CN115216122A - 透明抗菌胶片及其制法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种透明抗菌胶片及其制法，透明抗菌胶片包括一聚酯材料以及一抗菌复合物。抗菌复合物分散于聚酯材料中，抗菌复合物的折射率为1.46至1.66。透明抗菌胶片的制法包括以下步骤，混合一聚酯材料与一抗菌复合物，以制得一抗菌母粒。接着，使用抗菌母粒，以形成一透明抗菌胶片；其中，抗菌复合物的折射率为1.46至1.66。

Description

透明抗菌胶片及其制法
技术领域
本发明涉及一种透明抗菌胶片及其制法，特别是涉及一种以聚酯为材料制得的透明抗菌胶片及其制法。
背景技术
聚酯材料具有优良的弯曲强度及热变形温度，还具有无毒以及可回收的优势。因此，聚酯材料被广泛应用于各个领域，并具有多个用途，例如：生鲜或蔬果的包装材、医护人员使用的防护面罩或屏幕保护膜。
近期传染疾病在国际间肆虐，全球人民对环境卫生及个人防疫皆非常注重。据此，市面上逐渐开始研究如何使塑料材料具有抗菌的功效。如此一来，塑料材料可在一定的时间之内，杀死塑料材料表面的细菌或抑制其孳生，进而达到抗菌的效果。与传统的物理或化学消毒方法相比，使用抗菌塑料材料具有长效性(long-acting property)，且抗菌效果较佳。
现有的抗菌塑料材料中大多包含有机抗菌剂，然而，有机抗菌剂不耐高温，在高温环境下容易裂解，并产生挥发性物质。挥发性物质会对人体或环境产生危害，而不适合用于食材的包装或是会与人体接触的产品。
并且，对聚酯材料而言，聚酯材料的加工温度(270℃至290℃)高于聚乙烯或聚丙烯的加工温度(170℃至240℃)，因此，在制造抗菌聚酯材料时，对抗菌剂的耐热要求较高。并且，在添加抗菌剂之后，聚酯材料的透光度、雾度及折射率皆会受影响。因此，目前市面上的抗菌聚酯材料，仍有待改善。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种透明抗菌胶片及其制法。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是提供一种透明抗菌胶片。透明抗菌胶片包括一聚酯材料以及一抗菌复合物。抗菌复合物分散于聚酯材料中，抗菌复合物的折射率为1.46至1.66。
更进一步地，抗菌复合物的粒径为50纳米至400纳米。
更进一步地，基于透明抗菌胶片的总重为100重量百分比，抗菌复合物的含量为0.1重量百分比至2重量百分比。
更进一步地，抗菌复合物包括一纳米粉体以及一抗菌剂，抗菌剂是无机抗菌剂。
更进一步地，纳米粉体是选自由硅酸钠、铝硅酸盐钠、铝硅酸盐钙以及磷酸铝所组成的群组。
更进一步地，抗菌剂的成分包括银、锌、铜及钛中的至少一种。
更进一步地，基于抗菌复合物的重量为100重量百分比，抗菌剂中银的含量为0重量百分比至10重量百分比、锌的含量为0重量百分比至50重量百分比、铜的含量为0重量百分比至30重量百分比以及钛的含量为0重量百分比至10重量百分比。
更进一步地，透明抗菌胶片的雾度小于或等于2.2％，透明抗菌胶片的透光度大于或等于88％，透明抗菌胶片的折射率为1.5至1.9。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的另外一技术方案是提供一种透明抗菌胶片的制法。透明抗菌胶片的制法包括以下步骤，混合一聚酯材料与一抗菌复合物，以制得一抗菌母粒。接着，使用抗菌母粒，以形成一透明抗菌胶片；其中，透明抗菌胶片的折射率为1.5至1.9。
更进一步地，透明抗菌胶片的制法进一步包括：烧结一纳米粉体及一抗菌剂前驱物，以获得抗菌复合物。其中，抗菌复合物包括纳米粉体及一抗菌剂，抗菌剂是由抗菌剂前驱物所形成，且抗菌剂与抗菌剂前驱物含有相同的金属。
