Hills Inc, BARRIER FABRICS OF SPUNBOND SPECIALTY FIBERS FOR MEDICAL APPLICATIONS

TISSUS DE BARRIÈRE DES FIBRES DE SPUNBOND SPECIALTY
POUR MÉDICALES DES APPLICATIONS

L'utilisation d'abord enregistrée des fibres étant utilisées dans la médecine a été mentionnée dans "le Papyrus Chirurgical" il y a presque 4000 ans. La description est utile des points de réparer des blessures. Naturellement, il est tout à fait probable que des toiles main-tissées de tissu ou d'araignée aient été employées encore plus tôt pour cesser de saigner. Dans "l'Susanta Sambita" de la littérature indienne, écrit il y a approximativement 2500 ans, une variété de matériaux de suture sont mentionnées comprenant le crin, les bandes de cuir, le coton, les tendons animaux, et l'écorce fibreuse d'arbre.

Aujourd'hui il est peu probable que des fibres synthétiques existent qui à un moment donné n'ont pas été considérées pour l'usage dans le domaine médical. Des salles d'hôpital sont parquetées, curtained, et meublé avec les matériaux semblables à ceux dans nos maisons. Le personnel a besoin d'uniformes et les patients ont besoin vêtir. Ainsi, la plus grande utilisation des fibres dans l'industrie médicale est pour les éléments qui ne diffèrent pas de manière significative dans le type chimique ou les caractéristiques physiques pour ceux dans nos environnements domestiques. Pour plusieurs de ces applications, des tissus de spunbond sont préférés en raison de leur bas coût qui permet une utilisation de temps et réduit au minimum ainsi des procédures de stérilisation.

Des Non-Wovens

Quand j'ai commencé la première fois à parler à cette conférence il y a approximativement sept ans, j'ai su de l'activité très petite orientée sur le développement des fibres spéciales pour les zones des textiles médicaux où le spunbond et les tissus non-tissés sont largement répandus. Puisque ces textiles ne sont pas ont généralement pensé pour entrer en contact avec des fluides de corps et sont généralement peu coûteux, il n'ont pas semblé probablement que la recherche dans cette zone semblerait raisonnable économique. Aujourd'hui cela a certainement changé dans la zone des tissus de barrière. Avec l'augmentation rapide des maladies soutenues par sang telles que l'hépatite C, la nécessité de fournir aux ouvriers médicaux les vêtements protecteurs peu coûteux qui fournissent une barrière aux fluides tels que l'eau, le sang, et l'alcool est devenue critique.

Pour répondre à ces besoins, le travail est effectué dans beaucoup de zones. Dans certains cas des enduits spéciaux et/ou les films sont ajoutés aux fibres et aux tissus. Dans d'autres cas, des ingrédients sont ajoutés directement dans le polymère étant utilisé pour faire les fibres. Fondez le dénégateur enflé et bas que des fibres sont posées au milieu des spunbonds. Des fibres de Bicomponent également sont utilisées dans la production des spunbonds et d'autres non-wovens. Dans d'autres non-wovens, on utilise des fibres splittable qui a comme conséquence les fibres de 0,2 dpf après s'être dédoublé dans un processus de hydroentanglement. Avec la technologie bicomponent il est également faisable pour mettre les additifs extrêmement chers dans une gaine de polymère sur une fibre de sheath/core pour donner les propriétés extérieures désirées exigées sans coût élevé qui serait encouru si l'additif était inclus dans toute la fibre.

TLes technologies principales fabriquaient les matériaux non-tissés de tissu sont:

Meltblowing

Tous ces processus sont employés pour faire les tissus non-tissés qui concurrencent dans le marché médical.

Des tissus collés thermiques sont généralement faits en cardant la fibre d'agrafe dans un Web large qui est alors comprimé et collé avec la chaleur (fig. 1). La fibre de base peut être faite à partir du polypropylène, du polyester, ou d'autres fibres comprenant les fibres bicomponent. Quand des fibres de homopolymère sont utilisées, la métallisation thermique peut être réalisée en ajoutant un bas matériel de fonte dans le web qui favorise les liens ou par la fonte sélective de petites zones de la feuille qui peut être seenon la configuration résultante dans le matériel. Si bicomponent des fibres sont utilisées, seulement le polymère de fonte inférieur est employé pour faire les liens. Les fibres bicomponent les plus communes utilisées aujourd'hui pour cette application sont 50/50 des fibres de sheath/core PP/PET.

Processus de Spunbond (Fig. 3) sont directement du polymère au processus de feuille avec la production en série élevée par unité de production cette des résultats en coûts commerciaux très bas. Ils sont souvent combinés avec le soufflement de fonte (Fig. 4) pour donner la barrière améliorée et pour couvrir des propriétés de poids très bas de tissu. Des enduits, les fibres, et d'autres additifs peuvent être appliqués dans des processus secondaires. La fibre produite dans la rotation peut être homopolymère ou bicomponent. Les diamètres de fibre sont souvent aussi bas que 20 microns pour l e processus de spunbond et aussi bas que 2 microns pour le processus de meltblown.

