TW202245604A

TW202245604A - 磷青銅合金粉末

Info

Publication number: TW202245604A
Application number: TW110119243A
Authority: TW
Inventors: 原田真理生; 谷口守哉
Original assignee: 日商原田伸銅所股份有限公司
Priority date: 2021-05-27
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2022-12-01

Abstract

本發明係關於具有抗菌性、除臭性及保鮮性之磷青銅合金粉末，其特徵在於，包含1.05重量%之錫及0.09重量%之磷，剩餘部分由銅及不可避免之雜質組成。

Description

磷青銅合金粉末

本發明係關於具有高抗菌性、除臭性及保鮮性之磷青銅合金粉末。

銅、銀、錫等具有抗菌性一直以來為人們所熟知，其係用在各種領域中。作為該等金屬表現抗菌性之理由，據說係由於溶於水所產生之離子會破壞微生物之細胞壁或細胞膜、或者與酶或蛋白質相結合、降低活性或代謝功能。另外，據說在離子化時所釋放之電子將溶存於空氣中或水中之氧之一部分活性氧化、對微生物中之有機物進行化學攻擊亦成為殺菌性或抗菌性之主要原因。

另一方面，磷青銅合金粉末狀品係包含錫之粉末狀合金，具有使用幾種霧化法等將板狀大塊物粉碎成粉末狀等也可以容易地進行之優異加工性，因此使用分級機獲得適合用途之粉末粒徑亦係容易且可能的。藉由將該具有良好加工性之特徵與高抗菌性、除臭性及保鮮性之3個特徵之合併的4個特徵加以有效利用，可以期待與以往不同之用途發展。

從该觀點出發，概述銅合金在需要高抗菌性、除臭性及保鮮性之領域中之使用例時，例如可舉出藉由編織銅線而賦予腳氣預防效果之襪子具有一些抗菌、無臭化效果。另外，專利文獻1中揭示了使用由銅或銀等金屬構成之金屬絲網的、對水性洗滌液進行過濾之過濾裝置。

另外，專利文獻3中揭示了由加載有選自銀、銅、鋅、錫等中之消臭抗菌成分之氧化鈦粒子及胺系化合物所構成之抗菌消臭劑。但是，該等均係人手等不能直接接觸的，尚未發現例如像附設於醫療機構之通道中之扶手等那樣、以用手直接接觸為使用目的、且要求高度殺菌性或抗菌性之物質，此為實情。進而具有保鮮性之物質亦可以說係完全沒有。先前技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特開2015-214528號公報專利文獻2：日本特開2010-137353號公報專利文獻3：日本特開2009-268510號公報專利文獻4：日本特開平5-125591號公報

發明要解決之技術問題

作為其理由，可舉出磷青銅合金未明確地顯示比純銅更高之抗菌性、以及銅及銅合金易於因與人體之接觸而發生變色。

因此，本發明之技術問題在於，在驗證磷青銅合金之高抗菌性之過程中，藉由製成粉末狀物，抗菌性會增強，且新發現了消臭性及保鮮性等特徵，據此提出了迄今沒有之新型用途。用於解決技術問題之手段

即，本發明係關於一種具有高抗菌性、除臭性及保鮮性之磷青銅合金粉末，其特徵在於，包含1.05重量%之錫及0.09重量%之磷，剩餘部分由銅及不可避免之雜質組成。發明效果

根據本發明，可以提供具有高抗菌性、除臭性及保鮮性之磷青銅合金粉末。

本發明之磷青銅合金粉末包含1.05重量%之錫及0.09重量%之磷，剩餘部分由銅及不可避免之雜質組成。

磷青銅合金粉末具有高抗菌性、除臭性及保鮮性。

在此，磷青銅合金粉末中之錫、磷、銅及不可避免之雜質之含量可以利用螢光X射線分析進行測定。作為測定裝置，例如可以舉出島津製作所製之能量分散型螢光X射線分析裝置。

作為不可避免之雜質，可以舉出Pb、Be、Co、Si、Ni、S、Zn、Fe、Al。

螢光X射線分析適合於粉末狀物、流體物等成分之分析。

另外，在磷青銅合金之螢光X射線分析中，分析裝置及分析條件所帶來之分析結果之偏差非常小。本發明者確認了：在對磷青銅合金之同一個試驗物、分析條件不互通之兩者進行螢光X射線分析時，關於本說明書中記載之組成比，可以獲得相同之結果。

