专利名称：带有表面纹路的吸湿性透湿胶膜的组合物及该胶膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种胶膜及该胶膜的制作方法，特别涉及一种带有表 面紋路及胶嚢化微球的胶膜及该胶膜的制作方法。
背景技术：
已知，目前市面上有各式各样的胶膜，分别运用在不同的领域中。 例如，保鲜膜用来包覆食物，避免食物受到外界环境影响而变质。或 保护膜用以贴覆在手机、数码相机的显示屏上，以避免显示屏受到外 界物刮伤。
另外，医疗用品的防水透明的透气邦迪，它可以防止使用者的伤 口与水接触。而前两者保鲜膜、保护膜皆属于不透气型，因此无法运 用于医疗用途上。
而具有医疗用途的防水透明的透气邦迪，它可绝对隔绝水，在防 水透气邦迪沿纱布垫周边完全密封地与使用者皮肤贴合，形成可以隔 绝水、灰尘和细菌的保护膜，而防止因为擦、烫伤、割伤及水泡所引 起的细菌感染，对受伤肌肤提供极佳的保护，加速伤口愈合。
由于传统的防水透气邦迪为PU类膜材所制成，在防水透气邦迪
贴覆在皮肤的伤口上时，具有防水及拨水效果，在伤口化脓或组织渗 出液体量小时，则以蒸汽分子通过透气膜的孔道再以同分子大小蒸汽 释放到大气来透湿，当化脓或组织渗出液体量大或外部水从未贴牢边 缝渗入皮肤伤口时，该透气邦迪无法快速吸收液体，导致完全汽化所 需的时间越久，因此常会见到透气邦迪与皮肤之间存有蒸汽，使伤口 长时间包覆在水气中，易造成伤口溃烂或发炎。所以，液体离开伤口 的速率决定于液体本身的气化速率，虽然塑料类的防水膜中的有些防
水膜可达到12L/rn^日高透气量，但液体若不能迅速汽化来通过透气 膜，则郁积的液体在覆盖的皮肤表面的现象也将延迟，这对皮肤上的
伤口愈合无任何帮助。
发明内容
因此，本发明有鉴于传统的问题，提出一种带有表面紋路及胶嚢 化微球的胶膜，此胶膜可通过快速吸水后迅速排干水。也就是说，当 本发明的胶膜运用在透气邦迪时，在所覆盖的面(接触皮肤的表面) 较千燥时，胶膜也会吸收空气中的湿气，由此可调节皮肤上的相对湿 度，不致过干或有水分的郁积。
为达到上述的目的，带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的组合物及
其吸湿性透湿胶膜的制作方法，包括有
将四乙氧基硅烷经酸或碱的任一种催化使其氧乙烯基水解断裂得
到硅溶胶液。
将硅溶胶液倒入在含鹿角菜胶、刺槐豆胶、聚乙烯醇等水性胶体 中混勻，形成凝胶液。
将凝胶液铺平在平盘上，在平盘下方放置加热板进行控温加热， 使胶液中液体蒸发，形成胶冻体，然后，再进行除湿处理，在除湿的 情况下逐渐使胶冻体脱水，最终形成膜。
在已干燥的胶膜表面上涂布油脂，再将水覆盖在胶膜表面，以进 行诱发出表面龟裂的紋路。
将完成裂紋反应的胶膜浸泡在聚氨基丙烯基双胍盐酸盐中，可将 膜表面进行硬化处理，在硬化处理后胶膜的紋膜表面带有胶嚢化微球。
图1为本发明的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜制作流程示意
图2为本发明的凝胶液调和制作流程示意图3为本发明的热凝胶成膜流程示意图4为本发明的裂紋诱发制作流程示意图5A为本发明的一种非线性的分枝性(Y字形)断裂示意图5B为本发明的一种线性的弧形(S字形)波动断裂示意图6A~图6D为本发明的分枝型断裂紋行进顺序示意图7A~图7D为本发明的弧形波动裂紋行进顺序示意图8为本发明的膜表硬化处理及膜的清洗、整平制作流程示意图9为本发明的胶膜实验数据表示意图。
具体实施例方式
有关本发明的详细说明及技术内容，现配合
如下。
本发明的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜，该胶膜的组合物以已 扣除水分且未加入外加处理的助剂(硬化剂和加速裂紋产生的外加液 膜)，而计算可工作范围的组合物包括
