CN219950880U - 一种耐高温抗菌不干胶膜 - Google Patents

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林国发
黄云昌
李平国
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Abstract

本实用新型公开了一种耐高温抗菌不干胶膜,从上往下依次设置有抗菌层、加强层、结合层、耐高温层、胶粘层、离型层。其中,所述抗菌层包含第一介质层和第二介质层;所述第一介质层由基底与纳米锥骨架单元组成,所述纳米锥骨架单元是在基底上的凸起部分;所述纳米锥骨架单元包括第一纳米锥状结构与第二纳米锥状结构,并在所述基底上连续重复排列构成三维的第一介质层。第二介质层完全覆盖第一介质层的纳米锥骨架单元部分。本实用新型通过上述第一介质层与第二介质层的协同作用,其表面带自清洁与抗菌功能,通过后续加工成医用胶带、医用外包装产品标识贴、医用标签纸或医用印刷品等,使用过程中可以有效杀菌,减少表面细菌附着,避免细菌交叉感染。

Description

一种耐高温抗菌不干胶膜
技术领域
本实用新型涉及功能性薄膜技术领域,具体来讲,涉及一种耐高温抗菌不干胶膜。
背景技术
抗菌材料指自身具有杀灭或抑制微生物功能的一类功能材料,在医疗领域、家庭用品、家用电器、食品包装等领域有极其广阔的应用前景。抗菌材料的抗菌原理主要有物理杀菌(高温灭菌、紫外线辐射、等离子体处理等)、化学杀菌(含氯或苯酚成分的消毒剂)、生物杀菌(乳酸菌、酵母菌)等。消毒剂的使用会造成物体表面的二次污染,消毒剂的排出也会对造成一定的环境污染。物理杀菌或生物杀菌的方式受限于使用环境。在医院等很多地方需要用到无菌贴膜、无菌固定胶带等产品。比如医疗器械标识贴、产品外包装说明书等。当前的医用胶膜或胶带一般通过外包装的密封性维持无菌环境,一旦打开外包装很难避免使用过程中外表面细菌的附着,在医院等细菌、病毒较多的地方有很大的安全隐患。虽然可以通过外表面消毒的方式进行杀菌,但是,有些时候又不适合对产品进行高温或者紫外线杀毒,比如待检测血液样品的印刷标签、温度敏感的药品外包装使用说明、贴在医院墙壁上的宣传材料等。
微生物通常在材料的表面附着生长,为抑制微生物在材料表面形成被膜,近年来已经有多种相关表面改性技术被广泛研究。按照作用机理,这些技术可以大致分为两类,一类是通过化学改性,即通过高分子聚合,表面官能化和衍生化、涂覆具有杀菌功能的涂层(如抗生素、金属纳米粒子)等方法获得具有抗菌效果的材料表面,例如CN201410823167.8提出了一种具有表面微结构的低表面能生物抗菌防污涂层及其制备方法,引入具有抗菌功能特性的含双键海因衍生物,采用与含氟低表面能单体共聚的方式,制备抗菌功能涂层,制备过程复杂。CN202010156954.7提出了一种不锈钢表面的微结构-纳米氧化铜协同抗菌表面及其激光-化学复合制备方法、应用,通过纳秒激光烧蚀与激光诱导化学热分解复合方法制备,其中微结构起到保护纳米氧化铜的作用,延长使用寿命,微结构本身并没有杀菌功能。化学方法还有明显的不足,比如将抗生素载入材料表面可能导致细菌耐药性的产生等。抗菌涂层在高温、高湿等外界环境下可能会逐渐脱落进而丧失可抗菌抗病毒的功能。
另外一类技术是受到自然界中的某些生物具有抗菌性能的微观结构启发,通过物理方法改变材料表面形态来达到抗菌的效果。自然界中的一些生物表面因具有独特的精细微纳结构而具有一些特殊的抗菌作用。例如已有文献报道蝉翅表面纳米结构对革兰氏阴性菌具有杀灭作用,蜻蜓翅膀表面的纳米簇微结构、蛾眼上的纳米柱结构、壁虎的皮肤,鲨鱼的皮肤也有抗菌作用。生物表面的微结构抗菌功能启发了一系列仿生抗菌表面的制备,通过对生物表面微纳结构的模拟、构造出了很多具有良好抗菌性能的微纳结构表面。CN201510024331.3公开了一种表面微图案设计的抗菌表面及抗菌膜,在膜表面翻刻米字型、条带型、点阵型等大小为10nm-10μm的微纳结构,从而达到抗菌抗黏附效果;CN202020213984.2公开了一种针织布表面鲨纹抑菌涂覆层,通过在针织布本体上覆设鲨纹抑菌涂覆层,可抑制细菌在针织布本体上滋生,可应用到医护上,对受伤的胳膊进行悬挂,防止受伤的胳膊随意晃动,同时可抑制细菌的滋生。仿生微纳结构的作用机理是通过物理方法降低病菌在物体表面的粘附作用。现有技术中仿生微纳结构的抗菌效果不稳定,且制备的微纳结构尺寸具有一定的随机性,微纳结构的尺寸无法实现有效控制或定制化,如CN202110593039.9所公开的制备方法。
