022014495A JP 2020116807 A JP2020116807 A JP 2020116807A JP 2020116807 A JP2020116807 A JP 2020116807A JP 2022014495 A JP2022014495 A JP 2022014495A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- oxide
- layer
- substrate
- copper
- antibacterial
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 title claims abstract description 82
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 119
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 118
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 88
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 86
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 53
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 9
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 30
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- 238000005477 sputtering target Methods 0.000 description 14
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 11
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 3
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000000840 anti-viral effect Effects 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018137 Al-Zn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018573 Al—Zn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018725 Sn—Al Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 1
- 229910007610 Zn—Sn Inorganic materials 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000000538 analytical sample Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 polyethylene phthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 238000005546 reactive sputtering Methods 0.000 description 1
- 239000012925 reference material Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010301 surface-oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
【課題】抗菌性および屈曲性に優れ、安定して使用することが可能な抗菌部材を提供する。【解決手段】基板１１と、この基板１１上に成膜された下地層１２と、この下地層１２の基板１１とは反対側の面に形成されるとともに最表層に配置された銅層１３と、を有しており、銅層１３は、銅又は銅合金で構成され、下地層１２は、金属酸化物で構成されており、基板１１は、可撓性樹脂材料で構成されていることを特徴とする。曲率半径６ｍｍでの屈曲試験を１００回実施後において、クラックが確認されないことが好ましい。【選択図】図１
Description
本発明は、抗菌性および屈曲性に優れた抗菌部材に関するものである。
一般に、医療機関、公共施設、衛生管理に厳しい研究施設（例えば食品、化粧品、医薬品等）において使用される机、椅子、棚等の什器や、手すり、ドアノブ等においては、多数の人が触れるおそれがあるため、伝染病の予防、ウィルスや細菌の拡散防止の観点からも抗菌性を有していることが望ましい。
ここで、机、椅子、棚等の什器や、手すり、ドアノブ等の各種製品の表面に抗菌性を付与するものとして、例えば特許文献１、２に示す抗菌フィルム（抗ウィルス性フィルム）が提案されている。
特許文献１においては、可撓性高分子フィルム基材の表面に抗菌性金属薄膜（例えば、銅、銀、銅合金、銀合金）を形成した抗菌フィルムが提案されている。
特許文献２においては、基材となるフィルム上に、ＣｕおよびＰｄからなる金属粒子が島状に散在した抗ウィルス性フィルムが提案されている。