Techniques pour améliorer des propriétés de barrière

"Le Holy Grail" des tissus de barrière pour des applications médicales serait un matériel non-tissé à prix réduit qui est breathable, stérilisable, flexible, et extrêmement résistant au sang et à la pénétration virale. Ce qui suit est une discussion des techniques étant considérées comme pour produire un tel tissu.

Les enduits de poids de base

Enduits et films

Abaissez les fibres de dénégateur

Meltblown pose

Fibres de Bicomponent

Additifs

Splittable

La voie la plus facile d'augmenter les propriétés de barrière d'un tissu non-tissé doit augmenter le poids de base. En réalité ceci peut avoir peu d'effet sur les propriétés de barrière mais aura certainement un effet principal sur le coût et le confort du tissu ou du vêtement. Une meilleure approche est d'employer une fibre plus hydrophobe pour faire le tissu. Une autre approche est d'augmenter la métallisation; cependant, ceci réduira la flexibilité du tissu et peut donner au vêtement un raide, sensation "boardy". Par exemple, Tyvek a d'excellentes propriétés de barrière mais est extrêmement inflexible même en feuilles minces.

Une approche semblable est ajouter des enduits ou même de coller un film sur le tissu non-tissé. Un film continu ou une volonté enduisante donnent évidemment d'excellentes propriétés de barrière, mais comme un tissu fortement collé, sera raide et boardy. D'une façon générale, un tissu enduit ne respirera pas puisque les films normaux ne sont pas breathable, mais des films breathable sont développés. Une meilleure approche est d'utiliser un enduit qui est hydrophobe pour changer la tension superficielle du tissu pour résister à la pénétration de l'eau et pour remplir également pores du tissu pour diminuer la taille des ouvertures disponibles pour la pénétration.

Une autre approche est d'abaisser le dénégateur ou la taille des fibres employées pour faire le tissu non-tissé. Ceci diminue la taille des ouvertures dans le tissu assumant le même poids de base et augmente également la superficie des fibres. Si la fibre ou l'enduit sur elles est hydrophobe, ceci peut avoir comme conséquence une grande amélioration des propriétés de barrière. Bien qu'il y ait une certaine augmentation en coût avec l'utilisation de plus petites fibres de diamètre, l'obstacle principal à aller abaisser des fibres de dénégateur dans les non-wovens collés thermiques a généralement été leur indisponibilité due aux complications de rotation de fibre et aux difficultés accrues sous le cardage ou la formation de Web de basses fibres de dénégateur.

Kimberly-Clark a eu le bon succès commercial avec le développement des tissus de SMS (F25ig. 5). Ces tissus ont une couche de fibres de meltblown serrées entre deux couches de tissu de spunbond. Les fibres de meltblown ont un diamètre de fibre d'approximativement 2 microns et fournissent une excellente couche-barrière tout en laissant toujours le tissu breathable. L'inconvénient principal à l'approche est le coût du matériel exigé pour produire le tissu et en raison de la basse limitation de débit du processus de meltblown.

La dernière approche à faire le bas dénégateur, de hauts non-wovens de barrière est le processus de spunbond (fig. 6). Dans ce processus, un gicleur à haute pression d'aspiration est utilisé accélèrent les filaments de fibre directement du polymère fondu, voyageant de la filière aux vitesses de 4000 à 7000 mètres par minute dans la distance de moins d'un mètre. Les fibres résultantes (généralement de PP ou de PE) peuvent avoir un dénégateur entre 0,5 et 1,0 (des diamètres de fibre de moins de 10 microns). Quand cette technologie est combinée avec la rotation bicomponent, bien plus de propriétés mises en valeur peuvent être obtenues. Par exemple, une fibre de 30/70 sheath/core PE/PP (fig. 7) peut être tournée avec le bas dénégateur à la douceur améliorée par élasticité aussi bien que de bonnes propriétés et couverture de barrière dans les tissus très bas de poids de base. En raison de la basse quantité de polymères dans la gaine, des additifs tels que des produits de polytetrafluoride peuvent être employés pour améliorer des propriétés de pénétration de l'eau sans augmentation importante en coût. Également parce que le PE a une basse température de fonte, le processus peut être exécuté aux vitesses de traitement élevées même avec une cadence de masse élevée de produit par unité de longueur. Des structures de Bicomponent des polymères stables de rayonnement (tels que PP et le PE dans la gaine d'une structure de core/sheath) sont développées en tissus médicaux.

Dans une autre approche bicomponent, une fibre splittable telle qu'un pâté en croûte segmenté (fig. 8) peut être fournie comme fibre d'agrafe, cardée, et puis hydroentangled. Les fibres dédoublées à part pendant l'élasticité de processus hydroentangling un doux, tissu fortement flexible avec d'excellentes propriétés de barrière. Dans un proche avenir on s'attend à ce que ce processus également soit combiné avec des tissus de spunbond pour améliorer le coût encore autre pour les tissus jetables et légers avec d'excellentes propriétés de barrière.

by
John Hagewood, Ph.D., P.E.