TW202415634A - 抗菌液以及使用該抗菌液的抗菌基板 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種抗菌液以及使用該抗菌液的抗菌基板，抗菌液包含一醇醚類溶劑、一矽氧化合物以及一抗菌材料；矽氧化合物包括乙烯基矽氧化合物，抗菌材料包括一有機抗菌添加物及一無機抗菌添加物。抗菌基板包含一抗菌膜以及一抗指紋層；抗菌膜設置在玻璃載體之一側表面；抗指紋層遠離玻璃載體設置在抗菌膜之一側表面，抗指紋層含有能與抗菌膜之所述矽氧化合物結合之一氟矽化合物，且抗指紋層分佈有複數連接抗菌膜之孔隙。藉此，解決電子裝置之玻璃面板不具抗菌功能而造成影響人體健康安全的問題。
Description
本發明係關於一種抗菌製品，尤指一種抗菌液以及使用抗菌液而製成之抗菌基板。
隨著科技的進步與網絡的發達，目前智慧型手機及平板電腦已成為日常生活不可或缺的攜帶式電子產品，使用者可透過手指觸碰玻璃面板進行操作，其中，使用者在觸碰玻璃面板時，手指上的油漬或灰塵容易沾附在玻璃面板，而留下指紋及痕跡，以致於影響玻璃面板的表面外觀。
此外，使用者頻繁接觸玻璃面板，使得手指上的細菌、病毒及外來汙染物沾附在玻璃面板的表面而造成污染，致使人體容易感染玻璃面板上的病菌，進而產生影響健康安全的疑慮。因此亦有業者在玻璃表面進行抗菌塗層的附著，藉此達到玻璃面板的抗菌效果，然而，由於電子產品的玻璃面板經常性的受到使用者進行觸控摩擦，或者進行酒精等殺菌產品的使用，上述抗菌塗層的附著受到極大的考驗。
本案之主要目的，在於解決傳統具有抗菌塗層附著的玻璃面板因磨耗及溶劑擦拭而有使用壽命較短的問題。
為達到上述目的，本發明提供一種抗菌液，其包含：一醇醚類溶劑、一矽氧化合物以及一抗菌材料；矽氧化合物包括乙烯基矽氧化合物，抗菌材料包括一有機抗菌添加物及一無機抗菌添加物。
本發明又一實施例提供一種抗菌液，其包含：一醇醚類溶劑、一矽氧化合物以及一抗菌材料；矽氧化合物包括環氧基矽氧化合物，抗菌材料包括一有機抗菌添加物及一無機抗菌添加物。
本發明又一實施例提供一種使用上述抗菌液而得之抗菌基板，其適用於一玻璃載體表面，抗菌基板包含：一抗菌膜以及一抗指紋層；抗菌膜設置在玻璃載體之一側表面；抗指紋層遠離玻璃載體設置在抗菌膜之一側表面，抗指紋層含有能與抗菌膜之所述矽氧化合物結合之一氟矽化合物，且抗指紋層分佈有複數連接抗菌膜之孔隙。
藉此，透過包含矽氧化合物、有機抗菌添加物以及無機抗菌添加物的抗菌液，除了能夠有效增進抗菌膜的抗菌能力，也讓抗菌液更容易保存，更能夠提高抗菌膜與玻璃載體的結合強度，進而提供優越的耐磨耗性以及耐溶劑性功效，藉以達到長久維持優良抗菌之功效。
此外，抗指紋層具備優異的撥水撥油性、防汙性、平滑性、耐藥品性以及耐環境性，且抗菌膜之抗菌材料能藉由孔隙釋出，並能抑制及消滅抗指紋層表面之細菌，使抗菌膜以及抗指紋層之組合，具備優異抗菌能力以及防指紋效果，進而達到具備同時抗菌以及防汙之雙重功效。
請參閱圖1至圖6所示，本發明提供一種抗菌液以及使用所述抗菌液而製成之抗菌基板100。
本發明第一實施例提供一種抗菌液，其包含一醇醚類溶劑、一矽氧化合物以及一抗菌材料。
於本實施例中，醇醚類溶劑包含甲醇、乙醇、丙二醇甲醚以及乙二醇甲醚其中任一種或其組合，且醇醚類溶劑之沸點至少高於90℃，在一些實施例中，醇醚類溶劑更可添加沸點範圍為80℃至120℃的低沸點醇醚類溶劑，在本實施例中，醇醚類溶劑之沸點範圍為140℃至150℃。
抗菌材料包括一有機抗菌添加物及一無機抗菌添加物；有機抗菌添加物可為香草醛(Vanillin)、醯基苯胺類、咪唑類、噻唑類、異噻唑酮衍生物、季銨鹽類、雙呱類或酚類或其組合等；無機抗菌添加物為具有抗菌有效量的金屬離子，金屬離子可為銀離子、銅離子或鋅離子或其組合等；於本實施例中，無機抗菌添加物可為氧化鋅、氧化銅、磷酸二氫銨及碳酸鋰子所組成之群組。