特許文献１においては、可撓性高分子フィルム基材の表面に抗菌性金属薄膜（例えば、銅、銀、銅合金、銀合金）を形成した抗菌フィルムが提案されている。
特許文献２においては、基材となるフィルム上に、ＣｕおよびＰｄからなる金属粒子が島状に散在した抗ウィルス性フィルムが提案されている。
ところで、特許文献１，２に開示された抗菌性フィルムにおいては、基材として樹脂フィルムを用いており、基材を構成する樹脂材料からの水分により、基材と金属薄膜との密着性が阻害されることがあった。このため、抗菌性フィルムを屈曲させた際に、基材と金属薄膜とが剥離したり、基材や金属薄膜にクラックが生じたりするおそれがあった。
本発明は、以上のような事情を背景としてなされたものであって、抗菌性および屈曲性に優れ、安定して使用することが可能な抗菌部材を提供することを目的としている。
この課題を解決するために、本発明の抗菌部材は、基板と、この基板上に成膜された下地層と、この下地層の前記基板とは反対側の面に形成されるとともに最表層に配置された銅層と、を有しており、前記銅層は、銅又は銅合金で構成され、前記下地層は、金属酸化物で構成されており、前記基板は、可撓性樹脂材料で構成されていることを特徴としている。
この構成の抗菌部材においては、最表層に銅又は銅合金からなる銅層が配置されているので、抗菌性に優れている。
また、前記基板が可撓性樹脂材料で構成されており、この基板と銅層との間に、金属酸化物からなる下地層が配設されているので、基板を構成する可撓性樹脂材料からの水分が銅層側に移動することが抑制され、基板と銅層との密着性が確保される。よって、本発明の抗菌部材を屈曲させた場合であっても、基板と銅層との剥離やクラックの発生を抑制でき、安定して使用することができる。
なお、銅層は、銅又は銅合金で構成され、その表面に酸化膜が形成されていてもよい。
また、前記基板が可撓性樹脂材料で構成されており、この基板と銅層との間に、金属酸化物からなる下地層が配設されているので、基板を構成する可撓性樹脂材料からの水分が銅層側に移動することが抑制され、基板と銅層との密着性が確保される。よって、本発明の抗菌部材を屈曲させた場合であっても、基板と銅層との剥離やクラックの発生を抑制でき、安定して使用することができる。
なお、銅層は、銅又は銅合金で構成され、その表面に酸化膜が形成されていてもよい。
ここで、本発明の抗菌部材においては、曲率半径６ｍｍでの屈曲試験を１００回実施後において、クラックが確認されないことが好ましい。
この場合、上述のように屈曲試験を実施した場合でもクラックが生じていないため、様々な形状の製品の表面に対して密着させて配置することができ、製品の表面に抗菌性を付与することができる。
この場合、上述のように屈曲試験を実施した場合でもクラックが生じていないため、様々な形状の製品の表面に対して密着させて配置することができ、製品の表面に抗菌性を付与することができる。
また、本発明の抗菌部材においては、前記銅層の厚みが５μｍ以下であることが好ましい。
この場合、銅層の厚みが上述のように抑制されているので、屈曲させた際に銅層においてクラックが生じることを抑制できるとともに、下地層から剥離することが抑制され、屈曲性をさらに向上させることができる。
この場合、銅層の厚みが上述のように抑制されているので、屈曲させた際に銅層においてクラックが生じることを抑制できるとともに、下地層から剥離することが抑制され、屈曲性をさらに向上させることができる。
さらに、本発明の抗菌部材においては、前記下地層の厚みが５００ｎｍ以下であることが好ましい。
この場合、下地層の厚みが上述のように抑制されているので、屈曲させた際に下地層においてクラックが生じることを抑制することができ、屈曲性をさらに向上させることができる。
この場合、下地層の厚みが上述のように抑制されているので、屈曲させた際に下地層においてクラックが生じることを抑制することができ、屈曲性をさらに向上させることができる。
また、本発明の抗菌部材においては、前記基板の厚みが５００μｍ以下であることが好ましい。
この場合、基板の厚みが上述のように抑制されているので、基板自体の屈曲性が確保され、屈曲性をさらに向上させることができる。
この場合、基板の厚みが上述のように抑制されているので、基板自体の屈曲性が確保され、屈曲性をさらに向上させることができる。
さらに、本発明の抗菌部材においては、前記下地層を構成する前記金属酸化物は、Ｉｎ酸化物，Ｓｎ酸化物，Ｚｎ酸化物，Ｎｂ酸化物，Ｔｉ酸化物，Ａｌ酸化物，Ｇａ酸化物，Ｗ酸化物，Ｍｏ酸化物、Ｓｉ酸化物，Ｚｒ酸化物，Ｔａ酸化物，Ｙ酸化物，Ｇｅ酸化物，Ｃｕ酸化物，Ａｇ酸化物から選択されるいずれか一種又は二種以上を含むことが好ましい。
この場合、前記下地層が、上述の金属酸化物で構成されているので、基板を構成する樹脂材料からの水分が銅層側へ移動することを確実に抑制し、基板と銅層との密着性をさらに向上することができ、屈曲性をさらに向上させることができる。
この場合、前記下地層が、上述の金属酸化物で構成されているので、基板を構成する樹脂材料からの水分が銅層側へ移動することを確実に抑制し、基板と銅層との密着性をさらに向上することができ、屈曲性をさらに向上させることができる。
また、本発明の抗菌部材においては、前記銅層は、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｎのから選択される一種又は二種以上を合計で０．１ｍａｓｓ％以上含むとともに、Ｃｕの含有量が４５ｍａｓｓ％以上とされた銅合金で構成されていることが好ましい。
