TW202327538A - 在吸收材料中的防臭和抗微生物層 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及AM/AV材料,其包括:頂片層,此層包含含有頂片聚合物組合物的纖維;底片層,此層包含含有底片聚合物組合物的纖維;和位於其間的吸收芯;其中至少一個所述層、例如頂片層的纖維包含AM/AV化合物,並且其中頂片層的纖維顯示在第一次施加水之後的再潤濕值小於5g,和/或顯示根據ISO 20743:2013檢測的金黃色葡萄球菌效力log減少值大於2.6。

Description

在吸收材料中的防臭和抗微生物層
交叉引用
本申請涉及和要求2021年9月16日提交的美國臨時申請No.63/245,109的優先權,其經此引用併入本文。 領域
本發明涉及吸收材料,其包含AM/AV層並且具有(接近永久的)防臭和/或抗病毒和/或抗微生物(AM/AV)性能。特別是,本發明涉及由包含AM/AV化合物和聚合物的聚合物組合物製成的AM/AV層,其向吸收材料貢獻出乎意料的AM/AV性能。
具有防臭和/或抗病毒和/或抗微生物(AM/AV)性能的吸收材料日益受到關注。這些產品用於吸收流體,例如體液。
常規的吸收材料例如吸收性用品是已知的。這些材料/用品可以包括像兒童和成人內褲那樣穿著的用品,像學步孩童訓練褲那樣穿著的用品,尿布,以及婦女衛生產品和成人/兒童失禁用品。這些吸收材料設計用於提供吸收和容納體液例如尿液、糞便和經血的能力。
吸收材料或用品通常包括至少三層:可滲透液體的體側襯墊(頂片); 基本上不能滲透液體的外部覆蓋層(底片),其可以按照疊置方式與頂片相連;以及位於底片和頂片之間的吸收芯。頂片是內表面,其在穿戴期間接觸穿戴者的皮膚。底片是與頂片相反的外表面,其在穿戴期間接觸穿戴者的衣物。
一些吸收材料也是已知的。例如,美國專利No. 8,167,861公開了一次性吸收用品,其具有彈性內層,此內層具有外表面和麵朝穿戴者的內表面。彈性內層中具有至少位於用品襠部區域內的延伸的開口,並且能夠至少沿著用品的側向方向伸展。用品的底片層位於彈性內層的對面,並且能夠至少沿著用品的側向方向伸展。吸收組合體在彈性內層和底片層之間固定到彈性內層,並且吸收組合體的尺寸大於彈性內層的開口,由此基本上覆蓋整個開口。吸收組合體能夠至少沿著用品的側向方向伸展,從而其側向伸展針對彈性內層的側向伸展做出回應。
雖然多年來已經知道吸收材料,但是用於構成它們的材料仍然由於配製和生產這些材料的新技術而持續發展。
一些具有抗微生物性能的粗地毯紗和織物也是已知的。例如,美國專利4,701,518公開了在水與鋅化合物、磷化合物中製備的抗微生物性尼龍,由此形成地毯纖維。此方法制得用於地毯的尼龍纖維,其具有18旦尼爾/纖絲(dpf),並通過常規熔體聚合方法製備。這種地毯纖維通常具有明顯高於30微米的平均直徑,這通常不適合用於貼近皮膚的應用。
雖然一些文獻公開了吸收材料,但是仍然需要能實現以下性能的協同組合的吸收材料:吸收性、AM/AV效力(包括防臭效力)和任選地生物相容性,例如刺激和過敏。
在一些情況下,本發明涉及AM/AV材料,其包括:頂片層,此層包含含有頂片聚合物組合物的纖維,所述頂片聚合物組合物包含聚合物和AM/AV化合物,所述聚合物例如是聚醯胺,AM/AV化合物例如是鋅化合物;底片層,此層包含含有底片聚合物組合物的纖維;和位於其間的吸收芯;其中至少一個所述層的纖維包含AM/AV化合物,且其中至少一個所述層的纖維顯示根據ISO 17299-3(2014)檢測的廁所異味減少值大於50%,和/或顯示根據ASTM E3160(2018)檢測的大腸桿菌( Escherichia coli)效力log減少值大於4.0,和/或顯示在第一次施加水之後的再潤濕值小於5g,和/或顯示根據ISO 20743:2013檢測的金黃色葡萄球菌( Staph Aureus)效力log減少值大於2.6,和/或顯示抵抗氣味、微生物、細菌、病毒、真菌或寄生蟲或其組合的效力。所述聚合物組合物可以包含聚合物,所述聚合物包括熱塑性聚合物、聚酯、尼龍、人造絲、聚醯胺、聚烯烴、聚烯烴對苯二甲酸酯、聚烯烴對苯二甲酸酯二醇、co-PET或聚乳酸,或它們的組合。在每層中的纖維可以具有1微米至50微米的平均纖維直徑。頂片可以具有5gsm至40 gsm的基準重量(basis weight),和/或可以是熔噴型、紡粘型、電紡絲型、水刺紡絲型或暫態紡絲型(flashspun)。頂片層和/或底片層可以具有25微米至500微米的厚度,和/或底片層具有25微米至500微米的厚度。所述聚合物組合物可以具有基於聚合物總重量計的大於1.5重量%水的吸濕率。AM/AV材料可以還包括襯墊層,其包含襯墊聚合物組合物並且位於頂片層和吸收芯之間;和/或包括收集分佈層,其包含ADL聚合物組合物並且位於頂片層和吸收芯之間;和/或包括壓紋層,其包含壓紋聚合物組合物並且位於吸收芯和底片層之間。吸收芯可以包含吸收材料,並且AM/AV粉末組合物包含AM/AV化合物和聚合物。
本發明也涉及AM/AV材料,其包括:頂片層,此層包含含有頂片聚合物組合物的纖維;底片層,此層包含含有底片聚合物組合物的纖維;和位於其間的吸收芯;其中AM/AV材料包含AM/AV粉末組合物,其任選地分散在吸收芯中和/或分散在所述層之一中,並且其中AM/AV材料具備上述性能。AM/AV粉末組合物包含AM/AV化合物、例如鋅化合物,並且包含聚合物、例如聚醯胺。聚合物組合物可以包含聚合物,所述聚合物包括熱塑性聚合物、聚酯、尼龍、人造絲、聚醯胺、聚烯烴、聚烯烴對苯二甲酸酯、聚烯烴對苯二甲酸酯二醇、co-PET或聚乳酸,或它們的組合。
本發明也涉及製備AM/AV材料的方法,此方法包括以下步驟:提供頂片層、底片層和吸收芯,所述頂片層包含含有頂片聚合物組合物的纖維,底片層包含含有底片聚合物組合物的纖維,其中至少一個所述層的纖維包含AM/AV化合物;將吸收芯佈置在頂片層和底片層之間;其中至少一個所述層的纖維具備上述性能。在一些情況下,所有層都沒有進行用於改善初始吸濕性和/或親水性的處理。
介紹
通常已知吸收材料由至少一種具有高吸收性的材料製成,例如用作織物或層的構造。吸收材料通常設計為用於在許多應用中吸收例如流體、液體、蓬鬆固體和/或漿液(在這裡單獨或集合稱為流體或體液)。在許多情況下,流體是從人體或動物身體排出的流體,例如尿液、糞便和經血。示例性的吸收材料包括用於失禁用品工業中的產品或服裝,婦女衛生用品,醫用襯墊和寵物墊。
常規的吸收材料存在許多缺點,至少是因為它們設計用於簡單地吸收和留存液體。這是不利的,因為伴隨著這些流體有許多不利影響,例如包括細菌的生長、微生物活性、令人不悅的氣味和通常不健康的環境。
現在發現使用本文公開的在吸收材料中的防臭、抗菌、抗微生物和/或抗病毒(“AM/AV”)的化合物,例如作為在吸收材料結構中的AM/AV層或作為在一個或多個吸收材料層中佈置的AM/AV粉末,能有益地提供在所得吸收材料中的吸收性和AM/AV性能的協同組合。AM/AV材料顯示抵抗氣味、微生物、細菌、病毒、真菌或寄生蟲或其組合的效力。當與由吸濕性聚合物例如聚醯胺製成的織物一起使用時(統稱為AM/AV(聚合物)組合物),添加AM/AV化合物是特別有利的。本發明人發現,可以有效地通過用AM/AV化合物處理來抗衡體液的不利影響。在一些具體情況下,且不受限於任何理論,假定一些聚合物的吸濕性質能夠吸入液體,並允許AM/AV化合物與流體相互作用以抗衡/抵抗它們,從而延遲或清除所伴隨的氣味、真菌、微生物和/或病毒,並促進更健康的環境。在一些情況下,使用上述AM/AV化合物或層能夠有利地防止從吸收材料散發令人不悅的氣味。
一般而言,一些用於吸收材料中的烯烴織物必須進行處理以使這些織物具有更高的吸濕性/親水性。例如,將複合液體施加到常規的烯烴頂片層。有利的是,本文討論的織物不需要這種處理。所以,可以減少或不再需要這些昂貴的處理步驟,進而提供有利的工藝效率。
重要的是,雖然一些常規的粘合劑和粘合劑施塗方法是已知的,但是仍然存在關於層間粘合的問題。目前發現在使用一些特定層材料例如AM/AV織物的情況下會加劇這些問題。例如,沒有獲得適當的接觸和粘合。而且,許多常規的粘合劑和施塗方法由於其組分之間的相互作用而可能對AM/AV織物/層的AM/AV性能產生不利影響。
本發明人發現,在使用AM/AV層的情況下,特定的粘合方法和設備可以優選用於確保在層之間的適當接觸,而且避免對AM/AV層的AM/AV性能的不利影響。特別是,發現當與AM/AV層一起使用時,一些粘合劑具有特別好的性能。而且,特定的施塗/製備方法是出人意料地有效和高效的。
除了吸濕性的益處之外,還發現本文公開的AM/AV聚合物組合物出人意料地是順從的,具有柔軟的感覺(低的旦尼爾/小直徑),並且對穿戴者的皮膚沒有刺激。這在貼近皮膚的應用中是特別有益的。由於此原因,發現本文公開的AM/AV化合物、例如鋅化合物是特別有利的(與銀或其它對皮膚親合性不太好的化合物相比)。
下面將詳細討論包含AM/AV化合物和聚合物組分的AM/AV聚合物組合物。
本發明涉及吸收性的AM/AV材料,其具有AM/AV性能。特別是,本發明提供吸收材料,其包含如本文所述的一種或多種AM/AV吸收材料。如上所述,吸收材料設計用於保護使用者以避免(長時間)接觸流體,例如體液,包括液體,顆粒物和所伴隨的空氣中的病原體,例如細菌和/或病毒。
AM/AV材料可以是織物或襯墊層或纖維的集合體,和在一些情況下,AM/AV材料可以包含多個層(但是也可以考慮單層材料)。在一些實施方案中,本發明涉及顯示有益性能的AM/AV材料,例如本文所述的那些性能。本發明的吸收性AM/AV材料可以用於各種工業中,包括失禁用品、婦女衛生、公共安全、健康護理、寵物和紡織品工業中。示例性的AM/AV材料包括(但不限於)尿布、婦女衛生產品和寵物墊。
在一些情況下,AM/AV材料可以包括頂片層。通常,頂片層可以是能滲透液體的體側層。頂片可以提供內表面,此內表面在穿戴期間與穿戴者的皮膚接觸。頂片層包含纖維,所述纖維是由頂片聚合物組合物製成或含有頂片聚合物組合物。頂片聚合物組合物可以包含聚合物和AM/AV化合物,例如聚醯胺和鋅化合物,如下文所詳述。
AM/AV材料可以包括底片層。通常,底片層可以是基本上(或完全)可滲透的層。底片可以提供內表面,此內表面在穿戴期間與穿戴者的皮膚接觸。在一些情況下,底片可以是與頂片相反的外表面,其在穿戴期間與穿戴者的衣物接觸。在一些情況下,底片可以具有位於其外部的層,例如紋理層,在這種情況下紋理層可以在穿戴期間與穿戴者的衣物接觸(或如果穿戴尿布且未穿著外部衣物時面朝空氣)。在其它應用中,其中AM/AV材料本身未被穿戴(例如在寵物墊中),底片層可以暴露出來(暴露於空氣或地面),或者底片層外部的紋理層可以暴露出來。底片層包含纖維,所述纖維是由底片聚合物組合物製成或含有底片聚合物組合物。底片聚合物組合物可以與頂片聚合物組合物不同(但是可以考慮這兩種組合物是相同的)。
在一些實施方案中,AM/AV材料可以包括吸收芯,其位於頂片層和底片層之間。在一些情況下,吸收芯直接與頂片層和底片層相鄰。在一些情況下,吸收芯與其它層相鄰,但是仍然位於頂片層和底片層之間。
至少一個AM/AV材料層的纖維包含AM/AV化合物,並且AM/AV化合物向AM/AV材料的AM/AV性能做出貢獻。例如,根據ISO 17299-3(2014)檢測,至少一個層(或其纖維)顯示廁所異味減少值大於50%,例如大於60%、大於70%或大於80%。廁所異味可以使用特定的試驗化學品來檢測,例如氨、乙酸、異戊酸、硫化氫、吲哚和/或壬烯醛。至少一個層(或其纖維)能減少關於一種或多種這些試驗化學品的廁所異味。
在一些情況下,AM/AV材料或其層是對於穿戴者/使用者無害的。例如,可以檢測AM/AV材料或其層以評價該材料的體外細胞毒性(例如根據ISO 10993-5:2009),和/或評價該材料產生皮膚刺激的潛力(例如根據ISO 10993-10:2010)。在一些實施方案中,本文所述的AM/AV材料或其層能充分地通過這些試驗。
在一些情況下,本發明涉及AM/AV材料,其包括頂片層和底片層和吸收芯。AM/AV材料可以還包含AM/AV粉末組合物。AM/AV粉末組合物可以對AM/AV材料的AM/AV性能做出貢獻。例如,根據ISO 17299-3(2014)檢測,AM/AV材料可以顯示廁所異味減少值大於50%。在一些情況下,AM/AV粉末組合物包含AM/AV化合物,和任選地包含聚合物,例如聚醯胺,和任選地包含鋅化合物。在一些實施方案中,AM/AV粉末組合物分散在吸收芯中和/或分散在所述層之一中,例如頂片層或底片層或其它的第三層。AM/AV化合物可以對AM/AV性能做出貢獻。
在一些實施方案中,所述AM/AV材料顯示抗微生物和/或抗病毒性能。特別是,抗微生物和/或抗病毒性能可以來源於從本文所述的聚合物組合物形成AM/AV材料。如下文進一步詳細討論,聚合物組合物顯示較高的金屬保留率。結果,從聚合物組合物形成的AM/AV材料可以顯示永久的、例如接近永久的AM/AV性能。特別是,金屬保留率可以允許AM/AV材料進行洗滌和/或重複使用,且不會降低效果,例如不會降低AM/AV性能。這是與常規材料相比的顯著改善,常規材料通常隨著時間損失AM/AV作用,例如由於靜態衰減。
與常規材料不同,本發明的AM/AV材料有利地採用一個或多個層,所述層除了依賴於物理過濾性能之外,還提供AM/AV性能,例如破壞病原體的性能。換句話說,所述AM/AV材料不僅通過限制病原體的吸入起保護作用,而且通過在病原體有機會進入或接觸身體之前經由與AM/AV層接觸來破壞病原體。AM/AV性能至少部分地通過用於形成層的纖維的組成來實現。至少一個層含有聚合物組分和AM/AV化合物,例如鋅和/或銅,其在一些情況下包埋在聚合物結構中(但是可以不是聚合的共聚物中的組分)。AM/AV化合物在纖維的聚合物中的存在提供了破壞病原體的性能。結果,本文所述的物品能防止病原體的生長或病原體經由接觸來傳遞,否則將導致病原體傳播。重要的是,因為AM/AV化合物可以包埋在聚合物結構中,所述AM/AV性能是耐久性的,並且不容易磨損或洗出。因此,本文所述的AM/AV材料實現了AM/AV效力和吸收性能的協同組合(和任選地生物相容性,例如刺激和致敏)。相比之下,不含AM/AV化合物的常規構造(或不滿足所述的物理特性限值,例如基準重量或纖維直徑)不會且不能提供上述性能特徵的協同組合。
在一些實施方案中,本發明涉及AM/AV材料,其包括頂片層、底片層、吸收芯;以及位於至少兩個所述層之間的粘合劑。有益的是,就粘合劑的選擇和施塗而言,在所粘附的層之間的粘合強度高。另外,粘合劑不會不利地影響這些層的AM/AV性能,這導致這些性能特徵的協同組合。
粘合劑的選擇可以對多個特徵的協同組合做出貢獻。在一些情況下,粘合劑可以包括聚烯烴、橡膠、環氧樹脂、聚氨酯、脲、丙烯酸酯或丙烯酸型樹脂(acrylic),或它們的組合。其它合適的粘合劑包括但不限於:水基丙烯酸酯粘合劑,油基粘合劑,基於聚烯烴的粘合劑,基於丙烯酸酯的接觸型粘合劑,基於聚氨酯的粘合劑,基於克拉通(Kraton)的粘合劑,苯乙烯-丁二烯粘合劑,基於乙酸乙烯酯的粘合劑,或基於矽氧烷的粘合劑,或它們的組合。具體的商購產品包括來自Rhodia Ltd.的Rhodotac 315(Manchester, United Kingdom)。
本發明人發現特定的載入率對上述特徵做出貢獻。另外,特定的載入率對減少重量做出貢獻(這最終降低成本),且同時保持優良的或可接受的性能。在一些實施方案中,粘合劑以0.5gsm至30 gsm的載入率施塗,例如0.5gsm至25gsm,0.5gsm至20 gsm,1 gsm至25gsm,1 gsm至15gsm,2 gsm至12 gsm,或3 gsm至10 gsm。就下限而言,粘合劑以大於0.5gsm、大於1 gsm、大於2 gsm、大於3 gsm、大於5gsm或大於10 gsm的載入率施塗。就上限而言,粘合劑以小於30 gsm的載入率施塗,例如小於25gsm、小於20 gsm、小於17 gsm、小於15gsm、小於12 gsm、小於10 gsm、小於8 gsm或小於5gsm。
層和粘合劑的佈置或構造可以在寬範圍內變化。通常,至少一個具有AM/AV性能的層可以有效地粘接到另一個層。下面提供一些示例性的構造。這些示例並不意味著限制構造。所有層都具有含有AM/AV化合物的潛力。任何這種層可以佈置和粘接到另一層,不論其它層是否含有AM/AV化合物。在一些情況下,頂片層包含AM/AV化合物,由此具有AM/AV性能。AM/AV性能如本文所述。
在一些實施方案中,粘合劑位於頂片層和吸收芯之間,所述頂片層任選地包含AM/AV化合物。在一些情況下,粘合劑位於吸收芯和底片之間,所述底片任選地包含AM/AV化合物。在一些實施方案中,AM/AV材料還包括收集分佈層(ADL),此層包含ADL聚合物組合物。ADL可以位於頂片層和吸收芯之間。在下文中將更詳細地描述ADL。
在一些實施方案中,粘合劑位於頂片層和ADL之間,所述頂片層任選地包含AM/AV化合物。在一些情況下,粘合劑位於收集分佈層和吸收芯之間。在一些實施方案中,AM/AV材料還包括襯墊層,所述襯墊層包含襯墊聚合物組合物。襯墊層可以位於頂片層和吸收芯之間。在下文中將更詳細地描述襯墊層。
在一些實施方案中,粘合劑位於頂片和襯墊層之間,所述頂片任選地包含AM/AV化合物。在一些情況下,粘合劑位於襯墊層和吸收芯之間。在一些實施方案中,AM/AV材料還包括壓紋層,此層包含壓紋聚合物組合物。壓紋層可以位於吸收芯和底片層之間。
在一些實施方案中,粘合劑位於吸收芯和壓紋層之間。在一些情況下,粘合劑位於壓紋層和底片層之間,所述底片層任選地包含AM/AV化合物。在一些情況下,吸收芯層和/或底片層包含AM/AV化合物,由此具有AM/AV性能。
