CN109016762A - 抗菌塑料薄膜及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗菌塑料薄膜及其应用，其中，该抗菌塑料薄膜形成为多层膜结构，所述多层膜结构至少包括顶部膜层和底部膜层，所述顶部膜层和/或底部膜层中含有金属基抗菌剂。该抗菌塑料薄膜可以应用于医疗卫生领域中，例如护理垫、设备罩、手术洞巾、手术巾、分隔窗帘、浴帘、垃圾袋及各种罩单等。根据本发明提供的抗菌塑料薄膜，具有良好的抗菌效果，当其应用于医疗卫生技术领域中时，可以减少医院获得性感染。

Description

抗菌塑料薄膜及其应用

技术领域

本发明涉及薄膜，尤其涉及一种抗菌塑料薄膜及其应用。

背景技术

世界各地的医院主要关心的是医院获得性感染的高发病率。根据世界卫生组织的统计，十分之一的患者在住院期间可能会被细菌或真菌感染。在美国，治疗每一位感染患者的平均费用约为15,000美元。此外，世界范围内发现的细菌相关感染越来越多，这些感染是常用抗生素也无法治疗。因此，大多数医院致力于通过要求所有医院员工在接触患者及医院家具和设备(包括床，椅子，扶手，检查桌，沙发、温度探头，超声波传感器等)之前和之后对手部进行清洗和消毒，以此来降低HAI感染率。医院对家具和设备安全问题考虑的原因是因为这些物品容易带有细菌和真菌。如果这些微生物转移到患者身体上，就很容易发生交叉感染。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种抗菌塑料薄膜及其应用。

为实现上述目的，一方面，根据本发明实施例的抗菌塑料薄膜，所述抗菌塑料薄膜形成为多层膜结构，所述多层膜结构至少包括顶部膜层和底部膜层，所述顶部膜层和/或底部膜层中含有金属基抗菌剂。

根据本发明的一个实施例，所述多层膜结构还包括至少一个中间膜层，所述至少一个中间膜层位于所述顶部膜层和底部膜层之间。

根据本发明的一个实施例，所述金属基抗菌剂选自铜离子化合物、银离子化合物，或者含有铜离子化合物和银离子化合物的混合物。

根据本发明的一个实施例，所述多层膜结构中含有金属基抗菌剂的膜层为聚乙烯和金属基抗菌剂的混合材料制成；所述多层膜结构中其它的膜层为聚乙烯材料、聚丙烯材料、聚酯材料、尼龙材料中的任一种制成。

根据本发明的一个实施例，所述多层膜结构通过吹塑膜工艺或多层流延膜工艺加工形成。

根据本发明的一个实施例，所述金属基抗菌剂含量为其所在的膜层重量的0.3％至10％。

根据本发明的一个实施例，所述多层膜结构的总厚度为15-120μm，所述多层膜结构中每一个含有金属基抗菌剂的膜层的厚度为5-15μm。

另一方面，根据本发明实施例提出了上所述的抗菌塑料薄膜在医疗卫生领域中的应用。

又一方面，根据本发明实施例提出了上述所述的抗菌塑料薄膜在护理垫、设备罩、手术洞巾、手术巾、分隔窗帘、浴帘、垃圾袋及各种罩单中的应用。

根据本发明提供的抗菌塑料薄膜，具有良好的抗菌效果，当其应用于医疗卫生技术领域中时，可以减少医院获得性感染。

具体实施方式

以下将结合具体实施例详细说明本发明的技术方案，以便更清楚、直观地理解本发明的发明实质。

本发明是基于发明人的下列研究和发现而完成的：

目前，为了降低医院获得性感染，大多数医院家具和设备都用一次性垫、罩作为保护，这种垫或者罩通常由一层塑料薄膜复合在无纺布上制成(有些垫或者罩还带有一块吸水垫)。如果用于这些罩单的塑料薄膜已经加载了有效的抗菌剂，则医院家具和设备表面上的细菌和真菌在与塑料薄膜接触后会受到抑制。因此，由抗菌塑料薄膜制成的垫或者罩等应该是减少患者在医院期间获得交叉感染的有效手段。然而，目前医院通常使用的这些一次性塑料垫或者罩都不具有抗菌性。这种缺少用抗菌塑料薄膜制成一次性垫或者罩的情况可能是由于以下因素：(a)抗菌剂的成本非常高，其成本可高达塑料原材料的50倍。即使只使用少量的抗菌剂也会导致垫或罩的成本大幅增加。(b)由于大多数医院面临降低成本的压力，医院不愿为具有抗菌性的一次性塑料覆盖物显著提高支出费用。

鉴于上述原因而缺乏一次性抗菌医疗产品的情况，本发明的目的是提供一种非常经济有效的抗菌塑料膜，本发明的抗菌塑料薄膜可以广泛用于一次性抗菌医疗产品中，以减少医院获得性感染。

