抗血及抗病毒复合织物的制作方法

专利名称：抗血及抗病毒复合织物的制作方法
专利说明相关申请的交叉参考本申请要求2010年4月3日提交的美国临时申请第61/320709号的申请日权益， 该美国临时申请要求2009年6月2日提交的美国临时申请第61/217587号的申请日权益。公开背景本发明涉及复合织物，更具体地，涉及具有血液和病毒阻挡性能的复合织物，使得该织物适用于在医疗保健应用中作为防护服使用。在医疗保健领域，人们意识到，需要为医疗保健员工提供保护以对抗传染性病毒或血液传播疾病，如AIDS和肝炎。为此，开发了保护性织物在手术袍、面具、挂帘和其它保护性服饰中的使用。规定和标准也进一步为这种需要的认识做出了贡献，如OHSA通用防护措施法令和目前提出的由先进医疗器械协会(AAMI)开发的手术袍分类标准。用于评估保护性织物对血液及病毒剂渗透的阻挡性能的工业标准包括ASTM F1670 (用合成血液测试用于保护性衣物的材料的渗透抗性的标准测试方法)以及ASTM F1671(以Η -χ 174噬菌体渗透为测试系统，用血液传播性病原体测试用于保护性衣物的材料的渗透抗性的标准测试方法)。根据AMMI技术信息报告TIRll =2005,手术袍或其它保护性服饰产品，据ASTM F1670和ASTM 1671测试程序，若它的认可品质水平(AQL)不多于4%，则它被分类为4级， 这是最高且最好的等级。AQL被定义为用于样品检验目的的品质水平是一个令人满意的方法平均的限度，见ANSI/AAMI PB70 :2003。食品与药物管理局(FDA)要求一个认可品质水平 (AQL)，用于要求34个测试样品中需有30个通过ASTM F1671 (88. 23%通过率)。实践中， 更低的拒绝频率更理想。满足以上阻挡标准(ASTM F1670和ASTM F1671)的保护性织物可用合理价格购得，但这些织物通常为塑料涂覆的织物，几乎不能提供透气性。缺乏透气性使它们给穿戴者带来了显著的不适和热应力。外袍制造商试图改善舒适度的一种方法是仅在外袍的前部及胳膊区域使用涂覆织物。然而，这种方法牺牲了对身体其它区域的保护。一种工业用测量阻挡织物的透气性的普遍方法是由ASTM E96(用于材料的水蒸气传输的标准测试方法)确定的湿蒸汽转移速率(MVTR)。提供湿蒸汽转移，同时通过ASTM F1670和ASTM F1671的透气性阻挡织物已可得到。这些阻挡织物基于全氟乙烯或共聚酯膜和薄膜。然而，由于它们的费用，它们通常用于可重复使用的保护性衣物，对于一次性衣物无实用性。一种用于在透气性复合材料中获得有利经济效益的方法是利用这样一种方法，其中，包含一种机械成孔剂的聚合物被挤出在一个在无纺织物上的单通道中，接着被不断在与加工方向横切的方向和/或加工方向上延展。形成的复合材料是微孔性的。它不能透过液体，但微孔的存在提供湿蒸汽或空气透过性。例如，在该复合物中可形成范围为约0. 1微米-1 微米的微孔。在 U. S. 5，865，926、U. S. 6，258，308 和 US 2003/0124324 中描述了这种技术。对比如U. S. 5，409，761中所描述的分层方法，这种类型的涂层方法的一个缺点是该挤出涂层方法倾向在织物中形成小孔或不连续。这种小孔可致使材料不能通过ASTM F1670和ASTM F1671。若小孔足够小，如微观可见，涂覆层可通过ASTM F1670血液渗透测试，但仍然不能通过ASTM F1671的更为严格的病毒渗透测试。美国专利公开文本2004/0219337和美国专利公开文本2003/01243 为解决这一问题，在无纺网的任一侧上施加微孔膜层。如这些公开文本中提到的，基础概念是通过采用低基重无纺网和两个微孔涂层，降低了形成小孔的可能性，并且复合材料中小孔排列的可能性也很低。然而，在使用者皮肤附近放置膜层降低了由织物制得的衣物的舒适度。