專利名稱：具有防變色層的鍍銀纖維及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維及其制造方法，特別是涉及一種具有抗菌功效的纖維及其制
造方法。
背景技術(shù)：
抗菌纖維的濫觴始自于二次世界大戰(zhàn)，當(dāng)時(shí)的德國(guó)采用經(jīng)過抗菌處理的纖維織品 制成軍服，而使傷員死亡率大幅降低。 目前抗菌纖維的制作主要是配合常見的濕式紡絲法進(jìn)行，以得到最大的經(jīng)濟(jì)效
.、 例如美國(guó)第6524508號(hào)專利案，提出利用甲殼素作為抗菌劑，先將其溶解后，讓壓 克力纖維浸入含有溶解的甲殼素的溶液中，使甲殼素包覆在壓克力纖維上，得到具有抗菌 功效的纖維。 又例如日本第9059820號(hào)專利案，使用二氧化鈦?zhàn)鳛榭咕鷦瑢⒍趸佒瞥?粒徑為奈米等級(jí)的小顆粒分散于有機(jī)溶劑中后，再與丙烯腈共聚物樹脂(acrylonitrile copolymer)混合后進(jìn)行紡織，制得抗菌纖維。 再例如中國(guó)臺(tái)灣第1283717號(hào)專利案以銀作為抗菌劑，主要是將銀鹽化合物加入 混攙有分散劑的有機(jī)溶劑中形成奈米銀溶液，再將高分子樹脂混入奈米銀溶液后進(jìn)行紡 織，制得抗菌纖維。 配合紡織采用濕式制法確實(shí)可以高經(jīng)濟(jì)效益制得抗菌纖維。但是，對(duì)于采用銀作 為抗菌劑制得的抗菌纖維來說，由于奈米銀會(huì)直接曝露在空氣中而硫化、氧化甚至照光而 變色，所以必須再使用化學(xué)性的抗氧化涂料形成保護(hù)膜，防止其變色，而這樣的化學(xué)性涂料 通常難以避免的缺點(diǎn)則是會(huì)引起人體的過敏反應(yīng)及有環(huán)保的問題。 此外，也有采用銅作為抗菌劑的抗菌纖維，而對(duì)于采用銅作為抗菌劑的抗菌纖維 來說，則同樣地必須再使用化學(xué)性的抗氧化涂料形成保護(hù)膜，或是再電鍍鎳防止銅的氧化， 而無論是采用化學(xué)性涂料或是鎳，同樣的都會(huì)引起人體的過敏反應(yīng)。 另外，例如US5454886、 US6017553、 US6238686B1、 US2006/0134390A1等案揭露主 要以各種真空鍍膜(d印ositing)方式制作抗菌纖維，且在特定的工作壓力(大于10—3Torr) 進(jìn)行控制時(shí)，會(huì)影響到例如銀、銅等抗菌劑的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響制得的抗菌纖維的抗菌功效。
但由于這些技術(shù)文獻(xiàn)在其所提到的抗菌測(cè)試中，只有以定性測(cè)試方法{主要有 美國(guó)AATCC Test Method 90(Halo Test,暈圈法，也叫瓊脂平皿法)、AATCCTest Method 1214(平行劃線法)和JISZ2911-1981(抗微生物性實(shí)驗(yàn)法)等}進(jìn)行，而定性測(cè)試方法主 要是針對(duì)溶出性抗菌劑的一種測(cè)試方法，其抗菌結(jié)果是基于離開纖維進(jìn)入培養(yǎng)皿的抗菌劑 活性，所以僅適用于溶出型抗菌產(chǎn)品的測(cè)試，而不適用于非溶出性抗菌纖維的抗菌測(cè)試。也 就是說，這些專利文獻(xiàn)所宣稱其擁有的工作壓力的制程參數(shù)范圍條件下制作出來的抗菌纖 維，并無法含括適用于非溶出性的抗菌纖維的定量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。 所以，現(xiàn)階段的抗菌纖維需要加以改善，除了必須不會(huì)色變，也不會(huì)造成人體過