本發明還涉及製備AM/AV材料的方法。此方法包括提供上述頂片層、底片層和吸收芯的步驟。此方法還包括將吸收芯佈置在頂片層和底片層之間的步驟。此方法包括在至少兩個上述層之間施塗上述粘合劑以形成AM/AV材料的步驟。由於採用特定的粘合劑和施塗參數,如上所述,在粘附的各層之間的粘合強度高,並且粘合劑不會不利地影響層的AM/AV性能。如上所述,施塗本文所述的粘合劑能提供多個性能特徵的協同組合。
在一些情況下,施塗操作在100至2500英尺/分鐘(fpm)的線速度下進行,例如150 fpm至2500 fpm,300 fpm至2000 fpm,300 fpm至2000 fpm,500 fpm至1500 fpm,或700 fpm至1200 fpm。就下限而言,施塗操作可以在大於100 fpm的線速度下進行,例如大於150 fpm、大於300 fpm、大於400 fpm、大於500 fpm、大於600 fpm、大於700 fpm、大於1000 fpm或大於1200 fpm。就上限而言,施塗操作可以在小於2500 fpm的線速度下進行,例如小於2200 fpm、小於2100 fpm、小於2000 fpm、小於1700 fpm、小於1500 fpm、小於1200 fpm或小於1000 fpm。確定上述線速度以有利地使得產量最大化和/或提供對於所述粘合劑而言合適的開放時間(在施塗和粘合之間的時間)。
在一些情況下,施塗操作可以通過噴塗和/或接觸輥壓進行。在一些實施方案中,施塗操作可以通過聲波粘合進行。此方法可以使用上文中關於粘合劑載入率所述的範圍和限值進行。在一些實施方案中,施塗操作是使用預定的粘合圖案來進行。
另外,已經證明通過包括至少一個包含聚醯胺聚合物的層能提高AM/AV材料的總體的親水性和/或吸濕性,這與AM/AV化合物一起協同操作以破壞病原體。例如,理論上認為具有提高的親水性和/或吸濕性的聚合物既可以更好地吸引液體和/或捕捉攜帶微生物和/或病毒的介質、例如廢料,也可以吸收更多的水分,例如來自空氣的水分,並且所增加的水分含量允許聚合物組合物和AM/AV化合物更好地破壞、限制、減少或抑制微生物或病毒的傳染和/或發病。例如,水分可以溶解病毒的層、例如衣殼,暴露病毒的基因物質,例如DNA或RNA。
另外,在一些情況下,本文所述的AM/AV材料可以含有極少的增強材料或不含增強材料,例如玻璃纖維和/或碳纖維,(碳)納米管,顆粒填料,例如基於以下物質的礦物填料:天然和/或合成的層狀矽酸鹽,滑石,雲母,矽酸鹽,石英,二氧化鈦,矽灰石,高嶺土,無定形矽酸,碳酸鎂,氫氧化鎂,白堊,石灰,長石,硫酸鋇,實心或中空的玻璃球或玻璃粉,永磁性或可磁化的金屬化合物和/或合金和/或其組合,以及它們的組合。在一些情況下,本文所述的AM/AV材料包含小於50重量%的這些材料,例如小於25重量%、小於10重量%、小於5重量%、小於1重量%、小於5000wppm或小於1000wppm。
本文將詳細討論纖維、織物和層的組成。本文也將詳細討論生產纖維、織物、層和材料的方法,例如尤其是紡粘法、水刺法、熔噴法、電紡絲法。也考慮採用其它生產方法,包括紡紗法和編織法。
如上所述,本發明提供用於AM/AV材料的新型組合物和構造。
特別是,AM/AV材料可以包括多個層。至少一個所述層顯示AM/AV性能。 也就是說,至少一個所述層具有破壞與所述層接觸的病原體、氣味、真菌等的能力。結果,AM/AV材料提供上述益處。如下文詳述,AM/AV材料的AM/AV性能可以源於使用顯示AM/AV性能的聚合物組合物。本發明涵蓋AM/AV材料的多種構造。除了AM/AV性能之外,這些構造還顯示不同水準的吸收性能特性。由此,本發明的AM/AV材料可以構造為滿足各種工業標準。在一些實施方案中,例如,本文所述的AM/AV材料(尿布產品)的吸收性是大於5ml 的被吸收物質/尿布,例如大於10ml、大於25ml、大於50ml、大於75ml、大於100ml、大於200ml、大於300ml或大於500ml。就範圍而言,本文所述的AM/AV材料(尿布產品)具有在5ml至2000ml的被吸收物質/尿布範圍內的吸收性,例如10ml至1000ml,25ml至500ml,50ml至500ml,或100ml至300ml。
在一些情況下,本發明涉及從所述層形成的材料,例如纖維或織物。纖維或織物可以如本文所述生產,並大量收集,例如在輥筒上大量收集。輥卷的織物可以進一步加工以製備本文所述的層。 吸收材料的構造
本發明的AM/AV材料可以包括多個層。特別是,AM/AV材料包括頂片層和底片層,例如遠端的底片層。在一些實施方案中,AM/AV材料包括額外的第三層,例如吸收芯,其位於頂片層的外側。在一些情況下,這些層佈置使得至少一部分的第三層位於頂片層和底片層之間,例如第三層夾在頂片層和底片層之間。在一些實施方案中,AM/AV材料的這些層佈置使得至少一部分的頂片層與第三層接觸。在一些實施方案中,AM/AV材料的層佈置使得至少一部分的底片層與第三層接觸。在一些情況下,頂片層、底片層和第三層是(至少基本上)共同擴展的。
在一些實施方案中,AM/AV材料可以包括額外層,其可以與頂片層、底片層和第三層各自相似或不同。換句話說,在一些情況下,在AM/AV材料中也可以包括其它層。在具有額外層的實施方案中,底片層可以不是必須與其它層直接接觸。也就是說,“位於...之間” (例如第三層位於頂片層和底片層之間) 不是必須表示 “與...接觸” 。在一些情況下,這些層可以由子層構成,例如多個子層可以組合形成主層之一,例如第三層可以包括多個層。
重要的是,至少一個層、例如頂片層可以包含本文所述的具有AM/AV性能的纖維或織物。由此,這些層具有殺滅與一個或多個所述層接觸的病原體和/或氣味的能力。例如,頂片層可以由AM/AV纖維構成,並且此層可以破壞從底片層或第三層穿過的病原體,由此提供優異的AM/AV性能。 這裡考慮本文所述的任何層可以有益地從本文所述的聚合物組合物製備,進而具有上述AM/AV益處。
本文使用的術語“共同擴展的”表示在兩層或更多層之間的關係使得這些層的相鄰或平行面的表面區域互相對齊,且沒有或只有極少的伸出(至少一個區域或層)。在一些情況下,這些區域或表面的擴展程度是在彼此的90%內。例如,如果兩層或更多層的相鄰或平行面的表面區域是在彼此的90%內、92%內、94%內、96%內或98%內,則所述兩層或更多層是共同擴展的。術語“共同擴展的”也可以表示在兩層或更多層之間的關係使得這些層的長度是在彼此的90%內。例如,如果兩層或更多層的長度是在彼此的90%內、92%內、94%內、96%內或98%內,則所述兩層或更多層是共同擴展的。術語“共同擴展的”也可以表示在兩層或更多層之間的關係使得這些層的寬度是在彼此的90%內。例如,如果兩層或更多層的寬度是在彼此的90%內、92%內、94%內、96%內或98%內,則所述兩層或更多層是共同擴展的。
在一些實施方案中,各個層的構造/排布/連接可以在寬範圍內變化,相關的方法是已知的。例如,這些層可以互相粘接、縫合、黏合或釘在一起。可以考慮物理連接和粘合連接。
在一些實施方案中,各個層可以直接在其它層上形成。例如,頂片層可以包含無紡型聚醯胺織物,而中間的第三層可以包含多個聚醯胺納米纖維,其直接噴射到頂片層的表面上。以此方式,頂片層和第三層可以(基本上) 是連續不斷的。
一些具有抗微生物性能的粗地毯紗和織物也是已知的。例如,美國專利4,701,518 公開了在水與鋅化合物、磷化合物中製備的抗微生物性尼龍,由此形成地毯纖維。此方法制得用於地毯的尼龍纖維,其具有18旦尼爾/纖絲(dpf),並通過常規熔體聚合方法製備。這種地毯纖維通常具有明顯高於30微米的平均直徑,這通常不適合用於貼近皮膚的應用。另外發現,將常規添加劑加入聚合物組合物以向由此製成的合成纖維賦予抗微生物性能,會降低在聚合物組合物中的相對粘度。這種降低的相對粘度進一步導致在從該聚合物組合物生產合成纖維時的困難,例如增加在擠出聚合物組合物方面的困難。
頂片層
本文所述的AM/AV材料包括頂片層,例如內層。因為頂片層可以鄰近使用者的身體,所以本文所述的頂片層可以向使用者提供舒適感和/或貼合感,例如由於層的軟度和可形成性,例如由於織物特性諸如纖維直徑或旦尼爾值,這可以提供柔軟度。頂片層可以由AM/AV纖維和/或織物構成,由此可以向該層賦予AM/AV性能。結果,頂片層可以防止病原體經由接觸傳遞,否則這種接觸傳遞會導致病原體傳播或穿過該材料到達穿戴者。
頂片層可以由第一纖維或第一織物組成。在一些情況下,第一織物是聚合物織物,例如聚醯胺織物。對於第一織物的結構沒有特別的限制。在一些實施方案中,織物是無紡型織物。在一些實施方案中,第一織物是紡織物。在一些實施方案中,第一織物是針織物。例如,第一織物可以由紡粘型織物、熔噴型織物或快速紡絲型織物組成,但是也可以考慮其它形成方法。在一些情況下,第一織物包含聚醯胺纖維,例如聚醯胺微纖維或聚醯胺納米纖維。
一般而言,發現生產方法的差異是重要的。例如,因為相應工藝的性質,發現各種織物在用作特定層時的特性出人意料地是有益的。在一些情況下,熔噴型織物是有益的,因為它們有利地提供柔軟度,這有益地改善在貼近皮膚應用中的性能。作為另一個例子,聚醯胺聚合物組合物可以提供親水性和/或吸濕性特徵,這由於上述原因是有益的。在一些情況下,紡粘型織物可以適合用於底片層,例如頂片層和/或底片層,這是由於其纖絲尺寸較大。其可以與其它層一起協同操作以提供上述性能特徵的組合。同樣,紡粘型織物的整體性,特別是經過壓延的那些織物,可以對所得材料的總體強度、耐磨性和耐久性做出貢獻。例如,外部聚醯胺織物可以由紡粘型織物、熔噴型織物、電紡絲型織物、水刺型織物或暫態紡絲型織物組成。
頂片層的組成、例如第一織物和/或其纖維的組成可以在寬範圍內變化。在一些實施方案中,第一織物和/或其纖維是由聚合物組合物製成和/或包含聚合物組合物,例如聚醯胺組合物,如下文所詳述。聚醯胺組合物包含聚合物和AM/AV化合物,和在一些情況下,AM/AV化合物提供AM/AV益處。在一些情況下,第一織物是由本文所述聚合物組合物製成的聚合物織物,例如聚醯胺織物。
在一些情況下,第一織物是聚醯胺織物。合適的聚醯胺的實例包括PA-4T/4I, PA-4T/6I, PA-5T/5I, PA-6, PA6,6, PA6,6/6, PA6,6/6T, PA-6T/6I, PA-6T/6I/6, PA-6T/6, PA-6T/6I/66, PA-6T/MPMDT, PA-6T/66, PA-6T/610, PA-10T/612, PA-10T/106, PA-6T/612, PA-6T/10T, PA-6T/10I, PA-9T, PA-10T, PA-12T, PA-10T/10I, PA-10T/12, PA-10T/11, PA-6T/9T, PA-6T/12T, PA-6T/10T/6I, PA-6T/6I/6,或PA-6T/61/12,或其共聚物,或它們的共混物、混合物或其組合。特別是,第一種聚醯胺織物可以由本文所述的聚合物組合物組成。
在一些情況下,第一織物是常規聚合物織物。例如,第一織物可以包含由選自以下的材料製成的織物:聚酯,尼龍,人造絲,聚醯胺6,聚醯胺6,6,聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚對苯二甲酸乙二醇酯二醇(PETG),co-PET,聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT),聚乳酸(PLA),和聚三亞甲基對苯二甲酸酯(PTT)。
頂片層的基準重量、例如第一織物的基準重量可以在寬範圍內變化。在一個實施方案中,頂片層具有2 g/m 2至40 g/m 2的基準重量,例如5g/m 2至40 g/m 2,2 g/m 2至30 g/m 2,5g/m 2至28 g/m 2,5g/m 2至26 g/m 2,5g/m 2至25g/m 2,5g/m 2至24 g/m 2,5g/m 2至22 g/m 2,2 g/m 2至15g/m 2, 6 g/m 2至30 g/m 2,6 g/m 2至28 g/m 2,6 g/m 2至26 g/m 2,6 g/m 2至24 g/m 2,6 g/m 2至22 g/m 2, 7 g/m 2至30 g/m 2,7 g/m 2至28 g/m 2,7 g/m 2至26 g/m 2,7 g/m 2至24 g/m 2,7 g/m 2至22 g/m 2, 8 g/m 2至30 g/m 2,8 g/m 2至28 g/m 2,8 g/m 2至26 g/m 2,8 g/m 2至24 g/m 2,8 g/m 2至22 g/m 2, 9 g/m 2至30 g/m 2,9 g/m 2至28 g/m 2,9 g/m 2至26 g/m 2,9 g/m 2至24 g/m 2,9 g/m 2至22 g/m 2,15g/m 2至25g/m 2,或10 g/m 2至20 g/m 2
就下限而言,頂片層的基準重量、例如第一織物的基準重量可以大於5g/m 2,例如大於6 g/m 2、大於7 g/m 2、大於8 g/m 2、大於9 g/m 2或大於10 g/m 2。就上限而言,頂片層的基準重量、例如第一織物的基準重量可以小於40 g/m 2,例如小於35g/m 2、小於30 g/m 2、小於28 g/m 2、小於26 g/m 2、小於25g/m 2、小於24 g/m 2、小於22 g/m 2或小於20 g/m 2。在一些情況下,頂片層的基準重量(例如第一織物的基準重量)可以是約8 g/m 2、約9 g/m 2、約10 g/m 2、約11 g/m 2、約12 g/m 2、約13 g/m 2、約14 g/m 2、約15g/m 2、約16 g/m 2、約17 g/m 2、約18 g/m 2、約19 g/m 2、約20 g/m 2、約21 g/m 2或約22 g/m 2,或在上述值之間的基準重量。
本文所用的“大於”和“小於”限值也可以包括與其相關的數值。換句話說,“大於”和“小於”可以解釋為“大於或等於”和“小於或等於”。可以考慮此術語可以在申請專利範圍中隨後修改為包括 “或等於”。例如,“大於4.0”可以解釋為並在申請專利範圍中隨後修改為 “大於或等於4.0”。
在一些情況下,本文所述的一層或多層可以是針織物(不是無紡型的)。在一些實施方案中,例如當頂片層是針織物時,基準重量可以是顯著較高的。例如,頂片層可以具有5g/m 2至200 g/m 2的基準重量,例如50 g/m 2至200 g/m 2, 110 g/m 2至200 g/m 2,120 g/m 2至190 g/m 2,130 g/m 2至180 g/m 2,140 g/m 2至170 g/m 2,或150 g/m 2至160 g/m 2。就下限而言,頂片層的基準重量可以大於5g/m 2,例如大於50 g/m 2、大於110 g/m 2、大於120 g/m 2、大於130 g/m 2、大於140 g/m 2或大於150 g/m 2。就上限而言,頂片層的基準重量可以小於200 g/m 2,例如小於190 g/m 2、小於180 g/m 2、小於170 g/m 2或小於160 g/m 2。在一些情況下,本文所述的其它層可以是針織物,和可以具有這些基準重量的範圍和限值。
在一些實施方案中,頂片層包含具有小於50微米的平均纖維直徑的多個纖維,例如小於45微米、小於40微米、小於35微米、小於30微米、小於25微米、小於20微米、小於15微米、小於10微米或小於5微米。就下限而言,多個纖維可以具有大於1微米的平均纖維直徑,例如大於1.5微米、大於2微米、大於2.5微米、大於5微米或大於10微米。就範圍而言,多個纖維可以具有1微米至50微米的平均纖維直徑,例如1微米至45微米,1微米至40微米,1微米至35微米,1微米至30微米,1微米至20微米,1微米至15微米,1微米至10微米,1微米至5微米,1.5微米至25微米,1.5微米至20微米,1.5微米至15微米,1.5微米至10微米,1.5微米至5微米,2微米至25微米,2微米至20微米,2微米至15微米,2微米至10微米,2微米至5微米,2.5微米至25微米,2.5微米至20微米,2.5微米至15微米,2.5微米至10微米,2.5微米至5微米,5微米至45微米,5微米至40微米,5微米至35微米,5微米至30微米,10微米至45微米,10微米至40微米,10微米至35微米,10微米至30微米。在一些情況下,具有此尺寸的纖維可以稱為微纖維。
在一些實施方案中,頂片層包含具有小於1微米的平均纖維直徑的多個纖維,例如小於0.9微米、小於0.8微米、小於0.7微米、小於0.6微米、小於0.5微米、小於0.4微米、小於0.3微米、小於0.2微米、小於0.1微米、小於0.05微米、小於0.04微米或小於0.03微米。就下限而言,多個纖維的平均纖維直徑可以大於1納米,例如大於10納米、大於25納米或大於50納米。就範圍而言,多個纖維的平均纖維直徑可以是1納米至1微米,例如1納米至0.9微米,1納米至0.8微米,1納米至0.7微米,1納米至0.6微米,1納米至0.5微米,1納米至0.4微米,1納米至0.3微米,1納米至0.2微米,1納米至0.1微米,1納米至0.05微米,1納米至0.04微米,1納米至0.3微米,10納米至1微米,10納米至0.9微米,10納米至0.8微米,10納米至0.7微米,10納米至0.6微米,10納米至0.5微米,10納米至0.4微米,10納米至0.3微米,10納米至0.2微米,10納米至0.1微米,10納米至0.05微米,10納米至0.04微米,10納米至0.03微米,25納米至1微米,25納米至0.9微米,25納米至0.8微米,25納米至0.7微米,25納米至0.6微米,25納米至0.5微米,25納米至0.4微米,25納米至0.3微米,25納米至0.2微米,25納米至0.1微米,25納米至0.05微米,25納米至0.04微米,25納米至0.03微米,50納米至1微米,50納米至0.9微米,50納米至0.8微米,50納米至0.7微米,50納米至0.6微米,50納米至0.5微米,50納米至0.4微米,50納米至0.3微米,50納米至0.2微米,50納米至0.1微米,50納米至0.05微米,50納米至0.04微米,或50納米至0.03微米。在一些情況下,具有此尺寸的纖維可以稱為納米纖維。