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的透明抗菌胶片及其制法，其能通过“抗菌复合物分散于聚酯材料中”以及“抗菌复合物的折射率为1.46至1.66”的技术方案，使透明抗菌胶片可兼具抗菌的效果以及原有的光学特性。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明的透明抗菌胶片的剖面示意图。
图2为本发明的透明抗菌胶片的制法的流程图。
图3为本发明的透明抗菌胶片应用于基材上的剖面示意图。
图4为本发明的透明抗菌基材的剖面示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实例来说明本发明所公开有关“透明抗菌胶片及其制法”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
[透明抗菌胶片]
请参阅图1所示，本发明的第一实施例提供一种透明抗菌胶片Z，透明抗菌胶片Z包括：一聚酯材料1以及一抗菌复合物2，抗菌复合物2均匀地分散于聚酯材料1中。
于本实施例中，透明抗菌胶片Z是一单层胶片。本发明的抗菌复合物2具有良好的耐温性，使得抗菌复合物2可承受聚酯材料1的加工温度。因此，抗菌复合物2可直接添加于聚酯材料1中，进而经由简便的制程大量制造透明抗菌胶片Z。
一般来说，在添加一定量的抗菌复合物之后，会对透明抗菌胶片的光学特性(例如：雾度、透光度以及折射率)造成负面影响。为了避免透明抗菌胶片的光学特性受影响，本发明针对抗菌复合物的成分、折射率以及粒径进行设计。如此一来，透明抗菌胶片可保有原本的光学特性，还进一步具备抗菌的效果。
在本发明中，抗菌复合物的折射率为1.46至1.66。较佳的，抗菌复合物的折射率为1.50至1.66。更佳的，抗菌复合物的折射率为1.60至1.66。再更佳的，抗菌复合物的折射率为1.64至1.66。抗菌复合物的折射率是依据JIS K0062标准测试方法所测得。
在本发明中，抗菌复合物的粒径为20纳米至700纳米。较佳的，抗菌复合物的粒径为40纳米至600纳米。更佳的，抗菌复合物的粒径为50纳米至400纳米。
通过调控抗菌复合物的折射率以及粒径，本发明的透明抗菌胶片可保有原本的光学特性，例如：雾度、透光度以及折射率。举例来说，当透明抗菌胶片应用于食材包装或医护人员的防护罩时，需具备一定的透光度，且雾度不可太高，以维持可见度。当透明抗菌胶片应用于屏幕保护膜时，除了透光度及雾度需符合规格要求之外，折射率也有一定的要求。
于一些实施例中，透明抗菌胶片的雾度小于或等于2.5％。较佳的，透明抗菌胶片的雾度小于或等于2.2％。更佳的，透明抗菌胶片的雾度小于或等于2.1％。于一些实施例中，透明抗菌胶片的透光度大于或等于88％。较佳的，透明抗菌胶片的透光度大于或等于89％。更佳的，透明抗菌胶片的透光度大于或等于90％。于一些实施例中，透明抗菌胶片的折射率为1.4至2.0。较佳的，透明抗菌胶片的折射率为1.5至1.9。
另外，基于透明抗菌胶片的总重为100重量百分比，抗菌复合物的含量为0.1重量百分比至2重量百分比。较佳的，基于透明抗菌胶片的总重为100重量百分比，抗菌复合物的含量为0.1重量百分比至1.5重量百分比。更佳的，基于透明抗菌胶片的总重为100重量百分比，抗菌复合物的含量为0.1重量百分比至1重量百分比。如此一来，除了可以避免抗菌复合物负面影响透明抗菌胶片的光学特性，还可在抗菌效果以及透明抗菌胶片的生产成本之间取得平衡。
本发明的抗菌复合物包括一纳米粉体以及一抗菌剂。纳米粉体作为一载体，可供抗菌剂附着于纳米粉体上。抗菌复合物具有良好的耐热性，即使在聚酯材料的加工温度范围(260℃至290℃)间，仍不会裂解或产生挥发性物质。
纳米粉体的成分是硅酸盐类或是磷酸盐类。于一些实施例中，纳米粉体的成分是选自由硅酸钠、铝硅酸盐钠、铝硅酸盐钙以及磷酸铝所组成的群组。然而，本发明不以上述所举的例子为限。
纳米粉体的粒径与抗菌复合物的粒径相近或几乎相同。也就是说，纳米粉体的粒径为20纳米至700纳米。较佳的，纳米粉体的粒径为40纳米至600纳米。更佳的，纳米粉体的粒径为50纳米至400纳米。
