尺寸上稳定的非织造纤维幅材及其制造和使用方法_5

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际术语中,可重复的软化表示可加热处理过的幅材(由于经加热和泽火处理, 一般显示具有可用的粘结),W引起纤维的进一步自生粘结。软化和再硬化循环不能无限地 持续,一般来讲足够的是,可W通过暴露于热量之下使纤维初始粘结,如在热处理期间根据 本发明的特定示例性实施例,然后再次加热W引起再软化和进一步的粘结,或(如果需要) 进行其它操作,例如压延或再成形。例如,利用具有改善的纤维粘结能力(尽管在运样的情 况下,粘结不限于自生粘结),可W将幅材压延成光滑表面或给定非平面形状,如模制到面 罩中。
[0192]在幅材粘结、压延、成形或其它类似的操作期间,虽然非晶态表征(或粘结)相具有 所述的软化作用,但纤维的微晶表征相也可W具有重要的作用,即增强纤维的基本纤维结 构。由于微晶表征相的烙点高于非晶表征相的烙点/软化点,在粘结或类似操作期间,微晶 表征相一般可W保持不烙化,并因此保持基质完好,该基质在整个纤维上延伸并支承纤维 结构和纤维尺寸。
[0193]因而,尽管在自生粘结操作中加热幅材可W导致纤维通过在纤维交叉点处经历某 些流动和聚结而烙接在一起,但基本离散纤维结构基本上在交叉和粘结之间的纤维长度上 得W保持;优选地,纤维的横截面在操作过程中形成的交叉或粘结之间的纤维长度上保持 不变。相似地,尽管对幅材进行压延会引起纤维因压延操作中的压力和热而被重新构造(从 而导致纤维永久性地保持其在压延期间被压成的形状,并使该幅材的厚度更均一),但纤维 一般来讲一直为不连续纤维,并随后保持所需的幅材孔隙度、过滤和绝缘性质。
[0194]泽火的目的之一是要在包含于幅材中的微纤维发生不需要的变化之前抽取热量。 泽火的另一个目的是要迅速地从幅材和纤维中移除热量,从而限制在纤维中随后进行的结 晶或分子排序的程度和性质。通过从烙化/软化状态快速泽火至硬化状态,该非晶表征相被 认为凝固成更为纯化的结晶形式,纤维中可妨碍软化或可重复的软化的分子物质减少了。 尽管对大多数目的来说泽火是非常优选的,但对某些目的来说,泽火可能不是绝对需要的。 [01M]为了实现泽火,有利地使整体通过处于不大于标称烙点至少50°C的溫度下的气体 进行冷却;而且泽火气体有利地施用大约至少1秒的时间(标称烙点经常由聚合物供应商确 定;其也可W用差示扫描量热法进行确认,并且为了本文的目的,聚合物的"标称烙点"定义 为在聚合物的烙融区域中二次热的总热流DSC图中的峰最大值,如果在该区域中仅存在一 个最大值的话;并且如果存在不止一个最大值,则表明不止一个烙点(例如,由于存在两种 不同的结晶相),作为出现最高幅度的烙融峰的溫度)。在任何情况下,泽火气体或其它流体 都具有足W快速硬化纤维的热容量。
[0196]本发明的某些示例性实施例的一个优点是,与存在于全为亚微米纤维层中的亚微 米纤维相比,微纤维幅材内保持的亚微米纤维可W更好地免于被压紧。微纤维一般比亚微 米纤维更大、更硬且更强效,并且它们可W由不同于微纤维的材料制成。亚微米纤维和施加 压力的对象之间存在的微纤维可W限制将压碎力施加在亚微米纤维上。尤其是就可相当易 碎的亚微米纤维而言,本发明的某些示例性实施例可W提供的增加的抗压紧或压碎性提供 了重要的有益效果。即使当根据本发明的幅材经受压力时,如在大型储存卷筒中被卷起来 或在二次处理中,根据本发明的幅材也可提供良好的耐压缩性,否则对于过滤器来说,可能 导致压降增大W及装载性能变差。微纤维的存在也可W增加其它特性,例如幅材强度、刚度 和处理特性。