この場合、銅層におけるＣｕの含有量が４５ｍａｓｓ％以上とされているので、抗菌性を十分に確保することができる。また、銅層が、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｎのから選択される一種又は二種以上を合計で０．１ｍａｓｓ％以上含んでいるので、銅層の変色を抑制することができる。
この場合、銅層におけるＣｕの含有量が４５ｍａｓｓ％以上とされているので、抗菌性を十分に確保することができる。また、銅層が、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｎのから選択される一種又は二種以上を合計で０．１ｍａｓｓ％以上含んでいるので、銅層の変色を抑制することができる。
さらに、本発明の抗菌部材においては、前記銅層の表層には、Ｃｕ酸化膜が形成されており、このＣｕ酸化膜におけるＣｕＯとＣｕ２Ｏのモル比率ＣｕＯ／Ｃｕ２Ｏが、ＣｕＯ／Ｃｕ２Ｏ＜１であることが好ましい。
この場合、銅層の表層に形成されたＣｕ酸化膜においてＣｕ２ＯがＣｕＯよりも多く含まれており、抗菌性を十分に確保することができる。
この場合、銅層の表層に形成されたＣｕ酸化膜においてＣｕ２ＯがＣｕＯよりも多く含まれており、抗菌性を十分に確保することができる。
また、本発明の抗菌部材においては、前記基板の前記下地層とは反対側の面に粘着層が設けられていることが好ましい。
この場合、粘着層を用いて、各種製品の表面に抗菌部材を容易に配置することが可能となる。
この場合、粘着層を用いて、各種製品の表面に抗菌部材を容易に配置することが可能となる。
本発明によれば、抗菌性および屈曲性に優れ、安定して使用することが可能な抗菌部材を提供することができる。
以下に、本発明の一実施形態である抗菌部材について説明する。
本実施形態である抗菌部材１０は、例えば、机、椅子、棚等の什器や、手すり、ドアノブ等の各種製品の表面に配置され、各種製品の表面に抗菌性を付与するものである。
本実施形態である抗菌部材１０は、例えば、机、椅子、棚等の什器や、手すり、ドアノブ等の各種製品の表面に配置され、各種製品の表面に抗菌性を付与するものである。
本実施形態である抗菌部材１０は、図１に示すように、基板１１の一面（図１において上面）に配設された下地層１２と、この下地層１２の基板１１とは反対側の面側に積層された銅層１３と、を備えている。
なお、本実施形態においては、図１に示すように、基板１１の下地層１２とは反対側の面に粘着層１５が形成されている。
なお、本実施形態においては、図１に示すように、基板１１の下地層１２とは反対側の面に粘着層１５が形成されている。
ここで、本実施形態である抗菌部材１０は、屈曲性に優れており、様々な形状の製品の表面に密着させて配設することができる。
具体的には、本実施形態である抗菌部材１０においては、曲率半径６ｍｍでの屈曲試験を１００回実施後においてクラックが確認されないことが好ましい。
具体的には、本実施形態である抗菌部材１０においては、曲率半径６ｍｍでの屈曲試験を１００回実施後においてクラックが確認されないことが好ましい。
基板１１は、下地層１２および銅層１３を支持するものであり、本実施形態では、屈曲性に優れた可撓性樹脂材料で構成されている。
基板１１を構成する可撓性樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンフタレート（ＰＥＴ），ポリオレフィン（ＰＯ），アクリル，ポリ塩化ビニル等が挙げられる。
基板１１を構成する可撓性樹脂材料としては、例えば、ポリエチレンフタレート（ＰＥＴ），ポリオレフィン（ＰＯ），アクリル，ポリ塩化ビニル等が挙げられる。
ここで、本実施形態において、抗菌部材１０の屈曲性をさらに確保するためには、基板１１の厚みは、５００μｍ以下であることが好ましく、４００μｍ以下であることがより好ましく、３００μｍ以下であることがさらに好ましい。一方、基板１１の剛性を確保するためには、基板１１の厚みは、１０μｍ以上であることが好ましく、２５μｍ以上であることがより好ましく、５０μｍ以上であることがさらに好ましい。
下地層１２は、可視光が透過する金属酸化物で構成されている。下地層１２が、基板１１からのガス成分・水分が銅層１３へと到達することを抑制するバリア層として機能し、界面の剥離現象を抑える作用効果を有している。また、基板１１と銅層１３の間に下地層１２として金属酸化物を配置することで、銅層１３（Ｃｕ）と下地層１２（金属酸化物）間の界面エネルギーが下がり、銅層１３におけるＣｕの凝集を抑える作用効果を有している。
下地層１２を構成する金属酸化物としては、Ｉｎ酸化物，Ｓｎ酸化物，Ｚｎ酸化物，Ｎｂ酸化物，Ｔｉ酸化物，Ａｌ酸化物，Ｇａ酸化物，Ｗ酸化物，Ｍｏ酸化物、Ｓｉ酸化物，Ｚｒ酸化物，Ｔａ酸化物，Ｙ酸化物，Ｇｅ酸化物，Ｃｕ酸化物，Ａｇ酸化物から選択されるいずれか一種又は二種以上を含むことが好ましい。
具体的には、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物，Ａｌ－Ｚｎ酸化物，Ｉｎ－Ｚｎ酸化物，Ｚｎ－Ｓｎ酸化物，Ｚｎ－Ｓｎ－Ａｌ酸化物，Ｇａ－Ｚｎ酸化物，Ｚｎ－Ｙ酸化物，Ｇａ－Ｚｎ－Ｙ酸化物，Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物等が挙げられる。
