CN103374766A - 水凝胶化纤维及纤维组织 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水凝胶化构成的纤维或者由纤维制造的一维、二维或三维纤维组织,所述纤维由第一纤维原料构成,其中所述第一纤维原料包含水溶性的聚乙烯醇和/或聚乙烯醇共聚物,其中所述纤维原料通过以下方式水凝胶化地形成:在预定回火温度下以预定的回火时间进行回火处理,所述预定回火温度优选高于所使用的第一纤维原料的玻璃化温度和/或低于其熔化温度或分解温度,并且其中所述纤维原料通过回火处理发生交联。
Description
技术领域
本发明涉及一种水凝胶化纤维或者一维、二维或三维纤维组织,其由第一纤维原料构成,其中所述第一纤维原料包含水溶性的聚乙烯醇和/或聚乙烯醇共聚物,以及相应的制造方法。此外,本发明还涉及这种纤维或纤维组织在伤口处理、尤其是诸如绷带的医疗护理产品中的应用,以及在卫生产品和化妆品或类似物中的应用。本发明还涉及医疗护理产品、尤其是绷带,以及卫生产品和化妆品。
根据本发明的纤维或纤维组织可以有利地用于与伤口或身体直接接触。由根据本发明的纤维或纤维组织制造的用于伤口护理的产品被含水溶液或伤口渗出液泡胀,并形成稳定的水溶胶,该水溶胶具有相当高的最大拉力和最大拉力延展。从而可以将包含本发明所述纤维或纤维组织的绷带整块地从伤口再次去除。此外,根据本发明的纤维或纤维组织对于水溶液具有特别高的吸纳能力和特别高的保持能力(保持力)。
背景技术
由WO01/30407A1已知一种制造用作绷带的水凝胶的方法,借助于该绷带可以处理烧伤或其他皮肤创伤。在该方法的过程中,配置了一种聚乙烯醇、琼脂-琼脂和至少另一天然聚合物的水溶液。这种溶液在70-80℃下被注入到一次性塑料容器中并被密封。在室温下冷却后,注入到该一次性塑料容器中的样品被照射从而进行灭菌。
在WO2005/103097A1中描述了至少具有聚乙烯醇-星型聚合物的水凝胶。其中,通过反复冷冻和融化包含至少一种聚乙烯醇-星型聚合物以及可选的其它组分的水溶液来制造这种水凝胶。此外,可以通过离子照射到包含至少一种聚乙烯醇-星型聚合物的水溶液中的作用或通过在水溶液中的聚乙烯醇-星型聚合物与交联剂的反应来制造这种水溶胶。
当前已知的用于制造尤其是用于伤口处理的水凝胶的方法的缺点在于,其制造方法成本高昂,对水凝胶的进一步处理存在问题,而且在例如通过化学反应交联的水凝胶中可能会出现化学污物。此外,水凝胶膜与纤维和纤维组织相比具有较小的表面积,因而其具有对于水或水溶液的吸收能力较小。尤其是在使用聚乙烯醇作为用于水凝胶的原料时,需要注意的是,聚乙烯醇应具有高的交联度,因为否则的话在液体介质形成的不是水凝胶而是聚乙烯醇溶液了。因此,希望聚乙烯醇相对于水或水溶液具有高度稳定性。此外,聚乙烯醇和聚乙烯醇聚合物的特点恰好在于具有高的生物相容性和生物一致性,因而对其它方式实现的具有聚乙烯醇和/或聚乙烯醇聚合物的水凝胶或水凝胶化材料有着越来越多的需求,其应当能够低成本且简单地制造,并且能毫无问题地被进一步处理。
在J Mater Sci(2010)45:2456-2465中描述了一种用于借助静电纺丝技术通过聚乙烯醇制造纳米纤维和纤维组织的方法,其中借助于热处理使纤维或纤维组织相对于水溶液变得稳定。由纳米纤维制造纤维组织的缺点在于,由于纤维直径在244至270nm之间,其表现出很小的强度和最大拉力延展,并且只有很小的吸收能力。此外,所述纤维相对于水溶液被稳定化,使其不具有胶化特性,在水溶液中不会泡胀,不适合于将水锁在纤维中(缺乏保持能力)。
由水凝胶化纤维、例如羧甲基纤维素或改性纤维素构成的绷带基本上是已知的。然而,这些水凝胶化纤维通过伤口渗出液形成的是具有小的最大拉力和最大拉力延展的非常软的水凝胶。其缺点在于,很难将其整块地从伤口或伤口洞中再次去除。因此,可能发生绷带的残余部分仍留在伤口中,其必须费事地通过清洁伤口被再次去除。这意味着对于医务人员来说要花费较多的时间和费用。此外,通过清洁可能会再次损伤或破坏创口。
由聚乙烯醇制成的纤维在商业上可以通过不同的类型获得,并包括不同水溶性的聚乙烯醇。聚乙烯醇的水溶类型例如为在干燥状态下具有特别高的最大拉力的所谓高强度聚乙烯醇纤维。可获得由聚乙烯醇制成的商业上可用的水溶性纤维,其具有与温度相关的水溶性,例如在90℃、70℃、60℃、40℃或20℃的温度以上具有水溶性。尽管由聚乙烯醇制成的商业上可用的纤维在其水溶性方面可能有变化,但其并不具有水凝胶化特性,因而也未表现出对水的保持能力。
发明内容
因此,本发明的任务在于,提供一种改进的由水溶性的聚乙烯醇构成的纤维或纤维组织及其应用,及相应的制造方法,并提供了改进的伤口敷料或绷带,其尤其是具有能够被简单、低成本制造的特点,并且可以毫无问题地进一步处理和/或使用。此外,由本发明所述纤维或纤维组织制成的伤口敷料或绷带具有更高的稳定性,尤其是在水凝胶状态下具有高的最大拉力和最大拉力延展,使得它们可以整块地从伤口或伤口洞被再次去除。
根据本发明,该任务通过独立权利要求的主题来解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。
令人吃惊的是,可以通过回火处理包含水溶性聚乙烯醇的纤维或纤维组织,使得其通过水溶液或伤口渗出液、尤其是0.9%的氯化钠水溶液(生理盐水)或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的水溶液形成稳定的水凝胶,其具有非常高的最大拉力和最大拉力延展。此外,这种纤维或纤维组织对于水或水溶液具有高度稳定性。此外,根据本发明的纤维或纤维组织的特点在于,其对于水或水溶液、尤其是0.9%的氯化钠水溶液(生理盐水)或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的水溶液具有高的吸纳能力和高的保持能力。
因此,在本发明的第一个方面,建议了一种纤维或者由纤维构成的一维、二维或三维纤维组织,所述纤维由第一纤维原料构成,其中所述第一纤维原料包含水溶性的聚乙烯醇和/或聚乙烯醇共聚物,并且其中所述纤维原料通过以下方式水凝胶化地形成:在预定回火温度下以预定的回火时间进行回火处理,以发生交联,所述预定回火温度高于所使用的第一纤维原料的玻璃化温度和/或低于其熔化温度或分解温度。通过这种处理,所述纤维原料相对于水溶液变得稳定,并且尤其是由这种纤维原料构成的纤维或纤维组织也变得稳定,使得它们在水溶液中表现出小得多的可溶解性。在此,所述纤维或纤维组织与水溶液同时形成稳定的水凝胶。
在本发明的意义上,“回火”是指这样一种处理工艺:其中将所述纤维原料、优选是以纤维或纤维组织的形式在预定的温度下,优选在大气压或大气、尤其是空气中加热预定的时间。符合目的的是,将所述纤维原料以纤维或纤维组织的形式在干燥状态下,优选在小于10%重量百分比、更优选小于5%重量百分比、再优选小于5%重量百分比的剩余湿度下进行回火处理。符合目的的是,首先将所述纤维或纤维组织置于所述预定的温度,随后将其在该预定温度下保持预定的时间。在此,出现的温度波动公差可以规定为至少+/-10%、尤其是+/-5%,优选为+/-1%。此外,可以在回火处理中任意地送入或导出大量空气,并且在回火区域以不同方式(例如循环空气、流通空气)使空气进行循环。在回火处理中也可以附加地送入其他处理气体,例如氮气或氧气,以影响回火处理,并继而以期望的方式影响所述纤维或纤维组织的特性。
特别优选的是,回火处理在二维纤维组织或无纺布的情况下通过流通空气在带式干燥机中进行。借助于流通空气实现的回火时间与借助纯循环空气的回火时间相比可以成倍地减少。
有利的是,可以通过回火对所述纤维或纤维组织进行交联,使得它们相对于水具有更高的溶解稳定性。此外,所述纤维和纤维组织通过回火处理得到了与水或水溶液、尤其是0.9%的氯化钠溶液或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的溶液所形成的稳定的水凝胶,该水凝胶的特点是具有特别高的最大拉力和最大拉力延展。