磷青銅合金粉末較佳由粒徑為1奈米至140微米之微粒構成。

磷青銅合金粉末較佳係將磷青銅合金塊狀材料粉碎、按照粒徑落入1奈米至140微米之範圍內之方式進行了分級。

分級較佳係藉由將磷青銅合金粉末分成落入2個粒徑範圍之粉末及未落入該粒徑範圍之粉末、優先使用落入2個粒徑範圍之粉末來進行。

2個粒徑範圍較佳由(1) 1至500奈米及(2) 10至20微米之2者組成。

2個粒徑範圍較佳基於使用磷青銅合金粉末之物品的規格方面之限制範圍。 (1) 1至500奈米較佳係有助於將磷青銅合金粉末投入液狀物與黏合劑之混合液中、主要作為在固形物品上之塗佈材料進行使用而發揮高抗菌性。 (2) 10至20微米較佳除了與(1)相同之使用方法之外，還有助於以磷青銅合金粉末原樣之性狀發揮抗菌性、除臭性及保鮮性。

在此，本發明中之分級基於JIS Z 2510來進行。具體地係以下限值為10微米、以上限值為20微米、置於二次空氣分級機，從而製造10至20微米物。

本發明之物品使用本發明之磷青銅合金粉末，利用由磷青銅合金粉末帶來之抗菌性、除臭性及保鮮性。

在本發明之一實施例中，將具有高抗菌性之磷青銅合金粉末投入水溶液等液狀物與黏合劑之混合液中，之後利用噴槍等使所得之本液均勻地加載於木片及金屬片之上部，藉由將抗菌性物質製成粉末，從而比表面積增大，鑑於此可以增強抗菌性。

在本發明之一實施例中，藉由用片狀乾燥袋、甜品袋及漢堡包裝袋等袋體將磷青銅合金粉末原樣地包裹，可以獲得除了增強之抗菌性以外還賦予了除臭性、保鮮性之物品。袋體例如為紙製、布製。

基於此，從除臭性之方面出發，認為能夠在家庭之鞋櫃或蔬菜儲存箱、在家庭用途外之超市蔬菜搬運箱、蔬菜儲存室等中之使用，在醫療機構等中之木屐箱、廚房之蔬菜儲存室等中之使用。與板狀物相比，除了增強之抗菌性之外，還可表現除臭性及保鮮性，基於此增加了更多之使用可能性，在作為傳染病對策經常成為問題之許多非特定之大量人員集合-離散的場所等中，藉由將人們直接用手接觸之部分覆蓋，從而可以將傳染病之蔓延等防患於未然。

現在，呼籲在建築公司、廚房衛浴、衛生間等中無障礙化，藉由良好地使用上述磷青銅合金粉末，實際上很多人每天都可以接觸。可以良好地應對扶手、外部鞋櫃、飯店之托盤、夾具、商務旅館之無障礙化。在傳染病問題時，還可以在幾乎都會發生之細菌、病毒所導致之傳染病之對策預防中進行使用。

另外，本發明在明確了塗佈於木片、金屬製片之前與之後的材料之抗菌性關係的同時，還獲得了探討表面性狀與變色明顯化之關係所得出之結果。

即，本發明之一實施例涉及一種物品，其藉由將具有高抗菌性、除臭性及保鮮性之磷青銅合金粉末製成液狀物並塗佈在木片或金屬片之上部，或者不製成液狀物而直接使用，從而被賦予了高抗菌性、除臭性及保鮮性，其中，該磷青銅合金粉末包含1.05重量%之錫及0.09重量%之磷，剩餘部分由銅及不可避免之雜質組成。