具体的には、Ｉｎ－Ｓｎ酸化物，Ａｌ－Ｚｎ酸化物，Ｉｎ－Ｚｎ酸化物，Ｚｎ－Ｓｎ酸化物，Ｚｎ－Ｓｎ－Ａｌ酸化物，Ｇａ－Ｚｎ酸化物，Ｚｎ－Ｙ酸化物，Ｇａ－Ｚｎ－Ｙ酸化物，Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ酸化物等が挙げられる。
ここで、本実施形態において、抗菌部材１０の屈曲性をさらに確保するためには、下地層１２の厚みは、５００ｎｍ以下であることが好ましく、４００ｎｍ以下であることがより好ましく、３００ｎｍ以下であることがさらに好ましい。一方、バリア層としての作用効果をさらに奏功せしめるためには、下地層１２の厚みは、２ｎｍ以上であることが好ましく、５ｎｍ以上であることがより好ましく、１０ｎｍ以上であることがさらに好ましい。
銅層１３は、銅又は銅合金で構成されている。ここで、銅又は銅合金においては、抗菌作用（菌を減らす作用を含む）を有することが知られている。多数の人が接触するような部材に抗菌性（菌を減らす作用）のある銅合金を使用することで様々な菌、ウィルスによる感染を予防することが可能となる。
ここで、本実施形態において、抗菌部材１０の屈曲性をさらに確保するためには、銅層１３の厚みは、５μｍ以下であることが好ましく、４μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以下であることがさらに好ましい。一方、抗菌性を十分に確保するためには、銅層１３の厚みは、５ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましく、１５ｎｍ以上であることがさらに好ましい。
また、本実施形態においては、銅層１３がＺｎ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｎのから選択される一種又は二種以上を合計で０．１ｍａｓｓ％以上含むとともに、Ｃｕの含有量が４５ｍａｓｓ％以上とされた銅合金で構成されていてもよい。
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｎのから選択される一種又は二種以上を合計で０．１ｍａｓｓ％以上含むことにより、成膜した際の銅層１３の均一性や耐久性などを大きく向上させることが可能となる。なお、この作用効果を十分に奏功せしめるためには、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｎのから選択される一種又は二種以上の合計含有量を０．２ｍａｓｓ％以上とすることがより好ましく、０．３ｍａｓｓ％以上とすることがさらに好ましい。
また、Ｃｕの含有量が４５ｍａｓｓ％以上であれば、Ｃｕによる抗菌性を十分に確保することが可能となる。なお、Ｃｕの含有量の下限は、４７．５ｍａｓｓ％以上であることがより好ましく、５０ｍａｓｓ％以上であることがさらに好ましい。
Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｎのから選択される一種又は二種以上を合計で０．１ｍａｓｓ％以上含むことにより、成膜した際の銅層１３の均一性や耐久性などを大きく向上させることが可能となる。なお、この作用効果を十分に奏功せしめるためには、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｎのから選択される一種又は二種以上の合計含有量を０．２ｍａｓｓ％以上とすることがより好ましく、０．３ｍａｓｓ％以上とすることがさらに好ましい。
また、Ｃｕの含有量が４５ｍａｓｓ％以上であれば、Ｃｕによる抗菌性を十分に確保することが可能となる。なお、Ｃｕの含有量の下限は、４７．５ｍａｓｓ％以上であることがより好ましく、５０ｍａｓｓ％以上であることがさらに好ましい。
さらに、本実施形態においては、銅層１３の最表面にＣｕ酸化膜が形成されることがある。この銅層１３の最表面において、ＣｕＯとＣｕ２Ｏのモル比率ＣｕＯ／Ｃｕ２Ｏが、ＣｕＯ／Ｃｕ２Ｏ＜１であることが好ましい。すなわち、Ｃｕ２ＯをＣｕＯよりも多含むことが好ましい。Ｃｕ２ＯをＣｕＯよりも多く含むことで、抗菌性を十分に確保することが可能となる。
なお、ＣｕＯとＣｕ２Ｏのモル比率ＣｕＯ／Ｃｕ２Ｏは、０．９未満であることがより好ましく、０．８未満であることがより好ましい。
なお、ＣｕＯとＣｕ２Ｏのモル比率ＣｕＯ／Ｃｕ２Ｏは、０．９未満であることがより好ましく、０．８未満であることがより好ましい。
以下に、本実施形態に係る抗菌部材１０の製造方法について説明する。
まず、粘着層１５を形成した基板１１を準備する。
次に、スパッタリング法により、基板１１の一方の面（粘着層１５とは反対側の面）に、下地層１２を成膜する。このとき、下地層１２を構成する酸化物に対応した組成のスパッタリングターゲットを用いることが好ましい。例えば、下地層１２を構成する金属酸化物からなる酸化物スパッタリングターゲットを用いてもよいし、下地層１２を構成する金属酸化物の金属スパッタリングターゲットを用いて酸素を導入して反応性スパッタ法を適用してもよい。なお、スパッタリングターゲットの導電性等を考慮して、ＤＣ（直流）スパッタ、ＲＦ（高周波）スパッタ、ＭＦ（中周波）スパッタ、ＡＣ（交流）スパッタ等を適宜選択して使用することが好ましい。
次に、成膜した下地層１２の上に、スパッタリング法により、銅層１３を成膜する。このとき、銅層１３を構成する銅又は銅合金に対応した組成のスパッタリングターゲットを用いる。このとき、銅層１３の厚みが指定の厚みとなるように、スパッタ条件を適宜調整する。なお、スパッタリング時には、一定時間成膜した際の膜厚を段差測定計（ＤＥＫＴＡＫ－ＸＴ）で測定することでスパッタリングレートを測定し、その値から成膜時間を調整して、狙い膜厚となるように成膜する。
