纳米纤维的多孔纤维片材制造技术

提供多孔纤维片材，它可用于需要微生物阻隔性能的最终应用中，如医用包装材料和医用袍和帘布。该多孔纤维片材可含有纳米纤维和木浆。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的背景1.本专利技术的领域本专利技术涉及多孔纤维片材，如纸和无纺织物，它包括纳米纤维或木浆和纳米纤维的结合物。2.相关现有技术的叙述对于微生物穿透的阻隔是用于包装医用设备的材料的重要和必要性能。目前用于医用包装中的材料包括各种膜，闪蒸纺丝聚烯烃无纺布和医学级纸。当气体或等离子体杀菌(例如，环氧乙烷，Sterrad，等)用于对包装的内容物进行消毒时，该包装材料一般包括膜，如热成形膜，形成了热封到多孔和气体渗透性的覆盖层上的底部网幅，如纸或闪蒸纺丝聚烯烃片材。另外，该包装材料可以是包括热封到膜上的多孔层的小袋形式。多孔覆盖层或层让必须消毒剂气体或等离子体进出该包装材料以便将包装材料的内容物消毒和同时提供对微生物穿透的阻隔作用，以便将医用设备保持在无菌状态下一直到使用时为止。多孔纤维片材的微生物阻隔性能取决于平均孔径、片材厚度、纤维的尺寸、纤维形态等。多孔微生物阻隔片材防止尺寸在亚微米到几个微米范围内的微生物孢子和颗粒物的穿透。多孔片材防止细菌穿透的能力是通过它们的对数减少值(LRV，Log Reduction Value)来测量的。LRV值越高，材料在防止包装材料的微生物穿透方面的性能越好。例如，用于医用包装材料中的闪蒸纺丝聚烯烃片材的LRV是在约3.2和5.5之间或更高，当基重(BW)从约1.65提高到2.2oz/yd2(55.9到74.6g/m2)时。现有技术中已知的医学级纸具有在约1和3之间的LRV，这取决于它们的基重、孔径、添加剂处理等，并且作为微生物阻隔不如闪蒸纺丝材料那样有效。虽然纸已经经过许多年用于医用包装材料中而得到改进，但是它在强度、抗撕裂性和剥皮能力上仍然有限制。使用特殊的可剥离涂层，使得它们在热封包装材料中形成弱连接并且倾向于在剥离包装材料时粘结失效以避免撕裂纸材，导致医用设备的起纤维绒(linting)。Koslow的专利申请出版物No.US2003/0177909描述了包括纳米纤维的空气过滤介质。纳米纤维的涂层能够用于增强过滤介质的性能。纳米纤维优选是原纤化纳米纤维。在一个实施方案中过滤介质是从原纤化纳米纤维和玻璃微纤维的共混物制备的。一般，增加该基重能够提高无纺织物网幅的阻隔性能。希望以成本效率的方式但不提高基重或改变控制它们的孔隙度和透气性的无纺织物性能来改进阻隔性能。仍然需求用于医用包装材料中的具有改进微生物阻隔性能的多孔纤维片材结构。本专利技术的概述本专利技术的一个实施方案是包括具有在约10nm至约1000nm之间的直径的纳米纤维的用于医用包装材料中的多孔纤维片材。本专利技术的一个实施方案是包括约1wt％-99wt％纳米纤维和约99-1wt％木浆的多孔纤维片材，以在具有至少1的LRV的纤维片材中的纳米纤维和木浆的总重量为基础计算。本专利技术的详细说明本专利技术涉及包括纸和无纺织物的多孔纤维片材，其中无纺织物包括纳米纤维或纳米纤维/木浆结合物。该纤维片材在与不含纳米纤维的相似纤维片材基本上相同的基重条件下具有改进的阻隔性能。本专利技术的某些多孔纤维片材可用作微生物阻隔材料，例如用于医用包装材料中的覆盖层(lidding)。在这里使用的术语“纳米纤维”指具有约10纳米(nm)和1000nm(1微米)之间，优选在约200和400nm之间，和更优选低于200nm的直径或横截面的纤维。在这里使用的术语直径将包括非圆形的最大横截面。在这里使用的术语“莱赛尔(lyocell)纤维”指通过将溶液纺丝所形成的纤维，该溶液是通过将木浆溶解在有机溶剂如氧化胺中来获得的。制造莱赛尔纤维的方法是现有技术中已知的。在这里使用的“木浆”指用碱液或酸性或中性盐的溶液沸煮木屑和随后用氯化物漂白所获得的产品，所述处理的目的是为了或多或少完全地除去木材的半纤维素和木质素污物。