一种具有缓释功能的纤维制品及其制备方法

专利名称：一种具有缓释功能的纤维制品及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种具有缓释功能的纤维及其衍生制品，特别是有关于将一活性作用剂填充于纤维内并加以封阻，以达到将活性作用剂缓释及/或控制释放至外部的目的。
目前已发展的含有药物的纤维传递系统，包括利用有孔性的纤维及无孔性的纤维为基材而制备。前者如美国专利第4,801,458号，其揭示将配置孔洞的中空纤维与粘结层及支持层排列，以将包含于纤维内的药剂释放出来，此专利的缺陷在于孔洞的产生并不均匀且释放效果不佳；后者如美国专利第5,538,735号，其揭示利用无孔性的中空纤维制备含有药剂的制程，但此制品仅能从纤维的两端释放，并且理论上仅适合用于长纤维。
由于这些现有技术所得到的制品的缓释作用并不理想，并且市场上对于具有更多样化、可调控释放功能的纤维制品有迫切的需求。
本发明涉及一种具有缓释功能的纤维制品，其包括一纤维，其具有一内表面限定出的一中空通道及两端的开口，且其管壁具有微孔；一活性作用剂填充于该纤维的中空通道中，及一树脂膜封阻住该纤维的开口，或可用一可渗透的树脂膜封阻住该纤维的两端开口及管壁的微孔。
依照本发明的具有缓释功能的纤维为一管壁具有微孔的中空纤维，其中空通道中充填一具有化学或物理活性的物质(以下称活性作用剂)，而其两端的开口则用树脂封阻。
依照本发明，所述的树脂包括水性或油性树脂。用来封阻的树脂可为可渗透的树脂，或者是不可渗透的树脂。如果是可渗透的树脂，则活性作用剂可借由管壁的微孔及封阻树脂扩散到外部，而如果是不可渗透的树脂，则活性作用剂只能由管壁的微孔扩散到外部。
本发明所述的树脂可为热固性树脂或热塑性树脂，如聚乙烯醇、环氧乙烷聚合物。
依照本发明，亦可将充填有活性作用剂的中空纤维的管壁外表面及两端开口均用可渗透的树脂封阻，而活性作用剂可同时由开口及管壁的微孔释放至外部而达到缓释的效果。
本发明还涉及一种制备具有缓释功能的纤维的方法，该方法包括首先提供一管壁具有微孔的中空纤维，其具有一内表面限定出的一中空通道及两端开口；再将该中空纤维浸至一含有活性作用剂的液体中，接着抽出该中空纤维的中空通道中的空气以将该活性作用剂导入中空纤维的中空通道中。接着进行封阻的步骤。封阻可直接将可渗透或不可渗透的树脂以涂布方式封阻中空纤维的开口，或者将纤维浸入封阻树脂中以使中空纤维管璧外表面及两端开口均涂布封阻树脂，再使该封阻树脂浸入一溶剂中并加热以使该封阻树脂成为可渗透。
本发明进一步包括上述具有缓释功能的纤维的应用。在一较佳具体实施例中，本发明的具有缓释功能的纤维(包括长纤维或短纤维)是与任何其他已知的纤维混合，以制成具有缓释功能的纺织品。在另一较佳具体实施例中，本发明的具有缓释功能的纤维(短纤维)是与任何其他已知的聚合物混合，以制成具有缓释功能的塑料制品。
活性作用剂从纤维中释放出来的速率，可借由调整环境温湿度、中空纤维的长度、截面积、孔洞数目、孔径大小及活性作用剂的浓度而控制。根据本发明，控制释放速率的参数，主要决定微多孔的数目及孔径大小，以及后序以树脂封阻所产生的孔洞数目及孔径大小。借由控制这些参数，而使得本发明的纤维及其衍生制品，具有较现有技术更优异的缓释效果以及控制释放的能力。