因此,开发一款微纳结构稳定可定制化的具备自清洁功能的耐高温抗菌不干胶膜用于需要抗菌的场所具有很大的现实意义和应用前景。
实用新型内容
为了克服现有技术的上述缺陷,本实用新型的目的在于提供一种耐高温抗菌不干胶膜,其表面带自清洁与抗菌功能。
本实用新型所采用的技术方案是:一种耐高温抗菌不干胶膜,从上往下依次设置有抗菌层、加强层、结合层、耐高温层、胶粘层、离型层。抗菌层在加强层的上面,加强层在结合层的上面,结合层在耐高温层的上面,耐高温层在胶粘层的上面。其中,所述抗菌层包含第一介质层和第二介质层,所述第一介质层由基底与多个纳米锥骨架单元组成,所述纳米锥骨架单元是在所述基底上的凸起部分;所述纳米锥骨架单元包括第一纳米锥状结构与第二纳米锥状结构,并在所述基底上连续重复排列构成三维的第一介质层;所述第二介质层附着于所述纳米锥骨架单元的表面。
进一步,所述第一介质层是高分子聚合物,可以是丙烯酸UV胶的光固化物或是PU胶、聚氨酯、环氧胶的其中一种的固化物,其所述基底的厚度为2-20μm;所述第二介质层是二氧化钛光触媒层,其厚度为5-100nm,第二介质层是通过PVD或者CVD的方法均匀覆盖在第一介质层上。可以针对不同微生物的细胞大小,调整所述第一介质层纳米锥骨架单元的高度、间距、纳米锥状结构的顶端直径与底端直径等,做成针对某一特定细菌或者病毒的抗菌微纳米表面,在可见光照射下就可以有效杀死细菌或病毒。通过改变纳米锥骨架单元的分布密度、直径以及高度能够适当地改变表面粗糙度,可以提高抗菌效率。
进一步,所述第二纳米锥状结构设于相邻所述第一纳米锥状结构之间,所述第一纳米锥状结构的垂直高度高于所述第二纳米锥状结构50-250nm。优选的,第一纳米锥状结构与相邻第二纳米锥状结构在底端的间距为100-500nm。
进一步,相邻所述第一纳米锥状结构中心距离不超过2μm。
进一步,所述第一纳米锥状结构或第二纳米锥状结构的顶端可以是尖刺状,也可以是半锥状。优选的,所述第一纳米锥状结构的高度为100nm-2μm,其顶端直径为0-60nm,底端直径为50-500nm。优选的,所述第二纳米锥状结构的高度为50-500nm,其顶部直径为0-60nm,底部直径为50-500nm。
进一步,所述第一介质层是通过带纳米结构的金属化模版在UV胶水的作用下,通过紫外纳米压印的方式把纳米锥状结构转移到所述加强层上面获得。纳米锥状结构可以通过金属化模版纳米压印在加强层上再经热压转印的方式转移到耐高温材质的表面,也可以通过金属化模版在U V胶的作用下直接在加强层上形成抗菌微纳结构。
进一步优选,所述加强层是聚酰胺薄膜,厚度在10-100μm。
进一步优选,结合层是通过热压、光照、辊压其中一种方式把所述加强层和所述耐高温层结合在一起,起着粘结作用。结合层是耐高温的UV胶、环氧胶、热熔胶、压敏胶的其中一种胶水。结合层的厚度为5-50μm。
进一步优选,耐高温层是无机陶瓷涂层、玻璃纤维布、芳纶纸的其中一种。耐高温层的厚度为50-200μm。
进一步优选,胶粘层是由不干胶型胶体制成。胶粘层的厚度为25-100μm。
进一步优选,离型层是一种带离型剂或者硅油的离型膜或者离型纸。离型层的厚度为10-50μm。
可以用该耐高温抗菌不干胶膜加工成耐高温抗菌胶带、抗菌不干胶膜等用于医疗行业。
本申请能产生的有益效果包括:本实用新型通过纳米锥骨架单元与二氧化钛光触媒层的相互配合,使得本实用新型整体的杀菌效果大大提高,可适应不同环境下的杀菌作业,解决了现有杀菌产品功能单一,无法进行混合杀菌的问题。另一方面,采用了耐高温材料,在使用前可以承受耐高温消毒或使用过程中可以定期承受高温消毒,例如医院的医疗器械的标签标识、手术室内的标识用不干胶膜、手术室检验设备上的标识、病床内的一些宣传贴等。
本实用新型通过把一种特殊的微纳结构和耐高温不干胶膜相结合,提供了一种表面带自清洁功能的耐高温不干胶膜产品,该产品可以通过后续加工成医用胶带、医用药品或输液瓶的外包装产品标识贴、医用标签纸或医用印刷品的材料等,使用过程中可以有效杀菌,减少表面细菌附着,避免细菌交叉感染。同时,本实用新型可采用纳米压印的方法,可实现第一介质层纳米锥骨架单元的定制化设计,实现微纳结构尺寸的稳定与有效控制,方便大规模量产。
附图说明
