JPH08165561A

JPH08165561A - 非溶出抗菌部材及び製造方法

Info

Publication number: JPH08165561A
Application number: JP6332116A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ito; 紘一伊藤; Reiko Takazawa; 令子高澤; Shigeo Ohira; 重男大平; Hisashi Hori; 久司堀
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1994-12-12
Filing date: 1994-12-12
Publication date: 1996-06-25

Abstract

(57)【要約】【目的】長期間にわたって優れた抗菌・防カビ作用を
呈する非溶出抗菌部材を得る。【構成】金属，塗膜，プラスチックス，ゴム，セラミ
ックス，繊維等の基材表面に、イオンビームで照射しな
がらＡｇを蒸着させるイオンビーム支援蒸着法でＡｇ蒸
着膜を形成する。Ａｇ蒸着膜は、加速電圧０．１ｋＶ以
上，蒸着速度０．１〜５０Å／秒で０．０１〜５μｍの
膜厚まで成長させることが好ましい。【効果】蒸着膜中のＡｇは、活性度が高く、空気中や
水中の酸素を活性酸素にする触媒作用を呈する。発生し
た活性酸素によって抗菌・防カビ作用が発現するので、
Ａｇの溶出がなく、長期間にわたり優れた抗菌・防カビ
性が持続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属，プラスチック
ス，ゴム，セラミックス，繊維等の基材に抗菌・防カビ
性の表面処理を施した非溶出抗菌部材及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】抗菌・防カビ性を付与する表面処理に
は、抗菌・防カビ剤をプラスチックス，繊維等に練り込
む方法，抗菌・防カビ塗料を基材表面に塗布する方法，
イオン注入，蒸着，溶射等の乾式法によって基材表面を
抗菌・防カビ物質で処理する方法等が知られている。た
とえば、特公平４−１６１７９号公報では、予めイオン
化又はラジカル状態にされた活性物質を合成樹脂，ゴ
ム，合成繊維，セラミックス等の基材にイオン注入して
いる。注入された活性物質は、細菌の繁殖を抑制し、基
材表面を衛生的な状態に維持する。特開平３−２１３５
０９号公報では、真空蒸着，溶射，スパッタリング，イ
オンプレーティング等の乾式法で抗菌性物質を表面に付
着させたポリマーを溶融紡糸することにより、抗菌性繊
維を製造している。

【０００３】抗菌・防カビ性を付与する従来の方法は、
基材表面から雰囲気中に溶出する抗菌・防カビ剤の作用
に依存している。そのため、優れた抗菌・防カビ性を得
る上で、可能な限り基材表面の広い範囲にわたって抗菌
・防カビ物質を露出させることが要求される。しかし、
そのような状態に抗菌・防カビ剤を基材表面に練り込み
やイオン注入で施すことは操作条件に厳格な制御が必要
となり、作業性の低下を招く。塗装，蒸着，溶射等の方
法では、有効成分が無駄に溶出したり、膜が基材から剥
離する欠点がある。そのため、長期間にわたって良好な
抗菌・防カビ性を持続させることが困難である。抗菌・
防カビ剤は、その性質上から毒物も含まれている。その
ため、強い抗菌・防カビ性を呈する物質であっても、溶
出等によって人体に悪影響を与えるものは好ましくな
い。そこで、最近では安全で環境に優しい抗菌・防カビ
処理が望まれている。他方、有機系の薬剤では、抗菌・
防カビ性がなくなったとき、細菌の栄養源となり易く、
却って細菌の繁殖を促進させることもある。このような
ことから、抗菌・防カビ性に優れ、且つ安全度の高い物
質としてＡｇが抗菌・防カビ剤として注目され、Ａｇを
担持した無機系の抗菌・防カビ剤が開発されてきた。た
とえば、特開平３−１７２１１３号公報では、難溶性リ
ン酸塩の表面にＡｇイオンを担持させ、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｚ
ｎ等でコーティングしたリン酸塩系の抗菌剤が紹介され
ている。Ａｇは、食器，装飾品等としても使用されてき
た材料であり、安全面でも信頼性が高い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来から抗菌剤として
使用されているＡｇは、基材から雰囲気に溶出したＡｇ
イオンの物性に起因して抗菌・防カビ性を発現するもの
とされている。この点から、従来のＡｇ系抗菌・防カビ
剤を使用して塗装するとき、Ａｇイオンの溶出量が高い
塗膜ほど、優れた抗菌・防カビ性を呈するものといえ
る。反面、Ａｇイオンが多量に溶出することは、抗菌・
防カビ作用の持続性を低下させる。また、Ａｇイオンの
溶出を促すことから、可能な限り基材表面に抗菌・防カ
ビ剤を露出させる必要が生じる。そのため、抗菌・防カ
ビ性の発現及び持続性のコントロールに難点があり、長
期間にわたって優れた抗菌・防カビ性を持続するコーテ
ィングを得ることが困難であった。

