NO173195B - Gasspermeabelt, vaeskeimpermeabelt ikke-vevd materiale, fremgangsmaate for fremstilling og anvendelse derav - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et gasspermeabelt, væskeimpermeabelt ikke-vevd materiale, fremgangsmåte for fremstilling og anvendelse derav.

I mange medisinske anvendelser er det nødvendig med et omslag eller dekningsmateriale som er motstandsdyktig overfor penetrering av fluider inneholdende bakteriell kontaminasjon, men som også er permeabel overfor gasser. Gasspermeabilitet er ønskelig for eksempel for å tillate infusjon av en gass så som damp eller etylenoksyd for sterilisering, eller for å muliggjøre passasje av luft og vanndamp når materialet blir anvendt som en drapering for dekking av pasienter eller for å fremstille kirurgiske antrekk. Det er også nødvendig med væskeimpermeable, gasspermeable materialer for ikke-medisinske anvendelser så som beskyttende bekledning.

Ved konstruksjon av et slikt materiale er det vanskelig å forhindre penetrering av væsker uten å gjøre materialet utilstrekkelig permeabelt for luft. Forskjellige metoder som omfatter anvendelse av vannavstøtende overflatebehandling eller laminering av flere lag er blitt foreslått for å oppnå den ønskede kombinasjon av egenskaper. Vannugjennomtren-gelig, gasspermeabelt laminert materiale omfattende et lag av hydrofobe, mikrofine fibre fremstilt ved en tørrformende, blåse/smelteprosess, smelte-bundet til et lag av konjugerte fibre som har et lavtsmeltende hylster og en høytsmeltende kjerne, er beskrevet i US 4.657.804 (Mays et al.). Dette materialet blir impregnert med et vannavstøtende bindemiddel og behandlet med en vannavstøtende appretur.

Det ikke-vevde materialet ifølge foreliggende oppfinnelse er et enkelt lag, ikke et laminat, og er ugjennomtrengelig for vann og permeabel for gasser uten impregnering med et vann-frastøtende bindemiddel eller behandling med en vann-avstøtende overflate. GB 1.411.776 beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av et ikke-vevd materiale ved termisk konsolidering av en blanding av celluloseholdige massefibre, termoplastiske bindefibre og høyeresmeltende syntetiske fibre, påføring av et organisk bløthetsbevarende middel til floret, og påfølgende tørking. DE 3.323.467 beskriver en fremgangsmåte for å danne et ikke-vevd materiale ved sammenslutning av et aggregat av varmesmeltende adhesivkompo-sittfibre, ikke en blanding av to forskjellige polyolefinmasser og et stapelfiber som i foreliggende oppfinnelse. Det er ingen dispersjon av en blanding av fibre i vann som danner et lag fra dispersjonen eller tørking av laget. EP 151.485 beskriver en våt papirdannende fremgangsmåte for fremstilling av et ikke-vevd materiale fra en blanding av et polyester kortfiber og et fusjonsbindbart kort fiber. Ingen polyolefinmasser blir anvendt. Ingen av disse ikke-vevde materialene er i enkelte lag som er permeable overfor gasser og impermeable overfor væsker.

Et materiale som kan bli fremstilt ved en våtdannende prosess og hemme penetrering av væsker inneholdende bakteriell kontaminasjon og som også er gasspermeabelt, uten å trenge en vann-avstøtende overflatebehandling eller laminering til andre materialer, ville utgjøre en forbedring i forhold til fortiden tilgjengelige materialer.

Foreliggende oppfinnelse vedrører følgelig et ikke-vevd materiale bestående av et enkelt lag av en termisk konsolidert blanding som er impermeabel for væsker og permeabel for gasser, kjennetegnet ved at det omfatter

1) 5 1o til 30 % av en første polyolefinmasse,

2) 15 % til 90 56 av en annen polyolef inmasse med et smeltepunkt på minst 20°C høyere enn den første

polyolefinmassen og

3) 5 % til 55 # av et stapelfiber, basert på totalvekten av blandingen.

