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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Folie, insbesondere einer dünnwandigen Hülle zum Bedecken eines Gegenstands oder eines tierischen oder menschlichen Körperteils, bei dem ein die Folie bildender Stoff auf eine Form aufgebracht wird.
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Verschiedene solche Verfahren sind durch Benutzung bekannt. Zur Herstellung von Operationshandschuhen beispielsweise wird vorvulkanisierter Naturlatex auf eine glasierte Porzellanform aufgebracht und auf der Form unter Wärmeeinwirkung eine den Operationshandschuh bildende Folie gebildet. Ferner ist es bekannt, Operationshandschuhe aus synthetischem Isopren-Kautschuk, Chloropren-Kautschuk, aus NitrilKautschuk oder PVC herzustellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, weitere Nutzungsmöglichkeiten für das Verfahren der eingangs genannten Art zu erschließen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Stoff Polyurethan ist oder enthält.
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Es hat sich gezeigt, dass Folien, insbesondere Hüllen wie Handschuhe, Kondome oder Ultraschallmesskopfhüllen aus Polyurethan gegenüber den Folien bzw. Hüllen aus den obengenannten Materialien vorteilhafte Eigenschaften aufweisen. Insbesondere weist die Folie aus Polyurethan eine wesentlich größere Zug- bzw. Reißfestigkeit, eine erheblich größere Bruchdehnung, eine vergleichsweise geringe Ultraschalldämpfung und eine verbesserte Atmungsaktivität als diejenige aus den genannten Stoffen auf. Darüber hinaus hat die Folie aus Polyurethan den Vorteil, dass sie bei Körperkontakt auch von Menschen oder für Tiere benutzt werden kann, die unter einer Latexallergie leiden. Versuche an Tieren haben gezeigt, dass die Polyurethanfolie nicht toxisch wirkt und keine Hautirritationen hervorruft.
Die Folie eignet sich deswegen besonders gut zur Bildung der genannten, vorzugsweise zumindest abschnittsweise schlauch- und/oder beutelförmigen, dünnwandigen Hülle zum Bedecken eines Gegenstands oder eines Körperteils und damit besonders gut zur Herstellung eines Handschuhs, beispielsweise eines Operations-, Untersuchungs-, Einwegschutz- oder Mehrwegschutzhandschuhs, eines Kondoms oder einer Ultraschallmesskopfhülle.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Polyurethan zur Bildung der Folie, vorzugsweise als wässrige und/oder organische Dispersion, auf die Form aufgebracht. Die Dispersion enthält zweckmäßigerweise zumindest 25 Gew.-%, vorzugsweise zumindest 35 Gew.-%, des Polyurethans.
Zum Aufbringen des Polyurethans auf die Form wird die Form zweckmäßigerweise in das Polyurethan, insbesondere die Dispersion, getaucht, wobei die Tauchgeschwindigkeit vorzugsweise < 3 m/min, besonders bevorzugt < 2 m/min, beträgt. Die Form verbleibt, abhängig von der gewünschten Foliendicke zweckmäßigerweise zwischen 1 sec und 10 min, vorzugsweise zwischen 10 sec und 6 min, in dem Polyurethan, insbesondere der Dispersion.
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In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Form anschließend aus dem Polyurethan bewegt, wobei die Form, insbesondere zur Vermeidung von Tropfenbildung, mit einer Geschwindigkeit < 3 m/min, vorzugsweise < 2 m/min, aus dem Polyurethan bewegt.
Der beschriebene Tauchvorgang erfolgt vorzugsweise bei Raumtemperatur.
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Zweckmäßigerweise wird die Form anschließend verkippt und/oder gedreht. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Form zunächst um 180° zu drehen und anschließend, vorzugsweise unter kontinuierlicher Rotation, horizontal anzuordnen. Die Form wird zweckmäßigerweise über einen Zeitraum von mindestens 20 min, vorzugsweise mindestens 30 min, rotiert.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird die Folie auf der Form bei mindestens 50°C, vorzugsweise mindestens 60 °C, getrocknet, vorzugsweise während der Rotation.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vor Aufbringen des Polyurethans auf die Form, vorzugsweise bei Raumtemperatur, ein Aktivierungsmittel aufgebracht. Das Aktivierungsmittel fördert zum einen die Bildung der Folie aus dem Polyurethan, zum anderen fördert es die Entformbarkeit der Folie von der Form.
