DE112010003266T5

DE112010003266T5 - Schutzkleidung mit einer atmungsaktiven Filmschicht

Info

Publication number: DE112010003266T5
Application number: DE201011003266
Authority: DE
Inventors: Alfred Frank Baldwin Jr.; Bradley P. Finnigan; Yuhming Chen
Original assignee: Precision Fabrics Group Inc
Current assignee: Precision Fabrics Group Inc
Priority date: 2009-08-12
Filing date: 2010-07-19
Publication date: 2013-01-03
Also published as: WO2011019478A1; US20110039468A1; GB2486090A; GB201202028D0

Abstract

Laminat für Schutzkleidung, das für Flüssigkeiten und Pathogene undurchlässig ist, wobei das Laminat Folgendes umfasst: mindestens eine Vliesschicht (ungewebte Schicht); und eine atmungsaktive Filmschicht, die mit der Vliesschicht verbunden ist und erste und zweite mikroporöse Filmschichten und eine zwischen der ersten und zweiten mikroporösen Filmschicht angeordnete monolithische Schicht umfasst.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft Schutzkleidung mit verbesserter Atmungsaktivität und Virus-Barriereeigenschaften.
Hintergrund der Erfindung
Krankenhauskleidung, insbesondere Operationskleidung in Operationssälen und Notaufnahmeräumen wird verschiedenartigen Flüssigkeiten ausgesetzt, die nicht in Kontakt mit der Haut des Trägers der Kleidung kommen sollen. Von besonderer Bedeutung ist die Belastung mit Körperflüssigkeiten, wie Blut. Körperflüssigkeiten können die Kleidung durchdringen, so dass Pathogene (z. B. Bakterien und Viren) in Kontakt mit der Haut des Trägers kommen können.
Am 6. Dezember 1991 veröffentlichte die OSHA die Final Rule (29 CFR Part 1910.1030) über den Schutz von medizinischem Personal vor einer Belastung bei ihrer Tätigkeit mit aus dem Blut stammenden Pathogenen. In dieser endgültigen Regelung wird Folgendes ausgeführt: ”Wenn eine Belastung bei der Arbeit besteht, hat der Arbeitgeber für den Arbeitnehmer kostenfrei entsprechende Personenschutzeinrichtungen bereitzustellen, z. B. (ohne Beschränkung hierauf) Handschuhe, Bekleidung, Kittel, Labormäntel, Gesichtsschutz oder Masken, Augenschutzvorrichtungen, Mundstücke, Beatmungsbeutel, Taschenmasken oder andere Beatmungsvorrichtungen. Die Personenschutzausrüstung wird nur als geeignet angesehen, wenn sie unter normalen Anwendungsbedingungen und für die Zeitspanne, in der die Schutzausrüstung verwendet wird, Blut oder andere potentiell infektiöse Materialien nicht durchlässt oder zur Arbeitskleidung, Straßenkleidung, Unterwäsche, Haut, Augen, Mund oder andere Schleimhäute der Arbeitnehmer gelangen lässt.” Im Krankenhausbereich sind das humane Immunschwächevirus und das Hepatitisvirus besonders zu beachten. Dabei wird eine flüssigkeitsabstoßende Beschaffenheit bei Krankenhaus-Schutzkleidung als eine wesentliche Eigenschaft angesehen. Im Jahre 2003 erließ die Association for the Advancement of Medical Instrumentation (AAMI) eine Richtlinie zur Verwendung von Schutzkleidung bei operativen Eingriffen. In diesem Dokument mit dem Titel ”Auswahl und Verwendung von Operationskleidung und -tüchern im Gesundheitswesen” werden die Typen von Operationskleidung in vier Stufen 1 bis 4 eingeteilt. Für die schwerwiegendsten Fälle einer Belastung mit Flüssigkeiten und einer möglichen Krankheitsübertragung wird Kleidung der Stufe 4 empfohlen. Kleidung der Stufe 4 muss aus Material gefertigt sein, das die beiden Normen ASTM F-1670:2003 und F-1671:2003 erfüllt. Diese Tests messen den Widerstand der Materialien gegen das Eindringen von Flüssigkeiten bei der typischen Oberflächenspannung von Blut und gegen das Endringen von aus Flüssigkeiten stammenden Viren. Somit besteht ein Bedürfnis, diese Anforderungen zu erfüllen.
Ein weiteres erstrebenswertes Merkmal ist die Beständigkeit gegen Flüssigkeiten mit sehr niedriger Oberflächenspannung, die üblicherweise als Desinfektionsmittel im Krankenhausbereich verwendet werden. Lösungen mit einem Gehalt an Isopropylalkohol sind von speziellem Interesse. Desinfizierende Gemische mit oberflächenaktivem, antimikrobiellem und bis zu 80 gew.-%igem Isopropanol werden häufiger eingesetzt, da sie anstelle der früher verwendeten Desinfektionsmittel auf Wasserbasis verwendet werden. Eine Möglichkeit, ein Eindringen dieser Lösungen zu verhindern, besteht darin, dass man das Produkt mit einem abstoßend wirkenden fluorchemischen Öl versetzt. Beispiele hierfür sind im US-Patent 7 381 666 beschrieben, wobei ein fluorchemisches abweisendes Mittel einer Polymerschmelze zugesetzt wird, um Beständigkeit gegen das Eindringen von Lösungsmitteln zu erreichen. Ein weiteres Beispiel findet sich im US-Patent 5 981 038 , wobei ein fluorchemisches Öl und ein wasserabweisendes Mittel dem Produkt zugesetzt werden. Ein Nachteil bei dieser Vorgehensweise besteht darin, dass die Oberflächen der Filmschicht eine sehr geringe Oberflächenenergie aufweisen und nur schwer mit Klebstoff verklebt oder thermisch gebunden werden können. Bei dieser Erfindung wird das Eindringen von Flüssigkeiten mit niedriger Oberflächenspannung, Ölen, Fetten und Lösungsmitteln durch eine atmungsaktive Sperrschicht innerhalb des Films verhindert. Diese Vorgehensweise macht es möglich, dass der Film Oberflächen mit höherer Oberflächenenergie aufweist, was ein Verbinden (Verkleben) durch thermische Einwirkung, Ultraschall und Klebstoffe erleichtert. Eine Möglichkeit zur Bestimmung der Beständigkeit gegen Isopropanollösungen besteht in der Herstellung einer Lösung mit einem Gehalt an 70% Isopropanol/30% Wasser, die 0,1% Sevron Red-Farbstoff enthält. Dabei werden 0,9 cm³ der Lösung auf die Oberfläche des Laminats aufgebracht. Das Laminat wird dann auf weißes Fließpapier oder Filterpapier gelegt. Durch Auflegen eines Gewichts wird ein Druck von 1 psi auf die Flüssigkeit ausgeübt und 3 Minuten aufrechterhalten. Nach dieser Belastung wird das weiße Fließpapier in Bezug auf das Eindringen von Flüssigkeit begutachtet. Dieses Eindringen macht sich durch einen Farbstoffflecken bemerkbar. Der Flecken wird einer Bewertung von 1 bis 6 unterzogen, wobei (1) keine Färbung oder nur Spurenmengen an Farbstoff bedeutet und (6) einen vollständig gefärbten Feststoff bedeutet. Dieser Test wird als ”PPT” oder Druckeindringtest (Pressure Penetration Test) bezeichnet.