本发明使用具有微多孔的中空纤维，其材质并无特别的限制，可包括，例如，聚酯、嫘萦(rayon)、棉、特氟龙(Teflon)、聚酰胺、纤维素衍生物、聚乙烯、聚烯腈、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚丙烯睛、聚烯烃或聚氨基甲酸酯(PU)及以上高分子物质的共聚物等的纤维原料，其中，微多孔可在纤维的制程中加以控制而形成，且为本领域技术人员所熟知，或是可购自，例如，日本帝人公司产品Wellkey Filament，或是工研院化工所的产品HydroPore。上述中空纤维的形状可以是长纤维或短纤维(例如，长度介于5到150毫米之间的纤维)。单一中空纤维内可具有至少一孔眼，例如，四孔或七孔，中空率一般可介于10到40％之间。微多孔的孔径大小一般是介于0.01到5微米(μm)之间的范围。
适合于本发明的活性作用剂并无特别的限制，并且可视其应用的领域而选择。例如，活性作用剂可以是芳香剂，例如，天然或合成的香精、香味剂、芬多精(phytocide)等，使得周围环境可持续充满芳香的气氛。活性作用剂也可以是治疗作用剂，特别是经皮吸收的作用剂，例如，抗生素、抗体、类固醇、维生素，或是治疗皮肤性、呼吸道、伤口感染或促进血液凝集的作用剂，借此可达到预防或治疗皮肤周围或可经皮治疗的疾病或症状。活性作用剂也可以是具有美白、化妆功能的作用剂，例如，抗紫外线作用剂、抗红外线作用剂、化妆品成分、保湿剂等。活性作用剂的另一种类型是驱虫剂，例如，驱蚊蝇、防蚂蚁及防其他虫类的作用剂。活性作用剂也可以是电解质，例如，具有可帮助导电、抗静电等功能的电解质作用剂。其他有效于本发明的作用剂包括(但并不限于此)抗菌剂、防霉剂、抗病毒药剂、防臭剂、除臭剂、非臭气体吸附剂或水。
应了解的是，活性作用剂的形态并无限制，只要可借由扩散、挥发或升华等作用而使活性作用剂分子移动的形态的物质均可使用。为了本发明的目的，活性作用剂较佳地是以液体的形态存在，包括将活性作用剂溶于亲水性或疏水性的介质中，以形成浆体、悬浮液、粘稠液或乳液的形态，而进一步地充填于上述微多孔中空纤维内部的空间。
本发明所提供的方法，将所选择的微多孔中空纤维浸在含有一活性作用剂的液体中；然后将此浸入的纤维置入一真空装置中，借由减压(例如，低于环境压力)而将纤维内部空间的空气抽出，借此将含有活性作用剂的液体导入纤维内部的空间。也可借由后序的加压作用而促使含有活性作用剂的液体进入到纤维内部的空间。真空装置的使用是本领域技术人员所熟知的，也可参见美国专利第5,538,735号，其完整内容在此引入作为参考资料。
在完成含有活性作用剂的液体的装填之后，本发明利用树脂而封阻微多孔中空纤维。较佳地，所使用的树脂是，例如，聚氨基甲酸酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂或硅氧烷树脂，其可以是水性或油性树脂。
本发明的具有缓释功能的纤维(包括长纤维或短纤维)可与任何其他已知的纤维混合，以制成具有缓释功能的纺织品；所制成的纺织品可包括梭织布(woven)、编织物(knit)或不织布(non-woven)的结构的形式。此外，本发明的具有缓释功能的纤维(较佳是短纤维)也可与任何其他已知的聚合物混合，以制成具有缓释功能的塑料制品，例如，人工皮革、地毯、壁纸等。根据本发明的方法，与其他的纤维或聚合物的混合，较佳地是物理性混纺。
本发明所制备的具有缓释功能的纤维及其衍生制品，可应用于衣物产品(例如，衣料、鞋材、帽子等)、家用产品、卫生医疗材料、汽车内装、家用产品、农业产品等，具有广泛有效的应用价值。