此外,通过回火处理可以显著减少污物或残留物,例如纺丝助剂、抛光剂、溶剂或类似物,或者甚至将其减小到在相应检测极限之下的浓度。此外,根据本发明的纤维或纤维组织对于水、水溶液、尤其是对于0.9%重量百分比的氯化钠溶水液或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的溶液和/或伤口渗出液具有高的吸纳能力和高的保持能力(保持力)。
因此,所述纤维或纤维组织具有对于水和/或水溶液超过70%、优选为70%至100%之间的保持力。在纤维和/或一维及二维纤维组织的情况下,优选对于0.9%的氯化钠溶液或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的溶液具有超过70%、更优选超过80%、更优选超过85%、更优选为85%至100%之间的相对保持力。
此外,所述纤维或纤维组织对于0.9%的氯化钠溶液或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的溶液具有4至30g/g的相对吸纳能力。在纤维和/或一维及二维纤维组织的情况下,优选地,对于0.9%的氯化钠溶液或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的溶液具有4-30g/g、特别优选为4-25g/g、更优选为5-20g/g、更优选为7-20g/g的相对吸纳能力。因此有利的是,可以产生在毒理学上无害的并且生物相容的纤维或纤维组织,以及可由此制造的凝胶、尤其是水凝胶。
因此解决了前面所提到的任务。
纤维可以被理解为与其长度相比薄并且柔软的组织。纤维具有小的直径,并且可以通过相应的固化方法相互构造为纤维组织。因此,纤维组织可具有多根纤维。可以分为一维、二维和三维纤维组织。一维纤维组织与其长度相比具有小的宽度和小的高度。二维纤维组织与其长度和宽度相比具有小的高度。三维纤维组织可以被理解为具有多层二维纤维组织的纤维组织。其中,三维纤维组织的各个层可以通过后面所描述的固化方法或以其它方式相互连接。
借助于干式纺丝法或湿式纺丝法可以由聚合物形成细丝,借助于纺粘法可以形成纺粘型织物。这里可以将细丝看作为一维纤维组织,而纺粘型织物则可以表示二维纤维组织。通过对细丝进行剪切和/或卷曲可以制造出人造短纤维,其可以被归类为一维纤维组织。通过捻纱可以由人造短纤维制造出人造纤维纱线。其可以被理解为一维纤维组织。由细丝构成的纱线可以由单根细丝(单丝线)或多根细丝(多丝线)形成。其同样可以被看作为一维纤维组织。混合纱线可以通过一种以上的不同人造短纤维或天然纤维的纱线制造。纱线如天然纤维纱线、人造短纤维纱线或细丝纱线或混纺纱线可借助于纺织技术方法如编织、针织、编结、刺绣、铺设或缝纫被进一步加工为例如编织物、针织物、铺设物或编结物。可以将编织物、针织物、铺设物或编结物看作为二维纤维组织。借助于无纺布技术方法如梳理或气流成网法可以由人造短纤维制造出人造纤维无纺布或气流成网无纺布,其同样可以被看作为二维纤维组织。根据本发明优选使用水溶性的人造纤维,其借助于梳理被铺设为人造纤维无纺布。
未经固化的无纺布例如人造纤维无纺布或纺粘型织物可以通过固化方法固化为无纺织材料。例如可以使用压延作为固化方法。其中将未经固化的无纺布引导到辊子之间,其中设置在辊子上的摩擦面在无纺布中至少部分地产生穿过无纺布的摩擦。如果产生了点状的摩擦,那么该固化方法被称为PS(点密封)固化法。但线状摩擦或全表面摩擦的形成方式也是可行的。作为另外的固化方法可以在通风干燥装置中使用热空气固化,其中在这种方法中通过在纤维的接触点上的熔化产生固化。此外同样也可以考虑使用胶粘剂或粘合剂,其中在此纤维通过胶粘剂或粘合剂的中介相互接合。特别地,也可以使用机械固化方法、例如针固化方法,其中借助于针进行固化。此外,同样可以考虑缩绒或制毡或诸如此类的方法。在此也可以使用多种固化方法的组合。优选地,使用针固化方法和/或PS固化法。
通过回火可以使由聚乙烯醇构成的水溶性的纤维或包含由聚乙烯醇构成的水溶性纤维的纤维组织发生交联。因此,通过回火可以改变纤维自身和纤维组织,使得它们相对于水、尤其是相对于0.9%的氯化钠水溶液或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的溶液具有更高的稳定性。
经回火的纤维或由其生成的纤维组织优选在0.9%的氯化钠水溶液或根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的溶液中具有1%至30%、优选为1%至25%、更为优选1%至20%、更优选为1%至15%的溶解组分。
此外,通过回火有利地使得纤维或纤维组织失去了与水或上述溶液形成具有高的最大拉力和最大拉力延展的稳定的水凝胶的特性。“水凝胶化”应理解为形成水凝胶的能力,该水凝胶作为液体状态含有水或者水溶液、尤其是优选为0.9%的氯化钠水溶液或根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的溶液。
水凝胶是在水中泡胀的、亲水的聚合网状物。尤其是,水凝胶应被理解为至少由一个固体状态和一个液体状态组成的系统,其中该固体状态形成一个三维网状物,其孔可通过水溶液填充并因此而胀起。这两种状态在此可以完全渗透,因此凝胶可以比海绵更稳定地例如相对于压力储存液体状态。此外,水凝胶针对水溶液具有高的保持能力(保持力)。
根据本发明的纤维或纤维组织水凝胶化地构成,因此针对液体状态具有突出的结合和保持能力。它们优选被干燥地放置到伤口上,或者填充到伤口洞上。它们与伤口渗出液形成稳定的水凝胶,从而提供使伤口愈合的优化的伤口环境,而不会与伤口粘连在一起。这种湿式伤口处理可以支持愈合过程。通过与伤口渗出液形成的水凝胶所具有的高的最大拉力和最大拉力延展,可以整块地将纤维或纤维组织从伤口或伤口洞去除。
同样,对于湿式伤口处理也可以采用具有液体状态、以水凝胶化形态涂敷的本发明所述纤维或纤维组织。在此优选地使用水作为液体状态,特别优选的是使用0.9%的氯化钠水溶液、林格氏(Ringer)溶液或含有效成分的溶液、或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的溶液。
聚乙烯醇是聚合物,可通过水解由聚醋酸乙烯制造。聚乙烯醇的技术特性例如其水溶性主要依赖于制造方法、摩尔质量以及剩余的乙酰基团的组分(水解度)。随着摩尔质量和水解度的下降,在水中的可溶性提高。根据摩尔质量和水解度,聚乙烯醇具有不同的水溶性。因此几种类型的聚乙烯醇仅在温度很高时(例如高于90℃)在水中溶解。由聚乙烯醇制成的纤维在其制造时通常延展到其原长度的数倍,在此也可以被加热(延展温度),以便提高纤维的结晶度和强度。在此,通过分子链的平行取向使得分子间的氢键的形成成为可能。从而也可以调节聚乙烯醇纤维的水溶性。
根据本发明,由聚乙烯醇构成的用作第一纤维原料的未经回火的纤维在水过量的情况下可以已经在50℃以下、优选40℃以下、特别优选30℃以下、更优选25℃以下是水溶性的,其中未经回火的纤维自然在这些值以上也可以是水溶性的。此外,未经回火的纤维在15℃以上和/或20℃以上也可以是水溶性的。特别地,未经回火的纤维可以在0℃到150℃之间、或者5℃到100℃之间、或者10℃到100℃之间、或者15℃到100℃之间、或者20℃到100℃之间的范围内是水溶性的,其中可以将水溶性理解为,纤维在过量的水中至少有70%、优选多于80%、更优选多于90%、尤其是多于95%、尤其是100%溶解。
用于制造由聚乙烯醇构成的纤维的聚乙烯醇在此可以通过与其它单体(例如聚乙烯-乙烯醇)的共聚或通过形成官能团而被改性,从而在需要时有目的地将其它物理和化学特性加入到纤维中。因此在使用例如聚乙烯-乙烯醇的情况下构成羟基的数量减小。
