TWI496911B - 抗菌鍍膜件及其製備方法 - Google Patents

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Description

抗菌鍍膜件及其製備方法
本發明涉及一種抗菌鍍膜件及其製備方法。
有害細菌的傳播和感染嚴重威脅著人類的健康，尤其近年來SARS病毒、禽流感等的傳播和感染，使抗菌材料在日常生活中的應用迅速發展起來。目前常用的抗菌材料有兩種，金屬抗菌材料和光催化抗菌材料。常見的金屬抗菌材料為銅、鋅及銀等，它們的抗菌機理係﹕抗菌金屬緩慢釋放出金屬離子如銅離子、鋅離子，當微量的具有殺菌性的金屬離子與細菌等微生物接觸時，該金屬離子依靠庫倫力與帶有負電荷的微生物牢固吸附，金屬離子穿透細胞壁與細菌體內蛋白質上的巰基、氨基發生反應，使蛋白質活性破壞，使細胞喪失分裂增殖能力而死亡，從而達到殺菌的目的。常見的光催化抗菌材料為二氧化鈦和氧化鋅。二氧化鈦的抗菌原理係：在水和空氣的體系中，太陽光、紫外線的照射下，二氧化鈦表面產生具有強的氧化作用的活性物質·OH和O2 ·，能起到殺死細菌的作用。
然隨著金屬離子的消耗流失，金屬抗菌材料的抗菌效果會逐漸減低。而光催化抗菌材料只有在光照射的條件下，才能較好地發揮其抗菌效果。
有鑒於此，有必要提供一種抗菌效果持久且適用多種環境下使用的抗菌鍍膜件。
另外，還有必要提供一種上述抗菌鍍膜件的製備方法。
一種抗菌鍍膜件，其包括基材，形成於基材表面的複數二氧化鈦層和複數金屬銅層，該複數二氧化鈦層和複數金屬銅層交替排布，且該抗菌鍍膜件的最外層為二氧化鈦層。
一種抗菌鍍膜件的製備方法，其包括如下步驟：
提供基材；
在該基材的表面形成二氧化鈦層；
在該二氧化鈦層的表面形成金屬銅層；
重複交替形成二氧化鈦層和金屬銅層以形成最外層為二氧化鈦層的抗菌鍍膜件。
本發明抗菌鍍膜件在基材表面交替濺鍍二氧化鈦層和金屬銅層，二氧化鈦層對金屬銅層中銅離子的快即溶出起到阻礙作用，從而可緩釋銅離子的溶出，使金屬銅層具有長效的抗菌效果，相應延長了抗菌鍍膜件的使用壽命；同時所述抗菌鍍膜件適用於多種環境，在沒有光照的條件下，抗菌鍍膜件主要依靠金屬銅層起到抗菌效果，在光照的條件下，二氧化鈦層可發揮其抗菌效果，使抗菌鍍膜件具有更強的抗菌效果。
請參閱圖1，本發明一較佳實施方式的抗菌鍍膜件10包括基材11、形成於基材11表面的打底層13，形成於打底層13表面的複數二氧化鈦層15和複數金屬銅層17，該複數二氧化鈦層15和複數金屬銅層17交替排布，其中與所述打底層13直接相結合的係二氧化鈦層15，且抗菌鍍膜件10的最外層為二氧化鈦層15。所述複數二氧化鈦層15和複數金屬銅層17的總厚度為0.5～1.2μm。本實施例中，所述複數二氧化鈦層15和複數金屬銅層17的層數分別可在2～10層之間。
該基材11的材質優選為不銹鋼，但不限於不銹鋼。
該打底層13可以磁控濺射的方式形成。該打底層為一金屬鈦層。該打底層13的厚度為50～100nm。
該複數二氧化鈦層15可以磁控濺射的方式形成。所述每一二氧化鈦層15的厚度為30～120nm。
該複數金屬銅層17可以磁控濺射的方式形成。所述每一金屬銅層17的厚度為40～160nm。所述每一金屬銅層17位於二相鄰的二氧化鈦層15中之間，可緩釋金屬銅層17中金屬銅離子的溶出，使金屬銅層17具有長效的抗菌效果。
本發明一較佳實施方式的抗菌鍍膜件10的製備方法，其包括如下步驟：
提供基材11，該基材11的材質優選為不銹鋼，但不限於不銹鋼。
對該基材11進行表面預處理。該表面預處理可包括常規的對基材11進行無水乙醇的超聲波清洗及烘乾等步驟。
結合參閱圖2，提供一真空鍍膜機20，該真空鍍膜機20包括一鍍膜室21及連接於鍍膜室21的一真空泵30，真空泵30用以對鍍膜室21抽真空。該鍍膜室21內設有轉架(未圖示)、二鈦靶23和二銅靶24。轉架帶動基材11沿圓形的軌跡25公轉，且基材11在沿軌跡25公轉時亦自轉。
採用磁控濺射法在經預處理後的基材11的表面濺鍍打底層13，該打底層13為一金屬鈦層。濺鍍該打底層13在所述真空鍍膜機20中進行，使用鈦靶23。濺鍍時，開啟鈦靶23，設置鈦靶23的功率為5～12kw，通入工作氣體氬氣，氬氣流量為100～300sccm，對基材11施加-50～-200V的偏壓，鍍膜溫度為50～250℃，鍍膜時間為5～10min。該打底層13的厚度為50～100nm。
