多层透气膜和包括其的层合体
优先权要求
本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求2017年6月28日提交的美国临时申请序列号62/525,883的优先权,其明确地通过引用整体并入本文。
技术领域
本公开的发明的实施方案一般地涉及多层透气膜,其包括整体式芯层和至少第一表层(例如,整体式表层)。本公开的发明的实施方案还一般地涉及层合体(例如,阻隔层合体),其包括结合到至少第一纤维层的本文公开的多层透气膜。
背景技术
预防感染市场一直在寻找具有包括高透气性、柔软性、舒适性和高阻隔特性(例如,液体阻隔特性)的多种特性的产品。这样的产品通常以复合材料/层合体形式提供,所述复合材料/层合体形式包括:(i)提供透气性并防止微生物(例如病毒)穿过的病毒阻隔膜;和(ii)提供物理强度的至少一个纤维层。虽然高透气性和高液体阻隔特性的组合特别重要,但是对于旨在感染控制应用的产品(例如手术衣和其他防护服)而言,阻隔膜与纤维材料之间的相容性也至关重要。
两种主要类型的阻隔膜,即微孔膜和整体式膜通常用于形成透气阻隔产品。微孔膜通常通过以下来生产:将非吸湿性无机盐(例如碳酸钙)的细碎颗粒分散到合适的聚合物中,然后形成填充的聚合物的膜并对该膜进行拉伸,以提供良好的孔隙率和水蒸气透过性。公知这些类型的膜用于需要空气和水分透过性连同液体阻隔特性的应用中。然而,微孔膜在控制孔径和孔径分布方面存在明显的缺点,这妨碍该产品提供按照ASTM E96D测试的高透气性和通过ASTM F1671测试的抗病毒穿透性之间的一致的平衡(consistent balance)。
另一类透气膜被称为整体式透气膜。整体式膜是连续的并且不含孔。整体式透气膜能够允许由于化学吸收而转移某些气体和水分子,转移通过膜厚度,并且在相反的表面上释放。
尽管传统的透气整体式膜通常具有可透过水蒸气和防止液体穿透的优点,但它们都天然地是吸湿性的。当与基于聚烯烃的材料(例如聚丙烯非织造物)层合在一起时,一旦膜吸收了水分,复合产品通常会经历整体式膜与非织造物之间的粘合性下降。通过将高度透气整体式膜胶合到非织造物而制成的层合体/复合材料的另一个问题出现在热封接缝(例如,热封袖缝)处,在那里由于聚烯烃的非极性表面和膜的高度极性表面之间的相容性差而导致接缝完整性最终会劣化并丧失其阻隔特性。
因此,在本领域中仍然需要这样的透气多层膜:其可以容易地处理并层合到通常非极性的基材(例如,基于聚烯烃的非织造物),而即使该层合体暴露于水分并且透气多层膜变得含水时,该透气多层膜与该通常非极性的基材(例如,基于聚烯烃的非织造物)之间的粘合性也不会显著降低。另外,在本领域中仍然需要包括这样的透气多层膜的复合材料(例如,层合体),所述透气多层膜在热封方面是稳健的,使得当在环氧乙烷(ETO)灭菌过程期间和在实地使用期间暴露于水分时,所得接缝保持良好的阻隔特性。
发明内容
本发明的一个或更多个实施方案可以解决一个或更多个前述问题。根据本发明的某些实施方案提供了包括整体式芯层和至少一个表层(例如,第一表层)的透气多层膜。整体式芯层可以包含芯层组合物,其中芯层组合物包含芯层高度透气聚合物并且具有芯层吸水率。至少一个表层可以包括包含第一表层组合物的第一表层,其中第一表层组合物包含第一表层高度透气聚合物并且具有第一表层吸水率。根据本发明的某些实施方案,芯层吸水率为第一表层吸水率的至少约10倍。例如,芯层组合物可以包含吸湿的并且表现出高吸水率和高水平的透气性的一种或更多种芯层高度透气聚合物,而第一表层组合物可以包含也是吸湿的但显示出比芯层组合物的吸水率低的吸水率的一种或更多种第一表层高度透气聚合物。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜包括第二表层,使得整体式芯层直接或间接地夹在第一表层与第二表层之间。根据本发明的某些实施方案,第一表层和/或第二表层是整体式的。根据本发明的某些实施方案,第一表层、第二表层(如果存在)和/或整体式芯层可以不含Tg低于0℃的软质聚合物。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜的平均密度小于约1.0g/cc,例如为约0.4g/cc至约0.9g/cc、或约0.4g/cc至约0.8g/cc、或约0.4g/cc至约0.7g/cc、或约0.4g/cc至约0.6g/cc。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜表现出根据ASTM D5946所确定的接触角为约60度至约70度,例如约62度至约68度、或约65度至约68度。
在另一方面,本发明提供了层合体,其包括结合至至少第一纤维层(例如,第一非织造材料)的本文公开的透气多层膜。根据本发明的某些实施方案,层合体可以包括第二纤维层(例如,第二非织造材料),使得透气多层膜直接或间接地夹在第一纤维层与第二纤维层之间。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜可以连续地或非连续地粘接至第一纤维层和/或第二纤维层。根据本发明的某些实施方案的层合体可以结合到阻隔制品中和/或形成阻隔制品,例如手术衣、手术袖、手术单、手术裤腿等。
在另一方面,本发明提供了用于形成透气多层膜的方法,其中该方法可以包括共挤出如本文所公开的多层膜。根据本发明的某些实施方案,该方法可以包括形成芯层聚合物熔体的步骤和形成第一表层聚合物熔体的步骤。该方法可以包括共挤出芯层聚合物熔体和第一表层聚合物熔体,以形成整体式芯层和第一表层,以提供透气多层膜。
在又一方面,本发明提供了用于形成层合体的方法。根据本发明的某些实施方案,该方法可以包括形成芯层聚合物熔体的步骤和形成第一表层聚合物熔体的步骤。该方法可以包括共挤出芯层聚合物熔体和第一表层聚合物熔体,以形成整体式芯层和第一表层,以提供透气多层膜,然后将多层膜的第一表层层合至第一纤维层。根据本发明的某些实施方案,层合步骤可以包括用粘合剂的连续层或涂层或者用粘合剂的非连续层或涂层将第一纤维层粘接至第一表层。
附图说明
现在将在下文中参照附图更全面地描述本发明,其中示出了本发明的一些但不是全部实施方案。实际上,本发明可以以许多不同的形式来实施,并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方案;相反,提供这些实施方案是为了使本公开内容满足适用的法律要求。在全文中相同的标记表示相同的要素,其中:
图1示出了根据本发明的一个实施方案的包括一个表层的透气多层膜;
图2示出了根据本发明的一个实施方案的包括两个表层的透气多层膜;
图3示出了包括夹在第一纤维层与任选的第二纤维层之间的透气多层膜的层合体;
图4示出了根据本发明的一个实施方案的层合体,所述层合体包括经由第一连续粘合剂层粘接至第一纤维层的透气多层膜、和任选的经由第二连续粘合剂层粘接至透气多层膜的第二纤维层;
图5示出了根据本发明的一个实施方案的层合体,所述层合体包括经由第一非连续粘合剂层粘接至第一纤维层的透气多层膜、和任选的经由第二非连续粘合剂层粘接至透气多层膜的第二纤维层;
图6示出了根据本发明的一个实施方案的层合体,所述层合体包括仅沿着透气多层膜的宽度经由第一粘合剂层粘接至第一纤维层的透气多层膜、和任选的仅沿着透气多层膜的宽度经由第二粘合剂层粘接至透气多层膜的第二纤维层;
图7示出了根据本发明的一个实施方案的层合体,所述层合体包括粘接至第一纤维层和任选的第二纤维层的透气多层膜,其中粘合剂层沿着纤维层的宽度延伸;以及