优选地可以将聚乙烯-乙烯醇、聚乙烯醇-苯乙烯、聚乙烯醇-醋酸乙烯、聚乙烯醇-乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇-亚乙基二醇和/或聚乙烯醇、特别优选的是聚乙烯-乙烯醇、聚乙烯醇-醋酸乙烯、聚乙烯醇-乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇-乙烯胺、聚乙烯醇-丙烯酸酯、聚乙烯醇-酰胺、聚乙烯醇-亚乙基二醇用作聚乙烯醇-共聚物。聚乙烯醇共聚物可以作为成块共聚物和/或接枝共聚物和/或成块-接枝共聚物、统计的或交替的系统以及各种相互间的混合物存在。在聚乙烯醇中另外的单体单元的组分在此分别相对于在聚乙烯醇-共聚物中单体单元的总数为最大30%重量百分比、优选为1%至30%重量百分比、更优选地为5%至15%重量百分比。
但是也可以例如通过置换或聚合物类似的反应在聚乙烯醇和/或纤维或纤维组织中使用其它官能团。作为官能团在此可以考虑尤其是碳酸、不饱和碳酸,如甲基丙烯酸、丙烯酸、过氧碳酸、磺酸、碳酸酯、磺酸酯、醛、硫醛、酮、硫酮、胺、乙醚、硫醚、异氰酸盐、硫氰酸盐、硝基。在聚乙烯醇中其它官能团的组分在此分别相对于在聚乙烯醇中羟基数量为最大30%、优选为1%至30%、更优选为5%至15%。
此外,可以将第一纤维原料构成为水溶性的聚乙烯醇与至少另一聚合物(共混聚合物)之间的物理混合。水溶性聚乙烯醇的组分在此在共混聚合物中相对于共混聚合物的总量为至少70%重量百分比。
有利的是,由此形成的共混聚合物相比于所使用的聚合物具有不同的物理特性,也可能有不同的化学特性。通常其中共混聚合物的特性是所使用的聚合物的特性的总和。因此,可以通过使用共混聚合物进一步扩大第一纤维原料的选择。其中,为了形成这种共混聚合物可以使用胶化的其它聚合物,例如藻朊酸盐、纤维素醚,如羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟基烷基甲基纤维素、羟基丙基纤维素、纤维素酯,例如醋酸纤维、氧化纤维素、细菌纤维素、纤维素碳酸盐、胶质、胶原、淀粉、玻璃酸、果胶、琼脂、聚丙烯酸脂、聚乙烯胺、聚醋酸乙烯、聚乙烯乙二醇、聚乙烯氧化物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯或非胶化的其它聚合物,例如聚烯烃、纤维素、纤维素派生物、再生纤维素,如粘胶纤维、聚酰胺、聚丙烯腈、聚氯乙烯、聚壳糖、聚交脂、聚乙交脂、聚酰胺脂、聚乙酸内酯、聚亚己基对苯二甲酰胺、聚羟基丁酸酯、聚羟基戊酸或聚酯,并将其混合到水溶性的聚乙烯醇中。以上构成的混合物可以用作为均聚物或共聚物。也可以使用成块共聚物和/或接枝共聚物和/或成块-接枝共聚物、统计的或交替的系统和各种相互间的混合物。
藻朊酸盐应被理解为藻酸的盐,一种天然地在藻中存在的聚合物,它是以1,4糖苷形式结合的两个糖醛酸α-L古罗糖醛酸和β-D甘露糖醛酸。藻朊酸盐的概念包括E401、E402、E403、E404和E405(PGA)。聚烯烃的概念包括PE、PB、PIB和PP。聚酰胺的概念包括PA6、PA6.6、PA6/6.6、PA6.10、PA6.12、PA69、PA612、PA11、PA12、PA46、PA1212和PA6/12。纤维素的概念也包括再生纤维素如粘胶纤维、以及纤维素派生物和化学和/或物理改性的纤维素。聚酯的概念包括PBT、BC、PET、PEN以及UP。
用于制造由聚乙烯醇构成的纤维或组成聚乙烯醇纤维的聚乙烯醇可以以不同的水解度和中等的摩尔质量投入使用。
聚乙烯醇的水解度特别地为大于70%、优选在75%以上、更优选地在80%以上、直至100%。
聚乙烯醇的摩尔质量的质量平均值特别地在20000至200000g/mol的范围内、优选在30000至170000g/mol的范围内、特别优选在40000至150000g/mol的范围内、更优选在50000至140000g/mol的范围内、更优选在70000至120000g/mol的范围内。
聚乙烯醇的摩尔质量的数字平均值特别地在10000至120000g/mol的范围内、优选在20000至100000g/mol的范围内、特别优选在20000至80000g/mol的范围内、更优选在25000至70000g/mol的范围内。在此可以使用纤维支数为0.5至12dtex的第一纤维原料构成的纤维。优选地可以使用1至8dtex的纤维支数、特别优选的是使用1.4至7dtex的纤维支数、更优选的是使用1.4至4dtex的纤维支数。在此dtex或者德语的Dezitex应理解为在给定情况下理论上10.000米长度的纤维以克为单位的重量。具有小于0.5dtex的单一支数的纤维就不太适用了。
由第一纤维原料构成的纤维可以具有30至100mm的长度。优选地,使用30至90mm的长度,特别优选地使用30至80mm的长度、更优选地使用35至70mm的长度。
特别地,由第一纤维原料构成的纤维是所谓的人造短纤维,其用于制造人造纤维无纺布材料。
此外,纤维或纤维组织还可以具有由至少一种第二纤维原料构成的其它纤维。在此,所述第二纤维原料可以非胶化或胶化地构成。因此可以使用非胶化或胶化的纤维作为其它纤维。
有利的是,可以通过使用其它纤维有目的地改善纤维或纤维组织的期望的性能。因此可以通过使用其它纤维进一步提高纤维组织的吸纳能力并减少在水溶液中纤维组织的收缩。
作为用于其它纤维的其它纤维原料可以使用聚酯,如聚对一酸乙二酯、非水溶性的聚乙烯醇、在50℃的温度以上水溶的水溶性聚乙烯醇、聚烯烃,如聚乙烯或聚丙烯、纤维素、纤维素派生物、再生纤维素,如粘胶纤维、聚酰胺、聚丙烯腈、聚壳糖、弹性纤维、聚氯乙烯、聚交脂、聚乙交脂、聚酰胺脂、聚乙酸内酯、植物天然纤维、藻朊酸盐、改性的聚壳糖、纤维素醚,如羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟基烷基甲基纤维素、羟基丙基纤维素、纤维素酯,如醋酸纤维、氧化纤维素、细菌纤维素、纤维素碳酸盐、胶质、胶原、淀粉、玻璃酸、果胶、琼脂、聚乙烯胺、聚醋酸乙烯、聚乙烯乙二醇、聚乙烯氧化物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯和/或聚丙烯酸脂。构成的第二纤维原料不仅可以作为均聚物使用,而且作为共聚物使用。也可以使用成块共聚物和/或接枝共聚物和/或成块-接枝共聚物、统计的或交替的系统和各种相互间的混合物。
同时使用胶化和非胶化的其它纤维或由不同的其它纤维构成的混合物也是可行的。在此优选使用由聚酰胺、聚酯、非水溶性的聚乙烯醇或者在50℃的温度以上水溶的水溶性聚乙烯醇、聚丙烯酸脂、聚丙烯酸构成、更优选地由聚酯、非水溶性的聚乙烯醇或在50℃以上水溶的水溶性聚乙烯醇和/或其混合物构成的其它纤维。
所述其它纤维也可以由作为共混聚合物构成的第二纤维原料制造。其中对于所述其它纤维得到了在前面的第一纤维原料中已经表明的优点。
由第一纤维原料或由第二纤维原料构成的纤维也可以以双组分纤维和/或多组分纤维的形式被使用。这里的双组分纤维和/或多组分纤维可以以如“核-壳”“并排”“馅饼或橙子式”“具有原纤维的矩阵”的几何形式存在。
所述其它纤维原料的双组分纤维和/或多组分纤维可以用于无纺布的热固化。该纤维的加热实现了无纺布的热接合。例如在核-壳纤维中,壳组分熔化并继而固化无纺布。作为双组分纤维和/或多组分纤维可以使用由其它纤维原料构成的纤维,所述其它纤维原料由聚乙烯/聚丙烯、聚乙烯/聚酯、共聚酯/聚对一酸乙二酯、聚酰胺6/聚酰胺6.6、聚丁烯对苯二甲酸酯/聚对苯二甲酸乙二酯构成。
有利的是,通过使用其它纤维与没有其它纤维的纤维组织相比可以显著提高水、尤其是0.9%的氯化钠溶液或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的溶液的吸纳能力,因为尤其是借助于非胶化纤维可以减少凝胶-阻塞效应,这种效应由于预定的饱和可能会阻碍和削弱水、尤其是0.9%的氯化钠溶液或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的溶液的进一步吸纳。此外,可以通过混合其它纤维显著减少包含由第一纤维原料构成的纤维的纤维组织在水溶液中的收缩。