另外，本發明之一實施例係將經軋製、製成大塊板狀物後之物質溶解並使用3種霧化方法中之任一種來實施粉末之製備。3種霧化方法為水霧化、機械霧化、氣體霧化。

以2種方式進行使用：將具有高抗菌性、除臭性及保鮮性之磷青銅合金粉末投入水溶液與黏合劑之混合液中，使用噴槍進行塗佈；或者利用原有之比表面積較大之形狀，用紙、布等進行包裹後使用。

本發明者等對於磷青銅合金粉末之液狀塗佈時及以磷青銅合金粉末原有之形狀用紙、布等進行包裹後使用時之與抗菌性、除臭性、保鮮性之關係，藉由利用微生物之培養試驗探討之抗菌性試驗、探討除臭性之消臭試驗、以及探討保鮮性之保鮮試驗進行了研究，結果發現作為錫之含量為1.05重量%、磷之含量為0.09重量%之成分之磷青銅合金粉末表現顯著的抗菌性、除臭性、保鮮性，從而完成了本發明。

在探討防止因與人體之接觸所導致之色調變化、使得難以觀察到因表面之粗糙化導致之指紋附著等、或者減輕因人之皮脂等所導致之發黑的加工方法、以及增強抗菌性之加工方法等之過程中，不僅獲知本磷青銅合金粉末具有增強之抗菌性，而且除了抗菌性以外還發現了較強之除臭性以及保鮮性，可以期望具有更多功能性之用途之多樣化物，並且能夠提出方案。

例如，將包含1.05重量%之錫及0.09重量%之磷、剩餘部分由銅及不可避免之雜質組成之磷青銅合金塊狀材料溶解，使用高速冷卻水進行驟冷，從而獲得磷青銅合金粉末。該磷青銅合金粉末表現抗菌性之增強效果，鑑於此探討了更進一步之特徵，結果可見，不僅有助於最初目的之防止最終產品之變色，還表現出除臭性、保鮮性之2個功能。

一般而言，作為銅及銅合金等之抗菌性之主要原因之一，如上所述認為係由於在金屬進行離子化時釋放之電子將溶存於空氣中或水中之氧之一部分活化。磷青銅合金粉末係將磷青銅合金粉末投入水溶液與黏合劑之混合液中、使用噴槍等塗佈在木片及金屬片上部、或者用紙及布等直接包裹磷青銅合金粉末而發揮抗菌性、除臭性及保鮮性，構成該磷青銅合金粉末之成分因離子化電位之不同及與其相伴之離子化傾向的不同而在各成分之間發生電子之授受，此可以理解係在特定組成下導致該結果的。

另外，一般而言，金屬粉之粒徑越小，則比表面積越大，在製成塊狀物、板狀物之狀態時，特性亦大大不同，特別是當集中於1至500奈米、10至20微米之適當的2個範圍之粒徑時，可增強高抗菌性、除臭性及保鮮性，能夠使用本品之範圍在擴大的同時變得明確。

接著，對直接用紙或布等包裹磷青銅合金粉末、探討抗菌性、除臭性及保鮮性之本發明實施例進行說明。

首先將經軋製之磷青銅合金薄膜板溶解，利用水霧化法驟冷，從而金屬在瞬間發生粉末狀化。

由該粉末狀物將粒徑為1至500奈米及10至20微米之2種範圍之粉末分級並取出，以原樣形態使用上述粉末之情況為10至20微米之尺寸物，作為抗菌性試驗用試樣取出數克，進行基於JIS L 1902之暈圈試驗。試驗所用之菌株為金黃色葡萄球菌之1種。圖1為表示暈圈試驗之一實例之照片，此處所示係金黃色葡萄球菌之實例。試驗體之尺寸為28mm×28mm。

在暈圈試驗中，將菌株培養在培養皿中，中央放置試驗片並保持一定時間。然後測定試驗片周邊之菌株有所消減的、被稱作暈圈之區域之寬度。試驗係對3種菌株使用3次不同的試驗片來進行。暈圈寬度如圖1中A、B、C、D所示那樣，係對試驗片之4邊進行測定，因此對於1個條件進行12次之測定。