在一些情況下,頂片層具有25微米至500微米的厚度,例如25微米至400微米,35微米至300微米,或50微米至275微米。就上限而言,頂片層可以具有小於500微米的厚度,例如小於400微米、小於300微米或小於275微米。就下限而言,頂片層可以具有大於25微米的厚度,例如大於35微米、大於50微米或大於60微米。
發現頂片層可以有利地由具有相對親水性和/或吸濕性的材料組成。具有提高的親水性和/或吸濕性的聚合物可以更好地將水分吸引和保留至所暴露的AM/AV材料。如下文所述,改進的(例如提高的)親水性和/或吸濕性可以通過使用本文所述的聚合物組合物來實現。因此,特別有益的是從本文所述的聚合物組合物形成頂片層,例如第一織物。
底片層
本文所述的AM/AV材料可以包括第二層,例如底片層。通常,底片層設計用於隔開吸收區域。例如,當在AM/AV材料中引入底片層時,底片層可以是最外層,其距離使用者的身體最遠。在此例子中,底片層是第一個與大氣隔開的點位。
一些底片層是上述工業中公知的。底片層由第二(外部)織物組成。對於外部織物的結構沒有特別限制。在一些實施方案中,外部織物是紡織物。在一些實施方案中,外部織物是無紡型織物。在一些實施方案中,底片織物是針織物。在一些情況下,底片織物包含聚醯胺纖維,例如聚醯胺微纖維或聚醯胺納米纖維。
底片層的組成(例如外部織物和/或其纖維的組成)可以在寬範圍內變化。在一些實施方案中,外部織物和/或其纖維是由聚合物組合物製成和/或包含聚合物組合物,例如聚醯胺組合物,如下文所詳述。聚醯胺組合物包含聚合物和AM/AV化合物,和在一些情況下,AM/AV化合物提供AM/AV益處。
在一些情況下,外部織物是常規聚合物織物。 例如外部織物可以包含由選自以下的材料製成的織物:聚酯,尼龍,人造絲,聚醯胺6,聚醯胺6,6,聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET),聚對苯二甲酸乙二醇酯二醇(PETG),co-PET, 聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT),聚乳酸(PLA)和聚對苯二甲酸亞丙基酯(PTT)。
底片層的基準重量(例如外部織物的基準重量)可以在寬範圍內變化。在一個實施方案中,底片層具有2 g/m 2至50 g/m 2的基準重量,例如5g/m 2至48 g/m 2,5g/m 2至45g/m 2,5g/m 2至42 g/m 2,5g/m 2至40 g/m 2,5g/m 2至30 g/m 2,5g/m 2至25g/m 2,5g/m 2至15g/m 2,2 g/m 2至15g/m 2,8 g/m 2至50 g/m 2,8 g/m 2至48 g/m 2,8 g/m 2至45g/m 2,8 g/m 2至42 g/m 2,8 g/m 2至40 g/m 2,8 g/m 2至20 g/m 2, 10 g/m 2至50 g/m 2,10 g/m 2至48 g/m 2,10 g/m 2至45g/m 2,10 g/m 2至42 g/m 2,10 g/m 2至40 g/m 2,10 g/m 2至40 g/m 2,10 g/m 2至35g/m 2,10 g/m 2至30 g/m 2,10 g/m 2至20 g/m 2, 12 g/m 2至50 g/m 2,12 g/m 2至48 g/m 2,12 g/m 2至45g/m 2,12 g/m 2至42 g/m 2,12 g/m 2至40 g/m 2, 14 g/m 2至50 g/m 2,14 g/m 2至48 g/m 2,14 g/m 2至45g/m 2,14 g/m 2至42 g/m 2,14 g/m 2至40 g/m 2,20 g/m 2至30 g/m 2,15g/m 2至25g/m 2,  或15g/m 2至38 g/m 2。在一些情況下,這些層可以包含如上所述的針織物。
就下限而言,底片層的基準重量(例如外部織物的基準重量)可以大於5g/m 2,例如大於8 g/m 2、大於10 g/m 2、大於12 g/m 2、大於14 g/m 2或大於15g/m 2。就上限而言,底片層的基準重量 (例如外部織物的基準重量)可以小於50 g/m 2,例如小於48 g/m 2、小於45g/m 2、小於42 g/m 2、小於40 g/m 2、小於35g/m 2、小於34 g/m 2、小於30 g/m 2、小於27 g/m 2、小於25g/m 2、小於21 g/m 2、小於20 g/m 2、小於15g/m 2或小於12 g/m 2。在一些情況下,底片層的基準重量(例如外部織物的基準重量)可以是約10 g/m 2、約11 g/m 2、約12 g/m 2、約13 g/m 2、約14 g/m 2、約15g/m 2、約16 g/m 2、約18 g/m 2、約19 g/m 2、約20 g/m 2、約21 g/m 2、約22 g/m 2、約23 g/m 2、約24 g/m 2、約25g/m 2, 約26 g/m 2, 約27 g/m 2、約28 g/m 2、約29 g/m 2, 約30 g/m 2、約31 g/m 2、約32 g/m 2、約33 g/m 2、約34 g/m 2、約35g/m 2、約36 g/m 2、約37 g/m 2、約38 g/m 2、約39 g/m 2或約40 g/m 2,或在上述數值之間的基準重量。
在一些情況下,第二底片層包含聚醯胺,並且外部基準重量在5gsm至25gsm的範圍內。在一些情況下,第一頂片層包含聚醯胺,並且面層基準重量在5gsm至25gsm的範圍內。
在一些情況下,底片層具有25微米至500微米的厚度,例如25微米至400微米,35微米至300微米,或50微米至275微米。就上限而言,底片層可以具有小於500微米的厚度,例如小於400微米、小於300微米或小於275微米。就下限而言,底片層可以具有大於25微米的厚度,例如大於35微米、大於50微米或大於60微米。
在一些實施方案中,底片層包含多個纖維,並且這些纖維可以具有上文關於頂片層所述的直徑。
在一些情況下,外部織物是由本文所述的聚合物組合物製成的聚合物織物,例如聚醯胺織物。
另外,因為底片層設計用於隔開吸收性區域,所以期望底片層顯示AM/AV性能。在使用期間,底片層可以是暴露於環境最多的層。另外,底片層可以在使用之前或之後暴露於微生物和/或病毒,例如在表面或其它物品上。因此,特別有益的是從本文所述的AM/AV 聚合物組合物形成底片層,例如外部織物或其纖維。
吸收芯
本文所述的AM/AV材料包括第三層,例如吸收芯,其可以包含第三織物。通常,第三層設計用於吸收液體。吸收芯的材料可以在寬範圍內變化,許多吸收芯材料是工業中公知的。例如,纖維素纖維和超吸收性聚合物,例如聚丙烯酸酯。
在一些情況下,吸收芯可以被包芯材料包裹。包芯材料可以是與關於上述層所述的那些相似的織物,例如包芯材料可以由AM/AV組合物形成。
其它層
本文所述的AM/AV材料的一些實施方案可以包括附加層。在一些情況下,加入一個或多個附加層以改善AM/AV材料的一種或多種性能特性,例如吸收效率或舒適性。在一些情況下,加入一個或多個附加層以改善對於最終用途的適用性。例如,可以加入一個或多個附加層以向AM/AV材料的使用者提供舒適感和/或改善貼合性。
例如,AM/AV材料可以包括襯墊層,其可以用於提供襯墊作用和/或與其它層或外部面料隔開。一個或多個襯墊層及其纖維/織物可以具有上文關於頂片層、底片層和/或吸收芯所述的特性。這些襯墊層可以由AM/AV組合物製成。
在一些情況下,其它層可以與上述層相似,但是可以不含AM/AV化合物。
在一些實施方案中,AM/AV材料可以包括印刷層。印刷層可以用於裝飾目的或用於顯示正在印刷或已經印刷的標記。印刷層的材料可以在寬範圍內變化,許多印刷層材料是在工業中公知的。
在一些情況下,AM/AV材料可以包含指示劑。指示劑可以用於指示水分、呼吸、溫度暴露等。當發生觸發情況時,指示劑可以改變外觀。指示劑的機理可以在寬範圍內變化。示例性的機理包括染料擴散、顏色變化、化學反應(CO 2或氧化還原)和/或電化學。在一些實施方案中,指示劑可以是標貼的形式。在一些實施方案中,指示劑可以是標誌、視覺信號、徽章的形式。此列表不是窮舉性的,可以考慮其它指示劑。
在一些情況下,AM/AV材料可以包括收集分佈層(“ADL”)。一般而言,ADL是將水分/漿液從一層導向另一層的層,例如從頂片導入吸收芯。例如,在一些實施方案中,ADL從頂片的底部獲取水分,並將該水分沿著水準方向分配到吸收芯中,例如ADL將水分以側向方式分佈到吸收芯上。ADL也可以沿著其它方向分散水分,例如沿著垂直方向。在一些情況下,ADL可以位於頂片層和吸收芯之間。但是也可以考慮用於ADL的其它位置。
在一些實施方案中,ADL是由ADL織物製成。ADL織物可以是上文關於頂片層和/或底片層所述的織物。這些層的上述特性(參見上文)也可以適用於ADL。例如,ADL織物可以是由本文所述的AM/AV組合物製成的AM/AV織物。也可以考慮其它已知的ADL織物,其可以具有或不具有AM/AV性能。
在一些情況下,AM/AV材料可以包括紋理層。紋理層可以在一些實施方案中位於底片層的外部。但是也可以考慮用於紋理層的其它位置。紋理層可以在穿戴期間接觸穿戴者的衣物。在一些情況下,如果穿戴尿布且沒有外部衣物,則紋理層可以面朝空氣。在其它應用中,其中沒有穿戴AM/AV材料本身(例如當AM/AV材料是寵物墊時),紋理層可以位於底片層的外部,並且可以暴露出來。
在一些實施方案中,紋理層是由紋理層織物製成。紋理層的織物可以是上文關於頂片層和/或底片層所述的織物。這些層的上述特性(參見上文)也可以適用於紋理層。例如,紋理層織物可以是由本文所述的AM/AV組合物製成的AM/AV織物。也可以考慮其它已知的紋理層織物,其具有或不具有AM/AV性能。 具體構造
提供以下層狀構造,但僅僅起到示例作用。
示例性尿布的構造: 頂片層、ADL、襯墊層、襯墊層、吸收芯、襯墊層、印刷層、底片層、任選的紋理層。
成人失禁用品的構造:頂片層、ADL、襯墊層、襯墊層、吸收芯、底片層。
婦女衛生用品的構造:頂片層、ADL、吸收芯、底片層、脫離片。
寵物墊的構造: 頂片層、ADL、吸收芯(具有任選的氣味芯組分)、底片層和任選的本文所述的其它層。
醫用墊的構造:頂片層、ADL、吸收芯、底片層和任選的本文所述的其它層。 物理特性
如上所述, AM/AV材料的每個層可以從提高的親水性和/或吸濕性受益。每個層可以從提高的親水性和/或吸濕性受益,例如包括頂片層。在一些實施方案中,頂片層和/或襯墊層顯示較高的親水性和/或吸濕性。
在一些情況下,AM/AV材料中的給定層的親水性和/或吸濕性可以通過飽和法檢測。在一些情況下,AM/AV材料中的給定層的親水性和/或吸濕性可以通過能被吸收的水的量來檢測(表示為基於總重量計的百分比)。在一些實施方案中,所述層能吸收基於聚合物總重量計的大於1.5重量%的水,例如大於2.0重量%、大於3.0%、大於5.0重量%、大於7.0重量%、大於10.0重量%或大於25.0重量%。就範圍而言,親水性和/或吸濕性聚合物能吸收1.5重量%至50.0重量%的水,例如1.5重量%至14.0重量%,1.5重量%至9.0重量%,2.0重量%至8重量%,2.0重量%至7重量%,2.5重量%至7重量%,或1.5重量%至25.0重量%。
在一些情況下,AM/AV材料中的給定層的親水性和/或吸濕性可以通過層的水接觸角來檢測。水接觸角是由層表面的介面形成的角,所述層例如是頂片層。優選,當層是扁平(例如基本上平的)層時,檢測層的接觸角。
在一些實施方案中,AM/AV材料的層顯示小於90°的水接觸角,例如小於85°、小於80°或小於75°。就下限而言,所述層的水接觸角可以大於10°,例如大於20°、大於30°或大於40°。就範圍而言,層的水接觸角可以在10°至90°的範圍內,例如10°至85°,10°至80°,10°至75°,20°至90°,20°至85°,20°至80°,20°至75°,30°至90°,30°至85°,30°至80°,30°至75°,40°至90°,40°至85°,40°至80°,或40°至75°。
如上文所述,AM/AV材料的提高的親水性和/或吸濕性可以是由用於形成層的聚合物組合物帶來的結果。本文所述的聚合物組合物例如顯示提高的親水性和/或吸濕性,所以特別適合用於本文公開的AM/AV材料。
在一些實施方案中,聚合物可以專門製備以賦予提高的親水性和/或吸濕性。例如,吸濕性的提高可以通過選擇和/或改性聚合物來實現。在一些實施方案中,聚合物可以是常規聚合物,例如常規聚醯胺,其經過改性以提高吸濕性。在這些實施方案中,在聚合物上的官能端基改性可以提高吸濕性。例如,聚合物可以是PA6,6,其經過改性以包含能提高吸濕性的官能端基。 性能特性
本文所述的AM/AV材料的性能可以使用各種常規方法來評估。
防臭性能可以根據ISO 17299-3(2014)檢測方法通過廁所異味減少值(toilet ordor reduction)來測定。在一些實施方案中,AM/AV材料顯示廁所異味減少值大於50%,例如大於60%、大於70%、大於80%或大於90%。 廁所異味可以使用專門的試驗化學品來檢測,例如氨、乙酸、異戊酸、硫化氫、吲哚和/或壬烯醛。至少一個所述層(或其纖維)顯示關於一種或多種所述試驗化學品的廁所異味減少值。
在一些情況下,AM/AV性能涉及抗真菌性能。AM/AV材料的抗真菌活性可以通過由Mod. E3160定義的標準工序來檢測。在一個實施方案中,AM/AV材料抑制耳念珠菌( Candida auris) 白色念珠菌( candida albican)生長(生長減少)的大於10%真菌生長量,例如大於20%、大於30%、大於40%、大於50%、大於60%、大於70%、大於80%、大於90%或大於93%。
在一些情況下,性能涉及舒適性。AM/AV材料的舒適性可以通過由杯子壓碎試驗定義的標準工序來檢測,例如NWSP 402.0。另一種檢測方法是使用來自SDL Atlas的FTT織物接觸試驗儀(Fabric Touch Tester)。
再潤濕試驗是工業上常規已知的。一般而言,再潤濕試驗用於檢測頂片/面層材料甚至在重量壓力下回吸液體的能力,例如在使用期間有多少濕分返回皮膚。試驗方法和設備是公知的。在一些實施方案中,AM/AV材料(和/或各種層的纖維)可以顯示在第一次施加水之後的再潤濕值小於5g,例如小於4g、小於3g、小於2g、小於1g、小於0.8g、小於0.7g、小於0.5g或小於0.3g。在一些情況下,這些再潤濕值適合應用(同時也提供上述AM/AV益處)。在一些實施方案中,AM/AV材料(和/或各種層的纖維)可以顯示在第四次施加水之後的再潤濕值小於35g,例如小於30g、小於25g、小於20g、小於15g、小於13g、小於12g、小於10g、小於9.5g或小於9g。在一些情況下,這些再潤濕值適合應用(同時也提供上述AM/AV益處)。
穿透試驗是工業上常規已知的。一般而言,穿透試驗測定頂片/面層材料抵抗已穿透面層的液體被輸送返回皮膚上的能力。一種試驗方法是NWSP 70.8。試驗設備是公知的和可以商購。穿透試驗如EP 1187588 B1中所述。在一些實施方案中,AM/AV材料(和/或各種層的纖維)可以顯示在第一次施加水之後的穿透值小於25秒,例如小於22秒、小於20秒、小於18秒或小於16秒。在一些實施方案中,AM/AV材料(和/或各種層的纖維)可以顯示在第四次施加水之後的穿透值小於40秒,例如小於35秒、小於32秒、小於30秒、小於28秒或小於25秒。
細菌過濾效率(或“BFE”)衡量AM/AV材料在暴露於含細菌的氣溶膠時如何良好地捕捉或隔離細菌。BFE檢測被AM/AV材料捕捉或隔離的細菌的百分比。ASTM International規定使用尺寸為3.0微米的含有金黃色葡萄球菌(Staph. Aureus)的液滴(平均細微性為 0.6-0.8微米)進行檢測。
在一些實施方案中,AM/AV材料顯示大於90%的BFE,例如大於92%、大於93%、大於94%、大於95%、大於97%、大於98%、大於99%、大於99.5%、大於99.9%或大於99.99%。就上限而言,AM/AV材料可以顯示小於100%的BFE,例如小於99.999%、小於99.995%、小於99.99%或小於99.95%。
在一些實施方案中,AM/AV材料顯示BFE為約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約95.5%、約96%、約96.5%、約97%、約97.5%、約98%、約98.5%、約99%、約99.2%、約99.3%、約99.4%、約99.5%、約99.8%、約99.9%、約99.95%或約99.99%,或在這些數值之間的任何百分比。
如上文所述,在一些實施方案中,AM/AV材料可以顯示AM/AV活性。在一些情況下,AM/AV活性可以是用於形成AM/AV材料或其層/織物或其纖維的聚合物組合物帶來的結果。例如,AM/AV活性可以是從本文所述的聚合物組合物形成AM/AV材料帶來的結果。
在一些實施方案中,至少一個所述層顯示AM/AV活性。在一些實施方案中,多個層的組合顯示AM/AV活性。在一些實施方案中,整個AM/AV材料顯示AM/AV性能。