其中可以通过冲裁出10.0cm x10.0cm(面积1)大的块并将其浸入到0.9%的氯化钠水溶液或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的溶液中,从而确定至少二维纤维组织的收缩。冲裁出并经过浸渍的块从溶液中被取出,滴水两分钟。随后测定块的大小(面积2)。无纺布材料的收缩可以随后按照下面的公式计算:
在纤维组织中其它纤维的组分可以为1%至70%重量百分比。优选地该组分为1%至65%重量百分比、特别优选地为5%至60%重量百分比、更优选地为10%至50%重量百分比、更优选地在15%至40%重量百分比之间。
所述其它纤维可具有0.5至12dtex的纤维支数。优选地使用1至8dtex的纤维支数、特别优选地使用1.4至7dtex的纤维支数,更优选地使用1.4至4dtex的纤维支数。在此dtex或德语的Dezitex应被理解为在给定情况下理论上10.000米长度的纤维以克为单位的重量。具有小于0.5dtex的单一支数的纤维是不太适用的。
所述其它纤维可具有30至100mm的长度。优选地,是用30至90mm的长度,特别优选地使用30至80mm的长度,更优选地使用35至70mm的长度。
特别地,由所述其它纤维原料构成的其它纤维是所谓的人造短纤维,其用于制造人造纤维无纺布材料。
此外,纤维或纤维组织还具有添加剂。其中可以使用药理学上的有效成分或药物,如抗生素、镇痛药、抗感染药、抗炎药剂、促进伤口愈合的药剂或诸如此类,杀菌制剂、抗菌制剂、或抗病毒制剂、止血药剂、溶酶体、氨基酸、抗氧化剂、肽和/或肽序列、多糖(例如聚壳糖)、生长因子(例如嘌呤、嘧啶)、活细胞、磷酸三钙、羟基磷灰石,尤其是特定的羟基磷灰石纳米颗粒、气味吸附添加剂,如活性炭、环状糊精,金属如银、金、铜、锌、碳化合物,如活性炭、石墨或诸如此类、美容有效成分、维生素和/或加工助剂如表面活性物质、湿润剂、抛光剂、抗静电剂作为添加剂。
此外,有利的是,通过使用至少一种添加剂可以使纤维或纤维组织具有其它物理、化学以及生物特性。因此,纤维或纤维组织例如可配有银或者银盐或杀菌制剂,如聚己缩胍(聚亚己基双胍)、双氯苯双胍己烷、氯化十六烷基吡啶、氯化苯甲烃铵、医疗级蜂蜜、聚维酮碘、过氧化氢、喹啉、氯胺、乳酸依沙吖啶、呋喃西林、或奥替尼啶(N-辛基-1-[10-(4-辛基亚胺基吡啶-1-基)癸基]吡啶-4-亚胺),以实现纤维或纤维组织的抗菌作用。
纤维或纤维组织例如可配有包含杀菌制剂的甲醛溶液。优选地,纤维或纤维组织借助于软薄绸配有包含杀菌制剂如聚己缩胍、奥替尼啶或银盐的甲醛溶液。然而也可以考虑各种其它的涂层方法。此外,纤维或纤维组织可以配有包含杀菌制剂的水溶液。优选地在涂覆水溶液时使用受控的量的水,如果低于所述受控的量的水,纤维或纤维组织就不会不可逆地水凝胶化并改变其形态结构。特别地,在此可以考虑的涂层方法如泡沫涂覆、吻合式涂布机或诸如此类。
根据本发明的纤维组织可以具有10至1000g/m2的单位面积重量。在二维纤维组织的情况下,优选可采用10至700g/m2的单位面积重量、特别优选地20至600g/m2、更优选地50至500g/m2、更优选地70至450g/m2、更优选地80至350g/m2、更优选地80至250g/m2、更优选地90至220g/m2、更优选地100至200g/m2。
在二维纤维组织的情况下,纤维组织的厚度优选位于0.2至10mm的范围内、优选0.5至8mm的范围内、更优选0.7至7mm的范围内、更优选0.8至6mm的范围内、更优选0.9至5mm的范围内、特别优选1.0至4mm的范围内。
在二维纤维组织的情况下,其优选通过热或机械的方式被固化。特别优选的是,其机械地通过缝合被固化。其中针密度优选在每平方厘米70至200针的范围内、特别优选地在每平方厘米70至170针的范围内、特别优选地在每平方厘米80至150针的范围内、特别优选地在每平方厘米100至150针的范围内。
根据本发明的纤维组织不仅可以在纤维组织的纵向上而且可以在横向上在水凝胶化状态下具有特别高的最大拉力。例如,根据本发明的、具有140至220g/m2的单位面积重量、并机械地通过缝合例如以每平方厘米100至150针的针密度固化的纤维组织在水凝胶化状态下具有0.3N/2cm以上的最大拉力。在水凝胶化状态下的最大拉力优选在0.4N/2cm以上、更优选地在0.5N/2cm以上、更优选地在0.8N/2cm以上、更优选地在1.0N/2cm以上、更优选地在1.5N/2cm以上、更优选地在2.0N/2cm以上和/或50N/2cm以下、和/或40N/2cm以下、和/或35N/2cm以下。相应地,在水凝胶化状态下的最大拉力优选在0.3N/2cm至50N/2cm的范围内、更优选0.4N/2cm至40N/2cm、更优选0.5N/2cm至30N/2cm、更优选0.8N/2cm至25N/2cm、更优选1N/2cm至25N/2cm、更优选1.5N/2cm至25N/2cm、更优选2N/2cm至25N/2cm。
根据本发明的纤维组织不仅可以在纤维组织的纵向上而且可以在横向上在水凝胶化状态下具有特别高的最大拉力延展。在水凝胶化状态下的最大拉力延展优选为20%至300%、特别优选为30%至250%、更优选为50%至200%、更优选为70%至200%、更优选为80%至200%、更优选为90%至190%、更优选为90%至180%。例如,根据本发明的、具有140至220g/m2的单位面积重量、并机械地通过缝合例如以每平方厘米100至150针的针密度固化的纤维组织具有上述的最大拉力延展值。
在本发明的另一方面,提出了一种用于制造水凝胶化构成的纤维或纤维组织的方法,其中将由包括水溶性的聚乙烯醇和/或非置换的或部分非置换的聚乙烯醇共聚物的纤维原料构成的纤维或纤维组织在预定回火温度下以预定的回火时间进行回火处理,所述预定回火温度优选高于所使用的第一纤维原料的玻璃化温度和/或低于其熔化温度,使所述纤维发生交联。
有利的是,通过这种非常简单的工艺可以制造出具有水凝胶化特性的纤维或纤维组织。其中,只需要一个用于纤维或纤维组织的稳定化的工艺处理步骤就可以了,此外,该工艺步骤还很环保,不会产生溶剂、副产品或残余料。此外,可以通过回火处理在必要时去除包含在纤维或纤维组织中的污物,例如抛光剂、纺丝助剂或溶剂。
优选的是,选择所述预定的回火温度使其高于所使用的第一纤维原料的玻璃化温度。此外,可以选择所述预定的回火温度使得其低于所使用的第一纤维原料的熔化温度。如果这里使用由不同的纤维原料构成的多种纤维,则优选地选择预定的温度使其低于最好是所有所使用的纤维原料的熔化温度或分解温度。
在多种应用情况下,在85至220℃、特别优选100至200℃、更优选120至190℃、更优选130至180℃、更特别优选140至180℃、更优选150至175℃范围内的回火温度证明是符合目的的。
所述预定的回火时间可以为10分钟至14小时。优选地,所述回火时间为10分钟至10小时、特别优选地10分钟至8小时、更优选地10分钟至7小时、更优选地10分钟至6小时、更优选地10分钟至5小时、更优选地20分钟至5小时、更优选地30分钟至5小时、更优选地30分钟至4小时。
通过这样选择回火温度和回火时间,对于纤维或纤维组织可以特别经济地实现纤维或纤维组织的根据本发明的交联。此外,可以通过这些回火条件的选择优化地调节纤维或纤维组织的特性。因此,纤维或纤维组织通过这些回火条件的选择在水凝胶化状态下具有高的吸收能力和保持能力(保持力)、以及高的最大拉力和最大拉力延展。通过改变回火温度和回火时间,不同地构成的交联是可控的,从而使交联的纤维或纤维组织在必要时具有不同的特性。而且,可以通过选择纤维或纤维组织的这些回火条件,减少了可能存在的污物,如溶液残留物或纤维助剂以及纤维加工助剂,如抛光剂、湿润剂、抗静电剂,甚至直至达到检测不到的含量。这尤其是对于纤维或纤维组织在绷带中的应用是有利的,因为上述污物或纤维助剂/加工剂在毒理学上可能是有危险的。
尤其是在回火处理之前或之后可以使用一种方法,以得到一维、二维或三维纤维组织。在此,例如可以借助于前述方法由纤维制造出相应的纤维组织。
有利的是,可以通过这样的固化方法可以使纤维或纤维组织处于期望的形状并固定成该形状。
