专利名称：具有防变色层的镀银纤维及其制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纤维及其制造方法，特别是涉及一种具有抗菌功效的纤维及其制
造方法。
背景技术：
抗菌纤维的滥觞始自于二次世界大战，当时的德国采用经过抗菌处理的纤维织品 制成军服，而使伤员死亡率大幅降低。 目前抗菌纤维的制作主要是配合常见的湿式纺丝法进行，以得到最大的经济效
.、 例如美国第6524508号专利案，提出利用甲壳素作为抗菌剂，先将其溶解后，让压 克力纤维浸入含有溶解的甲壳素的溶液中，使甲壳素包覆在压克力纤维上，得到具有抗菌 功效的纤维。 又例如日本第9059820号专利案，使用二氧化钛作为抗菌剂，将二氧化钛制成 粒径为奈米等级的小颗粒分散于有机溶剂中后，再与丙烯腈共聚物树脂(acrylonitrile copolymer)混合后进行纺织，制得抗菌纤维。 再例如中国台湾第1283717号专利案以银作为抗菌剂，主要是将银盐化合物加入 混搀有分散剂的有机溶剂中形成奈米银溶液，再将高分子树脂混入奈米银溶液后进行纺 织，制得抗菌纤维。 配合纺织采用湿式制法确实可以高经济效益制得抗菌纤维。但是，对于采用银作 为抗菌剂制得的抗菌纤维来说，由于奈米银会直接曝露在空气中而硫化、氧化甚至照光而 变色，所以必须再使用化学性的抗氧化涂料形成保护膜，防止其变色，而这样的化学性涂料 通常难以避免的缺点则是会引起人体的过敏反应及有环保的问题。 此外，也有采用铜作为抗菌剂的抗菌纤维，而对于采用铜作为抗菌剂的抗菌纤维 来说，则同样地必须再使用化学性的抗氧化涂料形成保护膜，或是再电镀镍防止铜的氧化， 而无论是采用化学性涂料或是镍，同样的都会引起人体的过敏反应。 另外，例如US5454886、 US6017553、 US6238686B1、 US2006/0134390A1等案揭露主 要以各种真空镀膜(d印ositing)方式制作抗菌纤维，且在特定的工作压力(大于10—3Torr) 进行控制时，会影响到例如银、铜等抗菌剂的结构，进而影响制得的抗菌纤维的抗菌功效。
但由于这些技术文献在其所提到的抗菌测试中，只有以定性测试方法{主要有 美国AATCC Test Method 90(Halo Test,晕圈法，也叫琼脂平皿法)、AATCCTest Method 1214(平行划线法)和JISZ2911-1981(抗微生物性实验法)等}进行，而定性测试方法主 要是针对溶出性抗菌剂的一种测试方法，其抗菌结果是基于离开纤维进入培养皿的抗菌剂 活性，所以仅适用于溶出型抗菌产品的测试，而不适用于非溶出性抗菌纤维的抗菌测试。也 就是说，这些专利文献所宣称其拥有的工作压力的制程参数范围条件下制作出来的抗菌纤 维，并无法含括适用于非溶出性的抗菌纤维的定量测试标准。 所以，现阶段的抗菌纤维需要加以改善，除了必须不会色变，也不会造成人体过
3敏反应，且可以通过例如美国AATCC Test Method 100 (菌数测定法)TZ/T02021-9、奎因 (Qui皿)实验法等定量测试方法的检测，而确实具有抗菌的功效。
发明内容
本发明的目的是在提供一种可防止变色且具有抗菌功效的具有防变色层的镀银 纤维。 本发明的另一目的是在提供一种可防止变色且具有抗菌功效的具有防变色层的 镀银纤维的制法。 本发明具有防变色层的镀银纤维，其特征在于包含一纤维本体、一团聚群组、一 防变色层，及复数细裂缝。 所述纤维本体由一纤维材料所构成且包括一外表面。 所述团聚群组包括多数银原子团聚，每一银原子团聚以银为材料磁控溅镀 (magnetron sputtering)而使得多数银原子团聚(cluster)在所述外表面局部区域所形 成。 所述防变色层以镀膜方式将化性稳定而在空气中不易变质的金属元素，例如金、
钛、钼、钯，及/或此等金属元素所构成的合金形成类薄膜态样(film-like,已具有足够的