3敏反應(yīng)，且可以通過例如美國(guó)AATCC Test Method 100 (菌數(shù)測(cè)定法)TZ/T02021-9、奎因 (Qui皿)實(shí)驗(yàn)法等定量測(cè)試方法的檢測(cè)，而確實(shí)具有抗菌的功效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在提供一種可防止變色且具有抗菌功效的具有防變色層的鍍銀 纖維。 本發(fā)明的另一目的是在提供一種可防止變色且具有抗菌功效的具有防變色層的 鍍銀纖維的制法。 本發(fā)明具有防變色層的鍍銀纖維，其特征在于包含一纖維本體、一團(tuán)聚群組、一 防變色層，及復(fù)數(shù)細(xì)裂縫。 所述纖維本體由一纖維材料所構(gòu)成且包括一外表面。 所述團(tuán)聚群組包括多數(shù)銀原子團(tuán)聚，每一銀原子團(tuán)聚以銀為材料磁控濺鍍 (magnetron sputtering)而使得多數(shù)銀原子團(tuán)聚(cluster)在所述外表面局部區(qū)域所形 成。 所述防變色層以鍍膜方式將化性穩(wěn)定而在空氣中不易變質(zhì)的金屬元素，例如金、
鈦、鉬、鈀，及/或此等金屬元素所構(gòu)成的合金形成類薄膜態(tài)樣(film-like,已具有足夠的
膜體厚度，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度尚未達(dá)到成膜的狀態(tài))附著在所述外表面與所述團(tuán)聚群組上。 該些細(xì)裂縫形成在所述防變色層上而使所述防變色層不連續(xù)。 另一方面，本發(fā)明具有防變色層的鍍銀纖維的制法，包含以下三個(gè)步驟 首先是準(zhǔn)備一由一纖維材料構(gòu)成的纖維本體。 接著以銀為材料在所述纖維本體上進(jìn)行磁控濺鍍，使所述纖維本體上附著有由多 數(shù)銀原子團(tuán)聚構(gòu)成的團(tuán)聚群組。 最后繼續(xù)在同一鍍膜環(huán)境中，以鍍膜方式將化性穩(wěn)定而在空氣中不易變質(zhì)的金屬 元素，或此等金屬元素所構(gòu)成的合金，形成類薄膜態(tài)樣附著在所述外表面與所述團(tuán)聚群組 上，構(gòu)成一形成有多數(shù)細(xì)裂縫而不連續(xù)的防變色層。 本發(fā)明的有益效果在于以磁控濺鍍銀形成銀原子團(tuán)聚達(dá)到抗菌功效，并以同樣 方式及化性穩(wěn)定而在空氣中不易變質(zhì)的金屬元素，及/或此等金屬元素所成的合金為材 料，形成類薄膜態(tài)樣而具有細(xì)裂縫的防變色層，在不影響銀的抗菌效果下防止銀原子團(tuán)聚 變色。


圖1是一示意圖，說明本發(fā)明一種具有防變色層的鍍銀纖維的一較佳實(shí)施例；及
圖2是一流程圖，輔助說明圖1本發(fā)明具有防變色層的鍍銀纖維的較佳實(shí)施例的 制法。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明 參閱圖1、圖2，是本發(fā)明具有防變色層的鍍銀纖維一較佳實(shí)施例，是由如圖2所示 的制法所制得。
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參閱圖l，本發(fā)明較佳實(shí)施例所說明的具有防變色層的鍍銀纖維包含一纖維本體 11、一包括復(fù)數(shù)銀原子團(tuán)聚121的團(tuán)聚群組12、一防變色層13，及復(fù)數(shù)細(xì)裂縫14。
所述纖維本體11由纖維材料所構(gòu)成且包括一外表面lll，纖維材料的適用選擇范 圍極廣，凡可構(gòu)成不織布、織布的纖維材料均可適用，在此不一一列舉。 該些銀原子團(tuán)聚121是以銀為靶材，通入氬氣并在工作壓力2X 10—3 8X 10—3Torr，更佳地是3X 10—3 6X 10—3Torr的濺鍍環(huán)境中以0. 2w/cm2 10w/cm2的濺射 功率密度(濺射功率密度=濺射靶功率/濺射靶面積)進(jìn)行磁控濺鍍，而使得多數(shù)銀原子 團(tuán)聚在所述外表面111局部區(qū)域所形成，其含量在10卯m 2000卯m，而具有抗菌功效。
