NO157855B - Fleksibel lagdelt artikkel. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fleksibel lagdelt artikkel og spesielt en syntetisk artikkel i arkform som utviser penetreringsmotstand for væsker så som vann, blod eller alkohol men som tillater passasje av vanndamp.

En slik artikkel kan anvendes i, eller omfatte, en hospital-klesdrakt, eller et telt så som et "black-out"-telt.

Kirurgdrakter eller omslag for beskyttelse av kirurgisk pre-parerte områder av hud fra forurensning bør også beskytte kirurger og sykepleiersker mot smitte ved kontakt med upre-parerte og besmittede områder på pasientens hud. En kirurg-drakt bør representere en steril barriere som beskytter pasi-enten fra smitte ved kontakt med kirurgen fordi bakterier som avsettes på overflaten av omslaget eller dekslet kan suges gjennom kapillære kanaler til pasientens hud og bakterier som er tilstede på pasientens hud kan suges i motsatt ret-ning.

Det er vel annerkjent at klesdrakter må være "pustende" for

å være komfortable. Imidlertid er det ikke nødvendig at luft passerer gjennom klesdrakten for at denne skal være komfortabel men kun at vanndamp fra utsvetning transporteres fra innsiden til utsiden slik at undertøy ikke blir fuktig og at det kan oppnås en naturlig fordampningskjøleeffekt. Pustbarhet og evne til å transportere den indre dampfuktighet til det ytre anvendes vekselvis i denne diskusjon.

Transport av vann gjennom et lag kan oppnås på et antall måter. Vekeeffekt er den mest vanlige når større mengder fuktighet skal transporteres. Materialet med vekevirkning er hydrofilt slik at en vanndråpe som plasseres på overflaten av slike materialer former en kontaktvinkel på mindre enn 90° slik at de fukter spontant. De er også porøse med porer som er sammenknyttet for å muliggjøre baner gjennom det vekevirkende materialet. Flytende vann beveger seg ved hjelp av kapillærvirkning fra den indre overflate til den ytre overflate hvor det fordamper. Selv om vekevirkende materialer kan motstå én trykkindusert strøm av væske igjennom dem som følge av kroket og lang strømningsbane vil de lett transportere væske ved kapillærvirkning fra den ytre overflate til den indre overflate og er således uegnet som hospitaldrakter. Den komfortvirkning som tilskrives bomullsklær følger av bomullens evne til å transportere vann til den ytre overflate hvor den lett kan avdampe og tilveiebringe kjøling. Et annet naturlig vekevirkende materiale er lær hvis komfortvirkning skyldes pustbarhet via vekevirkning.

Det er kjent fra US-patent nr. 4.187.390 å tilveiebringe en fleksibel lagdelt artikkel for anvendelse i hospitalklesdrakter og telt og som muliggjør transport av vanndamp gjennom disse og som omfatter: a) et fleksiblet lag av et hydrofilt materiale med en vann-darnptransmisjon sum overstiger iOOO g/m<2>/døgn og med en økende kontaktvinkel for vann som overskrider 90°c. b) et kontinuerlig hydrofilt lag festet til overflaten av det hydrofobe lag, hvilket hydrofile lag har en vanndampteansmi-sjon som overskrider 1000 g/m /døgn.

I henhold til det nevnte US Patent er det hydrofile lag an-ordnet innerst, dvs fra den side hvor fuktigheten skal ut fra. I henhold til foreliggende oppfinnelse er det hydrofile lag festet til den ytre overflate av det hydrofobe lag. Det hydrofile lag kan inneholde et pulverformig faststoff eller flytende additiver. Foretrukne faste tilsetningsmidler er pigmenter og foretrukne flytende addiviter innbefatter antistatiske midler. Et ytterligere indre tekstillag kan om ønsket festes til den indre overflate av det hydrofobe lag av styrke- eller estetiske hensyn.