此外,也可以混入由至少一种第二纤维原料构成的其它纤维。
此外,可以进行后处理。此外,可以尤其是在固化方法之混入加工助剂前。同样,可以加入例如先前所描述的添加剂。
作为可能的后处理,可以进行再固化、杀菌,例如照射杀菌或采用环氧乙烷杀菌、放射、涂层、配备、应用抛光剂、化学改性或再加工,例如进行粗毛纺、引进强化纤维。
纤维或纤维组织的特别优选的后处理为等离子处理,以便特别地提高纤维或纤维组织的亲水性。等离子是中性粒子和带电粒子的混合。在特定情况下只有带电粒子。在等离子中存在不同的种类如电子、正离子、负离子、中性原子、中性或带电分子。通过在等离子中包含的活性粒子可以改变例如纤维或无纺布材料的表面。在此可以实现不同的效果,例如通过等离子刻蚀、等离子体活化或等离子聚合来改变表面。在等离子体活化中通过在等离子中添加氧气使表面活化。在等离子聚合中将另外的有机前体化合物给入到处理腔中。
可以通过回火处理将纤维或纤维辅料构成为疏水的,因为通过回火处理可以减少纤维助剂和纤维加工助剂。等离子处理不仅可以在大气压下进行,而且也可以在真空条件下、尤其是在添加了氧气时进行。而且在等离子处理期间也可以加入其它物质,如丙烯酸。
此外,一种优选的后处理是纤维或纤维组织的杀菌,尤其是用于绷带的应用。优选地通过照射杀菌或采用环氧乙烷杀菌的方式进行杀菌。通过杀菌可以积极地影响在水凝胶化状态下的特性,例如吸收能力和/或最大拉力和最大拉力延伸。
可以多次地以任意的顺序重复各个方法步骤、回火处理、固化、混入其它纤维、加入添加剂、加入加工辅料以及后处理。其中,至少一次在预定的回火温度下遵循预定的回火时间对纤维或纤维组织进行回火处理已经证明是符合目的的。
作为加工辅料可以使用抛光剂、抗静电制剂、表面活性剂、稳定剂、润滑剂或诸如此类。
在所述制造方法的一个优选变体中,可以将由第一纤维原料构成的纤维、尤其是水溶性的聚乙烯醇-人造纤维在预定的回火温度下尤其是在10分钟至7小时内进行回火处理以形成交联,该预定的回火温度在由第一纤维原料构成的纤维的玻璃化温度之上,在其熔化温度之下。接着可以可选地混入其它具有10%至50%重量组分的纤维、尤其是非水凝胶化纤维、特别优选的是聚酯纤维。随后可以在必要时引入加工辅料,例如抛光剂或抗静电制剂,借助于固化方法由如此形成的纤维制造出二维纤维组织、例如无纺布材料。
在所述制造方法的另一优选的变体中,可以可选地为在第一纤维原料构成的纤维中混入由第二纤维原料构成的其它的纤维,其中所述其它纤维的组分优选为10-50%重量百分比。但是也可以只使用由第一纤维原料构成的纤维。优选的是,将聚乙烯醇纤维用作由第一纤维原料构成的纤维,而将聚酯纤维用作由第二纤维原料构成的其它纤维。可以借助于固化方法由这些纤维制造出二维纤维组织,例如无纺布材料。随后,可以将该如此形成的二维纤维组织在由第一纤维原料构成的纤维的玻璃化温度之上且在熔化温度之下的回火温度下进行回火处理。可选择的是,可以将如此形成的二维纤维组织进行后处理。
在本发明的另一方面,提出了如上所述的纤维或纤维组织的应用,其中这样的纤维或纤维组织尤其是用于制造用于医疗应用的材料、特别是用于绷带和伤口敷料,并且尤其是用于制造用于现代伤口处理领域的绷带。此外,所述纤维或纤维组织可以用于制造用于医疗应用的其它材料,例如缝合材料、植入物、组织工程支架、皮肤药贴、给药产品、基底材料或造口术产品。还可以应用于制造基底材料、绝缘材料、过滤材料,用于制造卫生产品、化妆品、家用产品、技术吸收产品如电缆包皮、用于食品领域的产品如食品包装。另外可以将女性卫生产品、尿布以及失禁产品理解为卫生产品。同样,家用产品包括清洁材料。
此外,对于相应的应用也具有上述优点。
作为本发明的另一方面,提出了包含如上所述的纤维或纤维组织的伤口敷料或绷带。这样的纤维或纤维组织优选地可以在现代伤口处理领域中尤其是用于现代(湿式)伤口处理。
在现代伤口处理中,绷带可以调节最优的湿式伤口环境,通过该最优的湿式伤口环境,伤口可以更快地愈合。现代的伤口处理用于难以愈合的伤口,如慢性伤口,其可能例如通过压力应力或生褥疮(褥疮)、糖尿病、血流不畅、代谢性疾病、血管疾病如静脉功能不全或免疫缺陷而产生。
根据本发明的纤维或纤维组织一方面具有对水溶液的高的吸收能力,可以因此吸收和锁存伤口渗出液。另一方面,纤维或纤维组织通过吸纳伤口渗出液形成水凝胶,其将液体稳定地锁存,并且在例如通过包扎绷带所产生的压力下将其保持。此外,通过形成水凝胶提供了湿式伤口环境,通过湿式伤口环境促进了伤口愈合。水凝胶化的纤维或纤维组织适于伤口创面的结构,尤其是还可以用于伤口洞的处理。通过高的最大拉力和最大拉力延展可以将水凝胶化的纤维或纤维组织物毫无问题地整块从伤口或从伤口洞去除,而不会对其产生伤害。
这样的伤口敷料或绷带也可以类似于传统的伤口敷料或绷带、例如纱布带那样应用,但是具有有利的水凝胶化特性,从而通过根据本发明的伤口敷料或绷带可以实现有利地改善的伤口处理。
具体实施方式
方法和测量方法
下面描述了如何根据本发明确定不同的可用于本发明所述纤维或纤维组织的特征化参数:
1)确定二维纤维组织和/或无纺布材料的厚度
根据DIN EN ISO9073-2,但没有设定条件。
2)确定二维纤维组织和/或无纺布材料的单位面积重量
根据DIN EN29073,但没有设定条件。
3)确定纤维的吸收能力
将300mL0.9%的氯化钠溶液(将0.9g氯化钠溶解在100mL蒸馏水中)或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A的水溶液注入600mL的烧杯。将0.4g(干的纤维重量:m干)纤维放入到溶液中。纤维在烧杯中放置10分钟,偶尔用玻璃棒搅拌。用秒表记录时间。将预先称量了皮重的金属网(32网孔)放置到2000mL的烧杯上。600mL烧杯的总的所容物经由金属网倒入。在金属网中将纤维滴水5分钟。获取金属网包含纤维在内的重量。从该重量中减去金属网的皮重。得到水凝胶化纤维的纤维重量(m湿)。
通过以下公式确定纤维的吸收能力:
其中m湿为试验结束时测量样本和所吸收的液体的质量,以g为单位;
m干为干燥的测量样本的质量,以g为单位。
4)根据DIN EN ISO9073-6确定二维纤维组织或无纺布材料的吸收能力
根据DIN EN ISO9073-6实现吸收能力的测试;吸收液体。
作为根据DIN EN ISO9073-6第5.2.7项制备的液体(测试介质),使用0.9%的氯化钠溶液(在100mL蒸馏水中的0.9g氯化钠)或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A。所使用的测试介质在相应的测量结果中一起给出。
测量样本(10*10cm大小)的准备和确定过程的执行类似于DIN ENISO9073-6来实现,但没有设定条件。
此外,与标准不同的是,在两个不同的吸收时间之后确定吸收能力:
1)1分钟后的吸收能力:根据标准将测量样本浸入到测试介质中1分钟并且滴水2分钟
2)1小时后的吸收能力:将测量样本浸入到测试介质中1小时并且滴水2分钟
液体吸收(LAC)的百分比根据DIN EN ISO9073-6按照以下公式进行计算:
其中
mk为干燥测量样本的质量,以g为单位
mn为试验结束时测量样本和所吸收的液体的质量,以g为单位
相对吸收率以g/g为单位,计算如下:
绝对吸收率以g/m2为单位,计算如下:
水凝胶化测量样本在确定1小时后的吸收能力之后被进一步用于确定二维纤维组织和/或无纺布材料的保持能力(保持力)(第5项)以及确定二维纤维组织和/或无纺布材料的溶解组分(第6项)。
5)确定二维纤维组织或无纺布材料的保持能力(保持力)
为了进行确定,在确定1小时后的吸收能力(第4项)之后使用水凝胶化测量样本;此外,利用干燥测量样本的质量在确定吸收能力期间所获取的值:
mk,它是干燥测量样本的质量,以g为单位
将测量样本分别放置到大小为15×15cm的平坦金属网上,该金属网被放在容器上,从而使液体可以从测量样本流到容器中。随后给测量样本施加一个重量,该重量以平面方式将40毫米汞柱的压强施加到测量样本的整个面积上(这相当于在100cm2面积上有5.434kg的重量)。随后对测量样本的该重量准确地进行称量(m施压)。