膜体厚度，但结构强度尚未达到成膜的状态)附着在所述外表面与所述团聚群组上。 该些细裂缝形成在所述防变色层上而使所述防变色层不连续。 另一方面，本发明具有防变色层的镀银纤维的制法，包含以下三个步骤 首先是准备一由一纤维材料构成的纤维本体。 接着以银为材料在所述纤维本体上进行磁控溅镀，使所述纤维本体上附着有由多 数银原子团聚构成的团聚群组。 最后继续在同一镀膜环境中，以镀膜方式将化性稳定而在空气中不易变质的金属 元素，或此等金属元素所构成的合金，形成类薄膜态样附着在所述外表面与所述团聚群组 上，构成一形成有多数细裂缝而不连续的防变色层。 本发明的有益效果在于以磁控溅镀银形成银原子团聚达到抗菌功效，并以同样 方式及化性稳定而在空气中不易变质的金属元素，及/或此等金属元素所成的合金为材 料，形成类薄膜态样而具有细裂缝的防变色层，在不影响银的抗菌效果下防止银原子团聚 变色。
图1是一示意图，说明本发明一种具有防变色层的镀银纤维的一较佳实施例；及
图2是一流程图，辅助说明图1本发明具有防变色层的镀银纤维的较佳实施例的 制法。
具体实施例方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明 参阅图1、图2，是本发明具有防变色层的镀银纤维一较佳实施例，是由如图2所示 的制法所制得。
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参阅图l，本发明较佳实施例所说明的具有防变色层的镀银纤维包含一纤维本体 11、一包括复数银原子团聚121的团聚群组12、一防变色层13，及复数细裂缝14。
所述纤维本体11由纤维材料所构成且包括一外表面lll，纤维材料的适用选择范 围极广，凡可构成不织布、织布的纤维材料均可适用，在此不一一列举。 该些银原子团聚121是以银为靶材，通入氩气并在工作压力2X 10—3 8X 10—3Torr，更佳地是3X 10—3 6X 10—3Torr的溅镀环境中以0. 2w/cm2 10w/cm2的溅射 功率密度(溅射功率密度=溅射靶功率/溅射靶面积)进行磁控溅镀，而使得多数银原子 团聚在所述外表面111局部区域所形成，其含量在10卯m 2000卯m，而具有抗菌功效。
在此要说明的是，推测该些银原子团聚是因为在溅镀时工作压力控制在 2 X 10—3 8 X 10—3Torr，更佳地是3 X 10—3 6 X 10—3Torr的范围内(低于2 X 10—3Torr时不 易激发靶材、开始溅镀)，并以低的溅射功率密度形成奈米尺度的银原子团聚，所以以定量 测试方法进行检测(容后以实验例说明)时，得到极优异的抗菌功效证明；另外，该些银原 子团聚的ppm含量高低，差异仅在于纤维抗菌效果的好坏，而此等含量又通常受限于产品 别与成本考量，而非无上限的增加，或是尽量降低，在此10ppm 2000卯m范围的限定，则是 在考量制作成本与对应溅镀工作压力2X 10—3 8X 10—3Torr，而具有的较佳抗菌力的含量 选择。 所述防变色层13以化性稳定、而在空气中不易变质的金属元素，例如钛、金、钼、
钯，及/或此等金属元素所构成的合金为材料，以2w/cm2 17w/cm2的溅射功率密度进行
磁控溅镀形成类薄膜态样附着在所述外表面111与所述复数银原子团聚121上，且成型厚
度在50A 500A (此厚度对应纤维本体ll的差异而有所不同，但就目前已知的纤维材料而
言，厚度在此范围较佳，溅射功率密度则对应此等厚度而以2w/cm2 17w/cm2较佳)，推测
所述防变色层13是因为钛、金、钼、钯等材料的本身材料性质，以及同样地是以低的溅射功
率密度形成，且厚度控制在50A 500A的类薄膜态样，所以可以长时间地有效防止银原子
团聚121氧化变色。在本例中是以钛为材料构成的防变色层为例说明。 该些细裂缝14是基于构成纤维本体11的纤维材料间的排列、以磁控溅镀方式形