Laminatet som definert ovenfor kan ha de følgende egenskaper: bakteriepenetreringstid over 1000 min*, vanninnføringstrykk over 1,4 kp/cm 2 , vanndampgjennomgang over 2000 g/m 2/døgn, det kan gjøres antistatisk og utviser en ikke-skinnende ytre overflate.

Oppfinnelsen skal nærmere beskrives ved hjelp av eksempel og under henvisning til tegningene hvori:

Fig. 1 viser et tverrsnitt av et laminat i henhold til foreliggende oppfinnelse, Fig. 2 viser grafisk vanninntrengningstrykkdata for 10 forskjellige prøvematerialer innbefattende et laminat i henhold til oppfinnelsen, Fig. 3 viser grafisk bakteriepenetreringstid i minutter for de samme 10 prøvene ifølge fig. 2. Fig. 4 viser skjematisk i tverrsnitt et prøveapparat for å bestemme vanndamptransmisjonen gjennom en prøve av materialet, og

Fig. 5 viser grafisk vanndamptransmisjonen i g/m2/

døgn for de samme 10 prøver som i fig. 2.

Det er tilveiebrakt et fleksibelt, pustbart laminat, f.eks. for anvendelse i hospitalklesdrakter eller telt og hvor laminatet er i stand til å forhindre at væsker så som blod, alkohol og vann penetrerer mot det indre og samtidig tillater at vanndamp så som perspirasjon passerer til det ytre. Artikkelen omfatter et indre lag av et hydrofobt materiale og et ytre vedheftende lag av et hydrofilt materiale som kan inneholde et ønsket faststoff eller flytende additiv. I motsetning til laminatet ifølge oppfinnelsen vist i US-patent nr. 4.187.390 så omfatter dette et ytre hydrofobt lag festet til et indre hydrofilt lag hvis hensikt er å blokkere transport av overflatenedsettende midler så som oljer tilstede i svette.

Forskjellige tekniske definisjoner er gitt i US-patent nr. 4.187.390 vedrørende de hydrofobe og hydrofile materialer og betegnelsen hydrofil film anvendt i foreliggende oppfinnelse er begrenset til kontinuerlige filmer innbefattende skummende filmer med lukkede celler. Slike skummende filmer vil ikke tillate strøm av gasser eller væsker igjennom åpne porekanaler i materialet men kan overføre betydelige mengder vann gjennom filmen ved absorpsjon av vann på en side av filmen hvor vanndampkonsentrasjonen er høy og desorpsjon eller fordampning av vannet på den motsatte side av filmen hvor vanndampkonsentrasjonen er lav.

Hvis en kontinuerlig film av hydrofilt materiale utsettes for luft inneholdende en betydelig vanndampmengde på den ene side av filmen og luft inneholdende mindre vanndamp på den andre side så vil den siden av filmen som er eksponert for den høyere vanndampkonsentrasjon absorbere vannmolekyler som diffunderer gjennom filmen og desorberes eller fordampes på siden som er eksponert mot den lavere vanndampkonsentrasjon. På denne måte vil vanndamp effektivt transporteres gjennom filmen på en molekyl pr. molekylbasis.

De hydrofile materialer ifølge oppfinnelsen behøver nødven-digvis ikke å utvise hydrofile overflateegenskaper indikert ved økende vannkontaktvinkel. I realiteten utviser de to viste eksempler på egnede hydrofile materialer en kontaktvinkel som overskrider 90° og kan således betraktes som hydrofob i så henseende.