在此要說明的是，推測(cè)該些銀原子團(tuán)聚是因?yàn)樵跒R鍍時(shí)工作壓力控制在 2 X 10—3 8 X 10—3Torr，更佳地是3 X 10—3 6 X 10—3Torr的范圍內(nèi)(低于2 X 10—3Torr時(shí)不 易激發(fā)靶材、開始濺鍍)，并以低的濺射功率密度形成奈米尺度的銀原子團(tuán)聚，所以以定量 測(cè)試方法進(jìn)行檢測(cè)(容后以實(shí)驗(yàn)例說明)時(shí)，得到極優(yōu)異的抗菌功效證明；另外，該些銀原 子團(tuán)聚的ppm含量高低，差異僅在于纖維抗菌效果的好壞，而此等含量又通常受限于產(chǎn)品 別與成本考量，而非無上限的增加，或是盡量降低，在此10ppm 2000卯m范圍的限定，則是 在考量制作成本與對(duì)應(yīng)濺鍍工作壓力2X 10—3 8X 10—3Torr，而具有的較佳抗菌力的含量 選擇。 所述防變色層13以化性穩(wěn)定、而在空氣中不易變質(zhì)的金屬元素，例如鈦、金、鉬、
鈀，及/或此等金屬元素所構(gòu)成的合金為材料，以2w/cm2 17w/cm2的濺射功率密度進(jìn)行
磁控濺鍍形成類薄膜態(tài)樣附著在所述外表面111與所述復(fù)數(shù)銀原子團(tuán)聚121上，且成型厚
度在50A 500A (此厚度對(duì)應(yīng)纖維本體ll的差異而有所不同，但就目前已知的纖維材料而
言，厚度在此范圍較佳，濺射功率密度則對(duì)應(yīng)此等厚度而以2w/cm2 17w/cm2較佳)，推測(cè)
所述防變色層13是因?yàn)殁?、金、鉬、鈀等材料的本身材料性質(zhì)，以及同樣地是以低的濺射功
率密度形成，且厚度控制在50A 500A的類薄膜態(tài)樣，所以可以長(zhǎng)時(shí)間地有效防止銀原子
團(tuán)聚121氧化變色。在本例中是以鈦為材料構(gòu)成的防變色層為例說明。 該些細(xì)裂縫14是基于構(gòu)成纖維本體11的纖維材料間的排列、以磁控濺鍍方式形
成類薄膜態(tài)樣而覆蓋不周全的防變色層13本身結(jié)構(gòu)，以及因纖維材料的可撓曲性而使變
色層13部分結(jié)構(gòu)崩裂而形成的，可讓銀原子團(tuán)聚121局部與外界相接觸，而發(fā)揮銀的抗菌
效果，且同時(shí)由于此等細(xì)裂縫14的尺度極小，所以在讓銀原子團(tuán)聚121與外界接觸而達(dá)到
抗菌的功效的同時(shí)，也不會(huì)讓銀原子團(tuán)聚變色而影響到鍍銀纖維的視覺感受。 上述本發(fā)明的具有防變色層的鍍銀纖維，再配合圖2的制法說明后，當(dāng)可更加清
楚的明白。 參閱圖2，上述具有防變色層的鍍銀纖維的制作，是先進(jìn)行步驟21，準(zhǔn)備所述纖維 本體11。 接著進(jìn)行步驟22，在真空度2X 10—3 8X 10—3Torr (更佳地是3X 10—3 6X 10—3Torr)的鍍膜環(huán)境中，以0. 2w/cm2 10w/cm2的功率密度在所述纖維本體11上進(jìn)行 磁控濺鍍，使所述纖維本體11上附著多數(shù)由銀原子團(tuán)聚形成且含量在10ppm 2000ppm的 銀原子團(tuán)聚121。 繼續(xù)進(jìn)行步驟23，繼續(xù)在同一鍍膜環(huán)境中，以2w/cm2 17w/cm2的濺射功率密度 以磁控濺鍍方式形成由鈦構(gòu)成的所述防變色層13，完成具有防變色層的鍍銀纖維的制作。
