專利名稱：細菌粘附產(chǎn)品的制作方法
本申請為2003年12月23日提交的共同轉(zhuǎn)讓美國專利申請10/745266的部分繼續(xù)，并要求其文件的權(quán)益。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及在不使用苛刻的化學物品時用于粘附和除去帶負電荷的粒子如細菌的方法和產(chǎn)品。
由于對化學物品過敏反應和細菌對常見藥物治療耐性提高的關(guān)注增加，因而關(guān)注和需要能避免苛刻化學物品但又達到它們的目的的產(chǎn)品。在目前可用的濕抹布的情況下，例如，用化學物品的溶液浸漬抹布。典型的化學物品可為抗菌化學物品，抹布的使用有助于輸送化學物品到污染表面。但是，更理想地，抹布將在從表面除去微生物的同時保留化學物品。能除去細菌但不在表面上留下化學物品的抹布提供了所需的去污作用而不會令人不快地暴露人到化學物品。
大量不同的消費產(chǎn)品可從這種細菌除去中受益。本發(fā)明的一個目的是提供能除去帶負電荷的粒子而不留下化學物品殘留物的產(chǎn)品。
發(fā)明簡述與本領(lǐng)域那些技術(shù)人員遇到的前述困難相對應，我們開發(fā)了從表面上粘附和除去帶負電荷的粒子如細菌的產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有可通過使用陽離子處理物形成的正電荷。處理物化學物品可為官能化聚合物、有機或無機低聚物、或涂有官能化聚合物、有機或無機低聚物的粒子。在施加處理物后，可在足以使涂層交聯(lián)并附著涂層到基底的溫度和時間下用熱來處理得到的產(chǎn)品。
適用于本文的處理物不會氧化施加它們的產(chǎn)品的表面。這避免了在產(chǎn)品制造過程中對非?？量虠l件的需要。但是，處理物與產(chǎn)品表面交聯(lián)。
附圖簡述

圖1為尿布的圖。
圖2為訓練褲的圖。
圖3為女性衛(wèi)生墊的圖。
圖4為吸收性內(nèi)衣褲的圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及從表面粘附和除去帶負電荷的粒子如細菌、細胞、過敏原、病原體和分子。由于耐常規(guī)處理的細菌的數(shù)目增加，這對消費者來說變得日益重要。其對不應暴露于苛刻化學物品的消費者來說也日益重要。
引入本文化學物質(zhì)的產(chǎn)品能從表面除去帶負電荷的粒子。帶負電荷的粒子被除去而不需要使用苛刻的化學物品，即有腐蝕性或?qū)σ话闳似つw產(chǎn)生刺激的化學物品，因而消費者不需要接觸帶化學物品的產(chǎn)品。在為細菌時，例如，由于細菌不被暴露于能大量即超過20％殺死它們的化學物品，因此細菌不會被促進形成對產(chǎn)品基底上化學處理物的免疫性。通過應用物理手段和庫侖吸引就可簡單地除去細菌。一種成功的處理化合物不會以足以充分殺死細菌的量從基底中浸出，因此具有至少80％的對照菌落存活率，即處理物將殺死20％或更少的細菌菌落。
多種產(chǎn)品被考慮除去如本文揭示的帶負電荷的粒子。這些產(chǎn)品包括個人護理產(chǎn)品，如尿布、訓練褲、抹布、女性衛(wèi)生產(chǎn)品(棉塞、女用墊)、吸收性內(nèi)衣褲和失禁外衣。該產(chǎn)品還包括口腔護理產(chǎn)品和存儲物品、個人修飾產(chǎn)品如頭發(fā)和頭皮用物品、指甲處理物和皮膚清潔產(chǎn)品。該產(chǎn)品包括面巾紙和衛(wèi)生紙、面膜、外科長外衣、被單和醫(yī)療器械、和手套。該產(chǎn)品可包括家用清潔物品如抽水馬桶清洗器、硬表面清潔器、海綿和其它廚房清潔材料。該產(chǎn)品可包括農(nóng)業(yè)、動物和寵物護理物品，如刷子、抹布、貓糞土、種子制備物和土壤處理物。該產(chǎn)品可包括空氣和水過濾器、用于除灰塵、過敏原和其它污染物的離子去除過濾器。該產(chǎn)品還可包括用于家禽和其它肉類的食品貯藏墊。
