CN110279507A - 聚氨酯避孕套 - Google Patents

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Abstract

聚氨酯避孕套在不存在天然胶乳聚合物材料的情况下由水性聚氨酯组合物形成，其中所述水性聚氨酯组合物的聚氨酯聚合物不包括不饱和双键，且所述避孕套具有在约0.010mm至0.030mm的范围内的厚度。

Description

聚氨酯避孕套
技术领域
本公开的实施方案总体涉及聚氨酯避孕套以及制造这类聚氨酯避孕套的方法。具体来说，避孕套在不存在天然胶乳聚合物材料的情况下由水性聚氨酯组合物形成，其中水性聚氨酯组合物的聚氨酯聚合物不包括不饱和双键。
背景技术
避孕套包括呈大体管状形状的弹性体层，其具有开口端和封闭端，以提供防止体液、病毒等的传播的物理屏障。当前市场上的许多薄型聚氨酯避孕套均来源于溶剂型聚氨酯材料，尽管拉伸强度很高，但是由于拉伸设定值较低并且缺乏弹性，所以溶剂型聚氨酯材料非常坚硬。这类薄型聚氨酯避孕套的配合可能是松散的，这干扰使用过程中的舒适性。
需要提供有弹性并且舒适配合的薄型聚氨酯避孕套。
发明内容
本公开的方面涉及薄型聚氨酯避孕套及其制造方法。
第一方面是在不存在天然胶乳聚合物材料的情况下由水性聚氨酯组合物形成的避孕套，其中所述水性聚氨酯组合物的聚氨酯聚合物不包括不饱和双键，并且所述避孕套具有在约0.010mm至0.030mm的范围内的厚度。
第二方面是一种制造避孕套的方法，其包括：(a)任选地用凝结剂溶液处理避孕套成形器；(b)将水性聚氨酯组合物的弹性体涂层沉积在所述避孕套成形器上，其中所述水性聚氨酯组合物的聚氨酯聚合物不包括不饱和双键；(c)在约80℃至约150℃范围内的温度下的烘箱中对所述弹性体涂层进行干燥以形成膜；(d)对所述膜进行卷边；(e)在约120℃至约130℃范围内的温度下的烘箱中对所述膜进行进一步干燥以形成干燥的膜；(f)任选地用抗粘材料处理所述干燥的膜的表面；以及(g)将所述干燥的膜从所述成形器剥离以形成所述避孕套。
附图说明
并入在本说明书中并构成其一部分的附图示出下文描述的若干实施方案。
图1是根据实施方案的避孕套的透视图；
图2是根据实施方案的示例性方法的流程图；以及
图3是根据另一个实施方案的示例性方法的流程图。
具体实施方式
本文所公开的避孕套在不存在天然胶乳聚合物材料的情况下由水性聚氨酯组合物形成，其中水性聚氨酯组合物的聚氨酯聚合物不包括饱和双键，并且避孕套具有在约0.010mm至0.030mm的范围内的厚度。与由溶剂型聚氨酯制成的避孕套相比，由水性聚氨酯制成的避孕套柔软且舒适。在一个或多个实施方案中，水性聚氨酯组合物不包括其他弹性体聚合物。
水性聚氨酯提供优异的断裂伸长率和拉伸强度性能。优选的水性聚氨酯分散体包括重量比为约50:50至约80:20、优选60-70:30-40、优选60:40或70:30的CD102和CD104两者。
CD102是单组分聚氨酯，其水性分散体中不存在其他物质或化学品。CD102具有6至8的pH、39-47重量％的固体含量；并且23℃下的最大流出时间为70秒。此聚氨酯聚合物中不存在不饱和双键。
CD104是单组分聚氨酯，其水性分散体中不存在其他物质或化学品。CD104具有5.5至7.5的pH、39-47重量％的固体含量；并且23℃下的流出时间在14至40秒的范围内。此聚氨酯聚合物中不存在不饱和双键。
在描述若干示例性实施方案之前，应明白，本公开并不限于以下公开内容中所阐述的构型或过程步骤的细节。本文提供的公开内容能够具有其他实施方案并且能够以各种方式实践或实施。
