抗菌涂料、抗菌涂料制造方法、抗菌涂层及抗病毒胶带与流程

1.本发明是有关于一种抗菌涂料、抗菌涂料制造方法、及抗菌涂层，且特别是有关于一种抗菌涂层，多个二氧化硅粒子会使多个纳米抗菌粒子聚集至靠近抗菌涂层的表面的位置。


背景技术：

2.随着社会发展，人们的健康及环保意识不断增强。例如于表面涂装领域，仅美观与保护产品的涂层已越来越无法满足要求，人们还需要其同时能具有健康的效能。
3.抗菌涂料就是其中一个例子。纳米抗菌粒子因其小尺寸效应及表面效应而具有独特的物理化学性能，如将纳米抗菌粒子添加到涂料中，所获的涂料则具有抗菌效果。现有的抗菌涂料可分为两种，一种是采用纳米二氧化钛或纳米氧化锌作为纳米抗菌粒子的光催化抗菌涂料，光催化纳米抗菌涂料于紫外光、氧、水等条件下具有良好的抗菌性能。另一种则是采用纳米金属银作为纳米抗菌粒子的抗菌涂料，纳米金属银抗菌作用受外界的影响小，因此其适用范围较广。
4.请参考图1，涂布步骤后的抗菌涂料20中的纳米抗菌粒子21的杀菌原理，主要是该纳米抗菌粒子21与空气中的细菌3接触，破坏该细菌3的细胞膜31，使得该细菌3的组织液外流，蛋白质产生凝固现象而让细菌3失去活性，最终迫使该细菌3的dna合成受阻，且丧失分裂繁殖的能力而死亡，确实可达成抗菌的效果。
5.然而，不论是采用纳米二氧化钛或纳米氧化锌作为纳米抗菌粒子21，或是采用纳米金属银作为纳米抗菌粒子21，由于在涂布步骤前，各所述纳米抗菌粒子21是以掺杂搅拌方式加入该抗菌涂料20，因此多数的纳米抗菌粒子21都是分散于该抗菌涂料20的中心内部，只有少数的纳米抗菌粒子21是靠近该涂料20的表面。如此一来，位于该抗菌涂料20中心内部的多数纳米抗菌粒子21不易杀菌，将形成浪费；而由靠近该涂料20的表面的纳米抗菌粒子21只有少数，将使现有抗菌涂料20的抗菌效果受限。
6.因此，便有需要一种抗菌涂料、抗菌涂料制造方法、及抗菌涂层，能克服上述问题。


技术实现要素：

7.本发明的一目的是提供一种抗菌涂层，多个二氧化硅粒子会使多个纳米抗菌粒子聚集至靠近抗菌涂层的表面的位置。
8.依据上述的目的，本发明提供一种抗菌涂料，包括：一涂料主体，包括至少一水性树脂、多个涂料助剂、以及余量为水；二氧化硅(sio2)粉末，混合于该涂料主体内，并包括多个二氧化硅粒子；以及一纳米抗菌溶液，也混合于该涂料主体内，并包括多个纳米抗菌粒子，其中当该抗菌涂料硬化成一抗菌涂层时，各所述二氧化硅粒子会使各所述纳米抗菌粒子聚集至靠近该抗菌涂层的表面的位置，其中该抗菌涂层包括一表面层及一中间层，该表面层内的各所述纳米抗菌粒子的数量比例大于该中间层内的各所述纳米抗菌粒子的数量比例。
9.本发明更提供一种抗菌涂料制造方法，包括下列步骤：提供一涂料主体，其包括至少一水性树脂、多个涂料助剂及余量为水；将二氧化硅(sio2)粉末混合于该涂料主体内，其中该二氧化硅粉末包括多个二氧化硅粒子；以及将一纳米抗菌溶液也混合于该涂料主体内，以完成一抗菌涂料，其中该纳米抗菌溶液包括多个纳米抗菌粒子，当上述的水被挥发，且该抗菌涂料硬化成一抗菌涂层时，各所述二氧化硅粒子会使各所述纳米抗菌粒子聚集至靠近该抗菌涂层的表面的位置，其中该抗菌涂层包括一表面层及一中间层，该表面层内的各所述纳米抗菌粒子的数量比例大于该中间层内的各所述纳米抗菌粒子的数量比例。
10.本发明更提供一种抗菌涂层，包括：一涂料主体，包括至少一水性树脂及多个涂料助剂；多个二氧化硅粒子，混合于该涂料主体内；以及多个纳米抗菌粒子，位于该涂料主体内，并聚集至靠近该抗菌涂层的表面的位置，其中该抗菌涂层还包括一表面层及一中间层，该表面层内的各所述纳米抗菌粒子的数量比例大于该中间层内的各所述纳米抗菌粒子的数量比例。本发明更提供一种抗病毒胶带，包括：一胶膜；以及上述抗菌涂层，并设置于该胶膜上。