[0197] 可使纤维的直径受到调控,从而得到需要的过滤、吸声和其它特性。例如,可能理 想的是,微纤维的中值直径为5至50微米(WIi),亚微米纤维的中值直径为0.Iwii至不大于化 m,例如,0.9WI1。微纤维的中值直径优选为扣m至sown,而亚微米纤维的中值直径优选为0.化 m至不大于1皿,例如,0.9皿。
[0198] 如前面所述,本发明的某些示例性实施例对于将非常小的微纤维(例如中值直径 为Iwii至约2WI1的超细微纤维)与亚微米纤维结合可能是特别有用的。此外,如上所述,可能 理想的是,形成遍及幅材的梯度,例如按照亚微米纤维与微纤维在幅材的整个厚度上的相 对比例形成遍及幅材的梯度,运可通过改变处理条件如空气速度或亚微米纤维流的质量比 或微纤维流和亚微米纤维流的交叉处的几何形状(包括模具距微纤维流的距离和亚微米纤 维流的角度)来实现。亚微米纤维在根据本发明的尺寸上稳定的非织造纤维幅材的一个边 缘附近的较高浓度对于气体和/或液体过滤应用可能特别有利。
[0199] 在制备根据本发明的多种实施例的微纤维或亚微米纤维时,可W通过烙化纺丝挤 出头或烙喷模具的不同喷丝孔挤出不同的成纤材料,W便制备包含纤维混合物的幅材。还 可用各种工序对尺寸上稳定的非织造纤维幅材充电W提高其过滤能力,参见例如美国专利 No.5,496,507(Angadj ivand)。
[0200] 如果可由亚微米纤维本身制备幅材,运样的幅材易损且薄弱。然而,通过将亚微米 纤维组与微纤维组合并成粘着的、粘合的、取向的复合纤维结构,可W获得强效的自支承幅 材或片状材料,其可W具有或不具有任选支承层。
[0201] 除了上述制备尺寸上稳定的非织造纤维幅材的方法之外,还可W对形成后的幅材 进行W下处理步骤中的一个或多个:
[0202] (1)使尺寸上稳定的非织造纤维幅材沿着朝进一步加工操作的处理通道前进;
[0203] (2)使一个或多个额外的层接触亚微米纤维组分、微纤维组分和/或任选支承层的 外表面;
[0204] (3)压延尺寸上稳定的非织造纤维幅材;
[0205] (4)用表面处理剂或其他组合物(如阻燃剂组合物、粘合剂组合物或印刷层)涂覆 尺寸上稳定的非织造纤维幅材;
[0206] (5)使尺寸上稳定的非织造纤维幅材附接到纸板或塑料管;
[0207] (6)将尺寸上稳定的非织造纤维幅材卷绕成卷的形式;
[0208] (7)切开尺寸上稳定的非织造纤维幅材W形成两个或更多个窄带卷和/或多个窄 带片材;
[0209] (8)将尺寸上稳定的非织造纤维幅材放置在模具中并将尺寸上稳定的非织造纤维 幅材模制成新形状;
[0210] (9)将隔离衬垫施加至暴露的任选的压敏粘合剂层上,如果存在的话;W及
[0211] (10)通过粘合剂或包括但不限于夹片、托架、螺栓/螺杆、钉子和条带的任何其它 附着装置将尺寸上稳定的非织造纤维幅材附接到另一基底。
[0212] D.由尺寸上稳定的非织造纤维幅材形成的制品
[0213]本发明还设及在多种应用中使用本发明的尺寸上稳定的非织造纤维幅材的方法。 在又一方面,本发明设及一种制品,该制品包含根据本发明的尺寸上稳定的非织造纤维幅 材。在示例性实施例中,制品可W用作气体过滤制品、液体过滤制品、吸声制品、隔热制品、 表面清洁制品、细胞生长载体制品、药物递送制品、个人卫生制品、牙齿卫生制品、手术单、 手术设备隔离盖布、手术服、医用服、卫生保健病人服、围裙或其他衣着、消毒裹布、擦拭物、 农用织物、食品包装、包装或伤口敷料制品。
[0214] 例如,由于密实度低而导致压降减小,本发明的尺寸上稳定的非织造纤维幅材在 气体过滤应用中可能是有利的。降低亚微米纤维幅材的密实度一般来讲将使其压降减小。 也可导致在本发明的密实度低的亚微米尺寸上稳定的非织造纤维幅材加载颗粒时较低的 压降增大。部分由于细小亚微米纤维幅材的密实度较高,所W与用于形成较粗糖的微纤维 幅材的技术相比,目前用于形成加载颗粒的亚微米纤维的技术所产生的压降高得多。