贯穿本说明书对“一个实施方案”、“某些实施方案”、“各种实施方案”、“一个或多个实施方案”或“实施方案”的引用是指结合实施方案描述的特定特征、结构、材料或特性被包括在本公开的至少一个实施方案中。因此，在贯穿本说明书不同位置中出现诸如“在一个或多个实施方案中”、“在某些实施方案中”、“在各种实施方案中”、“在一个实施方案中”或“在实施方案中”的短语不一定指代相同的实施方案。此外，特定特征、结构、材料或特性可以任何合适的方式在一个或多个实施方案中组合。
图1是根据实施方案的避孕套的透视图。本文所公开的聚氨酯避孕套100包括封闭端104和开口端108。管状轴106从封闭端104的尖端102延伸到开口端108，所述开口端108具有与尖端102相对的开口110。任选地，避孕套还包括卷边114。避孕套的管状轴包括水性聚氨酯组合物的聚氨酯聚合物。水性聚氨酯组合物包括至少一种或多种水性聚氨酯分散体。水性聚氨酯分散体可以具有在38重量％至42重量％的范围内的固体含量。组合物还可以包括额外的水，优选去离子水，以使组合物固体含量在20重量％至30重量％的范围内。任选地，水性聚氨酯组合物还可以包括一种或多种增稠剂和/或稳定剂/表面活性剂。着色剂和/或颜料可以任选地添加到水性聚氨酯组合物中。
避孕套可以单独或组合地具有以下特征中的任何一个：断裂伸长率为至少600％；断裂伸长率在600％至1000％的范围内；爆破压力在1.0至4.0Kpa的范围内；爆破容量为10.0至35.0L的范围内；拉伸强度在15.0至45.0Mpa的范围内；500％弹性模量在9至16Mpa的范围内；并且厚度在约0.010mm至0.030mm的范围内。
在一个或多个实施方案中，水性聚氨酯组合物是无溶剂、水基乳液。
在一个或多个实施方案中，在制造过程中，水性聚氨酯组合物的pH小于9。
根据一个或多个实施方案的用于制造避孕套的方法包括：通常通过浸渍工艺将聚合物组合物置于避孕套成形器上，置于一个或多个涂层中，对所述一个或多个涂层进行干燥，以及固化所述一个或多个涂层以形成固化的聚合物层。本文还设想到用于处理聚合物组合物的喷涂工艺。成形器可以是光滑的成形器，或者可替代地，可以是在表面上具有凹陷的成形器，所述凹陷在物品的表面上产生肋状物、凹槽或螺柱。在一个或多个实施方案中，避孕套成形器包括具有第一端和第二端的管状主体。成形器的管状主体可以包括在第一端上的基础段和从第一端朝向第二端延伸的中间段。在一个或多个实施方案中，第二端形成避孕套的封闭端或尖端部分，而成形器的第一端用来形成避孕套的开口端或基础部分。
在成形器上形成避孕套的过程中，中间段的任何部分可以具有设置在其上作为成形器的负片的一个或多个凹陷、肋状物、突出物和纹理。中间段也可以是光滑的，由没有凹陷、肋状物、突出物和纹理的成形器制成。成形器可以由玻璃、硼硅酸盐、陶瓷材料、金属材料和/或本领域已知的其他材料形成。在一个或多个实施方案中，至少一种方法包括提供成形器，所述成形器包括轴向长度、圆周以及沿着长度的至少一部分并且围绕或沿着成形器的圆周设置的多个凹陷、肋状物或突出物。
在一个或多个实施方案中，将聚合物组合物(例如，水性聚氨酯组合物)沉积在成形器上包括在成形器上涂覆凝结剂并将成形器浸渍到含有聚合物组合物的浴槽或水槽中。在一个或多个实施方案中，可以将成形器浸渍在含有聚合物组合物(例如，水性聚氨酯组合物)的浴槽或水槽中，而不使用凝结剂组分。可以使用在成形器上沉积包括聚合物组合物的涂层的其他方法，诸如溶剂浸渍法或喷涂法等。