Die Kleidung muss aber neben ihrer gegenüber Flüssigkeiten und Pathogenen undurchlässigen Beschaffenheit auch bequem sein. Ein Hauptaspekt der Bequemlichkeit ist die Atmungsaktivität. Im Allgemeinen lassen undurchlässige Materialien keinen Feuchtigkeitsdampf durch. Infolgedessen wird durch Transpiration gebildeter Wasserdampf nicht von innen zur Außenseite der Kleidung durchgelassen und es kommt nicht zu einer natürlichen Abkühlung durch Verdampfung. Idealerweise wird in einem kontinuierlichen Film aus einem hydrophilen Material Wasserdampf in wirksamer Weise durch den Film auf molekularer Basis transportiert. Die Messung der Geschwindigkeit dieses Vorgangs wird als Feuchtigkeitsdampf-Transmissionsrate (”MVTR”, moisture vapor transmission rate) bezeichnet.
Ein Weg, die vorstehenden Eigenschaften zu erreichen, besteht in einem Laminat mit einer mikroporösen Struktur gemäß den Vorschlägen in den US-Patenten 4 433 026 und 5 027 438 . Das US-Patent 4 443 511 schlägt einen schichtförmig aufgebauten, wasserdichten, atmungsaktiven und dehnbaren Gegenstand zur Verwendung in Schutzvorrichtungen vor. Beim bevorzugten dehnbaren Polymermaterial handelt es sich um Polytetrafluorethylen. Das US-Patent 4 867 881 schlägt einen orientierten, mikroporösen Film vor, der durch Flüssig-Flüssig-Phasentrennung eines kristallinen, thermoplastischen Polymeren und einer kompatiblen Flüssigkeit gebildet wird. Die US-Patente 5 409 761 und 5 560 974 schlagen einen Verbundvliesstoff, der zu einem thermoplastischen, mikroporösen Film gebunden ist, vor.
Das US-Patent 6 410 465 schlägt einen Faservliesstoff vor, der erste und zweite Vliesbahnen umfasst, die unter Verwendung eines Pulverklebstoffes miteinander und mit einem dampfdurchlässigen thermoplastischen Film verklebt sind. Der Pulverklebstoff wird für jede Schicht verwendet und die Bahnen weisen unterschiedliche Verträglichkeitseigenschaften in Bezug auf den Pulverklebstoff auf.
EP-1 034 075 B1 erörtert die Kombination von mikroporösen und monolithischen, atmungsaktiven Polymeren in einem mehrschichtigen Film, jedoch lehrt diese Druckschrift nicht den Zusatz des Klebstoffes zu den Filmschichten. Sie lehrt auch nicht das Verhalten des Laminats als Virusbarriere oder als Barriere gegen organische Materialien, wie Isopropanol. Ohne geeignete Einverleibung des Bindemittels in den Film kommt es zu einer Delamination des Films durch einfache mechanische Einflüsse, wie sie bei Verfahren zur Herstellung von Kleidung auftreten, und was von besonderer Bedeutung ist, es kommt zu einer Delamination des Films, wenn er in Kontakt mit organischen Lösungsmitteln, wie Isopropanol, kommt. Die Delamination der Filmschichten kann die Ursache dafür sein, dass die Schutzvorrichtung aufgrund von Löchern und Rissen, die sich in der monolithischen Schicht bilden, seine Barriere- bzw. Absperreigenschaften verliert. Somit bleibt ein Bedürfnis nach einem Laminat für Schutzkleidung, die für Flüssigkeiten und Pathogene undurchlässig ist und eine atmungsaktive Beschaffenheit zeigt, bestehen. Barriereeigenschaften können auch dadurch verloren gehen, dass die Flüssigkeiten die Barriereschicht der delaminierten Schutzvorrichtung an ausgesetzten Rändern, wie sie unten an Operationskitteln vorliegen, umgehen.
Zusammenfassende Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Laminat für Schutzkleidung bereitgestellt. Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Laminat mindestens eine Vliesschicht (ungewebte Schicht) und eine atmungsaktive Filmschicht, die mit der Vliesschicht verbunden ist. Die atmungsaktive Filmschicht umfasst erste und zweite mikroporöse Filmschichten und eine innere monolithische (nicht-poröse) Schicht, die zwischen der ersten und zweiten mikroporösen Filmschicht angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Laminat eine erste Vliesschicht, eine zweite Vliesschicht und eine atmungsaktive Filmschicht, die zwischen der ersten und zweiten Vliesschicht angeordnet ist. Die atmungsaktive Filmschicht umfasst erste und zweite mikroporöse Filmschichten und eine innen zwischen der ersten und zweiten mikroporösen Filmschicht angeordnete monolithische (nicht-poröse) Schicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Laminat eine erste Vliesschicht und eine zweite Vliesschicht und eine zwischen der ersten und zweiten Vliesschicht angeordnete atmungsaktive Filmschicht. Der atmungsaktive Film kann mehrere mikroporöse Schichten mit mehreren Schichten aus einem monolithischen Film umfassen, die nacheinander schichtförmig angeordnet sind, wobei die mikroporösen Schichten die oberste und unterste Schicht bilden, während sich die monolithischen Schichten in der inneren Struktur des Films mit mikroporösen Schichten abwechseln. Wenn beispielsweise die mikroporöse Schicht mit ”A” und die monoethische Schicht mit ”B” bezeichnet werden, so kann ein Film beispielsweise Folgendes umfassen: ”A-B-A” oder A-B-A-B-A oder A-A-B-A-A oder A-B-A-B-A-B-A usw.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Laminat in Form eines schützenden Kleidungsstücks bereitgestellt.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von erfindungsgemäßen Ausführungsformen näher beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in zahlreichen verschiedenen Ausführungsformen ausgestaltet werden und wird durch die nachstehend angegebenen Ausführungsformen nicht beschränkt. Vielmehr werden diese Ausführungsformen vorgelegt, um eine gründliche und vollständige Offenbarung zu gewährleisten. Diese Ausführungsformen ermöglichen dem Fachmann die Ermittlung des Schutzumfangs der Erfindung.