此外， 双涂层增加了产品的制造成本，且倾向于减弱材料的悬垂性，操作性(hand)和弹性。本领域中，存在对织物的需要，使其满足ASTM F1671病毒渗透测试的严格要求，同时保持高透气性和额外的舒适度。发明概述本发明提供了一种复合织物，其能够通过上述血液及病毒阻挡测试，并具有良好透气性。在一个实施方式中，所述复合织物达到血液阻挡测试级别4。在一些实施方式中，所述复合织物的MVTR超过1500克/平方米/ 小时，或超过 3000克/平方米Λ4小时，或超过4500克/平方米Λ4小时，或超过6500克/平方米/24 小时。在一个实施方式中，所述复合织物包括一种可熔纤维的无纺网，在其至少一个表面上有一种透气性整体涂层。在一个实施方式中，该整体涂层包括一种聚酯醚或一种高取代离聚物。在一个实施方式中，该无纺网是全压延的，在整体涂层中无纤维突出。所述实施方式的这些及其它特性在进一步阅读说明书和所附权利要求书后是显而易见的。附图简要说明

图1是本发明复合织物的一个实施方式的侧视图。图2是本发明复合织物的另一个实施方式的侧视图。发明详述参照图1，在一个实施方式中，复合织物10包括无纺纤维网12和整体透气性涂层 14，该涂层置于无纺网12的至少一个表面上。参照图2，其阐述了复合织物的另一个实施方式。复合织物100包括两个无纺网112、114，分别置于整体透气性涂层116的两边。纤维网所述实施方式中的无纺网可为本领域已知的任何标准构造。无纺纤维包括以无序或不重复方式排列的纤维。无纺网通常可被分类为连续性或切段纤维网。连续性纤维网是在如下方法中制得的网，其中纤维被以一般连续性方法生产并沉积在输送带或垫板上。纺粘法和熔喷法是制备连续性纤维网的方法举例。术语“纺粘纤维”表示形成于熔融热塑性材料挤出中的小直径纤维，它们作为细丝从具有挤出细丝的直径的喷丝头的多个精细的(经常为环状的)毛细管中挤出，接着其直径通过例如被喷射拉伸或其它已知纺粘机理的作用而迅速减小。用于制备纤维的毛细管的其它形状，以及纤维本身的形状，也是已知且有用的。
熔喷是指形成于熔融热塑性材料挤出中的纤维，它们作为熔融线或丝从多个精细的(经常为环状的)模毛细管中挤出，进入高速气流中(如空气)，该气流稀释了熔融热塑性材料细丝以减小它们的直径，使其可达到微纤维直径(即，平均直径不大于约100微米)。 此后，熔喷纤维被高速气流携带并被沉积在接收表面上，形成无规分散熔喷纤维网。用于制备纤维的毛细管的其它形状，以及纤维本身的形状，也是已知且有用的。切段纤维网是将具有离散长度的纤维沉积在垫板或输送带上而制成的网。具有切段纤维的网的举例包括梳理网。梳理是一种用于制备纤维网的方法，其中纤维与由梳理机制备的网的方向平行或无规排列。梳理机是一种具有一系列鼓或辊的设备，配有分离纤维与杂质的线突(wire projections)或金属牙。梳理网中的纤维主要沿加工方向排列，但也有可能无规取向。一旦纤维通过上述任何方法制备和沉积，单独的纤维通过任意一个或多个方法形成粘接网，所述方法如热粘合(压延)，加氢缠绕(hyrdoentangling)，树脂粘合，或本领域已知的其它方法。所述纤维可用多种热塑性聚合物制备，包括聚烯烃，如聚乙烯和聚丙烯，聚酯，共聚酯，聚醋酸乙烯酯，聚酰胺，共聚酰胺，聚苯乙烯，聚氨酯，弹性体材料如可得自科腾聚合物有限公司(Kraton Polymers LLC)的苯乙烯嵌段共聚物，或超低密度聚乙烯树脂或可得自陶氏化学公司(DOW Chemicals)的烯烃类嵌段共聚物树脂，以及前述任何的共聚物如氯乙烯/醋酸乙烯酯等。玻璃纤维网也可被用于特定实施方式中。适用的热塑性纤维可由单一聚合物(单组分纤维)或超过一种的聚合物(如双组分纤维)制备。例如，“双组分纤维”可表示热塑性纤维，其包括由一种聚合物制备的核纤维，该核纤维被包覆在由另一不同的聚合物制备的热塑性壳内。该聚合物构成的壳经常在与构成核的聚合物的不同温度(通常更低)下熔融。