在一些實施方案中,AM/AV材料顯示永久的、例如接近永久的AM/AV性能。換句話說,聚合物組合物的AM/AV性能持續長時間,例如比一天或多天更長的時間,比一個或多個星期更長的時間,比一個月或多個月更長的時間,或者比一年或多年更長的時間。
AM/AV性能可以包括任何抗微生物作用。在一些實施方案中,例如,AM/AV材料的抗微生物性能包括限制、減少或抑制微生物例如一種或多種細菌的傳染。在一些實施方案中,AM/AV材料的抗微生物性能包括限制、減少或抑制細菌的生長和/或殺死細菌。在一些情況下,AM/AV材料可以限制、減少或抑制細菌的傳染和生長。
對於受AM/AV材料的抗微生物性能影響的一種或多種細菌沒有特別的限制。在一些實施方案中,例如,細菌是鏈球菌屬(例如肺炎鏈球菌( Streptococcus pneumonia)、化膿性鏈球菌( Streptococcus pyogenes)),葡萄球菌屬(例如金黃色葡萄球菌( Staphylococcus aureus),耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA)),消化鏈球菌屬(例如厭氧消化鏈球菌( Peptostreptococcus anaerobius),不解糖消化鏈球菌( Peptostreptococcus asaccharolyticus)),大腸桿菌屬(例如大腸桿菌( Escherichia coli)),或分歧桿菌屬(例如結核分枝桿菌( Mycobacterium tuberculosis)),支原體細菌(例如阿德勒支原體( Mycoplasma adleri),無乳支原體( Mycoplasma agalactiae),阿加西斯支原體( Mycoplasma agassizii),酒罐狀支原體( Mycoplasma amphoriforme),發酵支原體( Mycoplasma fermentans),生殖支原體( Mycoplasma genitalium),貓血支原體( Mycoplasma haemofelis),人型支原體( Mycoplasma hominis),豬肺炎支原體( Mycoplasma hyopneumoniae),豬鼻支原體( Mycoplasma hyorhinis),肺炎支原體( Mycoplasma pneumoniae) )。在一些實施方案中,抗微生物性能包括限制、減少或抑制多種細菌的傳染或發病,例如上述所列的兩種或更多種細菌的組合。
AM/AV材料的抗微生物活性可以通過按照ISO 20743:2013所定義的標準工序來檢測。此工序通過確定被所測纖維抑制的一種或多種給定細菌的百分比來測定抗微生物活性,細菌例如是金黃色葡萄球菌( Staphylococcus aureus)。在一個實施方案中,AM/AV材料抑制60%至100%的金黃色葡萄球菌的生長(生長減少),例如60%至99.999999%,60%至99.99999%,60%至99.9999%,60%至99.999%,60%至99.999%,60%至99.99%,60%至99.9%,60%至99%,60%至98%,60%至95%,65%至99.999999%,65%至99.99999%,65%至99.9999%,65%至99.999%,65%至99.999%,65%至100%,65%至99.99%,65%至99.9%,65%至99%,65%至98%,65%至95%,70%至100%,70%至99.999999%,70%至99.99999%,70%至99.9999%,70%至99.999%,70%至99.999%,70%至99.99%,70%至99.9%,70%至99%,70%至98%,70%至95%,75%至100%,75%至99.99%,75%至99.9%,75%至99.999999%,75%至99.99999%,75%至99.9999%,75%至99.999%,75%至99.999%,75%至99%,75%至98%,75%至95%,80%至99.999999%,80%至99.99999%,80%至99.9999%,80%至99.999%,80%至99.999%,80%至100%,80%至99.99%,80%至99.9%,80%至99%,80%至98%,或80%至95%。就下限而言,AM/AV材料可以抑制大於60%的金黃色葡萄球菌的生長,例如大於65%、大於70%、大於75%、大於80%、大於85%、大於90%、大於95%、大於98%、大於99%、大於99.9%、大於99.99%、大於99.999%、大於99.9999%、大於99.99999%或大於99.999999%。
克雷伯氏肺炎菌( Klebsiella pneumoniae)效力也可以使用上述試驗檢測。在一些實施方案中,通過上述試驗檢測,從所述聚合物組合物形成的產品抑制克雷伯氏肺炎菌的生長(生長減少)。大腸桿菌( Escherichia coli)可以使用ASTM E3160(2018)檢測。關於金黃色葡萄球菌所述的範圍和限值也適用於大腸桿菌和/或克雷伯氏肺炎菌和/或SARS-CoV-2。
效力可以是由log減少值(log reduction)來表徵。就大腸桿菌log減少值而言,組合物/纖維/織物可以經由ASTM 3160(2018)檢測,並可以顯示大腸桿菌log減少值大於1.5,例如大於2.0、大於2.15、大於2.5、大於2.7、大於3.0、大於3.3、大於4.0、大於4.1、大於5.0或大於6.0。
就金黃色葡萄球菌log減少值而言,組合物/纖維/織物可以經由ISO 20743:2013檢測,並可以顯示微生物log減少值大於1.5,例如大於2.0、大於2.5、大於2.6、大於2.7、大於3.0、大於4.0、大於5.0、大於6.0或大於7.0。
就克雷伯氏肺炎菌log減少值而言,組合物/纖維/織物可以經由ISO 20743:2013檢測,並可以顯示微生物log減少值大於1.5,例如大於2.0、大於2.4、大於2.5、大於2.6、大於3.0、大於4.0、大於5.0、大於6.0、大於7.0或大於8.0。
就SARS-CoV-2 log減少值而言,組合物/纖維/織物可以經由ISO 18184:2019檢測,並可以顯示病毒log減少值大於1.5,例如大於2.0、大於2.5、大於2.6、大於1.7、大於3.0、大於4.0、大於5.0或大於6.0。
AM/AV性能可以包括任何抗病毒作用。在一些實施方案中,例如,AM/AV材料的抗病毒性能包括限制、減少或抑制病毒的傳染。在一些實施方案中,AM/AV材料的抗病毒性能包括限制、減少或抑制病毒的發病。在一些情況下,聚合物組合物可以限制、減少或抑制病毒的傳染和發病。
對於受AM/AV材料的抗病毒性能影響的病毒沒有特別的限制。在一些實施方案中,病毒例如是腺病毒,皰疹病毒,埃博拉病毒,痘病毒,鼻病毒,柯薩基病毒,動脈炎病毒,腸道病毒,麻疹病毒,冠狀病毒,A型流感病毒,禽流感病毒,豬源性流感病毒,或馬流感病毒。在一些實施方案中,抗病毒性能包括限制、減少或抑制一種病毒的傳染或發病,例如上述所列的病毒之一。在一些實施方案中,抗病毒性能包括限制、減少或抑制多種病毒的傳染或發病,例如上述所列的兩種或更多種病毒的組合。
在一些情況下,病毒是冠狀病毒,例如嚴重急性呼吸道綜合征冠狀病毒(SARS-CoV),中東呼吸道綜合征冠狀病毒(MERS-CoV),或嚴重急性呼吸道綜合征冠狀病毒2(SARS-CoV-2)(例如引起COVID-19的冠狀病毒)。在一些情況下,病毒是在結構上與冠狀病毒相關的。
在一些情況下,病毒是流感病毒,例如A型流感病毒,B型流感病毒,C型流感病毒,或D型流感病毒,或結構上相關的病毒。在一些情況下,病毒是由A型流感病毒的亞型識別的,例如H1N1、H1N2、H2N2、H2N3、H3N1、H3N2、H3N8、H5N1、H5N2、H5N3、H5N6、H5N8、H5N9、H6N1、H7N1、H7N4、H7N7、H7N9、H9N2或H10N7。
在一些情況下,病毒是一種噬菌體類型的病毒,例如線形或環狀的單鏈DNA病毒(例如phi X 174(有時稱為ΦX174)),線形或環狀的雙鏈DNA,線形或環狀的單鏈RNA,或線形或環狀的雙鏈RNA。在一些情況下,聚合物組合物的抗病毒性能可以通過使用噬菌體、例如phi X 174的試驗進行檢測。
在一些情況下,病毒是埃博拉病毒,例如本迪布焦型埃博拉病毒( Bundibugyo ebolavirus)(BDBV),雷斯頓埃博拉病毒( Reston ebolavirus) (RESTV),蘇丹埃博拉病毒( Sudan ebolavirus)(SUDV),塔伊森林埃博拉病毒( Taï Forest ebolavirus) (TAFV),或薩伊埃博拉病毒( Zaire ebolavirus) (EBOV)。在一些情況下,病毒是在結構上與埃博拉病毒相關的。
抗病毒活性可以通過各種常規方法檢測。例如,ISO 18184:2019可以用於評估抗病毒活性。在一個實施方案中,AM/AV材料能抑制60%至100%的病毒發病(例如生長),例如60%至99.999999%,60%至99.99999%,60%至99.9999%,60%至99.999%,60%至99.999%,60%至99.99%,60%至99.9%,60%至99%,60%至98%,60%至95%,65%至99.999999%,65%至99.99999%,65%至99.9999%,65%至99.999%,65%至99.999%,65%至100%,65%至99.99%,65%至99.9%,65%至99%,65%至98%,65%至95%,70%至100%,70%至99.999999%,70%至99.99999%,70%至99.9999%,70%至99.999%,70%至99.999%,70%至99.99%,70%至99.9%,70%至99%,70%至98%,70%至95%,75%至100%,75%至99.99%,75%至99.9%,75%至99.999999%,75%至99.99999%,75%至99.9999%,75%至99.999%,75%至99.999%,75%至99%,75%至98%,75%至95%,%,80%至99.999999%,80%至99.99999%,80%至99.9999%,80%至99.999%,80%至99.999%,80%至100%,80%至99.99%,80%至99.9%,80%至99%,80%至98%,或80%至95%。就下限而言,AM/AV材料可以抑制的大於60%的病毒發病,例如大於65%、大於70%、大於75%、大於80%、大於85%、大於90%、大於95%、大於98%、大於99%、大於99.9%、大於99.99%、大於99.999%、大於99.9999%、大於99.99999%或大於99.999999%。
另外,使用本文所述的聚合物組合物能提供生物相容性的優點。例如,上述織物的整體柔軟性以及組成特性出人意料地提供在刺激性和敏感性方面的減少。有益的是,本文所述的纖維和織物沒有與常規織物相關的生物相容性問題,例如使用具有毒性問題的金屬例如銀的那些常規織物。例如,各種AM/AV口罩結構顯示在根據ISO 10993-10和10993-12的試驗中能通過關於刺激和致敏的試驗。 AM/AV 聚合物組合物
如上所述,本發明的AM/AV材料可以包含有益地顯示抗微生物和/或抗病毒性能的聚合物組合物。例如,頂片層和/或襯墊層可以由本文所述的抗微生物/抗病毒的聚合物組合物製成,和/或可以包含本文所述的抗微生物/抗病毒的聚合物組合物。
適合用於本文所述AM/AV材料中的聚合物組合物通常包含聚合物和一種或多種AM/AV化合物,例如金屬(例如金屬化合物)。在一些實施方案中,聚合物組合物包含聚合物、鋅(經由鋅化合物向組合物提供)和/或磷(經由磷化合物向組合物提供)。在一些實施方案中,聚合物組合物包含聚合物、銅(經由銅化合物向組合物提供)和磷(經由磷化合物向組合物提供)。
示例性的聚合物組合物可以參見2021年3月4日遞交的美國專利申請No. 17/192,491和2021年3月4日遞交的美國專利申請No. 17/192,533,將它們都引入本文以供參考。
聚合物
聚合物組合物包含聚合物,其在一些實施方案中是適用於生產纖維和織物的聚合物。在一個實施方案中,聚合物組合物包含50重量%至100重量%的聚合物,例如50重量%至99.99重量%,50重量%至99.9重量%,50重量%至99重量%,55重量%至100重量%,55重量%至99.99重量%,55重量%至99.9重量%,55重量%至99重量%,60重量%至100重量%,60重量%至99.99重量%,60重量%至99.9重量%,60重量%至99重量%。,65重量%至100重量%,65重量%至99.99重量%,65重量%至99.9重量%,或65重量%至99重量%。就上限而言,聚合物組合物可以包含小於100重量%的聚合物,例如小於99.99重量%、小於99.9重量%或小於99重量%。就下限而言,聚合物組合物可以包含大於50重量%的聚合物,例如大於55重量%、大於60重量%或大於65重量%。
聚合物組合物中的聚合物可以在寬範圍內變化。所述聚合物可以包括但不限於:熱塑性聚合物,聚酯,尼龍,人造絲,聚醯胺6,聚醯胺6,6,聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),聚對苯二甲酸乙二酯(PET),聚對苯二甲酸乙二酯二醇(PETG),co-PET,聚對苯二甲酸丁二酯(PBT),聚乳酸(PLA),和聚對苯二甲酸亞丙基酯(PTT)。在一些實施方案中,聚合物組合物可以包含PET,這是考慮到PET的強度、在洗滌期間的耐久性、可經受持久壓制的能力以及可與其它纖維共混的能力。在一些實施方案中,聚合物可以是尼龍6,6。在一些情況下,已知尼龍是具有比PET更高的強度的纖維,並顯示無滴型燃燒特性,這在例如軍用或汽車紡織品應用中是有益的,並且尼龍具有比PET更高的親水性。用於本發明的聚合物可以是聚醯胺、聚醚醯胺、聚醚酯或聚醚聚氨酯,或它們的混合物。
在一些情況下,聚合物組合物可以包含聚乙烯。聚乙烯的合適例子包括線性低密度聚乙烯(LLDPE),低密度聚乙烯(LDPE),中等密度聚乙烯(MDPE),高密度聚乙烯(HDPE),以及超高分子量聚乙烯(UHMWPE)。
在一些情況下,聚合物組合物可以包含聚碳酸酯(PC)。例如,聚合物組合物可以包含聚碳酸酯與其它聚合物的共混物,例如聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的共混物(PC-ABS),聚碳酸酯和聚乙烯基甲苯的共混物(PC-PVT),聚碳酸酯和聚對苯二甲酸丁二酯的共混物(PC-PBT),聚碳酸酯和聚對苯二甲酸乙二酯的共混物(PC-PET),或者它們的組合。
在一些情況下,聚合物組合物可以包含聚醯胺。常規的聚醯胺包括尼龍和芳族聚醯胺。例如,聚醯胺可以包含PA-4T/4I;PA-4T/6I;PA-5T/5I;PA-6;PA6,6;PA6,6/6;PA6,6/6T;PA-6T/6I;PA-6T/6I/6;PA-6T/6;PA-6T/6I/66;PA-6T/MPMDT (其中MPMDT是以作為二胺組分的六亞甲基二胺和2-甲基五亞甲基二胺和作為二酸組分的對苯二甲酸的混合物為基礎的聚醯胺);PA-6T/66;PA-6T/610;PA-10T/612;PA-10T/106;PA-6T/612;PA-6T/10T;PA-6T/10I;PA-9T;PA-10T;PA-12T;PA-10T/10I;PA-10T/12;PA-10T/11;PA-6T/9T;PA-6T/12T;PA-6T/10T/6I;PA-6T/6I/6;PA-6T/61/12;以及它們的共聚物、共混物、混合物和/或其它組合。美國專利申請No. 16/003,528公開了其它合適的聚醯胺、添加劑和其它組分。
在一些實施方案中,聚合物組合物包含熱塑性聚合物、聚酯、尼龍、人造絲、聚醯胺、聚烯烴、聚烯烴對苯二甲酸酯、聚烯烴對苯二甲酸酯二醇、co-PET或聚乳酸,或它們的組合。
在一些實施方案中,聚合物組合物可以包含多種聚醯胺的組合。通過組合各種聚醯胺,最終的組合物能合併所需的每種聚醯胺成分的性能,例如力學性能。例如,在一些實施方案中,聚醯胺包含PA-6、PA6,6和PA6,6/6T的組合。在這些實施方案中,聚醯胺可以包含1重量%至99重量%的PA-6,30重量%至99重量%的PA6,6,和1重量%至99重量%的PA6,6/6T。在一些實施方案中,聚醯胺包含PA-6、PA6,6和PA6,6/6T中的一種或多種。在某些方面,聚合物組合物包含6重量%的PA-6和94重量%的PA6,6。在某些方面,聚合物組合物包含本文所述的任何聚醯胺的共聚物或共混物。
聚合物組合物也可以包含通過內醯胺的開環聚合反應或縮聚反應製備的聚醯胺,包括共聚反應和/或共縮聚反應。不受限於任何理論,這些聚醯胺可以包括例如從丙內醯胺、丁內醯胺、戊內醯胺和己內醯胺製備的那些聚醯胺。例如在一些實施方案中,聚醯胺是從己內醯胺的聚合反應衍生的聚合物。在那些實施方案中,聚合物包含至少10重量%的己內醯胺,例如至少15重量%,至少20重量%,至少25重量%,至少30重量%,至少35重量%,至少40重量%,至少45重量%,至少50重量%,至少55重量%,或至少60重量%。在一些實施方案中,聚合物包含10重量%至60重量%的己內醯胺,例如15重量%至55重量%,20重量%至50重量%,25重量%至45重量%,或30重量%至40重量%。在一些實施方案中,聚合物包含小於60重量%的己內醯胺,例如小於55重量%、小於50重量%、小於45重量%、小於40重量%、小於35重量%、小於30重量%、小於25重量%、小於20重量%或小於15重量%。此外,聚合物組合物可以包含通過內醯胺與尼龍的共聚反應製備的聚醯胺,例如己內醯胺與PA-6,6的共聚反應產物。