抗菌剂是金属离子或金属氧化物。也就是说，本发明的抗菌剂是无机抗菌剂，而可具有较佳的耐热性，且不会产生挥发性物质。具体来说，抗菌剂的成分包括银、锌、铜及钛中的至少一种。基于抗菌复合物的重量为100重量百分比，抗菌剂中银的含量为0重量百分比至10重量百分比、锌的含量为0重量百分比至50重量百分比、铜的含量为0重量百分比至30重量百分比以及钛的含量为0重量百分比至10重量百分比。
于一些实施例中，抗菌剂的成分包括硝酸银、醋酸银、硫酸银、磷酸银、硫酸锌、硝酸锌、醋酸锌、氧化锌、硫酸铜、氯化铜、醋酸铜、氧化铜以及二氧化钛中的至少一种。然而，本发明不以上述所举的例子为限。于另一些实施例中，抗菌剂的成分包括硝酸银、醋酸银、硫酸银、磷酸银、硫酸锌、硝酸锌、醋酸锌、氧化锌、硫酸铜、氯化铜、醋酸铜、氧化铜以及二氧化钛中的至少两种。较佳的，抗菌剂的成分包括硝酸银、醋酸银、硫酸银、磷酸银、硫酸锌、硝酸锌、醋酸锌、氧化锌、硫酸铜、氯化铜、醋酸铜、氧化铜以及二氧化钛中的任意三种。于一较佳实施例中，抗菌剂的成分包括磷酸银、氧化锌以及二氧化钛中的至少两种。
于一更佳实施例中，抗菌剂的成分同时包括磷酸银、氧化锌以及二氧化钛。并且，磷酸银的添加重量为二氧化钛的添加重量的1.2倍至2.8倍，氧化锌的添加重量为二氧化钛的添加重量的25倍至35倍。较佳的，磷酸银的添加重量为二氧化钛的添加重量的1.5倍至2.5倍，氧化锌的添加重量为二氧化钛的添加重量的28至32倍。
抗菌复合物的添加，使得本发明的透明抗菌胶片具有抗菌的效果。具体来说，本发明的透明抗菌胶片对肺炎杆菌(Pneumoniae)、大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、抗药性金黄色葡萄球菌(Methicillin resistantstaphylococcus aureus)、沙门氏菌(Salmonellosis)以及绿脓杆菌(Pseudomonasaeruginosa)具有抗菌效果，详细的测试结果将于后叙述。
并且，本发明的透明抗菌胶片还具有防霉的效果。具体来说，本发明的透明抗菌胶片可抑制黑曲菌(Aspergillus niger)、四松青霉菌(Penicillium pinophilum)、球毛壳菌(Chaetomium globosum)、绿黏帚霉菌(Gliocldium virens)以及出芽短梗霉菌(Aureobasidium pullulans)的生长，详细的测试结果将于后叙述。
[透明抗菌胶片的制法]
请参阅图2所示，本发明提供一种透明抗菌胶片的制法，其至少包括下列几个步骤：烧结一纳米粉体及一抗菌剂前驱物，以获得一抗菌复合物(步骤S1)；混合一聚酯材料与一抗菌复合物，以制得一抗菌母粒(步骤S2)；使用抗菌母粒，以形成一透明抗菌胶片(步骤S3)。
在步骤S1中，将纳米粉体及抗菌剂前驱物投入高温炉中进行烧结，于烧结后，抗菌剂前驱物会形成抗菌剂，并可获得抗菌复合物。纳米粉体的成分可以是前述的硅酸盐类或是磷酸盐类，抗菌剂前驱物的成分中包括银、锌、铜及钛中的至少一种。
于一些实施例中，抗菌剂前驱物是金属离子，例如：硝酸银或硝酸锌。抗菌剂是由抗菌剂前驱物所形成，因此，抗菌剂与抗菌剂前驱物含有相同的金属。也就是说，抗菌剂的成分包括银、锌、铜及钛中的至少一种。
于一些实施例中，抗菌剂前驱物是金属氧化物，例如：氧化锌，当抗菌剂前驱物与纳米粉体共同烧结之后，本身并不会改变。也就是说，抗菌剂前驱物与抗菌剂相同。
烧结后获得的抗菌复合物的粒径为1微米至20微米。因此，为了避免抗菌复合物负面影响透明抗菌胶片的光学特性，于一些实施例中，烧结后的抗菌复合物可再经过一纯化步骤和一细化步骤，使抗菌复合物的粒径为20纳米至700纳米，且可具有较高的纯度(96％以上)。
在步骤S2中，将混合均匀后的聚酯材料与抗菌复合物投入一压出机中进行造粒，以制得抗菌母粒。于一些实施例中，聚酯材料可以是聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯或聚对苯二甲酸丁二酯中的一种或是其混合物。较佳的，聚酯材料是一再生的聚酯材料，特别是再生的聚对苯二甲酸乙二酯。