图8示出了根据本发明的一个实施方案的层合体,所述层合体包括粘接至第一纤维层和任选的第二纤维层的透气多层膜,其中透气多层膜与任选的第二纤维层之间的粘合剂层沿着任选的第二纤维层的宽度延伸。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面地描述本发明,在附图中示出了本发明的一些但不是全部实施方案。实际上,本发明可以以许多不同的形式来实施,并且不应被解释为限于本文中阐述的实施方案;相反,提供这些实施方案是为了使本公开内容满足适用的法律要求。如本说明书和所附权利要求书中所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式包括复数对象。
本发明包括透气多层膜,其表现出极大的与通常非极性基材(例如聚烯烃非织造材料)的相容性。透气多层膜包括:包含具有高吸水率的聚合物或聚合物共混物的高度透气芯层(例如,整体式芯层);和包含相对于芯层具有显著较低的吸水率的高度透气聚合物或聚合物共混物的至少一个表层。在这方面,至少一个表层包含比芯层的聚合物或聚合物共混物极性低的聚合物或聚合物共混物。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜提供了可透过水蒸气和防止液体穿透同时提供与通常非极性基材(例如,聚烯烃非织造物)的结合相容性的优点。根据某些实施方案,至少一个表层和/或芯层可以不含Tg为0℃或更低的软质聚合物(例如,传统上用于改善粘合性的材料),并且这样的先前提及的优点仍然可以实现。当这样的透气多层膜与基于聚烯烃的材料(例如,聚丙烯非织造物)层合在一起时,即使当层合体暴露于水分时,多层膜也可以表现出对非织造物的稳定粘合性。在这方面,本发明的某些实施方案提供了具有改善的与基于聚烯烃的非织造材料的相容性的透气多层膜,使得当在ETO灭菌期间和在实地使用期间在暴露于水分时,热封接缝(例如,用于外科服装的袖缝)保持可接受的阻隔特性。在这方面,根据本发明的某些实施方案的透气多层膜可以提供期望的透气性(例如,水蒸气透过速率)、机械强度(例如,拉伸强度、伸长率)和阻隔特性(IPA溶液穿透,水头、以及病毒阻隔测试),同时提供良好的与聚烯烃非织造物的亲和性,以确保良好的剥离强度和热封接缝完整性。
例如,本发明的某些实施方案提供了透气多层整体式膜(例如,多层膜的一个或全部层可以是整体式的),其优选地抗结块,具有高的抗液体穿透性,并且具有改善的与聚烯烃非织造物的相容性。在这方面,透气多层膜表现出高MVTR,而无需拉伸以产生所需的水蒸气透过速率。根据本发明的某些实施方案,透气多层整体式膜可以包括由第一组合物(例如,包含芯层高度透气聚合物的芯层组合物)制成的芯层;和由第二组合物(例如,第一表层组合物和/或第二表层组合物)制成的至少一个和任选的两个表层。根据本发明的某些实施方案,芯层可以直接或间接地设置在第一表层和第二表层(存在时)之间。在这方面,透气多层膜(例如,整体式膜)可以通过以下方法制得:熔化相应的组合物,并产生具有“ABA”或“BA”结构的多层膜,其中“B”是本文所公开的芯层,“A”是本文所公开的表层。根据本发明的某些实施方案,芯层的吸水率为一个或更多个表层的吸水率的至少约2倍至10倍,或者为一个或更多个表层的吸水率的至少约10倍。例如,芯层可以包含由吸湿性聚合物或吸湿性聚合物的共混物(例如,一种或更多种高度透气聚合物)构成的主要组分,该吸湿性聚合物或吸湿性聚合物的共混物表现出按照ISO 62进行测试时的高吸水率并且在转换成膜时表现出高透气性。用于一个或更多个表层的各组合物可以包含表现出当根据ISO 62测试时低得多的吸水率的吸湿性聚合物或吸湿性聚合物的共混物(例如,一种或更多种高度透气聚合物)。根据本发明的某些实施方案,一个或更多个表层可以不含任何软质聚合物(例如聚乙烯或聚丙烯)、和/或任何形式的成孔填料。根据本发明的某些实施方案,至少第一表层的聚合物或聚合物共混物可以选择为具有比芯层的吸湿性聚合物组合物稍小的吸湿特性和较小的粘性(例如,较低的结块倾向)。
根据本发明的某些实施方案,术语“基本”或“基本上”可以涵盖所指定的全部量,或者根据本发明的另一些实施方案,可以涵盖大部分但不是全部所指定的量。
在本文中可互换地使用的术语“聚合物”或“聚合物的”可以包括均聚物、共聚物,例如嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物和交替共聚物、三元共聚物等,及其共混物和改性物。此外,除非另外特别限制,否则术语“聚合物”或“聚合物的”应包括这样的聚合物或聚合物材料的所有可能的结构异构体;立体异构体,包括但不限于几何异构体、光学异构体或对映异构体;和/或任何手性分子构型。这些构型包括但不限于这样的聚合物或聚合物材料的全同立构构型、间同立构构型和无规立构构型。术语“聚合物”或“聚合物的”还应包括由各种催化剂体系制成的聚合物,所述催化剂体系包括但不限于齐格勒-纳塔(Ziegler-Natta)催化剂体系和茂金属/单位点催化剂体系。根据本发明的某些实施方案,术语“聚合物”或“聚合物的”还应包括通过发酵过程生产的或生物来源的聚合物。
如本文所使用的术语“非织造物”和“非织造网”可以包括具有交织的但不像针织织物或织造织物中那样呈可识别的重复方式的单个纤维、长丝和/或线的结构的网。根据本发明的某些实施方案,非织造织物或非织造网可以通过本领域常规已知的任何方法如熔喷工艺、纺粘工艺、水力针刺、气流成网、湿法成网和梳理成网工艺形成。
如本文所使用的术语“短纤维”可以包括来自长丝的切割纤维。根据某些实施方案,可以使用任何类型的长丝材料来形成短纤维。例如,短纤维可以由纤维素纤维、聚合物纤维和/或弹性体纤维形成。材料的实例可以包括棉、人造丝、羊毛、尼龙、莱赛尔、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯。仅作为实例,短纤维的平均长度可以为约2厘米至约15厘米。
如本文所使用的术语“纺粘”可以包括这样形成的纤维:通过将熔融的热塑性材料作为长丝从复数个细的(通常为圆形的)喷丝头毛细管中挤出,其中挤出的长丝的直径然后迅速减小。根据本发明的一个实施方案,纺粘纤维在沉积到收集表面上时通常不是粘性的,并且可以通常是连续的。注意,在本发明的某些复合材料中使用的纺粘可以包括文献中描述的非织造物如
据本发明的某些实施方案,如本文所使用的术语“熔喷”可以包括这样形成的纤维:通过将熔融的热塑性材料通过复数个细模具毛细管作为熔融的线或长丝挤出到会聚的高速的通常是热的气体(例如空气)流中,所述气体流使熔融的热塑性材料的长丝变细以降低其直径(可以为微纤维直径)。根据本发明的一个实施方案,模具毛细管可以是圆形的。此后,熔喷纤维由高速气流携带并沉积在收集表面上,以形成无规分布的熔喷纤维的网。熔喷纤维是可以连续或非连续的微纤维。
如本文所使用的术语“亚微米层”可以包括包含直径小于约1000纳米(即,1微米)的纤维的非织造层。例如,由于亚微米纤维网的高表面积和低孔径等特性,可能需要亚微米纤维网。生产亚微米纤维的方法包括熔体原纤化。熔体原纤化是纤维生产的一般类别,其中将一种或更多种聚合物熔化并挤出成许多可能的配置(例如,共挤出、均质或多组分膜或长丝),然后原纤化或纤维化成长丝。熔体原纤化方法的非限制性实例包括熔体吹塑、熔体纤维破裂、熔体电吹塑、熔体圆纺和熔体膜原纤化。不由熔体生产亚微米纤维的方法包括膜原纤化、电纺丝和溶液纺丝。生产亚微米纤维的其他方法可以包括将较大直径多组分纤维纺成海岛型、扇形饼状或其他配置,然后进一步加工纤维,从而产生亚微米纤维(例如,其中各个组分与其他组分分开以提供亚微米纤维的可分裂纤维)。