结果，这些双组分纤维提供了由壳聚合物熔融导致的热粘合，同时保持了核聚合物理想的强度特性。双组分纤维可包括壳/核纤维，其具有以下聚合物组合聚乙烯/聚丙烯，聚乙烯醋酸乙烯酯(polyethylvinyl acetate) /聚丙烯，聚乙烯/聚酯，聚丙烯/聚酯，共聚酯/ 聚酯，苯乙烯嵌段共聚弹性体/聚丙烯，聚酯/低密度聚乙烯等。双组分纤维可以是同心或是偏心的，表示壳的厚度在双组分纤维横截面上是均勻还是不均勻。同心双组分纤维更理想，能在更低纤维厚度下提供更高压缩强度。对于梳理的无纺织物，在热塑性切段纤维的情况下，这些纤维的长度随它们所要求的特定熔点及其它性质的变化而变化。通常，这些热塑性纤维的长度范围为约0. 3-7. 5 厘米，优选约0. 4-3. 0厘米。这些热塑性纤维的特性(包括熔点)也可通过改变纤维直径 (测径器)加以调整。这些热塑性纤维的直径通常根据但尼尔(克每9000米)或分特(克每10，000米)而定义。根据结构内的特定排列，合适的热塑性纤维的分特范围为低于1分特(如0. 4分特)直到约20分特。术语“聚合物”包括均聚物，共聚物，如嵌段、接枝、无规和交替共聚物，三元聚合物等，以及它们的混合物和改性物。此外，除非另外进行具体限制，术语“聚合物”包括所述材料所有可能的几何学构型，如全同、间同以及不规则或无规对称。还可对无纺网进行标准精整技术。在一个优选的实施方式中，无纺网是全压延的。该网上的整体涂层14、116需尽可能地薄，原因如下。首先，更厚的涂层相比更薄
5的涂层倾向于具有更低的透气性。其次，更厚的涂层倾向于制备更硬的织物，其悬垂性不如更薄的涂层理想。并且，当然，更薄的涂层需要更少材料，因此制备成本更低。在一些实施方式中，整体涂层厚度范围为10-100微米，且所有厚度均在此范围内。在一些实施方式中， 整体涂层厚度范围为25-75微米。在其它实施方式中，涂层可能仅有约10微米厚。为保持血液和病毒抗性，无纺网将与涂层接触的表面不能有任何突出于整体涂层的纤维，这一点是非常重要的。突出整体涂层厚度的纤维形成小孔，从而形成病毒化合物通道和血液通过的开口。选择连续性纤维制得的无纺网是有利的，因为它们倾向于具有更少或没有从网表面突出的自由纤维末端。然而，即使连续性纤维无纺网也有可能具有在网表面上拓展的纤维环，造成形成小孔的可能性。因此，该复合物的一个重要方面是对无纺网选择和/或加工以确保不存在纤维末端或纤维环突出在网的表面上，并超出整体涂层的厚度。为了这个原因，优选无纺网是在足以消除任何这种表面纤维的温度和压力下全压延的。此外，优选无纺网包含可熔性纤维。术语“可熔性纤维”表示无纺网包含由具有不同熔融温度的材料制得的纤维。在压延工艺中， 具有更低熔融温度的纤维将熔融或软化，熔入网中其它纤维中，因此提高了网内部粘合，并确保网表面保持平滑，没有任何可能突出整体涂层的纤维。可熔性纤维网的举例包括双组分纤维网，其中高熔点聚合物(如聚酯或聚丙烯) 被包覆在低熔点聚合物(如聚乙烯)的壳中。其它举例包括包含聚丙烯纤维和聚乙烯纤维的无纺网，或由纤维制备的网，所述纤维的一半为一种聚合物，另一半为另一种聚合物，只要用于每一半的聚合物或聚合物共混物具有不同的熔融温度。双组分纤维网提供了最好结果，因此是优选的。特别优选用于医疗应用的纤维网由聚酯的双组分纤维制成(低密度聚乙烯为壳)，因为这种网可用伽马射线灭菌。整体涂层该复合织物具有在无纺网至少一个表面上的整体涂层14和116。许多现有技术中具有血液和/或病毒抗性的复合物采用微孔膜或涂层。这种膜包括一种分散于聚合物基体中的微粒材料(如碳酸钙)。在膜形成之后，它被延展以将聚合物与微粒材料拉开，因此产生一种多孔网络，该多孔网络对于液体太小而难以通过，但大到足以传输水蒸气。另一方面，整体膜和涂层具有形成在聚合反应方法中的在分子水平上具有横截面尺寸的孔。孔起到导管的作用，使得水(或其它液体)分子得以通过膜而扩散。