含有納米金屬線的抗菌紗及其制造方法

專利名稱：含有納米金屬線的抗菌紗及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種抗菌紗(antibiotic yarn)及其制造方法,尤其涉及一種關于含有納米金屬線(nano-metal wire)的抗菌紗及其制造方法。
背景技術：
目前隨著科技進步與生活水平的提升，人們對于生活周遭的各項產品，除了要求美觀及功能外，對于產品的衛生要求也逐漸備受重視。因此，帶動了許多抗菌材料的研究與發展。當中以抗菌紗最為廣泛應用。現有抗菌紗(antibiotic yarn)為在高分子纖維的表面上鍍上銀薄膜,鍍上銀薄膜的纖維再與其它纖維捻成抗菌紗。鍍上銀薄膜的纖維會游離出銀離子，造成對細菌等微·鉻、鎳、鉛、鈷、鋅與鐵等金屬及其金屬混合物也會游離出金屬離子，造成對細菌等微生物有毒性的環境。隨著納米科技的發展，當具有抗菌效果的金屬材料縮小至納米等級時，其比表面積急劇增大且裸露在外的金屬原子數量增加，進而使可游離出的金屬離子數量增加。例如，銀納米球形顆粒比傳統的塊材銀或銀微米球形顆粒具有更大的比表面積，其殺菌的效果可提升200倍左右。現今工業界在選用納米化金屬材料作為抗菌劑時，大多選用納米金屬顆粒，例如，納米銀顆粒、納米銅顆粒等，并且應用在各個領域的加工制品中，例如，家用電器、纖維制品、裝飾材料及衛生相關用品等。納米金屬顆粒雖然具有大比表面積及優異的抗菌效果，但由于尺寸上的關系，如何有效地分散在各基材中一直是工業界仍需克服的問題。另外，雖然使用納米金屬粒子可提高對微生物的抑制作用，但是在混入基材之后，僅有裸露于基材表面的納米顆粒會接觸病菌，發揮抗菌功效，而基材內部的納米顆粒因受到阻隔的關系，其游離的金屬離子不易游離至基材外部進行抑菌或殺菌的行為，使抗菌功效降低。再者，若是以表面噴涂納米金屬顆粒作為加工方式，納米金屬顆粒會因清潔、擦拭及碰撞之發生而逐漸減損，導致抗菌功效降低，縮短制品抗菌之有效期限。

發明內容
針對現有技術中的不足，本發明提供一種含有納米金屬線的抗菌紗及其制造方法。可延長抗菌紗的使用壽命，有效避免細菌滋生，進而達到長期良好的抗菌效果。為了實現上述目的，本發明提供了一種含有納米金屬線的抗菌紗，其包含芯紗，由至少一根纖維構成；以及多根納米金屬線，纏繞于該芯紗上。較佳的，在所述含有納米金屬線的抗菌紗中，所述納米金屬線的每根直徑等于或小于500nm。較佳的，在所述含有納米金屬線的抗菌紗中，所述納米金屬線的材料為銅、銀、鉬、鉍、鑰、鐵、金、鎘、鉻、鎳、鉛、鈷、鋅或它們中兩種以上金屬的組合物。較佳的，在所述含有納米金屬線的抗菌紗中，該多根納米金屬線占該抗菌紗的重量百分比等于或大于O. OOlwt. %。本發明還提供了一種含有納米金屬線的抗菌紗的制造方法，其步驟為步驟一，制備芯紗，該芯紗由至少一根纖維構成；步驟二，制備多根納米金屬線；以及步驟三，將該多根納米金屬線附著或纏繞在該芯紗上，即獲得該抗菌紗。較佳的，在所述含有納米金屬線的抗菌紗的制造方法中，在所述步驟三中，通過表面噴涂制程、噴霧制程、浸潰制程、化學改性制程、物理改性制程或直接混紡制程將該多根納米金屬線附著或纏繞在該芯紗上。較佳的，在所述含有納米金屬線的抗菌紗的制造方法中，該多根納米金屬線由多個納米金屬顆粒置于含金屬離子的溶液中析出而成。較佳的，在所述含有納米金屬線的抗菌紗的制造方法中，該多根納米金屬線由電化學沉積制成。較佳的，在所述含有納米金屬線的抗菌紗的制造方法中，所述納米金屬線的材料為銅、銀、鉬、鉍、鑰、鐵、金、鎘、鉻、鎳、鉛、鈷、鋅或它們中兩種以上金屬的組合物。較佳的，在所述含有納米金屬線的抗菌紗的制造方法中，該多根納米金屬線占該抗菌紗的重量百分比為等于或大于O. OOlwt. %。與現有技術相比，本發明的含有納米金屬線的抗菌紗包含納米金屬線，其比表面積大且大多裸露于纖維基材表面上，增加接觸病菌的機會，提高抗菌功效。納米金屬線纏繞于芯紗上，不易因外力接觸造成脫附、減損，進而延長本發明的含有納米金屬線的抗菌紗的使用壽命，保持長期良好的抗菌能力。