根据本发明实施例提供的抗菌塑料薄膜，所述抗菌塑料薄膜形成为多层膜结构，所述多层膜结构至少包括顶部膜层和底部膜层，所述顶部膜层和/或底部膜层中含有金属基抗菌剂。

也就是说，该抗菌塑料薄膜为多层膜结构，一般为2-7层，其中，顶部膜层含有金属基抗菌剂，或者底部膜层含有金属基抗菌剂，或者顶部膜层和底部膜层均含有金属基抗菌剂。

由于顶部膜层和底部膜层在使用时暴露在环境中，所以，顶部膜层和底部膜层中的金属基抗菌剂可以对接触的细菌、真菌等微生物进行抑制以及杀死，进而达到抗菌效果，降低应用环境(例如医院)中的获得性感染。

根据本发明的一个实施例，多层膜结构还包括至少一个中间膜层，所述至少一个中间膜层位于所述顶部膜层和底部膜层之间。也就是说，顶部膜层和底部膜层之间还可以包括一个或多个中间膜层，如此，可以满足抗菌塑料薄膜的厚度要求，同时，在中间膜层上不含有金属基抗菌剂，因此，在保证其抗菌效果的同时，可以降低抗菌塑料薄膜的成本。

根据本发明的一个实施例，金属基抗菌剂选自铜离子化合物、银离子化合物，或者含有铜离子化合物和银离子化合物的混合物。

发明人研究发现目前的抗菌剂一般有五种类型：(1)金属基抗菌剂，如铜离子和银离子；(2)季铵化合物，如苯扎氯胺；(3)氧化剂，如过氧化氢；(4)有机双胍类，如洗必泰(CHX)；(5)常用溶剂如酒精。所有这些不同类型的抗菌剂对广谱细菌和真菌均有效。然而，它们的区别在于：它们适合的基底、使用期限、抗菌活性的有效性、最低有效含量和它们的成本。

为了确定哪种类型的抗菌剂适用于塑料薄膜，需要考虑抗菌剂的以下性质：(1)抗菌剂的熔点及其在塑料薄膜生产线的混合锅内与塑料粒子彻底充分混合的能力；(2)与塑料薄膜加工温度相关联的抗菌剂的蒸发温度和降解温度。根据发明人的研究和测试结果，发明人决定在塑料薄膜上使用金属基抗菌剂，金属基包括银阳离子(Ag+)和铜阳离子(Cu+)。请注意，金属基抗菌剂通过与细菌细胞膜中的巯基(R-SH)结合并使细菌酶失活而导致细菌的细胞死亡。此外，发明人还发现银离子和铜离子化合物与塑料薄膜制造加工条件能够相兼容。

根据本发明的一个实施例，多层膜结构中含有金属基抗菌剂的膜层为聚乙烯和金属基抗菌剂的混合材料制成；所述多层膜结构中其它的膜层为聚乙烯材料、聚丙烯材料、聚酯材料、尼龙材料中的任一种制成。

根据本发明的一个实施例，多层膜结构通过吹塑膜工艺或多层流延膜工艺加工形成。

对于塑料薄膜制造工艺来说，最常用的工艺是吹塑膜和流延膜。一般来说，流延膜技术的生产速度更高，现代的塑料薄膜约有80％由该工艺制成。相比之下，吹塑膜技术通常用于制造更薄的塑料膜以及具有更特殊性能的薄膜。吹塑膜和流延膜技术都可以生产单层或多层结构的塑料薄膜，最多可达七层。所使用的塑料材料包括聚乙烯(PE)，聚丙烯，聚酯和尼龙。

制造本发明的抗菌塑料薄膜时，其方法是将金属基抗菌剂与塑料粒子(例如聚乙烯)混合，然后通过吹塑膜工艺或流延膜工艺加工形成。

根据本发明的一个实施例，金属基抗菌剂含量为其所在的膜层重量的0.3％至10％，该金属基抗菌剂的含量在0.3％至10％时，可以在达到有效抗菌效果的同时，能够尽可能降低金属基抗菌剂用量，进而降低原料成本。

由于抗菌剂相对于塑料粒子的价格非常高，即使少量的抗菌剂也会显著增加抗菌产品的成本。另外，一些抗菌剂的最低有效含量也可能相当高。请注意，最低有效含量表示含量水平，是指低于该含量水平时产品的抗菌活性不足以将细菌的生长抑制在目标水平以内。作为抗菌剂的高成本影响的说明：假设抗菌剂的最低有效含量为1％，其成本是塑料原料的30倍，则抗菌产品的原料成本将增加约30％。