11.根据本发明的抗菌涂层，各所述二氧化硅粒子会使多数各所述纳米抗菌粒子聚集至靠近该抗菌涂层的表面的位置，不会造成纳米抗菌粒子的浪费，如此可降低该纳米抗菌溶液的成本；而多数各所述纳米抗菌粒子集中于该抗菌涂层的表面层附近，使该抗菌涂层的抗菌效果不会受限，可达成最佳的抗菌效果。
附图说明
12.图1为现有抗菌涂料的剖面示意图。
13.图2为本发明的一实施例的抗菌涂料制造方法的流程图。
14.图3a为本发明的一实施例的抗菌涂层的剖面示意图。
15.图3b为本发明的一实施例的抗病毒胶带的剖面示意图。
16.图4为本发明的一实施例的抗菌涂层的剖面示意图，其显示多数纳米抗菌粒子与空气中的细菌接触。
17.图中：1抗菌涂料；1’抗菌涂层；10涂料主体；101表面；11纳米抗菌粒子；12基材；12’胶膜；13二氧化硅粒子；20抗菌涂料；21纳米抗菌粒子；3细菌；31细胞膜；8物件；9抗病毒胶带；s100~s300步骤；14’表面层；15’中间层。
具体实施方式
18.为让本发明的上述目的、特征和特点能更明显易懂，下面配合图式将本发明相关实施例详细说明如下。
19.请参考图2，其显示本发明的一实施例的抗菌涂料制造方法的流程图。该抗菌涂料制造方法包括下列步骤：在步骤s100中，提供一涂料主体，其包括至少一水性树脂(只要能以水稀释的涂料均定义为水性涂料)、多个涂料助剂及余量为水。举例，该涂料主体包括含量为50~80%的水性树脂、含量为2~10%的涂料助剂及余量为水。较佳地，该涂料主体包括含量为60~70%的水性树脂、含量为3~9%的涂料助剂及余量为水。在本实施例中，将该水性树脂、各所述涂料助
剂及余量为水混合成该涂料主体。依该涂料主体的颜色需求，该水性涂料可还包括色浆。该水性树脂可选自：压克力树脂、聚氨脂分散体树脂、水性聚氨酯(pud)树脂及水性聚氨酯丙烯酸酯树脂的其中至少一种。各所述涂料助剂选自：水性消泡剂、水性流平剂、水性湿润分散剂、水性增稠剂、密着剂、除针孔助剂、中和剂、消光粉、光引发剂及防沉剂的其中多种。
20.举例，第一种涂料主体的配方：含量为65%的uv固化型树脂（例如水性聚氨酯丙烯酸酯树脂）、含量为0.5%的水性消泡剂(例如有机硅烯酸酯树脂)、含量为0.5%的水性流平剂(例如聚醚
‑
硅氧烷共聚物、含量为3~5%的光引发剂(例如三甲基苯甲酰基、二苯基氧化瞵)及余量为水。
21.举例，第二种涂料主体的配方：第一水性树脂(例如压克力树脂)50kg、第二水性树脂(例如聚氨脂分散体树脂)50kg、第一消泡剂(例如聚醚
‑
硅氧烷共聚物乳液)0.4kg、密着剂2kg、第二消泡剂(例如二甲苯聚硅氧烷乳液)1.2kg、逆渗透(ro)水4kg、除针孔助剂0.5kg、黑色色浆11kg。
22.举例，第三种涂料主体的配方：第一水性树脂(例如压克力树脂)41kg、第二水性树脂(例如聚氨脂分散体树脂)41kg、逆渗透(ro)水10kg、消泡剂(例如聚醚
‑
硅氧烷共聚物乳液)0.2kg、银色色浆3.4kg、防沉剂2.6kg、密着剂2kg。
23.在步骤s200中，将二氧化硅(sio2)粉末混合于该涂料主体内，其中该二氧化硅粉末包括多个二氧化硅粒子13。举例，以转速2000 rpm，持续20分钟搅拌，将该二氧化硅粉末搅拌混合于该涂料主体内。各所述二氧化硅粒子13的粒径可介于1~10微米。抗菌涂料包括：9wt%以下的该二氧化硅粉末(或者，抗菌涂层包括：9wt%以下的所述二氧化硅粒子)，以避免添加过多的二氧化硅粉末(亦即二氧化硅粒子)而造成涂料光泽性下降低于设计值。
24.在步骤s300中，将一纳米抗菌溶液也混合于该涂料主体内，以完成一抗菌涂料，其中该纳米抗菌溶液包括多个纳米抗菌粒子11。举例，以其总重为100wt%计算，该抗菌涂料包括：1~3wt%的该二氧化硅(sio2)粉末、3~15wt%的该纳米抗菌溶液、以及余量为该涂料主体。较佳地，该抗菌涂料包括：1~2wt%的该二氧化硅(sio2)粉末、4~6wt%的该纳米抗菌溶液、以及余量为该涂料主体。
