CN102926072B - 含有纳米金属线的抗菌纱及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种含有纳米金属线的抗菌纱及其制造方法。该含有纳米金属线的抗菌纱包含芯纱以及多根纳米金属线。芯纱由至少一根纤维所构成。多根纳米金属线缠绕于芯纱上。本发明提供的含有纳米金属线的抗菌纱，可延长抗菌纱的使用寿命，有效避免细菌滋生，进而达到长期良好的抗菌效果。

Description

含有纳米金属线的抗菌纱及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种抗菌纱(antibiotic yarn)及其制造方法，尤其涉及一种关于含有纳米金属线(nano-metal wire)的抗菌纱及其制造方法。

背景技术

目前随着科技进步与生活水平的提升，人们对于生活周遭的各项产品，除了要求美观及功能外，对于产品的卫生要求也逐渐备受重视。因此，带动了许多抗菌材料的研究与发展。当中以抗菌纱最为广泛应用。

现有抗菌纱(antibiotic yarn)为在高分子纤维的表面上镀上银薄膜，镀上银薄膜的纤维再与其它纤维捻成抗菌纱。镀上银薄膜的纤维会游离出银离子，造成对细菌等微生物有毒性的环境，引响细菌等微生物生长、繁殖以致死亡。除了银之外，汞、金、铂、铜、镉、铬、镍、铅、钴、锌与铁等金属及其金属混合物也会游离出金属离子，造成对细菌等微生物有毒性的环境。

随着纳米科技的发展，当具有抗菌效果的金属材料缩小至纳米等级时，其比表面积急剧增大且裸露在外的金属原子数量增加，进而使可游离出的金属离子数量增加。例如，银纳米球形颗粒比传统的块材银或银微米球形颗粒具有更大的比表面积，其杀菌的效果可提升200倍左右。

现今工业界在选用纳米化金属材料作为抗菌剂时，大多选用纳米金属颗粒，例如，纳米银颗粒、纳米铜颗粒等，并且应用在各个领域的加工制品中，例如，家用电器、纤维制品、装饰材料及卫生相关用品等。纳米金属颗粒虽然具有大比表面积及优异的抗菌效果，但由于尺寸上的关系，如何有效地分散在各基材中一直是工业界仍需克服的问题。另外，虽然使用纳米金属粒子可提高对微生物的抑制作用，但是在混入基材之后，仅有裸露于基材表面的纳米颗粒会接触病菌，发挥抗菌功效，而基材内部的纳米颗粒因受到阻隔的关系，其游离的金属离子不易游离至基材外部进行抑菌或杀菌的行为，使抗菌功效降低。再者，若是以表面喷涂纳米金属颗粒作为加工方式，纳米金属颗粒会因清洁、擦拭及碰撞之发生而逐渐减损，导致抗菌功效降低，缩短制品抗菌之有效期限。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供一种含有纳米金属线的抗菌纱及其制造方法。可延长抗菌纱的使用寿命，有效避免细菌滋生，进而达到长期良好的抗菌效果。

为了实现上述目的，本发明提供了一种含有纳米金属线的抗菌纱，其包含：

芯纱，由至少一根纤维构成；以及

多根纳米金属线，缠绕于该芯纱上。

较佳的，在所述含有纳米金属线的抗菌纱中，所述纳米金属线的每根直径等于或小于500nm。

较佳的，在所述含有纳米金属线的抗菌纱中，所述纳米金属线的材料为铜、银、铂、铋、钼、铁、金、镉、铬、镍、铅、钴、锌或它们中两种以上金属的组合物。

较佳的，在所述含有纳米金属线的抗菌纱中，该多根纳米金属线占该抗菌纱的重量百分比等于或大于0.001wt.％。

本发明还提供了一种含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法，其步骤为：

步骤一，制备芯纱，该芯纱由至少一根纤维构成；

步骤二，制备多根纳米金属线；以及

步骤三，将该多根纳米金属线附着或缠绕在该芯纱上，即获得该抗菌纱。

较佳的，在所述含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法中，在所述步骤三中，通过表面喷涂制程、喷雾制程、浸渍制程、化学改性制程、物理改性制程或直接混纺制程将该多根纳米金属线附着或缠绕在该芯纱上。