上述の工程により、本実施形態である抗菌部材１０を製造することが可能となる。
以上のような構成とされた本実施形態である抗菌部材１０によれば、最表層に銅又は銅合金からなる銅層１３が配置されているので、抗菌性に優れている。
また、基板１１が可撓性樹脂材料で構成されており、この基板１１と銅層１３との間に、金属酸化物からなる下地層１２が配設されているので、基板１１を構成する可撓性樹脂材料からの水分が銅層１３側に移動することが抑制され、基板１１と銅層１３との密着性が確保される。よって、本実施形態である抗菌部材１０を屈曲させた場合であっても、基板１１と銅層１３とが剥離することを抑制でき、安定して使用することができる。
また、基板１１が可撓性樹脂材料で構成されており、この基板１１と銅層１３との間に、金属酸化物からなる下地層１２が配設されているので、基板１１を構成する可撓性樹脂材料からの水分が銅層１３側に移動することが抑制され、基板１１と銅層１３との密着性が確保される。よって、本実施形態である抗菌部材１０を屈曲させた場合であっても、基板１１と銅層１３とが剥離することを抑制でき、安定して使用することができる。
また、本実施形態におい、曲率半径６ｍｍでの屈曲試験を１００回実施後においてクラックが確認されない場合には、様々な形状の製品の表面に対して密着させて配置することができ、製品の表面に抗菌性を付与することができる。
さらに、本実施形態において、銅層１３の厚みが５μｍ以下である場合、あるいは、下地層１２の厚みが５００ｎｍ以下である場合、あるいは、基板１１の厚みが５００μｍ以下である場合には、抗菌部材１０の屈曲性をさらに向上させることができる。
さらに、本実施形態において、銅層１３が、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｍｎのから選択される一種又は二種以上を合計で０．１ｍａｓｓ％以上含むとともに、Ｃｕの含有量が４５ｍａｓｓ％以上とされた銅合金で構成されている場合には、抗菌性を十分に確保することができるとともに、銅層１３の耐久性が向上し、変色の発生を抑制することができる。
また、本実施形態において、銅層１３の表層にＣｕ酸化膜が形成されており、このＣｕ酸化膜におけるＣｕＯとＣｕ２Ｏのモル比率ＣｕＯ／Ｃｕ２Ｏが、ＣｕＯ／Ｃｕ２Ｏ＜１である場合には、Ｃｕ２ＯがＣｕＯよりも多く含まれており、抗菌性を十分に確保することができる。
さらに、本実施形態において、基板１１の下地層とは反対側の面に粘着層１５が設けられている場合には、粘着層１５を用いて、各種製品の表面に抗菌部材１０を容易に配置することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、粘着層を形成したものとして説明したが、粘着層を形成しないものであってもよい。
例えば、本実施形態では、粘着層を形成したものとして説明したが、粘着層を形成しないものであってもよい。
また、銅層を構成する銅又は銅合金は、実施形態に記載したものに限定されることはなく、各種銅合金を用いることができる。例えば、ＣｕとＺｎを主成分とする黄銅にＳｎ、Ｎｉ，Ａｌ，Ｐｂ，Ｍｎ，Ｓｉ，Ｐ等を添加したものであってもよい。この場合でも、Ｃｕの含有量を４５ｍａｓｓ％以上とすることが好ましい。
以下に、本発明の効果を確認すべく行った確認実験の結果について説明する。
銅層を成膜する際に使用されるスパッタリングターゲットを、以下に示す手順で製造した。
まず、原料として、純度９９．９ｍａｓｓ％以上のＣｕ原料と、純度９９ｍａｓｓ％以上の金属原料とを所定の組成となるように秤量する。次に、溶解炉中において、Ｃｕ原料を高真空または不活性ガス雰囲気中で溶解し、得られた溶湯に所定の含有量の金属原料を添加する。その後、真空または不活性ガス雰囲気中で溶解して溶解鋳造インゴットを作製する。得られたインゴットを冷間圧延した後、大気中で例えば６００℃、２時間保持の熱処理を施し、次いで機械加工することにより、直径１５２．４ｍｍ、厚さ６ｍｍの寸法を有する円板状に作製し、銅層を形成するスパッタリングターゲットを製造した。
まず、原料として、純度９９．９ｍａｓｓ％以上のＣｕ原料と、純度９９ｍａｓｓ％以上の金属原料とを所定の組成となるように秤量する。次に、溶解炉中において、Ｃｕ原料を高真空または不活性ガス雰囲気中で溶解し、得られた溶湯に所定の含有量の金属原料を添加する。その後、真空または不活性ガス雰囲気中で溶解して溶解鋳造インゴットを作製する。得られたインゴットを冷間圧延した後、大気中で例えば６００℃、２時間保持の熱処理を施し、次いで機械加工することにより、直径１５２．４ｍｍ、厚さ６ｍｍの寸法を有する円板状に作製し、銅層を形成するスパッタリングターゲットを製造した。
下地層を成膜する際に使用されるスパッタリングターゲットについては、株式会社高純度化学より購入した表１および表２に記載のものを用いた。
これらのスパッタリングターゲットを無酸素銅製のバッキングプレートに半田付けし、これを直流マグネトロンスパッタ装置に装着し、真空排気装置にて直流マグネトロンスパッタ装置内を５×１０－５Ｐａ以下まで排気した後、Ａｒガスを導入してターゲットと平行に配置した洗浄済みの表１および表２に示す基板と、上記ターゲットとの間にプラズマを発生させることで下地層および銅層を形成した。下地層の成膜条件、および、銅層の成膜条件を以下に示す。
＜下地層の成膜条件＞
使用ガス：Ａｒ＋２体積％酸素
ガス圧：０．６７Ｐａ
