JP2022144891A

JP2022144891A - 銅蒸着被膜

Info

Publication number: JP2022144891A
Application number: JP2021046085A
Authority: JP
Inventors: 功大久保; Isao Okubo
Original assignee: Asahi Shinku Co Ltd
Current assignee: Asahi Shinku Co Ltd
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2022-10-03

Abstract

【課題】基材の材質に影響されることなく抗菌作用を有する銅被膜を形成することができ、長期間に渡って抗菌作用を持続させることができる銅蒸着被膜を提供する。【解決手段】基材１上に銅粒子を真空蒸着させて形成された銅被膜１１と、銅被膜１１上に形成された保護膜１２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、基材の材質に限定されない銅蒸着被膜に関する。

現状、感染力の強い「新型コロナウイルス感染症」が世界中で流行しており、新型コロナウイルスに対するワクチンや、治療薬の開発は、世界各国で進められているが、有効なワクチンや治療薬の実現には、まだ時間が必要な状況である。

また、アメリカの米疫病対策センターと大学との研究チームの発表によると、新型コロナウイルスの生存期間は、プラスチックやステンレスの表面上では、４８時間～７２時間の長時間に渡って生存している一方、銅の表面上では４時間であったという研究結果が開示されている。そこで、樹脂フィルムの表面に銅粒子を付着させた抗菌シートが特許文献１に開示されている。特許文献１に開示された、樹脂フィルムの表面に銅粒子を付着させた構造である。

特開２０２０－６６１８７号公報

しかしながら、特許文献１に開示された抗菌シートは、銅粒子を付着可能な機材は、ポリエステルや、ポリオレフィン等の樹脂を含む樹脂フィルムの表面に限定されてしまう。また、銅被膜が保護されていないため、例えばドアノブや、つり皮のように人の手が何度も触れるような箇所では、徐々に銅被膜が剥がれてしまい抗菌作用が短期間で失われてしまう。

本発明は、上記課題に鑑みて、基材の材質に影響されることなく抗菌作用を有する銅被膜を形成することができ、長期間に渡って抗菌作用を持続させることができる銅蒸着被膜を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明の銅蒸着被膜は、基材上に銅粒子を真空蒸着させて形成された銅被膜と、前記銅被膜上に形成された保護膜と、を有することを特徴とする。
この構成により、基材の材質に影響されることなく抗菌作用を有する銅被膜が形成されるとともに、長期間に渡って抗菌作用を持続させることができる。

また、本発明の銅蒸着被膜は、前記銅被膜の膜厚が１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明の銅蒸着被膜は、前記保護膜は、シリコン重合膜であり、その膜厚は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする。

また、本発明の銅蒸着被膜は、前記保護膜は、アクリル系塗膜であり、その膜厚は５μｍ以上２５μｍ以下であることを特徴とする。

本発明の銅蒸着被膜は、基材の材質に影響されることなく抗菌作用を有する銅被膜が形成されるとともに、長期間に渡って抗菌作用を持続させることができる。

本発明に係る実施形態の銅蒸着被膜の拡大断面図である。

以下、本発明に係る本実施形態の銅蒸着被膜を、添付図面に基づいて説明する。

本実施形態に係る銅蒸着被膜１０は、基材１上に銅粒子を真空蒸着させて形成された銅被膜１１と、銅被膜１１上に形成された保護膜１２とを有する。

基材１は、樹脂成形品、アルミ鋳造品、及び各種金属絞り加工品等であればよく、特定の材質に限定されない。例えば、樹脂成形品として、ＰＰ樹脂（ポリプロピレン樹脂）、ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタート樹脂）、ＰＣ樹脂（ポリカーボネート樹脂）、ＡＢＳ樹脂（アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン共重合合成樹脂）、ＡＭ（アクリル系樹脂）、ＰＰＳ樹脂（ポリフェニレンサルファイド樹脂）、ＢＭＣ樹脂（不飽和ポリエステル樹脂）等が挙げられる。また、各種金属絞り加工品として、アルミニウム、アルミ合金、又はステンレス鋼材が挙げられる。

銅被膜１１は、基材１上に銅粒子を真空蒸着させて形成される。真空蒸着とは、被膜対象物であるワークに対して、金属皮膜を施す技術であり、金属を真空蒸着装置内部の抵抗体にセットし、当該真空蒸着装置内を高真空状態とする。そして、抵抗体を加熱することにより、セットされた金属が気化し、当該真空蒸着装置内の真空中に飛散した金属はワーク表面に付着することにより、金属被膜が形成されることになる。