[0215] 另外,由于亚微米纤维可W提供改进的颗粒捕集效率,所W在气体过滤中使用亚 微米纤维还可能特别有利。特别是,亚微米纤维可W比较粗纤维更好地捕集直径小的气载 颗粒。例如,亚微米纤维可W更有效地捕集具有小于约1000纳米(nm)、更优选小于约500nm、 甚至更优选小于约lOOnm、最优选低于约50nm的维度的气载颗粒。例如运样的气体过滤器可 能特别有用于个人保护呼吸器;加热、通风和空调化VAC)过滤器;汽车空气过滤器(例如,汽 车发动机空气清洁器、汽车废气过滤、汽车乘客隔室空气过滤);和其他气体-颗粒过滤应 用。
[0216]包含本发明的尺寸上稳定的非织造纤维幅材形式的亚微米纤维的液体过滤器也 可W具有运样的优点:在保持用于捕集亚微米纤维、液载颗粒的小孔尺寸的同时改进深度 加载。运些性质通过允许过滤器捕集测试用颗粒中的更多者而不发生堵塞来改进加载性 能。
[0217]本发明的含纤维的尺寸上稳定的非织造纤维幅材也可W是用于支承膜的优选基 底。密实度低的细小纤维幅材可充当膜的物理支承,但也可充当深度预过滤器,从而提高膜 的寿命。使用运种系统可充当高效的对称或不对称的膜。运种膜的应用包括离子滤出、超 滤、反渗透、选择性粘结和/或吸附W及燃料电池传送和反应系统。
[0218]本发明的尺寸上稳定的非织造纤维幅材也可W是用于促进细胞生长的可用合成 基质。具有细小亚微米纤维的开放式结构可W是模拟天然存在系统,并促进更类似于体内 的行为。运与目前的产品(例如可得自DonaldsonCo;rp.(Minneapolis,Minnesota)的 DonaldsonULTRA-WEB?合成ECM)相反,在所述目前的产品中,高密实度的纤维幅材充当合 成支承膜,在纤维基质内有很少或没有细胞渗透。
[0219]本发明的尺寸上稳定的非织造纤维幅材所提供的结构也可W是有效的用于表面 清洁的擦拭物,其中亚微米细旦纤维形成柔软的擦拭物,而低密实度可具有提供清洁剂胆 存器和用于捕获碎屑的大孔体积的优点。
[0220] 就隔音和隔热应用而言,提供低密实度形式的细小亚微米纤维通过W下方式改进 吸声度:暴露亚微米纤维表面积中的更多者,W及特别地通过对于给定基重允许使用较厚 的幅材来改进低频率吸声度。在隔热应用中,特别地,含有亚微米纤维的亚微米细旦纤维隔 离材料将具有柔软感和高悬垂性,同时提供用于捕获隔离空气的密实度极低的幅材。在一 些实施例中,非织造幅材可包含中空纤维,或含有气体空隙的长丝或纤维。纺粘工艺可用于 制备连续的中空纤维或含有空隙的长丝的非织造织物,其特别用于隔音和隔热;所述空隙 可允许改善声音阻尼、降低导热性W及降低尺寸上稳定的非织造纤维幅材和由其制得的制 品的重量。
[0221] 在运类隔音和/或隔热制品的用途的一些实施例中,整个区域可W被单独提供的 或提供在支承层上的根据本发明实施例制得的尺寸上稳定的非织造纤维幅材所包围。含有 尺寸上稳定的非织造纤维幅材的支承结构和纤维可W、但无需彼此均质分散。在抗震性、回 弹力和用于不对称加载的过滤器加载从而得到孔尺寸范围、密度更高的区域、外部皮肤或 流动通道方面可能是有利的。
[0222] 细旦纤维可特别用于:制备吸收或排斥脂族聚醋的非织造服和层叠薄膜盖布,其 用于外科手术W及个人护理吸收物,例如女性卫生垫、尿布、失禁衬垫、擦拭物、流体过滤 器、隔离材料等等。
[0223] 本发明的多个实施例还提供了由细旦纤维的织物和幅材制成的可用制品,包括医 用盖布、医疗服、围裙、过滤介质、工业擦拭物W及个人护理和家庭护理产品如尿布、面巾 纸、擦面纸、湿擦拭物、干擦拭物,一次性吸收制品和衣服,例如一次性和可重复使用的衣 月良,包括婴儿尿布或者训练裤、成人失禁产品、诸如卫生棉和卫生护垫等之类的女性卫生产 品。本发明的细旦纤维还可W用于生产隔热材料W及隔音材料,所述隔热材料用于衣服,如 外套、夹克、手套、保暖内裤、靴子等等。
