CN101631812B - 含颗粒的泡沫结构体 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造含有惰性的活性炭颗粒的亲水性聚氨酯泡沫结构体的方法。所述方法包括以下步骤：a)提供含有表面活性剂和分散的惰性颗粒的水相；b)提供官能度大于2的异氰酸酯封端的聚醚；c)混合所述水相和所述异氰酸酯封端的聚醚，立即将所得混合物转移至模具或连续板上，从而得到泡沫结构体；和d)干燥所述泡沫结构体，直至其具有最多10重量％的水分含量。本发明还涉及由此方法制得的泡沫结构体和含有该泡沫结构体的伤口敷料。

Description

含颗粒的泡沫结构体
技术领域
本发明涉及亲水性聚氨酯泡沫结构体。更具体地说，亲水性泡沫结构体在泡沫孔内侧和外侧上含有增加量的诸如小的惰性活性炭颗粒。此外，本发明提供了制造所述亲水性泡沫结构体的方法。
背景技术
WO97/42985公开了包含吸收泡沫材料层的伤口敷料，所述泡沫材料包括孔图案。当使用敷料时，孔朝向泡沫材料的邻近使用者皮肤的侧打开，该泡沫材料层涂敷有粘附皮肤的疏水凝胶层，其中使用敷料时邻近使用者皮肤的泡沫材料中的那些孔壁的末端部分涂敷有凝胶。没有公开加入影响敷料吸收的化合物的相关内容。
EP-A1-1 486 523和US 4,937,273均涉及含有结合于沸石颗粒的抗菌银的聚氨酯泡沫。没有公开加入影响敷料吸收的化合物的相关内容。
GB-A-1 507 232公开了用于模仿天然海绵的聚氨酯泡沫。该泡沫含有Calcotone Green颜料。没有公开伤口敷料和活性炭颗粒的相关内容。
EP-A-1486523涉及含有聚合物无机颗粒的聚氨酯泡沫。该泡沫可用于垫或卫生垫内。没有公开活性炭颗粒和伤口敷料的相关内容。
US 2001/0003757 Al和EP-A1-0 387 607描述了含有导电炭黑的聚氨酯泡沫。该泡沫试图用作导电弹性构件。没有提及有关活性炭颗粒和伤口敷料的内容。
US 5,065,752示出了含有高吸收性颗粒的聚氨酯泡沫。该泡沫可用于伤口敷料中。没有公开活性炭颗粒的相关内容。
需要有一种材料，该材料可用于伤口敷料中，并且与市售的伤口敷料中所用的现有材料相比，该材料具有改进的吸收特性。重要的吸收特性是：最大化的或累积的吸收能力，即，在伤口渗出严重时能收大量的伤口渗出物的能力，以及保留能力，即，材料抗静压的能力，诸如在经常联合使用吸收敷料和压迫绷带时在压迫溃疡和处理例如下肢静脉溃疡中所出现的静压。
发明内容
本发明提供制造可用作伤口敷料的亲水性聚氨酯泡沫结构体的方法。该方法包括以下步骤：(a)提供含有表面活性剂的水相；(b)提供官能度大于2的异氰酸酯封端的聚醚；(c)混合所述水相和所述异氰酸酯封端的聚醚，立即将所得混合物转移至模具或连续板(continuous web)上，由此得到泡沫结构体；以及(d)干燥所述泡沫结构体，直至所述泡沫结构体具有至多10重量％的水分含量。
该方法的本质特征是步骤a)中的水相还含有分散的惰性活性炭颗粒。不希望限于特定理论，表现出活性炭颗粒可增强亲水性聚氨酯泡沫结构体的最大吸收性和保留能力，从伤口愈合的角度看是有益的。
此外，优选在步骤c)中加入混合物之前，用流延用纸衬垫所述模具或所述连续板。在干燥步骤d)之前移除所述流延用纸。
在催化剂存在下，还优选将一种或更多种形成凝胶的聚硅氧烷组分(通过固化形成交联的聚硅氧烷凝胶)加至在步骤d)之后所得泡沫结构体的一个表面上。优选所述催化剂为铂配合物。
最后，本发明提供了孔径为30微米至1000微米的亲水性聚氨酯泡沫结构体，其中可以通过上述所公开的方法得到所述结构。
具体实施方式
因而，本发明提供了制造表现出改进的吸收特性的亲水性泡沫结构体的方法。
本发明的亲水性泡沫结构体基本上是亲水性聚氨酯泡沫。合适的亲水性聚氨酯泡沫包括已知为Hypol(商标)泡沫的那些泡沫。Hypol泡沫可由陶氏化学(Dow Chemicals)出售的Hypol亲水性预聚物制成。
通过将官能度大于2的异氰酸酯封端的聚醚与表面活性剂和水混合在一起，并使该混合物在表面上流延，可制得一致的亲水性聚氨酯泡沫。