为了降低本发明抗菌塑料薄膜的原材料成本，必须使用较少量的金属基抗菌剂。本发明是利用该抗菌塑料薄膜的多层结构，并且仅将金属基抗菌剂添加至顶部膜层和/或底部膜层，由于其低成本和与各种材料的兼容性，顶部膜层和/或底部膜层通常由聚乙烯制成。以抗菌塑料薄膜为三层膜结构为例，即顶部膜层、中间膜层和底部膜层，三个膜层的厚度相同，在顶部膜层加入1％的金属基抗菌剂，成本约为塑料的30倍，原料成本仅增加10％。相反，如果整个塑料薄膜需要添加1％的金属基抗菌剂(如前例所示)，则成本增加30％。

根据本发明的一个实施例，多层膜结构的总厚度为15-120μm，所述多层膜结构中每一个含有金属基抗菌剂的膜层的厚度为5-15μm。该多层膜结构及含有金属基抗菌剂在上述厚度下，能够满足抗菌塑料薄膜的厚度要求，保证抗菌效果，同时，降低原料成本。

为了测定含有金属基抗菌剂的塑料薄膜的抗菌效果，本发明使用ISO22196(2007)标准测试程序来测量塑料薄膜表面上的抗菌活性。在该测试中，使用两种最常见类型的细菌来作为实验菌种：革兰氏阳性葡萄球菌(金黄色葡萄球菌)和革兰氏阴性埃希氏菌(大肠杆菌)细菌。将每种类型的已知量的细菌置于具有金属基抗菌剂的塑料薄膜表面上。在0小时和24小时时对其表面上细菌的数量进行计数以确定细菌减少量(如果有的话)。另一组没有任何抗菌剂的塑料薄膜作为对照，并针对相同的两种细菌进行测试。一般而言，如果超过99.99％的细菌在暴露24小时后死亡，则金属基抗菌剂是有效的。

具体的，制造厚度为30μm的一些单层抗菌塑料薄膜样品并加载有各种含量的金属基抗菌剂。通过使用ISO 22196(2007)抗菌有效性测试程序，发明人发现金属基抗菌剂的最低有效含量为0.4％。随后，制造两种抗菌塑料薄膜样品用于更多测试。两种抗菌塑料薄膜样品的厚度均为30μm。第一种抗菌塑料薄膜样品为三层膜结构，其中每个膜层的厚度约为10μm。第二种抗菌塑料薄膜样品是厚度为30um厚的单层膜结构。对于三层膜结构，在10um厚的底部膜层中，添加了0.4％的金属基抗菌剂，而顶部膜层和中间膜层，不添加抗菌剂。对于单层膜结构，我们在整个膜中添加了0.4％的金属基抗菌剂。因此，由于底部膜层的厚度约为三层膜结构总厚度的1/3，所以用于三层膜结构的金属抗菌剂的量仅为单层膜结构的1/3。该研究的目的是根据上述ISO22196(2007)抗菌活性程序比较两种抗菌塑料薄膜的抗菌有效性。令我们惊讶的是，两种抗菌塑料薄膜都具有相同的测试结果：两种细菌(大肠杆菌和金黄色葡萄球菌)在攻击24小时后被抗菌塑料薄膜杀死了99.99％。唯一的区别是单层膜结构的抗菌塑料薄膜的顶面和底面都是抗菌的；而三层膜结构的抗菌塑料薄膜只有底部表面是抗菌的。此外，单层膜结构的抗菌塑料薄膜由于金属基抗菌剂含量更高，有效抗菌的使用期会更长。

应该注意的是，24小时的抗菌有效性对于一次性医疗产品是足够的，这些医疗产品预期使用时间只是几个小时，而且很少会超过12小时。

因此，可以从该研究中得出结论，三层膜结构薄膜如果只需要抗菌塑料薄膜的一个表面是抗菌的，则金属基抗菌剂的最低有效含量可以减少67％。请注意，对于30μm厚的抗菌塑料薄膜，通过使用多层膜结构，最低有效含量可以从0.5％降至0.17％。换句话说，通过采用多层膜结构，并在顶部膜层或底部膜层中添加金属基抗菌剂形成单面抗菌塑料薄膜，可以显著降低添加金属基抗菌剂的成本。还要注意的是，也可以在顶部膜层和底部膜层均添加金属基抗菌剂，形成双面抗菌塑料薄膜。

在上述研究之后，发明人通过改变多层塑料膜的以下参数进行了另外的研究：(a)层数，(b)顶层和底层的厚度，和(c)顶层或底层的抗菌剂的含量。更重要的结果列在下面的实例部分。

实施例1至3：

下面是三个实例，用于确定具有三种不同含量的金属基抗菌剂在相同表面层(顶部膜层或底部膜层)厚度下的最小有效含量。不同的膜层由不同的PE配方制成。ISO 22196测试结果显示最小有效含量为0.4％。