圖I為本發明一較佳實施例含有納米金屬線的抗菌紗的結構示意圖；圖2為本發明另一較佳實施例含有納米金屬線的抗菌紗的結構示意圖；圖3為本發明一較佳實施例含有納米金屬線的抗菌紗的SEM顯微照片；圖4為本發明一較佳實施例含有納米金屬線的抗菌紗的制造方法流程圖。主要組件符號說明I :抗菌紗10 :芯紗102 :纖維12 :納米金屬線2 :制造抗菌紗的方法S20 S24 :流程步驟
具體實施例方式為使對本發明的目的、構造、特征、及其功能有進一步的了解，茲配合實施例詳細說明如下。如圖I和圖2所示，為本發明中兩個較佳實施例含有納米金屬線的抗菌紗I的結構示意圖。如圖I所示，含有納米金屬線的抗菌紗1，其包含芯紗10以及多根納米金屬線12。芯紗I由至少一根纖維102所構成。本實施例中芯紗10是由單根纖維102所構成。多根納米金屬線12纏繞于芯紗10上。于實際應用中，可將多根本實施例的含有納米金屬線的抗菌紗I單獨或與其它纖維合捻成紗，或是組成類似棉花型態，或是組成類似無紡布型態，以利后續運用，或織成紡織品。舉例而言(但不以此為限)，一般衣物布料上的紗線、日常用具中的含纖制品、復合材料中的纖維狀補強材、使用在紗布或繃帶的傷口覆蓋物，等。如圖2所示，為本發明另一較佳實施例含有納米金屬線的抗菌紗1，為避免冗贅，本實施例中的含有納米金屬線的抗菌紗仍標記為I。其芯紗10是由多根纖維102所構成。同樣地，多根納米金屬線12纏繞于由多根纖維102所構成的芯紗10上。于實際應用中，本實施例中的含有納米金屬線的抗菌紗I可以織成紡織品(包含無紡布)，或是組成類似棉花型態，以利后續運用。在本具體實施例中，構成芯紗10的纖維102可以是金屬長纖(filament)或金屬短纖(short fiber)，也可以是非金屬材料形成的長纖或短纖。非金屬材料長纖或短纖可以是天然纖維、聚酯類(polyester)纖維、聚酰胺類(polyamide)纖維、聚丙烯腈類(polyacrylic)纖維、聚乙烯類(polyethylene)纖維、聚丙烯類(polypropylene)纖維、聚 烯烴纖維、聚氨基甲酸酯纖維、纖維素類(cellulose)纖維、蛋白質類(protein)纖維、彈性纖維類(elastomeric)纖維、聚全氟乙烯類(polytetrafluoroethylene)纖維、聚亞苯苯并二惡唑類(poly-p-phenylenebenzobi soxazole,ΡΒ0)纖維、聚醚酮類(polyetherketone)維、碳素類(carbon)纖維、玻璃纖維(glass fiber)、棉花纖維,等或其它商用非金屬纖維用的材料。在本具體實施例中，每一根納米金屬線12的直徑為等于或小于500nm。每一根納米金屬線12的直徑為等于或小于IOOnm為佳，更佳者為不超過50nm。在本具體實施例中，每一根納米金屬線12的長徑比(長度與直徑的比例)為等于或大于10，較佳者為大于50，更佳者為大于100。當納米金屬線12的長徑比越大時，越易與纖維102產生糾結，形成不易脫附的類藤蔓結構，可減少因外力接觸、碰撞等所造成的影響。再者，當納米金屬線12的長徑比越大時，意味著納米金屬線12的的長度越長，可增加裸露在芯紗10外部的面積，進而使接觸病菌的機會增加，達到良好的抗菌效果。