如本文所使用的术语“层”可以包括存在于X-Y平面中的相似材料类型和/或功能的通常可识别的组合。
如本文中所使用的,在多层膜的两个特定层的相对布置的上下文中,术语“靠近”可以包括将一个或更多个层从另一个层上去除的层的布置。例如,在第一层和第二层的相对布置的上下文中,术语“靠近”可以意指第一层和第二层可以被1个、2个、3个或更多个中间层(例如设置在芯层和表层之间的层)分开。彼此靠近地布置的层被适当地布置成实现期望的构造和/或功能。
如本文所使用的术语“双组分纤维”可以包括由单独的挤出机挤出但纺在一起以形成一根纤维的至少两种不同的聚合物形成的纤维。双组分纤维有时也被称为组合纤维或多组分纤维。所述聚合物布置在双组分纤维的整个截面上的不同区域中在基本上恒定的位置处,并沿着双组分纤维的长度连续延伸。这样的双组分纤维的构造可以是,例如,其中一种聚合物被另一种聚合物包围的鞘/芯布置,或者可以是肩并肩布置、饼状布置或“海岛”布置,每种布置在包括双组分纤维的多组分纤维的领域中都是已知的。“双组分纤维”可以是包括被包裹在由不同聚合物制成的热塑性鞘中的由一种聚合物制成的芯纤维的热塑性纤维,或者可以具有不同热塑性纤维的肩并肩布置。第一聚合物通常在不同于(通常低于)第二聚合物的温度下熔化。在鞘/芯布置中,这些双组分纤维由于鞘聚合物的熔化而提供热结合,同时保持芯聚合物的所需强度特性。在肩并肩布置中,纤维收缩并卷曲产生z方向膨胀。
如本文所使用的术语“整体式”膜可以包括连续且基本上无孔或无孔(例如,不含孔)的任何膜。在本发明的某些替代实施方案中,“整体式”膜可以包括与另外在微孔膜中发现的相比更少的孔结构。根据本发明的某些非限制性示例性实施方案,整体式膜可以充当液体和微粒状物质的屏障,但是允许水蒸气通过,例如通过在膜的一侧吸收水蒸气,将水蒸气输送通过膜,并在膜的相反侧释放水蒸气。另外,不希望受到理论束缚,通过获得并保持高透气性,可以提供穿着更舒适的制品,原因是水蒸气迁移通过层合体有助于减少和/或限制由滞留在皮肤上的多余的水分引起的不适。根据本发明的某些实施方案,整体式膜还可以充当细菌和病毒的屏障,并且可以提供减少环境的污染以及由细菌和病毒引起的感染和疾病的传播的制品或服装。
如本文所使用的术语“高度透气聚合物”可以包括可选择性地透过水蒸气但基本上不可透过液态水并且可以形成透气膜的任何聚合物或弹性体,例如,在所述膜中聚合物能够吸收和解吸水蒸气并提供水性液体(例如,水、血液等)的屏障。例如,高度透气聚合物可以从膜的一侧吸收水蒸气并将其释放到膜的另一侧,从而允许水蒸气经膜传输。由于高度透气聚合物可以赋予膜透气性,因此由这样的聚合物形成的膜不需要包括孔(例如,整体式膜)。根据本发明的某些实施方案,“高度透气聚合物”可以包括这样的任何热塑性聚合物或弹性体:当形成为膜例如,厚度为例如约25微米或更小的膜时,水蒸气透过速率(moisture vapor transmission rate,MVTR)为至少500g/m
2/天。根据本发明的某些实施方案,“高度透气聚合物”可以包括这样的任何热塑性聚合物或弹性体:当形成为膜例如,厚度为例如约25微米或更小的膜时,MVTR为至少750g/m
2/天或至少1000g/m
2/天。根据本发明的某些实施方案,高度透气聚合物可以包括例如以下任一者或以下的组合:聚醚嵌段酰胺共聚物(例如,来自Arkema Group的
)、聚酯嵌段酰胺共聚物、共聚酯热塑性弹性体(例如,来自DSM Engineering Plastics的
来自E.I.DuPont de Nemoursand Company的
)、或热塑性聚氨酯弹性体(TPU)。
如本文所使用的术语“软质聚合物”可以包括这样的任何材料:不允许水蒸气通过材料或基本上阻止水蒸气运动通过材料,并且具有约0℃或更低、或者-20℃或更低的玻璃化转变温度(Tg)。软质聚合物通常使透气性降低,但已经被用于改善粘合性和可加工性。软质聚合物的实例包括聚烯烃、聚烯烃共聚物、以及一种或更多种烯烃与一种或更多种(甲基)丙烯酸烷基酯的共聚物。这样的聚烯烃的实例包括但不限于乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯或1-癸烯、及其混合物。
如本文所使用的术语“层合体”可以是包括两个或更多个层例如膜层和纤维层(例如,织造物或非织造织物)的结构。根据本发明的某些实施方案,层合体结构的两个层可以彼此接合在一起,使得它们共同的X-Y平面的相当大的部分接合。
如本文所使用的术语“共挤出”可以包括形成由多于一种的独特和不同的聚合物熔体组合物构成的挤出物的过程,例如在多层构造中,其中各独特和不同的聚合物熔体组合物可以限定挤出物的独特和单个的层。例如,“共挤出”可以包括以下过程:通过不同的挤出机同时挤出两种或更多种独特和不同的聚合物熔体组合物,并使来自各挤出机的单个挤出物通过例如具有独立孔(以使得挤出的聚合物熔体组合物接触的方式布置)的单个模具,以形成由一种或更多种独特和不同的聚合物熔体组合物构成的挤出物。根据本发明的某些实施方案,“共挤出”不限于任何特定类型的共挤出技术,并且可以包括例如流延膜工艺、吹膜工艺和片材挤出工艺。根据本发明的某些实施方案,“共挤出”膜可以包括通过“共挤出”工艺形成的多层膜。
在本文公开的给定范围内可以产生较小范围的本文公开的所有整数端点均在本发明的某些实施方案的范围内。举例来说,约10至约15的公开内容包括中间范围的公开内容,例如:约10至约11;约10至约12;约13至约15;约14至约15;等等。此外,在本文公开的给定范围内可以产生较小范围的所有单个小数(例如,报告到最接近的十分之一的数字)端点在本发明的某些实施方案的范围内。举例来说,约1.5至约2.0的公开内容包括中间范围的公开内容,例如:约1.5至约1.6;约1.5至约1.7;约1.7至约1.8;等等。
I.透气多层膜
在一方面,本发明提供了包括整体式芯层和至少一个表层(例如,第一表层)的透气多层膜。根据本发明的某些实施方案,至少一个表层包括可以是整体式的第一表层。整体式芯层可以包含芯层组合物,其中所述芯层组合物包含芯层高度透气聚合物并且具有芯层吸水率。至少一个表层可以包括包含第一表层组合物的第一表层,其中第一表层组合物包含第一表层高度透气聚合物并且具有第一表层吸水率。根据本发明的某些实施方案,芯层吸水率为第一表层吸水率的至少约10倍。例如,芯层组合物可以包含吸湿的并且表现出高吸水率和高水平的透气性的一种或更多种芯层高度透气聚合物,而第一表层组合物可以包含也是吸湿的但表现出比芯层组合物的吸水率低的吸水率的一种或更多种第一表层高度透气聚合物。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜包括第二表层,使得整体式芯层直接或间接地夹在第一表层与第二表层之间。根据本发明的某些实施方案,第一表层和/或第二表层是整体式的。根据本发明的某些实施方案,第一表层、第二表层(如果存在)和/或整体式芯层可以不含Tg低于0℃的软质聚合物。
根据本发明的某些实施方案,芯层吸水率可以为第一表层吸水率的至少约10倍至约50倍,例如为第一表层吸水率的至少约10倍至约45倍、至少约10倍至约40倍、至少约10倍至约35倍、至少约10倍至约30倍、至少约10倍至约25倍、至少约10倍至约20倍、或至少约10倍至约15倍。例如,在本发明的某些实施方案中,芯层吸水率可以为至多约以下任一者:为第一表层吸水率的50倍、45倍、40倍、35倍、30倍、25倍、20倍和15倍;和/或为至少约以下任一者:为第一表层吸水率的2倍、5倍、7倍、10倍、12倍、15倍和20倍。吸水率可以根据ISO 62确定。