优选的异氰酸酯封端的聚醚包括由陶氏化学(Dow Chemicals)出售的Hypol FHP 2000、2001、3000、3001、2002和2000HD。在由W.R.Grace and Co.出版的小册子“Hypol：foamable hydrophilicpolymers-laboratory procedures and foam formulations”中描述了Hypol。在英国专利说明书1429711和1507232中公开了其制备和用途。
用于形成一致的亲水性聚合物泡沫的合适表面活性剂包括非离子型表面活性剂。优选的非离子型表面活性剂为由BASF Wyanodotte出售的已知为Pluronic(商标)的环氧丙烷-环氧乙烷嵌段共聚物。优选的Pluronic表面活性剂包括L65、F87、P38、P75和L62。
为制备代表性泡沫，将100重量份的Hypol FHP 2000、2001、3000、3001、2002或2000HD与0.3重量份至7重量份的表面活性剂或表面活性剂的混合物、0.5重量份至2重量份的诸如活性炭的惰性颗粒、和30重量份至300重量份的水混合，并将该泡沫混合物流延至表面上。典型的泡沫混合物的乳白期为约20秒至30秒，起发时间为约60秒至250秒。固化时间为约400秒至800秒。此外，合适的泡沫孔径可为30微米至1000微米。
正如已经提及的，通过加入一种或更多种形成凝胶的聚硅氧烷组分并允许通过固化使所加入的聚硅氧烷形成交联的凝胶，可在本发明的亲水性聚氨酯泡沫结构体的一侧上涂敷聚硅氧烷凝胶。用作本发明的亲水性聚氨酯泡沫结构体的涂层的交联聚硅氧烷凝胶，可方便地表征其抗张强度、渗透性和剥离强度。所述术语用于本文中时，“抗张强度”表示可施加到所涉及的5厘米宽、3毫米厚的交联聚硅氧烷凝胶条的最大拉伸负荷(通过标准Instron试验机)。
可由不同的形成凝胶的聚硅氧烷组分和混合物形成交联的聚硅氧烷凝胶，例如由如本领域所熟知的其上具有反应性基团的直链聚硅氧烷形成。优选地，在诸如铂催化剂的合适催化剂的存在下，通过乙烯基取代的聚硅氧烷组分和含氢化物的聚硅氧烷组分之间的反应形成凝胶。
所用的形成凝胶的聚硅氧烷组分可具有100mPas至10000mPas的粘度，350至40,000的数均分子量，并可以具有例如每克0.004毫摩尔至0.4毫摩尔的反应性基团。
当通过交联两种或更多种聚硅氧烷组分的混合物形成聚硅氧烷凝胶时，不同组分的分子量和/或其被反应性基团取代的程度可以是不同的。这允许仅通过改变组分的比例就能够形成具有不同物理性能的凝胶。
可从例如Wacker以参照号Wacker Silgel 612得到用于形成用在本发明的亲水性聚氨酯泡沫结构体中的合适交联聚硅氧烷的组分。
正如已提及到的，通过用一种或更多种非交联聚硅氧烷组分涂敷泡沫材料片，然后引发交联，可形成本发明的结构。在通过一种组分中的乙烯基与另一种组分中的氢化物基团反应来形成凝胶的情形下，这种固化通常在诸如浓度为5ppm至15ppm的铂配合物的催化剂的存在下进行。在这种情况下，通过在室温下固化几天时间可形成凝胶，但是优选使用升高的温度。例如，可通过在40℃至120℃的温度下、优选在80℃至100℃的温度下的固化，形成聚硅氧烷凝胶。在80℃的温度下，固化通常进行10秒至10分钟，例如1至5分钟。在50℃的温度下，固化通常进行10分钟至2小时，例如15分钟至1小时。
化学上合适的形成凝胶(聚二甲基硅氧烷凝胶)的聚硅氧烷组分的的一个实例是铂催化的两组分加合的硬化RTV聚硅氧烷，诸如来自Wacker-Chemie GmbH，Burghausen，Germany的SilGel 612，以及来自Nusil Technology，Carpinteria，USA的MED-6340。
因而，本发明提供了作为敷料的上述亲水性泡沫结构体，其特征在于包括惰性颗粒和孔图案，所述惰性颗粒增强泡沫吸收能力并且分散在所述泡沫结构体中，所述孔朝向泡沫材料使用时邻近使用者皮肤的侧打开。优选地，泡沫材料具有粘附于皮肤的一层疏水性交联聚硅氧烷凝胶的涂层，其中在使用此敷料时，泡沫材料中的孔壁的邻近使用者皮肤的所述壁的那些末端部分涂敷有凝胶。