图1是其中一个实施例的抗菌层结构的剖面图。
图2是其中一个实施例的抗菌层的排列示意图。
图3是本实用新型不干胶膜的结构示意图。
标号:1-抗菌层、2-加强层、3-结合层、4-耐高温层、5-胶粘层、6-离型层、11-第一介质层、12-第二介质层、13-纳米锥骨架单元、14-第一纳米锥状结构、15-第二纳米锥状结构、16-基底。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型的技术方案,下面结合具体实施例对本实用新型实施例进行详细描述。应当明确,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。本实用新型采用的试材皆为普通市售品,皆可于市场购得。
参照图1至图3所示,本实施例提供一种耐高温抗菌不干胶膜,从上往下依次设置有抗菌层1、加强层2、结合层3、耐高温层4、胶粘层5、离型层6。抗菌层1在加强层2的上面,加强层2在结合层3的上面,结合层3在耐高温层4的上面,耐高温层4在胶粘层5的上面,胶粘层5在离型层6的上面。其中,所述抗菌层1包含第一介质层11和第二介质层12,所述第一介质层11由基底16与多个纳米锥骨架单元13组成,所述纳米锥骨架单元13是在所述基底16上的凸起部分;所述纳米锥骨架单元13包括第一纳米锥状结构14与第二纳米锥状结构15,并在所述基底16上连续重复排列构成具有三维微纳结构的第一介质层11,从而实现抗菌性能。所述第二介质层12附着于所述纳米锥骨架单元13的表面。
具体的,第一介质层11是高分子聚合物,可以是丙烯酸UV胶的光固化物或是PU胶、聚氨酯、环氧胶的其中一种的固化物,其基底16的厚度为2-20μm;第二介质层12是二氧化钛光触媒层,其厚度为5-100nm,第二介质层12是通过PVD或者CVD的方法均匀覆盖在第一介质层11上。可以针对不同微生物的细胞大小,调整所述第一介质层11纳米锥骨架单元13的高度、间距、纳米锥状结构的顶端直径与底端直径等,做成针对某一特定细菌或者病毒的抗菌微纳米表面,在可见光照射下就可以有效杀死细菌或病毒。通过改变纳米锥骨架单元13的分布密度、直径以及高度能够适当地改变表面粗糙度,可以提高抗菌效率。
在一些实施例中,第二纳米锥状结构15设于相邻第一纳米锥状结构14之间,第一纳米锥状结构14的高度H1相较于第二纳米锥状结构15的高度H2高出50-250nm。优选的,第一纳米锥状结构14与相邻第二纳米锥状结构15在底端的间距D1为100-500nm。
在一些实施例中,相邻第一纳米锥状结构中心距离D2不超过2μm。
在一些实施例中,第一纳米锥状结构或第二纳米锥状结构的顶端可以是尖刺状,也可以是半锥状。优选的,第一纳米锥状结构14的高度H1为100nm-2μm,其顶端直径为0-60nm,底端直径为50-500nm。优选的,第二纳米锥状结构15的高度H2为50-500nm,其顶部直径为0-60nm,底部直径为50-500nm。细菌、真菌等微生物细胞大小尺寸为微米级别,例如细菌的直径一般为1μm-10μm;真菌细胞的直径一般为10μm-20μm。当细菌或真菌落在本实施例上述的微纳结构时,由于微纳结构的尺寸为纳米级别,无法对细菌或真菌的细胞进行有效支撑,则会发生形变,导致微生物细胞被机械裂解,从而实现灭菌效果。
在一些实施例中,第一介质层11是通过带纳米结构的金属化模版在UV胶水的作用下,通过紫外纳米压印的方式把纳米锥状结构转移到所述加强层2上面获得。纳米锥状结构可以通过金属化模版纳米压印在加强层2上再经热压转印的方式转移到耐高温材质的表面,也可以通过金属化模版在U V胶的作用下直接在加强层2上形成。
在一些实施例中,加强层2是聚酰胺薄膜,厚度在10-100μm。
在一些实施例中,结合层3是通过热压、光照、辊压其中一种方式把加强抗菌层1和耐高温层4结合在一起,起着粘结作用。结合层3是耐高温的UV胶、环氧胶、热熔胶、压敏胶的其中一种胶水。结合层3的厚度为5-50μm。
在一些实施例中,耐高温层4是耐高温无机陶瓷涂层、玻璃纤维布、芳纶纸的其中一种。耐高温层4的厚度为50-200μm。
在一些实施例中,胶粘层5是由不干胶型胶体制成。胶粘层5的厚度为25-100μm。
在一些实施例中,离型层6是一种带离型剂或者硅油的离型膜或者离型纸。离型层6的厚度为10-50μm。