Das Aktivierungsmittel enthält in einer Ausführungsform der Erfindung Calciumnitrat, insbesondere Calciumnitrat Tetrahydrat, und/oder ein pulverförmiges Material. Das Calciumnitrat liegt zweckmäßigerweise als, vorzugsweise alkoholische, Lösung vor. Die Lösung enthält das Calciumnitrat Tetrahydrat vorzugsweise in einer Konzentration < 7 Gew.-%, vorzugsweise 2,5 bis 7 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 bis 5 Gew.-%. Das pulverförmige Material ist zweckmäßigerweise ein Mineral, insbesondere der Mineralklasse der Silikate, vorzugsweise ein Schichtsilikat, insbesondere Talk. Vorstellbar wäre aber auch, als das pulverförmige Material ein Mehl, vorzugsweise Getreidemehl, insbesondere Weizenmehl oder Maismehl, zu verwenden.
Das, pulverförmige Material liegt zweckmäßigerweise in einer wässrigen oder organischen Dispersion vor. Das Pulver weist vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser < 50 µm, vorzugsweise < 30 µm, besonders bevorzugt < 15 µm, auf. Die Dispersion enthält zweckmäßigerweise höchstens 15 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 10 Gew.-%, und/oder mindestens 2 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 4 Gew.-%, des pulverförmigen Materials. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, zunächst die Calciumnitratlösung zu bilden und in der Calciumnitratlösung zur Bildung der Dispersion, das pulverförmige Material zu verrühren.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Aktivierungsmittel, insbesondere die Lösung und/oder die Dispersion, während der Durchführung des Verfahrens bewegt, vorzugsweise gerührt.
Zum Aufbringen des Aktivierungsmittels auf die Form wird die Form zweckmäßigerweise in das Aktivierungsmittel getaucht, wobei die Tauchgeschwindigkeit vorzugsweise < 3 m/min, besonders bevorzugt < 2 m/min, beträgt. Die Form wird anschließend vorzugsweise aus dem Aktivierungsmittel bewegt, wobei die Form mit einer Geschwindigkeit kleiner 3 m/min, vorzugsweise kleiner 2 m/min, aus dem Aktivierungsmittel bewegt wird.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nach Aufbringen des Polyurethans auf die Form unter Bildung der Folie, vorzugsweise unter Verbleib der Folie auf der Form, eine Behandlung der Oberfläche der gebildeten Folie durchgeführt. Die Oberflächenbehandlung erfolgt vorzugsweise bei Raumtemperatur.
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Zweckmäßigerweise wird dazu ein Mittel zur Behandlung der Oberfläche der Folie auf die Folie aufgebracht, wobei die Form nach Aufbringen des Polyurethans besonders bevorzugt in das Behandlungsmittel getaucht wird. Vorteilhaft wird durch das Behandlungsmittel vermieden, dass verschiedene Abschnitte der äußeren, d.h. von der Form abgewandten Oberfläche der Folie beim Abnehmen der Folie von der Form untereinander verkleben. Das Behandlungsmittel weist zweckmäßigerweise ein pulverförmiges Material, vorzugsweise Mineral, insbesondere der Mineralklasse der Silikate, besonders bevorzugt ein Schichtsilikat, insbesondere Talk auf. Das pulverförmige Material weist vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser < 50 µm, vorzugsweise < 30 µm, besonders bevorzugt < 15 µm, auf. Es liegt zweckmäßigerweise als Dispersion vor, wobei die kontinuierliche Phase der Dispersion vorzugsweise wässrig oder organisch ist.
Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die mit dem Polyurethan belegte Form zur Oberflächenbehandlung mit einer Geschwindigkeit kleiner 4 m/min, vorzugsweise kleiner 3 m/min, in das Behandlungsmittel zu tauchen und/oder mit den vorgenannten Geschwindigkeiten aus dem Behandlungsmittel herauszubewegen.
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Zweckmäßigerweise wird die nun behandelte Folie auf der Form, vorzugsweise bei einer Temperatur > 50 °C, getrocknet. Anschließend kann die Folie von der Form abgenommen werden.
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Nach Abnahme der Folie von der Form wird sie während einer Dauer von mindestens 10 min, vorzugweise mindestens 15 min, getrocknet, um verbleibende Feuchtigkeit zu entfernen. Anschließend kann die Folie, insbesondere wenn sie schlauch- und/oder beutelförmig vorliegt, umgekrempelt werden und danach ggf. erneut, vorzugsweise während 10 min, besonders bevorzugt während 15 min, getrocknet werden.
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Vorteilhaft wird für die Form ein derartiges Material gewählt, dass die Oberfläche der Form eine derartige Oberflächenenergie aufweist, dass das Aktivierungsmittel und/oder das Polyurethan die Form gut benetzt und sich die gebildete Folie dennoch gut von der Form entformen lässt. Es hat sich ferner als vorteilhaft erwiesen, wenn die Oberfläche der Form eine geringe Rauheit aufweist. Zweckmäßigerweise ist zumindest die Oberfläche der Form, vorzugsweise die gesamte Form, aus einem Metall, einer Keramik oder einem Glas gebildet.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, die Form oder zumindest ihre Oberfläche aus einem, vorzugsweise eloxierten, Aluminium oder aus Stahl, vorzugsweise Edelstahl, zu bilden, der besonders bevorzugt poliert ist.