25.各所述纳米抗菌粒子11采用纳米金属或纳米金属氧化物。该纳米金属可为纳米金属银，且该纳米金属氧化物可为纳米二氧化钛或纳米氧化锌。在本实施例中，本发明同时选用纳米金属银及纳米二氧化钛，可使抗菌效果较佳。若纳米抗菌溶液以水稀释，则可定义为水性纳米抗菌溶液。举例，多个纳米抗菌粒子11可来自含量为0.05~2%的纳米金属银及余量水作为溶剂，较佳地纳米金属银含量优选为0.5~1.5%。各所述纳米抗菌粒子11的粒径小于10纳米，较佳地约介于3~5纳米。关于纳米抗菌粒子11的浓度，可选用10000~12000ppm的含纳米抗菌粒子11的纳米抗菌溶液，以使抗菌效果较佳。
26.请参考图3a，当上述的水被挥发，且该抗菌涂料1硬化成一抗菌涂层1’时，各所述二氧化硅粒子13会使各所述纳米抗菌粒子11聚集至靠近该抗菌涂层1’的表面101的位置，其中该抗菌涂层1’包括一表面层14’及一中间层15’，该表面层14’内的各所述纳米抗菌粒子11的数量比例大于该中间层15’内的各所述纳米抗菌粒子11的数量比例。换言的，此时的抗菌涂层1’包括：一涂料主体10，包括至少一水性树脂及多个涂料助剂；多个二氧化硅粒子13，混合于该涂料主体10内；以及多个纳米抗菌粒子11，位于该涂料主体10内，并聚集至靠近该抗菌涂层1’的表面101的位置。该表面层14’内的各所述纳米抗菌粒子11的数量比例为
60~90%，该中间层15’内的各所述纳米抗菌粒子11的数量比例为10~40%。较佳地，该表面层14’内的各所述纳米抗菌粒子11的数量比例为80~90%，抗菌效果更佳。在本实施例中，该表面层14’及该中间层15’的厚度是指分别占该抗菌涂层1’的总厚度(即该表面层14’及该中间层15’的叠加厚度)的10%及90%。举例，该抗菌涂层1’的厚度为5μm以上，该抗菌涂层1’的厚度越大，该表面层14’内的各所述纳米抗菌粒子11的数量越多。
27.请再参考图3a，该抗菌涂料1可被涂布在一基材12上而硬化成该抗菌涂层1’，其中该中间层15’位于该表面层14’与该基材12之间。该抗菌涂层1’的各所述纳米抗菌粒子11与该涂料主体10之间的耐磨耗测试为：以无纺布(沾水)加压1.8kg/cm2对该抗菌涂层1’的表面层进行磨耗，磨耗次数大于3000次(cycle)；以及，该抗菌涂层1’的各所述纳米抗菌粒子11与该涂料主体10之间的密着性为5b，其中密着性5b是指astm d3359测试方式的方法b(交叉切法cross
‑
cut)的密着性分级：刻线的边缘极为平滑且正方形格子的涂层没有任何脱离。该涂布方式采用刮棒涂布(bar coating)、斜板式涂布(slide coating)、帘流式涂布(curtain coating)及喷雾式涂布(spray coating)的中至少一种，而该基材12可为有机底材(如木材或塑胶等)或无机材料(如金属或玻璃等)。
28.另外，请再参考图3b，该抗菌涂料1可被涂布在设置于一胶膜12’上而硬化成该抗菌涂层1’，即该抗菌涂层1
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设置于该胶膜12’上，而完成一种抗病毒胶带9。该抗病毒胶带9借由该胶膜12’的贴合性(例如粘性贴合或静电贴合)而贴附于各种物件8上，例如该物件8可以是人手会接触的各种物品，例如电子产品(手机、触控面板等)的屏幕、键盘或滑鼠、桌面、各种握把、各种开关等等。该胶膜12’可为透明胶膜或有色胶膜。
29.请参考图4，本发明的多数纳米抗菌粒子11与空气中的细菌3接触，破坏该细菌3的细胞膜31，使得该细菌3的组织液外流，蛋白质产生凝固现象而让细菌3失去活性，最终迫使该细菌3的dna合成受阻，且丧失分裂繁殖的能力而死亡，确实可达成抗菌的效果。再者，若本发明的纳米抗菌溶液的纳米抗菌粒子11具有抗病毒的效果，则干燥后的纳米抗菌粒子亦具有抗病毒的效果。