较佳的，在所述含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法中，该多根纳米金属线由多个纳米金属颗粒置于含金属离子的溶液中析出而成。

较佳的，在所述含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法中，该多根纳米金属线由电化学沉积制成。

较佳的，在所述含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法中，所述纳米金属线的材料为铜、银、铂、铋、钼、铁、金、镉、铬、镍、铅、钴、锌或它们中两种以上金属的组合物。

较佳的，在所述含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法中，该多根纳米金属线占该抗菌纱的重量百分比为等于或大于0.001wt.％。

与现有技术相比，本发明的含有纳米金属线的抗菌纱包含纳米金属线，其比表面积大且大多裸露于纤维基材表面上，增加接触病菌的机会，提高抗菌功效。纳米金属线缠绕于芯纱上，不易因外力接触造成脱附、减损，进而延长本发明的含有纳米金属线的抗菌纱的使用寿命，保持长期良好的抗菌能力。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例含有纳米金属线的抗菌纱的结构示意图；

图2为本发明另一较佳实施例含有纳米金属线的抗菌纱的结构示意图；

图3为本发明一较佳实施例含有纳米金属线的抗菌纱的SEM显微照片；

图4为本发明一较佳实施例含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法流程图。

【主要组件符号说明】

1：抗菌纱            10：芯纱

102：纤维            12：纳米金属线

2：制造抗菌纱的方法  S20～S24：流程步骤

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

如图1和图2所示，为本发明中两个较佳实施例含有纳米金属线的抗菌纱1的结构示意图。

如图1所示，含有纳米金属线的抗菌纱1，其包含芯纱10以及多根纳米金属线12。芯纱1由至少一根纤维102所构成。本实施例中芯纱10是由单根纤维102所构成。多根纳米金属线12缠绕于芯纱10上。于实际应用中，可将多根本实施例的含有纳米金属线的抗菌纱1单独或与其它纤维合捻成纱，或是组成类似棉花型态，或是组成类似无纺布型态，以利后续运用，或织成纺织品。举例而言(但不以此为限)，一般衣物布料上的纱线、日常用具中的含纤制品、复合材料中的纤维状补强材、使用在纱布或绷带的伤口覆盖物，等。

如图2所示，为本发明另一较佳实施例含有纳米金属线的抗菌纱1，为避免冗赘，本实施例中的含有纳米金属线的抗菌纱仍标记为1。其芯纱10是由多根纤维102所构成。同样地，多根纳米金属线12缠绕于由多根纤维102所构成的芯纱10上。于实际应用中，本实施例中的含有纳米金属线的抗菌纱1可以织成纺织品(包含无纺布)，或是组成类似棉花型态，以利后续运用。

在本具体实施例中，构成芯纱10的纤维102可以是金属长纤(filament)或金属短纤(short fiber)，也可以是非金属材料形成的长纤或短纤。非金属材料长纤或短纤可以是天然纤维、聚酯类(polyester)纤维、聚酰胺类(polyamide)纤维、聚丙烯腈类(polyacrylic)纤维、聚乙烯类(polyethylene)纤维、聚丙烯类(polypropylene)纤维、聚烯烃纤维、聚氨基甲酸酯纤维、纤维素类(cellulose)纤维、蛋白质类(protein)纤维、弹性纤维类(elastomeric)纤维、聚全氟乙烯类(polytetrafluoroethylene)纤维、聚亚苯苯并二恶唑类(poly-p-phenylenebenzobi soxazole，PBO)纤维、聚醚酮类(polyetherketone)维、碳素类(carbon)纤维、玻璃纤维(glass fiber)、棉花纤维，等或其它商用非金属纤维用的材料。

在本具体实施例中，每一根纳米金属线12的直径为等于或小于500nm。每一根纳米金属线12的直径为等于或小于100nm为佳，更佳者为不超过50nm。

在本具体实施例中，每一根纳米金属线12的长径比(长度与直径的比例)为等于或大于10，较佳者为大于50，更佳者为大于100。当纳米金属线12的长径比越大时，越易与纤维102产生纠结，形成不易脱附的类藤蔓结构，可减少因外力接触、碰撞等所造成的影响。再者，当纳米金属线12的长径比越大时，意味着纳米金属线12的的长度越长，可增加裸露在芯纱10外部的面积，进而使接触病菌的机会增加，达到良好的抗菌效果。