Alle hier aufgeführten Veröffentlichungen, Patentanmeldungen, Patente und andere Druckschriften werden durch Verweis vollinhaltlich zum Gegenstand der Beschreibung gemacht.
Die hier verwendete Terminologie dient lediglich der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und ist nicht als eine Beschränkung der Erfindung zu verstehen. Bestimmte und unbestimmte Artikel in der Singularform sollen, sofern nichts anderes angegeben ist, auch die Pluralformen umfassen. Ferner ist darauf hinzuweisen, dass die Ausdrücke ”umfasst” und/oder ”umfassend” bei Verwendung in der vorliegenden Beschreibung das Vorliegen von bestimmten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen und/oder Bestandteile angeben, jedoch nicht ausschließen, dass ein oder mehr andere Merkmale, ganze Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Bestandteile und/oder Gruppen davon anwesend sein oder zugesetzt werden können. Der hier verwendete Ausdruck ”und/oder” umfasst beliebige und sämtliche Kombinationen von einem oder mehreren der aufgeführten Gegebenheiten. Die hier verwendeten Formulierungen, wie ”zwischen X und Y” und ”zwischen etwa X und Y” sind so zu verstehen, dass sie X und Y einschließen. Die hier verwendeten Ausdrücke, wie ”zwischen etwa X und Y” bedeuten ”zwischen etwa X und etwa Y”. Die hier verwendeten Ausdrücke, wie ”von etwa X bis Y” bedeuten ”von etwa X bis etwa Y”.
Sofern nicht anders definiert, haben sämtliche Ausdrücke (einschließlich technische und wissenschaftliche Ausdrücke), die hier verwendet werden, die gleichen Bedeutungen, wie sie vom einschlägigen Fachmann üblicherweise verstanden werden. Ferner ist darauf hinzuweisen, dass Ausdrücke, wie sie in üblicherweise verwendeten Nachschlagwerken definiert sind, so zu interpretieren sind, dass ihre Bedeutung mit der Bedeutung im Zusammenhang mit der Erfindung und dem einschlägigen Stand der Technik übereinstimmen. Sie sind nicht in idealisierter Weise oder in übermäßig formalistischer Art und Weise zu interpretieren, es sei denn, hier wird ausdrücklich eine derartige Definition gegeben. Bekannte Funktionen oder Bauweisen werden aus Gründen der Kürze und/oder Klarheit hier nicht beschrieben.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Ausdrücke ”erster”, ”zweiter” und dergl. zur Beschreibung verschiedener Elemente, Bestandteile, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte verwendet werden, wobei diese Elemente, Bestandteile, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte durch diese Ausdrücke nicht eingeschränkt werden sollen. Diese Ausdrücke dienen nur zur Unterscheidung von einem Element, Bestandteil, Bereich, Schicht oder Abschnitt von einem anderen Element, Bestandteil, Bereich, Schicht oder Abschnitt. Somit kann ein nachstehend erörtertes ”erstes” Element, Bestandteil, Bereich, Schicht oder Abschnitt auch als ”zweites” Element, Bestandteil, Bereich, Schicht oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne dass man dadurch von der Lehre der vorliegenden Erfindung abweicht.
Gemäß einem Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Laminat, das eine verbesserte Atmungsaktivität aufweist und gegenüber Flüssigkeiten und Pathogenen undurchlässig ist. Das Laminat umfasst mindestens eine Vliesschicht und eine an die Vliesschicht gebundene atmungsaktive Filmschicht. Die atmungsaktive Filmschicht umfasst eine erste und zweite mikroporöse Filmschicht und eine monolithische (nicht-poröse) Schicht, die zwischen der ersten und zweiten mikroporösen Filmschicht angeordnet ist.
Der hier verwendete Ausdruck ”Laminat” betrifft eine Struktur mit zwei oder mehr Schichten. Ein derartiges Verbundmaterial kann auch als ”Sperrmaterial” (”Barrierrematerial”) bezeichnet werden. Das Laminat oder Sperrmaterial kann in Kleidung, insbesondere in Schutzkleidung, wie Kittel für OP- oder Notfallräume, wo es wichtig ist, Flüssigkeiten und Pathogene zu blockieren, verwendet werden. Zu derartigen Schutzkleidungsstücken gehören Kittel, Overalls, Handschuhe, Armschützer, Hauben, Stiefel, Schürzen, Fingerüberzüge und dergl.
Die hier verwendeten Ausdrücke ”flüssigkeitsundurchlässig” und ”pathogenundurchlässig” beziehen sich auf das Laminat, das eine Barriere gegenüber verschiedene Flüssigkeiten, insbesondere Körperflüssigkeiten oder Flüssigkeiten, die möglicherweise bakterielle und virale Pathogene enthalten, darstellt. Zu Beispielen für Flüssigkeiten gehören Blut, Wasser, Öl, Alkohol und Gemische davon. Zu Beispielen für bakterielle und virale Pathogene gehören Hepatitis B-Virus, Hepatitis C-Virus, humanes Immunschwächevirus und der PhiX174-Bakteriophage. Vorzugsweise kann das Laminat den Durchtritt von beliebigen Viren, die größer als 25 nm sind, durch das Laminat verhindern. Da Bakterien wesentlich größer als Viren sind, werden auch verschiedene Bakterien am Durchtritt gehindert.
Der hier verwendete Ausdruck ”atmungsaktiv” bezieht sich auf das gesamte Laminat, das dazu in der Lage ist, durch Transpiration entstehenden Feuchtigkeitsdampf durch den Gegenstand mit einer ausreichenden Geschwindigkeit durchtreten zu lassen, so dass die Haut des Trägers unter Normalbedingungen sich in einem einigermaßen trockenen Zustand befindet. Diese Geschwindigkeit wird als MVTR-Wert gemessen.