可膨润性水胶体的刺槐豆胶(locust bean gum)、聚乙烯醇 (polyvinyl alcohol);
可强离子性错合聚合物的鹿角菜胶(iota-carrageenan )(阴离子性 聚电解质)；
干燥时可形成干裂性碎片的硅溶胶液(silica sol )，如四乙氧基硅 烷(tetraethyl orthosilicate; TEOS )。
另外，包括减少底垫对胶膜摩擦力的润滑油，如橄榄油(olive oil )、 甘油(glycerol )。
上述所提的刺槐豆胶重量百分比为3.6 ~ 5.1%,聚乙烯醇重量百 分比为52~65%，鹿角菜胶重量百分比为10~ 16.2%，四乙氧基硅烷 重量百分比为14~ 19%。
将四乙氧基硅烷(tetraethyl orthosilicate; TEOS )经酸或碱的4壬一 种催化使其氧乙烯基(oxyethylene group )水解断裂得到硅溶胶液。其 中用于溶解四乙氧基硅烷的可为30~40%的异丙醇，酸类可为40~55 %的0.02N盐酸溶液。
再将硅溶胶液倒入在含鹿角菜胶、刺槐豆胶、聚乙烯醇等水性胶 体中并混匀，成膜后用水膨胀膜材诱发出龟裂紋线，膨胀的水胶体则 顺势填充该裂隙，最后通过聚氨基丙烯基双胍盐酸盐(PHMB)对膜 表面进行硬化作用使膜形成闭壳状态，得到带有略凸出膜表的龟裂紋 线的防渗水的透湿膜，它可单独承载静态水而不渗漏却维持着湿气通
透，或与其它布品贴合使增加该贴合性材料整体强度，这样，除了维 持防水透湿外，也能长期承受流经布品内的水流。此外，紋路的产生 轨迹是将膜材料处在复杂应力场下受到超越其可承受的外加应力后的 一种形同能量释放的轨迹，故其紋线虽有其形成规律但线条交错而复 杂，任何一张膜的网状紋路有其特异且难以重制的图案。
而本发明的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作方法的步骤
(如图1)包括有凝胶液调和、热凝胶成膜、裂紋诱发、膜表硬化 处理、洗膜和整膜等制作流程。
首先，请参阅图1的本发明的凝胶液调和制作流程示意图。如图 所示，先确认硅溶胶液呈澄清溶解状态，再取适量其液体倒入容器中， 加一定的纯水稀释并混匀，在搅拌下加入鹿角菜胶和刺槐豆胶，先使 分散开至不再有大型的团块凝集，加入甘油并提高搅拌速度使高速均 匀搅拌(homogenize)而完全溶解。
在另 一个容器中放95°C热水并维持此温度或稍高的温度(可水浴 加热使维持温度)，加聚乙烯醇使其在热水中泡软，泡软后搅拌使逐渐 散开至完全溶化，在溶化后的聚乙烯醇中加入橄榄油，继续搅拌使橄 榄油乳化分散均匀，并将其冷却至室温，之后加入上述的胶液中，搅 拌均匀，此为制膜用的凝胶液。
请参阅图3的本发明的热凝胶成膜流程示意图。如图所示，由于 水性胶体粉末与塑料粒最大不同是前者几乎无软化点，故需先将胶体 如图1的制作流程溶于水中，继而以溶剂注铸法(solvent casting )或 溶剂挥发法(solvent evaporation)加热将溶剂抽离为一般水胶膜成膜 常用方法，本法基本上依循同样的原则，但不同的地方在于成膜时载 体的规格及表面材质，溶剂注铸法通常是将胶液注在一连续输送且可 用滚动条巻成束的输送带表面上，因为薄膜与贴合的载体表面产生的 应力场作用(主要来自抗阻胶膜收缩的摩擦力)对于龟裂有关键的影 响，若是将胶液注入连续注铸及迅速干燥表面上则易发生位在边缘部 份的薄膜发生脱膜现象甚或严重到整体剥离(与载体表面分开)，如此 则发生龟裂所需贴合表面对膜的作用力丧失。