Foreliggende oppfinnelse vedrører også fremgangsmåte for fremstilling av et ikke-vevd materiale som er impermeabelt for væsker og permeabelt for gasser, kjennetegnet ved at man

1) dispergerer i vann en "blanding omfattende

a) 5 % til 30 % av en første polyolefinmasse,

b) 15 io til 90 % av en annen polyolef inmasse med et

smeltepunkt på minst 20" C høyere enn den første

polyolefinmassen og

c) 5 % til 55 ia av et stapelfiber, basert på totalvekten av materialet, i nærvær av minst én

vannoppløselig polymer og i fravær av et overflate-aktivt middel,

2) danner et ark fra den vandige dispersjon,

3) tørker og

4) oppvarmer arket til en temperatur som er tilstrekkelig for å smelte den første polyolefinmassen.

Oppfinnelsen vedrører også anvendelse av det ovennevnte ikke-vevde materialet for fremstilling av et kirurgisk materiellomslag, en kirurgisk drapering eller beskyttende bekledning.

Polyolefinmasser er velkjente innenfor området. Se for eksempel "Pulp, Synthetic", Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd. Ed. (New York, 1982), Vol. 19, s. 420-435. Disse massene er veldig fine, meget forgrenede, diskontinuerlige fibriler dannet av termoplastiske polymerer. Deres visuelle fremtoning og dimensjoner ligner meget på tremasse. Polyolefinmasser tilveiebringer væskebarriereegen-skaper uten å trenge vannavstøtende overflatebehandlinger eller laminering til andre materialer. Polyolefinmassene gjør det også mulig å binde det flytende-impermeable materialet til andre materialer uten anvendelse av adhesiver, for eksempel, ved termisk eller ultrasonisk binding.

Eksempler på polymerer som polyolefinmassene er fremstilt fra, er polyetylen, polypropylen, poly(4-metylpenten-l), kopolymerer av etylen og propylen og kopolymerer av etylen og propylen og andre 1-olefiner så som 1-buten og 1-heksen. Polyolef inmassene kan være sammensatt av bare én av disse polymerene, eller de kan være sammensatt av blandinger av to eller flere av polymerene. Den foretrukne lavere smeltende polyolefinmassen er polyetylenmasse og den foretrukne høyere smeltende polyolefinmassen er polypropylenmasse.

Stapelfibre tilveiebringer den ønskede gasspermeabiliteten til det ferdige produktet. Stapelfibre tilveiebringer også lagstyrke, spesielt før materialet blir tørket og termisk konsolidert. Fibre med en lengde på 5-10 mm er foretrukket for våtforming. Ønsket luftpermeabilitet vil variere med hva produktet skal anvendes for, f.eks. vil et materiale anvendt for fremstilling av et plagg være mere gasspermeabelt enn et materiale anvendt for pakking av kirurgisk utstyr. Et hvilket som helst intrinsisk hydrofobt stapelfiber kan bli anvendt, for eksempel fibre av polypropylen; polyetylen; etylen/propy-lenkopolymerer; polyester; akryliske; kopolymerer av etylen og andre 1-olefiner så som buten, heksen, okten eller 4-metylpenten-1; og fibre fremstilt for mere enn én av disse polymerene, for eksempel et bikomponent polyester/polypropylen, polyester/polyetylen eller polyetylen/polypropylenfiber. Polypropylenstapelfibre er foretrukket.

Det termisk konsoliderte, væskeimpermeable materialet ifølge denne oppfinenlsen kan eventuelt omfatte 0,5 % til 20 # tremasse for å tilveiebringe ytterligere våt-vev-styrke. Mengden av tremasse som blir anvendt må være slik at de flytende barriereegenskapene til produktet ikke blir negativt påvirket.

Ingenting annet enn bladingen av polyolefinmasser og stapelfibre er nødvendig for å danne den nødvendige kombinasjonen av egenskaper i det endelige produktet, dvs. impermeabilitet for væsker og permeabilitet overfor gasser. Væskeimper-meabiliteten til materialet ifølge foreliggende oppfinnelse er angitt ved en Mason Jar testverdi på minst 60 minutter (INDA-testmetode 80,7). Materialet har også en Frazier luftpermeabilitet på minst 3,048 m<3> pr. minutt pr. m<2> ved 1,27 cm vanntrykk (ASTM-testmedtode D-737). Luftpermeabilite-ten blir anvendt som et mål på komforten til en person som blir dekket med materialet, samt et mål på hvor godt en sterilisert gass vil passere gjennom materialet.