在步骤S3中，抗菌母粒经一流延加工程序，而制得透明抗菌胶片，透明抗菌胶片可应用于各种需要抗菌功能的透明产品之中。
[抗菌特性测试]
为了证实本发明的透明抗菌胶片的确具有抗菌的效果，本发明根据上述透明抗菌胶片的制法，制备了实施例1至3的透明抗菌胶片，另制备了不含任何抗菌剂的透明胶片作为比较例1，以及含有抗菌剂但抗菌剂复合物的折射率大于1.66的透明抗菌胶片作为比较例2。实施例1至3与比较例2的透明抗菌胶片中抗菌剂的成分列于表1中。
将上述实施例1至3与比较例2的透明抗菌胶片以及比较例1的透明胶片进行透光度(Visible light transmission，VLT)、雾度(Haze)以及抗菌效果的测试，测试结果列于表1中。在表1中，金黄色葡萄球菌及大肠杆菌的抗菌测试，是根据ISO 22196的标准测试方法进行测量，当抗菌值(R)大于或等于2.0时，表示具有抗菌效果。
表1。
Figure BDA0003119488660000071
Figure BDA0003119488660000081
根据表1的结果可得知，本发明的透明抗菌胶片(实施例1至3)针对大肠杆菌及金黄色葡萄球菌具有抗菌的效果。并且，本发明的透明抗菌胶片仍维持原有的光学特性(透光度及雾度)，不会因抗菌复合物的添加而受负面影响。
进一步来说，透明抗菌胶片的特性，可依需求进行调整。当对透明抗菌胶片的抗菌效果要求较高时，可增加抗菌复合物的添加量。在此情况下，透明抗菌胶片的透光度为88％至90.5％，透明抗菌胶片的雾度为1.9％至2.2％。另一方面，当对透明抗菌胶片的光学特性要求较高时，可仅添加适量的抗菌复合物，以维持透明抗菌胶片的光学特性。在此情况下，透明抗菌胶片的透光度为90.5％至92％，透明抗菌胶片的雾度为0.8％至1.9％。
根据实施例1至3的结果，当抗菌复合物中包括多种抗菌剂时，可具有较佳的抗菌效果，尤其是同时包括磷酸银、氧化锌及二氧化钛。
根据比较例2的实验结果，可得知当抗菌复合物的折射率超出1.46至1.66的范围时，透明抗菌胶片可具有不错的抗菌效果，但透明抗菌胶片无法符合雾度小于或等于2.2％的标准。
另外，将实施例2的透明抗菌胶片，送至检验中心进一步进行抗菌评价以及防霉评价。
在抗菌评价中，大肠杆菌及金黄色葡萄球菌是根据ISO 22196的标准测试方法测得抗菌值；沙门氏菌、肺炎杆菌、抗药性金黄色葡萄球菌及绿脓杆菌是根据JIS Z2801标准测试方法测得抗菌值，测试结果列于表2中。当抗菌活性值大于或等于2.0时，表示具有抗菌效果。
表2
Figure BDA0003119488660000082
Figure BDA0003119488660000091
根据表2的结果可得知，抗菌值皆大于2，故本发明的透明抗菌胶片具有抗菌的效果。值得注意的是，本发明的透明抗菌胶片，对肺炎杆菌及绿脓杆菌具有显著的抗菌效果。
在防霉评价中，黑曲菌、四松青霉菌、球毛壳菌、绿黏帚霉菌及出芽短梗霉菌是根据ASTM G21标准测试方法进行，测试结果列于表3中。根据ASTM G21标准测试方法，第0级的防霉效果是无霉菌生长；第1级的防霉效果是微量生长(霉菌生长面积<10％)；第2级的防霉效果是轻度生长(霉菌生长面积介于10％至30％)；第3级的防霉效果是中度生长(霉菌生长面积介于30％至60％)；第4级的防霉效果是严重生长(霉菌生长面积>60％)。
表3
测试霉菌种类 防霉效果
黑曲菌(Aspergillus niger) 第0级(最高级)无霉菌生长
四松青霉菌(Penicillium pinophilum) 第0级(最高级)无霉菌生长
球毛壳菌(Chaetomium globosum) 第0级(最高级)无霉菌生长
绿黏帚霉菌(Gliocldium virens) 第0级(最高级)无霉菌生长
出芽短梗霉菌(Aureobasidium pullulans) 第0级(最高级)无霉菌生长