スパッタリング電力：直流３００Ｗ
ターゲット／基板間距離：７０ｍｍ
使用ガス：Ａｒ＋２体積％酸素
ガス圧：０．６７Ｐａ
スパッタリング電力：直流３００Ｗ
ターゲット／基板間距離：７０ｍｍ
＜銅層の成膜条件＞
到達真空度：５×１０－５Ｐａ以下
使用ガス：Ａｒ
ガス圧：０．６７Ｐａ
スパッタリング電力：直流２００Ｗ
ターゲット／基板間距離：７０ｍｍ
到達真空度：５×１０－５Ｐａ以下
使用ガス：Ａｒ
ガス圧：０．６７Ｐａ
スパッタリング電力：直流２００Ｗ
ターゲット／基板間距離：７０ｍｍ
上述のようにして得られた抗菌部材について、以下の項目について評価した。
（銅層を形成するスパッタリングターゲットの成分組成）
銅層を形成するスパッタリングターゲットから分析用サンプルを採取して、ＩＣＰ発光分光分析法によって成分を測定した。なお、銅層を形成するスパッタリングターゲットと成膜した銅層の組成とが一致していることを確認している。
なお、表中の「他」の組成としては、Ｐｂ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｔｅ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｐ等を用いることができる。
銅層を形成するスパッタリングターゲットから分析用サンプルを採取して、ＩＣＰ発光分光分析法によって成分を測定した。なお、銅層を形成するスパッタリングターゲットと成膜した銅層の組成とが一致していることを確認している。
なお、表中の「他」の組成としては、Ｐｂ，Ｍｇ，Ｚｒ，Ｔｅ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｐ等を用いることができる。
（膜厚測定）
下地層および銅層の厚みは、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって下地層および銅層の断面を観察することで確認し、狙い値通りの厚みで成膜されていることを確認した。ＴＥＭ観察のための試料作製には、例えば、クロスセクションポリッシャー（ＣＰ）や、集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いることができる。
下地層および銅層の厚みは、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって下地層および銅層の断面を観察することで確認し、狙い値通りの厚みで成膜されていることを確認した。ＴＥＭ観察のための試料作製には、例えば、クロスセクションポリッシャー（ＣＰ）や、集束イオンビーム（ＦＩＢ）を用いることができる。
（屈曲性）
抗菌部材に対して、温度３０℃、相対湿度９０％の環境下に２４時間保持した後に、曲率半径６ｍｍで凹と凸とに交互に１００回ずつ屈曲試験を行い、試験後に抗菌部材を観察し、剥離及び内部の剥離（クラック）の有無を確認した。
具体的には、図２の（ａ）に示すように、抗菌部材１０を、屈曲試験用治具２０の台部２０ｂ上に立設された一対の挟持体２０ａの間に挟み、図２の（ｂ）（ｃ）に示すように、左に１回、右に１回曲げることを１００回ずつ行う。なお、一対の挟持体２０ａは、それぞれ先端が曲率半径６ｍｍの断面円弧形状とされている。すなわち、挟持体２０ａの曲率半径６ｍｍｍの先端に抗菌部材１０が位置するようにセットして試験を行った。
クラックの有無については、５回試験を行い、基板側から観察したクラックが５回とも発生した場合は「×」、１回～４回の場合は「○」、１回もクラックが確認されなかったものを「◎」とした。
抗菌部材に対して、温度３０℃、相対湿度９０％の環境下に２４時間保持した後に、曲率半径６ｍｍで凹と凸とに交互に１００回ずつ屈曲試験を行い、試験後に抗菌部材を観察し、剥離及び内部の剥離（クラック）の有無を確認した。
具体的には、図２の（ａ）に示すように、抗菌部材１０を、屈曲試験用治具２０の台部２０ｂ上に立設された一対の挟持体２０ａの間に挟み、図２の（ｂ）（ｃ）に示すように、左に１回、右に１回曲げることを１００回ずつ行う。なお、一対の挟持体２０ａは、それぞれ先端が曲率半径６ｍｍの断面円弧形状とされている。すなわち、挟持体２０ａの曲率半径６ｍｍｍの先端に抗菌部材１０が位置するようにセットして試験を行った。
クラックの有無については、５回試験を行い、基板側から観察したクラックが５回とも発生した場合は「×」、１回～４回の場合は「○」、１回もクラックが確認されなかったものを「◎」とした。
（抗菌活性評価）
抗菌活性は表面に形成するスパッタリングターゲットの銅および銅合金の抗菌活性を評価し、その特性とした。
スパッタリングに用いたターゲットの表面をサンドペーパー＃１０００にて研磨を行い、新生面を露出させた後、表面酸化状態を調整してサンプルとした。リファレンス材には銅成分が含まれていないステンレス板を用いた。その後、ＪＩＳ Ｚ ２８０１に準拠し各試験片の表面に一定の黄色ブドウ球菌を接種し、３０ｍｉｎ後の生菌数（ｃｆｕ）を定量した。Ｎ＝３で実施し、定量された生菌数を用い、以下の式から得られる菌の減少率を求め、菌の減少率が２を超えた場合には「○」、菌の減少率が０を超え２以下の場合には「△」、菌の減少率が０以下の場合には「×」として評価を行った。
菌の減少率＝－ｌｏｇ（２ｈ後の試験片の生菌数（ｃｆｕ）／初期の接種菌数（ｃｆｕ））
抗菌活性は表面に形成するスパッタリングターゲットの銅および銅合金の抗菌活性を評価し、その特性とした。