圖1-4分別為典型的個人護理產(chǎn)品如尿布、訓練褲、女用墊和吸收性內(nèi)衣褲的圖。各自具有襯里12和外罩或背層14。個人護理或吸收性產(chǎn)品一般具有貼著穿戴者的襯里、最外層的背層，并還可包含其它層如吸收芯。襯里有時被稱為身體側(cè)襯里或頂層。在制品的厚度方向上，襯里材料為靠著穿戴者皮膚的層，因而第一層接觸穿戴者的液體或其它分泌液。襯里還用于將穿戴者的皮膚與吸收結(jié)構(gòu)中保留的液體隔開，并應有舒服柔軟感覺和沒有刺激性。
在形成身體側(cè)襯里時可使用各種材料，包括有孔的塑料膜、紡織布、無紡網(wǎng)、多孔泡沫、網(wǎng)狀泡沫等。發(fā)現(xiàn)無紡材料尤其適用于形成身體側(cè)襯里，包括聚烯烴、聚酯、聚酰胺(或其它類型成纖維聚合物)細絲的紡粘或熔噴網(wǎng)，或天然聚合物(例如人造絲或棉纖維)和/或合成聚合物(例如聚丙烯或聚酯)纖維的粘合梳理網(wǎng)。例如，身體側(cè)襯里可為合成聚丙烯細絲的無紡紡粘網(wǎng)。無紡網(wǎng)可具有例如從約1克/平方米(gsm)到約70gsm的基重。
除了上述網(wǎng)外，共成形(coform)網(wǎng)、粘合梳理網(wǎng)和氣流成網(wǎng)材料也可用于個人護理產(chǎn)品中，可能為任意的常規(guī)已知無紡布的疊層。也可使用纖維素材料如紙巾和薄紙。也可通過引入織構(gòu)和提高蓬松性的方法如通過起縐、通過零應變拉伸粘合、點未粘合(pointunbonding)、Z-向取向和其它方式來制造網(wǎng)。
無紡布通常以生產(chǎn)它們時的一定方式被粘合，以便給予它們足夠的結(jié)構(gòu)完整性來承受進一步加工成成品時的僵硬?？捎么罅糠椒▽崿F(xiàn)粘合，如水力纏結(jié)、針刺、超聲粘合、粘合劑粘合、縫編、氣流粘合和熱粘合，它們?nèi)窟m合于實施本發(fā)明。
處理物應具有正電荷以便吸引和持有帶負電荷的粒子。可用多種方法產(chǎn)生正電荷；例如，可向產(chǎn)品中加入帶陽電荷的化學處理物，和/或可將駐極體處理物施加到產(chǎn)品上，產(chǎn)生正電荷。合適的化學物品包括官能化的帶陽電荷的聚合物、和無機或有機低聚物。納米顆粒涂有官能化的帶陽電荷的聚合物或無機或有機低聚物。合適的無機低聚物的例子為二氫氯酸鋁(aluminum chlorohydrol)和氫氯酸鋁。
用于在產(chǎn)品表面上產(chǎn)生正電荷的化學物品包括美國特拉華Wilmington的Hercules Inc以商標名KYMENE、RETEN、美國新澤西Bridgewater的National Starch and Chemical Company以COBOND出售的陽離子聚合物，和美國賓夕法尼亞州匹茲堡的Calgon Inc.的Calgon聚合物，和其它一些，如聚乙烯亞胺，高電荷密度聚合電解質(zhì)如聚(甲基丙烯氧乙基)溴化三甲氨、聚(丙烯酸)和表氯醇官能化的聚胺。也可使用納米顆粒，如美國德克薩斯州休斯頓NissanChemicals Inc.的SNOWTEXAK和美國新澤西Berkeley Heights的Reheis Inc.的氫氯酸鋁。除了具有正電荷外，適于實施本發(fā)明的化學物品在對皮膚的作用上是溫和的，在性質(zhì)上不會明顯地抗菌，并且一旦被粘合到基底表面就基本上不浸出。
應加入的化學物品的量將隨起作用的所選具體化學物品的電荷量變化。但是，通常，化學物品的有效量將在約0.01和10wt％之間，更理想地在0.05和7wt％之間，還更理想地在0.1和5wt％之間。
化學處理物可通過方法如傳統(tǒng)的浸涂和擠壓技術(shù)來施加，其中物品被浸涂到化學處理物中，過量的化學物品被擠壓，或通過刷涂、噴涂、噴墨印刷等。如下面所述，還可以將化學處理物作為內(nèi)部處理物加入到例如聚合物纖維中。