贯穿整体膜的浓度梯度导致通过整体膜或涂层的蒸汽传输。这一过程被称为活化扩散。当水(或其它液体)在膜一侧蒸发时，水蒸气浓度上升。水蒸气在膜表面冷凝并溶化。作为液体，水分子溶入膜中。之后，水分子通过整体膜进行扩散，并在膜具有低水蒸气浓度的一侧重新蒸发到空中。整体膜14优选用真空涂覆技术施涂，如US 5，753，342、US 5，762，643、US 5，660，882和US 6，211，102所教导的，其公开内容通过引用并入本文。在真空涂覆工艺中， 熔融聚合物被从模口中挤出到基材上——在这种情况下基材为压延的无纺网——同时基材置于穿孔的成形筛上。真空施加于基材另一侧，以将涂层拉至基材上，因此将纤维包埋进涂层中。真空涂覆技术是优选的，因为它使得复合物具有改善的韧性和耐磨性。其它合适但不最优选的用于施涂整体涂层或膜的技术包括粘合层压，超声粘结，真空层压以及挤出涂覆。用于整体涂层的合适的树脂包括阿科玛(Arkema)公司的Pebax 聚醚嵌段酰胺弹性体，杜邦公司(DuPont)的Hytrel 聚酯弹性体和Entira Breathe，这是一种高取代聚烯烃离聚物。Entira Breathe离聚物是特别优选的，因为它成本低，与大多数无纺网具有更好相容性。为增强无纺织物与整体涂层之间的粘合，理想地可在整体涂层和无纺网之间加入一薄层促粘剂(如乙烯-丙烯酸甲酯(ethylene methyl acrylate))。这可以方便地通过下述方式完成在纤维网上喷射粘合促进材料或施涂整体涂层14和116，作为促粘层16和 120及整体树脂层18和118的共挤出，如图1和2所示。必须注意使得促粘层尽可能地薄， 以确保复合物保持高MVTR。因为促粘层可对透气性产生不利影响，优选促粘剂与整体组合物以这样百分比共混，该百分比使材料保持良好透气性，同时增强与无纺膜的粘合。促粘剂浓度为15-25重量％，优选18-22重量％，被证明是有利的。加工为改善复合物的触觉性能，递增伸展复合物是有利的。递增伸展是一种已知方法， 其中片状材料借助将其通过一个互相交叉的齿状辊形成的夹具得以伸展。当片状材料通过辊时，摩擦力使得片状材料被“紧抓”，在那里它与辊上的齿的顶点相接触。之后这个点成为抓点或摩擦点，在那里材料保持相对静止。因此，假设片状材料采取正弦路径通过夹具，使得片状材料在相邻抓点之间的区域伸展。通过使辊互相更接近，互相交叉的程度(即啮合的深度)增加，导致更大的网路径，因此增大伸展量。抓点保持相对静止，因此不会伸展，或相比相邻区域伸展非常小。相应地，片状材料对应于辊上齿的位置(在那里膜被紧抓)以递增方式伸展。加工造成的伸展程度与齿轮辊上齿的尺寸和形状、齿间距、啮合深度相关。然而， 通常加工导致非常高的伸展和没有或很少的伸展的交替区域。例如，材料的某个区域可能被伸展到100或200%，相邻区域却一点也没有伸展。与拉幅机伸展器或加工方向伸展技术不同，片状材料在递增伸展之后的整体尺寸可以仅比伸展之前多2-6 %，片状材料仍具有同样性能(透气性)，好像它被拉幅架伸展到百分之几百似的。在所述实施方式中，该复合物可在加工方向、加工横截面方向，或这两个方向上递增伸展。已知本领域中多种设备可使得递增伸展方法在网上更均勻地进行。例如，US 6，368，444(其内容被纳入本文作为参考)教导了这种设备。这种设备可作为有利条件用于实施方式中。
实施例制备一系列复合织物并测试MVTR和血液抗性。用ASTM E46中所述方法对MVTR 进行测试。用ASTM F1670中所述方法确定血液抗性。结果列于表1中。实施例1使来自沙郎沙米公司(Shalag Shamir)的无纺网NSTCPTE-50 (基重50克/平方米)通过两个加热的辊筒所形成的夹具，使其完全压延，因此没有纤维能伸展出网的表面。 将由微孔层和整体EMA层(埃克森(Exxon) TC120)共挤出形成的涂层挤出在无纺网的表面上，接着此涂覆网被抽真空，以将涂层拉进网内并包覆纤维。在最终复合物中涂层厚度为23 微米。实施例2