实施例1具释放功能的纤维的制备取适量Hydropore中空微多孔纤维浸渍于芳香精油中，置于真空烘箱中以72厘米水银柱的压力、25℃抽气1小时，取出后，将内外都充满精油的中空微多孔纤维平放于网架上使多馀的精油滴除，约10分钟后，将纤维两端以适量聚胺酯树脂涂布封住，置于烘箱中，于100℃烘约5分钟，此时树脂经加热而固化，即可得实施例1的具有缓释功能纤维。
释放速率的测试将上述具有缓释功能纤维置于恒温恒湿，即25℃、RH＝60％的实验室，纪录时间与重量变化，重复实验5次，结果如下列的表1、表2及

图1和图2所示。
表1(实施例1的具有缓释功能纤维的测试结果(以释放量mg计))
表2(实施例1的具有缓释功能纤维的测试结果(以平均释放速率mg/天计)) 实施例2具有缓释功能纤维的制备取适量Hydropore中空微多孔纤维浸渍于芳香精油中，置于真空烘箱中以72厘米水银柱的压力)25℃抽气1小时后，取出后，将内外都充满精油的中空微多孔纤维平放于网架上使多馀的精油滴除，约10分钟后，将纤维浸于聚胺酯的DMF溶液中，在纤维的两端开口及管壁外表面均覆以聚胺酯树脂后，将其浸入水中以使DMF溶剂与水进行交换，再将其取出于100℃烘约5分钟使聚胺酯固化而得到两端开口及管壁外表面均封以可渗透的聚胜酯树脂的纤维。
比较例1两端未封树脂的中空纤维的制备取适量中空纤维，同实施例1的制备方法，除纤维两端不以树脂封住，得到比较例1的两端未封树脂的中空纤维。
释放速率的测试将上述纤维置于恒温恒湿，即25℃、RH＝60％的实验室，纪录时间与重量变化，重复实验5次，结果如表3、表4及图3和图4所示。
表3(比较例1的纤维的测试结果(以释放量mg计)) 表4(比较例1的纤维的测试结果(以平均释放速率mg/天计)) 比较例2两端未封树脂的多孔纤维的制备取适量多孔纤维，同实施例1的制备方法，除纤维两端不以树脂封住，得到两端未封树脂的多孔纤维。
释放速率的测试将上述纤维置于恒温恒湿，即25℃、RH＝60％的实验室，纪录时间与重量变化，重复实验5次，结果如下。
表5(比较例2的纤维的测试结果(以释放量mg计)) 表6(比较例2的纤维的测试结果(以平均释放速率mg/天计)) 测试结果将实施例与比较例进行对比的图表显示，实施例所制备的纤维到第15天时仍维持一定水准的释放速率，然而比较例1在第5天前就释放出大部分的精油，第10天以后就没有精油可释放，而比较例2的平均释放速率大部分为负值，释放效果相当差。可见依本发明进行的实施例1具有明显优于其他释放方法的效果。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域熟悉的技术人员，在不脱离木发明的精神和范围的情况下，所作出的各种更动与润饰，均应包括在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种具有缓释功能的纤维制品，其包括一纤维，其具有一内表面限定出的一中空通道及两端的开口，且其管壁具有微孔；一活性作用剂充填于该纤维的中空通道中；及一树脂膜封阻住该纤维两端的开口。
2.如权利要求1所述的纤维制品，其中该微多孔中空纤维的材质选自聚酯、嫘萦、棉、特氟龙、聚酰胺、纤维素衍生物、聚烯睛、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚丙烯睛、聚烯烃、聚氨基甲酸酯及以上高分子物质的共聚物。
3.如权利要求2所述的纤维制品，其中该微多孔中空纤维包括长纤维或短纤维。
4.如权利要求1所述的纤维制品，其中该活性作用剂选自芳香剂、治疗作用剂、驱虫剂、保湿剂、抗菌剂、防霉剂、抗病毒药剂、除臭剂、抗紫外线作用剂及电解质。