在某些方面,聚合物可以通過聚合物組合物的常規聚合反應形成,其中至少一種二胺-羧酸鹽的水溶液進行加熱以除去水,並進行聚合以形成抗病毒尼龍。此水溶液優選是混合物,其包含至少一種用於形成聚醯胺的鹽以及本文所述的特定量的鋅化合物、銅化合物和/或磷化合物,由此製備聚合物組合物。常規聚醯胺鹽是通過二胺與二羧酸的反應製備,所得的鹽提供單體。在一些實施方案中,優選的用於形成聚醯胺的鹽是通過等莫耳量的六亞甲基二胺與己二酸反應形成的己二醯己二胺(尼龍 6,6鹽)。
AM/AV(金屬)化合物
如上所述,聚合物組合物可以包含一種或多種AM/AV化合物,其可以是金屬化合物的形式。在一些實施方案中,聚合物組合物包含鋅,例如在鋅化合物中;任選地包含磷,例如在磷化合物中;任選地包含銅,例如在銅化合物中;任選地包含銀,例如在銀化合物中;或它們的組合。在本文中,金屬化合物表示具有至少一個金屬分子或離子的化合物,例如“鋅化合物”表示具有至少一個鋅分子或離子的化合物。
一些常規的聚合物組合物、纖維和織物使用 AM/AV化合物以抑制病毒和其它病原體。例如,一些織物可以包含抗微生物添加劑,例如銀,其被塗布或作為膜施加到外表面上。但是,發現這些處理或塗層通常存在許多問題。例如,所塗布的添加劑可能在染色或洗滌過程中從纖維/織物被提取出去,這不利地影響抗微生物和/或抗病毒性能。在與常規產品相關的情況下,在經常使用的同時,一些塗料、例如銀可能引起健康和/或甚至環境問題。與常規配製劑相比,本文公開的聚合物組合物包含AM/AV化合物(例如金屬化合物)的獨特組合,而不是簡單地將AM/AV化合物塗覆到表面上。換句話說,聚合物組合物可以具有特定量的被包埋在聚合物基質中的金屬化合物,使得聚合物組合物在染色和/或洗滌期間和之後保留AM/AV性能。
在一個實施方案中,AM/AV化合物可以作為母料加入。母料可以包含聚醯胺,例如尼龍6或尼龍6,6。可以考慮其它母料組合物。
聚合物組合物可以包含金屬化合物,例如金屬或金屬化合物,其分散在聚合物組合物中。在一個實施方案中,聚合物組合物包含5wppm至20,000wppm的金屬化合物,例如5wppm至17,500wppm,5wppm至17,000wppm,5wppm至16,500wppm,5wppm至16,000wppm,5wppm至15,500wppm,5wppm至15,000wppm,5wppm至12,500wppm,5wppm至10,000wppm,5wppm至5000wppm,5wppm至4000wppm,例如5wppm至3000wppm,5wppm至2000wppm,5wppm至1000wppm,5wppm至500wppm,10wppm至20,000wppm,10wppm至17,500wppm,10wppm至17,000wppm,10wppm至16,500wppm,10wppm至16,000wppm,10wppm至15,500wppm,10wppm至15,000wppm,10wppm至12,500wppm,10wppm至10,000wppm,10wppm至5000wppm,10wppm至4000wppm,10wppm至3000wppm,10wppm至2000wppm,10wppm至1000wppm,10wppm至500wppm,50wppm至20,000wppm,50wppm至17,500wppm,50wppm至17,000wppm,50wppm至16,500wppm,50wppm至16,000wppm,50wppm至15,500wppm,50wppm至15,000wppm,50wppm至12,500wppm,50wppm至10,000wppm,50wppm至5000wppm,50wppm至4000wppm,50wppm至3000wppm,50wppm至2000wppm,50wppm至1000wppm,50wppm至500wppm,100wppm至20,000wppm,100wppm至17,500wppm,100wppm至17,000wppm,100wppm至16,500wppm,100wppm至16,000wppm,100wppm至15,500wppm,100wppm至15,000wppm,100wppm至12,500wppm,100wppm至10,000wppm,100wppm至5000wppm,100wppm至4000wppm,100wppm至3000wppm,100wppm至2000wppm,100wppm至1000wppm,100wppm至500wppm,200wppm至20,000wppm,200wppm至17,500wppm,200wppm至17,000wppm,200wppm至16,500wppm,200wppm至16,000wppm,200wppm至15,500wppm,200wppm至15,000wppm,200wppm至12,500wppm,200wppm至10,000wppm,200wppm至5000wppm,200wppm至4000wppm,200wppm至3000wppm,200wppm至2000wppm,200wppm至1000wppm,200wppm至900wppm,400wppm至700wppm,475wppm至625wppm,500wppm至600wppm,或200wppm至500wppm。
就下限而言,聚合物組合物可以包含大於5wppm的金屬化合物,例如大於10wppm、大於50wppm、大於100wppm、大於200wppm、大於300wppm、大於400wppm、大於475wppm、大於500wppm。就上限而言,聚合物組合物可以包含小於20,000wppm的金屬化合物,例如小於17,500wppm、小於17,000wppm、小於16,500wppm、小於16,000wppm、小於15,500wppm、小於15,000wppm、小於12,500wppm、小於10,000wppm、小於5000wppm、小於4000wppm、小於3000wppm、小於2000wppm、小於1000wppm、小於900wppm、小於700wppm、小於625wppm、小於600wppm或小於500wppm。如上所述,金屬化合物優選被包埋在從聚合物組合物形成的聚合物中。
如上所述,聚合物組合物包括在鋅化合物中的鋅以及在磷化合物中的磷,優選它們以特定量包含在聚合物組合物中,從而提供上述結構益處和抗病毒益處。本文所用的術語“鋅化合物”表示具有至少一個鋅分子或離子的化合物(這同樣適用於銅化合物)。本文所用的術語“磷化合物”表示具有至少一個磷分子或離子的化合物。鋅含量可以由鋅或鋅離子表示(這同樣適用於銅)。範圍和限值可以用於鋅含量和用於鋅離子含量,和用於其它金屬含量,例如銅含量。基於鋅或鋅化合物的鋅離子含量的計算可以由化學領域的技術人員完成,並考慮這些計算和調整。
本發明人發現按照特定的莫耳比率使用特定的鋅化合物(以及其中所含的鋅)和磷化合物(以及其中所含的磷)能盡可能減少鋅化合物對聚合物組合物的負面影響。例如,在聚合物組合物中的過多的鋅化合物會導致聚合物粘度的降低以及在生產工藝中的無效。
聚合物組合物可以包含鋅,例如在鋅化合物中或作為鋅離子,例如鋅或鋅化合物,其分散在聚合物組合物中。在一個實施方案中,聚合物組合物包含5wppm至20,000wppm的鋅,例如5wppm至17,500wppm,5wppm至17,000wppm,5wppm至16,500wppm,5wppm至16,000wppm,5wppm至15,500wppm,5wppm至15,000wppm,5wppm至12,500wppm,5wppm至10,000wppm,5wppm至5000wppm,5wppm至4000wppm,例如5wppm至3000wppm,5wppm至2000wppm,5wppm至1000wppm,5wppm至500wppm,10wppm至20,000wppm,10wppm至17,500wppm,10wppm至17,000wppm,10wppm至16,500wppm,10wppm至16,000wppm,10wppm至15,500wppm,10wppm至15,000wppm,10wppm至12,500wppm,10wppm至10,000wppm,10wppm至5000wppm,10wppm至4000wppm,10wppm至3000wppm,10wppm至2000wppm,10wppm至1000wppm,10wppm至500wppm,50wppm至20,000wppm,50wppm至17,500wppm,50wppm至17,000wppm,50wppm至16,500wppm,50wppm至16,000wppm,50wppm至15,500wppm,50wppm至15,000wppm,50wppm至12,500wppm,50wppm至10,000wppm,50wppm至5000wppm,50wppm至4000wppm,50wppm至3000wppm,50wppm至2000wppm,50wppm至1000wppm,50wppm至500wppm,100wppm至20,000wppm,100wppm至17,500wppm,100wppm至17,000wppm,100wppm至16,500wppm,100wppm至16,000wppm,100wppm至15,500wppm,100wppm至15,000wppm,100wppm至12,500wppm,100wppm至10,000wppm,100wppm至5000wppm,100wppm至4000wppm,100wppm至3000wppm,100wppm至2000wppm,100wppm至1000wppm,100wppm至500wppm,200wppm至20,000wppm,200wppm至17,500wppm,200wppm至17,000wppm,200wppm至16,500wppm,200wppm至16,000wppm,200wppm至15,500wppm,200wppm至15,000wppm,200wppm至12,500wppm,200wppm至10,000wppm,200wppm至5000wppm,200wppm至4000wppm, 5000wppm至20000wppm,200wppm至3000wppm,200wppm至2000wppm,200wppm至1000wppm,200wppm至500wppm,10wppm至900wppm,200wppm至900wppm,425wppm至600wppm,425wppm至525wppm,350wppm至600wppm,375wppm至600wppm,375wppm至525wppm,480wppm至600wppm,480wppm至525wppm,600wppm至750wppm,或600wppm至700wppm。
就下限而言,聚合物組合物可以包含大於5wppm的鋅,例如大於10wppm、大於50wppm、大於100wppm、大於200wppm、大於300wppm、大於350wppm、大於375wppm、大於400wppm、大於425wppm、大於480wppm、大於500wppm或大於600wppm。
就上限而言,聚合物組合物可以包含小於20,000wppm的鋅,例如小於17,500wppm、小於17,000wppm、小於16,500wppm、小於16,000wppm、小於15,500wppm、小於15,000wppm、小於12,500wppm、小於10,000wppm、小於5000wppm、小於4000wppm、小於3000wppm、小於2000wppm、小於1000wppm、小於500wppm、小於400wppm、小於330wppm、小於300wppm。在某些方面,鋅化合物被包埋在從聚合物組合物形成的聚合物中。
所述範圍和限值可以同時適用於元素形式或離子形式的鋅以及鋅化合物。本文公開的其它範圍和限值也同樣適用於其它金屬,例如銅。例如,範圍可以涉及分散在聚合物中的鋅離子的量。
聚合物組合物中的鋅是存在於鋅化合物中或經由鋅化合物來提供,鋅化合物可以在寬範圍內變化。鋅化合物可以包含氧化鋅、己二酸銨鋅、乙酸鋅、碳酸銨鋅、硬脂酸鋅、苯基次膦酸鋅或2-巰基吡啶氧化鋅,或它們的組合。在一些實施方案中,鋅化合物包含氧化鋅、己二酸銨鋅、乙酸鋅或2-巰基吡啶氧化鋅,或它們的組合。在一些實施方案中,鋅化合物包含氧化鋅、硬脂酸鋅或己二酸銨鋅,或它們的組合。在某些方面,鋅是以氧化鋅的形式提供。在某些方面,鋅不是經由苯基次膦酸鋅和/或苯基膦酸鋅提供。
本發明人也發現所述聚合物組合物令人驚奇地可以從使用特定的鋅化合物受益。特別是,使用易於形成離子鋅(例如Zn 2+)的鋅化合物可以提高聚合物組合物的抗病毒性能。在理論上認為,離子鋅會干擾病毒的複製迴圈。例如離子鋅可以干擾、例如抑制病毒的蛋白酶或聚合酶的活性。關於離子鋅對病毒活性影響的其它討論可以參見Velthuis等人,Zn Inhibits Coronavirus and Arterivirus RNA Polymerase Activity In Vitro and Zinc Ionophores Block the Replication of These Viruses in Cell Culture, PLoS Pathogens(2010年11月),將此文獻的內容引入本文以供參考。
鋅化合物在聚合物組合物中的存在量可以與離子鋅含量相關討論。在一個實施方案中,聚合物組合物包含1ppm至30,000ppm的離子鋅,例如Zn 2+,例如1wppm至25,000wppm,1wppm至20,000wppm,1wppm至15,000wppm,1wppm至10,000wppm,1wppm至5,000wppm,1wppm至2,500wppm,50wppm至30,000wppm,50wppm至25,000wppm,50wppm至20,000wppm,50wppm至15,000wppm,50wppm至10,000wppm,50wppm至5,000wppm,50wppm至2,500wppm,100wppm至30,000wppm,100wppm至25,000wppm,100wppm至20,000wppm,100wppm至15,000wppm,100wppm至10,000wppm,100wppm至5,000wppm,100wppm至2,500wppm,150wppm至30,000wppm,150wppm至25,000wppm,150wppm至20,000wppm,150wppm至15,000wppm,150wppm至10,000wppm,150wppm至5,000wppm,150wppm至2,500wppm,250wppm至30,000wppm,250wppm至25,000wppm,250wppm至20,000wppm,250wppm至15,000wppm,250wppm至10,000wppm,250wppm至5,000wppm,或250wppm至2,500wppm。在一些情況下,上文關於鋅所述的範圍和限值也可以適用於離子鋅的含量。
在一些情況下,鋅的使用能提供在加工和/或最終應用方面的益處。可以使用其它抗病毒劑,例如銅或銀,但是它們通常包括不利的影響(例如對於聚合物組合物的相對粘度,毒性,以及健康或環境風險)。在一些情況下,鋅對聚合物組合物的相對粘度沒有不利影響。而且,與其它抗病毒劑、例如銀不同,鋅不存在毒性問題(並且實際上可以提供健康益處,例如免疫系統支援)。另外,如本文所述,鋅的使用能減少或消除被浸提到其它介質和/或環境中的問題。這同時防止與鋅進入環境相關的風險,並允許聚合物組合物的迴圈使用–與常規組合物、例如含銀的組合物相比,鋅提供驚人的“綠色”優點。
如上文所述,在一些實施方案中,聚合物組合物包含銅(經由銅化合物提供)。本文所用的術語“銅化合物”表示具有至少一個銅分子或離子的化合物。
在一些情況下,銅化合物可以改善、例如提高聚合物組合物的抗病毒性能。在一些情況下,銅化合物可以影響聚合物組合物的其它特性,例如抗微生物活性或物理特性。
聚合物組合物可以包含銅(例如在銅化合物中),例如銅或銅化合物,其分散在聚合物組合物中。在一個實施方案中,聚合物組合物包含5wppm至20,000wppm的銅,例如5wppm至17,500wppm,5wppm至17,000wppm,5wppm至16,500wppm,5wppm至16,000wppm,5wppm至15,500wppm,5wppm至15,000wppm,5wppm至12,500wppm,5wppm至10,000wppm,5wppm至5000wppm,5wppm至4000wppm,例如5wppm至3000wppm,5wppm至2000wppm,5wppm至1000wppm,5wppm至500wppm,5wppm至100wppm,5wppm至50wppm,5wppm至35wppm,10wppm至20,000wppm,10wppm至17,500wppm,10wppm至17,000wppm,10wppm至16,500wppm,10wppm至16,000wppm,10wppm至15,500wppm,10wppm至15,000wppm,10wppm至12,500wppm,10wppm至10,000wppm,10wppm至5000wppm,10wppm至4000wppm,10wppm至3000wppm,10wppm至2000wppm,10wppm至1000wppm,10wppm至500wppm,50wppm至20,000wppm,50wppm至17,500wppm,50wppm至17,000wppm,50wppm至16,500wppm,50wppm至16,000wppm,50wppm至15,500wppm,50wppm至15,000wppm,50wppm至12,500wppm,50wppm至10,000wppm,50wppm至5000wppm,50wppm至4000wppm,50wppm至3000wppm,50wppm至2000wppm,50wppm至1000wppm,50wppm至500wppm,100wppm至20,000wppm,100wppm至17,500wppm,100wppm至17,000wppm,100wppm至16,500wppm,100wppm至16,000wppm,100wppm至15,500wppm,100wppm至15,000wppm,100wppm至12,500wppm,100wppm至10,000wppm,100wppm至5000wppm,100wppm至4000wppm,100wppm至3000wppm,100wppm至2000wppm,100wppm至1000wppm,100wppm至500wppm,200wppm至20,000wppm,200wppm至17,500wppm,200wppm至17,000wppm,200wppm至16,500wppm,200wppm至16,000wppm,200wppm至15,500wppm,200wppm至15,000wppm,200wppm至12,500wppm,200wppm至10,000wppm,200wppm至5000wppm,200wppm至4000wppm,200wppm至3000wppm,200wppm至2000wppm,200wppm至1000wppm,或200wppm至500wppm。