進一步說明，無機抗菌添加物之金屬離子通過物理吸附離子交換等方式，將銀離子、銅離子及鋅離子固定在氟石、矽膠等多孔材料的表面，然後將所述多孔材料與有機抗菌添加物混合，即獲得具有抗菌能力的抗菌材料，其中，有機抗菌添加物具有抑菌的特性，而無機抗菌添加物具有正電奈米粒子能與細菌細胞的表面負電荷產生吸引力，進而透過物理性滲透以破壞細菌的細胞膜，以達到消滅細菌以及干擾細菌繁殖的效用，有機抗菌添加物與無機抗菌添加物之組合能有效增進抗菌材料的抗菌能力。
矽氧化合物做為結合劑，能夠將有機抗菌添加物以及無機抗菌添加物進行結合；於本實施例中，矽氧化合物包括乙烯基矽氧化合物(Vinyltrimethoxysilane, C
5H
12O
3Si)，乙烯基矽氧化合物之化學結構式如下所示：
乙烯基矽烷在對抗濕氣、化學品和紫外線有良好的效果，且扣除官能基的作用還具有三個鍵結的支鏈(如下所示)能夠和不同的材料做結合，對於與有機抗菌添加物以及無機抗菌添加物黏合，提供出色的潤濕性和乾附著力。
於本實施例中，醇醚類溶劑之重量百分比為60至90%，矽氧化合物之重量百分比為3至15%，抗菌材料之重量百分比為7至25%，其中，有機抗菌添加物佔整體之重量百分比為1至12%，無機抗菌添加物佔整體之重量百分比為6至13%。
醇醚類溶劑、矽氧化合物以及抗菌材料等物質經由充分攪拌後構成抗菌液；其中，抗菌液之pH值範圍為2至4，黏度約為1cp，具黏性能夠廣泛附著在各式基材表面。
本發明第二實施例提供一種抗菌液，第二實施例與前述第一實施例之差異在於，矽氧化合物包括環氧基矽氧化合物(Gamma-Glycidoxypropyltrimethoxysilane, C
9H
20O
5Si)，環氧基矽氧化合物之化學結構式如下所示：
環氧基矽氧化合物具有優秀耐黃變的效果和可以提高對玻璃和金屬基材的附著力。環氧基矽氧化合物與乙烯基矽氧化合物之差異在於連接的官能基不同，就結構而言都有四個鍵結可以結合，兩者對於如玻璃之無機基材接有良好的結合力。環氧基矽氧化合物扣除官能基的作用亦具有與乙烯基矽氧化合物相同的三個鍵結的支鏈，而能夠將有機抗菌添加物以及無機抗菌添加物黏合。
於本實施例中，醇醚類溶劑之重量百分比為60至90%，矽氧化合物之重量百分比為3至15%，抗菌材料之重量百分比為7至25%，其中，有機抗菌添加物佔整體之重量百分比為1至12%，無機抗菌添加物佔整體之重量百分比為6至13%。
本發明第三實施例提供一種抗菌液，第三實施例與前述第一實施例、第二實施例之差異在於，矽氧化合物包括乙烯基矽氧化合物以及環氧基矽氧化合物。
於本實施例中，乙烯基矽氧化合物與環氧基矽氧化合物之比例為1：0.4至1：2.5，乙烯基矽氧化合物與環氧基矽氧化合物的最佳比例為1：1。
如表1所示，係揭露以本發明第三實施例之抗菌液所製備之抗菌基板100，在不同乙烯基矽氧化合物與環氧基矽氧化合物的調配比例下之表面特性評估結果，其中，又以乙烯基矽氧化合物與環氧基矽氧化合物調配比例為1：1時表現出最佳的耐磨耗以及耐溶劑效果。需特別說明的是，本發明並不排除可以混和其他矽氧化合物的可能。
表1 不同矽氧化合物調配比例所製之抗菌基板表面結果
| 調配比例 | 初始水滴角(度) | 水滴角＞90度 耐磨耗往復次數 (磨頭1kg 2*2cm) | 耐異丙醇(IPA) 擦拭次數 | |
| 乙烯基 矽氧化合物 | 環氧基 矽氧化合物 | |||
| 1 | 1 | 115 | 3000 cycle | 6000 次 |
| 1 | 1.5 | 115 | 2400 cycle | 5500 次 |
| 1 | 2 | 114 | 2000 cycle | 5000 次 |
| 1 | 2.5 | 115 | 1800 cycle | 4000 次 |
| 1 | 0.66 | 115 | 2300 cycle | 5500 次 |
| 1 | 0.5 | 113 | 2400 cycle | 5500 次 |