5.如权利要求4所述的纤维制品，其中该活性作用剂是以液体的形式存在。
6.如权利要求5所述的纤维制品，其中该活性作用剂是以浆体、悬浮液或乳液的形式存在。
7.如权利要求1所述的纤维制品，其中该封阻用树脂是热塑性树脂。
8.如权利要求7所述的纤维制品，其中该树脂包括水性或油性树脂。
9.如权利要求8所述的纤维制品，其中该封阻树脂选择自聚氨基甲酸酯树脂、丙烯酸树脂及硅氧烷树脂。
10.如权利要求1所述的纤维制品，其中该封阻树脂是不可渗透的树脂。
11.如权利要求1所述的纤维制品，其中该封阻树脂是可渗透的树脂。
12.一种具有缓释功能的纤维制品，其包括一纤维，其具有一内表面限定出的一中空通道及两端的开口，且其管壁具有微孔；一活性作用剂充填于该纤维的中空通道中；及一可渗透的树脂膜封阻住该纤维的两端的开口及管壁的微孔。
13.如权利要求12所述的纤维制品，其中该微多孔中空纤维包括长纤维或短纤维。
14.如权利要求12所述的纤维制品，其中该活性作用剂选自芳香剂、治疗作用剂、驱虫剂、保湿剂、抗菌剂、防霉剂、抗病毒药剂、除臭剂、抗紫外线作用剂及电解质。
15.如权利要求14所述的纤维制品，其中该活性作用剂是以液体的形式存在。
16.如权利要求15所述的纤维制品，其中该活性作用剂是以浆体、悬浮液或乳液的形式存在。
17.如权利要求12所述的纤维制品，其中该树脂是热固性树脂或是热塑性树脂。
18.如权利要求17所述的纤维制品，其中该树脂是聚乙烯醇、环氧乙烷聚合物。
19.如权利要求17所述的纤维制品，其中该树脂包括水性或油性树脂。
20.如权利要求19所述的纤维制品，其中该树脂选自聚氨基甲酸酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂及硅氧烷树脂。
21.一种制备具有缓释功能的纤维制品的方法，其包括(a)提供一管壁具有微多孔的纤维，其具有一内表面限定出的一中空通道及两端的开口；(b)将该纤维浸渍在含有一活性作用剂的液体中；(c)抽出浸渍在该纤维内部空间的空气，借此将含有该活性作用剂的液体导入该纤维的中空通道；以及(d)以一不可渗透或可渗透的树脂封阻该含有活性作用剂的管壁具有的微多孔及纤维的两端开口。
22.如权利要求21所述的方法，其中该管壁具有微多孔的纤维的材质选自聚酯、嫘萦、棉、特氟龙、聚酰胺、纤维素衍生物、聚烯睛、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚丙烯睛、聚烯烃、聚氨基甲酸酯以及以上任何二种物质的共聚物。
23.如权利要求22所述的方法，其中该微多孔中空纤维包括长纤维或短纤维。
24.如权利要求21所述的方法，其中所述的抽出浸渍在该纤维内部空间的空气是将该浸渍的纤维置入一真空装置中，以减压或加压的方法抽出。
25.如权利要求21所述的方法，其中该活性作用剂选自芳香剂、治疗作用剂、驱虫剂、保湿剂、抗菌剂、防霉剂、抗病毒药剂、除臭剂、非臭气体吸附剂、抗紫外线作用剂及电解质。
26.如权利要求25所述的方法，其中该活性作用剂是以液体的形式存在。
27.如权利要求26所述的方法，其中该活性作用剂是以浆体、悬浮液、黏稠液或乳液的形式存在。
28.如权利要求21所述的方法，其中该树脂是热固性树脂。
29.如权利要求28所述的方法，其中该树脂包括水性或油性树脂。
30.如权利要求29所述的方法，其中该树脂选自聚氨基甲酸酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂及硅氧烷树脂。