在沉积在成形器上之前，可以控制聚合物组合物的温度，并且可以包括添加剂以控制或修改聚合物组合物的性质，诸如聚合物组合物的粘度以及物理性质(例如，由此形成的避孕套的润滑性、拉伸强度、抗穿刺性等)。
在浸渍过程中，因为成形器被浸渍到浴槽或水槽中，所以可以控制并修改停留时间和浸透速度以及提取速度，以调整形成避孕套膜的所得弹性体涂层的厚度。所得避孕套复制了成形器的形状。在一个或多个实施方案中，所述方法使用成形器，所述成形器包括设置在其表面上的多个凹陷、凹槽、纹理和其他特征，以在避孕套的实施方案上形成肋状物、螺柱或突出物。在一个或多个其他实施方案中，所述方法使用具有光滑表面的成形器。
图2是根据实施方案的示例性方法200的流程图，其被称为直接浸渍工艺。首先，通过清洁并干燥来制备避孕套成形器210。例如，可以使用刷子(诸如尼龙刷)来清洁避孕套成形器。可以用热空气或者在大约35-60℃的温度下的烘箱内对避孕套成形器进行干燥和/或预热。
将避孕套成形器浸渍到如本文所讨论的水性聚氨酯组合物中并移除220。在220中，将水性聚氨酯组合物的弹性体涂层沉积在避孕套成形器上。在230处，在约80℃至约150℃范围内的温度下的烘箱中对弹性体涂层进行干燥以形成膜。持续时间通常在约1至约5分钟的范围内。在240处，做出是否重复浸渍和干燥的决定。在重复浸渍和干燥242(其添加更多涂层并使膜变厚)之后，再次将成形器浸渍到水性聚氨酯组合物中并移除220，并且再次进行干燥230。在确定已经涂覆足够的涂层而实现所需厚度之后，也就是说，将不会重复浸渍和干燥244，在250处对膜进行卷边。
在260处，在约120℃至约130℃范围内的温度下的烘箱中对膜进行进一步干燥，以形成干燥的膜。持续时间通常在约10至约30分钟的范围内。任选地，用抗粘材料270(诸如碳酸钙或硬脂酸钙)处理干燥的膜的一个或多个表面。在280处，将干燥的膜从成形器剥离从而形成避孕套。
图3是根据实施方案的示例性方法300的流程图，其被称为凝结剂浸渍工艺。首先，类似于图2的项210，通过清洁并干燥来制备避孕套成形器310。将避孕套成形器浸渍到如本文所讨论的凝结剂组合物中并移除315。可以将如本领域技术人员已知的强或弱的凝结剂组分或溶液置于成形器上。如果将凝结剂溶液置于成形器上，那么任选地对其进行干燥，例如在50-70℃下干燥大约2-5分钟。
然后，将避孕套成形器浸渍到如本文所讨论的水性聚氨酯组合物中并移除320。在320中，将水性聚氨酯组合物的弹性体涂层沉积在避孕套成形器上。在330处，在约80℃至约150℃范围内的温度下的烘箱中对弹性体涂层进行干燥以形成膜。持续时间通常在约1至约5分钟的范围内。在340处，做出是否重复浸渍和干燥的决定。在重复浸渍和干燥342(其添加更多涂层并使膜变厚)后，再次将成形器浸渍到水性聚氨酯组合物中并移除320，并且再次进行干燥330。在确定已经涂覆足够的涂层而实现所需厚度后，也就是说，将不会重复浸渍和干燥344，在350处对膜进行卷边。在260处，在约120℃至约130℃范围内的温度下的烘箱中对膜进行进一步干燥以形成干燥的膜。持续时间通常在约10至约30分钟的范围内。任选地，用抗粘材料370(诸如碳酸钙或硬脂酸钙)处理干燥的膜的一个或多个表面。在380处，将干燥的膜从成形器剥离从而形成避孕套。