【０００５】基材表面にＡｇを直接イオン注入する場
合、Ａｇの溶出を促すためには、最表面のＡｇイオン濃
度を高くする必要がある。しかし、所定の濃度勾配でＡ
ｇを注入することは、注入条件の設定に困難な制御を伴
う。蒸着や溶射でＡｇを基材表面に施したものでは、基
材に対する密着性が低く、有効な膜が基材表面から剥離
する虞れがある。しかも、Ａｇが高価な材料であること
から、効果の持続性を求めるため含有量や膜厚を増加さ
せると、製品コストを上昇させる原因となる。本発明
は、このような問題を解消すべく案出されたものであ
り、イオンビーム支援蒸着法でＡｇを基材表面に蒸着す
ることにより、Ａｇイオンの溶出に依らずに長期間にわ
たって抗菌・防カビ性を持続し、密着性に優れた抗菌・
防カビ性皮膜を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の非溶出抗菌部材
は、その目的を達成するため、基材の表面にイオンビー
ム支援蒸着法で形成されたＡｇ蒸着膜が設けられている
ことを特徴とする。Ａｇ蒸着膜は、０．０１〜５μｍの
膜厚をもつことが好ましい。基材としては、金属，塗
膜，プラスチックス，ゴム，セラミックス，繊維等の素
材又は加工品が使用される。イオンビーム支援蒸着法
は、基材表面をイオンビームで照射しながら、基材表面
にＡｇを蒸着させることにより行われる。このとき、
０．１〜５０Å／秒の蒸着速度でＡｇを蒸着させること
が好ましい。

【０００７】

【作用】イオンビーム支援蒸着法は、１０^-2〜１０^-3Ｐ
ａ程度の真空容器内に基材を配置し、イオンビームで基
材表面を照射しながらＡｇを蒸着させる。Ａｇは、電子
ビーム等で溶融され、Ａｇ蒸気として基材表面に送り込
まれる。イオンビームは、イオン銃でＡｒ，Ｈｅ，Ｎ₂
等をイオン化して、０．１ｋＶ以上の加速電圧を印加す
ることにより発生させる。形成されたＡｇ蒸着膜は、イ
オンビームの照射によって活性化された基材表面にＡｇ
が蒸着されたものであるため、基材に対する密着性が極
めて高くなっている。また、蒸着膜のＡｇ自体が、空気
中の酸素や水中の酸素から活性酸素を発生させる触媒作
用を呈する。発生した活性酸素は、周辺にある菌類，カ
ビ等の細胞膜を破壊し、雑菌やカビを死滅させる。その
ため、溶出したＡｇイオンに依存する従来の抗菌・防カ
ビ処理と異なり、長期間にわたって優れた抗菌・防カビ
作用が持続する。

【０００８】Ａｇの触媒作用は、イオンビームの作用で
Ａｇが一部イオン化されることに加え、膜の配向性が制
御されるため、活性部位が表面に露出し、蒸着膜等に比
較して非常に活性度が高い状態になることによって得ら
れるものと推察される。このような触媒作用は、真空蒸
着や溶射等のＰＶＤ法で形成されたＡｇ膜にもみられる
が、イオンビーム支援蒸着法に比較して投入エネルギー
が少ないため、触媒化したＡｇから発生する活性酸素量
が少ない。また、形成されたＡｇ膜の基材に対する密着
性も弱く、過酷な使用環境に耐えることができない。し
かも、イオンビーム支援蒸着法では、比較的低温でＡｇ
が蒸着されるので、基材に対する悪影響も抑制される。
優れた密着性及び触媒作用を発揮させる上で、Ａｇの蒸
着速度を０．１〜５０Å／秒の範囲に設定し、膜厚０．
０１〜５μｍまでＡｇ蒸着膜を成長させることが好まし
い。蒸着速度が０．１Å／秒に達しないと、蒸着Ａｇ単
位量当りの投入エネルギーが多くなるが、生産性が低下
する。逆に、５０Å／秒を超える蒸着速度では、投入エ
ネルギーが少なくなり、形成されたＡｇ蒸着膜の密着性
が低下すると共に、触媒作用が弱くなる。また、膜厚が
０．０１μｍに達しないと、抗菌・防カビ性が十分でな
い。逆に、５μｍを超える膜厚では、高価なＡｇを多量
に消費することから、製品コストの上昇を招く。