在这里使用的术语“聚酯”意图包括聚合物，其中重复单元的至少85％是二羧酸和二羟醇的缩合产物，其中由酯单元的形成产生连接键。这包括芳族、脂肪族、饱和的和不饱和的二酸和二醇。在这里使用的术语“聚酯”还包括共聚物(如嵌段、接枝、无规和交替共聚物)、共混物和它们的改性产物。聚酯的例子包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)，它是乙二醇和对苯二甲酸的缩合产物，和聚(对苯二甲酸1，3-丙二醇酯)，它是1，3-丙二醇和对苯二甲酸的缩合产物。在这里使用的术语“无纺织物、片材、层或网幅”指按照无规方式布置形成平面型材料但没有可辨认图案的单根纤维、长丝或纱线的结构，与针织或机织织物不同。无纺织物的例子包括熔喷法网幅、纺粘网幅、梳理网幅、气流成网法网幅、湿铺法网幅、射流喷网成布法网幅，和包括一个以上无纺织物层的复合纤维网。适合用于本专利技术中的纳米纤维包括有机或无机纳米纤维，其包括但不限于，从聚合物、工程树脂、陶瓷、纤维素、人造纤维、玻璃、金属、活化氧化铝、碳或活性炭、硅石、沸石或它们的结合物制造的纳米纤维。该纳米纤维优选是原纤化纳米纤维，如描述在Koslow，专利申请出版物No.US2003/0177909中的那些。能够原纤化形成纳米纤维的纤维包括莱赛尔纤维，并且选择丙烯酸系、尼龙或具有不完全结晶度的其它合成纤维的等级。原纤化是纤维末端剥离或裂开以便在纤维表面上形成微小的“毛发”。如果该纤维被比作香蕉的话，该纤维的小的细纤维或区段会像香蕉皮一样裂开和拉离。原纤化纳米纤维能够使纤维长度进一步缩短最小化的同时让具有约1-10mm长度的可原纤化纤维如切短纤维丝束接受反复应力来制备。原纤化纳米纤维的优选的重量加权平均长度应该低于约4mm。例如，该纤维能够在诸如拌合机之类的设备中，或在现有技术中已知的打浆机或匀浆机中在水中进行原纤化。当纤维接受这些应力时，由于在无定形和结晶区域之间的薄弱，该纤维形成细纤维(“毛发”)从而形成纳米纤维。所得到的原纤化浆粕的样品能够以一定时间间隔从原纤化过程中排出，并进行分析来测定何时达到所需的纤维直径，一般在10nm和1000nm之间。原纤化纳米纤维(在干燥之后)的样品能够安放在合适的夹持器上并插入到扫描电子显微镜(SEM)下。纤维规格能够从在各种放大倍数下获得的显微照片上各个地测量并对于每一单位面积取平均值，计算出长度和直径的差别。纳米纤维能够以干燥形式或以水淤浆的形式使用，以制造根据本专利技术的多孔纤维片材。同样，木浆能够被添加到如上所述的纳米纤维中。当使用干燥形式的纳米纤维时，现有技术中已知的干铺法(干法成网)(dry-laid)能够用于制造本专利技术的多孔纤维片材。这些方法包括，但不限于，气流成网技术和射流喷网成布法技术。当使用在水中的淤浆形式的纳米纤维时，用于纸和湿铺法无纺布的现有技术中公知的湿铺(湿法成网)(wet-laid)技术都能够使用。干铺和湿铺方法的组合同样能够用于制造根据本专利技术的多孔纤维片材。用于本专利技术中的纳米纤维能够是原纤化或未原纤化的。纳米纤维的水性分散体能够置于渗透性的筛网上并以控制的方式脱水形成高阻隔层。用于纸中的粘结剂可以添加在纳米纤维的水分散体中以提高该高阻隔层的强度。有用的粘结剂可以是无机或有机的。典型的粘结剂是合成胶乳并且是以苯乙烯-丁二烯共聚物、聚乙酸乙烯酯和各种丙烯酸类聚合物为基础的。其它有用的粘结剂公开在KoslowUS 2003/0177909中。类似地，木浆纤维可以与纳米纤维(有或者没有粘结剂)共混并在本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于医用包装材料的多孔纤维片材，其包括具有１０ｎｍ－１０００ｎｍ的直径的原纤化纳米纤维。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：IV布莱特索斯，JR古克尔特，MR莱维特，DC罗伯茨，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]