| 1 | 0.4 | 115 | 2500 cycle | 5000 次 |
請參照圖1至圖6所示，係為本發明抗菌基板100的製備方法，係使用前述抗菌液而成形在一玻璃載體200表面；於本實施例中，玻璃載體200係為螢幕保護貼，在一些實施例中，玻璃載體200可為電子裝置的玻璃面板。抗菌基板100的製備方法包含一步驟a以及一步驟b。
步驟a：使用抗菌液附著於玻璃載體200之一側表面，其中，抗菌液係利用蒸鍍、濺鍍、印刷或噴塗其中之一之方式，使抗菌液附著於玻璃載體200表面，在一較佳實施例中，如圖2所示，抗菌液係以噴塗方式有利於大面積附著在玻璃載體200表面，如圖3所示，抗菌液以蒸鍍方式亦能夠快速且大面積地於玻璃載體200表面成長為薄膜。補充說明的是，抗菌液不以機器噴塗方式為限，在無相關機器使用的情況下，可藉由人工塗刷方式為之。
步驟b：使抗菌液固化成形於玻璃載體200之一側而形成一抗菌膜10，抗菌膜10成形的厚度範圍為90至110奈米，使得抗菌膜10呈無色透明狀，值得一提的是，本實施例抗菌膜10能提高玻璃載體200之0.5至1.5%透光率，且抗菌膜10表面水滴角約為60至70度，進而能依據透光率的增加以判斷抗菌膜10是否有附著在玻璃載體200。
其中，於步驟a中，以印刷或噴塗之方式而附著於玻璃載體200之抗菌液，其於步驟b中，係透過對玻璃載體200進行烘烤而固化形成抗菌膜10(如圖2所示)。進一步說明，玻璃載體200置於至少180℃的環境烘烤60分鐘，以去除抗菌液的醇醚類溶劑，而使抗菌膜10不具毒性且具生物相容性。
抗菌膜10之矽氧化合物能與玻璃載體200之表面形成共價鍵結，進而提高抗菌膜10與玻璃載體200的結合強度，提供優越磨耗耐久性之效用，藉以達到長久維持優良抗菌之效果。在本文中，術語「抗菌」較佳地意指具有滅菌、殺菌、消毒、抑菌、防黴及防腐等效用。
如圖1所示，在步驟b後更包含一步驟c以及一步驟d。
步驟c：在抗菌膜10遠離玻璃載體200之一側表面形成一含有氟矽化合物之抗指紋層20；於本實施例中，抗指紋層20係以噴塗或蒸鍍方式附著在抗菌膜10表面；於本實施例中，氟矽化合物取自DAIKIN INDUSTRIES,LTD.製造之UD509，或Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd. 製造之x-71-197等產品。
步驟d：將前述玻璃載體200進行二次烘烤，使抗指紋層20之氟矽化合物脫水並與抗菌膜10之矽氧化合物結合，進一步說明，玻璃載體200置於至少150℃的環境烘烤60分鐘，且抗指紋層20成形的厚度範圍為20奈米以下，其中，玻璃載體200在烘烤過程，抗指紋層20及抗菌膜10之分子間進行脫水縮合而生成矽氧烷鍵(-Si-O-Si-)，進而固化抗指紋層20以增進磨耗耐久性，達到長久維持防止指紋附著以及油汙易擦拭之效用。值得一提的是，本實施例抗指紋層20亦能夠提高玻璃載體200約0.5至1.5%的透光率。
如圖3至圖6所示，抗指紋層20分佈有複數連接抗菌膜10之孔隙21，抗菌膜10之抗菌材料能藉由孔隙21釋出，並能抑制及消滅抗指紋層20表面之細菌，因此抗菌基板100包含抗菌膜10以及抗指紋層20之組合，具備優異抗菌能力以及防指紋效果。
以下分別揭露本發明利用第三實施例之抗菌液所製成的抗菌基板100之抗菌效果、磨耗耐久性、表面特性、環境測試以及耐溶劑性結果：
1.抗菌效果
本實施例依據日本JIS Z 2801:2010抗菌檢測規範所得之檢測結果如下表2所示，於抗菌測試中，以抗菌基板100為加工試料(樣品)，而以無抗菌性的塑膠膜為無加工試料(對照組)，並針對樣品及對照組分別接種大腸桿菌ATCC 8739以及金黃色葡萄球菌ATCC 6538P而進行分組試驗。
表2. 抗菌測試結果
| 實驗菌種 | 接種菌液濃度 (個/mL) | 接種菌液量 (mL) | 不同接觸時間後獲得的細菌數(個/cm 2)的對數值平均數 | 抗菌活性 (R) | |||