【０００９】

【実施例】

（試験片の作成）実施例１：２００ｍｍ×２００ｍｍのアルミニウム合金
（１１００）板に膜厚２０μｍのアルマイト皮膜を形成
したものを基材として使用した。この基材に、表１に示
す条件下でイオンビーム支援蒸着法によってＡｇ蒸着膜
を形成した。実施例２：２００ｍｍ×２００ｍｍの塩化ビニル板を基
材として使用し、表１に示す条件下でイオンビーム支援
蒸着法によってＡｇ蒸着膜を形成した。実施例３：２００ｍｍ×２００ｍｍのアルミニウム合金
（１１００）板に膜厚２０μｍのアルマイト皮膜を形成
した基材に、表１に示す条件下でイオンビーム支援蒸着
法によってＡｇ蒸着膜を形成した。実施例４：２００ｍｍ×２００ｍｍの塩化ビニル板を基
材として使用し、表１に示す条件下でイオンビーム支援
蒸着法によってＡｇ蒸着膜を形成した。

【００１０】蒸着処理された各基材の抗菌性及び防カビ
性を、以下に説明する方法で調査した。なお、イオンビ
ーム支援蒸着法で形成したＡｇ蒸着膜の有効性を明らか
にするため、次の比較材を用意した。比較例１：実施例１，３と同じアルマイト処理したまま
のアルミニウム合金板比較例２：実施例２，４と同じ無処理の塩化ビニル板比較例３：実施例１，３と同じアルマイト処理したアル
ミニウム合金板に真空蒸着法でＡｇ蒸着膜を形成したも
の比較例４：実施例１，３と同じアルマイト処理したアル
ミニウム合金板にイオン注入法でＡｇ蒸着膜を形成した
もの

【００１１】

【表１】

【００１２】（抗菌性の評価）各処理材から２０ｍｍ×
５０ｍｍの試験片を切り出し、抗菌性試験に供した。抗
菌性試験は、シェイクフラスコ法で行った。Ｎｕｔｒｉ
ｅｎｔｂｒｏｔｈ培地で大腸菌及び黄色ブドウ球菌そ
れぞれを２５℃で２０時間培養し、培養液をｐＨ７．２
の０．５Ｍリン酸緩衝液の８００倍希釈液で約１〜２×
１０⁴ 個／ｍｌの菌液に希釈し、試験菌液を調製した。
試験菌液１０ｍｌを各試験片と共に三角フラスコに入
れ、１８０ｒｐｍで１時間振盪した。振盪前後の生菌数
を平板希釈法で測定し、菌減少率を算出した。菌減少率
は、振盪前の生菌数をＡ，振盪後の生菌数をＢとすると
き、（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００（％）で表した。菌減少率
が３０％を超えるとき、有効な抗菌性が発揮されたもの
として評価される。試験結果を、大腸菌及び黄色ブドウ
球菌に分けて、それぞれ表２及び表３に示す。また、表
２及び表３には、１時間振盪後の試験片表面を原子吸光
法で測定することにより算出されたＡｇの溶出量も併せ
示す。Ａｇの溶出量については、０．０２０μｇ／ｍｌ
以下を合格として評価した。

【００１３】

【表２】

【００１４】

【表３】

【００１５】表２及び表３から明らかなように、本発明
に従った実施例１〜４の試験片では、何れも高い菌減少
率を示し、振盪後の生菌数が極めて少なくなっていた。
これに対し、抗菌・防カビ処理を施していない比較例
１，２では、振盪の前後で菌減少率に実質的な変化がな
く、多量の菌類が試験片表面に付着していることが判
る。他方、真空蒸着によりＡｇ膜を形成した比較例３で
は、実施例１〜４とほぼ同じ菌減少率が得られたが、Ａ
ｇ溶出量が多く、長期間にわたって抗菌性が持続しない
ことが示されている。また、イオン注入法でＡｇ膜を形
成した比較例４は、Ａｇ溶出量が少なくなっているもの
の、実施例１〜４に比較して菌減少率が大幅に低い値を
示しており、抗菌性が劣ることが判る。