圖1中，4邊(A、B、C及D)之最大暈圈寬度及平均值如下。 A：1mm B：1mm C：2mm D：1mm 平均值：1.25mm

表1為如下表：將試驗所用之磷青銅合金粉末投入水溶液與黏合劑之混合液中，使用噴槍塗佈在木片之上部之後，進行暈圈法及薄膜密貼法試驗，將其測定值之平均值匯總。

薄膜密貼法試驗如下進行。此外，使用圖2進行說明。

將菌液12 (0.4ml)滴加至試樣11 (50×50mm)之表面上。試驗菌為大腸桿菌或金黃色葡萄球菌。

接著，在滴加菌液12滴後立即測定對照試樣之活菌數。

接著，在菌液12上覆蓋聚乙烯膜13 (40×40mm)。

之後，在35±1℃、RH90%以上保存24小時。

保存後測定試樣11之活菌數。

由下式計算增減值差。 ● 增減值差=LogB-LogC 活菌數B (抗菌無加工試樣) 活菌數C (抗菌加工試樣)

通常，在家庭內及各處之扶手係長度為35cm為基準。此係掛毛巾或者幼兒、老人、殘疾人等接觸、獲得推進力之長度。以該長度研究抗菌性之結果為表1。此外，活菌數利用薄膜法研究。菌株為金黃色葡萄球菌。

檢體No.1-1及No.1-2係使菌株著床於沒有抗菌性之薄膜時之結果。

剛接種後之檢體No.1-1之菌株數係使菌株著床於薄膜時最初存在之菌株數，但如1.9×10 ⁴、2.0×10 ⁴、2.1×10 ⁴那樣有若干偏差。

由檢體No.1-2可知，即使不與具有抗菌性者相接觸，在24小時後、活菌數多少亦有所減少。

但是，當與具有抗菌性者相接觸時，在24小時後活菌數確實地變為0 (檢體No.1-3至No.1-5)。 [表1]

檢體No.1-3：在直徑φ65mm之木製圓柱棒(長度為35cm)之表面上塗佈磷青銅合金粉末後、24小時後之活菌數研究檢體No.1-4：在直徑φ32mm之木製圓柱棒(長度為35cm)之表面上塗佈磷青銅合金粉末、24小時後之活菌數研究檢體No.1-5：在直徑φ32mm之帶凹痕之木製圓柱棒(長度為35cm)之表面上塗佈磷青銅合金粉末後、24小時後之活菌數研究(為了易於握持、在(3)之棒中加以凹痕)

除了35cm外之一般出售之扶手為100cm，將其稱作長條扶手。

因此，對長度為1000mm之直徑為32mm之木製圓柱棒(長條扶手)亦利用薄膜法研究了抗菌性。將結果示於表2中。

檢體No.2-1及No.2-2係使菌株著床於沒有抗菌性之薄膜上時之結果。

由檢體No.2-2可知，即使不與具有抗菌性者相接觸，在24小時後、活菌數多少亦有所減少。

但是，當與具有抗菌性者相接觸時，在24小時後活菌數確實地變為0 (檢體No.2-3)。

即，無論係長度為35cm之扶手抑或長條扶手，塗佈有磷青銅合金粉末之扶手顯示了同樣的抗菌性。 [表2]

檢體No.2-3：在直徑φ32mm之木製圓柱棒(長度為100cm)之表面上塗佈磷青銅合金粉末後、24小時後之活菌數研究

本試驗條件之範圍下可見一定程度以上之抗菌性、除臭性、保鮮性。

圖3A至圖3F為對磷青銅合金之板狀、磷青銅合金之粉末及磷青銅合金之超微粉末之暈圈寬度進行測定的結果之照片。

圖3A為對磷青銅合金之表面進行軋製後不進行任何操作時之暈圈試驗的暈圈寬度之照片。試驗體之尺寸為28mm×28mm。圖3A中4個邊(A、B、C、D)之最大暈圈寬度如下。 ● A：2.8mm ● B：3.5mm ● C：3.5mm ● D：5.0mm