スパッタリングに用いたターゲットの表面をサンドペーパー＃１０００にて研磨を行い、新生面を露出させた後、表面酸化状態を調整してサンプルとした。リファレンス材には銅成分が含まれていないステンレス板を用いた。その後、ＪＩＳ Ｚ ２８０１に準拠し各試験片の表面に一定の黄色ブドウ球菌を接種し、３０ｍｉｎ後の生菌数（ｃｆｕ）を定量した。Ｎ＝３で実施し、定量された生菌数を用い、以下の式から得られる菌の減少率を求め、菌の減少率が２を超えた場合には「○」、菌の減少率が０を超え２以下の場合には「△」、菌の減少率が０以下の場合には「×」として評価を行った。
菌の減少率＝－ｌｏｇ（２ｈ後の試験片の生菌数（ｃｆｕ）／初期の接種菌数（ｃｆｕ））
（表面の酸化物の存在形態）
スパッタリングターゲットと同等のサンプル用意し、酸化・還元雰囲気で熱処理することで、表面に存在する酸化物の形態を表３のように変化させた。これにより表面酸化物のＣｕＯとＣｕ２Ｏの比率を変化させ、その抗菌活性を測定した。表面酸化物の状態は、ＸＰＳ分析にて測定した。
スパッタリングターゲットと同等のサンプル用意し、酸化・還元雰囲気で熱処理することで、表面に存在する酸化物の形態を表３のように変化させた。これにより表面酸化物のＣｕＯとＣｕ２Ｏの比率を変化させ、その抗菌活性を測定した。表面酸化物の状態は、ＸＰＳ分析にて測定した。
下地層を形成せずに基板（ＰＥＴ樹脂基板）上に直接銅層を厚み１０００ｎｍで成膜した比較例においては、屈曲性が「×」となった。基板からの水分が銅層側に移動し、基板と銅層との密着性が低下したためと推測される。
これに対して、可撓性樹脂材料からなる基板と銅層との間に金属酸化物からなる下地層を形成した本発明例１－３０においては、屈曲性「〇～◎」となった。また、表１および表２に示す組成の銅層においては、いずれも菌の減少率が２を超えて「〇」との評価になった。
さらに、表３に示すように、銅層の表層に形成されたＣｕ酸化膜におけるＣｕＯとＣｕ２Ｏのモル比率ＣｕＯ／Ｃｕ２Ｏを１未満とした本発明例２８においては、Ｃｕ酸化膜におけるＣｕＯとＣｕ２Ｏのモル比率ＣｕＯ／Ｃｕ２Ｏが１以上であった本発明例３１に比べて、抗菌性が向上することが確認された。
以上のことから、本発明例によれば、抗菌性および屈曲性に優れ、安定して使用することが可能な抗菌部材を提供可能であることが確認された。
１０ 抗菌部材
１１ 基板
１２ 下地層
１３ 銅層
１１ 基板
１２ 下地層
１３ 銅層
Claims (9)
- 基板と、この基板上に成膜された下地層と、この下地層の前記基板とは反対側の面に形成されるとともに最表層に配置された銅層と、を有しており、
前記銅層は、銅又は銅合金で構成され、前記下地層は、金属酸化物で構成されており、
前記基板は、可撓性樹脂材料で構成されていることを特徴とする抗菌部材。 - 曲率半径６ｍｍでの屈曲試験を１００回実施後において、クラックが確認されないことを特徴とする請求項１に記載の抗菌部材。
- 前記銅層の厚みが５μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の抗菌部材。
- 前記下地層の厚みが５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の抗菌部材。
- 前記基板の厚みが５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の抗菌部材。
- 前記下地層を構成する前記金属酸化物は、Ｉｎ酸化物，Ｓｎ酸化物，Ｚｎ酸化物，Ｎｂ酸化物，Ｔｉ酸化物，Ａｌ酸化物，Ｇａ酸化物，Ｗ酸化物，Ｍｏ酸化物、Ｓｉ酸化物，Ｚｒ酸化物，Ｔａ酸化物，Ｙ酸化物，Ｇｅ酸化物，Ｃｕ酸化物，Ａｇ酸化物から選択されるいずれか一種又は二種以上を含むことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の抗菌部材。
- 前記銅層は、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｍｎのから選択される一種又は二種以上を合計で０．１ｍａｓｓ％以上含むとともに、Ｃｕの含有量が４５ｍａｓｓ％以上とされた銅合金で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の抗菌部材。
- 前記銅層の表層には、Ｃｕ酸化膜が形成されており、このＣｕ酸化膜におけるＣｕＯとＣｕ２Ｏのモル比率ＣｕＯ／Ｃｕ２Ｏが、ＣｕＯ／Ｃｕ２Ｏ＜１であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の抗菌部材。
- 前記基板の前記下地層とは反対側の面に粘着層が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の抗菌部材。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020116807A JP2022014495A (ja) | 2020-07-07 | 2020-07-07 | 抗菌部材 |
| CN202180019314.4A CN115243545A (zh) | 2020-03-27 | 2021-03-26 | 抗菌部件 |
| US17/911,146 US20230115585A1 (en) | 2020-03-27 | 2021-03-26 | Antimicrobial member |
| TW110111040A TW202142716A (zh) | 2020-03-27 | 2021-03-26 | 抗菌構件 |