根据本发明的某些实施方案,根据ISO 62所确定的芯层吸水率为至少约15%(例如,15%至150%)。例如,在本发明的某些实施方案中,芯层吸水率可以为至多约以下任一者:根据ISO 62所确定的150%、140%、130%、120%、110%、100%、90%、80%、70%、60%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%和15%;和/或为至少约以下任一者:根据ISO 62所确定的2%、5%、7%、10%、12%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%和50%(例如,根据ISO 62所确定的约15%至约150%、约15%至约50%、约15%至约35%、或约15%至约30%)。
根据本发明的某些实施方案,根据ISO 62确定的第一表层吸水率可以为小于约5%(例如,如根据ISO 62确定的约5%至约0.5%)。例如,在本发明的某些实施方案中,第一表层吸水率可以包括至多约以下任一者:如根据ISO 62确定的5%、4.5%、4.0%、3.5%、3.0%、2.5%、2.0%和1.5%,和/或包括至少约以下任一者:如根据ISO 62确定的0.5%、0.7%、0.9%、1.0%、1.2%和1.5%(例如,如根据ISO 62确定的约5%至约0.5%、约4%至约0.5%、约3%至约0.5%、或约2%至约0.5%)。
根据本发明的某些实施方案,芯层湿气(例如,水分)吸收率可以为第一表层湿气(例如,水分)吸收率的至少约5倍至约30倍,例如为第一表层湿气(例如,水分)吸收率的至少约5倍至约25倍、至少约10倍至约20倍、或至少约15倍至约20倍。例如,在本发明的某些实施方案中,芯层湿气(例如,水分)吸收率可以为至多约以下任一者:为第一表层湿气(例如,水分)吸收率的35倍、30倍、25倍、20倍和18倍;和/或为至少约以下任一者:为第一表层湿气(例如,水分)吸收率的5倍、8倍、10倍、12倍、15倍和16倍。吸水率可以根据ISO 62确定。
根据本发明的某些实施方案,根据ISO 62所确定的芯层湿气(例如,水分)吸收率为至少约1%(例如,1%至10%)。例如,在本发明的某些实施方案中,芯层湿气(例如,水分)吸收率可以为至多约以下任一者:根据ISO 62所确定的10%、8%、7%、6%、5%和4%;和/或为至少约以下任一者:根据ISO 62所确定的1%、2%、3%、4%和5%。
根据本发明的某些实施方案,根据ISO 62所确定的第一表层湿气(例如,水分)吸收率可以为小于约1%(例如,根据ISO 62所确定的约1%至约0.1%)。例如,在本发明的某些实施方案中,第一表层湿气(例如,水分)吸收率可以为至多约以下任一者:根据ISO 62所确定的1%、0.9%、0.8%、0.7%、0.6%、0.5、0.4%和0.3%;和/或为至少约以下任一者:根据ISO 62所确定的0.1%、0.2%、0.25%、0.3%和0.4%。
根据本发明的某些实施方案,透气多层膜还包括第二表层(例如,第二整体式表层),其中整体式芯层直接或间接地夹在第一表层与第二表层之间。例如,芯层可以包括顶表面和底表面,并且第一表层可以设置在芯层的顶表面的至少一部分上方并且设置成以下中的至少一者:靠近芯层的顶表面的至少一部分,或者与芯层的顶表面的至少一部分相邻;而第二表层可以设置在芯层的底表面的至少一部分下方并且设置成以下中的至少一者:靠近芯层的底表面的至少一部分,或者与芯层的底表面的至少一部分相邻。在本发明的这样的实施方案中,第二表层可以包含可以与第一表层组合物相同或不同的第二表层组合物。例如,第二表层组合物可以包含第二表层高度透气聚合物并且具有第二表层吸水率,其中芯层吸水率为第二表层吸水率的至少约10倍。
根据本发明的某些实施方案,芯层吸水率可以为第二表层吸水率的至少约10倍至约50倍,例如为第二表层吸水率的至少约10倍至约45倍、至少约10倍至约40倍、至少约10倍至约35倍、至少约10倍至约30倍、至少约10倍至约25倍、至少约10倍至约20倍、或至少约10倍至约15倍。例如,在本发明的某些实施方案中,芯层吸水率可以为至多约以下任一者:为第二表层吸水率的50倍、45倍、40倍、35倍、30倍、25倍、20倍和15倍;和/或为至少约以下任一者:为第二表层吸水率的2倍、5倍、7倍、10倍、12倍、15倍和20倍。吸水率可以根据ISO 62确定。
根据本发明的某些实施方案,根据ISO 62所确定的第二表层吸水率可以为小于约5%(例如,根据ISO 62所确定的约5%至约0.5%)。例如,在本发明的某些实施方案中,第二表层吸水率可以为至多约以下任一者:根据ISO 62所确定的5%、4.5%、4.0%、3.5%、3.0%、2.5%、2.0%和1.5%;和/或为至少约以下任一者:根据ISO 62所确定的0.5%、0.7%、0.9%、1.0%、1.2%和1.5%(例如,根据ISO 62所确定的约5%至约0.5%、约4%至约0.5%、约3%至约0.5%、或约2%至约0.5%)。
根据本发明的某些实施方案,芯层湿气(例如,水分)吸收率可以为第二表层湿气(例如,水分)吸收率的至少约5倍至约30倍,例如为第二表层湿气(例如,水分)吸收率的至少约5倍至约25倍、至少约10倍至约20倍、或至少约15倍至约20倍。例如,在本发明的某些实施方案中,芯层湿气(例如,水分)吸收率可以为至多约以下任一者:为第二表层湿气(例如,水分)吸收率的35倍、30倍、25倍、20倍和18倍;和/或为至少约以下任一者:为第二表层湿气(例如,水分)吸收率的5倍、8倍、10倍、12倍、15倍和16倍。吸水率可以根据ISO 62确定。
根据本发明的某些实施方案,根据ISO 62所确定的芯层湿气(例如,水分)吸收率为至少约1%(例如,1%至10%)。例如,在本发明的某些实施方案中,芯层湿气(例如,水分)吸收率可以为至多约以下任一者:根据ISO 62所确定的10%、8%、7%、6%、5%和4%;和/或为至少约以下任一者:根据ISO 62所确定的1%、2%、3%、4%和5%。
根据本发明的某些实施方案,根据ISO 62所确定的第二表层湿气(例如,水分)吸收率可以为小于约1%(例如,根据ISO 62所确定的约1%至约0.1%)。例如,在本发明的某些实施方案中,第二表层湿气(例如,水分)吸收率可以为至多约以下任一者:根据ISO 62所确定的1%、0.9%、0.8%、0.7%、0.6%、0.5、0.4%和0.3%;和/或为至少约以下任一者:根据ISO 62所确定的0.1%、0.2%、0.25%、0.3%和0.4%。
根据本发明的某些实施方案,芯层高度透气聚合物、第一表层高度透气聚合物和/或第二表层高度透气聚合物可以包含以下中的至少一者:热塑性聚氨酯(TPU)、聚醚嵌段酰胺共聚物(例如,来自Arkema Group的
或来自Evonik的
)、或共聚酯热塑性弹性体(例如,来自DSM Engineering Plastics的
来自E.I.DuPont de Nemours and Company的
)。在本发明的某些实施方案中,例如,芯层高度透气聚合物包含聚醚-嵌段-酯共聚物或由其组成,所述聚醚-嵌段-酯共聚物包含(i)包含聚乙二醇的软嵌段;和(ii)包含聚对苯二甲酸丁二醇酯的硬嵌段。