De hydrofile materialer for anvendelse ved foreliggende oppfinnelse er selektive ved at de absorberer og transporterer vann men ikke overflateaktive midler og organiske materialer generelt, de tillater heller ikke gasser så som oksygen og nitrogen å strømme lett gjennom dem under hydrostatisk trykk. De er også resistente til hydraulisk strøm av væsker, innbefattende vann. Disse kontinuerlige, hydrofile filmer er spesielle ved at de transporterer vann kun ved en absorp-sjons-/fordampningsmekanisme. De overfører ikke vann ved kapillær virkning eller ved vekevirkning. Det er antatt at vannmolekylene ikke overføres i assosiasjon med andre vannmolekyler som ved normale, hydrauliske og kapillære strømmer. I realiteten danner de hydrofile filmer i kombinasjon med en hvilken som helst tekstil anvendt som et substrat et nyttig vanntett ark som utviser en vanndampgjennomtrengelighet som generelt ikke er mindre enn vanndampgjennomgangen for tek-stilen som anvendes som substrat.

To kommersielt tilgjengelige hydrofile materialer er funnet å utvise de nødvendige egenskaper. En er en organisk polymer med et hydrofilt grunnskjelett under handelsnavnet "Hypol". "Hypol" er en reaktiv forpolymer som kan fornet-tes med vann og/eller multifunksjonelle aminer, innbefattende blokkerte karbamatåminer. "Hypol" har et grunnskjelett av polyoksyetylenenheter som er avsluttet av toluendiiso-cyanatgrupper. Strukturen er i det vesentlige en forgrenet polyeter med maksimalt 3 reaktive isocyanatgrupper (NCO) pr., molekyl. Det andre hydrofile materialet er et fluorkarbon med hydrofile sidegrupper og som selges under handelsnavnet "Nafion". "Nafion" er et perfluorsulfonsyreprodukt. Det er beskrevet som en kopolymer av tetrafluoretylen og en mono-mer så som perfluor-3, 6-dioksa-4-metyl-7-oktensulfonsyre.

Som følge av den store kjemiske forskjell mellom disse hydrofile polymerer er det antatt at ytterligere egnede hydrofile materialer kan være nyttige.

Til den valgte hydrofile polymer eller polymerer og før fornetning tilsettes om ønsket, et pigment i pulverform for å tilveiebringe en ikke-glinsende overflate for materialet. Ved støping av den hydrofile film inneholdende eventuelt nødvendig pigment på det hydrofobe lag og deretter utføre fornetning så erholdes laminatet. Andre ønskelige bestanddeler så som antistatiske midler kan også tilsettes. Enkeltlag kan fremstilles separat og lagene forenes ved hjelp av et klebemiddel.

Det indre lag av den to-lagede utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er hydrofobt, porøst og gassgjennomtrenge-lig. Med hydrofob menes i denne forbindelse at vann ikke vil spre seg ut på materialet og suges inn i dets porøse struktur. En vanndråpe som plasseres på overflaten av et meget hydrofobt lag vil forbli i form av en tilnærmet sfær-isk kule med en kontaktvinkel som er større enn 90 o.

En film av porøst, ekspandert polytetrafluoretylen som er oppvarmet over dens krystallinske smeltepunkt etter ekspan-sjon er funnet å være et ideelt hydrofobt lag. Disse filmer er meget porøse en egenskap som gir dem gode termiske isola-sjonsegenskaper, likevel er porene meget små hvilket fører til høye vanninntrengningstrykk. Dette porøse materialet tillater vanndamp å diffundere fra en sone med et relativt høyt vanndamptrykk inne i en kirurgs klesdrakt til en sone med lavere vanndamptrykk på den kjøligere utside. I US-patent nr. 3.953.566 beskrives fordelaktige mikroporøse, eks-panderte polytetrafluoretylen-hydrofobe filmer under handelsnavnet "GORE-TEX" (W. L. Gore & Associates, Inc., Elkton, Maryland, USA.