31.一种制备具有缓释功能的纤维制品的方法，其包括(a)提供一管壁具有微多孔的纤维，其具有一内表面限定出的一中空通道及两端开口；(b)将该纤维浸渍在一含有活性作用剂的液体中；(c)抽出浸渍在该纤维的中空通道的空气，借此将含有该活性作用剂的液体导入该纤维的该中空通道道中；(d)将该充填有活性作用剂的纤维浸入一封阻树脂的溶液中以使该树脂封阻该纤维两端的开口及管壁的微孔；及(e)将已封阻的纤维浸入一溶剂中并加热以使该封阻树脂成为可渗透。
32.如权利要求31所述的方法，其中该微多孔中空纤维的材质选自聚酯、嫘萦、棉、特氟龙、聚酰胺、纤维素衍生物、聚烯睛、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚丙烯睛、聚烯烃、聚氨基甲酸酯以及以上任何二种物质的共聚物。
33.如权利要求32所述的方法，其中该微多孔中空纤维包括长纤维或短纤维。
34.如权利要求31所述的方法，其中所述的抽出浸渍在该纤维内部空间的空气是将该浸渍的纤维置入一真空装置，以减压或加压的方法抽出。
35.如权利要求31所述的方法，其中该活性作用剂选自芳香剂、治疗作用剂、驱虫剂、保湿剂、抗菌剂、防霉剂、抗病毒药剂、除臭剂、非臭气体吸附剂、抗紫外线作用剂及电解质。
36.如权利要求35所述的方法，其中该活性作用剂是以液体的形式存在。
37.如权利要求36所述的方法，其中该活性作用剂是以浆体、悬浮液、粘稠液或乳液的形式存在。
38.如权利要求31所述的方法，其中该树脂是热固性树脂或是热塑性树脂。
39.如权利要求38所述的方法，其中该树脂是聚乙烯醇、环氧乙烷聚合物。
40.如权利要求38所述的方法，其中该树脂包括水性或油性树脂。
41.如权利要求40所述的方法，其中该树脂选自聚氨基甲酸酯树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂及硅氧烷树脂。
42.一种具有缓释功能的纺织品，其包括如权利要求1至20任一项所述的纤维制品以及一种或多种的纤维所混合而成。
43.如权利要求42所述的纺织品，其中该纤维是长纤维或短纤维。
44.如权利要求42所述的纺织品，其中该纺织品包括梭织布、编织物或不织布的结构的形式。
45.如权利要求42所述的纺织品，其中该纤维选自聚酯、嫘萦、棉、特氟龙、聚酰胺、纤维素衍生物、聚烯睛、聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚丙烯睛、聚烯烃、聚氨基甲酸酯，以及以上任何二种物质的共聚物。
46.一种具有缓释功能的塑料制品，其包括如权利要求1至20任一项所述的纤维制品以及一种或多种聚合物所混合而成。
47.如权利要求46所述的塑料制品，其中该纤维是短纤维。
全文摘要
本发明涉及一种具有缓释功能的微多孔纤维制品及其制备方法。该具有缓释功能的微多孔纤维的中空通道充填有活性作用剂，而其两端的开口则以可渗透或不可渗透的树脂封阻。活性作用剂乃借由使用一真空系统将微多孔中空纤维的通道中的空气抽出而充填入中空通道。而其两端开口可借由涂布可渗透或不可渗透树脂而封阻。此中空微多孔纤维的两端开口及管壁外表面亦可使用可渗透树脂封阻。
文档编号D06M23/00GK1425826SQ01140000
公开日2003年6月25日 申请日期2001年12月11日 优先权日2001年12月11日
发明者陈联泰, 王雅瑾 申请人:财团法人工业技术研究院