就下限而言,聚合物組合物可以包含大於5wppm的銅,例如大於10wppm、大於50wppm、大於100wppm、大於200wppm或大於300wppm。就上限而言,聚合物組合物可以包含小於20,000wppm的銅,例如小於17,500wppm、小於17,000wppm、小於16,500wppm、小於16,000wppm、小於15,500wppm、小於15,000wppm、小於12,500wppm、小於10,000wppm、小於5000wppm、小於4000wppm、小於3000wppm、小於2000wppm、小於1000wppm、小於500wppm、小於100wppm、小於50wppm、小於35wppm。在某些方面,銅化合物被包埋在從聚合物組合物形成的聚合物中。
對於銅化合物的組成沒有特別的限制。合適的銅化合物包括碘化銅、溴化銅、氯化銅、氟化銅、氧化銅、硬脂酸銅、己二酸銨銅、乙酸銅或2-巰基吡啶氧化銅,或它們的組合。銅化合物可以包含氧化銅、己二酸銨銅、乙酸銅、碳酸銨銅、硬脂酸銅、苯基次膦酸銅或2-巰基吡啶氧化銅,或它們的組合。在一些實施方案中,銅化合物包含氧化銅、己二酸銨銅、乙酸銅或2-巰基吡啶氧化銅,或它們的組合。在一些實施方案中,銅化合物包含氧化銅、硬脂酸銅或己二酸銅銨,或它們的組合。在某些方面,銅是以氧化銅的形式提供。在某些方面,銅不是經由苯基次膦酸銅和/或苯基膦酸銅提供。
在一些情況下,聚合物組合物包含銀(任選地經由銀化合物提供)。本文所用的術語“銀化合物”表示具有至少一個銀分子或離子的化合物。銀可以是離子形式。關於銀的範圍和限值可以與關於銅所述的範圍和限值相似(如上文所述)。
在一個實施方案中,銅與鋅之間的莫耳比率是大於0.01:1,例如大於0.05:1、大於0.1:1、大於0.15:1、大於0.25:1、大於0.5:1或大於0.75:1。就範圍而言,在聚合物組合物中的銅與鋅之間的莫耳比率可以在0.01:1至15:1的範圍內,例如0.05:1至10:1,0.1:1至9:1,0.15:1至8:1,0.25:1至7:1,0.5:1至6:1,0.75:1至5:1,0.5:1至4:1,或0.5:1至3:1。就上限而言,在聚合物組合物中的鋅與銅之間的莫耳比率的莫耳比率可以小於15:1,例如小於10:1、小於9:1、小於8:1、小於7:1、小於6:1、小於5:1、小於4:1或小於3:1。在一些情況下,銅與鋅一起結合在聚合物基質中。
在一些實施方案中,發現己二酸銨銅的使用能特別有效地將銅離子活化到聚合物基質中。相似地,發現己二酸銨銀的使用能特別有效地將銀離子活化到聚合物基質中。發現將銅(I)或銅(II)化合物溶解在己二酸銨中,能特別有效地產生銅(I)或銅(II)離子。這同樣適用於將Ag(I)或Ag(III)化合物溶解在己二酸銨中以產生Ag 1+或Ag 3+離子的情況。
聚合物組合物可以包含銀(例如在銀化合物中),例如銀或銀化合物,其分散在聚合物組合物中。在一個實施方案中,聚合物組合物包含5wppm至20,000wppm的銀,例如5wppm至17,500wppm,5wppm至17,000wppm,5wppm至16,500wppm,5wppm至16,000wppm,5wppm至15,500wppm,5wppm至15,000wppm,5wppm至12,500wppm,5wppm至10,000wppm,5wppm至5000wppm,5wppm至4000wppm,例如5wppm至3000wppm,5wppm至2000wppm,5wppm至1000wppm,5wppm至500wppm,10wppm至20,000wppm,10wppm至17,500wppm,10wppm至17,000wppm,10wppm至16,500wppm,10wppm至16,000wppm,10wppm至15,500wppm,10wppm至15,000wppm,10wppm至12,500wppm,10wppm至10,000wppm,10wppm至5000wppm,10wppm至4000wppm,10wppm至3000wppm,10wppm至2000wppm,10wppm至1000wppm,10wppm至500wppm,50wppm至20,000wppm,50wppm至17,500wppm,50wppm至17,000wppm,50wppm至16,500wppm,50wppm至16,000wppm,50wppm至15,500wppm,50wppm至15,000wppm,50wppm至12,500wppm,50wppm至10,000wppm,50wppm至5000wppm,50wppm至4000wppm,50wppm至3000wppm,50wppm至2000wppm,50wppm至1000wppm,50wppm至500wppm,100wppm至20,000wppm,100wppm至17,500wppm,100wppm至17,000wppm,100wppm至16,500wppm,100wppm至16,000wppm,100wppm至15,500wppm,100wppm至15,000wppm,100wppm至12,500wppm,100wppm至10,000wppm,100wppm至5000wppm,100wppm至4000wppm,100wppm至3000wppm,100wppm至2000wppm,100wppm至1000wppm,100wppm至500wppm,200wppm至20,000wppm,200wppm至17,500wppm,200wppm至17,000wppm,200wppm至16,500wppm,200wppm至16,000wppm,200wppm至15,500wppm,200wppm至15,000wppm,200wppm至12,500wppm,200wppm至10,000wppm,200wppm至5000wppm,200wppm至4000wppm,200wppm至3000wppm,200wppm至2000wppm,200wppm至1000wppm,或200wppm至500wppm。
就下限而言,聚合物組合物可以包含大於5wppm的銀,例如大於10wppm、大於50wppm、大於100wppm、大於200wppm或大於300wppm。就上限而言,聚合物組合物可以包含小於20,000wppm的銀,例如小於17,500wppm、小於17,000wppm、小於16,500wppm、小於16,000wppm、小於15,500wppm、小於15,000wppm、小於12,500wppm、小於10,000wppm、小於5000wppm、小於4000wppm、小於3000wppm、小於2000wppm、小於1000wppm或小於500wppm。在某些方面,銀化合物被包埋在從聚合物組合物形成的聚合物中。
對於銀化合物的組成沒有特別的限制。合適的銀化合物包括碘化銀、溴化銀、氯化銀、氟化銀、氧化銀、硬脂酸銀、己二酸銨銀、乙酸銀或2-巰基吡啶氧化銀,或它們的組合。銀化合物可以包含氧化銀、己二酸銨銀、乙酸銀、碳酸銨銀、硬脂酸銀、苯基次膦酸銀或2-巰基吡啶氧化銀,或它們的組合。在一些實施方案中,銀化合物包含氧化銀、己二酸銨銀、乙酸銀或2-巰基吡啶氧化銀,或它們的組合。在一些實施方案中,銀化合物包含氧化銀、硬脂酸銀或己二酸銨銀,或它們的組合。在某些方面,銀是以氧化銀的形式提供。在某些方面,銀不是經由苯基次膦酸銀和/或苯基膦酸銀提供。在某些方面,通過使一種或多種銀化合物溶解在己二酸銨中來提供銀。
聚合物組合物可以包含磷(在磷化合物中),例如磷或磷化合物是分散在聚合物組合物中。在一個實施方案中,聚合物組合物包含50wppm至10000wppm的磷,例如50wppm至5000wppm,50wppm至2500wppm,50wppm至2000wppm,50wppm至800wppm, 100wppm至750wppm, 100wppm至1800wppm,100wppm至10000wppm,100wppm至5000wppm,100wppm至2500wppm,100wppm至1000wppm,100wppm至800wppm,200wppm至10000wppm, 200wppm至5000wppm,200wppm至2500wppm,200wppm至800wppm,300wppm至10000wppm,300wppm至5000wppm,300wppm至2500wppm,300wppm至500wppm,500wppm至10000wppm,500wppm至5000wppm,或500wppm至2500wppm。就下限而言,聚合物組合物可以包含大於50wppm的磷,例如大於75wppm、大於100wppm、大於150wppm、大於200wppm、大於300wppm或大於500wppm。就上限而言,聚合物組合物可以包含小於10000wppm(或1重量%)的磷,例如小於5000wppm、小於2500wppm、小於2000wppm、小於1800wppm、小於1500wppm、小於1000wppm、小於800wppm、小於750wppm、小於500wppm、小於475wppm、小於450wppm、小於400wppm、小於350wppm、小於300wppm、小於250wppm、小於200wppm、小於150wppm、小於100wppm、小於50wppm、小於25wppm或小於10wppm。
在某些方面,磷或磷化合物被包埋在從聚合物組合物形成的聚合物中。如上文所述,因為所述組合物的總體組成,如果存在的話,可以使用少量的磷,這在一些情況下可以提供有利的性能結果(參見上文)。
在聚合物組合物中的磷是存在於磷化合物中或經由磷化合物提供,磷化合物可以在寬範圍內變化。磷化合物可以包含苯次膦酸,二苯基次膦酸,苯基次膦酸鈉,亞磷酸,苯膦酸,苯基次膦酸鈣,B-戊基次膦酸鉀,甲基次膦酸,次磷酸錳,次磷酸鈉,磷酸一鈉,次磷酸,二甲基次膦酸,乙基次膦酸,二乙基次膦酸,乙基次膦酸鎂,亞磷酸三苯基酯,亞磷酸二苯基甲基酯,亞磷酸二甲基苯基酯,亞磷酸乙基二苯基酯,苯基膦酸,甲基膦酸,乙基膦酸,苯基膦酸鉀,甲基膦酸鈉,乙基膦酸鈣,和它們的組合。在一些實施方案中,磷化合物包含磷酸、苯次膦酸或苯膦酸,或它們的組合。在一些實施方案中,磷化合物包含苯次膦酸、亞磷酸或次磷酸錳,或它們的組合。在某些方面,磷化合物可以包含苯次膦酸。
在一個實施方案中,磷與鋅之間的莫耳比率是大於0.01:1,例如大於0.05:1、大於0.1:1、大於0.15:1、大於0.25:1、大於0.5:1或大於0.75:1。就範圍而言,在聚合物組合物中的磷與鋅之間的莫耳比率可以在0.01:1至15:1的範圍內,例如0.05:1至10:1,0.1:1至9:1,0.15:1至8:1,0.25:1至7:1,0.5:1至6:1,0.75:1至5:1,0.5:1至4:1,或0.5:1至3:1。就上限而言,在聚合物組合物中的鋅與磷之間的莫耳比率可以小於15:1,例如小於10:1、小於9:1、小於8:1、小於7:1、小於6:1、小於5:1、小於4:1或小於3:1。在一些情況下,磷與鋅一起結合在聚合物基質中。
在一個實施方案中,在聚醯胺組合物中的鋅與磷之間的重量比率可以是大於1.3:1,例如大於1.4:1、大於1.5:1、大於1.6:1、大於1.7:1、大於1.8:1或大於2:1。就範圍而言,在聚醯胺組合物中的鋅與磷之間的重量比率可以在1.3:1至30:1的範圍內,例如1.4:1至25:1,1.5:1至20:1,1.6:1至15:1,1.8:1至10:1,2:1至8:1,3:1至7:1,或4:1至6:1。就上限而言,在聚醯胺組合物中的鋅與磷之間的重量比率可以小於30:1,例如小於28:1、小於26:1、小於24:1、小於22:1、小於20:1或小於15:1。在某些方面,在聚醯胺組合物中不存在磷。在其它方面,存在非常少量的磷。在一些情況下,磷與鋅一起保持在聚合物基質中。
在一個實施方案中,在聚醯胺組合物中的鋅與磷之間的重量比率可以小於0.64:1,例如小於0.62:1、小於0.6:1,例如小於0.5:1、小於0.45:1、小於0.4:1、小於0.3:1或小於0.25:1。就範圍而言,在聚醯胺組合物中的鋅與磷之間的重量比率可以在0.001:1至0.64:1的範圍內,例如0.01:1至0.6:1,0.05:1至0.5:1,0.1:1至0.45:1,0.2:1至0.4:1,0.25:1至0.35:1,或0.2:1至0.3:1。就下限而言,在聚醯胺組合物中的鋅與磷之間的重量比率可以大於0.001:1,例如大於0.005:1、大於0.01:1、大於0.05:1、大於0.1:1、大於0.15:1或大於0.2:1。
有利的是,發現添加上述鋅化合物和磷化合物可以獲得聚合物組合物的有益的相對粘度(RV)。在一些實施方案中,聚合物組合物的RV是在5至80的範圍內,例如5至70,10至70,15至65,20至60,30至50,10至35,10至20,60至70,50至80,40至50,30至60,5至30,或15至32。就下限而言,聚合物組合物的RV可以大於5,例如大於10、大於15、大於20、大於25、大於27.5或大於30。就上限而言,聚合物組合物的RV可以小於70,例如小於65、小於60、小於50、小於40或小於35。
為了計算RV,可以使聚合物溶解在溶劑中(通常是甲酸或硫酸),檢測粘度,然後將該粘度與純溶劑的粘度比較。這得到無量綱的檢測值。固體材料以及液體可以具有特定的RV。從聚合物組合物制得的纖維/織物也可以具有上述的相對粘度。
已經確定特定量的鋅化合物和磷化合物可以在聚合物組合物、例如聚醯胺組合物中以細分佈的形式混合,例如以顆粒、薄片等形式混合,由此提供聚合物組合物,後者可以隨後通過常規方法例如擠出、模塑或者拉伸成型為各種產品(例如高度接觸型產品,高度接觸型產品的頂片層),由此制得具有顯著改進的抗微生物活性的產品。鋅和磷按照上述量用於聚合物組合物中,從而提供具有改進(接近永久)的抗微生物活性保留率的纖維。
額外組分
在一些實施方案中,聚合物組合物可以包含額外的添加劑。所述添加劑包括顏料,親水性或疏水性添加劑,除味添加劑,額外抗病毒劑,以及抗微生物/抗真菌的無機化合物,例如銅、鋅、錫和銀。
在一些實施方案中,聚合物組合物可以與著色顏料組合,用於著色由聚合物組合物形成的織物或其它組分。在某些方面,聚合物組合物可以與UV 添加劑組合以耐受在暴露於明顯UV光的織物中的褪色和降解。在某些方面,聚合物組合物可以與添加劑組合以使纖維表面呈親水性或疏水性。在某些方面,聚合物組合物可以例如與吸濕性材料組合,使得由其形成的纖維、織物或其它產品具有更高的吸濕性。在某些方面,聚合物組合物可以與添加劑組合以使織物呈阻燃性或耐燃性。在某些方面,聚合物組合物可以與添加劑組合以使織物抗污染。在某些方面,聚合物組合物可以與顏料和抗微生物化合物組合,從而避免常規染色和處置染料的要求。
在一些實施方案中,聚合物組合物可以還包含額外的添加劑。例如,聚合物組合物可以包含消光劑。消光劑添加劑可以改進由聚合物組合物製成的合成纖維和織物的外觀和/或紋理。在一些實施方案中,無機顏料類材料可以用作消光劑。消光劑可以包括一種或多種以下材料:二氧化鈦,硫酸鋇,鈦酸鋇,鈦酸鋅,鈦酸鎂,鈦酸鈣,氧化鋅,硫化鋅,鋅鋇白,二氧化鋯,硫酸鈣,硫酸鋇,氧化鋁,氧化釷,氧化鎂,二氧化矽,滑石,雲母等等。在優選實施方案中,消光劑包含二氧化鈦。發現包含含有二氧化鈦的消光劑的聚合物組合物獲得與天然纖維和織物十分相似的合成纖維和織物,例如具有改進的外觀和/或紋理的合成纖維和織物。認為二氧化鈦通過與鋅化合物、磷化合物和/或在聚合物內的官能團發生相互作用,改進了外觀和/或紋理。
在一個實施方案中,聚合物組合物包含0.0001重量%至3重量%的消光劑,例如0.0001重量%至2重量%,0.0001至1.75重量%,0.001重量%至3重量%,0.001重量%至2重量%,0.001重量%至1.75重量%,0.002重量%至3重量%,0.002重量%至2重量%,0.002重量%至1.75重量%,0.005重量%至3重量%,0.005重量%至2重量%,0.005重量%至1.75重量%。就上限而言,聚合物組合物可以包含小於3重量%的消光劑,例如小於2.5重量%、小於2重量%或小於1.75重量%。就下限而言,聚合物組合物可以包含大於0.0001重量%的消光劑,例如大於0.001重量%、大於0.002重量%或大於0.005重量%。