相对保持能力(保持力)以g/g为单位,计算如下:
保持能力(保持力)以百分比表示,计算如下:
6)确定二维纤维组织或无纺布材料的溶解组分
为了进行确定,在确定1小时后的吸收能力(第4项)之后使用水凝胶化测量样本(1小时后的吸收能力);此外使用干燥的测量样本的质量的在确定吸收能力期间获取的值:
mk,它是干燥测量样本的质量,以g为单位
将水凝胶化的测量样本放置到确定了皮重的100mL烧杯(m烧杯重量)中。将带有测量样本的烧杯放置到具有70℃温度的循环空气的实验干燥箱中,从而对水凝胶化的测量样本进行干燥。24小时之后将具有经干燥的测量样本的烧杯从干燥箱中拿出。在冷却之后确定测量样本(m干)的重量,其中称出烧杯连同测量样本的重量(m总重量),并从重量中减去烧杯的重量:
m干=m总重量–m烧杯重量
溶解的组分用百分比表示,如下计算:
7)确定二维纤维组织或无纺布材料的收缩率
通过冲裁出10.0cm×10.0cm(面积1)大小的块并将其浸入到测试介质中来确定收缩率。该介质是0.9%氯化钠水溶液或者是根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A中。相应的测试介质在测量结果中一起给出。将经冲裁和浸透的块在1小时以后从溶液中取出并且滴水2分钟。随后测定块的大小(面积2)。无纺布材料的收缩随后根据以下公式计算:
8)确定在水凝胶化状态下二维纤维组织和/或无纺布材料的最大拉力和在最大拉力下的最大拉力延展
为了进行确定,冲裁出DIN A4大小的无纺布材料块并将其放置到过量的0.9%氯化钠溶液中或者根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A中。将无纺布材料块在1小时后从溶液中取出。借助于冲裁机从水凝胶化的无纺布材料块沿无纺布材料的纵向方向(机器加工方向)和无纺布材料的横向方向对测量样本进行冲裁。
用于冲裁出测量样本的冲裁机具有90mm的长度。宽度在上端和在下端为35mm。在20mm之后冲裁机分别在两端缩窄到20mm(参见图1)。最大拉力和最大拉力延展的确定随后根据具有Zwick Z1.0的EN29073-03来实现,但有着以下的不同:
·没有经过调整
·拉出速度200mm/分钟
·另外的冲裁机(如上所述);拉紧长度匹配于冲裁机长度
·另外的样本准备:不是在干燥的状态下而是在水凝胶化的状态下对样本进行测量(如上所述地准备样品)
在图1中示出了用于冲裁出测量样本的冲裁机。
9)确定水溶性纤维的可溶性
将200mL蒸馏水注入250mL的烧杯并在加热板上加热到测试温度(在该温度下由聚乙烯醇构成的纤维是水溶性的)。通过温度计实现温度控制。
将0.4g纤维分别短暂地放入到200mL经回火的水中。这些纤维首先不经过搅拌地在烧杯中放置3分钟。随后将烧杯内的物质强力搅拌7分钟。分别用秒表记录时间。最后(用肉眼)进行观测检验,看这些纤维是否已经完全溶解。如果在溶液中再看不到固体纤维或纤维组织部分,则生成了100%的水溶液。
10)确定热脱附
在确定热脱附时,通过在150℃时加热纤维或纤维组织的样本20分钟,使包含在纤维中的有机成分析出,借助低温阱进行集中,随后借助于冷作用系统注射到GC/MS中。在此使用热脱附系统GERSTEL和冷作用系统KASGERSTEL。借助GC/MS检测所析出的成分。在此使用GC Agilent Technologies6890NNetwork GC系统,Agilent Technologies5973质量选择检测器。
11)确定二维纤维组织或无纺布材料的交联时间
测量一滴蒸馏水渗入到纤维组织或无纺布材料中所需要的时间。试验总共用5滴进行,并求平均值。
12)借助XPS检验纤维或纤维组织
借助XPS(X射线光电子光谱法)的测量在超真空(10-9托)下借助于具有单能Al Kα1.2激励(1486.6eV)的SSX-100光谱计(Fa、SSI、US)进行。信息深度在6到10nm之间。借助于浸没电子枪实现对非导电样本的电荷补偿。在测量开始前将这些样本在真空下放置过夜。
示例
例1:制造由水溶性聚乙烯醇构成的经回火处理的纤维
在纤维拆捆机中将由聚乙烯醇构成的水溶性的人造短纤维(2.2dtex,51mm)打开。由聚乙烯醇构成的人造短纤维在低于25℃的温度下是水溶性的。在打开纤维捆之后将这些纤维在150℃下进行回火处理(例如在具有循环空气的商业上通用的实验干燥箱中),以实现聚乙烯醇的交联。从2小时的回火时间起调节PVA纤维的稳定性,稳定性通过在0.9%的氯化钠水溶液或根据DIN13726-1第3.2.2.3项的试剂溶液A中形成稳定的水凝胶化的纤维来表示。纤维的稳定性随着回火时间而提高。在4至7小时的回火时间下纤维具有高的稳定性。
在回火之后确定纤维对0.9%氯化钠水溶液的吸收率。吸收率的确定如在第3项测量方法(纤维吸收能力的确定)中所描述的那样实现。对作为测试介质的0.9%氯化钠水溶液的相对吸收能力取决于回火时间,并继而取决于3至40g/g之间的交联度。由聚乙烯醇构成的经回火的纤维可以被进一步加工为无纺布材料。由聚乙烯醇纤维或由聚乙烯醇纤维混入其它纤维(例如聚酯)来制造无纺布材料。由经回火的PVA纤维制造的无纺布材料表现出与纤维混入和交联度有关的、对作为测试介质的0.9%氯化钠水溶液的4至35g/g之间的高的吸收能力。
例2:由随后发生热交联的水溶性聚乙烯醇纤维构成的针固化的无纺布材料
制造由水溶性的聚乙烯醇人造短纤维构成的针固化的无纺布材料。聚乙烯醇纤维在低于25℃的温度下是水溶性的,并在38或51mm的人造短纤维长度下具有1.7或2.2dtex的纤维支数。通过梳理将聚乙烯醇纤维铺设成无纺布,随后通过以每平方厘米100-170针的针密度的缝合工艺进行缝合。将经过针固化的聚乙烯醇无纺布材料在150℃的温度下进行回火处理,以实现聚乙烯醇的稳定化。在此,在具有循环空气的商业上通用的实验干燥箱中对无纺布材料进行回火处理。从2小时的回火时间起调整聚乙烯醇无纺布材料的稳定性,稳定性通过在0.9%的氯化钠水溶液或根据DIN13726-1第3.2.2.3项的试剂溶液A中形成稳定的水凝化的无纺布来表示。无纺布材料的稳定性随着回火时间而提高。在2.5至7小时的回火时间下无纺布材料具有高的稳定性。无纺布材料的溶解组分在1小时后在试剂溶液A中最大为20%。在回火之后,在1分钟后和1小时后确定与作为测试介质的试剂溶液A的相对吸收能力。1分钟后的相对吸收能力在5到20g/g之间。1小时后的相对吸收能力在5到20g/g之间。此外,确定1小时后在试剂溶液A中无纺布材料的保持能力(保持力)。其在80%到100%之间。此外,确定1小时后在试剂溶液A中,经固化的无纺布材料在试剂溶液A中的收缩率。聚乙烯醇无纺布材料的收缩率取决于回火时间,继而取决于无纺布材料的交联度,在30%与60%之间。
表1:由水溶性的聚乙烯醇纤维构成的针固化的无纺布材料的例子,所述无纺布材料被回火处理
例3:由随后发生热交联的水溶性聚乙烯醇纤维构成的砑光机固化的无纺布材料
制造由水溶性的聚乙烯醇人造短纤维构成的砑光机固化的无纺布材料。聚乙烯醇纤维在低于25℃的温度下是水溶性的,并在51mm的人造短纤维长度下具有2.2dtex的纤维支数。通过梳理将聚乙烯醇纤维铺设成无纺布,随后通过借助于具有PS(点密封)凹板的砑光机的热固化工艺进行固化。将经过热固化的聚乙烯醇无纺布材料在150℃的温度下进行回火处理,以实现聚乙烯醇的稳定化。在此,在具有循环空气的商业上通用的实验干燥箱中对无纺布材料进行回火处理。从2小时的回火时间起调整聚乙烯醇无纺布材料的稳定性,稳定性通过在0.9%氯化钠水溶液或根据DIN13726-1第3.2.2.3项的试剂溶液A中形成稳定的水凝化的无纺布来表示。无纺布材料的稳定性随着回火时间而提高。在2.5至7小时的回火时间下无纺布材料具有高的稳定性。无纺布材料的溶解组分在1小时后在试剂溶液A中最大为20%。在回火处理之后,在1分钟后和1小时后确定与作为测试介质的试剂溶液A的相对吸收能力。1分钟后的吸收能力在5到20g/g之间。1小时后的吸收能力在5到20g/g之间。此外,确定1小时后在试剂溶液A中无纺布材料的保持能力(保持力)。其在80%到100%之间。此外,确定1小时后在试剂溶液A中的固化的无纺布材料在试剂溶液A中的收缩率。聚乙烯醇无纺布材料的收缩率取决于回火时间,继而取决于无纺布材料的交联度,为30%到60%之间。