[0224] 在另一方面,本发明提供了多层的、可吸收含水液体的制品,其包括水性介质不可 透过的背衬片。例如很重要地,一些手术单是液体不可透过的,W防止被吸附进上层中的液 体忍吸到达皮肤表面,在皮肤表面,液体会被皮肤上的细菌所污染。在其它实施例中,所述 构造还可包括水性介质可透过的上层,W及水性液体吸收(即亲水的)层,该水性液体吸收 层由并置其间的可用于例如构造一次性尿布、擦拭物或毛巾、卫生巾和失禁衬垫的如上所 述的幅材或织物构造。
[0225] 在又一方面,单层或多层的防水制品,例如外科手术或医用服或围裙可W至少部 分地由本文所述的细旦纤维幅材形成,并且具有防水性流体的性质。例如,SMS幅材可形成 为至少在M(烙喷的吹塑微纤维)层中具有细旦纤维,但是细旦纤维也可包含在S(纺粘层) 中。M层可W进一步在其中渗入排斥性添加剂,如含氣化合物。W运种方式,使衣服排斥流体 W避免吸收可能含有病原性微生物的血液或其他体液。或者,可W用排斥性涂饰剂如含氣 化合物对幅材进行后处理。
[0226] 在又一方面,可W形成用于在外科手术或者其它需要无菌工具的程序之前包裹干 净仪器的裹布。运些裹布允许诸如蒸汽、环氧乙烧、过氧化氨等之类的消毒气体透过,但是 其不允许细菌透过。它们可由单层或多层水性排斥制品制成,例如消毒裹布可W至少部分 地由本文所述的细旦纤维幅材形成,并且具有排斥水性流体的性质。例如,SMS、SMMS或其它 非织造构造幅材可W成形为至少在M(烙喷的吹塑微纤维)层具有细旦纤维,但是细旦纤维 还可W包含在S(纺粘层)层中。M层可W进一步在其中或其上渗入排斥性添加剂,如含氣化 合物。
[0227] 优选的含氣化合物包含具有至少4个碳原子的全氣烷基。运些含氣化合物可W是 小分子、低聚物或聚合物。合适的含氣化合物可见于美国专利No.6,127,485化Iun等人)和 No.6,262,18(KKlun等人)。其他合适的排斥剂可W包括2008年6月12日提交的美国序列号 61/061,091W及PCT公报号WO2009/152349中公开的含氣化合物和有机娃液排斥剂。在一 些实例中,碳氨化合物型排斥剂可W是适合的。
[0228]由本文所述的运样的单层或多层排斥性制品构造的消毒裹布具有消毒裹布所需 的所有性质;即,在其包封的制品的消毒过程中(W及干燥或通风过程中)透过蒸汽或环氧 乙烧或其他气态消毒剂,在储存过程中排斥液体水W避免裹布的内容物被水载污染物污 染,并且在消毒包装的储存过程中对于空气-或水-载微生物的污染形成曲折的路径屏障。
[0229]通过用多种化合物处理可W使本发明的示例性实施例的细旦纤维幅材更具排斥 性。例如,织物可W在形成幅材后进行表面处理,该处理包括固体石蜡、脂肪酸、蜂蜡、有机 娃、含氣化合物W及它们的组合。例如,可W如美国专利No. 5,027,803;No. 6,960,642;和 No.7,199,197中所公开的那样,施用排斥性涂饰剂。排斥性涂饰剂也可W是烙体添加剂,例 如美国专利No. 6,262,180中所述的那些。
[0230]含有本发明的尺寸上稳定的非织造纤维幅材的制品可W通过本领域已知的用于 由聚合物树脂制造产品如聚合物片材的工艺制得。对于许多应用而言,可W将运类制品置 于23°C的水中,而在浸泡2小时并干燥后基本上没有丧失物理完整性(例如,拉伸强度)。通 常,运些制品含少量水,或者不含水。挤出、注模或溶剂诱铸之后的制品中的含水量通常不 大于10重量%、优选不大于5重量%、更优选不大于1重量%、最优选不大于0.2重量%。