Der hier verwendete Ausdruck ”monolithisch” bezieht sich auf eine Struktur, die im Wesentlichen fest, zusammenhängend, folienartig und undurchlässig ist und im Wesentlichen keine Löcher oder Risse aufweist, d. h. nicht porös ist.
Bei der mindestens einen Vliesschicht kann es sich um eine Vielzahl von Vliesstoffaufbauten handeln. Zu Beispielen für Vliesstoffe gehören (ohne Beschränkung hierauf) Spinnvliese, heißluftgezogene (meltblown) Stoffe, durch Flash-Spinning hergestellte Stoffe, Spunlaced-Vliesstoffe, Spunbond-Meltblown-Spunbond-Stoffe und Kombinationen davon.
Spinnvliesmatten (spunbonded fabrics) werden in den US-Patenten 4 340 563 , 3 692 618 , 3 802 817 , 3 338 992 und 5 643 653 beschrieben. Spinnvliesmatten enthalten herkömmlicherweise Fasern mit einer Größe von mehr als etwa 10 μm im Durchmesser und werden herkömmlicherweise aus thermoplastischen Polymeren, wie Polyolefinen, Polyamiden oder Polyestern, hergestellt.
Heißluftgezogene Fasern und heißluftgezogene Stoffe werden herkömmlicherweise durch Extrudieren eines thermoplastischen Polymeren durch eine feine Düse und anschließendes Behandeln des Polymerstroms mit einem Luftstrom von hoher Geschwindigkeit hergestellt, Heißluftgezogene Fasern weisen herkömmlicherweise einen Durchmesser von weniger als etwa 10 μm auf. Heißluftgezogene Fasern und Stoffe werden in den US-Patenten 3 849 241 , 4 307 143 und 4 663 220 beschrieben.
Ein weiterer Stoff, der herkömmlicherweise für Barrierezwecke verwendet wird und der gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausgerüstet werden kann, ist Tyvek^R, plexifilamentäres Flash-Spinnvlies aus Polyethylen der Fa. DuPont. Stoffe dieses Typs sind im US-Patent 3 081 519 beschrieben.
Ein weiterer Stoff, der gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist Evolon^R, ein Spinnvlies/Spunlaced-Stoff. Dieser Stoff ist aus splittbaren Fäden zusammengesetzt, die beim Splitten beim Spunlace-Verfahren feine Fasern mit guten Barriereeigenschaften ergeben. Beispielsweise beschreiben die US-Patente 5 899 785 und 5 970 583 eine Vlieswatte (nonwoven lap) aus sehr feinen Endlosfäden sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Vlieswatte unter Anwendung herkömmlicher Vliesherstellungsverfahren. Beim Rohmaterial für dieses Verfahren handelt es sich um einen Spinnvlies-Verbundstoff oder um Mehrkomponentenfasern, die in Längsrichtung durch mechanische oder chemische Einwirkungen splittbar sind. Beispielsweise kann eine Vlieswatte nach ihrer Bildung einem Hochdruck-Wasserstrahl ausgesetzt werden, der bewirkt, dass sich die Verbundfasern in Längsrichtung partiell voreinander trennen und sich untereinander verwickeln, was dem Endprodukt Festigkeit und mikrofaserartige Weichheit verleiht.
Bei einem weiteren Vliesstoff handelt es sich um Polyethylen- oder Polypropylen-Spunbond-Meltblown-Spunband(SMS)-Stoff. Bei SMS-Stoff handelt es sich um einen thermisch gebundenen Verbundstoff aus drei Vliesschichten: eine obere Spunband-Schicht, eine mittlere Meltblown-Faserschicht und eine untere Spunband-Schicht. Beispiele für SMS-Stoffe finden sich im US-Patent 5 885 909 .
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Vliesschicht durch eine gewebte, gewirkte, Papier- oder Netzschicht ersetzt werden kann, sofern eine derartige Schicht mit der atmungsaktiven Filmschicht verträglich ist und ihr Halt und Schutz verleiht, während diese flüssigkeitsundurchlässig und für Pathogene undurchlässig ist.
Die Vliesschicht kann auch mit Mitteln zur Modifikation ihrer Eigenschaften vorbehandelt werden, die aus dem Stand der Technik für zahlreiche spezielle Endanwendungsbedingungen bekannt sind. Zu derartigen Modifikatoren gehören (ohne Beschränkung hierauf) flammhemmende Mittel, wasserabstoßend ausrüstende Mittel, antimikrobielle Mittel, Weichmacher und antistatisch ausrüstende Mittel.
Die atmungsaktive Filmschicht umfasst typischerweise eine erste und zweite mikroporöse Filmschicht mit einer zwischen den mikroporösen Schichten angeordneten monolithischen Schicht. Durch die einhüllende oder sandwichartige Bauweise der atmungsaktiven Schicht wird diese Schicht gegen mechanische oder thermische Beschädigung geschützt und ermöglicht eine Bindung (z. B. durch Ultraschall oder durch thermische Einwirkung) bei sehr niedrigen Schichtdicken. Bei der mikroporösen Filmschicht handelt es sich vorzugsweise um ein thermoplastisches Polymeres, das aus der folgenden Gruppe (ohne Beschränkung hierauf) ausgewählt ist: lineares Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen niedrier Dichte, Polyethylen, Ethylen-Copolymere, Polypropylen, Polypropylen-Copolymere, Propylen-Ethylen-Copolymere, Metallocen-katalysierte Polyolefine, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere oder Blockcopolymere auf der Basis von Styrol und Butadien oder Triblockcopolymere auf der Basis von Styrol und Ethylen/Butylen. Diese mikroporöse Filmschicht kann auch aus Kombinationen, Gemischen und Derivaten der vorerwähnten Polymeren gebildet werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform können die erste und die zweite mikroporöse Schicht eine erste unmodifizierte Schicht (z. B. Polyethylen) und eine zweite modifizierte Schicht (z. B. Polyethylen) umfassen, wobei die modifizierten Schichten in Kontakt mit den monolithischen Schichten stehen. Die modifizierte mikroporöse Schicht kann durch Zusatz eines Acrylat-Copolymer-Kompatibilisierungsmittels, z. B. eines Copolymeren aus Ethylen und Methylacrylat (EMA), modifiziert werden. Säure/Acrylat-modifizierte Ethylen-Vinylacetat-Polymere, wie Bynel^R 3101 der Fa. DuPont, sind ebenfalls geeignete Kompatibilisierungsmittel zur Verbesserung der Haftung zwischen den mikroporösen Schichten und der monolithischen Schicht.