繼續採用磁控濺射法在所述打底層13的表面濺鍍二氧化鈦層15。繼續使用鈦靶23，設置鈦靶23的功率為5～12kw，通入反應氣體氧氣，氧氣流量為50～200sccm，通入工作氣體氬氣，氬氣流量為100～300sccm，對基材11施加偏壓大小為-50～-200V，鍍膜溫度為50～250℃，鍍膜時間為5～15min。該二氧化鈦層15的厚度為30～120nm。
繼續採用磁控濺射法在所述二氧化鈦層15的表面濺鍍金屬銅層17。使用銅靶24，關閉鈦靶23，開啟銅靶24，設置銅靶24的功率為2～8kw，通入工作氣體氬氣，氬氣流量為100～300sccm，對基材11施加的偏壓大小為-50～-200V，鍍膜時間為5～15min。該金屬銅層17的厚度為40～160nm。
參照上述步驟，重複交替濺鍍二氧化鈦層15和金屬銅層17，且使抗菌鍍膜件10的最外層為二氧化鈦層15。交替濺鍍的次數總共為2～10次。所述複數二氧化鈦層15和複數金屬銅層17的總厚度為0.5～1.2μm。
下面藉由實施例來對本發明進行具體說明。
實施例1
本實施例所使用的真空鍍膜機20為磁控濺射鍍膜機。
本實施例所使用的基材11的材質為不銹鋼。
濺鍍打底層13：鈦靶23的功率為8kw，氬氣流量為150sccm，基材11的偏壓為-100V，鍍膜溫度為120℃，鍍膜時間為10min；該打底層13的厚度為100nm；
濺鍍二氧化鈦層15：鈦靶23的功率為8kw，氬氣流量為150sccm，氧氣流量為70sccm，基材11的偏壓為-100V，鍍膜溫度為120℃，鍍膜時間為10min；該二氧化鈦層的厚度為50nm。
濺鍍金屬銅層17：銅靶24的功率為5kw，基材11的偏壓為-100V，氬氣流量為150sccm，鍍膜溫度為120℃，鍍膜時間為3min；該金屬銅層17的厚度為60nm。
重複交替濺鍍二氧化鈦層15和金屬銅層17的步驟，濺鍍二氧化鈦層15的次數為8次，濺鍍金屬銅層17的次數為7次。
實施例2
本實施例所使用的真空鍍膜機20和基材11均與實施例1中的相同。
濺鍍打底層13：鈦靶23的功率為8kw，氬氣流量為150sccm，基材11的偏壓為-100V，鍍膜溫度為120℃，鍍膜時間為5min；該打底層13的厚度為50nm；
濺鍍二氧化鈦層15：鈦靶23的功率為10kw，氬氣流量為150sccm，氧氣流量為100sccm，基材11的偏壓為-100V，鍍膜溫度為120℃，鍍膜時間為15min；該二氧化鈦層的厚度為90nm。
濺鍍金屬銅層17：銅靶24的功率為5kw，基材11的偏壓為-100V，氬氣流量為150sccm，鍍膜溫度為120℃，鍍膜時間為5min；該金屬銅層17的厚度為100nm。
重複交替濺鍍二氧化鈦層15和金屬銅層17的步驟，濺鍍二氧化鈦層15的次數為5次，濺鍍金屬銅層17的次數為4次。
抗菌性能測試
將上述製得的抗菌鍍膜件10進行抗菌性能測試，抗菌測試參照HG/T3950-2007標準進行，具體測試方法如下：取適量菌液滴於實施例所製得的抗菌鍍膜件10和未處理的不銹鋼樣品上，用滅菌覆蓋膜覆蓋抗菌鍍膜件10和未處理的不銹鋼樣品，置於滅菌培養皿中，在溫度為37±1℃，相對濕度為RH>90%條件下培養24h。然後取出，用20ml洗液反復沖洗樣品及覆蓋膜，搖勻後取洗液接種於營養瓊脂培養基中，在溫度為37±1℃下的條件下培養24~48h後活菌計數。
測試結果：實施例1和2所製得的抗菌鍍膜件10對大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌的殺菌率均達到99%。
本發明所述抗菌鍍膜件10在基材11表面交替濺鍍二氧化鈦層15和金屬銅層17，所述每一金屬銅層17位於二相鄰的二氧化鈦層15中之間，二氧化鈦層15對金屬銅層17中銅離子的快即溶出起到阻礙作用，從而可緩釋銅離子的溶出，使金屬銅層17具有長效的抗菌效果，相應延長了抗菌鍍膜件10的使用壽命；同時所述抗菌鍍膜件10適用於多種環境，在沒有光照的條件下，抗菌鍍膜件10主要依靠金屬銅層17起到抗菌效果，在光照的條件下，二氧化鈦層15可發揮其抗菌效果，使抗菌鍍膜件10具有更強的抗菌效果。
10．．．抗菌鍍膜件