为使栽体表面对薄膜产生均匀的应力，需要注意的地方是加热不宜过速，使膜在表面有相当的时间进行沉淀附着，载体表面需加边框 使膜不致在边缘脱离其所附着的载体表面。另外，载体表面的材质需 与胶膜有适度附着力。若附着力太强，则不易诱发龟裂，若无附着力 又会因完全脱膜而无法产生附着表面对胶膜的应力，龟裂也难以诱发。 据此，本发明先将凝胶液加热蒸发一些水分，使形成可附着载体表面 的不流动的胶冻状，之后在除湿下使其逐渐干燥沉淀在载体表面使产 生适度的附着力。另外，为了有适当的附着力，栽体表面可选择聚乙
烯(PE)膜或板、聚酯(polyester)膜、玻璃板、光滑表面的铝板等 材质；基于以上考虑因素及条件后，才进行下列成膜步骤
将凝胶液加热(70°C )使其形成可自由流动的液体，再将框体放 置在平盘上，再分量地将凝胶液注在铸膜用平盘(即栽体)上(已进 行过水平校正)，铺平硅溶胶液在平盘上，平盘下方则置有加热板，进 行控温加热，使液体从胶液中蒸发，至呈现不流动的胶冻体时即移走 平盘，此时，胶冻体附着在盘面上，但仍含有不流动的水分，在除湿 下，逐渐使胶冻体脱水，最终形成膜，注意胶膜应稳固附着在平盘栽 体上，同时在框体的边框维持与薄膜良好的接触，不宜膜在此部位有 脱离扬起情形。
请参阅图4的本发明的裂紋诱发制作流程示意图。如图所示，在 图3的制作流程中已成干燥的胶膜带有许多不稳定的断裂因子，此时 若直接加水使胶体吸水膨胀产生膜的内压，尚不能确保断裂的顺利进 行，主要原因是因膨胀的内压产生对胶膜的外加应力，但也造成胶膜 吸水延伸抵销掉一些原本因干燥收缩产生的应力，故为了增强膨胀的 应力有必要阻挡膜的延伸及膨胀空间，关键在于膜表上可加一层如甘 油或橄榄油的暂时性的稀薄液膜，它阻挡了膜的扩张空间而相对地使 膨压增大，如此龟裂性断裂便容易进行，详细步骤如下
取甘油或甘油和水的混合液(1: 0-3: 1 (w/w))或橄榄油均 匀涂4未在胶膜上，用量约每/>分平方胶膜表面积用0.0015克(0.0015 g/cm2)上下(用量上的主要差别在用量过高则龟裂性断裂会较延后发 生，另外，橄榄油若用太多，会造成油渍不容易在后续制程时洗脱)， 上好液膜后进行除湿，使干燥至肉眼不见液滴附着膜面，但以手触摸
会有湿润油体存在，此时可用喷雾或倒加方式将水覆盖膜上，对于诱
发裂紋所需水量只要恰好覆盖膜表面即可(用量约在0.1 mL/cm2以 上)，施水后，水逐渐渗透胶膜，约3 10分钟后，龟裂开始发生，持 续进行1小时左右即达龟裂反应平衡状态，此时未发生裂紋处可能是 水量不足，可补充一些水在该处继续使龟裂反应进行1小时，除湿使 带有微突出表面的紋路的水胶膜再成干膜。
而龟裂形成方式至少有两种， 一种是非线性的分枝性(Y字形) 断裂(如图5A),另一种是线性的弧形(S字形)波动断裂(如图5B)。
该分枝型断裂紋按照如图6A至图6D的行进顺序开始裂紋，进行 分枝分叉，继续分枝及扩散，加大扩散并与另一区域的链锁断裂靠近。
该弧形波动裂紋按照如图7A至图7D的行进顺序开始裂紋，沿单 向分出新裂紋，继续单向波动前进产生新裂紋，偶尔会发生转向，继 续往前波动产生新裂紋，并与另一链锁断裂靠近。
而上述所提到的润滑油除了橄榄油(oliveoil)、甘油(glycerol) 外，还可利用其它油脂类，如硅油 (dimethicone)、鯨腊醇 (cetyl alcohol)为润滑油。
请参阅图8的本发明的膜表硬化处理及膜的清洗、整平制作流程 示意图。如图所示，在刚完成裂紋反应的胶膜仍会溶于水中，可将膜 表进行硬化处理使膜带有致密性表皮结构，如此便不会溶于水中，此 处本发明使用强聚阳离子聚合物性质的聚氨基丙烯基双胍盐酸盐 (polyaminopropyl biquanide hydrochloride; PHMB )对胶膜中阴离子性 成分，尤其是鹿角菜胶可进行强烈的错合性重叠反应，由于聚乙烯醇 也带局部阴离子性质，故其对硬化程度也有贡献。另外，完成硬化的 紋膜表面带有众多的胶嚢化微球，其形成因素应有两个， 一是先前夹 杂在胶体中的气泡被含阴离子性质的胶体所围绕而在干燥时即被固定 下来，另 一 则是因强烈阳离子性质的PHMB对阴离子性胶体的静电引 力使孔隙里的阴离子胶体被吸引出随即又产生胶嚢化所致，这些微球 大小约在50 ~ 300 /mi范围内。