在一些實施方案中,聚合物組合物可以還包含著色材料,例如炭黑、銅酞菁顏料、鉻酸鉛、氧化鐵、氧化鉻以及群青藍。
在一些實施方案中,聚合物組合物可以包含與鋅不同的額外抗病毒劑。額外抗微生物劑可以是任何合適的抗病毒劑。常規的抗病毒劑是本領域公知的,和可以作為一種或多種額外抗病毒劑引入聚合物組合物中。例如,額外抗病毒劑可以是進入抑制劑,逆轉錄酶抑制劑,DNA聚合酶抑制劑,m-RNA合成抑制劑,蛋白酶抑制劑,整合酶抑制劑,或免疫調節劑,或它們的組合。在某些方面,將一種或多種額外抗微生物劑加入聚合物組合物中。
在一些實施方案中,聚合物組合物可以包括與鋅不同的額外抗微生物劑。額外抗微生物劑可以是任何合適的抗微生物劑,例如以下形式的銀、銅和/或金:金屬形式(例如顆粒、合金和氧化物),鹽(例如硫酸鹽、硝酸鹽、乙酸鹽、檸檬酸鹽和氯化物)和/或離子形式。在某些方面,將其它添加劑、例如額外抗微生物劑加入聚合物組合物中。
在一些實施方案中,聚合物組合物(以及由其形成的纖維或織物)可以還包含抗微生物或抗病毒塗料。 例如,從聚合物組合物形成的纖維或織物可以包括鋅納米粒子的塗料(例如氧化鋅、己二酸銨鋅、乙酸鋅、碳酸銨鋅、硬脂酸鋅、苯基次膦酸鋅或2-巰基吡啶氧化鋅的納米粒子,或它們的組合)。為了製備這種塗層,聚合物組合物的表面(例如由其形成的纖維或織物的表面)可以被陽離子化、並通過將聚合物組合物逐步滴入陰離子聚電解質溶液(例如包含聚4-苯乙烯磺酸)和含鋅納米粒子的溶液中進行逐層塗布。任選地,經塗覆的聚合物組合物可以在NH 4OH的溶液中在9°C下水熱處理24小時以固定鋅納米粒子。
在一些情況下,本文所述的AM/AV材料不需要使用或包含酸例如檸檬酸、和/或進行酸處理來起效。已知這些處理會產生靜電荷/靜態衰減問題。有利的是,不需要使用酸處理,這進而消除了與常規構造相關的靜電荷/靜態衰減問題。
在一些實施方案中,任何一種或一些本文所述的組分可以是任選的。在一些情況下,本文所述的組合物可以在表達上排除本說明書中的的任何一種或一些上述添加劑,例如通過申請專利範圍的用語。例如申請專利範圍的用語可以改變為指明本文所述的組合物、材料、方法等不使用或不包含一種或多種上述添加劑,例如所述材料不包含阻燃劑或消光劑。作為另一個例子,申請專利範圍的用語可以指明所述材料不包含長鏈聚醯胺組分,例如PA-12。
金屬保留率
如上文所述,本文所述的AM/AV材料具有永久的、例如接近永久的 抗微生物和/或抗病毒性能。這些性能允許AM/AV材料的重複使用(例如在洗滌之後),進而擴展製品的可用性。
用於評價AM/AV材料的抗微生物和/或抗病毒性能的永久(例如接近永久)性能的一個參數是金屬保留率。如上文所述,AM/AV材料可以從本文公開的聚合物組合物製備,所述聚合物組合物可以包含各種金屬化合物(例如鋅化合物、磷、銅化合物和/或銀化合物)。聚合物組合物中的金屬化合物可以AM/AV材料提供抗微生物和/或抗病毒性能。因此,金屬化合物的保留率,例如在一個或多個洗滌週期之後的保留率,可以提供永久的、例如接近永久的抗微生物和/或抗病毒性能。
有益的是,從本文所述聚合物組合物形成的AM/AV材料顯示較高的金屬保留率。金屬保留率可以涉及在聚合物組合物中的特定金屬的保留率,例如鋅保留率、銅保留率,或涉及在聚合物組合物中的全部金屬的保留率,例如總金屬保留率。
在一些實施方案中,通過染料浴試驗檢測,從本文所述聚合物組合物形成的AM/AV材料具有大於65%的金屬保留率,例如大於75%、大於80%、大於90%、大於95%、大於97%、大於98%、大於99%、大於99.9%、大於99.99%、大於99.999%、大於99.9999%、大於99.99999%或大於99.999999%。就上限而言,AM/AV材料可以具有小於100%的金屬保留率,例如小於99.9%、小於98%或小於95%。就範圍而言,AM/AV材料可以具有60%至100%的金屬保留率,例如60%至99.999999%,60%至99.99999%,60%至99.9999%,60%至99.999%,60%至99.999%,60%至99.99%,60%至99.9%,60%至99%,60%至98%,60%至95%,65%至99.999999%,65%至99.99999%,65%至99.9999%,65%至99.999%,65%至99.999%,65%至100%,65%至99.99%,65%至99.9%,65%至99%,65%至98%,65%至95%,70%至100%,70%至99.999999%,70%至99.99999%,70%至99.9999%,70%至99.999%,70%至99.999%,70%至99.99%,70%至99.9%,70%至99%,70%至98%,70%至95%,75%至100%,75%至99.99%,75%至99.9%,75%至99.999999%,75%至99.99999%,75%至99.9999%,75%至99.999%,75%至99.999%,75%至99%,75%至98%,75%至95%,%,80%至99.999999%,80%至99.99999%,80%至99.9999%,80%至99.999%,80%至99.999%,80%至100%,80%至99.99%,80%至99.9%,80%至99%,80%至98%,或80%至95%。在一些情況下,所述範圍和限值涉及具有較低pH值的染料配方,例如小於(和/或包括) 5.0、小於4.7、小於4.6或小於4.5。在一些情況下,所述範圍和限值涉及具有較高pH值的染料配方,例如大於(和/或包括) 4.0、大於4.2、大於4.5、大於4.7、大於5.0或大於5.2。
在一些實施方案中,從本文所述聚合物組合物形成的AM/AV材料在染料浴之後具有大於40%的金屬保留率,例如大於44%、大於45%、大於50%、大於55%、大於60%、大於65%、大於70%、大於75%、大於80%、大於90%、大於95%或大於99%。就上限而言,AM/AV材料可以具有小於100%的金屬保留率,例如小於99.9%、小於98%、小於95%或小於90%。就範圍而言,AM/AV材料可以具有在40%至100%範圍內的金屬保留率,例如45%至99.9%,50%至99.9%,75%至99.9%,80%至99%,或90%至98%。在一些情況下,所述範圍和限值涉及具有較高pH值的染料配方,例如大於(和/或包括) 4.0、大於4.2、大於4.5、大於4.7、大於5.0或大於5.2。
在一些實施方案中,從本文所述聚合物組合物形成的AM/AV材料具有大於20%的金屬保留率,例如大於24%、大於25%、大於30%、大於35%、大於40%、大於45%、大於50%、大於55%或大於60%。就上限而言,AM/AV材料可以具有小於80%的金屬保留率,例如小於77%、小於75%、小於70%、小於68%或小於65%。就範圍而言,AM/AV材料可以具有20%至80%的金屬保留率,例如25%至77%,30%至75%,或35%至70%。在一些情況下,所述範圍和限值涉及具有較低pH值的染料配方,例如小於(和/或包括) 5.0、小於4.7、小於4.6或小於4.5。
換句話說,在一些實施方案中,通過染料浴試驗檢測,從所述聚合物組合物形成的AM/AV材料顯示金屬化合物的提取率小於35%,例如小於25%、小於20%、小於10%或小於5%。就上限而言,AM/AV材料可以顯示金屬化合物的提取率大於0%,例如大於0.1%、大於2%或大於5%。就範圍而言,AM/AV材料可以顯示金屬化合物的提取率為0%至35%,例如0%至25%,0%至20%,0%至10%,0%至5%,0.1%至35%,0.1%至25%,0.1%至20%,0.2%至10%,0.1%至5%,2%至35%,2%至25%,2%至20%,2%至10%,2%至5%,5%至35%,5%至25%,5%至20%,或5%至10%。
從本文所述聚合物組合物形成的AM/AV材料的金屬保留率可以通過染料浴試驗按照以下標準工序檢測。通過洗滌工藝清潔樣品(去除所有的油)。洗滌工藝可以使用加熱浴進行,例如在71°C下進行15分鐘。可以使用洗滌溶液,其含有基於纖維重量計(“owf”)的0.25%的Sterox(723 Soap) 非離子性表面活性劑和0.25%owf的TSP(磷酸三鈉)。這些樣品然後用冷水清洗。
經清潔的樣品可以根據化學染料級別工序進行試驗。在此工序中,可以將樣品置於染料浴中,染料浴含有1.0%owf 的C.I.酸性藍45、4.0%owf的MSP(磷酸一鈉鹽)和足夠%owf 的磷酸二鈉鹽或TSP,從而達到6.0的pH值,其中液體與樣品之比是28:1。例如,如果希望pH值小於6,則可以使用滴管加入所需酸的10%溶液,直至達到所需的pH。染料浴可以預先設置成使得此染料浴於100°C達到沸騰。將樣品在此浴中放置1.5小時。作為一個例子,可以需要約30分鐘以達到沸騰,並在沸騰後在此溫度下保持1小時。然後從該浴取出樣品,並清洗。然後,將樣品轉移到離心機中以去除水。在去除水之後,將樣品靜置風乾。然後,記錄各組分的量。
在一些實施方案中,由聚合物組合物形成的纖維的金屬保留率可以通過檢測在染料浴操作之前和之後的金屬含量來計算。在染料浴操作之後保留的金屬量可以通過公知的方法檢測。關於染料浴,可以使用Ahiba染色機(來自Datacolor)。在一種具體情況下,可以將20克的未染色織物和200ml 的染料液置於不銹鋼罐中,可以將pH調節到所需的水準,可以將不銹鋼罐裝入染色機中;可以將樣品加熱到40℃,隨後加熱到100℃(任選地按照1.5℃/分鐘)。在一些情況下,可以採用溫度分佈,例如按照1.5℃/分鐘加熱到60℃,按照1℃/分鐘加熱到80℃,和按照1.5℃/分鐘加熱到100℃。樣品可以於100℃保持45分鐘,然後按照2℃/分鐘冷卻到40℃,隨後清洗並乾燥,由此得到經染色的產品。
在一些實施方案中,AM/AV材料、例如一層或多層的AM/AV材料在一個或多個洗滌週期之後保留AM/AV性能。在一些情況下,這種洗滌牢固性可以是源於使用上述AM/AV 配製劑來製備纖維/織物,例如AM/AV化合物可以被包埋在聚合物結構中。在一個實施方案中,AM/AV材料在多於一個洗滌週期之後保留AM/AV性能,例如多於2個洗滌週期,多於5個洗滌週期,多於10個洗滌週期,或多於20個洗滌週期。本文公開的AM/AV材料和/或層的耐久性也經由在染色操作之後的保留性來證明。
洗滌牢固性也可以由在多個洗滌週期之後的金屬保留率(例如鋅保留率)來表示。在一些實施方案中,例如,AM/AV材料在5個洗滌週期之後保留大於95%的金屬化合物(例如鋅化合物),例如大於96%、大於97%或大於98%。在一些實施方案中,AM/AV材料在10個洗滌週期之後保留大於85%的金屬化合物(例如鋅化合物),例如大於86%、大於87%、大於88%、大於89%或大於90%。
在一些情況下,AM/AV材料可以用於損傷護理,例如AM/AV材料可以用作包裹物、(可透氣的)紗布、繃帶和/或其它敷料。AM/AV材料的AM/AV性能使得它們在這些應用中是特別有益的。在一些情況下,AM/AV材料用作水分阻隔和/或用於促進氧氣傳播平衡。
形成纖維和無紡型織物的方法
如本文所述,AM/AV材料的纖維或織物是通過使AM/AV聚合物組合物成型為纖維來製備,這些纖維排布形成織物或結構體。
在某些方面,纖維、例如聚醯胺纖維是通過將在熔體聚合中形成的聚醯胺組合物紡絲來製備。在聚醯胺組合物的熔體聚合期間,單體水溶液、例如鹽溶液在受控的溫度、時間和壓力條件下加熱以蒸發水,並進行單體的聚合反應,得到聚合物熔體。在熔體聚合期間,在單體水溶液中使用足量的鋅和任選的磷,由此在聚合反應之前形成聚醯胺混合物。單體的選擇是基於所需的聚醯胺組合物。在鋅和磷存在於單體水溶液中之後,聚醯胺組合物可以進行聚合。聚合所得的聚醯胺可以隨後紡絲成纖維,例如通過熔體紡絲法、溶液紡絲法、離心紡絲法或電紡絲法。
在一些實施方案中,從聚醯胺組合物製備具有永久 AM/AV性能的纖維的方法包括製備單體水溶液,加入分散在單體水溶液中的小於20,000wppm的一種或多種金屬化合物,例如小於17,500wppm、小於17,000wppm、小於16,500wppm、小於16,000wppm、小於15,500wppm、小於15,000wppm、小於12,500wppm、小於10,000wppm、小於5000wppm、小於4000wppm、小於3000wppm、小於2000wppm、小於1000wppm或小於500wppm;使單體水溶液聚合以形成聚合物熔體,並將聚合物熔體紡絲以形成AM/AV 纖維。在此實施方案中,聚醯胺組合物包含在加入一種或多種金屬化合物之後所得的單體水溶液。
在一些實施方案中,此方法包括製備單體水溶液。單體水溶液可以包含醯胺單體。在一些實施方案中,在單體水溶液中的單體的濃度是小於60重量%,例如小於58重量%、小於56.5重量%、小於55重量%、小於50重量%、小於45重量%、小於40重量%、小於35重量%或小於30重量%。在一些實施方案中,在單體水溶液中的單體的濃度是大於20重量%,例如大於25重量%、大於30重量%、大於35重量%、大於40重量%、大於45重量%、大於50重量%、大於55重量%或大於58重量%。在一些實施方案中,在單體水溶液中的單體的濃度是在20重量%至60重量%的範圍內,例如25重量%至58重量%,30重量%至56.5重量%,35重量%至55重量%,40重量%至50重量%,或45重量%至55重量%。單體水溶液的餘量可以包含水和/或額外的添加劑。在一些實施方案中,單體包含包括二酸和二胺的醯胺單體,即尼龍鹽。
在一些實施方案中,單體水溶液是尼龍鹽溶液。尼龍鹽溶液可以通過混合二胺和二酸與水來製備。例如,水、二胺和二羧酸單體進行混合以形成鹽溶液,例如己二酸和六亞甲基二胺與水混合。在一些實施方案中,二酸可以是二羧酸,和可以選自下組:草酸,丙二酸,琥珀酸,戊二酸,庚二酸,己二酸,辛二酸,壬二酸,癸二酸,十一烷二酸,十二烷二酸,馬來酸,戊烯二酸,愈傷酸,粘糠酸,1,2-或1,3-環己烷二羧酸,1,2-或1,3 -亞苯基二乙酸,1,2-或1,3-環己烷二乙酸,間苯二甲酸,對苯二甲酸,4,4'-氧基雙苯甲酸,4,4-二苯酮二羧酸,2,6-萘二羧酸,對-叔丁基間苯二甲酸和2,5-呋喃二羧酸,和它們的混合物。在一些實施方案中,二胺可以選自下組:乙醇二胺,三亞甲基二胺,腐胺,屍胺,六亞甲基二胺,2-甲基五亞甲基二胺,七亞甲基二胺,2-甲基六亞甲基二胺,3-甲基六亞甲基二胺,2,2-二甲基五亞甲基二胺,八亞甲基二胺,2,5-二甲基六亞甲基二胺,九亞甲基二胺,2,2,4-和2,4,4-三甲基六亞甲基二胺,十亞甲基二胺,5-甲基壬二胺,異佛爾酮二胺,十一亞甲基二胺,十二亞甲基二胺,2,2,7,7-四甲基八亞甲基二胺,二(對-氨基環己基)甲烷,二(氨基甲基)降冰片烷,任選被一個或多個C 1-C 4烷基取代的C 2-C 16脂族二胺,脂族聚醚二胺和呋喃二胺,例如2,5-二(氨基甲基)呋喃,和它們的混合物。在優選實施方案中,二酸是己二酸,二胺是六亞甲基二胺,它們聚合形成PA6,6。
應當理解的是,從二胺和二酸製備聚醯胺的概念也包括其它合適的單體,例如氨基酸或內醯胺。不限制本發明的範圍,氨基酸的例子可以包括6-氨基己酸,7-氨基庚酸,11-氨基十一烷酸,12-氨基十二烷酸,或它們的組合。不限制本發明的範圍,內醯胺的例子可以包括己內醯胺,庚內醯胺,月桂內醯胺,或它們的組合。適合用於所述方法的進料可以包括二胺、二酸、氨基酸和內醯胺的混合物。
在制得單體水溶液之後,將金屬化合物(例如鋅化合物、銅化合物和/或銀化合物)加入單體水溶液中以形成聚醯胺組合物。在一些實施方案中,小於20,000ppm的金屬化合物分散在單體水溶液中。在某些方面,將其它添加劑、例如額外AM/AV劑加入單體水溶液中。任選地,將磷(例如磷化合物)加入單體水溶液中。
在一些情況下,聚醯胺組合物使用常規熔體聚合方法進行聚合。一方面,單體水溶液在受控的時間、溫度和壓力條件下加熱以蒸發水,進行單體的聚合反應,並提供聚合物熔體。在某些方面,特定的鋅與磷之間的重量比率可以有利地促進鋅在聚合物內的結合,減少聚合物的熱降解,並改進其可染色性。
在一個實施方案中,尼龍是通過尼龍鹽的常規熔體聚合反應來製備。通常,將尼龍鹽溶液在壓力下(例如250psig/1825×10 3n/m 2)加熱到例如約245°C的溫度。然後,通過將壓力降低到大氣壓來排出水蒸氣,同時溫度升高到例如約270°C。在聚合反應之前,向尼龍鹽溶液加入鋅和任選地加入磷。所得的熔融的尼龍在此溫度下保持一段時間以在擠出成纖維之前達到平衡。在某些方面,此方法可以按照間歇或連續方法進行。
在一些實施方案中,在熔體聚合期間,向單體水溶液加入鋅,例如氧化鋅。AM/AV纖維可以包含聚醯胺,其是在熔體聚合工藝中製備的,而不是在母料間歇方法中製備的。在某些方面,所得的纖維具有永久的AM/AV性能。所得的纖維可以用於AM/AV材料的頂片層和/或襯墊層中。
在熔體聚合期間可以將AM/AV試劑加入聚醯胺中,例如可以作為母料或作為粉末加入聚醯胺粒料中,然後可以通過紡絲形成纖維。然後,纖維可以成型為無紡型結構。
在某些方面,AM/AV無紡型結構是熔噴型的。熔噴法有利地比電紡絲法更便宜。熔噴法是一種開發用於形成微纖維和無紡型網的工藝類型。直到近期,微纖維是通過熔噴法製備的。現在,納米纖維也可以通過熔噴法形成。納米纖維是通過將熔融的熱塑性聚合物材料或聚醯胺經由多個小孔擠出而形成。所得的熔融線或單絲通入聚集的高速氣流中,這使得熔融聚醯胺的單絲減小或拉伸以降低其直徑。然後,熔噴的納米纖維被高速氣流攜帶並沉積到收集表面上,或形成線,由此形成無規分佈的熔噴型納米纖維的無紡型網。通過熔噴法形成納米纖維和無紡型網的方法是本領域公知的。例如,可以參見美國專利Nos. 3,704,198;3,755,527;3,849,241;3,978,185;4,100,324;和4,663,220。