在打算用于例如从其中渗出仅微量或正常量的流体的伤口的一个实施方案中，泡沫结构体具有由泡沫材料中的孔构成的孔图案。在应用交联的聚硅氧烷凝胶的情形下，所述凝胶还稍微延伸进入泡沫材料的位置邻近凝胶层的开口孔内，但是不闭合所述孔。
优选地，泡沫材料的使用中远离使用者皮肤的侧涂敷有不透液体的材料层。
包含具有分散的惰性颗粒和在用于朝向使用者皮肤的侧具有聚硅氧烷凝胶涂层的泡沫结构体的敷料的皮肤粘附力F1为0.1牛至2.0牛，合适地为0.2牛至1.3牛，优选0.2牛至0.7牛。
在第一实施方案中，聚硅氧烷凝胶层的厚度为0.05毫米至1.0毫米。
在第二实施方案中，在将所述材料置于形成凝胶的聚硅氧烷组分的混合物层上之前，在泡沫材料内形成孔图案。
现将参考附图更具体地描述本发明，其中：
图1为根据一个实施方案的一块本发明敷料的示意性立体图；
图1A为图1所示物的一个特征的放大图；
图2示意性示出了将一种或更多种形成凝胶的聚硅氧烷组分施加于泡沫结构体以得到根据本发明的聚硅氧烷凝胶涂层的装置；和
图3概述了根据本发明含有结构的敷料的制造过程。图中所示为含惰性颗粒的泡沫的制造。水相含有水、表面活性剂和活性炭。在分散和混合装置中，将聚氨酯预聚物与含表面活性剂和诸如活性炭的惰性颗粒的水相混合。然后，将反应混合物转移至衬有流延用纸的模具或连续板上。聚合反应终止之后，从铸件去除流延用纸，将所得泡沫干燥至水分含量为最多10重量％。一侧涂敷不透液体的塑性芯，相反侧上具有防粘纸。然后，将产品切成适当的数件并包装。
图1说明根据本发明一个实施方案的一件敷料。该敷料由吸收性的泡沫材料2构成，该泡沫材料2在使用敷料时邻近使用者伤口或皮肤的侧上涂敷有凝胶层3。正如图1A中所示意性图示的，设置凝胶层3使得泡沫材料的朝向其涂敷凝胶的侧打开的开放泡孔或孔4壁的一部分涂敷有凝胶。因为凝胶层3不闭合而仅仅覆盖泡沫材料的朝向伤口的孔的末端部分壁的一部分，所以过量的伤口流体可吸入泡沫材料2内从而被吸收。凝胶层还形成防止泡沫材料与使用者的伤口或皮肤直接接触的间隔层。整个凝胶层的厚度，即包括渗透进入泡沫材料的孔中的深度，为0.1毫米至2.0毫米。泡沫材料的朝向伤口的孔中的一些被凝胶层闭合。
为提供具有干燥外表面的敷料，敷料在其与凝胶层3相反的侧上提供有不透液体的层5。此不透液体的层5可便利地包括不透液体但透蒸汽的薄塑性膜，例如聚氨酯膜。
图1所示敷料打算用于渗出流体的量为微量至正常量的伤口。泡沫层的厚度为1毫米至10毫米，优选为2毫米至6毫米。如上所述，泡沫材料既作为吸收剂又作为凝胶载体，因此敷料整体上非常柔软和柔韧。因为凝胶粘附于伤口周围的皮肤，所以敷料会保持在原位，同时凝胶提供密封功能和防止浸软即防止伤口流体流到健康皮肤上并软化和最终损害表皮。凝胶层和泡沫材料的开放结构也使得皮肤能够透气。本发明中所用的粘合性凝胶的性质完全不同于典型地用于固定敷料的胶粘剂(例如目前用于该目的的丙烯酸酯胶粘剂或热熔性胶粘剂)的性质。这些胶粘剂和根据本发明所用凝胶的显著区别在于凝胶比所述胶粘剂更柔软并具有更好的“润湿能力”。这使得与为实现如凝胶所提供的等效总粘合性而使得较硬胶粘剂所必须具有的比粘合性相比，凝胶能够具有低得多的比粘合性，即，每单位接触表面积更低的粘合性。
图2为用于将一种或更多种形成凝胶的聚硅氧烷组分层施加于根据本发明的结构的装置的高度示意性图示。所示装置包括输送机(未示出)，在所述输送机上塑性膜8在图2中由左向右输送。未固化凝胶混合物层9置于膜8上。凝胶混合物是指固化后形成凝胶的那些组分的混合物，包括可相互反应形成交联结构的聚合物。借助于辊11，将吸收泡沫材料层10施加于未固化凝胶混合物层9，然后将层9、10输送至炉12内。凝胶混合物在其通过炉12时固化，并在泡沫材料的下侧形成凝胶层。