Andre hydrofobe materialer for anvendelse som det indre lag innbefatter høykrystallinske filmer av ekspandert PTFE, som ikke er varmet over deres krystallinske smeltepunkt, samt filmer av andre mikroporøse hydrofobe polymerer så som polypropylen, som utviser de nødvendige vanngjennomtrengelighets-og vanntetthetsegenskaper. En sådan film selges under navn-et "Celgard". Andre hydrofobe lag som er mindre egnede fordi deres isolerende egenskaper tillater at vann fukter gjennom dem ved lave trykk er også nyttige. Disse innbefatter tettvevede tekstiler av fine hydrofobe fibere innbefattende polyolefinfibere så som polyetylen og polypropylen, poly-tetraf luoretylenfibere og andre fibere behandlet med hydro-fobgjørende midler. Også tette ikkevevede baner av de ovenfor beskrevne fibere kan anvendes.

De hydrofile og hydrofobe lag kan forenes under anvendelse av forskjellige fremgangsmåter. Kantene av lagene kan sam-menknyttes, eksempelvis ved sying eller ved hjelp av et klebemiddel. Alternativt kan et klebemiddel påføres for å forene deler av overflatearealet av de to lag. Denne teknikk kan i en viss grad redusere tilgjengelig areale for transmisjon av vanndamp, men størstedelen av arealet for-blir intakt.

En annen teknikk som kan være nyttig er å støpe det hydro-:. file lag direkte på et mikroporøst, hydrofobt lag under anvendelse av et tilstrekkelig hydraulisk trykk til å bringe den hydrofile polymer til å penetrere inn i overflatehulrommene til det hydrofobe lag og derved forankre det hydrofile lag til det hydrofobe lag.

Den lagdelte artikkel ifølge oppfinnelsen kan med fordel innarbeides i et antall laminatkombinasjoner. Tekstillag kan adderes for styrke og av estetiske hensyn til både det hydrofile lag og det hydrofobe lag. F.eks. i en anvendelse så som i hospitalklær er det ønskelig å tilveiebringe et indre lag av en tekstil så som en polyester-bomullsblanding i en lettvektsvevnad tilstøtende den indre overflate av det hydrofobe lag for å øke styrken og for å gi den sammensatte kombinasjon et typisk tekstilgrep. For dette formål er det ikke nødvendig med et ytterligere tekstillag og dette er fordelaktig fordi støving elimineres.

Vanndamptransmisjonshastigheten gjennom den lagdelte artikkel ifølge foreliggende oppfinnelse bør være over 1000 g/m 2/ døgn og fortrinnsvis over 2 000 g/m 2/døgn for å muliggjøre at fuktighet unnslipper fra det indre av det innelukket som er dannet av artikkelen. Disse meget høye nivåer for vanndamptransmisjon kan oppnås selv om det hydrofobe lag og det hydrofile lag er klebemiddelforenet i et punktvis mønster over arealet av arkene.

/Énkeltlagene og den sammensatte lagdelte artikkel bør være fleksibel og fortrinnsvis myk og føyelig hvis artikkelen skal anvendes i klesdrakter så som hospitaldrakter og i telt. En betydelig fordel ved foreliggende oppfinnelse er at vanntetthet, bakterietetthet og vanndampgjennomgang kan oppnås i en lett komfortabel konstruksjon.

Laminatet ifølge oppfinnelsen er skjematisk vist i tverrsnitt i fig. 1. i figuren er laminatet 8 vist og omfatter et additivinneholdende hydrofillag 4 knyttet til et hydrofobt lag 2, laget 2 er eventuelt knyttet til et tekstillag 6. Pilen er ment å indikere vanndamptransmisjonen gjennom laminatet.

Et laminat i henhold til oppfinnelsen ble undersøkt og sammenlignet med 9 andre kommersielt tilgjengelige hospital-klesdraktmaterialer. Prøvene er nummerert for sammenlign-ingshensyn som følger:

1. Fiberforsterket tissue (enkeltlag)

2. Fiberforsterket tissue (dobbeltlag)

3. Bomullslerretforsterket tissue

4. "Spunlace" inne-vevet

5. "Spunlace" ikke-vevet forsterket med polyetylen

6. Spunneforenet polyester

7. Spunneforenet polyetylen

8. 14 0 type muslin

9. Tettvevet "pima","quarpel"-behandlet

10. Laminat i henhold til oppfinnelsen.

De første 7 prøver er engangsartikler mens de 3 siste kan anvendes på nytt.