在本具體實施例中，每一根納米金屬線12的材料為銅、銀、鉬、鉍、鑰、鐵、金、鎘、鉻、鎳、鉛、鈷、鋅或它們中兩種以上金屬的組合物。即每根納米金屬線12的材料可以為上述材料中的一種，也可以為上述材料任意組合。在本具體實施例中，多根納米金屬線12占抗菌紗的重量百分比為等于或大于0. OOlwt. % ,較佳者為0. Olwt. %以上。由于納米金屬線的含量越高其抗菌效果越好，同時考慮成本方面，多根納米金屬線12占抗菌紗的重量百分比小于50wt. %，更佳為20wt. %以內。本發明另一較佳實施例中，含有納米金屬線的抗菌紗I可以根據需要額外添加黏著劑，用以協助增進納米金屬線102與芯紗10之間的吸附力。添加的黏著劑可以是聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、聚異丁二烯、環氧樹脂或聚氨基甲酸酯等。本發明另一較佳實施例中，含有納米金屬線的抗菌紗I可以根據需要，在納米金屬線12的表面被覆一保護薄層，以保護納米金屬線12。保護薄層可以視單一物料或為復合物料所形成，舉例說明(但不以此為限)，例如，所述保護薄層的材料為聚氨基甲酸酯、尼龍、聚酰胺、聚纖維素、聚氯乙烯、聚二氯乙烯、聚烯烴、聚脲或聚酯等。如圖3所示，為本發明一較佳具體實施例含有納米金屬線的抗菌紗I的掃描式電子顯微鏡(SEM)照片。如圖3所示，多根納米金屬線12附著在纖維102上，并且呈現類藤蔓的結構。如圖4所示，為本發明一較佳具體實施例含有納米金屬線的抗菌紗制造方法流程圖。該制造方法在圖4中標記為2，結合圖I或圖2所示含有納米金屬線的抗菌紗的結構示意圖。如圖4所示，該制造方法2，首先執行步驟S20，制備芯紗，其中芯紗由至少一纖維所構成。接著，該制造方法2執行步驟S22，制備多根納米金屬線。接著，該制造方法2執行步驟S24，將多根納米金屬線附著、纏繞在芯紗上，即獲得 抗菌紗。構成芯紗的纖維的材料、納米金屬線的材料及幾何尺寸已詳述于上文中，在此不再贅述。在本具體實施例中，將多根納米金屬線附著、纏繞在芯紗上可以由表面噴涂制程、噴霧制程、浸潰制程、化學改性制程、物理改性制程或直接混紡制程等制程來達成。其中，所述表面噴涂制程、噴霧制程、浸潰制程、化學改性制程和物理改性制程為在芯紗已經制備完成后，再在芯紗上附著或纏繞納米金屬線；所述直接混紡制程是在芯紗制備過程中，直接將抗菌劑加入到芯紗的高分子聚合物的漿液中進行混合，一起制備成纖維或芯紗。在本實施例中，該含有納米金屬線的抗菌紗制造方法先將構成芯紗的纖維進行去污、清洗。接著，制備含有多根納米金屬線的溶液。接著，將芯紗浸入含有納米金屬線的溶液中。接著，將芯紗經擠壓、滾動、或拖曳等方式，讓含有納米金屬線的溶液吸附至芯紗的纖維里，待芯紗充分浸潤后即成抗菌紗雛形，取出抗菌紗進行脫水程序。接著，將脫水完的抗菌紗烘干，并進行二度清洗，根據需求決定清洗的次數，待清洗完成之后，再烘干一次。抗菌紗烘干之后即可得到抗菌紗成品。 在本發明另一具體實施例中，多根納米金屬線由多個納米金屬顆粒置于包含金屬離子的溶液，進而析出而成。例如，以還原的鉬或銀納米顆粒作為晶種(seed)，使用乙二醇作為溶劑及還原劑，將前趨鹽-硝酸銀還原的銀原子成長于該晶種上，并搭配高分子穩定劑-聚乙烯吡咯烷酮，使納米銀可沿著一維方向成長形成納米線。經上述方法制得的納米銀線，其平均直徑介于30 40nm，長徑比可達500以上。在本發明另一具體實施例中，多根納米金屬線由電化學沉積制成而形成。例如，利用電化學法在陽極氧化招(anodic aluminum oxide,AA0)模板內制備納米銀線。為了得到可獨立分散的納米銀線，可先在AAO模板內電鍍上鎳作為犧牲層，接著在電化學沉積之前，需在AAO模板的一面濺鍍上金層作為導電層，然后開始進行電化學沉積。電鍍完成之后，利用堿液蝕刻將AAO模板去除，并利用超音波震蕩將納米銀線脫離、懸浮在溶液中，經清洗數次之后即可得到納米銀線成品。根據本發明的含有納米金屬線的抗菌紗制造方法所制造的抗菌紗，依不同的加工方法、應用型態以及用途等條件，可以添加塑化劑、賦形劑、稀釋劑、安定劑或相關的添加劑等，并且依照不同的技術領域慣例來決定其添加量。