注：单面是指在顶部膜层或者底部膜层添加金属基抗菌剂。

实施例4至6：

下面是三个实施例来确定具有不同构造的抗菌塑料薄膜样品的抗菌效力。不同的膜层由不同的聚乙烯(PE)配方制成。ISO 22196测试结果显示：

(a)双面抗菌薄膜可以通过在顶部膜层和底部膜层上加载抗菌剂来制成。

(b)抗菌效力不受抗菌薄膜表面层厚度变化的影响。

(c)抗菌效力不受抗菌薄膜多层膜结构的层数和总厚度的变化影响。

注：单面是指在顶部膜层或者底部膜层添加金属基抗菌剂。

双面是指在顶部膜层和底部膜层均添加金属基抗菌剂。

实施例7至9：

以下是确定三种不同抗菌剂在相同含量下的抗菌效果的三个实例。不同的膜层由不同的聚乙烯(PE)配方制成。ISO 22196测试结果显示，三种不同的金属基抗菌剂都是有效的。

注：单面是指在顶部膜层或者底部膜层添加金属基抗菌剂。

使用ISO 22196(2007)标准测试程序测量本发明的抗菌塑料薄膜表面的抗菌活性，发现上述多层结构的抗菌塑料薄膜在24小时测试期间具有高度抗菌效力，这对于一次性医疗产品的工作时长所需要涵盖的时间来说已经足够了。此外，用于加载金属基抗菌剂所增加的成本已经最小化，因为：(a)仅加在顶部膜层和/或底部膜层所需的金属基抗菌剂的量非常低，(b)金属基抗菌剂与高效率的吹塑膜和流延膜制造工艺具有相容性。另外，用于不同医学用途的单面和双面抗菌塑料薄膜可由多层塑料薄膜制成。因此，本发明的抗菌塑料薄膜将使各种抗菌一次性医疗产品成为可能，使医院可以减少患者之间的交叉感染，这已成为全球严重关注的问题。

根据本发明实施例还提出了上所述的抗菌塑料薄膜在医疗卫生领域中的应用。

具体的，根据本发明实施例还提出了上述所述的抗菌塑料薄膜在护理垫、设备罩、手术洞巾、手术巾、分隔窗帘、浴帘、垃圾袋及各种罩单中的应用。

其中，护理垫可以用于覆盖医院病床，椅子，检查桌椅及轮椅上，以对病床，椅子，检查桌椅及轮椅进行抗菌杀毒；设备罩可以套设在手术探头及传感器等设备外，以对手术探头及传感器等设备进行抗菌杀毒；手术洞巾及手术巾可以用于手术中，以对手术环境接触到细菌进行抗菌杀毒；分隔窗帘及浴帘可以对室内或浴室环境中接触到的细菌进行抗菌杀毒；生物危害垃圾袋及常规垃圾袋，可以对垃圾进行抗菌杀毒。

根据本发明提供的抗菌塑料薄膜，具有良好的抗菌效果，当其应用于医疗卫生技术领域中时，可以减少医院获得性感染。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种抗菌塑料薄膜，其特征在于，所述抗菌塑料薄膜形成为多层膜结构，所述多层膜结构至少包括顶部膜层和底部膜层，所述顶部膜层和/或底部膜层中含有金属基抗菌剂。

2.根据权利要求1所述的抗菌塑料薄膜，其特征在于，所述多层膜结构还包括至少一个中间膜层，所述至少一个中间膜层位于所述顶部膜层和底部膜层之间。

3.根据权利要求1所述的抗菌塑料薄膜，其特征在于，所述金属基抗菌剂选自铜离子化合物、银离子化合物，或者含有铜离子化合物和银离子化合物的混合物。

4.根据权利要求1所述的抗菌塑料薄膜，其特征在于，所述多层膜结构中含有金属基抗菌剂的膜层为聚乙烯和金属基抗菌剂的混合材料制成；所述多层膜结构中其它的膜层为聚乙烯材料、聚丙烯材料、聚酯材料、尼龙材料中的任一种制成。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的抗菌塑料薄膜，其特征在于，所述多层膜结构通过吹塑膜工艺或多层挤出流延膜工艺加工形成。

6.根据权利要求1所述的抗菌塑料薄膜，其特征在于，所述金属基抗菌剂含量为其所在的膜层重量的0.3％至10％。

7.根据权利要求1所述的抗菌塑料薄膜，其特征在于，所述多层膜结构的总厚度为15-120μm，所述多层膜结构中每一个含有金属基抗菌剂的膜层的厚度为5-15μm。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的抗菌塑料薄膜在医疗卫生领域中的应用。

9.根据权利要求1-7中任意一项所述的抗菌塑料薄膜在护理垫、设备罩、手术洞巾、手术巾、分隔窗帘、浴帘、垃圾袋及各种罩单中的应用。