Bei der monolithischen Schicht handelt es sich vorzugsweise um eine thermoplastische Schicht oder Film. Bei der Schicht kann es sich um eine zusammenhängende, Ununterbrochene Sperrschicht handeln. Sie kann ein Flächengewicht von 1,0 bis 5,0 g/m² aufweisen. Die monolithische Schicht kann hygroskopisch sein und sie kann einen Klebstoff enthalten oder mit diesem vermischt sein. Zu geeigneten thermoplastischen Harzen zur Herstellung dieser Filme gehören Polyolefine, Polyester, Polyetherester, Polyamide, Polyetheramide, Ionomere und Urethane. Zu Beispielen für geeignete thermoplastische Polymere gehören Polyolefine, wie Polyethylen, Polypropylen, Poly-(1-buten), Poly-(2-buten), Poly-(1-penten), Poly-(2-penten), Poly-(3-methyl-1-penten), Poly-(4-methyl-1-penten), 1,2-Poly-1,3-butadien, 1,4-Poly-1,3-butadien, Polyisopren, Polychloropren, Polyacrylnitril, Poly-(vinylacetat), Poly-(vinylidenchlorid), Polystyrol und dergl.; Polyester, wie Poly-(ethylenterephthalat), Poly-(butylen)-terephthalat, Poly-(tetramethylenterephthalat), Poly-(cyclohexylen-1,4-dimethylenterephthalat) oder Poly-(oxymethylen-1,4-cyclohexylenmethylenoxyterephthaloyl) und dergl.; Polyetherester, wie Poly-(oxyethylen)-poly-(butylenterephthalat), Poly-(oxytetramethylen)-poly-(ethylenterephthalat) und dergl.; und Polyamide, wie Poly-(6-aminocapronsäure) oder Poly-(caprolactam), Poly-(hexamethyleriadipamid), Poly-(hexamethylensebacamid), Poly-(11-aminoundecansäre) und dergl. Gemäß einer Ausführungsform besteht die Filmschicht aus einem Blockpolyether-Copolymeren, wie einem Blockpolyetherester-Copolymeren, einem Polyetheramid-Copolymeren, einem Polyurethan-Copolymeren, einem Poly-(etherimid)-ester-Copolymeren, Polyvinylalkoholen oder einer Kombination davon. Als Copolyetherester-Blockcopolymere bevorzugt sind segmentierte Elastomere mit weichen Polyethersegmenten und harten Polyestersegmenten, wie sie im US-Patent 4 739 012 beschrieben sind. Geeignete Copolyetherester-Blockcopolymere werden von der Fa. DuPont unter der Bezeichnung Hytrel^R vertrieben. Geeignete Copolyetheramid-Polymere sind Copolyamide, die unter der Bezeichnung Pebax^R von der Fa. Atochem Inc., Glen Rock, N. J., USA, vertrieben werden. Geeignete Polyurethane sind thermoplastische Urethane, die unter der Bezeichnung Estane^R von der Fa. B. F. Goodrich Company, Cleveland, Ohio, USA, vertrieben werden. Geeignete Copoly-(etherimid)-ester sind im US-Patent 4 868 062 beschrieben.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Laminat mehr als drei Schichten umfassen. Zu geeigneten Beispielen gehören (ohne Beschränkung hierauf) die folgenden Laminatstrukturen, bei denen A und C jeweils äußere mikroporöse Schichten bedeuten und B eine innere monolithische Schicht bedeutet:
A-B-A
A-A-B-A
A-B-A-A
A-A-B-A-A
A-B-A-A-A
A-B-A-B-A
A-B-A-A-A-A-A
A-A-B-A-A-A-A
A-A-A-B-A-A-A
A-B-A-A-A-B-A
A-B-A-A-B-A-A
A-B-A-B-A-A-A
A-B-A-B-A-B-A
A-B-A-A-A-A-A-A
A-A-B-A-A-A-A-A
A-A-A-B-A-A-A-A und
A-B-A-A-A-A-B-A.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die mehrfach vorkommenden atmungsaktiven Schichten ”A” bei jeder der vorstehend aufgeführten beispielhaften Strukturen gleiche oder verschiedene mikroporöse Schichten darstellen können. Ferner kommt es in Betracht, dass jede atmungsaktive Schicht ”A” bei den vorstehenden Strukturen zwei oder mehr atmungsaktive Schichten umfassen kann, um die übrigen Filmeigenschaften besser zu steuern, z. B. die Fähigkeit zur Bindung an Vliesstoffe. Wenn beispielsweise in den vorstehenden Strukturen zwei atmungsaktive Schichten in einer atmungsaktiven Schicht ”A” vorliegen, lassen sich einige beispielhafte Filmstrukturen gemäß der nachstehenden Aufstellung angeben, wobei C die zweite atmungsaktive Schicht bedeutet:
A-C-B-C-A
A-C-A-C-B-C-A
A-C-B-C-A-C-A
A-C-A-C-B-C-A-C-A
A-C-B-C-A-C-A-C-A und
A-C-B-C-A-B-C-A,
wie aus der US-Patentanmeldung mit dem internen Aktenzeichen 20541US01 vom 12. August 2009 der Fa. Pliant Corporation hervorgeht.
Das erfindungsgemäße Laminat kann einen MVTR-Wert (Feuchtigkeitsdampf-Transmissionsrate) von mindestens 700 g/m²/24 h gemäß dem Test INDA, STM 70.4 (ASTM F-1249) unter Verwendung eines MOCON-Permatran W-Permeabilitätstestgeräts, Modell 100K, aufweisen. Vorzugsweise liegt der MVTR-Wert über 2000 g/m²/24 h und insbesondere über 3000 g/m²/24 h. Das Laminat kann die Norm ASTM F-1671 erfüllen. Das Laminat kann unter einem Druck von 1 psi 3 Minuten lang 70%igem Isopropanol standhalten.
Der Film ergibt ferner ein Laminat mit einer für den vorgesehenen Verwendungszweck ausreichenden Festigkeit. Beispielsweise weist das erhaltene Laminat bei Verwendung in Kleidung eine Grab-Gewebereißfestigkeit quer zur Maschinenrichtung von mindestens etwa 10 lb oder vorzugsweise von mindestens etwa 15 lb gemäß Definition in ASTM D1117.7 auf. Vorzugsweise liegt die Grab-Gewebereißfestigkeit im Bereich von etwa 8 bis 40 lb.
Das erhaltene Laminat weist vorzugsweise eine elektrostatische Abklingzeit von weniger als etwa 20 Sekunden, weniger als etwa 10 Sekunden, häufig weniger als etwa 5 Sekunden, noch häufiger von weniger als etwa 1 Sekunde und am häufigsten von weniger als etwa 0,5 Sekunden bei 50% relativer Luftfeuchtigkeit gemäß der Definition durch NFPA-99 auf.
Die mikroporöse Schicht und/oder monolithische Schicht können aus dem Stand der Technik bekannte Additive und Modifikationsmittel enthalten. Zu Beispielen gehören farbgebende Mittel, Weichmacher, Füllstoffe, Bindemittel, Pigmente, Antioxidantien, Stabilisatoren, antistatisch ausrüstende Mittel, Füllstoffe (z. B. Talcum, Siliciumdioxid, Ton und dergl.) und Elastomere. Der Zusatz von antibakteriellen oder antiviralen Mitteln, Koagulanzien, wie Gelatine oder Kollagen, kann erfolgen, um die Sperrwirkung gegenüber Pathogenen zu verstärken.