【００１６】（活性酸素発生量の測定）各処理材から切
り出された２０ｍｍ×５０ｍｍの試験片を、４×１０^-4
Ｍのテトラニトロメタン及び１０^-3ＭのＥＤＴＡを含む
リン酸緩衝液の８００倍希釈液１０ｍｌに入れ、２５℃
で反応させた。そして、波長３５０ｎｍの吸光度を経時
的に測定した。波長３５０ｎｍの吸収は、テトラニトロ
メタンが活性酸素によって還元されて生成するニトロ型
アニオンの吸収を示す。このようにして求められた活性
酸素の発生による吸光度の増加を図１に示す。図１から
明らかなように、本発明に従ってイオンビーム支援蒸着
で形成したＡｇ蒸着膜は、比較例１，２，４に比べて非
常に高い吸光度を示し、しかも時間が経過すると共に吸
光度が高くなっている。これは、イオンビーム支援蒸着
で形成した蒸着膜では、Ａｇの活性度が高く、優れた触
媒作用が発揮されていることを示すものである。しか
し、実施例３，４は、膜厚が小さく、その分だけ実施例
１，２に比較して抗菌性が低い。なお、比較例３は、高
い吸光度を示すものの、前述したようにＡｇの溶出量が
多いため、抗菌性の持続に問題がある。

【００１７】（防カビ性試験）各処理材から切り出され
た４０ｍｍ×４０ｍｍの試験片を、防カビ性試験に供し
た。防カビ性試験では、試験準備及びカビ胞子懸濁液の
調製等はＪＩＳＺ２９１１に準拠した。そして、４％
ブドウ糖・１％ペプトン寒天培地の上に試験片を静置
し、その上にカビ胞子懸濁液１ｍｌを散布した。この条
件下で温度２５℃及び相対湿度９５％で２か月間培養し
た後、試験片表面におけるカビ発生状況を観察した。

【００１８】

【表４】

【００１９】観察結果を示す表４にみられるように、実
施例１〜４の試験片では、２か月後にも表面にカビの発
生がなく、或いは発生しても極くわずかであった。他
方、防カビ処理を施していない比較例１，２及びイオン
注入法でＡｇ膜を形成した比較例４では、試験片の表面
に多量のカビが発生していた。また、真空蒸着法でＡｇ
膜を形成した比較例３では、実施例１〜４とほぼ同じ防
カビ性を示したものの、表２及び表３のＡｇ溶出量にみ
られるように効果の持続性に問題があった。

【００２０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の非溶出
抗菌部材は、金属，塗膜，プラスチックス，，ゴム，セ
ラミックス，繊維等の素材又は加工品の表面にイオンビ
ーム支援蒸着法でＡｇ蒸着膜を形成している。このＡｇ
蒸着膜は、真空蒸着法で形成されたＡｇ膜に比較して基
材に対する密着性に優れ、イオン注入法で形成されたＡ
ｇ膜に比較して活性度が高い。そのため、従来のＡｇイ
オン溶出に依存する抗菌・防カビ処理と異なり、Ａｇの
触媒作用によって生成する活性酸素で抗菌・防カビ作用
を発現するものであるから、長期間にわたって優れた抗
菌・防カビ作用が持続される。このようにして、Ａｇ蒸
着膜が形成された部材は、厨房器具，家具，家電製品，
医療器具，建材等として広範な分野で使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａｇ膜の有無及び形成法が活性酸素発生量に
及ぼす影響を表したグラフ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀久司静岡県庵原郡蒲原町蒲原１丁目34番１号株式会社日軽技研内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材の表面にイオンビーム支援蒸着法で
形成されたＡｇ蒸着膜が設けられている非溶出抗菌部
材。
【請求項２】請求項１記載の基材が金属，塗膜，プラ
スチックス，ゴム，セラミックス又は繊維である非溶出
抗菌部材。
【請求項３】請求項１記載のＡｇ蒸着膜が０．０１〜
５μｍの膜厚をもつ非溶出抗菌部材。
【請求項４】基材表面をイオンビームで照射しなが
ら、前記基材表面にＡｇを蒸着させる非溶出抗菌部材の
製造方法。
【請求項５】金属，塗膜，プラスチックス，ゴム，セ
ラミックス又は繊維を使用する請求項４記載の非溶出抗
菌部材の製造方法。
【請求項６】請求項４記載のＡｇ蒸着は蒸着速度０．
１〜５０Å／秒で行われる非溶出抗菌部材の製造方法。