成类薄膜态样而覆盖不周全的防变色层13本身结构，以及因纤维材料的可挠曲性而使变
色层13部分结构崩裂而形成的，可让银原子团聚121局部与外界相接触，而发挥银的抗菌
效果，且同时由于此等细裂缝14的尺度极小，所以在让银原子团聚121与外界接触而达到
抗菌的功效的同时，也不会让银原子团聚变色而影响到镀银纤维的视觉感受。 上述本发明的具有防变色层的镀银纤维，再配合图2的制法说明后，当可更加清
楚的明白。 参阅图2，上述具有防变色层的镀银纤维的制作，是先进行步骤21，准备所述纤维 本体11。 接着进行步骤22，在真空度2X 10—3 8X 10—3Torr (更佳地是3X 10—3 6X 10—3Torr)的镀膜环境中，以0. 2w/cm2 10w/cm2的功率密度在所述纤维本体11上进行 磁控溅镀，使所述纤维本体11上附着多数由银原子团聚形成且含量在10ppm 2000ppm的 银原子团聚121。 继续进行步骤23，继续在同一镀膜环境中，以2w/cm2 17w/cm2的溅射功率密度 以磁控溅镀方式形成由钛构成的所述防变色层13，完成具有防变色层的镀银纤维的制作。
以下以三个实验例并以定量测试检验方法，在此，是以美国AATCC100(菌数测定 法)测试方法进行检验。 实验例一 2007/05/11 ;编号TX42192/2007/PL (a)纤维本体是30g基重熔喷不织布(白色)，银原子团聚是在通入氩气的真空度 2X 10—3Torr的溅镀环境中以0. 3w/cm2的溅射功率溅镀形成，含量约在100卯m，防变色层以 钛为材料并配合5w/cm2的溅射功率镀膜形成，厚度是100A 150A。 (b)纤维本体是50丹尼针织POLYESTER织布(蓝色)，银原子团聚是在真空度 3. 75X 10—3Torr的溅镀环境中以0. 3w/cm2的溅射功率溅镀形成，含量约在100卯m，防变色 层以钛为材料并配合5w/cm2的溅射功率镀膜形成，厚度约在100A 150A。
(a)、 (b) 二种镀银纤维对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、大肠杆菌 (Escherichia coli)、克留氏月市炎杆菌(Klebsiella pneumoniae)、绿月农杆菌(Pseudomonas aeruginosa)、白色念珠菌(Candida albicans)的灭菌率((初接触菌数_接触24小时后 菌数)/初接触菌数X100% )都在99.9%，甚至短时间如三十分钟内对白色念珠菌都有 95. 2% 。通过美国AATCC100 (菌数测定法)定量测试，具有绝佳的抗菌功效。
实验例二 2007/11/24编号TXD0455/2007/HH 本实验例的纤维本体是30g基重熔喷不织布(白色)，银原子团聚是在真空度 6X 10—3Torr的溅镀环境中以1. 5w/cm2的溅射功率溅镀形成，含量约300卯m，防变色层以钛 为材料并配合8w/cm2的溅射功率镀膜形成，厚度约200A 250A。 本实验例的镀银纤维对多重抗药性金黄色葡萄球菌(MRSA， methicillinresistant Staphylococcus aureus)的灭菌率为99. 9 %，通过美国 AATCC100 (菌数测定法)定量测试，具有绝佳的抗菌功效。
实验例三2008/01/03编号TXD1644/2007/HH 本实验例的纤维本体是30g基重熔喷不织布(白色)，银原子团聚是在真空度 8X 10—3Torr的溅镀环境中以0. 5w/cm2的溅射功率溅镀形成，含量约200ppm，防变色层以钛 为材料并配合8w/cm2的溅射功率镀膜形成，厚度是200A 250A。 本实验例的镀银纤维对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的灭菌率为