Das erhaltene atmungsaktive Filmlaminat kann gestreckt werden, wobei man Techniken, wie ein Strecken in Maschinenrichtung, ein Strecken quer zur Maschinenrichtung, gleichzeitiges oder sequentielles biaxiales Strecken, Strecken an ineinandergreifenden Walzen und dergl., anwendet. Das Strecken kann auch erreicht werden, indem man den Film durch das Blasfolienverfahren herstellt, wobei der Film in sämtlichen Richtungen durch den Druck innerhalb der Blase gestreckt wird. Das Strecken öffnet die Mikroporen in der Olefinschicht, während die monolithische Schicht dünner gemacht und gestreckt wird.
Ein Klebstoff kann auf den Film oder den Stoff durch zahlreiche Verfahren, wie Rotationstiefdruck, Sprühen, Siebdruck, Streubeschichtung oder positive Verdrängungsbeschichtung, aufgebracht werden. Für eine Steuerung der Zugabemenge des Klebstoffes werden Sprüh- oder Beschichtungsverfahren besonders bevorzugt.
Das Verfahren zum Aufbringen von thermisch aktiviertem Klebstoff sollte vorzugsweise eine diskontinuierliche Beschichtung des Klebstoffes durch die atmungsaktive Schicht und/oder die faserige Schicht hindurch ermöglichen, um den MVTR-Wert des Verbundbarrierematerials aufrechtzuerhalten. Typische Zugabemengen des Klebstoffes für eine akzeptable Bindung liegen im Bereich von etwa 1 bis etwa 12 g/m². Der Typ des Klebstoffes und das Auftrageverfahren sollten vorzugsweise eine akzeptable Bindung zwischen der atmungsaktiven und der faserigen Schicht bei einer minimalen Klebstoffmenge ermöglichen. Der Klebstoff, die atmungsaktive Schicht und der Faserschicht-Stoffträger sind vorzugsweise gegenüber herkömmlichen Sterilisationsverfahren, wie gamma-Bestrahlung und Ethylenoxid, stabil und sollten vorzugsweise nach der Sterilisation keinen starken oder beißenden Geruch entwickeln. Der Klebstoff soll vorzugsweise nach der Laminierung keine Verringerung des MVTR-Werts bewirken.
Die atmungsaktive Schicht und die mindestens eine Vliesschicht können durch verschiedene thermische Bindeverfahren zusammengefügt oder verbunden werden, wozu Heißkalandrieren, Ultraschallbindung, Punktverklebungen, Heißlufttechniken, Strahlungsheizen, Infrarotheizen und dergl. gehören.
Alternativ können der Klebstoff oder das Bindungsmittel den Fasern der Vliesschicht einverleibt werden, um die Laminierung der Vliesschicht an die atmungsaktive Schicht zu unterstützen. Bei einer Ausführungsform können zwei verschiedene thermisch aktivierte Klebstoffmaterialien verwendet werden, d. h. es können ein erster thermisch aktivierter Klebstoff und ein zweites thermisch aktiviertes Klebstoffmaterial ausgewählt werden. Es ist wichtig, dass die zum Verbinden der zwei Schichten angewandte Temperatur niedriger ist als der Schmelzpunkt der Bestandteile der atmungsaktiven Schicht oder der Vliesschicht, um die Unversehrtheit der atmungsaktiven Schicht oder Vliesschicht aufrechtzuerhalten und dadurch die Gefahr der Bildung von feinen Löchern und eines Festigkeitsverlustes während des Laminationsvorgangs zu verringern. Somit ist es für die vorliegende Erfindung wichtig, dass die atmungsaktive Schicht oder die Vliesschicht insgesamt nicht ihren Gesamtschmelzpunkt erreichen und dadurch die Unversehrtheit und Barriereeigenschaften des erhaltenen Gegenstands beeinträchtigen. Bei einer Ausführungsform liegt der Schmelzpunkt des thermisch aktivierten Klebstoffmaterials um mindestens 10°F, vorzugsweise mindestens um 25°F und insbesondere um mindestens 50°F unter den Schmelzpunkten der Bestandteile der Vliesschicht und der atmungsaktiven Schicht.
Durch ”lokalisierte” Heißverkleben mittels eines Klebeadditivs und/oder eines diskreten Klebemusters wird eine Maßnahme bereitgestellt, um eine sichere Befestigung bei minimaler Schädigung der atmungsaktiven Filmschicht zu erreichen, während gleichzeitig gute Biegeeigenschaften für das Gesamtlaminat aufrechterhalten werden. Ferner kann ein derartiges Klebemuster auch in einer bestimmten Gestalt oder Form vorliegen, z. B. als Logo oder Stoffmuster, um dem Laminat (der Kleidung) ein verbessertes ästhetisches Erscheinungsbild zu verleihen.
Zu Beispielen für Klebstoffmaterialien gehören Polyamide, Ethylen-Copolymere, wie Ethylen-Vinylacetat (EVA), Ethylen-Ethylacrylat (EEA), Ethylen-Acrylsäure (EAA), Ethylen-Methylacrylat (EMA) und Ethylen-n-Butylacrylat (ENBA), Baumharz und dessen Derivate, Kohlenwasserstoffharze, Polyterpenharze, ataktisches Polypropylen und amorphes Polypropylen. Hierzu gehören ferner vorwiegend amorphe Ethylen-Propylen-Copolymere, die üblicherweise als Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR) bezeichnet werden, sowie eine Klasse von Materialien, die als zäh gemachtes Polypropylen (TPP) und olefinische thermoplastische Polymere bezeichnet werden, wobei EPR mechanisch oder molekular über eine im Reaktor ablaufende Mehrstufenpolymerisation im Polypropylen oder in Polypropylen/Polyethylen-Gemischen dispergiert wird.
Ein Beispiel für einen Klebstoff ist Rextac^R RT 2215, ein von der Fa. Huntsman vertriebener amorpher Poly-α-olefin(APAO)-Klebstoff. Zu weiteren Beispielen für Klebstoffe gehören Vestoplast^R 608, ein amorpher Poly-α-olefin(APAO)-Klebstoff der Fa. Evonik, und Pulverklebstoffe, wie Klebstoffe auf Polyester- und Polyamidbasis, wie Grillex 9, Grillex D1365E oder Grillex 1531E der Fa. EMS.
Das nachstehende Beispiel dient lediglich zur weiteren Erläuterung des Wesens der Erfindung, ist aber in keiner Weise als eine Einschränkung des Schutzumfangs, der durch die beigefügten Ansprüche definiert wird, zu interpretieren.
Beispiel