应明白，在根据本发明的一些实施方案中执行所述方法的每个步骤。另外，在一些实施方案中省略一些步骤和/或执行另外的步骤。例如，在剥离之后，接着可以对避孕套进行清洗、浸出等，如本领域技术人员已知。另外，本文的任何方法可以包括在剥离步骤之后添加例如润滑剂、调味剂、香味、活性成分等的步骤。在一个或多个实施方案中，通过例如空气喷射或压缩空气(诸如在2-4巴的压力下)进行翻转并滚压以准备包装，同时喷涂避孕套并剥离避孕套。任选地，可以将避孕套从成形器部分地剥离，并且使用滚子来将避孕套从避孕套成形器剥离。避孕套可以用箔包装。
表1提供水性聚氨酯组合物的示例性配制剂范围。水性聚氨酯组合物的聚氨酯聚合物不具有不饱和双键。表1的示例性配制剂不包括任何硫化剂、活化剂或促进剂，因为不存在聚氨酯聚合物的交联。可以将选自由稳定剂和增稠剂组成的组的一种或多种处理剂添加到配制剂，以帮助加工并处理水性聚氨酯组合物。在一个或多个实施方案中，水性聚氨酯组合物由聚氨酯聚合物和增稠剂组成。
(A)非离子表面活性剂：聚乙二醇对-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯基醚
(B)聚醚脲聚氨酯基100％固体缔合流变改性剂
表2提供凝结剂溶液的示例性配制剂范围。
(C)低发泡的非离子表面活性剂共混物，可用于底材润湿并且作为低HLB(9-10)的研磨助剂
(D)醇乙氧基化物润湿剂
实例
实例1
制备包括根据表2的组合物的聚合物组合物。形成根据图1的过程的避孕套。
在实例1A中，水性聚氨酯组合物包括重量比为60:40的CD102和CD104。
在实例1B中，水性聚氨酯组合物包括重量比为70:30的CD102和CD104。
实例2
测试
对实例1的避孕套进行测量并与由溶剂型聚氨酯制成的可商购的聚氨酯避孕套进行比较。根据ISO4074和ASTM D3492中列出的方法来测试厚度(mm)；爆破压力(KPa)；爆破容量(L)；拉伸强度(MPa)环形试样；断裂伸长率(％)，环形试样；断裂载荷(N)，环形试样；300％模量(MPa)，环形试样；500％模量(MPa)，环形试样。
相对于比较的溶剂型聚氨酯避孕套，本发明的水性聚氨酯避孕套具有显著更高的断裂伸长率和500％模量。
虽然前述内容涉及各种实施方案，但是在不脱离本公开的基本范围的情况下可以设计本公开的其他和另外实施方案，并且本公开的范围由随后的权利要求确定。

Claims (25)

1.一种避孕套，其在不存在天然胶乳聚合物材料的情况下由水性聚氨酯组合物形成，其中所述水性聚氨酯组合物的聚氨酯聚合物不包括不饱和双键，并且所述避孕套具有在约0.010mm至0.030mm的范围内的厚度。
2.如权利要求1所述的避孕套，其具有至少600％的断裂伸长率。
3.如权利要求2所述的避孕套，其具有在600％至1000％的范围内的断裂伸长率。
4.如权利要求1至3中的一项所述的避孕套，其具有在1.0至4.0KPa的范围内的爆破压力。
5.如权利要求1至4中的一项所述的避孕套，其具有在10.0至35.0L的范围内的爆破容量。
6.如权利要求1至5中的一项所述的避孕套，其具有在15.0至45.0MPa的范围内的拉伸强度。
7.如权利要求1至6中的一项所述的避孕套，其具有在9至16MPa的范围内的500％模量。
8.如权利要求1至7中的一项所述的避孕套，其中所述水性聚氨酯包括一种或多种水性聚氨酯分散体，所述一种或多种水性聚氨酯分散体具有在38重量％至42重量％的范围内的固体含量。
9.如权利要求1至8中的一项所述的避孕套，其中所述水性聚氨酯组合物是无溶剂、水基乳液。
10.如权利要求1至9中的一项所述的避孕套，其中所述水性聚氨酯组合物包括具有在6至8的范围内的pH的第一水性聚氨酯分散体，以及具有在5.5至7.5的范围内的pH的第二水性聚氨酯分散体。