99. 9%，通过美国AATCCIOO(菌数测定法)定量测试，具有绝佳的抗菌功效。 相较于目前抗菌纤维而言，本发明主要是提出一种新的、干式的磁控溅镀的制作
方法制作抗菌的镀银纤维，而以这样制法制得的镀银纤维，除了形成的银原子团聚而具有
极佳的抗菌性，符合抗菌的定量检测标准外，同时，借着化性稳定、而在空气中不易变质的
金属元素及/或合金，例如钛、金、钼、钯等磁控溅镀形成类薄膜态样的防变色层防止银原
子团聚的氧化变色，而可以有效地改善以往以化学性抗氧化剂涂料、或是镍电镀防止抗菌
剂变色，而会引起过敏现象的缺点，所以更适合市场需求。
权利要求
一种具有防变色层的镀银纤维；其特征在于包含一纤维本体，由一纤维材料所构成且包括一外表面；一团聚群组，包括多数由多数银原子团聚在所述外表面局部区域的银原子团聚；一防变色层，以镀膜方式将化性稳定而在空气中不易变质的金属元素，或此等金属元素所构成的合金，形成类薄膜态样附着在所述外表面与所述团聚群组上；及复数细裂缝，形成在所述防变色层上而使所述防变色层不连续。
2. 如权利要求1所述具有防变色层的镀银纤维，其特征在于所述团聚群组的多数银 原子团聚是以磁控溅镀方法形成，且溅镀时的工作压力是2X 10—3 8X 10—3Torr。
3. 如权利要求2所述具有防变色层的镀银纤维，其特征在于该些银原子团聚是以 0. 2w/cm2 10w/cm2的功率密度形成。
4. 如权利要求3所述具有防变色层的镀银纤维，其特征在于构成所述防变色层的金 属元素，或此等金属元素所构成的合金是选自于钛、金、钼，或钯。
5. 如权利要求4所述具有防变色层的镀银纤维，其特征在于所述防变色层的厚度在 50A 500A。
6. 如权利要求5所述具有防变色层的镀银纤维，其特征在于所述防变色层是以磁控溅镀方法形成。
7. 如权利要求6所述，其特征在于所述多数银原子团聚的含量在10ppm 2000卯m。
8. —种具有防变色层的镀银纤维的制法，其特征在于包含 准备一由一纤维材料构成的纤维本体；以银为材料在所述纤维本体上进行磁控溅镀，使所述纤维本体上附着有由多数银原子团聚构成的团聚群组；及继续在同一镀膜环境中，以镀膜方式将化性稳定而在空气中不易变质的金属元素，或 此等金属元素所构成的合金，形成类薄膜态样附着在所述纤维材料外表面与所述团聚群组 上，构成一形成有复数细裂缝而不连续的防变色层。
9. 如权利要求8所述具有防变色层的镀银纤维的制法，其特征在于所述步骤(b)进 行时的真空度是2X 10—3 8X 10—3Rorr，且功率密度是0. 2w/cm2 10w/cm2。
10. 如权利要求9所述具有防变色层的镀银纤维的制法，其特征在于所述步骤(c)是 以磁控溅镀方法形成所述防变色层。
11. 如权利要求10所述具有防变色层的镀银纤维的制法，其特征在于所述步骤(c) 进行时用的金属元素，或此等金属元素所构成的合金是选自于钛、金、钼，或钯。
全文摘要
一种具有防变色层的镀银纤维及其制法，主要提供可防止变色并具有抗菌功效的具有防变色层的镀银纤维，包含由纤维材料所构成且包括外表面的纤维本体、由银原子团聚在外表面局部区域的多数银原子团聚、防变色层，及多数细裂缝，所述防变色层是选钛、金、铂、钯等金属，及/或此等金属所成的合金为材料，以镀膜方式形成类薄膜态样附着在所述外表面与所述团聚群组上，且该些细裂缝形成在所述防变色层上而使所述防变色层不连续，而借防变色层与细裂缝防止银原子团聚变色，且不影响银的抗菌效果。
文档编号D06M11/83GK101725036SQ20081017317
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月29日 优先权日2008年10月29日
发明者张嘉原, 徐嘉鸿 申请人:银嘉科技股份有限公司