Ein dreischichtiges Laminatmaterial, das einen mehrschichtigen, atmungsaktiven, flüssigkeitsundurchlässigen Film umfasst, der sandwichartig zwischen zwei Schichten aus SMS-Polypropylen-Vlies angeordnet ist, wird gebildet. Die mehrschichtige, atmungsaktive, flüssigkeitsundurchlässige Filmschicht mit einem Flächengewicht von 25 g/m² wurde von der Fa. Pliant Corporation, IL, hergestellt und bestand aus monolithischen und mikroporösen Schichten. Das SMS-Polypropylen-Vliesmaterial wies ein Flächengewicht von 18 g/m² auf und wurde von der Fa. First Quality Nonwovens, Inc., PA, geliefert. Die Filmschicht und Vliesschichten wurden miteinander unter Verwendung von etwa 3 g/m² amorphem Poly-α-olefin(APAO)-Klebstoff, Huntsman Rextac^R RT 2215, verklebt. Die Materialzusammensetzungen sind in den folgenden Tabellen angegeben. 3-schichtiges Laminatmaterial

Schicht Material	Flächengewicht
Schicht 1 Polypropylen SMS	18 g/m²
Schicht 2 Hybridfilm	25 g/m²
Schicht 3 Polypropylen SMS	18 g/m²