表2:由水溶性聚乙烯醇纤维构成的热固化的无纺布材料的例子,所述无纺布材料被回火处理
例4:由随后发生热交联的水溶性聚乙烯醇纤维和聚酯纤维构成的混合无纺布材料
制造由水溶性的聚乙烯醇人造纤维(2.2dtex)和聚酯纤维构成的针固定的混合无纺布材料。聚酯纤维在混合无纺布材料中的组分为10%至50%之间。聚乙烯醇纤维在低于25℃的温度下是水溶性的,并在51mm的人造短纤维长度下具有2.2dtex的纤维支数。聚酯纤维具有1.7dtex或3.3dtex的纤维支数以及38mm或51mm的人造短纤维长度。将无纺布材料在150℃的温度下进行回火处理,以实现聚乙烯醇纤维在无纺布中的交联。在此,在具有循环空气的商业上通用的实验干燥箱中对无纺布材料进行回火处理。从2小时的回火时间起调整聚乙烯醇无纺布材料的稳定性,稳定性通过在0.9%氯化钠水溶液或根据DIN13726-1第3.2.2.3项的试剂溶液A中形成稳定的水凝化的无纺布来表示。无纺布材料的稳定性随着回火时间而提高。在2.5至7小时的回火时间下无纺布材料具有高的稳定性。无纺布材料的溶解组分在1小时后在试剂溶液A中最大为20%。在回火处理之后,在1分钟后和1小时后确定与作为测试介质的试剂溶液A的相对吸收能力。1分钟后的吸收能力在7到25g/g之间。1小时后的吸收能力在7到25g/g之间。此外,确定1小时后在试剂溶液A中无纺布材料的保持能力(保持力)。其在80%到100%之间。此外,确定1小时后在试剂溶液A中的固化的无纺布材料在试剂溶液A中的收缩率。聚乙烯醇无纺布材料的收缩率取决于回火时间,继而取决于无纺布材料的交联度,其在1%到45%之间。混合无纺布材料的收缩率因此明显低于未混入聚酯的聚乙烯醇无纺布材料。收缩率随着聚酯在无纺布材料中的组分提高而降低。
表3:由水溶性聚乙烯醇纤维混以聚酯纤维构成的针固化的无纺布材料的例子,所述无纺布材料被回火处理
例5:由水溶性聚乙烯醇纤维和聚乙烯醇纤维构成的混合无纺布材料,所述聚乙烯醇纤维从70℃的温度起为水溶性的,随后发生热交联
制造由水溶性的聚乙烯醇人造纤维(2.2dtex)(低于25℃为水溶性的)和从70℃的温度起为水溶性的聚乙烯醇纤维构成的针固定的混合无纺布材料。从70℃的温度起为水溶性的聚乙烯醇纤维的组分在20%到35%之间。水溶性的聚乙烯醇纤维在低于25℃的温度下是水溶性的,在51mm的人造短纤维长度下具有2.2dtex的纤维支数。从70℃的温度起为水溶性的聚乙烯醇纤维具有1.7dtex的纤维支数以及38mm的人造短纤维长度。将无纺布材料在150℃的温度下进行回火处理,以实现水溶性的聚乙烯醇纤维在无纺布中的交联。在此,在具有循环空气的商业上通用的实验干燥箱中对无纺布材料进行回火处理。从2小时的回火时间起调整聚乙烯醇无纺布材料的稳定性,稳定性通过在0.9%氯化钠水溶液或根据DIN13726-1第3.2.2.3项的试剂溶液A中形成稳定的水凝化的无纺布来表示。无纺布材料的稳定性随着回火时间而提高。在2.5至7小时的回火时间下无纺布材料具有高的稳定性。无纺布材料的水溶的组分在1小时后在试剂溶液A中最大为20%。在回火处理之后,在1分钟后和1小时后确定与作为测试介质的试剂溶液A的相对吸收能力。1分钟后的吸收能力在7到25g/g之间。1小时后的吸收能力在7到25g/g之间。此外,确定1小时后在试剂溶液A中无纺布材料的保持能力(保持力)。其在80%至100%之间。此外,确定1小时后在试剂溶液A中的固化的无纺布材料在试剂溶液A中的收缩率。聚乙烯醇无纺布材料的收缩率取决于回火时间,继而取决于无纺布材料的交联度,在1%到45%之间。混合无纺布材料的收缩率因此明显低于没有混入从70℃的温度起为水溶性的聚乙烯醇纤维的聚乙烯醇无纺布材料。收缩率随着这种纤维在无纺布材料中的组分提高而降低。
表4:由水溶性的聚乙烯醇纤维混以从70℃的温度起为水溶性的聚乙烯醇纤维构成的针固化的无纺布材料的例子,所述无纺布材料被回火处理
例6:将经回火的无纺布材料进行等离子处理以实现亲水化
制造由水溶性的聚乙烯醇人造短纤维构成的针固化的无纺布材料。聚乙烯醇纤维在低于25℃的温度下是水溶性的,并且在51mm的人造短纤维长度下具有2.2dtex的纤维支数。通过梳理将聚乙烯醇纤维铺设成无纺布,随后通过以每平方厘米100-170针的针密度的缝合工艺进行缝合。将经过针固化的聚乙烯醇无纺布材料在150℃的温度下进行回火处理,以实现聚乙烯醇的稳定化。在此,在具有循环空气的商业上通用的实验干燥箱中在2.5至5小时的时间上对无纺布材料进行回火处理。在回火处理之后,将无纺布材料在具有等离子的真空中通入氧气进行处理,以提高该无纺布材料的亲水性。作为替代,将该无纺布材料在回火处理之后在通入氧气和丙烯酸的情况下用等离子进行处理。在两种等离子处理中,将交联时间从2分钟减少到1秒至10秒,因而显著提高了该无纺布材料的亲水性。
例7:将湿润剂应用到经回火的无纺布材料以提高亲水性
制造由水溶性的聚乙烯醇人造短纤维构成的针固化的无纺布材料。聚乙烯醇纤维在低于25℃的温度下是水溶性的,并且在51mm的人造短纤维长度下具有2.2dtex的纤维支数。通过梳理将聚乙烯醇纤维铺设成无纺布,随后通过以每平方厘米100-170针的针密度的缝合进行缝合。将经过针固化的聚乙烯醇无纺布材料在150℃的温度下进行回火处理,以实现聚乙烯醇的稳定化。在此,在具有循环空气的商业上通用的实验干燥箱中在2.5至5小时的时间上对无纺布材料进行回火处理。在回火处理之后,用包含湿润剂或成膜剂的水溶液喷洒该无纺布材料,该水溶液提高了无纺布材料的亲水性。为此,由湿润剂、表面活性剂或成膜剂制造5%至20%浓度的水溶液并将其借助压力空气喷洒枪喷洒到无纺布材料上。作为湿润剂、表面活性剂或成膜剂使用以下的物质:Tween20、Conolan PG、LertisanHD30、Lubricit1136、Lubricit1970、具有400g/mol的分子重量的聚乙二醇。
通过对无纺布材料的喷洒将交联时间从2分钟减少到1秒至10秒,因而显著提高了该无纺布材料的亲水性。
例8:通过乙醇溶液对无纺布材料进行抗菌配备
制造由水溶性的聚乙烯醇人造短纤维构成的针固化的无纺布材料。聚乙烯醇纤维在低于25℃的温度下是水溶性的,并且在51mm的人造短纤维长度下具有2.2dtex的纤维支数。通过梳理将聚乙烯醇纤维铺设成无纺布,随后通过以每平方厘米100-170针的针密度的缝合工艺进行缝合。将经过针固化的聚乙烯醇无纺布材料在150℃的温度下进行回火处理,以实现聚乙烯醇的稳定化。在此,在具有循环空气的商业上通用的实验干燥箱中在2.5至5小时的时间上对无纺布材料进行回火处理。在回火处理之后,通过浸渍到具有聚己缩胍的聚己缩胍乙醇溶液中对无纺布材料进行配备。为此,在乙醇(完全的)中制造0.4%的聚己缩胍溶液。为了进行配备,使用例如具有软薄绸的Fa.Coatema(Basecoater或Smartcoater)涂层装置。将聚己缩胍加入到软薄绸盆中。经回火的无纺布材料通过软薄绸,并且在此用聚己缩胍溶液浸渍。随后通过辊轧加压将溶液压到无纺布材料中。紧接着无纺布材料经过具有70℃温度的干燥机,以对无纺布材料进行干燥。无纺布材料在配备聚己缩胍溶液之后具有1至5g/m2的聚己缩胍含量。
表5:以软薄绸(Smartcoater、Fa.Coatema)为经回火的无纺布材料配备聚己缩胍
聚己缩胍在乙醇中的浓度[重量-%] | 0.4 |
无纺布材料速度 | 0.1m/分钟 |
干燥机长度 | 3m |
干燥剂温度[℃] | 70℃ |
无纺布材料中聚己缩胍含量 | 3.05/m2 |
例9:通过水溶液对无纺布材料进行抗菌配备