7
重复实施例1的方法，不同的是将一种憎水添加剂(Ampacet A101722)混入共挤出涂层的微孔层中。实施例3重复实施例1的方法，不同的是用一种超低密度聚乙烯树脂(Dow EG8200)代替 EMA。实施例4重复实施例1的方法，不同的是用一种高度取代的离聚物(DuPont RENTAS500)代替 EMA。实施例5重复实施例1的方法，不同的是用NSTCPTE-30 (沙郎沙米(Shalag Shamir)，一种 30克/平方米压延的双组分无纺网)代替NSTCPTE-50，以及用聚丙烯制的微孔层代替实施例1中聚乙烯制的微孔层。实施例6重复实施例1的方法，不同的是用100% Entira Breathe代替微孔层，以及用 EntiraBreathe改性共挤出表面层，以粘附NSTCPTE-30。实施例7重复实施例1的方法，不同的是由100 % Entira Breathe构成作为一层， Entira Breathe中加入EMA粘附促进剂构成的共挤出涂层的总的涂层厚度降至10微米。表 权利要求
1.一种复合织物，其包括涂覆于纤维基材网上的整体涂层，所述复合织物具有至少 1500克/平方米/天的MVTR，并通过ASTM F1670血液阻挡测试和ASTM F1671病毒阻挡测试ο
2.一种包含如权利要求1所述的复合织物的制品。
3.如权利要求2所述的制品，其包括一种衣物，该衣物选自手术袍，手术帘，手术垫，帽子，靴子和面罩。
4.一种复合织物，其包括一种全压延的无纺纤维网和一种整体涂层，该涂层置于所述网的至少一个表面上。
5.如权利要求4所述的复合织物，其中，该复合织物具有至少1500克/平方米/天的 MVTR0
6.如权利要求5所述的复合织物，其中，该复合织物通过ASTMF1670血液阻挡测试。
7.如权利要求5所述的复合织物，其中，该复合织物通过ASTMF1671病毒阻挡测试。
8.如权利要求5所述的复合织物，其中，该无纺网包括聚酯和聚乙烯的双组分纤维。
9.如权利要求5所述的复合织物，其中，所述整体涂层包括聚烯烃离聚物。
10.如权利要求5所述的复合织物，其中，该无纺网包括可熔性纤维。
11.如权利要求5所述的复合织物，其中，所述整体涂层包括整体树脂层和促粘层的共挤出物。
12.如权利要求5所述的复合织物，其中，该复合织物具有至少3000克/平方米/天的 MVTR0
13.如权利要求5所述的复合织物，其中，该复合织物具有至少4500克/平方米/天的 MVTR0
14.如权利要求5所述的复合织物，其中，该复合织物具有至少6500克/平方米/天的 MVTR0
15.如权利要求5所述的复合织物，其还包括另一层无纺网，其中，所述整体涂层位于两层无纺网之间。
16.如权利要求15所述的复合织物，其包括第一层无纺网，粘附于该无纺网上的第一层促粘层，包含粘附于第一层促粘层的聚烯烃离聚物的整体涂层；粘附于整体涂层的粘附层，以及粘附于粘附层的第二层无纺网。
17.如权利要求15所述的复合织物，其中，该复合织物在至少一个选自加工方向与加工横截面方向的方向上递增伸展。
18.如权利要求5所述的复合织物，其中，该整体涂层包括真空涂覆层。
19.如权利要求5所述的复合织物，其中，该整体涂层包覆无纺网中的至少一些纤维。
20.一种包含如权利要求5所述的复合织物的制品。
全文摘要
提供了复合织物，包括一种无纺网，优选可熔性纤维的全压延无纺网，以及一种整体透气性聚合物层，该层置于该网的至少一个表面上，并且该复合织物具有优良的透气性、耐磨性，并且提供对血液和病毒剂的防御。
文档编号A41D13/11GK102469839SQ201080025179
公开日2012年5月23日 申请日期2010年6月3日 优先权日2010年4月3日
发明者C·D·雷 申请人:屈德加薄膜产品股份有限公司