根据本发明的某些实施方案,第一表层组合物、第二表层组合物和/或芯层组合物中的至少一者可以基本上没有或不含如本文公开的软质聚合物。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜可以包括基本上没有或不含软质聚合物(例如,如上所述的Tg低于0℃的聚合物)的多层膜的所有单独的层或由其组成。根据本发明的某些实施方案,尽管没有并入一种或更多种软质聚合物(例如,在第一表层或第二表层中),但是透气多层膜仍可以显示出期望的与通常非极性基材(例如,聚烯烃非织造物)的相容性,以提供与其的牢固和持久的结合。
根据本发明的某些实施方案,第一表层组合物、第二表层组合物和/或芯层组合物中的至少一者可以基本上没有或不含成孔填料。在这方面,尽管不具有与包含成孔填料的拉伸膜相关的微孔结构,但是透气多层膜提供期望的高MVTR特性。例如,透气多层膜的通过ASTM测试方法E-96D所确定的MVTR可以为至少700g/m2/天,例如为通过ASTM测试方法E-96D所确定的至少约900g/m2/天、或1000g/m2/天、或1300g/m2/天。例如,在本发明的某些实施方案中,透气多层膜可以具有这样的MVTR,其为至多约以下任一者:通过ASTM测试方法E-96D所确定的2000、1800、1600、1500、1300、1200和1100;和/或为至少约以下任一者:通过ASTM测试方法E-96D所确定的500、700、800、900、1000和1000。
根据本发明的某些实施方案,透气多层膜的定量可以为约5gsm至约30gsm,例如约10gsm至约20gsm、或约10gsm至约15gsm。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜可以具有来自至少约以下任一者的定量:5gsm、10gsm、11gsm、12gsm、15gsm、和20gsm;和/或具有来自至多约以下的定量:50gsm、40gsm、35gsm、30gsm、25gsm、20gsm、18gsm、和15gsm。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜包括不大于50重量%(例如,不大于25重量%、20重量%、10重量%、或5重量%)的第一表层、第二表层、或第一表层和第二表层的总合。换言之,根据本发明的某些实施方案,第一表层、第二表层、或第一表层和第二表层的总合可以占透气膜总重量的不大于50%(例如,不大于25%、20%、10%、或5%)。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜可以包括“AB”或“ABA”结构,其中A:B重量比为3:97至50:50(例如,5:95至50:50、10:90至50:50、15:85至50:50、20:80至50:50等)。
根据本发明的某些实施方案,透气多层膜的厚度可以为约10微米至约50微米,例如约10微米至约30微米、或约10微米至约25微米、或约10微米至约20微米。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜可以具有来自至少约以下任一者的厚度:8微米、10微米、12微米、15微米、和20微米;和/或具有来自至多约以下的厚度:50微米、40微米、35微米、30微米、25微米、20微米、18微米、和15微米。
根据本发明的某些实施方案,芯层具有芯层厚度,第一表层具有第一表层厚度,第二表层具有第二表层厚度,并且芯层厚度大于第一表层厚度和第二表层厚度中的每一者。根据本发明的某些实施方案,芯层厚度可以大于第一表层厚度和第二表层厚度的总合。例如,芯层厚度可以占透气多层膜的总厚度的约50%至约95%。根据本发明的某些实施方案,芯层厚度可以占至少约以下任一者:透气多层膜的总厚度的40%、50%、60%、和70%;和/或占至多约以下:透气多层膜的总厚度的95%、90%、80%、75%、70%、和65%。
如上所述,根据本发明的某些实施方案,透气多层膜(例如,整体式膜)可以包括“AB”或“ABA”结构,其中“A”层和“B”层之间是不同特性的。仅作为实例,一个或更多个“A”层的吸水率可以为根据测试方法ISO 62的小于5%,其中形成这些层的组合物包含以下或由以下组成:热塑性聚氨酯(TPU)、聚醚-嵌段-酯、聚醚-嵌段-酰胺、和聚酯-嵌段-酰胺弹性体。例如,B层的吸湿率/吸水率可以为根据测试方法ISO 62的高于25%,其中形成该层的组合物包含以下或由以下组成:热塑性聚氨酯(TPU)、聚醚-嵌段-酯、聚醚-嵌段-酰胺、和聚酯-嵌段-酰胺弹性体。然而,形成“B”层的组合物可以比形成一个或更多个“A”层的组合物更具吸湿性或极性。换言之,“A”层中的一种或更多种聚合物通常(或总体而言)可以比“B”层中的那些极性小。因此,“A”层的吸湿性要低得多,其水吸收比本文所公开的“B”层的水吸收小得多。相对于“B”层的该低极性改善了透气多层膜与例如基于聚丙烯的非织造物的相容性(例如,结合能力)。例如,当通过热封熔合以形成接缝时,该特征能够实现强的粘合。此外,一个或更多个“A”层在暴露于测试溶液、ETO灭菌过程或体液时会吸收非常少量的水分。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜包括共挤出的整体式膜(例如,不包括微孔层)。
根据本发明的某些实施方案,透气多层膜的平均密度可以小于1.0g/cc。仅通过示例性的方式,如果12gsm的透气多层膜的整体厚度或总厚度为20微米至30微米,则整体平均膜密度如下进行计算:密度(g/cc)=定量(gsm)/厚度(微米)。因此,整体平均膜密度将为约0.4g/cc至约0.6g/cc(例如,小于1g/cc)。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜的平均密度可以为至少约以下任一者:0.3g/cc、0.35g/cc、0.4g/cc、0.45g/cc、0.5g/cc、0.55g/cc、0.6g/cc、0.65g/cc、和0.7g/cc;和/或为至多约以下:1g/cc、0.95g/cc、0.9g/cc、0.85g/cc、0.8g/cc、0.75g/cc、0.7g/cc、0.65g/cc、和0.6g/cc。
根据本发明的某些实施方案,透气多层膜可以表现出接触角为根据ASTM D5946所确定的约60度至约70度。从给定膜的极性角度来看,接触角是材料表面能的间接度量。在这方面,固体材料的表面能(例如膜表面)越高,则水滴的接触角越小。根据本发明的某些实施方案,例如,透气多层膜可以表现出接触角为根据ASTM D5946所确定的至少约60度、61度、62度、63度、64度、和65度;和/或根据ASTM D5946所确定的至多约70度、69度、68度、67度、66度、和65度。
根据本发明的某些实施方案,至少第一表层比整体式芯层和/或第二表层(如果存在)粘性小。根据本发明的某些实施方案,第一表层和第二表层各自比整体式芯层粘性小。给定相同或相似的表面形态,例如,由较高的吸水性树脂制成的膜层比由较低吸水性的树脂制成的膜层粘性更大。在这方面,第一表层和/或第二表层由极性比形成整体式芯层的组合物低得多并且吸水率比整体式芯层的吸水率低得多的组合物(例如,第一表层组合物和/或第二表层组合物)形成。这样,根据本发明的某些实施方案,第一表层和/或第二表层比整体式芯层粘性小。
图1示出了具有“AB”结构的多层透气膜10,其中“B”层包括整体式芯层12,而“A”层包括整体式第一表层14。图2示出了具有“ABA”结构的多层透气膜10,其中“B”层包括整体式芯层12,而“A”层包括整体式第一表层14和整体式第二表层16。