制造由水溶性的聚乙烯醇人造短纤维构成的针固化的无纺布材料。聚乙烯醇纤维在低于25℃的温度下是水溶性的,并且在51mm的人造短纤维长度下具有2.2dtex的纤维支数。通过梳理将聚乙烯醇纤维铺设成无纺布,随后通过以每平方厘米100-170针的针密度的缝合进行缝合。将经过针固化的聚乙烯醇无纺布材料在150℃的温度下进行回火处理,以实现聚乙烯醇的稳定化。在此,在具有循环空气的商业上通用的实验干燥箱中在2.5至5小时的时间上对无纺布材料进行回火处理。在回火处理之后,通过浸渍到具有聚己缩胍的聚己缩胍水溶液中对无纺布材料进行配备。为此,在蒸馏水中制造0.4%的聚己缩胍溶液。为了进行配备,使用例如具有吻合式涂布机的Fa.Coatema(Basecoater或Smartcoater)涂层装置。该吻合式涂布机经过填充有20%的聚己缩胍溶液的池,携带上部分溶液,并对无纺布材料进行涂层,使该无纺布材料顺着在吻合式涂布机上被引导。紧接着无纺布材料经过具有70℃温度的干燥机,以对无纺布材料进行干燥。无纺布材料在配备聚己缩胍溶液之后具有1至5g/m2聚己缩胍的含量。
表6:以吻合式涂布机(Smartcoater、Fa.Coatema)为经回火的无纺布材料配备聚己缩胍
聚己缩胍在乙醇中的浓度[重量-%] | 15至20 |
无纺布材料速度 | 1m/分钟 |
干燥机长度 | 3m |
干燥剂温度[℃] | 70℃ |
吻合式涂布机轧辊速度 | 1m/分钟 |
无纺布材料中聚己缩胍含量 | 1至5/m2 |
例10:确定热脱附
在未经回火处理的PVA纤维中可以借助热脱附对例如来自抛光剂的二甲亚砜和脂肪醇聚氧乙烯醚进行检测。在回火处理之后同样借助热脱附对经回火的PVA纤维进行检验。在回火处理之后既不能检测到二甲亚砜也不能检测到脂肪醇聚氧乙烯醚,这些物质的含量低于相应的检测极限。因此,通过回火处理可以去除包含在无纺布材料或纤维中的污物,例如纺丝助剂、溶剂或抛光剂。
例11:经回火的和未回火的无纺布材料的XPS确定
制造由水溶性的聚乙烯醇人造短纤维构成的针固化的无纺布材料。聚乙烯醇纤维在低于25℃的温度下是水溶性的,并且在51mm的人造短纤维长度下具有2.2dtex的纤维支数。通过梳理将聚乙烯醇纤维铺设成无纺布,随后通过以每平方厘米100-170针的针密度的缝合工艺进行缝合。将经过针固化的聚乙烯醇无纺布材料在150℃的温度下进行回火处理,以实现聚乙烯醇的稳定化。借助于XPS对未回火和经回火的无纺布材料(借助于XPS在150℃下按照不同的回火时间)进行检验。
表7:XPS概述谱
在XPS概述谱中可以看到,O1s的强度下降。这可能是通过回火处理减少了剩余水分(剩余湿度)而引起的。
表8:高度溶解C1s谱
从高度溶解C1s谱可以看到:随着无纺布材料的回火时间增加,在无纺布材料中羟基的组分下降。同时在无纺布材料中羰基的组分显著上升。羧基含量也升高。这有可能是通过回火处理还形成了C-O-C交联。XPS检验表明,由水溶性聚乙烯醇纤维构成的无纺布材料通过回火处理发生了化学结构上的改变,因此对于水溶液具有高度稳定性。
Claims (15)
1.一种纤维或者由纤维制成的一维、二维或三维纤维组织,所述纤维由第一纤维原料构成,其中所述第一纤维原料包含水溶性的聚乙烯醇和/或聚乙烯醇共聚物,其特征在于,所述纤维原料通过下述方式水凝胶化地形成:在预定回火温度下以预定的回火时间进行回火处理,所述预定回火温度优选高于所使用的第一纤维原料的玻璃化温度和/或低于其熔化温度或分解温度,并且其中所述纤维原料通过回火发生交联。
2.如权利要求1所述的纤维或纤维组织,其特征在于,所述第一纤维原料构成为共混聚合物,并且可具有从以下组中选择的至少另一聚合物:
聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚丙烯腈、聚氯乙烯、弹性纤维、聚氯乙烯、聚酯、聚交脂、聚乙交脂、聚酰胺酯、聚乙酸内酯、聚亚己基对苯二甲酰胺、聚羟基丁酸酯、聚羟基戊酸、聚乙烯胺、聚醋酸乙烯、聚乙烯乙二醇、聚乙烯氧化物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚丙烯酸脂、纤维素、纤维素派生物、再生纤维素例如粘胶纤维、纤维素醚例如羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟基烷基甲基纤维素、羟基丙基纤维素、纤维素酯例如醋酸纤维、氧化纤维素、细菌纤维素、纤维素碳酸盐、藻朊酸盐、聚壳糖、胶质、胶原、淀粉、玻璃酸、果胶或琼脂。
3.如上述权利要求之一所述的纤维或纤维组织,其特征在于,所述纤维或纤维组织还具有由至少一种第二纤维原料构成的其它纤维,其中所述第二纤维原料可以从以下未胶化的纤维原料的组中选择:聚烯烃、纤维素、纤维素派生物、再生纤维素例如醋酸纤维、聚酰胺、聚丙烯腈、弹性纤维、聚氯乙烯、动物天然纤维例如丝、植物纤维例如棉花中和/或从以下胶化的纤维原料的组:藻朊酸盐、纤维素醚例如羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟基烷基甲基纤维素、羟基丙基纤维素、纤维素酯例如醋酸纤维、氧化纤维素、细菌纤维素、纤维素碳酸盐、藻朊酸盐、聚壳糖、胶质、胶原、淀粉、玻璃酸、果胶、琼脂、聚乙烯胺、聚醋酸乙烯、聚乙烯乙二醇、聚乙烯氧化物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚丙烯酸脂。
4.如权利要求3所述的纤维或纤维组织,其特征在于,所述纤维由所述第一纤维原料构成,或者所述其它纤维构成为双组分纤维和/或多组分纤维,和/或其中所述第二纤维原料构成为共混聚合物。
5.如权利要求3或4所述的纤维或纤维组织,其特征在于,所述其它纤维的组分为10-50%重量百分比。
6.如上述权利要求之一所述的纤维或纤维组织,其特征在于,所述纤维或纤维组织对于水和/或含水溶液、尤其是0.9%氯化钠水溶液或根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A具有4-30g/g的吸纳能力。
7.如上述权利要求之一所述的纤维或纤维组织,其特征在于,所述纤维或纤维组织在水凝胶化状态下具有0.3N/2cm至50N/2cm的最大拉力。
8.如上述权利要求之一所述的纤维或纤维组织,其特征在于,所述纤维或纤维组织对水和/或含水溶液、尤其是0.9%氯化钠水溶液或根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A具有超过70%的保持力。
9.如上述权利要求之一所述的纤维或纤维组织,其特征在于,相应的纤维组织在水和/或含水溶液、尤其是0.9%氯化钠水溶液或根据DIN13726-1第3.2.2.3项制备的试剂溶液A中的收缩率为最大60%。
10.一种用于制造水凝胶化构成的纤维或纤维组织的方法,其中将由包括水溶性的聚乙烯醇和/或具有水溶性的聚乙烯醇共聚物的纤维原料构成的纤维或纤维组织在预定回火温度下以预定的回火时间进行回火处理,所述预定回火温度优选高于所使用的第一纤维原料的玻璃化温度和/或低于其熔化温度,使所述纤维发生交联。
11.如权利要求9或10所述的方法,其特征在于,所述预定的回火时间为10分钟至14小时。
12.如权利要求8至11之一所述的方法,其特征在于,尤其是在所述回火处理之前或之后使用固化方法,以制造一维、二维或三维的纤维组织。
13.如权利要求8至12之一所述的方法,其特征在于,所述其它纤维由至少一种第二纤维原料混入。
14.根据权利要求1-8之一和/或根据权利要求9至13之一的方法制造的纤维或纤维组织的应用,用于制造用于医疗应用的材料、绷带、伤口敷料、缝合材料、植入物、组织工程学支架、药品、基底材料、绝缘材料、过滤材料、技术吸收产品、用于食品领域的产品、卫生产品、化妆品、家用产品,其中作为卫生产品包括女性卫生产品、尿布以及失禁产品,其中作为家用产品包括清洁材料。
15.包含根据权利要求1-9之一和/或根据权利要求10至14之一的方法制造的纤维或纤维组织的伤口敷料或绷带。
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