根据表3的结果可得知，本发明的透明抗菌胶片具有抑制霉菌生长的效果，表3中列出的霉菌种类皆无法在本发明的透明抗菌胶片上生长。
[透明抗菌胶片的应用]
请参阅图3所示，本发明的透明抗菌胶片Z可层合于一基材9，形成一透明抗菌基材Y，使得基材9的两个相对表面上各设置有一透明抗菌胶片Z。因此，基材9也可具有抗菌及防霉的效果。透明抗菌胶片Z包括与前述相似的聚酯材料1以及抗菌复合物2，故于此不再赘述。
于一些实施例中，基材9的材料是聚酯材料，且基材9的聚酯材料与抗菌胶片Z中的聚酯材料1相似或完全相同。如此一来，在层合制程中，两个透明抗菌胶片Z会与基材9一体成型，形成一透明抗菌基材Y，如图4所示。
请参阅图4所示，由于透明抗菌基材Y是由两个透明抗菌胶片Z与基材9所形成，因此，抗菌复合物2集中分布于透明抗菌基材Y相对的两个表面上，而非均匀地分散于透明抗菌基材Y中。如此一来，可在不负面影响透明抗菌基材Y的抗菌效果的前提下，减少抗菌复合物2的用量，进而达到降低成本的效果。
[实施例的有益效果]
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的透明抗菌胶片及其制法，其能通过“抗菌复合物分散于聚酯材料中”以及“抗菌复合物的折射率为1.46至1.66”的技术方案，可使透明抗菌胶片可兼具抗菌的效果以及原有的光学特性。
更进一步来说，通过“复合无机抗菌剂的粒径为50纳米至400纳米”的技术方案，可使透明抗菌胶片可兼具抗菌的效果以及原有的光学特性。
更进一步来说，通过“基于透明抗菌胶片的总重为100重量百分比，抗菌复合物的含量为0.1重量百分比至2重量百分比”的技术方案，可使透明抗菌胶片可兼具抗菌的效果以及原有的光学特性。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种透明抗菌胶片，其特征在于，所述透明抗菌胶片包括：
一聚酯材料；以及
一抗菌复合物，其分散于所述聚酯材料中；
其中，所述抗菌复合物的折射率为1.46至1.66。
2.根据权利要求1所述的透明抗菌胶片，其特征在于，所述抗菌复合物的粒径为50纳米至400纳米。
3.根据权利要求1所述的透明抗菌胶片，其特征在于，基于所述透明抗菌胶片的总重为100重量百分比，所述抗菌复合物的含量为0.1重量百分比至2重量百分比。
4.根据权利要求1所述的透明抗菌胶片，其特征在于，所述抗菌复合物包括一纳米粉体以及一抗菌剂，所述抗菌剂是无机抗菌剂。
5.根据权利要求4所述的透明抗菌胶片，其特征在于，所述纳米粉体是选自由硅酸钠、铝硅酸盐钠、铝硅酸盐钙以及磷酸铝所组成的群组。
6.根据权利要求4所述的透明抗菌胶片，其特征在于，所述抗菌剂的成分包括银、锌、铜及钛中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的透明抗菌胶片，其特征在于，基于所述抗菌复合物的重量为100重量百分比，所述抗菌剂中银的含量为0重量百分比至10重量百分比、锌的含量为0重量百分比至50重量百分比、铜的含量为0重量百分比至30重量百分比以及钛的含量为0重量百分比至10重量百分比。
8.根据权利要求1所述的透明抗菌胶片，其特征在于，所述透明抗菌胶片的雾度小于或等于2.2％，所述透明抗菌胶片的透光度大于或等于88％，所述透明抗菌胶片的折射率为1.5至1.9。
9.一种透明抗菌胶片的制法，其特征在于，所述制法包括：
混合一聚酯材料与一抗菌复合物，以制得一抗菌母粒；以及
使用所述抗菌母粒，以形成一透明抗菌胶片；
其中，所述抗菌复合物的折射率为1.46至1.66。
10.根据权利要求9所述的制法，其特征在于，所述制法进一步包括：
烧结一纳米粉体及一抗菌剂前驱物，以获得所述抗菌复合物；
其中，所述抗菌复合物包括所述纳米粉体及一抗菌剂，所述抗菌剂是由所述抗菌剂前驱物所形成，且所述抗菌剂与所述抗菌剂前驱物含有相同的金属。
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