圖3B為對磷青銅合金之表面進行粗糙化、將比表面積擴大時之暈圈試驗的暈圈寬度之照片。試驗體之尺寸為28mm×28mm。圖3B中4個邊(A、B、C、D)之最大暈圈寬度如下。 ● A：3.2mm ● B：3.4mm ● C：3.0mm ● D：3.4mm

圖3C為1至500奈米範圍內之尺寸之磷青銅合金超微粉末之暈圈試驗的暈圈寬度之照片。試驗體之尺寸為約28mm×約28mm。圖3C中4個邊(A、B、C、D)之最大暈圈寬度如下。 ● A：6.4mm ● B：6.5mm ● C：7.2mm ● D：6.9mm

圖3D為10至20微米範圍內之尺寸之磷青銅合金粉末之暈圈試驗的暈圈寬度之照片。試驗體之尺寸為約28mm×約28mm。圖3D中4個邊(A、B、C、D)之最大暈圈寬度如下。 ● A：4.2mm ● B：4.8mm ● C：4.2mm ● D：3.8mm

圖3E為1至500奈米範圍內之尺寸之磷青銅合金超微粉末之暈圈試驗的暈圈寬度之照片。試驗體為直徑3mm之圓形狀。暈圈寬度之直徑為約10.4mm。

圖3F為10至20微米範圍內之尺寸之磷青銅合金粉末之暈圈試驗之暈圈寬度之照片。試驗體為直徑3mm之圓形狀。暈圈寬度之直徑為約4.8mm。

由圖3A至圖3F可以理解，粉末狀物與板狀物相比，暈圈寬度變為數倍，抗菌性提高。另外可知，即便係粉末狀物，在1至500微米粉及10至20微米粉之間具有明顯的抗菌性差異。即1至500奈米範圍內之尺寸之磷青銅合金超微粉末之抗菌性比10至20微米範圍內之尺寸之磷青銅合金粉末之抗菌性更優異。

圖4A至圖4D為1至500奈米範圍內之尺寸之磷青銅合金超微粉末之照片。

為了獲得1至500奈米範圍內之尺寸之磷青銅合金超微粉末，通常需要分級。分級後之磷青銅合金超微粉末之收量非常少。因而，將藉由分級獲得1至500奈米範圍內之尺寸之磷青銅合金超微粉末之步驟進行4次。然後，將藉由4次分級獲得之磷青銅合金超微粉末合併後用於暈圈試驗。

圖5為磷青銅合金之粉末及超微粉末之暈圈寬度測定結果。

圖5中，奈米粉末狀物係指1至500奈米範圍內之尺寸之磷青銅合金超微粉末。微米粉末狀物係指10至20微米範圍內之尺寸之磷青銅合金粉末。

經過時間係從實驗開始之經過時間。

由圖5之結果可以確認，奈米粉末狀物(超微粉物)比微米粉末狀物之抗菌性更高。

對於確認了粒度為1至500奈米範圍內之奈米粉末狀物(超微粉物)進行了暈圈試驗。試驗進行3次。圖6A至圖6C為其結果之照片。此外，試驗體之大小為直徑5mm。

圖6A為磷青銅合金超微粉末之暈圈試驗之暈圈寬度之照片。圖6A之4個邊(A、B、C、D)中之最大暈圈寬度的平均值為16.6mm。

圖6B為磷青銅合金超微粉末之暈圈試驗之暈圈寬度之照片。圖6B之4個邊(A、B、C、D)中之最大暈圈寬度的平均值為17.2mm。

圖6C為磷青銅合金超微粉末之暈圈試驗之暈圈寬度之照片。圖6C之4個邊(A、B、C、D)中之最大暈圈寬度之平均值為16.6mm。

由圖6A至圖6C之結果可知，在為超微粉末時，即便係直徑僅為5mm大小之試驗體，亦出現較大之暈圈寬度。

圖7為表示將分級為1至140奈米之本發明磷青銅合金粉末按照磷青銅合金達到20重量%之方式投入水溶液與黏合劑的混合液中，使用噴槍等將其塗佈在木片圓柱狀物(長度為1000mm)上之一實例之立體圖。