在另一方面,本发明提供了用于形成透气多层膜的方法,其包括共挤出如本文所公开的透气多层膜的步骤。根据本发明的某些实施方案,该方法可以包括形成芯层聚合物熔体的步骤;形成第一表层聚合物熔体的步骤;以及共挤出芯层聚合物熔体和第一表层聚合物熔体,以形成整体式芯层和第一表层(例如,整体式)并使整体式芯层和第一表层(例如,整体式)组合,以形成透气多层膜。根据本发明的某些实施方案,该方法还可以包括以下步骤:形成第二表层聚合物熔体;共挤出芯层聚合物熔体、第一表层聚合物熔体、和第二表层聚合物熔体,以形成整体式芯层、第一表层(例如,整体式)、第二表层(例如,整体式),并使三个层组合,以形成透气多层膜。
II.包括透气多层膜的层合体
本发明还提供了包含如本文所公开的透气多层膜的层合体,其中透气多层膜可以直接或间接地结合至至少第一纤维层(例如,第一非织造材料)。根据本发明的某些实施方案,层合体可以包括第二纤维层(例如,第二非织造材料),使得透气多层膜直接或间接地夹在第一纤维层与第二纤维层之间。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜可以连续或非连续地粘接至第一纤维层和/或第二纤维层。根据本发明的某些实施方案的层合体可以并入阻隔制品中和/或形成阻隔制品,例如手术衣、手术袖、手术单、手术裤腿等。
第一非织造材料和/或第二非织造材料(如果存在)可以包括纺粘层、熔喷层、亚微米层、或其任意组合。根据本发明的某些实施方案,例如,第一非织造材料和/或第二非织造材料(如果存在)可以包括含纺粘的非织造物、含熔喷的非织造物、水力针刺的或含水力针刺的非织造物、气流成网或含气流成网的非织造物、粘合梳理或含粘合梳理的非织造物、或其任意组合。例如,第一非织造材料和/或第二非织造材料(如果存在)可以独立地包括纺粘非织造物或纺粘-熔喷-纺粘(spunbond-meltblown-spunbond,SMS)非织造物。仅作为实例,第一纤维层可以包括纺粘层,第二纤维层可以包括SMS非织造物。根据本发明的某些实施方案,第一非织造材料和/或第二非织造材料(如果存在)可以包括一种或更多种聚合物材料。例如,第一非织造材料和/或第二非织造材料(如果存在)可以包括包含聚丙烯、聚乙烯或这两者的长丝。例如,在本发明的某些实施方案中,聚合物材料可以包括高密度聚丙烯或高密度聚乙烯、低密度聚丙烯或低密度聚乙烯、线性低密度聚丙烯或线性低密度聚乙烯、聚丙烯或乙烯的共聚物、及其任意组合。例如,在本发明的某些实施方案中,聚合物材料可以包括一种或更多种不同形式的聚丙烯,例如均聚物、无规共聚物、用齐格勒-纳塔或茂金属或其他催化剂体系制成的聚丙烯。可以以各种构型提供聚丙烯,包括聚丙烯的全同立构、间同立构和无规立构的构型。在本发明的一些实施方案中,聚合物材料可以包括聚丙烯、聚乙烯、聚酯、聚酰胺、或其组合中的至少一者。根据本发明的某些实施方案,聚合物材料可以包括生物聚合物(例如,聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、和聚(羟基羧基)酸)。根据本发明的某些实施方案,第一非织造材料和/或第二非织造材料(如果存在)可以包括多组分纤维,例如具有鞘-芯构造的双组分纤维。例如,本发明的某些实施方案可以包括双组分纤维,该双组分纤维包括:包含仅作为实例的聚乙烯或丙烯的鞘;和包含仅作为实例的聚丙烯、聚乙烯、聚酯、或生物聚合物(例如,聚乳酸(PLA)、聚羟基烷酸酯(PHA)、和聚(羟基羧基)酸)中的至少一者的芯。第一非织造材料和/或第二非织造材料(如果存在)可以包括包含圆形截面、非圆形截面(例如,带状、三叶形等)的长丝或纤维、或其组合。根据本发明的某些实施方案,第一非织造材料和/或第二非织造材料(如果存在)可以是未经处理或经一种或更多种添加剂(如拒斥剂和/或抗静电剂)处理的。
根据本发明的某些实施方案,层合体(例如,透气多层膜、第一非织造材料、和任选的第二非织造材料)可以包括来自至少约以下任一者的定量:20gsm、25gsm、30gsm、35gsm、40gsm、45gsm、50gsm、和55gsm;和/或来自至多约以下的定量:100gsm、90gsm、80gsm、75gsm、70gsm、65gsm、60gsm、和55gsm(例如,约20gsm至约65gsm)。
根据本发明的某些实施方案,第一非织造材料和/或第二非织造材料(如果存在)可以天然地或以其他方式通过一种或更多种添加剂而成为疏水性的。在这方面,第一非织造材料和/或第二非织造材料(如果存在)可以为或成为非吸收性的(例如,排斥或至少不吸引极性液体,例如水)。根据本发明的某些实施方案,例如,第一非织造材料和/或第二非织造材料(如果存在)可以是斥水斥醇的。根据本发明的某些实施方案,第一非织造材料和/或第二非织造材料(如果存在)可以任选地包括设置在其上的拒斥剂组合物。例如,拒斥剂组合物可以包含排斥液体例如水和/或血液的一种或更多种材料。在这方面,拒斥剂组合物可以包含疏水性添加剂。根据本发明的某些实施方案,可以以足以表现出至少对于手术应用而言所需水平的斥醇性的量来提供拒斥剂组合物。在这方面,第一非织造材料和/或第二非织造材料(如果存在)可以包括具有期望的斥醇性的局部或内部(例如,通过一种或更多种熔融添加剂)处理的织物。根据某些实施方案,拒斥剂组合物可以包含至少一种含氟化合物。例如,至少一种含氟化合物可以包括C4含氟化合物、C6含氟化合物、C8含氟化合物、C10含氟化合物、或其任意组合中的至少一者。
根据本发明的某些实施方案,透气多层膜和至少第一纤维层可以经由定位在透气多层膜与第一纤维层之间的第一粘合剂层层合(例如结合)在一起。根据本发明的某些实施方案,第一粘合剂层可以包括粘合剂的连续或非连续涂层。在本发明的包括粘合剂的非连续涂层的实施方案中,粘合剂的非连续涂层可以包含纤维化或雾化的热熔粘合剂。根据本发明的某些实施方案,粘合剂的非连续涂层可以包含水性粘合剂或溶剂型粘合剂。根据本发明的某些实施方案,粘合剂的非连续涂层可以在透气多层膜与例如第一纤维层之间无规地设置或者包括粘合剂图案(例如,规则放置的粘合剂)。根据某些实施方案,第一粘合剂层可以包括粘合剂(例如,热熔粘合剂、溶剂型粘合剂或水性粘合剂)的连续涂层。根据某些实施方案,透气多层膜可以不使用粘合剂,而是直接熔体挤出到第一纤维层上。
根据本发明的某些实施方案,层合体还可以包括如上所述的第二纤维层(例如,第二非织造材料)。在这方面,透气多层膜可以直接或间接地夹在第一纤维层与第二纤维层之间。根据本发明的这样的实施方案,透气多层膜和第二纤维层经由设置在透气多层膜与第二纤维层之间的第二粘合剂层层合。在这方面,第二粘合剂层可以包含与第一粘合剂层的粘合剂相同或不同的粘合剂。根据本发明的某些实施方案,第二粘合剂层可以包括粘合剂的连续或非连续涂层。在本发明的包括粘合剂的非连续涂层的实施方案中,粘合剂的非连续涂层可以包含纤维化或雾化的热熔粘合剂。根据本发明的某些实施方案,粘合剂的非连续涂层可以包含水性粘合剂或溶剂型粘合剂。根据本发明的某些实施方案,粘合剂的非连续涂层可以在透气多层膜与例如第二纤维层之间可以无规地设置或者包括粘合剂图案(例如,规则放置的粘合剂)。根据某些实施方案,第二粘合剂层可以包括粘合剂(例如,热熔粘合剂、溶剂型粘合剂、或水性粘合剂)的连续涂层。根据某些实施方案,透气多层膜可以不使用粘合剂,而是直接熔体挤出到和/或挤出在第一纤维层与第二纤维层之间。