Laminatet ifølge oppfinnelsen ble fremstilt som følger:

Den hydrofile polymer ble fremstilt ved å sammenblande i en blandeanordning de følgende bestanddeler i de angitte rela-tive mengder:

Denne hydrofile polymerblanding ble deretter påført direkte på det hydrofobe lag (ekspandert PTFE-film med en densi-tet på 0,4 g/cc, tykkelse 0,0 375 mm, porevolum ca. 82% og med en nominell porestørrelse på 0,2 pm, solgt under handelsnavnet "GORETEX" under anvendelse av tilstrekkelig hydraulisk trykk til å forårsake at den hydrofile polymer penetrerte inn i overflatehulrommene i det hydrofobe lag og derved ble det hydrofile lag forankret til det hydrofobe lag. Kombinasjonen ble oppvarmet til 175°C for å for-. nette den hydrofile polymer.

En lett polyester bomullshullet trikottekstil ble deretter festet tilden hydrofobe lagside av det sammensatte lag under anvendelse av et konvensjonelt oppløst uretanklebemiddel og termoplastiske lamineringsteknikker.

Til slutt ble det hydrofile lag av den sammensatte konstruksjon behandlet i et bad med en 2 vekt%<1>ig oppløsning av "Nopcostat SGG11" (Diamond Shamrock Chemical Company) for å tilveiebringe antistatiske egenskaper.

Væskebarriereegenskapene for operasjonsrommaterialer ble vanligvis bestemt ved å måle grad av vanntetthet. De ovenfor nevnte 10 eksempler ble sammenlignet under anvendelse av Mullins's Burst Test (Fed. Std. 191, Method 5512). Ved denne prøve blir vannmotstand for materialet målt ved kontinuerlig å forøke vannets trykk på en side av materialet til enten vannet kommer gjennom materialet eller prøven brister.

Fig. 2 viser resultater av vanninntrengningsforsøket for hver av de anvendte materialer. Alle bortsett fra prøvene 5 og 10 falt igjennom i 0,07 - 0,14 kp/cm 2-området. Prøven 5 hadde et kontinuerlig polyetylenark. Prøven 10, nemlig laminatet ifølge oppfinnelsen utviste et vanninntrengningstrykk pa ca. 1,5 kp/cm <2>ved denne bestemmelse.

Bakteriepenetreringen for hver~av de ovenfor nevnte prøver ble også målt. For hver måling ble anvendt et to-kamret kar hvor kamrene var separert av prøven som skulle under-søkes. Begge kamrene ble fylt slik at begge sider av prøven ble fuktet hvoretter det øvre kammer ble inokulert med psudomonis auriginosa. Prøver ble deretter uttatt fra hvert av de undre kamre med stigende tider på 5 og 15 min. og ved 1, 8, 24, 48 og 72 h og deretter undersøkt med hensyn til tilstedeværelsen av bakterier.

Fig. 3 viser resultatene av bakteriepenetreringsforsøkene. Den horisontale akse i fig. 3 er logaritmisk og viser en nesten 1000 gangers forbedring for de beste prøver over de dårligste. Som det kan ses penetrerte bakteriene prøve 8

i løpet av mindre enn 10 min. For prøvene 5 og 10 var det ikke bakterier tilstede og etter 72 timer ble undersøkelsen avbrutt.

En viktig egenskap for et draktmateriale som anvendes i operasjonsrom er komfort for kirurgen. Mange materialer er ugjennomtrengelige for bakterier men er uegnet for bruk i arbeidsomgivelser. Måling av komfort for et materiale er vanskelig da det ikke bare innbefatter materialegenskaper men også er avhengig av fysiologiske og psykologiske variab-le.