此外，如果将膜直接用在与其它对象的贴合(如一开始即以玻璃 面当底垫来制膜或在裂紋反应后就地贴合在织物、纸张表面时)，则膜
仅需稍清洗而不需整平，不过本申请发明人仍将整平的处理列入以下
操作步骤中
拆下裂紋反应后的干膜，浸入含有适当PHMB含量的水溶液中， 约2小时内进行间歇性搅拌，使该水溶液与胶膜均勾地进行错合反应。 之后，静置并隔夜(15小时以上)，第二天取出已硬化的胶膜，加温 水(60°C )观察膜是否不会溶化，并测试承载静置水时会不会漏水。 若无溶化也无漏水现象，则判定膜已完成硬化处理。此时，加水并在 将膜完全浸入液面的情况下进行间歇性搅拌，数分钟后，换新水重复 清洗数次，洗净后暂存水中待整平，取出洗净的膜再摊在一平板上， 小心拨平薄膜以去除膜下方与平板间的气泡，用压条将膜四周压紧， 除湿干燥，沿四周裁下薄膜，即得完成的表紋膜。
本发明特举具有稳定裂紋的膜材组合物(如图9),当胶膜贴覆在 一侧载满过饱和水量的织物时，检测另一侧排湿的情形(in house test; 厂内自测)，观察到同温时室内相对湿度越高膜的透湿率(vapor transmission rate)相对下降，而透湿率与时间也呈初期递减关系，之 后才逐渐稳定。在22。C、相对湿度65。/。RH的情况下，编号THF-066 膜的平均透湿率为3.02 士 0.12 L/m2.3 ( n=5 ),此时水的自然蒸发率 为1.97 ± 0.22 L/m2 .日，同温但相对湿度70 % RH的膜平均透湿率降 为2.43 ± 0.36 L/m2 日(n=5 )，水的自然蒸发率为1.83 ±0.13 L/m2 日， 也即当温度更高湿度再下降时，则透湿率会有显著的增加。
本发明所提的膜材重点特色是将水性胶体经过前述制程处理可以 得到吸湿性且透湿的膜制品，它不溶于水，与其它物品贴合储存时也 不易因龟裂造成裂隙。整体特性分列如下
1) 膜表面带有龟裂处理过的紋路，因为顺着材料不稳定应力所 制得，其紋线构形不容易复制。
2) 依据本发明的制造方法易将天然或一般合成性水性胶体转制 成防水透湿性的复合性固体膜。
3) 材料基本上符合生物兼容性且半透明、透湿气，故也适合在 生理贴膜上应用。
4) 薄膜表面带有胶嚢化微球，但因微球与膜共同硬化组合，故
微球不容易脱落。
5) 当膜吸湿时渐转成白色折射，或可作为吸湿程度的参考。
6) 本发明的胶膜单独保存在一般环境下呈微硬的膜材，吸收足 够水量后则软如布质。
上述仅为本发明的较佳实施例而已，本发明实施的范围并不限于 此。即凡依本发明申请保护范围所做的均等变化与修饰，皆为本发明 专利范围所涵盖。
权利要求
1.一种带有表面纹路的吸湿性透湿胶膜的组合物，包括有重量百分比为3.6～5.1％的刺槐豆胶，重量百分比为52～65％的聚乙烯醇，重量百分比为10～16.2％的鹿角菜胶，重量百分比为14～19％的四乙氧基硅烷。
2. —种带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作方法，包括有a) 、将硅溶胶液与水混匀，再加入鹿角菜胶和刺槐豆胶搅拌；b) 、在热水中加入聚乙烯醇，使聚乙烯醇泡软，热水冷却至室温 后加入a步骤中的硅溶胶液，搅拌均匀，成为凝胶液；c) 、将凝月交液倒入平盘中加热，4吏凝胶液中的液体蒸发形成胶冻 体，并进行除湿形成胶膜；d) 、将已干燥的胶膜表面涂布油，再以水覆盖在胶膜的表面，在 水渗透于胶膜中，开始诱发出龟裂紋路，再除湿形成干胶膜；e) 、将已干燥的胶膜浸泡在聚氨基丙烯基双胍盐酸盐中，进行硬 化处理。