本实用新型工作原理:抗菌层1的第二介质层12采用纳米二氧化钛,二氧化钛起着光催化杀菌,抗菌作用,而抗菌层1的表面布满不均匀的纳米锥状结构13或纳米刺,当光催化发生时,在纳米锥状结构13的顶部纳米刺上由于电荷聚集,光催化的能量更高,因此光催化的作用更强。当微生物落在两个第一纳米锥状结构14中间,刚好中间的第二纳米椎状结构15会刺穿微生物的外壁,插入了微生物内部,部分细胞壁出现了破裂,二氧化钛通过光催化产生的氧化还原反应加速了微生物的破坏从而导致了其死亡。另一方面,纳米锥状结构13的表面镀膜可以减少微生物在材料表面的附着。
一种耐高温抗菌不干胶膜的制造方法包含以下步骤:
步骤1,金属化模版制备:通过UV热压和电铸等工艺获得含本实用新型具有横向连续重复排列纳米锥骨架单元的第一介质层11的金属化母版。金属化模版采用委托第三方制备的方式获得。
步骤2,UV涂布:把步骤1的金属化模版贴合在UV涂布机的涂布版辊上,带有光固化胶水的加强层2通过涂布版辊的模压并马上经过紫外光照射,在加强层2上面获得了带纳米锥骨架单元的第一介质层11。
步骤3,在带纳米锥骨架单元的第一介质层11上进行真空镀膜二氧化钛20nm,获得第二介质层12;
步骤4,通过胶粘剂把上述加强层2贴合到耐高温芳纶薄膜上;
步骤5,在上述芳纶薄膜的另外一面涂布耐高温胶水。
步骤6,在耐高温胶水的外面贴上保护层,即离型层6。
进一步优选,涂布胶水是一种丙烯酸光固化胶水,如上海蔚光科技的WG-2100,涂布速度20m/min,光固化能量3000mw/cm2,230目网纹辊。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温抗菌不干胶膜,其特征在于,从上往下依次设置有抗菌层、加强层、结合层、耐高温层、胶粘层、离型层;其中,所述抗菌层包含第一介质层和第二介质层,所述第一介质层由基底与多个纳米锥骨架单元组成,所述纳米锥骨架单元是在所述基底上的凸起部分;所述纳米锥骨架单元包括第一纳米锥状结构与第二纳米锥状结构,并在所述基底上连续重复排列构成三维的第一介质层;所述第二介质层附着于所述纳米锥骨架单元的表面。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温抗菌不干胶膜,其特征在于,所述第二纳米锥状结构设于相邻所述第一纳米锥状结构之间,且所述第二纳米锥状结构的高度低于所述第一纳米锥状结构;所述第二纳米锥状结构与相邻所述第一纳米锥状结构在底端的间距为100-500nm。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温抗菌不干胶膜,其特征在于,所述第一介质层是高分子聚合物,其所述基底的厚度为2-20μm;所述第二介质层是二氧化钛光触媒层,其厚度为5-100nm。
4.根据权利要求2所述的一种耐高温抗菌不干胶膜,其特征在于,所述第一纳米锥状结构的高度为100nm-2μm,其顶端直径为0-60nm,底端直径为50-500nm;相邻所述第一纳米锥状结构中心距离不超过2μm。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温抗菌不干胶膜,其特征在于,所述第二纳米锥状结构的高度为50-500nm,其顶部直径为0-60nm,底部直径为50-500nm。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温抗菌不干胶膜,其特征在于,所述加强层是聚酰胺薄膜,厚度为10-100μm。
7.根据权利要求1所述的一种耐高温抗菌不干胶膜,其特征在于,所述结合层通过热压、光照、辊压其中一种方式把所述抗菌层与所述耐高温层粘接在一起,其厚度为2-10μm。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温抗菌不干胶膜,其特征在于,所述耐高温层是耐高温无机陶瓷涂层、玻璃纤维布、芳纶纸的其中一种,厚度为20-200μm。
9.根据权利要求1所述的一种耐高温抗菌不干胶膜,其特征在于,所述胶粘层是由不干胶型胶体制成,其厚度为25-100μm。
10.根据权利要求1所述的一种耐高温抗菌不干胶膜,其特征在于,所述离型层是一种带离型剂或者硅油的离型膜或者离型纸,其厚度为10-50μm。
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