11．．．基材
13．．．打底層
15．．．二氧化鈦層
17．．．金屬銅層
20．．．真空鍍膜機
21．．．鍍膜室
23．．．鈦靶
24．．．銅靶
25．．．軌跡
30．．．真空泵
圖1為本發明一較佳實施例的抗菌鍍膜件的剖視圖；
圖2為本發明一較佳實施例真空鍍膜機的俯視示意圖。
10．．．抗菌鍍膜件
11．．．基材
13．．．打底層
15．．．二氧化鈦層
17．．．金屬銅層

Claims (13)

  1. 一種抗菌鍍膜件，其包括基材，其改良在於：該抗菌鍍膜件還包括形成於基材表面的複數二氧化鈦層和複數金屬銅層，該複數二氧化鈦層和複數金屬銅層交替排布，且該抗菌鍍膜件的最外層為二氧化鈦層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之抗菌鍍膜件，其中所述基材的材質為不銹鋼。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之抗菌鍍膜件，其中所述抗菌鍍膜件還包括形成於基材與二氧化鈦層之間的打底層，該打底層與二氧化鈦層直接相結合。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之抗菌鍍膜件，其中所述打底層為金屬鈦層，其以磁控濺射的方式形成，厚度為50～100nm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之抗菌鍍膜件，其中所述複數二氧化鈦層以磁控濺射的方式形成，每一二氧化鈦層的厚度為30～120nm。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之抗菌鍍膜件，其中所述複數金屬銅層以磁控濺射的方式形成，每一金屬銅層的厚度為40～160nm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之抗菌鍍膜件，其中所述複數二氧化鈦層和複數金屬銅層的總厚度為0.5～1.2μm。
  8. 一種抗菌鍍膜件的製備方法，其包括如下步驟：
    提供基材；
    在該基材的表面形成二氧化鈦層；
    在該二氧化鈦層的表面形成金屬銅層；
    重複交替形成二氧化鈦層和金屬銅層以形成最外層為二氧化鈦層的抗菌鍍膜件。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之抗菌鍍膜件的製備方法，其中所述抗菌鍍膜件的製備方法還包括在形成二氧化鈦層前在基材表面形成打底層。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之抗菌鍍膜件的製備方法，其中形成所述打底層的步驟採用如下方式實現：採用磁控濺射法，使用鈦靶，鈦靶的功率為5～12kw，以氬氣為工作氣體，氬氣流量為100～300sccm，對基材施加偏壓為-50～-200V，鍍膜溫度為50～250℃，鍍膜時間為5～10min。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之抗菌鍍膜件的製備方法，其中形成所述二氧化鈦層的步驟採用如下方式實現：採用磁控濺射法，使用鈦靶，鈦靶的功率為5～12kw，以氧氣為反應氣體，氧氣流量為50～200sccm，以氬氣為工作氣體，氬氣流量為100～300sccm，對基材施加偏壓為-50～-200V，鍍膜溫度為50～250℃，鍍膜時間為5～15min。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之抗菌鍍膜件的製備方法，其中形成所述金屬銅層的步驟採用如下方式實現：採用磁控濺射法，使用銅靶，銅靶的功率為2～8kw，以氬氣為工作氣體，氬氣流量為100～300sccm，對基材施加偏壓為-50～-200V，鍍膜溫度為50～250℃，鍍膜時間為5～15min。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之抗菌鍍膜件的製備方法，其中所述交替形成二氧化鈦層和金屬銅層的次數總共為2～10次。
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