根據本發明的含有納米金屬線的抗菌紗制造方法所制造的抗菌紗，可以根據需要額外添加含有治療效果之活性成分，例如，抗菌劑、抗霉菌劑或外傷治療成分物等。由上文對本發明的含有納米金屬線的抗菌紗及其制造方法的詳細描述，可以清楚了解本發明的含有納米金屬線的抗菌紗所包含的納米金屬線，其比表面積大且大多裸露于纖維基材表面上，增加接觸病菌的機會，提高抗菌功效。納米金屬線纏繞于芯紗上，不易因外力接觸造成脫附、減損，進而延長了含有納米金屬線的抗菌紗的使用壽命，保持長期良好的抗菌能力。本發明已由上述相關實施例加以描述，然而上述實施例僅為實施本發明的范例。必需指出的是，已揭露的實施例并未限制本發明的范圍。相反地，在不脫離本發 明的精神和范圍內所作的更動與潤飾，均屬本發明的專利保護范圍。
權利要求
1.一種含有納米金屬線的抗菌紗，其特征在于，其包含芯紗，由至少一根纖維所構成；以及多根納米金屬線，纏繞于該芯紗上。
2.如權利要求I所述含有納米金屬線的抗菌紗，其特征在于，所述納米金屬線的每根直徑等于或小于500nm。
3.如權利要求2所述含有納米金屬線的抗菌紗，其特征在于，所述納米金屬線的材料為銅、銀、鉬、鉍、鑰、鐵、金、鎘、鉻、鎳、鉛、鈷、鋅或它們中兩種以上金屬的組合物。
4.如權利要求3所述含有納米金屬線的抗菌紗，其特征在于，該多根納米金屬線占該抗菌紗的重量百分比等于或大于O. OOlwt. %。
5.一種含有納米金屬線的抗菌紗的制造方法，其特征在于，其步驟為步驟一，制備芯紗，該芯紗由至少一根纖維構成；步驟二，制備多根納米金屬線；以及步驟三，將該多根納米金屬線附著或纏繞在該芯紗上，即獲得該含有納米金屬線的抗菌紗。
6.如權利要求5所述含有納米金屬線的抗菌紗的制造方法，其特征在于，在所述步驟三中，通過表面噴涂制程、噴霧制程、浸潰制程、化學改性制程、物理改性制程或直接混紡制程將該多根納米金屬線附著或纏繞在該芯紗上。
7.如權利要求6所述含有納米金屬線的抗菌紗的制造方法，其特征在于，該多根納米金屬線由多個納米金屬顆粒置于含金屬離子的溶液中析出而成。
8.如權利要求6所述含有納米金屬線的抗菌紗的制造方法，其特征在于，該多根納米金屬線由電化學沉積制成。
9.如權利要求6所述含有納米金屬線的抗菌紗的制造方法，其特征在于，所述納米金屬線的材料為銅、銀、鉬、鉍、鑰、鐵、金、鎘、鉻、鎳、鉛、鈷、鋅或它們中兩種以上金屬的組合物。
10.如權利要求6所述含有納米金屬線的抗菌紗的制造方法，其特征在于，該多根納米金屬線占該抗菌紗的重量百分比為等于或大于O. OOlwt. %。
全文摘要
本發明提供一種含有納米金屬線的抗菌紗及其制造方法。該含有納米金屬線的抗菌紗包含芯紗以及多根納米金屬線。芯紗由至少一根纖維所構成。多根納米金屬線纏繞于芯紗上。本發明提供的含有納米金屬線的抗菌紗，可延長抗菌紗的使用壽命，有效避免細菌滋生，進而達到長期良好的抗菌效果。
文檔編號D02G3/12GK102926072SQ20121042574
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者郭安庭 申請人:蘇州達方電子有限公司, 達方電子股份有限公司