在本具体实施例中，每一根纳米金属线12的材料为铜、银、铂、铋、钼、铁、金、镉、铬、镍、铅、钴、锌或它们中两种以上金属的组合物。即每根纳米金属线12的材料可以为上述材料中的一种，也可以为上述材料任意组合。

在本具体实施例中，多根纳米金属线12占抗菌纱的重量百分比为等于或大于0.001wt.％，较佳者为0.01wt.％以上。由于纳米金属线的含量越高其抗菌效果越好，同时考虑成本方面，多根纳米金属线12占抗菌纱的重量百分比小于50wt.％，更佳为20wt.％以內。

本发明另一较佳实施例中，含有纳米金属线的抗菌纱1可以根据需要额外添加黏着剂，用以协助增进纳米金属线102与芯纱10之间的吸附力。添加的黏着剂可以是聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、聚异丁二烯、环氧树脂或聚氨基甲酸酯等。

本发明另一较佳实施例中，含有纳米金属线的抗菌纱1可以根据需要，在纳米金属线12的表面被覆一保护薄层，以保护纳米金属线12。保护薄层可以视单一物料或为复合物料所形成，举例说明(但不以此为限)，例如，所述保护薄层的材料为聚氨基甲酸酯、尼龙、聚酰胺、聚纤维素、聚氯乙烯、聚二氯乙烯、聚烯烃、聚脲或聚酯等。

如图3所示，为本发明一较佳具体实施例含有纳米金属线的抗菌纱1的扫描式电子显微镜(SEM)照片。

如图3所示，多根纳米金属线12附着在纤维102上，并且呈现类藤蔓的结构。

如图4所示，为本发明一较佳具体实施例含有纳米金属线的抗菌纱制造方法流程图。该制造方法在图4中标记为2，结合图1或图2所示含有纳米金属线的抗菌纱的结构示意图。

如图4所示，该制造方法2，首先执行步骤S20，制备芯纱，其中芯纱由至少一纤维所构成。

接着，该制造方法2执行步骤S22，制备多根纳米金属线。

接着，该制造方法2执行步骤S24，将多根纳米金属线附着、缠绕在芯纱上，即获得抗菌纱。

构成芯纱的纤维的材料、纳米金属线的材料及几何尺寸已详述于上文中，在此不再赘述。

在本具体实施例中，将多根纳米金属线附着、缠绕在芯纱上可以由表面喷涂制程、喷雾制程、浸渍制程、化学改性制程、物理改性制程或直接混纺制程等制程来达成。其中，所述表面喷涂制程、喷雾制程、浸渍制程、化学改性制程和物理改性制程为在芯纱已经制备完成后，再在芯纱上附着或缠绕纳米金属线；所述直接混纺制程是在芯纱制备过程中，直接将抗菌剂加入到芯纱的高分子聚合物的浆液中进行混合，一起制备成纤维或芯纱。

在本实施例中，该含有纳米金属线的抗菌纱制造方法先将构成芯纱的纤维进行去污、清洗。接着，制备含有多根纳米金属线的溶液。接着，将芯纱浸入含有纳米金属线的溶液中。接着，将芯纱经挤压、滚动、或拖曳等方式，让含有纳米金属线的溶液吸附至芯纱的纤维里，待芯纱充分浸润后即成抗菌纱雏形，取出抗菌纱进行脱水程序。接着，将脱水完的抗菌纱烘干，并进行二度清洗，根据需求决定清洗的次数，待清洗完成之后，再烘干一次。抗菌纱烘干之后即可得到抗菌纱成品。

在本发明另一具体实施例中，多根纳米金属线由多个纳米金属颗粒置于包含金属离子的溶液，进而析出而成。例如，以还原的铂或银纳米颗粒作为晶种(seed)，使用乙二醇作为溶剂及还原剂，将前趋盐-硝酸银还原的银原子成长于该晶种上，并搭配高分子稳定剂-聚乙烯吡咯烷酮，使纳米银可沿着一维方向成长形成纳米线。