仅作为实例,一个示例性实施方案可以包括这样的层合体,其包括整体式的且被夹在第一纤维层(例如,第一非织造物)与第二纤维层(例如,第二非织造物)之间的透气多层膜。在该特定示例实施方案中,各纤维层可以包括由聚丙烯形成的非织造层(例如,由主要包含全同立构聚丙烯的制剂形成,所述聚丙烯对于纺粘级树脂具有35MFR±5MFR的粘度、对于熔喷级树脂具有通过ISO 1133(230℃和2.16Kg)所测量的300MFR至2000MFR的粘度。这样的非织造物可以在Reifenhauser Reicofil,Troisdorf,Germany出售的Reicofil熔纺生产设备上进行生产。第一非织造层、透气多层膜和第二非织造层可以粘接在一起,其中粘合剂体系(例如,第一粘合剂层和第二粘合剂层)可以包括热熔粘合剂(例如,基于SBS的粘合剂制剂)、冷胶和水基丙烯酸类粘合剂。图3示出了这样的示例性层合体20,其包括夹在第一纤维层22和任选的第二纤维层24之间的透气多层膜10。
根据本发明的某些实施方案,透气多层膜和第一纤维层和/或第二纤维层(如果存在)各自具有基本上相同的宽度并且沿着层合体的整个宽度粘接在一起(例如,经由一更或更多个连续或非连续的粘合剂层)。在这方面,这样的仅包括第一纤维层的实施方案可以被称为具有完全层合(例如,沿着层合体的整个宽度层合)的双层合体。类似地,这样的包括第一纤维层和第二纤维层两者的实施方案可以被称为具有完全层合(例如,沿着层合体的整个宽度层合)的三层合体。例如,图4示出了具有完全层合(例如,沿着层合体的整个宽度层合)的三层合体20。如图4所示,三层合体20包括夹在第一纤维层22与第二纤维层24之间的透气多层膜10。另外如图4所示,透气多层膜10经由设置在透气多层膜和第一纤维层之间的第一连续粘合剂层32粘接至第一纤维层22。类似地,透气多层膜10经由设置在透气多层膜和第二纤维层之间的第一连续粘合剂层34粘接至第二纤维层24。另外如图4所示,粘合剂层32、34沿着层合体20的整个宽度延伸,其中透气多层膜10、第一纤维层22、和第二纤维层24具有基本上相同的宽度。图5示出了类似的层合体20。然而,图5所示的层合体20利用了非连续的第一粘合剂层33和非连续的第二粘合剂层35,其中所述粘合剂层基本上在层合体的整个宽度上延伸。
根据本发明的某些实施方案,透气多层膜可以包括与第一纤维层和/或第二纤维层(如果存在)基本上不同的宽度。例如,透气多层膜的宽度可以小于与第一纤维层和/或第二纤维层(如果存在)相关的宽度。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜可以仅沿着透气多层膜的宽度粘接(例如,经由连续或非连续的粘合剂层)至第一纤维层,如果存在,透气多层膜可以仅沿着透气多层膜的宽度粘接(例如,经由连续或非连续的粘合剂层)至第二纤维层。在这方面,这样的仅包括第一纤维层的实施方案可以被称为双层合区域层合体制品。类似地,这样的包括第一纤维层和第二纤维层两者的实施方案可以被称为三层合区域层合体制品。例如,图6示出了三层合区域层合体制品。如图所示,层合体20包括夹在第一纤维层22与第二纤维层24之间的透气多层膜10。另外如图6所示,层合体20包括在透气多层膜10与第一纤维层22之间的第一粘合剂层42。层合体20还包括位于透气多层膜10与第二纤维层24之间的第二粘合剂层44。图6所示的示例性实施方案包括宽度基本上小于第一纤维层22和第二纤维层24两者的宽度的透气多层膜10。另外如图6所示,第一粘合剂层42和第二粘合剂层各自仅沿着透气多层膜10的长度延伸。
根据本发明的某些实施方案,透气多层膜可以通过设置在透气多层膜与各纤维层之间的粘合剂层夹在两个纤维层之间。透气多层膜的宽度可以基本上比第一纤维层的宽度和/或第二纤维层(如果存在的话)的宽度窄。根据本发明的某些实施方案,透气多层膜可以沿着透气多层膜的宽度粘接(例如,经由连续或非连续的粘合剂层)至第一纤维层,并且如果存在,透气多层膜可以沿着透气多层膜的宽度粘接(例如,经由连续或非连续的粘合剂层)至第二纤维层。根据本发明的这样的实施方案,一个或更多个粘合剂层还可以沿着纤维层的宽度延伸。这样,纤维层的一部分可以在不存在透气多层膜的部分处直接彼此粘附。在这方面,这样的仅包含第一纤维层的实施方案也可以被称为双层合区域层合体制品。类似地,这样的包括第一纤维层和第二纤维层两者的实施方案也可以被称为三层合区域层合体制品。例如,图7示出了这样的三层合区域层合体制品。该图示出了包括夹在第一纤维层22与第二纤维层24之间的透气多层膜10的层合体20。另外如图7所示,层合体20包括位于透气多层膜10与第一纤维层22之间的第一粘合剂层42。层合体20还包括位于透气多层膜10与第二纤维层24之间的第二粘合剂层44。图7所示的示例性实施方案包括宽度基本上小于第一纤维层22和第二纤维层24两者的宽度的透气多层膜10。另外如图7所示,第一粘合剂层42和第二粘合剂层44各自沿着层合体20的长度延伸,使得至少第一纤维层和第二纤维层在不存在多层透气膜的部分处直接粘附在一起。图8示出了包括夹在第一纤维层22与第二纤维层24之间的透气多层膜10的层合体20。另外如图7所示,层合体20包括位于透气多层膜10与第一纤维层22之间的第一粘合剂层42。层合体20还包括位于透气多层膜10与第二纤维层24之间的第二粘合剂层44。图8所示的示例性实施方案包括宽度基本上小于第一纤维层22和第二纤维层24两者的宽度的透气多层膜10。另外如图8所示,第一粘合剂层42仅沿着透气多层膜10的宽度延伸,并且第二粘合剂层44各自沿着层合体20的长度延伸,使得至少第一纤维层和第二纤维层在不存在多层透气膜的部分处直接粘附在一起。
根据本发明的某些实施方案,层合体可以并入阻隔制品中或以阻隔制品的形式提供,所述阻隔制品例如为手术衣、袖子、手术单、裤腿、鞋套、头罩、防护围裙或面罩。这样,本发明的某些实施方案可以提供包括本文公开的层合体的防护服或其部分。在这方面,根据本发明的某些实施方案的层合体可以提供适用于AAMI 4等级的阻隔层合体的阻隔制品。
另一方面,本发明提供了用于形成层合体的方法。根据本发明的某些实施方案,该方法可以包括形成芯层聚合物熔体的步骤和形成第一表层聚合物熔体的步骤。该方法可以包括共挤出芯层聚合物熔体和第一表层聚合物熔体,以形成整体式芯层和第一表层,以提供透气多层膜,然后将多层膜的第一表层层合至第一纤维层。根据本发明的某些实施方案,层合步骤可以包括用粘合剂的连续层或涂层或者用粘合剂的非连续层或涂层将第一纤维层粘接至第一表层。根据本发明的某些实施方案,该方法还可以包括形成第二表层聚合物熔体的步骤;以及共挤出芯层聚合物熔体、第一表层聚合物熔体、和第二表层聚合物熔融,以形成整体式芯层、第一表层和第二表层,以形成多层膜的步骤。该方法可以进一步包括以下步骤:通过用粘合剂的连续层或涂层或者用粘合剂的非连续层或涂层将第二纤维层粘接至第二表层来将多层膜的第二表层层合至第二纤维层。
实施例
通过以下实施例对本公开内容进行进一步说明,所述实施例决不应解释为限制性的。即,以下实施例中描述的具体特征仅是示例性的,而不是限制性的。
测试方法
以与ASTM D3776测试方法一致的方式测量以下比较例和实施例的定量。结果以每单位面积的质量的单位g/m2(gsm)来提供,并且通过对比较例和实施例的各样品称量最少十片而获得,其中各片的尺寸为10cm×10cm。
根据ASTM测试方法D5035测量网的带拉伸强度。
根据ASTM测试方法D5729测量厚度。
根据INDA标准IST 80.6测量膜的水头。在测试期间,将PET纺粘(34gsm,
样式编号2014)用作背衬材料。即使没有渗水迹象,一旦达到200毫巴,测试即停止。例如,如果测试达到200毫巴,则停止测试,结果报告为>200毫巴。