以下以三個(gè)實(shí)驗(yàn)例并以定量測(cè)試檢驗(yàn)方法，在此，是以美國(guó)AATCC100(菌數(shù)測(cè)定 法)測(cè)試方法進(jìn)行檢驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)例一 2007/05/11 ;編號(hào)TX42192/2007/PL (a)纖維本體是30g基重熔噴不織布(白色)，銀原子團(tuán)聚是在通入氬氣的真空度 2X 10—3Torr的濺鍍環(huán)境中以0. 3w/cm2的濺射功率濺鍍形成，含量約在100卯m，防變色層以 鈦為材料并配合5w/cm2的濺射功率鍍膜形成，厚度是100A 150A。 (b)纖維本體是50丹尼針織POLYESTER織布(藍(lán)色)，銀原子團(tuán)聚是在真空度 3. 75X 10—3Torr的濺鍍環(huán)境中以0. 3w/cm2的濺射功率濺鍍形成，含量約在100卯m，防變色 層以鈦為材料并配合5w/cm2的濺射功率鍍膜形成，厚度約在100A 150A。
(a)、 (b) 二種鍍銀纖維對(duì)金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大腸桿菌 (Escherichia coli)、克留氏月市炎桿菌(Klebsiella pneumoniae)、綠月農(nóng)桿菌(Pseudomonas aeruginosa)、白色念珠菌(Candida albicans)的滅菌率((初接觸菌數(shù)_接觸24小時(shí)后 菌數(shù))/初接觸菌數(shù)X100% )都在99.9%，甚至短時(shí)間如三十分鐘內(nèi)對(duì)白色念珠菌都有 95. 2% 。通過美國(guó)AATCC100 (菌數(shù)測(cè)定法)定量測(cè)試，具有絕佳的抗菌功效。
實(shí)驗(yàn)例二 2007/11/24編號(hào)TXD0455/2007/HH 本實(shí)驗(yàn)例的纖維本體是30g基重熔噴不織布(白色)，銀原子團(tuán)聚是在真空度 6X 10—3Torr的濺鍍環(huán)境中以1. 5w/cm2的濺射功率濺鍍形成，含量約300卯m，防變色層以鈦 為材料并配合8w/cm2的濺射功率鍍膜形成，厚度約200A 250A。 本實(shí)驗(yàn)例的鍍銀纖維對(duì)多重抗藥性金黃色葡萄球菌(MRSA， methicillinresistant Staphylococcus aureus)的滅菌率為99. 9 %，通過美國(guó) AATCC100 (菌數(shù)測(cè)定法)定量測(cè)試，具有絕佳的抗菌功效。
實(shí)驗(yàn)例三2008/01/03編號(hào)TXD1644/2007/HH 本實(shí)驗(yàn)例的纖維本體是30g基重熔噴不織布(白色)，銀原子團(tuán)聚是在真空度 8X 10—3Torr的濺鍍環(huán)境中以0. 5w/cm2的濺射功率濺鍍形成，含量約200ppm，防變色層以鈦 為材料并配合8w/cm2的濺射功率鍍膜形成，厚度是200A 250A。 本實(shí)驗(yàn)例的鍍銀纖維對(duì)金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的滅菌率為
99. 9%，通過美國(guó)AATCCIOO(菌數(shù)測(cè)定法)定量測(cè)試，具有絕佳的抗菌功效。 相較于目前抗菌纖維而言，本發(fā)明主要是提出一種新的、干式的磁控濺鍍的制作
方法制作抗菌的鍍銀纖維，而以這樣制法制得的鍍銀纖維，除了形成的銀原子團(tuán)聚而具有
極佳的抗菌性，符合抗菌的定量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)外，同時(shí)，借著化性穩(wěn)定、而在空氣中不易變質(zhì)的
金屬元素及/或合金，例如鈦、金、鉬、鈀等磁控濺鍍形成類薄膜態(tài)樣的防變色層防止銀原
子團(tuán)聚的氧化變色，而可以有效地改善以往以化學(xué)性抗氧化劑涂料、或是鎳電鍍防止抗菌
劑變色，而會(huì)引起過敏現(xiàn)象的缺點(diǎn)，所以更適合市場(chǎng)需求。
權(quán)利要求