已经发现，适当选择一种或更多种形成凝胶的组分和混合物及其比例、压力F、凝胶混合物的量、施加泡沫材料和加热这些层之间的时间、固化温度等，会在泡沫材料上形成不连续的凝胶涂层。这是因为，由于毛细管作用凝胶混合物被吸入泡沫材料中的孔或洞内，所述孔或洞在泡沫材料的邻近凝胶混合物的侧向外打开。当将形成凝胶的涂层施加于缺少洞而不是孔的泡沫材料时，凝胶混合物必须施加为如此薄以确保凝胶涂层不堵塞或阻塞向泡沫材料下侧打开的过于大量的孔。凝胶混合物的粘度和泡沫材料中的孔径也影响混合物渗透进入孔中的趋势。已经发现，凝胶混合物层应优选施加为0.05毫米至1.00毫米的厚度。较大部分凝胶混合物层吸入泡沫中，从而包括空气和泡沫在内的整个凝胶层将具有0.10毫米至2.00毫米的厚度。
在用聚硅氧烷凝胶涂敷聚氨酯泡沫片下侧的上述方法的第一应用中，使用了密度为130千克/立方米、厚度为5毫米的开孔、柔软的亲水性聚氨酯泡沫片。
由得自Wacker的SilGel 612制备聚硅氧烷混合物，其中A组分和B组分的混合比例为1.0∶0.9。未固化混合物的粘度为约1000mPa。
在不施加来自辊11的压力F时，将聚氨酯片置于厚度为0.2毫米的聚硅氧烷混合物上，换句话说，聚硅氧烷混合物仅承受泡沫片的重量。将泡沫材料10和下面的聚硅氧烷混合物9从辊11输送至炉12所用的时间为1分钟，固化温度为130℃。聚硅氧烷在炉内停留数分钟固化。然后，厚度为0.025毫米的高透蒸汽性聚氨酯膜在泡沫的与凝胶涂层相反的侧牢固地胶粘到泡沫。以此混合比例，聚硅氧烷凝胶的渗透值为16毫米，测得敷料的皮肤粘附力为0.42牛。在这些条件下，已经发现凝胶混合物层的厚度优选为至少0.1毫米，以在泡沫材料上得到合适的不连续凝胶涂层。
当凝胶混合物层的厚度大于0.4毫米时，泡沫材料中的过大百分比的孔被阻塞，以致凝胶涂层具有不充分的可渗透性。
从上述内容明显可见，当实施参考附图2所述的方法时，最终产品的质量将取决于许多因素。因此，不可能为这些因素提供一般性限定值，必须针对所用的凝胶混合物和泡沫材料经验性地确定这些限定值。
因此所述方法使得能够很容易地制得参考附图1所述类型的敷料。此方法也是十分灵活的，从而使得能够原则上通过相同方式和借助于相同装置来制得相互具有不同吸收性的敷料。
当然，所述敷料可例如通过环氧乙烷灭菌或蒸汽灭菌进行灭菌，并打算用于以不同尺寸输送和用于不同类型的伤口，既可灭菌包装也可非灭菌包装。因为其柔软性，它们适于与压迫绷带联合使用，并可有利于用在水泡、下肢溃疡和类似伤口处。它们高度的韧性也使其适于用在关节溃疡之处，诸如膝溃疡和肘溃疡处，甚至在溃疡愈合过程的后期。也可将敷料切成适于所涉及到的溃疡或伤口的尺寸。
将会理解，上述示例性实施方案可在本发明的范围内进行修改，尤其是关于所述材料和所用工艺参数。
现将在所公开的实施例中进一步描述本发明。
实施例1：制造亲水性聚氨酯泡沫结构体
通过溶解/分散非离子型表面活性剂Pluronic F87和活性炭来制备用于泡沫制造方法的水相。在水相中，这些组分的最终浓度为0.1重量％的Pluronic F87，1.0重量％的活性炭。
同时，准备衬有流延用纸的模具。模具的深度足以制得厚度为5毫米的片状泡沫铸件。在室温下，将40重量％的预聚物Hypol 2001(异氰酸酯封端的聚醚)加入分散和混合装置的水相中。将所得混合物立即转移至浇铸模具中。发泡30秒，然后固化泡沫十分钟。固化之后，去除流延用纸并在120℃的温度下将泡沫干燥至水分含量最多为10重量％。
实施例2：亲水性聚氨酯泡沫结构体的吸收性
根据实施例1中的方法制备七批亲水性聚氨酯泡沫结构体。四批含有1重量％的活性炭颗粒。将每批样品浸入自来水中，使其吸收2分钟。然后，将样品悬挂于一个角落处9分钟滴完。测量横向(CD)的长度和机器方向(MD)的宽度。在样品滴完后，测量湿态的长度和宽度。每批冲切出至少三个样品。
所得结果见表1：
  批次   是否含活性炭   初始厚度(mm)   密度(kg/m3)   吸收能力(g/g)   溶胀长度(％)   溶胀宽度(％)   溶胀厚度(％)   样品数量
  1   否   5.58   90.1   9.86   21.7   21.3   32.0   3
  2   否   5.38   88.6   9.80   22.5   21.3   33.2   3