Vaeskeimpermeable materialer ifølge oppfinnelsen blir fremstilt ved en vår-formende fremgangsmåte. De syntetiske massene, og eventuelt tremassen, blir først dispergert i vann ved høy skjærhastighet. Dispergerte stapelfibre blir deretter tilsatt. De faste stoffene blir deretter justert til et nivå som er lavt nok for å opprettholde en god dispersjon. Grad av faste stoffer vil variere avhengig av nøyaktigheten av agiteringen i et spesielt system. Dispersjonen av masser og stapelfibre blir deretter dannet til et lag, presset og tørket for å fjerne vann, og oppvarmet til en temperatur tilstrekkelig for å smelte den lavere smeltende syntetiske massen. Fusjonen av den lavere smeltende syntetiske massen binder fiberblandingen sammen og øker styrken på det ferdige produktet.

En god dispersjon av syntetisk masse og stapelfiber i vann er essensielt for å danne et jevnt våt-lagt lag. Derimot må tilsetning av våte surfaktanter til vannet unngås i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen på grunn av at dette vil gjøre laget hydrofilt. Eliminering av surfaktanter forbedrer også våt-vev-styrken og muliggjør dermed lavere basisvekter. Lave basisvektmaterialer blir drapert og kan bli foldet lettere enn høye basisvektmaterialer og er billigere. Den syntetiske massen kan bli tilstrekkelig dispergert ved tilsetning av minst én vann-oppløselig polymer til vannet. Egnede vannopp-løselige polymerer omfatter anioniske akrylamidkopolymerer, hydroksypropylguar og blandinger derav. En kombinasjon av en anionisk akrylamidkopolymer og hydroksypropylguar er foretrukket. Hydroksypropylguar kan bli tilsatt i tørr form i løpet av høy skjaerevandig dispersjon av de syntetiske massene eller som en oppløsning etter at de syntetiske massene er dispergert i vann. En oppløsning av akrylamid-kopolymeren ble tilsatt etter det høye skjæredispergerings-trinnet. En foretrukket fremgangsmåte for tilsetning av kombinasjonen av de to vannoppløselige polymerene omfatter tilsetning av hydroksylpropylguar i et nivå på 10 ppm til 75 ppm til det dispergerende utstyret og tilsetning av 7 ppm til 50 ppm akrylamidkopolymer til den formende delen av papirma-skinen .

Det kan være ønskelig å binde andre stoffer til den ene eller begge sider av det væskeimpermeable materialet ifølge oppfinnelsen for å forsterke andre egenskaper enn væskeimper-meabiliteten og gasspermeabiliteten, f.eks. ytterligere styrke eller bløthet. Egnede materialer som kan bli bundet til det væskeimpermeable materialet omfatter vevde stoffer og stoffer fremstilt ved konvensjonelle ikke-vevde fremgangsmå-ter så som spinnebundet, sydd, kardet eller hydrosammen-filtrede ikke-vevde materialer. Hvis et annet materiale er bundet til begge sidene av det væskeimpermeable materialet, kan det samme materialet bindes til begge sidene eller så kan et annet materiale bli bundet til hver av sidene. For eksempel kan et sammensatt stoff bli fremstilt ved binding av et lag av spunnet bundet materiale til den ene siden av det væskeimpermeable materialet for å tilveiebringe ytterligere styrke, og binding av et kardet stapelfiberlag til den andre siden for å forbedre bløtheten og draperbarheten.

Alle prosentangivelsene i denne beskrivelsen er i vekt hvis ikke annet er angitt.

EKSEMPEL 1

Dette eksempel beskriver fremstilling av et våt-lagt ikke-vevd materiale med følgende sammensetning: 40 % PULPEX P-AD polyolefinmasse (Hercules Incorporated)

20 % PULPEX E-A polyolefinmasse (Hercules Incorporated)

40 % HERCULON T-153 polypropylenstapelfiber, 2,2 denier med en lengde på 10 mm (Hercules Incorporated).

PULPEX E-A, som er en polyetylenmasse, og PULPEX P-AD, som er en polypropylenmasse, blir åpnet separat i en skiveraffinør, og deretter pumpet til maskinrommet i en Fourdriniertype papirmaskin. Stapelfibre blir deretter tilsatt i maskinrommet, og de faste stoffene i maskinrommet blir justert til 0,25 %. En oppløsning av GENDRIV 492SP hydroksypropylguar-gummi (Aqualon Company) blir satt til maskinrommet i et nivå på 75 ppm i væsken.