[0231] 可W由本发明的尺寸上稳定的非织造纤维幅材制成的制品可W包括医用盖布和 医用服,包括外科手术单、操作单、塑料特制帘、切割帘、屏蔽帘、屏蔽服、SMS、SMMS或者其他 非织造衣服、SMS、SMMS或者其他非织造消毒裹布等、伤口敷料、伤口吸收剂、伤口接触层、用 于吸收手术过程中的血液和体液的外科手术海绵、外科手术植入物和其他医用装置。由本 发明的尺寸上稳定的非织造纤维幅材制成的制品可W通过溶剂、热或超声方式烙接在一起 W及烙接至其他相容制品。本发明的尺寸上稳定的非织造纤维幅材可W与其他材料联用W 形成诸如皮/忍材料、层合体、两种或更多种材料的化合物结构或用作各种医用装置上的涂 层的构造。本文所述的尺寸上稳定的非织造纤维幅材可W在外科手术海绵的制造中特别有 用。
[0232]本发明的一些优选的亲水性表面活性添加剂可W允许织物W及由其制造的膜的 粘合、热和/或超声粘结。本发明的示例性的尺寸上稳定的非织造纤维幅材可W特别适用于 手术单和手术服。含有本发明的尺寸上稳定的非织造纤维幅材的示例性非织造幅材和片材 可被热封W形成强烈粘结,从而允许特制帘的制造;可W由可再生资源制成,运在一次性产 品中可W是重要的;并且可具有高的表面能W允许在非织造布的情况下具有润湿性和流体 吸收性。在其它的应用中,可能需要低表面能W赋予流体排斥性。
[0233]据信,本发明的某些尺寸上稳定的非织造纤维幅材可W用丫射线或电子束消毒, 而物理强度没有显著的损失(在暴露于来自钻丫福射源的2.5毫拉德的丫射线下,并在23°-25°C下老化7天后,1密尔厚的膜的拉伸强度下降不超过20%,并优选不超过10% )。
[0234]本发明的一些示例性的尺寸上稳定的非织造纤维幅材的亲水特性可W通过提高 吸收性来改善诸如伤口和外科手术敷料之类的制品。如果细旦纤维用于伤口敷料背衬膜 中,则可W用各种粘合剂部分地(例如,区或图案)涂布或者完全涂布所述膜,所述粘合剂包 括但不限于压敏粘合剂(PSA),例如丙締酸类和嵌段共聚物粘合剂、水凝胶粘合剂、水性胶 体粘合剂和泡沫粘合剂。PSA可W具有相对较高的湿蒸汽透过率,W允许水分蒸发。
[0235] 合适的压敏粘合剂包括基于丙締酸醋、聚氨醋、KRATON和其它嵌段共聚物的粘合 剂、有机娃、橡胶基粘合剂W及运些粘合剂的组合。优选的PSA是施用于皮肤的常规粘合剂, 例如美国专利No.RE 24,906中所描述的丙締酸醋类共聚物,特别是97:3的丙締酸异辛醋: 丙締酷胺共聚物。同样优选的是,丙締酸异辛醋:环氧乙烧丙締酸醋:丙締酸的70:15:15的 S元共聚物,如美国专利No. 4,737,410(实例31)中所述。其他有用的粘合剂在美国专利 齡.3,389,827、齡.4,112,213、齡.4,310,509和齡.4,323,557中有描述。如美国专利齡.4, 310,509和No. 4,323,557中所述,也设想了在粘合剂中含有药剂或抗微生物剂。
[0236] 可W整体或部分地由本发明的示例性的尺寸上稳定的非织造纤维幅材制成的其 他医用装置包括:缝线、缝线紧固件、外科手术网片、悬带、整形手术销(包括填骨增大材 料)、粘连膜、支架、引导组织修复/再生装置、关节软骨修复装置、神经导引管、肌腫修复装 置、屯、房隔膜缺陷修复装置、屯、包补片、填冲和填充剂、静脉瓣、骨髓支架、半月板再生装置、 初带和肌腫移植、视觉部位细胞植入物、脊柱融合器、皮肤替代品、硬脑膜替代品、骨移植替 代品、骨接合钉和止血器。
[0237] 本发明的尺寸上稳定的非织造纤维幅材也可用于消费者卫生产品,例如成人失禁 品、婴儿尿布、女性卫生产品W及如美国专利申请公开号2008/0200890中所述的那些。 脚引奎圏
[0239] ^明的尺寸上稳定的非织造纤维幅材的示例性实施例将进一步通过W下实例 加W阐述,所述实例无意于限制本发明的范围。
[0240] 实例1:使用聚丙締的纺
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