膜层合体的针孔测试通常是通过将足够量的亚甲基蓝异丙醇(isopropynol)溶液(1克亚甲基蓝粉末溶于1升50%异丙醇中)施加到层合体的2平方米表面上来进行的。5分钟之后,检查层合体的另一面着色溶液渗透膜中的迹象(例如,透色性)。每10平方米少于1个针孔的产品通常被视为无针孔产品。
使用水、32℃的温度和50%的环境湿度根据ASTM E96D用直立杯法(upright cupmethod)测量MVTR。
在UT的Nelson’s Laboratories处使用病毒阻隔测试根据ASTM F1671来测试抗病毒穿透性。
根据ASTM D5946测量接触角。在这方面,将现有的膜热封在尺寸为4.5”x 3”、开口为2.5”x 2.0”的聚丙烯片框架上方。将带框的样品浸泡在密封的玻璃容器中的至少100ml的分析级丙酮中24小时,然后在测试之前在72±2°F下和45±2%相对湿度(RH)下风干约4小时。在72±2°F和45±2%RH的条件下,在膜的每一面(即分别称为“A”面和“B”面)进行测量。使用照相机对沉积在膜上的每个5μL去离子水滴进行成像,并且使用Image Pro软件进行角度测量。从膜样品的每一侧获得一系列的十(10)个测量读数,其中记录了接触角的总平均值。从给定膜的极性角度来看,接触角是材料表面能的间接度量。在这方面,固体材料的表面能(例如,膜表面)越高,水滴的接触角越低。
形成多层膜及其层合体的过程
所有样品(例如,比较例和实施例的)均在膜流延系统上制得,该膜流延系统包括两个能够将不同制剂进给至多层挤出模具的挤出机。模具模块配置为生产ABA膜构造,其中两个外侧表层(即“A”层)由一种制剂制成,而膜的芯(即“B”层)由不同制剂制成。将膜流延在具有精细图案饰面的冷却辊上,然后卷绕成卷。
比较例1
在该比较例中使用的原料包括来自DSM的商品名为
的聚醚-嵌段-酯、彩色母料和脱模剂。
树脂(即,
VT3108)的熔融温度为185℃,在根据ISO1133进行测试时的体积熔体流量为10cm
3/10分钟,并且根据ISO 62的吸水率为35%。在除湿干燥机中在85℃下干燥至少4小时,然后共挤出至3.5米宽的流延膜模具,其中该模具配备有组合模块,温度设定为220℃±2℃。“A”层是
树脂、聚烯烃树脂、彩色母料和加工剂的共混物。“B”层是100%的上述
通过控制熔体温度、熔体压力、挤出速率、冷却辊速度和其他参数,制得具有上述结构(即ABA)的12gsm膜。关键特性在表1中列出,并标识为“样品A”。
比较例2
在该比较例中使用的原料包括来自DSM的商品名为
的聚醚-嵌段-酯化合物、聚烯烃树脂和EMA(乙基甲基丙烯酸酯)。
树脂(即,
VT3108)的熔融温度为185℃,在根据ISO 1133进行测试时的体积熔体流量为10cm
3/10分钟,并且根据ISO 62的吸水率为35%。EMA是乙烯和丙烯酸甲酯的无规共聚物,其中,根据ISO 1133测试时的熔融指数为2g/10分钟至3.5g/10分钟,密度为0.95g/cm
3,并且熔融温度为61℃。该化合物在除湿干燥机中在85℃下干燥至少4小时,然后共挤出至3.5米宽的流延膜模具,其中该模具配备有组合模块,并且温度设定为220℃±2℃。“A”层是比例为50:45:15的
树脂、抗冲聚丙烯和EMA的共混物。“B”层是100%的上述
通过控制熔体温度、熔体压力、挤出速率、冷却辊速度和其他参数,制得具有上述结构(即ABA)的12gsm膜。关键特性在表1中列出,并标识为“样品1A”。
实施例3
在该实施例中使用的原料为均来自DSM的商品名为
的两种聚醚-嵌段-酯,即
A和
B。
A树脂的熔融温度为189℃,在根据ISO 1133进行测试时的体积熔体流量为46cm
3/10分钟,并且根据ISO 62的吸水率为0.7%。
B树脂的熔融温度为185℃,在根据ISO 1133进行测试时的体积熔体流量为10cm
3/10分钟,并且根据ISO 62的吸水率为35%。将它们在除湿干燥机中在85℃下干燥至少4小时,然后共挤出至3.5米宽的流延膜模具,其中该模具配备有组合模块,并且温度设定为220℃±2℃。“A”层是
A和抗结块处理剂的共混物。“B”层是100%的
B。通过控制熔体温度、熔体压力、挤出速率、冷却辊速度和其他参数,制得具有上述结构(即ABA)的12gsm膜(样品B)。以11gsm(样品C)和10gsm(样品D)的定量生产相同结构的膜。关键特性在表1中列出。
表1:膜实例及其关键特性
*水头值用支撑筛以60毫巴/分钟的升压速率进行测试。如果压力达到200毫巴而无故障,则停止测试,结果报告为“>200毫巴”。
实施例4
将各上述膜与两个非织造物层层合在一起,其中用热熔粘合剂将膜夹在非织造层之间。第一非织造物是典型的聚丙烯纺粘,其可以由主要包含粘度为35MFR±5MFR的全同立构聚丙烯的制剂制成。第二非织造物是典型的纺粘聚丙烯,其可以由如下制剂制成:该制剂主要包含全同立构聚丙烯,其对于纺粘级树脂具有35MFR±5MFR的粘度、对于熔喷级树脂具有300MFR至2000MFR的粘度,如通过ISO 1133(230℃和2.16Kg)所测量的。这样的非织造物可以在Reifenhauser Reicofil,Troisdorf,Germany出售的Reicofil熔纺生产设备上制造。这些层合体的结构及其典型特性列于表2中。
表2:层合体实例及其关键特性
实施例5
使用来自Packworld USA的PW3024型先导式热封机进行样品E和F的接缝热封成型。通常,在使用热封机时,可以在190℃至220℃的密封温度、每英寸密封条3PSI至4PSI的密封压力和3秒至6秒的密封时间下适当地密封这些材料。接缝分别标识为“EE”和“FF”,并通过接缝拉伸强度、水头压力和F1671测试进行评估。按照ASTM D5035-95测试接缝拉伸强度,其中接缝垂直于拉力方向而取向。水头压力测试是根据AATCC 127的改进的水头测试,以模拟F1671的加压步骤。在水头压力测试期间,在热封接缝样品上方使用支撑筛(34gsmPET纺粘,
样式编号2014)。压力增加到140毫巴,并且该压力稳定保持60秒。如果在60秒的时间要求之后沿接缝没有发现任何故障,则认为该接缝通过了该测试。数据列于表3中。
表3:热封接缝特性
接触角的测量
如上所述,根据ASTM 5946对各膜测试其接触角。在这方面,测试了以下五(5)种不同的膜:(i)Ahlstrom BVB膜(S1);(ii)包括由
A(如上所述)形成的表层并且包括微正方形图案的如本文所述的本发明的膜(S2);(iii)包括由
A(如上所述)形成的表层并且包括不规则糙面精整(matte finish)的如本文所述的本发明的膜(S3);(iv)包括
B(如上所述)表面并且包括微正方形图案的比较膜(S4);以及(v)包括
B(如上所述)表面并且包括微正方形图案的另外的比较膜(S5)。结果列于表4中。
| 样品 |
“A”侧的接触角(度) |
“B”侧的接触角(度) |
| S1 |
75.1 |
68.8 |
| S2 |
67.9 |
66.8 |
| S3 |
64.9 |
65.7 |
| S4 |
55.5 |
38.7 |
| S5 |
55.0 |
58.7 |
表4:接触角结果
在不脱离在所附权利要求中更具体地阐述的本发明的精神和范围的情况下,本领域普通技术人员可以实施本发明的这些及其他修改和变化。另外,应理解,各实施方案的各方面可以全部或部分地互换。此外,本领域普通技术人员将理解,前述描述仅是示例性的,并且不旨在限制如在所附权利要求中进一步描述的本发明。因此,所附权利要求书的精神和范围不应限于本文中所包含的各方案的示例性描述。