11.如权利要求10所述的避孕套，其中所述第一水性聚氨酯分散体在23℃下的最大流出时间为70秒，且所述第二水性聚氨酯分散体在23℃下的流出时间在14至40秒的范围内。
12.如权利要求10至11中的一项所述的避孕套，其中所述水性聚氨酯组合物包括量在50重量％至80重量％范围内的所述第一水性聚氨酯分散体，以及量在20重量％至50重量％范围内的所述第二水性聚氨酯分散体。
13.如权利要求12所述的避孕套，其中所述第一水性聚氨酯分散体以约60重量％至约70重量％的量存在，且所述第二水性聚氨酯分散体以约30重量％至约40重量％的量存在。
14.如权利要求1至13中任一项所述的避孕套，其中所述第一水性聚氨酯分散体是CD102，且所述第二水性聚氨酯分散体是CD104。
15.如权利要求1至14中任一项所述的避孕套，其包括管状轴，所述管状轴具有在所述管状轴的封闭端上的尖端和与所述管状轴上的所述封闭端相对的开口端，所述管状轴包括所述水性聚氨酯组合物的所述聚氨酯聚合物。
16.一种制造避孕套的方法，其包括：
(a)任选地用凝结剂溶液处理避孕套成形器；
(b)将水性聚氨酯组合物的弹性体涂层沉积在所述避孕套成形器上，其中所述水性聚氨酯组合物的聚氨酯聚合物不包括不饱和双键；
(c)在约80℃至约150℃范围内的温度下的烘箱中对所述弹性体涂层进行干燥以形成膜；
(d)对所述膜进行卷边；
(e)在约120℃至约130℃范围内的温度下的烘箱中对所述膜进行进一步干燥以形成干燥的膜；
(f)任选地用抗粘材料处理所述干燥的膜的表面；以及
(g)将所述干燥的膜从所述成形器剥离以形成所述避孕套。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述水性聚氨酯组合物包括具有固体含量在38重量％至42重量％的范围内的一种或多种水性聚氨酯分散体，将所述一种或多种水性聚氨酯分散体用水稀释至在20重量％至30重量％的范围内的固体含量。
18.如权利要求16所述的方法，其中所述水性聚氨酯组合物的pH小于9。
19.如权利要求16至18中的一项所述的方法，其中在(c)中，干燥持续时间在约1至约5分钟的范围内。
20.如权利要求16至19中的一项所述的方法，其中在(e)中，干燥持续时间在约10至约30分钟的范围内。
21.如权利要求16至20中的一项所述的方法，其中重复(b)和(c)以使得所述避孕套具有在约0.010mm至0.030mm的范围内的厚度。
22.如权利要求16至20中的一项所述的方法，其包括(a)用所述凝结剂溶液处理所述避孕套成形器，其中所述凝结剂溶液包括：约5重量％至约15重量％的硝酸钙或氯化钙；任选地0.05重量％至约0.2重量％的润湿剂；任选地约0.5重量％至约2.0重量％的抗粘剂；以及水。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述硝酸钙或氯化钙的浓度使得所述避孕套具有在约0.010mm至0.030mm的范围内的厚度。
24.如权利要求16至23中的一项所述的方法，其中所述水性聚氨酯组合物包括量在50重量％至80重量％范围内的第一水性聚氨酯分散体，以及量在20重量％至50重量％范围内的第二水性聚氨酯分散体。
25.如权利要求16至24中的一项所述的方法，其中所述第一水性聚氨酯分散体是CD102，且所述第二水性聚氨酯分散体是CD104。
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Application publication date: 20190927