在醫療機構或老人看護設施之通道或入口中，如此處所示那樣，藉由將扶手或門把手等直接用手接觸之部分塗佈本發明之磷青銅合金粉末，可以預先防止傳染病之蔓延。

如上所示，根據本發明，可以提供抗菌性優異、使指紋不顯眼之磷青銅合金粉末。此外，本發明並不受上述實施例所限定，包含只要是具有熟習此項技術者即可想到之各種變形、修正，即便係不脫離本發明主旨之範圍之設計變更，當然亦包含在本發明內。

圖1為表示暈圈試驗之一實例之照片。圖2為表示薄膜密貼法試驗之一實例之照片。圖3A為對磷青銅合金之表面進行軋製後、不進行任何操作時之暈圈試驗之暈圈寬度之照片。圖3B為對磷青銅合金之表面進行粗糙化、將比表面積擴大時之暈圈試驗之暈圈寬度之照片。圖3C為1至500奈米範圍內之尺寸之磷青銅合金超微粉末之暈圈試驗之暈圈寬度之照片。圖3D為10至20微米範圍內之尺寸之磷青銅合金粉末之暈圈試驗之暈圈寬度之照片。圖3E為1至500奈米範圍內之尺寸之磷青銅合金超微粉末之暈圈試驗之暈圈寬度之照片。圖3F為10至20微米範圍內之尺寸之磷青銅合金粉末之暈圈試驗之暈圈寬度之照片。圖4A為1至500奈米範圍內之尺寸之磷青銅合金超微粉末之照片(之一)。圖4B為1至500奈米範圍內之尺寸之磷青銅合金超微粉末之照片(之二)。圖4C為1至500奈米範圍內之尺寸之磷青銅合金超微粉末之照片(之三)。圖4D為1至500奈米範圍內之尺寸之磷青銅合金超微粉末之照片(之四)。圖5為磷青銅合金之粉末及超微粉末之暈圈寬度測定結果。圖6A為磷青銅合金超微粉末之暈圈試驗之暈圈寬度之照片(之一)。圖6B為磷青銅合金超微粉末之暈圈試驗之暈圈寬度之照片(之二)。圖6C為磷青銅合金超微粉末之暈圈試驗之暈圈寬度之照片(之三)。圖7為表示將磷青銅合金粉末投入水溶液及黏合劑之混合液中、利用噴槍等塗佈在木片圓柱狀物(長度為1000mm)之表面上之照片。

Claims

一種具有高抗菌性、除臭性及保鮮性之磷青銅合金粉末，其特徵在於，包含1.05重量%之錫及0.09重量%之磷，剩餘部分由銅及不可避免之雜質組成。
如請求項1之磷青銅合金粉末，其由粒徑為1奈米至140微米之微粒構成。
如請求項2之磷青銅合金粉末，其係將磷青銅合金塊狀材料粉碎、按照粒徑落入1奈米至140微米之範圍之方式進行分級而得的。
如請求項3之磷青銅合金粉末，其中，該分級係藉由將磷青銅合金粉末分成落入2個粒徑範圍之粉末及未落入該等粒徑範圍之粉末、優先使用落入該2個粒徑範圍之粉末來進行的。
如請求項4之磷青銅合金粉末，其中，該2個粒徑範圍由(1) 1至500奈米及(2) 10至20微米之2者組成。
如請求項5之磷青銅合金粉末，其中，該2個粒徑範圍基於使用該磷青銅合金粉末之物品之規格方面的限制範圍。
如請求項5或6之磷青銅合金粉末，其中，該(1) 1至500奈米係有助於將該磷青銅合金粉末投入液狀物與黏合劑之混合液中，主要作為固形物品上之塗佈材料進行使用而發揮高抗菌性；該(2) 10至20微米除了與該(1)相同之使用方法以外，還有助於以該磷青銅合金粉末之原本性狀發揮抗菌性、除臭性及保鮮性。
一種物品，其使用如請求項1至7中任一項之磷青銅合金粉末，利用由該磷青銅合金粉末所帶來之高抗菌性、除臭性及保鮮性。