30.根据本发明的抗菌涂层，各所述二氧化硅粒子会使多数各所述纳米抗菌粒子聚集至靠近该抗菌涂层的表面的位置，不会造成纳米抗菌粒子的浪费，如此可降低该纳米抗菌溶液的成本；而多数各所述纳米抗菌粒子集中于该抗菌涂层的表面层附近，使该抗菌涂层的抗菌效果不会受限，可达成最佳的抗菌效果(举例，15g/m2抗菌效果>99%，请参照jis z2801进行抗菌测试，菌种：大肠杆菌)。
31.另外，申请人进一步实验如下：在第一实验中，将本发明的图3所示的抗菌涂层刮除其表面层，然后将没有表面层的抗菌涂层进行抗菌测试。然而，这样的抗菌涂层的抗菌效果并不佳(举例，15g/m2抗菌效果<99%，请参照jis z2801进行抗菌测试，菌种：大肠杆菌)。因此，可证明本发明的大多数各所述纳米抗菌粒子集中于该抗菌涂层的表面层附近，一旦该表面层的各所述纳米抗菌粒子被刮除后，则该抗菌涂层的抗菌效果当然不佳。
32.在第二实验中，在本发明的步骤s200中，没有将二氧化硅粉末混合于该涂料主体内，然后将纳米抗菌溶液混合于该涂料主体内，而完成另一种抗菌涂料；该抗菌涂料被涂布在另一基材上而硬化成另一种抗菌涂层。然而，这样的抗菌涂层的抗菌效果也不佳(举例，15g/m2抗菌效果<99%，请参照jis z2801进行抗菌测试，菌种：大肠杆菌)。由于没有将二氧
化硅粉末混合于该涂料主体内，因此没有二氧化硅粒子可使多数各所述纳米抗菌粒子聚集至靠近该抗菌涂层的表面的位置，该抗菌涂层的抗菌效果当然不佳。据此，可证明二氧化硅粒子可使多数各所述纳米抗菌粒子位于该抗菌涂层的表面层附近。
33.申请人更委托日本一般财团法人纺检品质评价机构(boken)进行本发明的抗病毒测试，获得抗病毒效果极佳的品质检测报告书如下：送样日期：2020年7月20日，样品名称：纳米新型复合材料pn 5229 胶片(即本发明的抗菌涂层)，数量：2测试项目：抗病毒测试参考规格：iso21702, jis r 1702测试方法：在mem培养基内制作达到约108pfu/ml以上的病毒溶液，并将其灭菌过的蒸馏水以10倍稀释制成测试用病毒溶液备用。5cm正方形德测试样上接种0.4ml的测试用病毒溶液后，盖上4cm正方形的盖玻片。将的放在黑色萤光灯下照射4小时。照光后，放入夹链袋并加入10ml的洗脱液，充分搓揉，将病毒洗出。测量洗脱液中病毒的感染值，并以使用『pn 5229 胶片 (空白样)』为对照样，测量照射4小时后以及刚接种后的数据。光源种类：黑光萤光灯20w 2管(toshiba fl20s blb)；紫外线积算光量计：hamamatsu photonics k.k., c10427、h10428；照光条件：0.25mw/cm2，4小时(25
±5o
c)；盖玻片种类：ohp盖片；保湿用玻璃的种类：硼硅酸盐玻璃；洗脱液：scdlp培养基；病毒感染值的测试方式：plaque assay (空斑法)测试用病毒：流感病毒 influenza a virus (h1n1)，atcc vr
‑
1469测试结果：测试用病毒溶液浓度，3.1
×
10
7 pfu/ml
样品名称感染值的常用对数值抗病毒活性值pn5229胶片(空白样)刚接种后(u
o
)5.66______pn5229胶片(空白样)4小时后(u
t
)4.22______纳米新型复合材料pn5229胶片(jm
‑
tta01)(a
t
)＜0.803.4
备注：iso21702，2019抗病毒活性值的计算，计算方式：抗病毒活性值＝u
t
－a
t
；本测试是由大阪微生物实验室进行测试。
34.以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。