| 0小時 | 24小時 | ||||||
| 大腸桿菌 ATCC 8739 | 1.4 x 10 6 | 0.2 | 樣品 | -0.20 | 6.0 | ||
| 對照組 | 4.23 | 5.80 | |||||
| 金黃色葡萄球菌 ATCC 6538P | 1.2 x 10 6 | 0.2 | 樣品 | -0.20 | 5.3 | ||
| 對照組 | 4.15 | 5.10 | |||||
上表2抗菌測試結果顯示，抗菌基板100對應於大腸桿菌ATCC 8739之抗菌值(R)為6.0，對應於金黃色葡萄球菌ATCC 6538P之抗菌值(R)為5.3，顯見，本發明之抗菌基板100具備優異的抗菌能力，能夠有效抑制菌株繁殖，且抗菌效果不會受到抗指紋層20的影響。
2.磨耗耐久性測試
如下表3所示，於磨耗測試中藉由在鋼絲絨測試機之2cm×2cm的磨頭安裝0000級鋼絲絨，並施加1kg的荷重分別進行500次、1000次以及3000次的往返，並通過水滴角測試器來檢測抗菌基板100表面特性，由水滴角度來間接分析抗菌基板100表面疏水程度，以判斷抗菌基板100表面防汙力。
表3. 磨耗測試結果
| 往返次數 | 初始水滴角(度) | 磨耗後水滴角(度) |
| 500 | 112~115 | 109 |
| 1000 | 112~115 | 103 |
| 3000 | 112~115 | 90 |
上述磨耗測試結果顯示，本發明之抗菌基板100在3000次往復磨耗後，水滴角仍有90度，需特別說明的是，磨耗後水滴角仍有90度或以上，代表抗菌基板100具有優越的磨耗耐久性。
3. 表面特性評估
如下表4所示，係本實施例抗菌基板100之表面特性評估結果，評估結果顯示，抗菌基板100確實具備優異的撥水撥油性、防汙性、平滑性以及耐環境性，抗指紋層20成形在抗菌膜10之表面可保護抗菌膜10免於水或指紋影響，使抗菌膜10以及抗指紋層20之組合，具備優異抗菌能力以及防指紋效果，進而達到具備同時抗菌以及防汙之雙重功效，並能應用於各式觸控電子裝置，提供健康操作的效果。
表4.表面特性評估結果
| 測試項目 | 測試方法 | 單位 | 測試結果 | |
| 1.撥水潑油性 | 水滴角 | 水 | 度 | 117 |
| 甘油三油酸酯 | 度 | 77 | ||
| n-十六烷 | 度 | 68 | ||
| 2.光學特性 | 全光線透過率 | % | ＞92 | |
| 霧度 | - | ＜0.1 | ||
| 3.平滑性 | 動摩擦係數測試 | - | 0.03 |
4. 環境測試
如下表5所示，以環境測試機台對抗菌基板100分別進行高溫儲存測試(HTS)、溫度溼度偏差測試(THB)、低溫儲存測試(LTS)以及溫度衝擊測試(TST)，而執行環境類可靠度驗證（RA）並檢視不同環境測式後抗菌基板100之水滴角度以進一步分析。
表5. 環境測試結果
| RA Condition | 初始水滴角(度) | 100小時 | 200小時 | 300小時 | |||
| T0 | 水滴角(度) | T100 | 水滴角(度) | T300 | 水滴角(度) | ||
| HTS(85℃) | 115 | 通過 | 115 | 通過 | 114 | 通過 | 114 |
| THB(85℃/85%) | 116 | 通過 | 116 | 通過 | 116 | 通過 | 115 |
| LTS(-40℃) | 115 | 通過 | 115 | 通過 | 114 | 通過 | 115 |
| TST (-40℃ ~ +85℃, 300 cycles) | 115 | 通過 | 115 | 通過 | 115 | 通過 | 114 |
上述環境測試結果顯示，經由300小時後之環境測試抗菌基板100仍具有110度以上的水滴角，抗菌基板100在不同的環境下仍具有優秀的品質。
藉此，本發明具有下列功效：