本実施形態では、真空蒸着により、銅粒子がワークである基材１の表面に付着し、銅被膜１１が形成される。具体的には、薄膜の銅被膜１１を真空蒸着する際、真空蒸着装置内の真空度を２．０×１０^－２Ｐａ以下とし、抵抗体に電圧９．０Ｖをかけて、薄膜の銅被膜１１が形成される。なお、薄膜の銅被膜１１に係る蒸着時間は６０ｓｅｃである。また、中膜の銅被膜１１を真空蒸着する際、真空蒸着装置内の真空度を２．０×１０^－２Ｐａ以下とし、抵抗体に電圧８．５Ｖをかけて、中膜の銅被膜１１が形成される。なお、中膜の銅被膜１１に係る蒸着時間は８０ｓｅｃである。さらに、厚膜の銅被膜１１を真空蒸着する際、真空蒸着装置内の真空度を２．０×１０^－２Ｐａ以下とし、抵抗体に電圧８．０Ｖをかけて、厚膜の銅被膜１１が形成される。なお、厚膜の銅被膜１１に係る蒸着時間は１２０ｓｅｃである。

また、銅被膜１１の膜厚は、平均膜厚１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であると好ましい。ここで、平均膜厚は、試料の複数箇所の膜厚を測定し、それら測定値の平均値を算出したものである。銅被膜１１の膜厚が１０ｎｍ以上であれば、銅被膜が形成されたことによる抗菌効果を十分に発揮することができる。なお、銅被膜１１の平均膜厚が５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下を厚膜とし、銅被膜１１の平均膜厚が１４ｎｍ以上５０ｎｍ未満を中膜とし、銅被膜１１の平均膜厚が１０ｎｍ以上１４ｎｍ未満を薄膜とする。

また、銅被膜１１と基材１との間に、アンダー塗膜（図示しない）を形成してもよい。アンダー塗膜を形成することにより、銅被膜１１と基材１との密着性を向上させることができる。

保護膜１２は、銅被膜１１上に形成される。保護膜１２が、銅被膜１１を保護することから、銅被膜１１上に保護膜がない構成と比して、耐温水、耐アルカリ性、耐摩耗性が向上することができる。

本実施形態では、保護膜１２は、銅被膜１１上に、塗装され、またプラズマ重合されて形成される。ここで、塗装膜は、アクリル系塗膜（東洋工業塗料社製：ＲＴ－４５，ＲＴ－１６０）、シリコン系塗膜（信越化学工業社製：ＬＳ－７１３０）が挙げられる。例えば、保護膜１２がアクリル系塗膜であれば、耐摩耗性に優れていることから、取っ手や、ドアノブ等の人の手が多く触れる箇所であっても、長期間に渡って、銅被膜１１を保護することができる。また、プラズマ重合としては、シリコン膜が挙げられる。

保護膜１２の膜厚は、例えば、アクリル系塗膜の膜厚は、約１５±７μｍである。また、シリコン系塗膜の膜厚は、約２０±７ｎｍである。

上述した構成の本発明に係る本実施形態の銅蒸着被膜１０の抗菌試験（大腸菌、ブドウ球菌）、カビ抵抗性試験の結果を、以下説明する。

先ず、抗菌試験（大腸菌）は、表１に示す実施例１～４の抗菌加工試験片を用い、ＪＩＳＺ２８０１：２０１０に規定された方法により抗菌試験を実施した。試験に用いた細菌は、大腸菌とし、培養時間は２４時間とした。なお、比較例１は、銅被膜１１、及び保護膜１２を有しない試験片である。

抗菌効果の大小を示す抗菌活性値は、試験片の２４時間培養後の生菌数に基づき、算出する。具体的には、抗菌活性値は、以下の計算式により算出される。
Ｒ＝Ｕｔ－Ａｔ
なお、Ｒは、抗菌活性値を示し、Ｕｔは、無加工試験片における２４時間培養後の生菌数の対数値の平均値であり、Ａｔは、抗菌加工試験片における２４時間培養後の生菌数の対数値の平均値である。

抗菌効果の評価は、大腸菌に対する抗菌活性値が２．０以上である場合、ＪＩＳＺ２８０１：２０１０の規定により、「合格」と判定した。

表１に示すように、銅被膜１１の膜厚や、銅被膜１１上に形成された保護膜１２の種類に関わらず、抗菌活性値は合格の基準を上回った。

次に、抗菌試験（黄色ブドウ球菌）は、表２に示す実施例５、６の抗菌加工試験片を用い、ＪＩＳＺ２８０１：２０１０に規定された方法により抗菌試験を実施した。試験に用いた細菌は、黄色ブドウ球菌とし、培養時間は２４時間とした。

抗菌効果の大小を示す抗菌活性値は、試験片の２４時間培養後の生菌数に基づき、算出する。なお、抗菌活性値は、上述した計算式により算出される。

抗菌効果の評価は、黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性値が２．０以上である場合、ＪＩＳＺ２８０１：２０１０の規定により、「合格」と判定した。

表２に示すように、銅被膜１１上に形成された保護膜１２の種類に関わらず、抗菌活性値は合格の基準を上回った。

また、本実施形態に係る銅蒸着被膜１０について、ＪＩＳＺ２９１１：２０１８のかび抵抗性試験方法に準じて、かび抵抗性試験を実施した。当該試験に用いた、かびの種類は、アスペルギルスニゲル（Aspergillus niger）、ペニシリウムピノヒルム（Penicillium pinophilum）の２種を用いた。