Hybridfilmzusammensetzung

Schicht	Material	Flächengewicht
Schicht 1	Mikroporöses Polyethylen (PE)	5,7 g/m²
Schicht 2	Mikroporöses PE w/EMA-Kompatibilisierungsmittel	5,6 g/m²
Schicht 3	Monolithisches DuPont Hytrel^R 8206 w/EMA-Kompatibilisierungsmittel	2,4 g/m²
Schicht 4	Mikroporöses PE w/EMA-Kompatibilisierungsmittel	5,6 g/m²
Schicht 5	Mikroporöses Polyethylen (PE)	5,7 g/m²

(EMA: Copolymeres aus Ethylen und Methylacrylat)

Das Laminatmaterial wurde nach üblichen Testverfahren getestet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Ergebnisse für das 3-schichtige Laminat

Eigenschaft	Einheit	Laminat
Flächengewicht	osy	1,9
MD-Trapezoid-Reißfestigkeit	lb	5.2
XD-Grab-Zugfestigkeit	lb	15,6
MD-Handleometer	g	91
XD-Hardleometer	g	37,0
Martindale	mg	4,9
MVTR	g/m²/Tag	2500
Hydro Head	cm	181
PPT*	Bewertung (1–6)	1
ASTM F1670	P/F	bestanden
ASTM F1671	P/F	bestanden

*Internes Testverfahren zur Bestimmung des Druck-Eindringverhaltens eines simulierten Desinfektionsmittels auf Alkoholbasis durch einen Stoff (PPT)

Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der vorliegenden Erfindung und sind nicht als Einschränkung anzusehen. Obgleich einige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wurden, ist es für den Fachmann ersichtlich, dass zahlreiche Abänderungen an den beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne in wesentlichem Umfang von der neuen Lehre und den Vorteilen der Erfindung abzuweichen. Demzufolge fallen alle derartigen Modifikationen unter den in den Patentansprüchen definierten Umfang der Erfindung. Die Erfindung wird nachstehend anhand der folgenden Ansprüche definiert, wobei auch äquivalente Ausführungsformen der Ansprüche darunter fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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US 5981038 [0004]
US 4433026 [0006]
US 5027438 [0006]
US 4443511 [0006]
US 4867881 [0006]
US 5409761 [0006]
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US 6410465 [0007]
EP 1034075 B1 [0008]
US 4340563 [0024]
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US 3802817 [0024]
US 3338992 [0024]
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US 3849241 [0025]
US 4307143 [0025]
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US 3081519 [0026]
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US 5885909 [0028]
US 4739012 [0033]
US 4868062 [0033]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM F-1670:2003 und F-1671:2003 [0003]
ASTM F-1249 [0036]
Norm ASTM F-1671 [0036]
ASTM D1117.7 [0037]
ASTM F1670 [0050]
ASTM F1671 [0050]

Claims

Laminat für Schutzkleidung, das für Flüssigkeiten und Pathogene undurchlässig ist, wobei das Laminat Folgendes umfasst: mindestens eine Vliesschicht (ungewebte Schicht); und eine atmungsaktive Filmschicht, die mit der Vliesschicht verbunden ist und erste und zweite mikroporöse Filmschichten und eine zwischen der ersten und zweiten mikroporösen Filmschicht angeordnete monolithische Schicht umfasst.
Laminat nach Anspruch 1, wobei die monolithische Schicht der atmungsaktiven Filmschicht Capolyetherester, Copolyetheramid oder ein Urethan-Polymeres umfasst.
Laminat nach Anspruch 1, wobei die monolithische Schicht der atmungsaktiven Filmschicht ein Flächengewicht von 1,0 bis 5,0 g/m² aufweist.
Laminat nach Anspruch 1, wobei es sich bei der monolithischen Schicht um eine thermoplastische Schicht oder Film und um eine zusammenhängende, ununterbrochene Barriereschicht handelt.
Laminat nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite mikroporöse Filmschicht der atmungsaktiven Filmschicht Polyethylen oder Polypropylen umfassen.
Laminat nach Anspruch 1, wobei die atmungsaktive Filmschicht eine Dicke von 20 bis 25 μm aufweist.
Laminat nach Anspruch 1, wobei die atmungsaktive Filmschicht einen INDA STM 70.4-99-Wert und MVTR-Wert von mindestens 700 g/m²/24 h aufweist.
Laminat nach Anspruch 1, das den Test ASTM F-1671 besteht.
Laminat nach Anspruch 1, das gegenüber 70% Isopropanol unter einem Druck von 1 psi 3 Minuten beständig ist.
Laminat für Schutzkleidung, das gegenüber Flüssigkeiten und Pathogenen undurchlässig ist, wobei das Laminat folgendes umfasst eine erste Vliesschicht; eine zweite Vliesschicht; und eine atmungsaktive Filmschicht, die zwischen der ersten und zweiten Vliesschicht angeordnet ist und erste und zweite mikroporöse Filmschichten und eine zwischen der ersten und zweiten mikroporösen Filmschicht angeordnete monolithische Schicht umfasst.
Laminat nach Anspruch 10, wobei die atmungsaktive Filmschicht mit mindestens einer der ersten und zweiten Vliesschichten durch thermische Bindung, Klebstoffbindung oder Ultraschallbindung oder eine Kombination davon verbunden ist.
Laminat nach Anspruch 10, wobei die monolithische Schicht der atmungsaktiven Filmschicht ein Flächengewicht von 1,0 bis 5,0 g/m² aufweist.
Laminat nach Anspruch 10, wobei es sich bei der monolithischen Schicht um eine thermoplastische Schicht oder Film und um eine zusammenhängende ununterbrochene Barriereschicht handelt.
Laminat nach Anspruch 10, wobei die mikroporösen Filmschichten der atmungsaktiven Filmschicht mikroporöses Polyethylen oder mikroporöses Polypropylen umfassen.
Laminat nach Anspruch 10, wobei die atmungsaktive Filmschicht eine Dicke von 20 bis 25 μm aufweist.
Laminat nach Anspruch 10, wobei die atmungsaktive Filmschicht einen INDA STM 70.4-99-Wert und MVTR-Wert von mindestens 700 g/m²/24 h aufweist.
Laminat nach Anspruch 10, das den Test ASTM F-1671 besteht.
Laminat nach Anspruch 10, das gegenüber 70% Isopropanol unter einem Druck von 1 psi 3 Minuten beständig ist.