| PCT/JP2021/012953 WO2021193940A1 (ja) | 2020-03-27 | 2021-03-26 | 抗菌部材 |
| EP21775783.0A EP4129646A4 (en) | 2020-03-27 | 2021-03-26 | ANTIBACTERIAL ELEMENT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020116807A JP2022014495A (ja) | 2020-07-07 | 2020-07-07 | 抗菌部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022014495A true JP2022014495A (ja) | 2022-01-20 |
Family
ID=80120236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020116807A Pending JP2022014495A (ja) | 2020-03-27 | 2020-07-07 | 抗菌部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022014495A (ja) |
-
2020
- 2020-07-07 JP JP2020116807A patent/JP2022014495A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Etiemble et al. | Innovative Zr-Cu-Ag thin film metallic glass deposed by magnetron PVD sputtering for antibacterial applications | |
| CN102732832B (zh) | 一种钛合金表面抗高温氧化和耐磨损的氧化物梯度涂层及其制备方法 | |
| JP2009514769A5 (ja) | ||
| JP2004339585A (ja) | Ａｇ−Ｂｉ系合金スパッタリングターゲットおよびその製造方法 | |
| TWI764530B (zh) | 具有抗菌性和抗病毒性的不銹鋼材料及其製造方法 | |
| Dong et al. | Surface microstructure and antibacterial property of an active-screen plasma alloyed austenitic stainless steel surface with Cu and N | |
| TW201319280A (zh) | 金屬玻璃及金屬玻璃合金鍍膜切割器具銳度提升之應用 | |
| JP2011527505A (ja) | 変色防止性酸化物コーティングを有する電気接触子 | |
| Yankov et al. | Surface protection of titanium and titanium–aluminum alloys against environmental degradation at elevated temperatures | |
| WO2021193940A1 (ja) | 抗菌部材 | |
| JPH10237643A (ja) | 抗菌性金物およびその製造方法 | |
| JP6477127B2 (ja) | 銅合金棒および銅合金部材 | |
| EP2392690A1 (en) | Antibacterial alloy coating composition | |
| JP2022014495A (ja) | 抗菌部材 | |
| JP5039087B2 (ja) | 抗菌性合金コーティング組成物 | |
| JP2004263290A (ja) | 電磁波シールド用Ａｇ合金膜、電磁波シールド用Ａｇ合金膜形成体および電磁波シールド用Ａｇ合金膜の形成用のＡｇ合金スパッタリングターゲット | |
| KR101796191B1 (ko) | 항균성, 내변색성 및 성형성이 우수한 동합금재 및 이의 제조방법 | |
| JP2022006907A (ja) | 抗菌部材 | |
| JP2021154607A (ja) | 透明抗菌部材 | |
| JP2018176493A (ja) | 積層膜、及び、Ａｇ合金スパッタリングターゲット | |
| CN100462473C (zh) | 表面溅射有Ti-Ta-C-O复合膜的医用TiNi形状记忆合金及其制备方法 | |
| JP5025367B2 (ja) | 抗菌性物品における抗菌性薄膜の作製方法 | |
| Wang et al. | Tungsten film as a hard and compatible carrier for antibacterial agent of silver | |
| CN116568508A (zh) | 具有抗菌、抗病毒和抗真菌性能的含Ag和/或Cu的硬质涂层 | |
| Zhang et al. | Preparation and characterization of plasma Cu surface modified stainless steel |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230501 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240723 |