På basis av vekt (letthet), så hadde den spunneforenede poly-etylenprøve som er blant de som kan fornyes, en flate-

vekt på ca. 34 g/m 2 mens laminatet ifølge oppfinnelsen hadde en flatevekt på ca. 100 g/m 2. Av de andre prøver som kunne anvendes på nytt hadde prøven 8 en flatevekt på 128 g/m 2 og prøven 9 en flatevekt på ca. 2 05 g/m 2.

Vanndampgjennomgangen på hver prøve ble målt under anvendelse av apparatet vist i fig. 4. Vanndamptransmisjonen eller pustbarhet er en viktig faktor ved at en pustbar drakt tilr-later at perspirasjon kan avgå. Fig. 4 viser et omvendt koppapparat hvori en omvendt kopp 10 inneholder vann 12 og er ved den åpne ende dekket av en film av ekspandert PTFE 18 og er■forseglet til en kanal 16 gjennom hvilken luft passerer. Materialprøven 8 fastklemmes umiddelbart tilstøt-ende filmen 18 i luftkanalen. På denne måte vil kun fuktig luft og ikke væske passere gjennom filmen 18 til prøven 8. Vekttapet for koppen med tiden tilveiebringer et mål for vanndamptransmisjonsegenskapene for hver prøve.

Fig. 5 viser vanndampgjennomgangen for hver av de ovenfor 10 nevnte prøver.

Av alle de 10 undersøkte prøver var kun laminatet i henhold til oppfinnelsen (a) væsketettt, (b) bakterieugjennomtrenge-lig og (c) komfortabel (som reflektert av de anvendte prøv-er) .

Selv om vanntetthet, bakterietetthet, pustbarhet og ikke-skinnende ytre overflate, ikke-støvende og antistatiske egenskaper kan erholdes ved hjelp av foreliggende oppfinnelse og er beskrevet under henvisning til hospitaldrakter og kleder vil det forstås at det finnes mange andre anvendel-ser. For eksempel vil et sortpigmentert laminat være egnet for fremstilling av blendingstelt.

Claims (8)

1. En fleksibel lag-delt artikkel egnet for anvendelse i hospitaldrakter eller andre omhyllninger som har en klart definert innside og utside og som består av: et fleksibelt lag av et hydrofobt materiale med en vanndamptransmisjon pa over 1000g/m 2/døgn og en vannkontaktvinkel overstigende 90°, og et kontinuerlig hydrofilt lag festet til det hydrofobe lag som har en vanndamptransmisjon overstigende 1000 g/m 2/døgn, karakterisert ved at det hydrofile lag er festet til den ytre overflate av det hydro -fobe lag.

2. Lagdelt artikkel ifølge krav 1, karakterisert ved at det . hydrofile-- lag inneholder et flytende antistatisk middel,

3. Lagdelt artikkel ifølge krav 1 eller 2 karakterisert ved at det hydrofile lag inneholder et fast, pulverformig pigment.

4. Lagdelt artikkel ifølge kravene 1-3 karakterisert ved at et tekstillag er festet til den indre overflate av det hydrofobe lag.

5. Lagdelt artikkel ifølge kravene 1-4 karakterisert ved en bakteriepenetreringstid på over 1000 min., fortrinnsvis over 5000 min.

6. Lagdelt artikkel ifølge kravene 1-5 karakterisert ved et vanninntrengningstrykk på over 2

1,4 kp/cm .

7. Lagdelt artikkel ifølge kravene 1-5 karakterisert ved en vanndamptransmisjon på over 2000 g/m 2 /døgn, fortrinnsvis over 4000 g/m 2/døgn.

8. Lagdelt artikkel ifølge kravene 1-5 k a r a k - ' terisert ved at det hydorfobe lag er ekspandert porøst paiytetrafluoretylen som er oppvarmet over dets krystallinske smeltepunkt, porøst polypropylen, polyeter-polyuretan eller en perfluor-sulfonsyremembran.