一種具有防變色層的鍍銀纖維；其特征在于包含一纖維本體，由一纖維材料所構(gòu)成且包括一外表面；一團(tuán)聚群組，包括多數(shù)由多數(shù)銀原子團(tuán)聚在所述外表面局部區(qū)域的銀原子團(tuán)聚；一防變色層，以鍍膜方式將化性穩(wěn)定而在空氣中不易變質(zhì)的金屬元素，或此等金屬元素所構(gòu)成的合金，形成類薄膜態(tài)樣附著在所述外表面與所述團(tuán)聚群組上；及復(fù)數(shù)細(xì)裂縫，形成在所述防變色層上而使所述防變色層不連續(xù)。
2. 如權(quán)利要求1所述具有防變色層的鍍銀纖維，其特征在于所述團(tuán)聚群組的多數(shù)銀 原子團(tuán)聚是以磁控濺鍍方法形成，且濺鍍時(shí)的工作壓力是2X 10—3 8X 10—3Torr。
3. 如權(quán)利要求2所述具有防變色層的鍍銀纖維，其特征在于該些銀原子團(tuán)聚是以 0. 2w/cm2 10w/cm2的功率密度形成。
4. 如權(quán)利要求3所述具有防變色層的鍍銀纖維，其特征在于構(gòu)成所述防變色層的金 屬元素，或此等金屬元素所構(gòu)成的合金是選自于鈦、金、鉬，或鈀。
5. 如權(quán)利要求4所述具有防變色層的鍍銀纖維，其特征在于所述防變色層的厚度在 50A 500A。
6. 如權(quán)利要求5所述具有防變色層的鍍銀纖維，其特征在于所述防變色層是以磁控濺鍍方法形成。
7. 如權(quán)利要求6所述，其特征在于所述多數(shù)銀原子團(tuán)聚的含量在10ppm 2000卯m。
8. —種具有防變色層的鍍銀纖維的制法，其特征在于包含 準(zhǔn)備一由一纖維材料構(gòu)成的纖維本體；以銀為材料在所述纖維本體上進(jìn)行磁控濺鍍，使所述纖維本體上附著有由多數(shù)銀原子團(tuán)聚構(gòu)成的團(tuán)聚群組；及繼續(xù)在同一鍍膜環(huán)境中，以鍍膜方式將化性穩(wěn)定而在空氣中不易變質(zhì)的金屬元素，或 此等金屬元素所構(gòu)成的合金，形成類薄膜態(tài)樣附著在所述纖維材料外表面與所述團(tuán)聚群組 上，構(gòu)成一形成有復(fù)數(shù)細(xì)裂縫而不連續(xù)的防變色層。
9. 如權(quán)利要求8所述具有防變色層的鍍銀纖維的制法，其特征在于所述步驟(b)進(jìn) 行時(shí)的真空度是2X 10—3 8X 10—3Rorr，且功率密度是0. 2w/cm2 10w/cm2。
10. 如權(quán)利要求9所述具有防變色層的鍍銀纖維的制法，其特征在于所述步驟(c)是 以磁控濺鍍方法形成所述防變色層。
11. 如權(quán)利要求10所述具有防變色層的鍍銀纖維的制法，其特征在于所述步驟(c) 進(jìn)行時(shí)用的金屬元素，或此等金屬元素所構(gòu)成的合金是選自于鈦、金、鉬，或鈀。
全文摘要
一種具有防變色層的鍍銀纖維及其制法，主要提供可防止變色并具有抗菌功效的具有防變色層的鍍銀纖維，包含由纖維材料所構(gòu)成且包括外表面的纖維本體、由銀原子團(tuán)聚在外表面局部區(qū)域的多數(shù)銀原子團(tuán)聚、防變色層，及多數(shù)細(xì)裂縫，所述防變色層是選鈦、金、鉑、鈀等金屬，及/或此等金屬所成的合金為材料，以鍍膜方式形成類薄膜態(tài)樣附著在所述外表面與所述團(tuán)聚群組上，且該些細(xì)裂縫形成在所述防變色層上而使所述防變色層不連續(xù)，而借防變色層與細(xì)裂縫防止銀原子團(tuán)聚變色，且不影響銀的抗菌效果。
文檔編號(hào)D06M11/83GK101725036SQ20081017317
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2008年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月29日
發(fā)明者張嘉原, 徐嘉鴻 申請(qǐng)人:銀嘉科技股份有限公司