Dispersjonen av masser og stapelfibre blir tilveiebragt i formingsseksjonen av en papirmaskin hvor det blir tilsatt tilstrekkelig RETEN 523P anionisk akrylamidkopolymer (Hercules Incorporated) for å tilveiebringe et nivå på omtrent 10 ppm i den lave konsistensformingsseksjonen. Konsistensen ved masseutløpet til strømningsrynkestagen (flow spreader) er 0,08 %>.

Det ikke-vevde som blir dannet har en basisvekt på 30,5 g pr. m2. Materialet blir delvis smeltekoblet ved å føre hver side mot en trommel belagt med et ikke-klebende materiale og med en overflatetemperatur på 123°C. Det resulterende produktet har en tetthet på 0,31 g/cm<5> og en Frazier luf tpermeabilitet på 14,11 m<5> pr. minutt pr. m<2> ved 1,27 cm vanntrykk. Produktet har et Mason Jar testresultat på mer enn 60 minutter før det oppstår penetrering av en 1 % natrium-kloridoppløsning.

EKSEMPEL 2

Dette eksempel beskriver fremstilling av et våt-lagt ikke-vevd materiale med følgende sammensetning: 10 % bleket bartre krafttremasse raffinert til 500

Canadian Standard Freeness (CSF)

10 % PULPEX E-A polyolefinmasse (Hercules Incorporated)

40 % PULPEX P-AD polyolefinmasse (Hercules Incorporated) 40 % HERCULON T-153 polypropylenstapelfiber, 2,2 denier med en fiberlengde på 5 mm (Hercules Incorporated).

Formingsmetoden beskrevet i eksempel 1 blir anvendt, inkludert anvendelse av hydroksypropylguar og akrylamidkopolymer i de spesifiserte mengdene.

Dispersjonen av fibrene blir formet til et ikke-vevd materiale med en 33,8 g pr. m<2> basisvekt og behandlet på en av de følgende måtene: a) materialet blir fortettet mellom to stålruller belastet pneumatisk og oppvarmet til 121°C. Produktet har en Frazier luftpermeabilitet (ASTM testmetode D-737) på 0,67 m<5> pr. minutt pr. m<2> meter ved 1,27 cm vanntrykk.

b) Materialet blir fortettet i en laminator bestående av et gummiteppe holdt opp mot en oppvarmet ståltrommel

ved 345 KPa lufttrykk, med en trommeloverflatetem-peratur på 149°C. Det resulterende produktet har en tetthet på 0.47 g/cm<5> og en Frazier luftpermeabilitet på 1,37 m<5> pr. minutt pr. m<2> ved 1,27 cm vanntrykk.

c) Materialet blir delvis smeltet ved å føre hver side mot en trommel belagt med et ikke-klebende materiale

og med en overflatetemperatur på 123"C. Det resulterende produktet har en tetthet på 0,28 g/cm<5> og en Frazier luf tpermeabilitet på 4,6 m<5> pr. min. pr. m<2 >ved 1,27 cm vanntrykk.

Prøvene (a) og (c) blir testet ved Mason Jar testen (INDA testmetode 80,7) og motstod penetrering av en 1 # natrium-kloridoppløsning i over 60 minutter.

EKSEMPEL 3

Dette eksemplet beskriver fremstilling av et våtlagt, ikke-vevd materiale med følgende sammensetning: 40 % PULPEX P-AD polyolefinmasse (Hercules Incorporated)

20 % PULPEX E-A polyolefinmasse (Hercules Incorporated)

35 % HERCULON T-153 polypropylenfiber (2,2 denier, 5 mm) (Hercules Incorporated) 5 % HERCULON T-153 polypropylenf iber (2,2 denier, 1.0 mm)

(Hercules Incorporated)

Den formende metoden beskrevet i eksempel 1 blir anvendt, inkludert anvendelse av hydroksypropylguar og akrylamid kopolymer i mengdene som angitt.

Når materialet blir smeltet på en trommeltørker med en ikke-klebrig overflate, har det resulterende ikke-vevde materialet en basisvekt på 39 g pr. m2 , en tetthet på 0,26 g/cm5 , en Frazier luf tpermeabilitet på 11,1 m<5> pr. minutt pr. m<2> ved 1,27 cm vanntrykk, en Mason Jar testverdi som er større enn 60 minutter og en maskinretningsslitestyrke på 403 N/m).