经上述方法制得的纳米银线，其平均直径介于30～40nm，长径比可达500以上。

在本发明另一具体实施例中，多根纳米金属线由电化学沉积制成而形成。例如，利用电化学法在阳极氧化铝(anodic aluminum oxide，AAO)模板内制备纳米银线。为了得到可独立分散的纳米银线，可先在AAO模板内电镀上镍作为牺牲层，接着在电化学沉积之前，需在AAO模板的一面溅镀上金层作为导电层，然后开始进行电化学沉积。电镀完成之后，利用碱液蚀刻将AAO模板去除，并利用超音波震荡将纳米银线脱离、悬浮在溶液中，经清洗数次之后即可得到纳米银线成品。

根据本发明的含有纳米金属线的抗菌纱制造方法所制造的抗菌纱，依不同的加工方法、应用型态以及用途等条件，可以添加塑化剂、赋形剂、稀释剂、安定剂或相关的添加剂等，并且依照不同的技术领域惯例来决定其添加量。

根据本发明的含有纳米金属线的抗菌纱制造方法所制造的抗菌纱，可以根据需要额外添加含有治疗效果之活性成分，例如，抗菌剂、抗霉菌剂或外伤治疗成分物等。

由上文对本发明的含有纳米金属线的抗菌纱及其制造方法的详细描述，可以清楚了解本发明的含有纳米金属线的抗菌纱所包含的纳米金属线，其比表面积大且大多裸露于纤维基材表面上，增加接触病菌的机会，提高抗菌功效。纳米金属线缠绕于芯纱上，不易因外力接触造成脱附、减损，进而延长了含有纳米金属线的抗菌纱的使用寿命，保持长期良好的抗菌能力。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (12)

1.一种含有纳米金属线的抗菌纱，其特征在于，其包含：

芯纱，由至少一根纤维所构成；以及

多根纳米金属线，缠绕于该芯纱上；

在所述纳米金属线与所述芯纱之间具有黏着剂，用以增进吸附力。

2.如权利要求1所述含有纳米金属线的抗菌纱，其特征在于，所述纳米金属线的每根直径等于或小于500nm，长径比等于或大于10。

3.如权利要求2所述含有纳米金属线的抗菌纱，其特征在于，所述纳米金属线的材料为铜、银、铂、铋、钼、铁、金、镉、铬、镍、铅、钴、锌或它们中两种以上金属的组合物。

4.如权利要求3所述含有纳米金属线的抗菌纱，其特征在于，该多根纳米金属线占该抗菌纱的重量百分比等于或大于0.001wt.％。

5.如权利要求1所述含有纳米金属线的抗菌纱，其特征在于，所述黏着剂包含聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、聚异丁二烯、环氧树脂或聚氨基甲酸酯。

6.一种含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法，其特征在于，其步骤为：

步骤一，制备芯纱，该芯纱由至少一根纤维构成；

步骤二，制备多根纳米金属线；以及

步骤三，将该多根纳米金属线附着或缠绕在该芯纱上，并在所述纳米金属线与所述芯纱之间设置黏着剂，用以增进吸附力。

7.如权利要求6所述含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法，其特征在于，在所述步骤三中，通过表面喷涂制程、喷雾制程、浸渍制程、化学改性制程、物理改性制程或直接混纺制程将该多根纳米金属线附着或缠绕在该芯纱上。

8.如权利要求7所述含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法，其特征在于，该多根纳米金属线由多个纳米金属颗粒置于含金属离子的溶液中析出而成。

9.如权利要求7所述含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法，其特征在于，该多根纳米金属线由电化学沉积制成。

10.如权利要求7所述含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法，其特征在于，所述纳米金属线的材料为铜、银、铂、铋、钼、铁、金、镉、铬、镍、铅、钴、锌或它们中两种以上金属的组合物。

11.如权利要求7所述含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法，其特征在于，该多根纳米金属线占该抗菌纱的重量百分比为等于或大于0.001wt.％。

12.如权利要求6所述含有纳米金属线的抗菌纱的制造方法，其特征在于，所述黏着剂包含聚丙烯酸酯、聚硅氧烷、聚异丁二烯、环氧树脂或聚氨基甲酸酯。