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Die erfindungsgemäße Folie aus Polyurethan weist zweckmäßigerweise Calciumnitrat und/oder ein pulverförmiges Material auf, wobei das pulverförmige Material, insbesondere Körner des Pulvers, vorzugsweise in die Oberfläche der Folie eingebettet ist bzw. sind. Das pulverförmige Material ist vorzugsweise ein Mineral, insbesondere der Mineralklasse der Silikate, besonders bevorzugt ein Schichtsilikat, insbesondere Talk. Es weist vorzugsweise einen mittleren Teilchendurchmesser < 50 µm, vorzugsweise < 30 µm, besonders bevorzugt < 15 µm, auf.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Folie eine Dicke von mindestens 0,05 mm, vorzugsweise von mindestens 0,1 mm, und/oder eine Dicke von höchstens 0,5 mm, vorzugsweise höchstens 0,25 mm, auf.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Folie eine Zugfestigkeit von mindestens 20 N/mm2, vorzugsweise mindestens 24 N/mm2, auf.
Die Bruchdehnung der Folie beträgt zweckmäßigerweise > 1200 %, vorzugsweise > 1400 %.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels und der beiliegenden 1, die ein Messergebnis an einer erfindungsgemäßen Folie zeigt, näher erläutert.
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Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Operationshandschuhs werden zunächst ein Aktivierungsmittel, eine Polyurethandispersion sowie ein Behandlungsmittel hergestellt oder bereitgestellt.
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Zur Herstellung des Aktivierungsmittels wird eine Lösung von 100 I Ethanol, Propan-2-ol 93 % mit 2,5 bis 5 kg Calciumnitrat-Tetrahydrat gemischt, bis das Calciumnitrat-Tetrahydrat vollständig gelöst ist. Anschließend werden 7 kg pulverförmiges Talk in die Lösung gegeben und die so gebildete Aktivierungsmitteldispersion kontinuierlich gerührt.
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Die genannte Polyurethandispersion ist eine wässrige Dispersion, die 40 Gew-%. disperse Phase aus Polyurethan enthält.
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Zur Bildung des Operationshandschuhs wird eine Handschuhnegativform aus poliertem Edelstahl mit einer Tauchgeschwindigkeit von 1 m/min in das Aktivierungsmittel getaucht, anschließend mit derselben Geschwindigkeit wieder aus dem Aktivierungsmittel herausbewegt und danach über einen Zeitraum von mindestens 3 min an der Luft rotiert.
Anschließend wird die mit dem Aktivierungsmittel belegte Form mit einer Tauchgeschwindigkeit von 1 m/min in die Polyurethandispersion getaucht, eine Minute in der Dispersion gehalten und anschließend mit einer Geschwindigkeit von 1 m/min wieder aus der Polyurethandispersion herausbewegt.
Nun wird die mit dem Polyurethan belegte Form in einem Ofen bei 75° unter kontinuierlicher Rotation während 20 min getrocknet.
Danach wird die Form gemeinsam mit der nun darauf getrockneten Polyurethanlage mit einer Bewegungsgeschwindigkeit von 2 m/min in das Oberflächenbehandlungsmittel getaucht und anschließend mit derselben Bewegungsgeschwindigkeit aus dem Oberflächenbehandlungsmittel herausbewegt. Nach einer Trocknungsperiode an Luft von 20 min kann der nun gebildete Operationshandschuh von der Form abgezogen werden.
Er wird nun in einem Trockner zum Entferner der Feuchtigkeit, ggf. unter Umstülpung getrocknet.
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Bei einem Zugversuch wurde eine Zugfestigkeit der Folie von 25 N/mm2 festgestellt. Die Bruchdehnung betrug 1555 %.
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In 1 ist das Ergebnis einer Ultraschalldämpfungsmessung im Vergleich zu einer Latexfolie derselben Dicke dargestellt. Dabei hat sich gezeigt, dass die Dämpfung der Polyurethanfolie, zu der die Messergebnisse in der Legende der Grafik mit Flexseco I bis III bezeichnet sind, wesentlich geringer ist als diejenige von Latex (Latex I bis III).
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Darüber hinaus hat sich bei Tierversuchen gezeigt, dass die Polyurethanfolie weder bei Hasen noch bei Mäusen toxisch wirkt noch Hautirritationen hervorruft.
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Mittels des beispielhaft beschriebenen Verfahrens kann auch ein Kondom, eine Ultraschallmesskopfhülle oder ein Untersuchungs-, Einwegschutz- oder Mehrwegschutzhandschuh hergestellt werden.