EKSEMPEL 4

Det ikke-vevde materialet fremstilt som beskrevet i eksempel 3 blir plassert på et lag bestående av 9 g pr. m<2> ikke-bundet kardet polypropylenstapelfiber, og ytterligere 9 g pr. m<2> polypropylenstapel blir kardet på toppen av det ikke-vevde materialet. De tre lagene blir sendt gjennom en punktbindende kalander med indre oppvarming til 138°C. Det resulterende laminatet med tre lag har en basisvekt på 57 g pr. m2 , en tetthet på 0,22 g/cm<5>, en Frazier luftpermeabilitet på 11,9 m<5> pr. minutt pr. m<2> ved 1,27 cm vanntrykk, en Mason Jar testverdi som er større enn 60 minutter og en maskinslite-styrke på 665 N/m).

Claims (9)

1. Ikke-vevd materiale, bestående av et enkelt lag av en termisk konsolidert blanding som er impermeabel for væsker og permeabel for gasser, karakterisert ved at det omfatter

1) 5 ia til 30 ia av en første polyolef inmasse,

2) 15 i til 90 i av en annen polyolef inmasse med et smeltepunkt på minst 20°C høyere enn den første polyolefinmassen og

3) 5 ia til 55 ia av et stapelfiber, basert på totalvekten av blandingen.

2. Materiale ifølge krav 1, karakterisert ved at det i tillegg omfatter 0,5 Sé til 20 ia tremasse.

3. Materiale ifølge kravene 1 og 2, karakterisert ved at den første polyolef inmassen er polyetylenmasse, den andre polyolefinmassen er polypropylenmasse og stapelfibrene er polypropylenstapelfibre.

4 . Fremgangsmåten for fremstilling av et ikke-vevd materiale som er impermeabelt for væsker og permeabelt for gasser, karakterisert ved at man 1) dispergerer i vann en blanding omfattende a) 5 i til 30 ia av en første polyolef inmasse, b) 15 io til 90 ia av en annen polyolef inmasse med et smeltepunkt på minst 20°C høyere enn den første polyolefinmassen og c) 5 ia til 55 ia av et stapelfiber, basert på totalvekten av materialet, i nærvær av minst én vannoppløselig polymer og 1 fravær av et overflate-aktivt middel, 2) danner et ark fra den vandige dispersjon, 3) tørker og 4) oppvarmer arket til en temperatur som er tilstrekkelig for å smelte den første polyolefinmassen.

5 . Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at blandingen som anvendes i trinn (1) i tillegg omfatter 0,5 i til 20 % tremasse,

6. Fremgangsmåte ifølge kravene 4 og 5, karakterisert ved at den første polyolefinmassen som anvendes er polyetylenmasse, den andre polyolefinmassen er polypropylenmasse og stapelfiberene er polypropylenstapelfiber.

7. Fremgangsmåte ifølge kravene 4 og 5, karakterisert ved at den vannoppløselige polymeren som anyendes er en kombinasjon av en anionisk akrylamidkopolymer og hydroksypropylguar.

8. Anvendelse av et ikke-vevd materiale bestående av et enkelt lag av en termisk konsolidert blanding som er impermeabel for væsker og permeabel for gasser, omfattende

1) 5 # til 30 ia av en første polyolefinmasse,

2) 15 ia til 90 ia av en annen polyolef inmasse med et smeltepunkt på minst 20°C høyere enn den første polyolefinmassen og

3) 5 ia til 55 i av et stapelfiber, basert på totalvekten av blandingen, for fremstilling av et kirurgisk materiellomslag eller en kirurgisk drapering.

9. Anvendelse av et Ikke-vevd materiale bestående av et enkelt lag av en termisk konsolidert blanding som er impermeabel for væsker og permeabel for gasser, omfattende

1) 5 # til 30 io av en første polyolef inmasse,

2) 15 % til 90 % av en annen polyolef inmasse med et smeltepunkt på minst 20°C høyere enn den første polyolefinmassen og

3) 5 % til 55 % av et stapelfiber, basert på totalvekten av blandingen, for fremstilling av beskyttende bekledning.