1.透過包含矽氧化合物、有機抗菌添加物以及無機抗菌添加物的抗菌液，除了能夠有效增進抗菌膜10的抗菌能力，也讓抗菌液更容易保存，更能夠使抗菌液與玻璃載體200形成共價鍵結而緊密結合，而提高抗菌膜10與玻璃載體200的結合強度，進而提供優越的耐磨耗性以及耐溶劑性功效，藉以達到長久維持優良抗菌之功效。
2.抗菌基板100之抗指紋層20成形在抗菌膜10之表面，可保護抗菌膜10免於水或指紋影響，且抗菌膜10的抗菌效果不會受到抗指紋層20影響，使抗菌膜10以及抗指紋層20之組合，具備優異抗菌能力以及防指紋效果，進而達到具備同時抗菌以及防汙之雙重功效。
以上所舉實施例僅用以說明本發明而已，非用以限制本發明之範圍。舉凡不違本發明精神所從事的種種修改或變化，俱屬本發明意欲保護之範疇。
100:抗菌基板
200:玻璃載體
10:抗菌膜
20:抗指紋層
21:孔隙
a:步驟
b:步驟
c:步驟
d:步驟
圖1係為本發明實施例之步驟流程圖。
圖2係為本發明實施例抗菌膜之製程示意圖(一)。
圖3係為本發明實施例抗菌膜之製程示意圖(二)。
圖4係為本發明實施例之抗菌基板之剖面示意圖。
圖5係圖4之局部放大圖。
圖6係為本發明實施例之立體示意圖。
a:步驟
b:步驟
c:步驟
d:步驟
Claims (10)
- 一種抗菌液，其包含： 一醇醚類溶劑、一矽氧化合物以及一抗菌材料，該矽氧化合物包括乙烯基矽氧化合物，該抗菌材料包括一有機抗菌添加物及一無機抗菌添加物。
- 如請求項1所述之抗菌液，其中，該醇醚類溶劑之重量百分比為60至90%，該矽氧化合物之重量百分比為3至15%，該抗菌材料之重量百分比為7至25%，其中，該有機抗菌添加物佔整體之重量百分比為1至12%，該無機抗菌添加物佔整體之重量百分比為6至13%。
- 如請求項2所述之抗菌液，其中，該矽氧化合物更包括環氧基矽氧化合物，乙烯基矽氧化合物與環氧基矽氧化合物之比例為1：0.4至1：2.5。
- 如請求項3所述之抗菌液，其中，乙烯基矽氧化合物與環氧基矽氧化合物之比例為1：1。
- 一種抗菌液，其包含： 一醇醚類溶劑、一矽氧化合物以及一抗菌材料，該矽氧化合物包括環氧基矽氧化合物，該抗菌材料包括一有機抗菌添加物及一無機抗菌添加物。
- 如請求項5所述之抗菌液，其中，該醇醚類溶劑之重量百分比為60至90%，該矽氧化合物之重量百分比為3至15%，該抗菌材料之重量百分比為7至25%，其中，該有機抗菌添加物佔整體之重量百分比為1至12%，該無機抗菌添加物佔整體之重量百分比為6至13%。
- 如請求項1至6任一項所述之抗菌液，其中，該有機抗菌添加物為香草醛，該無機抗菌添加物為具有抗菌有效量的金屬奈米離子，所述金屬奈米離子選自於由銀離子、銅離子及鋅離子所組成之群組。
- 如請求項1至6任一項所述之抗菌液，其中，該醇醚類溶劑包括丙二醇甲醚以及乙二醇甲醚，且該醇醚類溶劑之沸點至少高於90℃。
- 一種使用如請求項1至6任一項所述之抗菌液而得之抗菌基板，其適用於一玻璃載體表面，該抗菌基板包含： 一抗菌膜，其設置在該玻璃載體之一側表面；以及 一抗指紋層，其遠離該玻璃載體設置在該抗菌膜之一側表面，該抗指紋層含有能與該抗菌膜之所述矽氧化合物結合之一氟矽化合物，且該抗指紋層分佈有複數連接該抗菌膜之孔隙。
- 如請求項9所述之抗菌基板，其中，該抗菌膜係利用蒸鍍、濺鍍、印刷或噴塗其中之一之製膜方式附著在該玻璃載體表面，且該抗菌膜的厚度範圍為90至110奈米，該抗指紋層的厚度範圍為20奈米以下。
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| TW111137360A TW202415634A (zh) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | 抗菌液以及使用該抗菌液的抗菌基板 |
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