一種選擇是“海島型”,其表示通過經由一個紡絲口型擠出至少兩種聚合物組分以形成纖維,也稱為共軛紡絲。
如所公知的那樣,電紡絲法具有許多生產工藝參數,這可以限定紡絲特定的材料。這些參數包括:紡絲材料和紡絲材料溶液的靜電荷;溶液輸送(通常是從注射器噴出的材料流);射流電荷(charge at jet);纖維膜在收集器處的放電;在紡絲射流上的來自電場的外力;排出的射流的密度;以及電極的(高)電壓和收集器的幾何形狀。相比之下,上述納米纖維和產品有利地在不需要使用在電紡絲工藝中必需的施加電場作為主要驅動力的情況下形成。因此,聚醯胺既不帶電荷,也不是紡絲工藝的任何組分。重要的是,在本文所述的方法/產品中不需要使用在電紡絲方法中必需的危險高電壓。在一些實施方案中,此方法是非電紡絲的方法,所得的產品是通過非電紡絲方法製備的非電紡絲產品。
製備納米纖維無紡型織物的另一個實施方案是通過用推進劑氣體經過紡絲通道進行兩相紡絲或熔體噴射,通常如美國專利No. 8,668,854中所述。此方法包括聚合物或聚合物溶液和加壓的推進劑氣體(通常是空氣)的兩相料流,流到細的、優選聚集型的通道。此通道通常和優選是環形構造的。認為聚合物在細的、優選聚集型的通道內被氣流剪切,在通道的兩側上產生聚合物膜層。這些聚合物膜層進一步被推進劑氣流剪切成納米纖維。在這裡同樣,可以使用移動的收集帶,並且通過調節收集帶的速度來控制納米纖維無紡型織物的基準重量。收集器的距離也可以用於控制納米纖維無紡型織物的細度。
有益的是,在熔體紡絲方法中使用上述聚醯胺前體能提供在生產率方面的顯著優點,例如高出至少5%,高出至少10%,高出至少20%,高出至少30%,高出至少40%。這種改進可以作為與常規方法相比在面積/小時方面的改進觀察到,常規方法例如是不使用本發明特徵的另一種方法。在一些情況下,在一段持續時間內的產量增加得到改進。例如,在給定的生產時間內,例如在1小時內,本文所述的方法生產出比常規方法或電紡絲法多出至少5%的產品,例如多出至少10%、多出至少20%、多出至少30%或多出至少40%。
另一種可用的方法是熔噴法。熔噴法涉及將聚醯胺擠出成較高速度的、通常熱的氣流。為了生產合適的納米纖維,小心地選擇所需的孔板和毛細管幾何形狀以及溫度,例如參見Hassan等,J Membrane Sci., 427, 336-344, 2013;Ellison等,Polymers,48(11), 3306-3316, 2007;以及International Nonwoven Journal, Summer 2003, 第21-28頁。
美國專利7,300,272(引入本文以供參考) 公開了用於將熔融材料擠出形成納米纖維陳列的纖維擠出組件,其包括按照疊層排布的多個分配板,使得每個分配板形成在纖維擠出元件內的層,並且在分配板上的特徵形成分配網路,其將熔融材料輸送到在纖維擠出組件內的孔中。每個分配板包括一組的多個板段,並具有位於相鄰板段之間的間隙。這些板段的相鄰邊緣成型以形成沿著間隙的儲庫,並且使多個密封塞置於儲庫中以防止熔融材料從這些間隙洩漏。這些密封塞可以通過使洩漏入間隙的熔融材料收集在儲庫中並固化來形成,或通過在元件中將阻塞材料置於儲庫中形成。這種元件可以用於採用上述專利中的熔噴體系製備納米纖維。另一個例子是使用美國專利No. 10,041,188所述的體系和方法(引入本文以供參考)。
在一個實施方案中,本文公開製備AM/AV無紡型聚醯胺結構(例如用於頂塗層和/或襯墊層中)的方法。此方法包括形成聚醯胺(前體)的步驟(單體溶液的製備方法是公知的),例如通過製備單體水溶液。在製備前體期間,加入金屬化合物(如本文所述)。在一些情況下,將金屬化合物加入(並分散在)單體水溶液中。也可以加入磷。在一些情況下,前體進行聚合以形成聚醯胺組合物。此方法還包括形成聚醯胺纖維的步驟和使AM/AV 聚醯胺纖維成型為結構體的步驟。在一些情況下,聚醯胺組合物進行熔體紡絲、紡粘紡絲、電紡絲、溶液紡絲或離心紡絲。
可以通過常規方式由纖維製成織物。 實施例
製備四組AM/AV材料(尿布)。所述AM/AV材料包括頂片層和底片層 以及位於其間的吸收芯,和在一些情況下包括收集分佈層。頂片層和/或ADL的AM/AV層是從AM/AV組合物形成,所述AM/AV組合物包含PA66、475-625 ppm的鋅(離子)和小於0.3重量%的加工助劑、市售穩定劑等等。將這些組合物例如通過紡粘法形成具有表1所示的基準重量的層。
如本文所述檢測AM/AV尿布的再潤濕性能(克)(RW)和穿透性能(秒) (ST)。第1組的試驗結果如表1所示。在“平均RW”和“平均ST”後的數字表示施加水的次數。
                                                表1 – 試驗結果,第1組
頂片 對比例A 對比例B 34 gsm AM/AV 20 gsm AM/AV 10 gsm AM/AV 10 gsm AM/AV 10 gsm AM/AV
ADL 37 gsm AM/AV 34 gsm AM/AV 34 gsm AM/AV
平均RW 1 0.4 0.5 0.4 0.3 0.1 0.4 0.1 0.1
平均RW 2 0.8 0.8 0.7 0.5 0.6 0.8 0.4 1.0
平均RW 3 2.2 1.7 1.8 1.6 6.4 1.9 6.3 7.6
平均RW 4 8.1 7.4 8.3 8.5 9.0 7.4 8.7 9.0
平均ST 1 20 18 15 16 82 15 63 66
平均ST 2 20 17 15 17 123 17 90 89
平均ST 3 23 19 18 19 174 17 123 114
平均ST 4 25 23 21 24 228 19 152 141
第2組的試驗結果如表2所示。
表2 – 試驗結果,第2組
頂片 對比例A 對比例B 10 gsm AM/AV
ADL
平均RW 1 0.1 0.1 0.1
平均RW 2 1.7 0.8 0.4
平均RW 3 7.7 6.9 6.2
平均RW 4 9.0 8.9 8.6
平均ST 1 13 13 12
平均ST 2 5 4 4
平均ST 3 4 3 3
平均ST 4 3 3 3
第3組的試驗結果如表3所示。
表3 – 試驗結果,第3組
頂片 對比例A 對比例B 10gsm AM/AV 20gsm AM/AV
ADL
平均RW 1 0.4 0.6 0.2 0.4
平均RW 2 0.7 1.0 0.3 0.7
平均RW 3 7.4 5.9 2.8 5.2
平均RW 4 8.9 9.0 8.1 8.5
平均ST 1 16 13 11 11
平均ST 2 11 9 9 9
平均ST 3 13 9 9 9
平均ST 4 14 11 11 10
第4組的試驗結果如表4所示。
表4 – 試驗結果,第4組
頂片 對比例A 對比例B 10gsm AM/AV 20gsm AM/AV
ADL
平均RW 1 0.1 0.1 0.1 0.1
平均RW 2 0.1 0.2 0.2 0.2
平均RW 3 0.6 0.5 1.5 1.2
平均RW 4 3.4 3.4 6.6 5.4
平均ST 1 19 19 16 16
平均ST 2 13 12 12 12
平均ST 3 11 10 9 8
平均ST 4 12 10 9 8
如表1至4所示,與對比例相比,本發明的AM//AV材料顯示優良的力學性能。換句話說,令人驚奇的是,在使用AM/AV層的情況下沒有出現性能下降(這與對比層相反,所述對比層不含AM/AV化合物且不具備有利的AM/AV性能)。
關於AM/AV性能,經由ISO 20743:2013檢測第3組的20gsm頂片的金黃色葡萄球菌和克雷伯氏肺炎菌減少性能。還檢測額外的對比頂片(來自市售的成人內衣產品) (對比例C)。20gsm的頂片包含AM/AV化合物,例如475-625ppm的鋅(離子)。此對比例不含任何AM/AV化合物。平均結果如表5所示。
表5 – AM/AV 試驗結果
實施例/對比例 金黃色葡萄球菌 Log減少值(平均值) 克雷伯氏肺炎菌 Log減少值(平均值)
第3組,20gsm SB 7.5 8.16
第3組,對比例B 2.55 0.53
對比例C 1.96 2.36
如表5所示,本文所述的AM//AV材料不僅具有合適的力學性能例如再潤濕和穿透性能,而且還有利地提供本文所述的協同的AM/AV益處。例如,工作實施例顯示與第3組的對比例B相比幾乎改善200%,與對比例C相比幾乎改善300%(並且具有相當的力學性能)。 實施方案
在下文中,對於一系列實施方案的任何引用應當理解為獨立地引用這些實施方案的每一項(例如“實施方案1-4”應當理解為“實施方案1、2、3或4” )。
實施方案1是AM/AV材料,其包括:頂片層,此層包含含有頂片聚合物組合物的纖維;底片層,此層包含含有底片聚合物組合物的纖維;和位於其間的吸收芯;其中至少一個所述層、例如頂片層的纖維包含AM/AV化合物,並且其中至少一個所述層的纖維顯示根據ISO 17299-3(2014)檢測的廁所異味減少值大於50%,和/或顯示在第一次施加水之後的再潤濕值小於5g,和/或顯示根據ISO 20743:2013檢測的金黃色葡萄球菌效力log減少值大於2.6。
實施方案2是根據實施方案1所述的AM/AV材料,其中頂片聚合物組合物包含聚合物和AM/AV化合物。
實施方案3是根據實施方案1或2所述的AM/AV材料,其中頂片聚合物組合物包含聚醯胺和鋅化合物。
實施方案4是根據實施方案1-3的一項或多項所述的AM/AV材料,其中聚合物組合物包含聚合物,所述聚合物包括熱塑性聚合物、聚酯、尼龍、人造絲、聚醯胺、聚烯烴、聚烯烴對苯二甲酸酯、聚烯烴對苯二甲酸酯二醇、co-PET或聚乳酸,或它們的組合。
實施方案5是根據實施方案1-4的一項或多項所述的AM/AV材料,其中在每個層中的纖維具有1微米至50微米的平均纖維直徑。
實施方案6是根據實施方案1-5的一項或多項所述的AM/AV材料,其中頂片具有5gsm至40 gsm的基準重量。
實施方案7是根據實施方案1-6的一項或多項所述的AM/AV材料,其中頂片層是熔噴型、紡粘型、電紡絲型、水刺型或暫態紡絲型。
實施方案8是根據實施方案1-7的一項或多項所述的AM/AV材料,其中頂片層具有25微米至500微米的厚度,和/或底片層具有25微米至500微米的厚度。
實施方案9是根據實施方案1-8的一項或多項所述的AM/AV材料,其中AM/AV材料顯示抵抗氣味、微生物、細菌、病毒、真菌或寄生蟲或其組合的效力。
實施方案10是根據實施方案1-9的一項或多項所述的AM/AV材料,其中至少一個所述層顯示根據ASTM E3160(2018)檢測的大腸桿菌效力log減少值大於4.0。
實施方案11是根據實施方案1-10的一項或多項所述的AM/AV材料,其中一種或多種聚合物組合物具有基於聚合物總重量計的大於1.5重量%水的吸濕率。
實施方案12是根據實施方案1-11的一項或多項所述的AM/AV材料,其還包括襯墊層,所述襯墊層包含襯墊聚合物組合物且位於頂片層和吸收芯之間。
實施方案13是根據實施方案1-12的一項或多項所述的AM/AV材料,其還包括收集分佈層,所述收集分佈層包含ADL聚合物組合物且位於頂片層和吸收芯之間。
實施方案14是根據實施方案1-13的一項或多項所述的AM/AV材料,其還包括壓紋層,所述壓紋層包含壓紋聚合物組合物且位於吸收芯和底片層之間。
實施方案15是根據實施方案1-14的一項或多項所述的AM/AV材料,其中吸收芯包含吸收材料,並且AM/AV粉末組合物包含AM/AV化合物和聚合物。
實施方案16是AM/AV材料,其包括:頂片層,此層包含含有頂片聚合物組合物的纖維;底片層,此層包含含有底片聚合物組合物的纖維;和位於其間的吸收芯;其中AM/AV材料包含AM/AV粉末組合物,並且其中AM/AV材料顯示根據ISO 17299-3(2014)檢測的廁所異味減少值大於50%,和/或顯示在第一次施加水之後的再潤濕值小於5g,和/或顯示根據ISO 20743:2013檢測的金黃色葡萄球菌效力log減少值大於2.6。
實施方案17是根據實施方案16所述的AM/AV材料,其中AM/AV粉末組合物包含AM/AV化合物和聚合物。
實施方案18是根據實施方案16或17所述的AM/AV材料,其中AM/AV粉末組合物包含聚醯胺和鋅化合物。
實施方案19是根據實施方案16-18的一項或多項所述的AM/AV材料,其中AM/AV粉末組合物分散在吸收芯中和/或分散在所述層之一中。
實施方案20是根據實施方案1-19的一項或多項所述的AM/AV材料,其中聚合物組合物包含聚合物,所述聚合物包括熱塑性聚合物、聚酯、尼龍、人造絲、聚醯胺、聚烯烴、聚烯烴對苯二甲酸酯、聚烯烴對苯二甲酸酯二醇、co-PET或聚乳酸,或它們的組合。
實施方案21是製備AM/AV材料的方法,其包括以下步驟:提供頂片層、底片層和吸收芯,所述頂片層包含含有頂片聚合物組合物的纖維,底片層包含含有底片聚合物組合物的纖維,其中至少一個所述層的纖維包含AM/AV化合物;將吸收芯佈置在頂片層和底片層之間;其中至少一個所述層的纖維顯示根據ISO 17299-3(2014)檢測的廁所異味減少值大於50%,和/或顯示在第一次施加水之後的再潤濕值小於5g,和/或顯示根據ISO 20743:2013檢測的金黃色葡萄球菌效力log減少值大於2.6。
實施方案22是根據實施方案21所述的方法,其中所述層都沒有進行用於改善初始吸濕性和/或親水性的處理。

Claims (15)

  1. 一種抗病毒/抗微生物(AM/AV)材料,其包括: 頂片層,此層包含含有頂片聚合物組合物的纖維,所述頂片聚合物組合物包含聚合物和AM/AV化合物,所述聚合物優選是聚醯胺,AM/AV化合物優選是鋅化合物; 底片層,此層包含含有底片聚合物組合物的纖維;和 位於其間的吸收芯; 其中所述頂片層的所述纖維包含聚合物和AM/AV化合物,和 其中所述頂片層的所述纖維顯示在第一次施加水之後的再潤濕值小於5g,並且顯示根據ISO 20743:2013檢測的金黃色葡萄球菌效力log減少值大於2.6。
  2. 如請求項1所述的材料,其中聚合物組合物包含聚合物,所述聚合物包括熱塑性聚合物、聚酯、尼龍、人造絲、聚醯胺、聚烯烴、聚烯烴對苯二甲酸酯、聚烯烴對苯二甲酸酯二醇、co-PET或聚乳酸,或它們的組合;和/或其中頂片層是熔噴型、紡粘型、電紡絲型、水刺型或暫態紡絲型。
  3. 如請求項1所述的材料,其中在每個所述層中的所述纖維具有1微米至50微米的平均纖維直徑。
  4. 如請求項1所述的材料,其中所述頂片層具有5gsm至40 gsm的基準重量。
  5. 如請求項1所述的材料,其中所述頂片層具有25微米至500微米的厚度,和/或所述底片層具有25微米至500微米的厚度。
  6. 如請求項1所述的材料,其中所述頂片層的所述纖維顯示根據ISO 20743:2013檢測的克雷伯氏肺炎菌效力log減少值大於2.4,和/或顯示根據ASTM E3160(2018)檢測的大腸桿菌效力log減少值大於4.0。
  7. 如請求項1所述的材料,其中基於所述聚合物的總重量計,一種或多種所述聚合物組合物具有大於1.5重量%水的吸濕率。
  8. 如請求項1所述的材料,其更包括襯墊層,所述襯墊層包含襯墊聚合物組合物且位於所述頂片層和所述吸收芯之間,和/或包括收集分佈層(ADL),所述收集分佈層包含ADL聚合物組合物且位於所述頂片層和所述吸收芯之間。
  9. 如請求項1所述的材料,其還包括壓紋層,所述壓紋層包含壓紋聚合物組合物且位於所述吸收芯和所述底片層之間。
  10. 如請求項1的材料,其中所述吸收芯包含吸收材料,並且AM/AV粉末組合物包含AM/AV化合物和聚合物。
  11. 一種AM/AV材料,其包括: 頂片層,此層包含含有頂片聚合物組合物的纖維; 底片層,此層包含含有底片聚合物組合物的纖維; 位於其間的吸收芯;和 AM/AV粉末組合物,其包含AM/AV化合物和聚合物,並且分散在所述吸收芯中和/或分散在所述層之一中, 其中所述AM/AV材料顯示在第一次施加水之後的再潤濕值小於5g,並且顯示根據ISO 20743:2013檢測的金黃色葡萄球菌效力log減少值大於2.6。
  12. 如請求項11所述的材料,其中聚合物組合物包含聚合物,所述聚合物包括熱塑性聚合物、聚酯、尼龍、人造絲、聚醯胺、聚烯烴、聚烯烴對苯二甲酸酯、聚烯烴對苯二甲酸酯二醇、co-PET或聚乳酸,或它們的組合。
  13. 一種AM/AV材料,其包括: 頂片層,此層包含含有頂片聚合物組合物的纖維; 底片層,此層包含含有底片聚合物組合物的纖維;和 位於其間的吸收芯; 其中至少一個所述層的所述纖維包含AM/AV化合物,和 其中至少一個所述層的所述纖維顯示在第一次施加水之後的再潤濕值小於5g,並且顯示根據ISO 20743:2013檢測的金黃色葡萄球菌效力log減少值大於2.6。
  14. 一種製備AM/AV材料的方法,其包括以下步驟: 提供頂片層、底片層和吸收芯,所述頂片層包含含有頂片聚合物組合物的纖維,所述底片層包含含有底片聚合物組合物的纖維,其中至少一個所述層的纖維包含AM/AV化合物; 將吸收芯佈置在所述頂片層和所述底片層之間; 其中至少一個所述層的纖維顯示在第一次施加水之後的再潤濕值小於5g,並且顯示根據ISO 20743:2013檢測的金黃色葡萄球菌效力log減少值大於2.6。
  15. 如請求項14所述的方法,其中所述層都沒有進行用於改善初始吸濕性和/或親水性的處理。
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