3.如权利要求2所述的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作方 法，其中，在a步骤中以四乙氧基硅烷经酸或碱的任一种催化使其氧 乙烯基水解断裂得到硅溶胶液。
4.如权利要求2所述的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作方 法，其中，该裂紋诱发步骤包括有a) 、取甘油或甘油和水的混合液或橄榄油均匀涂抹在胶膜上；b) 、上好液膜后进行除湿；c) 、将水覆盖膜上；d) 、水逐渐渗透胶膜，龟裂开始发生；e) 、除湿使带有微突出表面的紋路的水胶膜再成干膜。
5. 如权利要求4所述的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作方 法，其中，该甘油或甘油和水的混合液比例为1: 0~3: 1 (w/w)。
6. 如权利要求4所述的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作方 法，其中，所述胶膜为0.0015 g/cm2的胶膜。
7. 如权利要求2所述的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作方 法，其中，在a步骤搅拌中加入甘油。
8. 如权利要求2所述的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作方 法，其中，在b步骤的热水使用温度为95。C以上的热水。
9. 如权利要求2所述的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作方 法，其中，在b步骤中，在溶化后的聚乙烯醇中加入橄榄油，继续搅 拌使橄榄油乳化分散均匀。
10. 如权利要求2所述的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作 方法，其中，在c步骤中对凝胶液进行加热至70°C。
11. 如权利要求2所述的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作 方法，其中，在d步骤中龟裂形成Y字形的非线性的分枝性断裂。
12. 如权利要求2所述的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作 方法，其中，在d步骤中的油为橄榄油、甘油、硅油或鲸腊醇的任一 种。
13. 如权利要求2所述的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作 方法，其中，在e步骤中硬化后的胶膜表面带有胶嚢化微球。
14. 如权利要求13所述的带有表面紋路的吸湿性透湿胶膜的制作 方法，其中，该微球大小在50-300 mum范围内。
全文摘要
一种带有表面纹路的吸湿性透湿胶膜的组合物及其制作方法，该组合物包括重量百分比为3.6～5.1％的刺槐豆胶，重量百分比为52～65％的聚乙烯醇，重量百分比为10～16.2％的鹿角菜胶，重量百分比为14～19％的四乙氧基硅烷。将四乙氧基硅烷经酸或碱得到硅溶胶液，以硅溶胶液倒入含鹿角菜胶、刺槐豆胶、聚乙烯醇混匀形成凝胶液，并铺平平盘上加热形成胶冻体，再进行除湿形成干燥胶膜后，在干燥的胶膜表面上涂布油脂，再覆盖水在胶膜表面，以进行诱发出表面龟裂的纹路，再将完成裂纹的胶膜浸泡在聚氨基丙烯基双胍盐酸盐中，可将膜表进行硬化处理，在硬化处理后胶膜的纹膜表面带有胶囊化微球。
文档编号C09J129/04GK101168648SQ20061014986
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月27日 优先权日2006年10月27日
发明者王年荣 申请人:保能科技股份有限公司