銅被膜１１上に形成された保護膜１２がアクリル系塗膜（東洋工業塗料社製：ＲＴ－４５，ＲＴ－１６０）である試験片１と、当該保護膜１２がシリコン重合膜（信越化学工業社製：ＬＳ－７１３０）である試験片２を、３０ｍｍ角に切断し、かび抵抗性試験に用いる試験片とした。試験片１、２の表面全体に、上記２種のかび胞子懸濁液を同量ずつ混合して混合胞子懸濁液として、噴霧摂取し、当該試験片１、２をシャーレに入れ、当該試験片１、２の表面が鉛直方向となるように静置して、温度２４±１℃、湿度９５％ＲＨ以上の条件で、４週間培養した。

かび抵抗性の評価は、培養開始から２８日後に、当該試験片の表面に生じた菌糸の発育状態を肉眼及び実体顕微鏡にて観察し、下記の基準により判定した。
０：肉眼及び実体顕微鏡下でかびの発育が認められない
１：肉眼では、かびの発育が認められないが、実体顕微鏡下では明らかに確認できる。
２：肉眼で、かびの発育が認められ、発育部分の面積は試料の全面積の２５％未満
３：肉眼で、かびの発育が認められ、発育部分の面積は試料の全面積の２５％以上５０％未満
４：菌糸はよく発育し、発育部分の面積は試料の全面積の５０％以上
５：菌糸の発育は激しく、試料全面を覆っている

上述した試験片の内、試験片１のかび抵抗性試験の評価は、肉眼でかびの発育が認められ、発育部分の面積は試料の全面積の２５％未満であったため、「２」に該当する。一方、試験片２のかび抵抗性試験の評価は、肉眼及び実体顕微鏡下でかびの発育が認められず、「０」に該当する。これらの評価を踏まえ、本実施形態に係る銅蒸着被膜１０は、カビの繁殖を抑制することができることは明らかである。

本実施形態に係る銅蒸着被膜１０について、ＪＩＳＺ２８０１に準じて、ウイルス不活性試験を実施した。当該不活性試験に用いた、ウイルスの種類は、ノロウイルスの代替ウイルスとして広く使用されている、ネコカリシウイルスＦ－９ＡＴＯＣＶＲ－７８２を用いた。当該不活性試験に用いたウイルス液は、ウイルス細胞培養後の培養液を遠心分離し、その上澄み液を精製水により１０倍希釈した液体である。なお、細胞増殖培地は、１０％牛胎仔血清加イーグルＭＥＭ培地「ニッスイ」であり、また細胞維持培地は、２％牛胎仔血清加イーグルＭＥＭ培地「ニッスイ」である。

銅被膜１１上に形成された保護膜１２がシリコン重合膜（信越化学工業社製：ＬＳ－７１３０）である試験片１と、当該保護膜１２がアクリル系重合膜である試験片２（東洋工業塗料社製：ＲＴ－４５，ＲＴ－１６０）を、３０ｍｍ角に切断し、ウイルス不活性試験に用いる試験片とした。試験片１、２の表面に、上記ウイルス液０．２ｍｌを滴下して、３時間後、６時間後、２４時間後に、ＴＣＩＤ_５０法により、ウイルス感染価を測定した結果を表３に示す。なお、表３中の「対照」とは、本実施形態に係る銅被膜、及び保護膜が形成されていないガラス板である。

上述した試験片１、２のいずれも、２４時間後のウイルス生存率は７％未満であった。

本実施形態に係る銅蒸着被膜１０は、アルコール消毒できるような箇所、例えばドアの取っ手や、階段の滑り止めテープの表面に形成されることにより、長期間に渡って、抗菌効果や、かびの繁殖の抑制や、抗ウイルス効果を発揮することができるため、清掃回数を削減することができる。また、本実施形態に係る銅蒸着被膜１０は、アルコール消毒できないような箇所、パソコンのキーボードの表面に形成されることにより、共有スペースに置かれた、複数人で使用される共有パソコン等を媒介とした感染を予防の強化をすることができる。

本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含む。

本発明の銅蒸着被膜は、基材の素材等に影響されず、人の手に接触するような箇所に形成することができる。

１０…銅蒸着被膜
１１…銅被膜
１２…保護膜

Claims

基材上に銅粒子を真空蒸着させて形成された銅被膜と、
前記銅被膜上に形成された保護膜と、
を有することを特徴とする銅蒸着被膜。
前記銅被膜の膜厚が１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の銅蒸着被膜。
前記保護膜は、シリコン重合膜であり、その膜厚は１０ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１、又は２に記載の銅蒸着被膜。
前記保護膜は、アクリル系塗膜であり、その膜厚は５μｍ以上２５μｍ以下であることを特徴とする請求項１、又は２に記載の銅蒸着被膜。