  3   否   5.48   86.0   10.62   20.8   21.8   31.2   4
  4   是   5.25   89.6   12.60   23.0   21.3   28.5   3
  5   是   5.87   86.0   13.85   23.0   19.8   n.d.   4
  6   是   5.11   91.7   13.60   21.9   21.2   26.8   3
  7   是   5.27   92.4   12.48   22.9   20.8   26.8   4
n.d.未检测
结果显示：含有惰性颗粒的批次的吸收能力比不含颗粒的批次的吸收能力高出约30％。
实施例3：压力下生理盐水的保留情况
根据实施例1的方法制备七批亲水性聚氨酯泡沫结构体。三批含有1重量％的活性炭颗粒。将所有批次的样品冲切成10×10厘米的圆角的件。首先测定最大吸收能力。称重样品，然后将其浸泡于0.9重量％的氯化钠水溶液中5分钟，然后通过悬挂在紧固于角落的夹具中排水2分钟。最后，再次称重样品，并测定最大吸收能力。
称重干样品，然后将其暴露于相当于80％的样品最大吸收能力的量的生理盐水中。在样品暴露于生理盐水之后，测定样品面积。随后，将样品暴露于40毫米汞柱的静压下5分钟，并最后再次称重。将压力处理后的质量与干样品的质量之差计算为生理盐水的保留量。
所得结果见下表2：
 批次   1   2   3   4   5   6   7
 是否含有活性炭   否   否   否   是   是   是   是
 所加液体占最大吸收的％   80   80   80   87   80   80   80
 样品面积(m2)   0.0132   0.0132   0.0132   0.0132   0.0132   0.0132   0.0132
 样品干重(g)   6.57   6.69   6.66   6.65   6.66   6.68   6.92
 静压后的保留量(g)   7.27   9.13   9.61   18.51   16.12   17.93   10.86
 静压后的保留率(最大吸收能力的百分比) 18 23 23 34 32 33 25
 样品数量   5   5   5   5   5   5   5
所得结果表明：含有惰性颗粒的泡沫结构体的静压后保留量明显更高。

Claims (6)

1.一种制造亲水性聚氨酯泡沫结构体的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供含有表面活性剂的水相；
b)提供官能度大于2的异氰酸酯封端的聚醚；
c)混合所述水相和所述异氰酸酯封端的聚醚，立即将所得混合物转移至模具或连续板上，从而得到泡沫结构体；和
d)干燥所述泡沫结构体，直至所述泡沫结构体具有最多10重量％的水分含量；
其特征在于，
在步骤a)中的所述水相还含有分散的惰性活性炭颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤c)中加入所述混合物之前，在所述模具或所述连续板上衬以流延用纸，在所述干燥步骤d)之前移除所述流延用纸。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的方法，其中在催化剂的存在下将一种或更多种能形成凝胶的聚硅氧烷组分加至在步骤d)之后获得的泡沫结构体的一个表面上，之后所述能形成凝胶的组分通过固化形成交联的聚硅氧烷凝胶。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述催化剂为铂配合物。
5.一种亲水性聚氨酯泡沫结构体，其具有30微米至1000微米的孔径，其中所述结构体含有分散的惰性活性炭颗粒，并且所述结构体是通过权利要求1-4中任一项所述的方法获得的。
6.一种伤口敷料，其中该伤口敷料包含权利要求5所述的泡沫结构体。
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