可在足以使涂層交聯(lián)并使其粘著到網(wǎng)上的溫度和時間下熱處理化學處理的產(chǎn)品表面。官能化的帶陽電荷的聚合物的交聯(lián)過程包括涂層的可交聯(lián)官能團(例如環(huán)氧基)與涂層的另一官能團(例如羥基)或與基底官能團之間的反應。例如，基底可為纖維素，其中纖維的羥基將與涂層的環(huán)氧基進行分子間交聯(lián)。在為氧化鋁低聚物的情況下，交聯(lián)過程包括低聚物的Al-OH基與低聚物OH(分子內(nèi)交聯(lián))或與基底OH基(分子間交聯(lián))。認為涂有氧化鋁低聚物的納米顆粒將通過OH基與低聚物的Al-OH基交聯(lián)粘著到含OH的表面上。足以使聚合物交聯(lián)的時間和溫度的組合將取決于選擇的聚合物和基底。但是，一般而言，時間將在1和60分鐘之間，更理想地在5和45分鐘之間，還更理想地在15和35分鐘之間，溫度在約50和300℃之間，更理想地在約80和200℃之間，還更理想地在約90和125℃之間。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，例如，100℃的溫度持續(xù)約20-30分鐘能固化所關(guān)注的大多數(shù)聚合物。
取決于纖維的特性，官能化聚合物(如具有環(huán)氧基的KYMENEs)能包括分子內(nèi)(即只在涂層內(nèi))和分子間(即只與基底)兩種交聯(lián)過程。認為可能是如果基底被官能化的話，交聯(lián)過程將結(jié)合分子內(nèi)和分子間過程?；蛘撸绻撞荒軈⑴c化學交聯(lián)過程，則只發(fā)生分子內(nèi)交聯(lián)。在任何一種情況下，當在涂敷前通過預處理使非官能化基底可潤濕時，經(jīng)常能得到耐久涂層。因此術(shù)語“粘著到基底上”包括在纖維基底周圍形成“套”的分子內(nèi)交聯(lián)、以及化學物品或化學物品載體(如涂有氧化鋁低聚物的納米顆粒)在基底上形成共價鍵的分子間交聯(lián)和它們的組合的情況。如果帶陽電荷的化學物品在使用過程中從基底不浸出，則它“粘著到基底上”，其中從基底“不浸出”是指在接觸基底的表面上留下的液體中化學物品的濃度小于化學物品具有抗菌性質(zhì)的臨界濃度。
或者，通過熔融擠壓在網(wǎng)纖維中包含所需量的帶陽電荷化合物作為添加劑的成纖維聚合物在由纖維制成的產(chǎn)品中嵌入帶陽電荷的化合物。當網(wǎng)暴露于親水溶劑如水時，這種化合物可“浮現(xiàn)”在表面上。這些熔融可擠壓纖維可包含聚烯烴和帶陽電荷的化合物。帶陽電荷的化合物還可包含在聚烯烴中可溶的化學段(即相容劑)，從而鹽與聚合物相容。帶陽電荷的化合物品可為例如與疏水網(wǎng)相容的兩性季銨鹽，其例子公開在Nohr和Macdonald的美國專利5853883中，本文引入其作為參考。如果與疏水聚合物相容的鹽的疏水段較大(相對于鹽的離子段)，則浸出網(wǎng)的鹽量不足以殺死細菌，于是網(wǎng)將不具有抗菌活性。當網(wǎng)暴露于水時，帶陽電荷的基團通常到達主要為聚合物纖維的表面。這種浮現(xiàn)給予網(wǎng)類似于涂有帶陽電荷化合物的基底的性質(zhì)。
本發(fā)明人試驗了大量基底和化學處理物的除去效率和化學浸出。下面顯示了這些材料、處理物、試驗過程和結(jié)果。
PBS對照這指無菌磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)并說明該樣品中不存在織物、處理物或帶負電荷的粒子。用蒸餾水稀釋磷酸鹽緩沖鹽水(可從Gibco和Invitrogen以10X濃度得到)至1X，并在使用前無菌過濾。
水刺布水刺方法也稱為水力纏結(jié)。水刺方法使纖維網(wǎng)在高壓下經(jīng)受細的水射流。當射流撞擊到網(wǎng)時，它重新定位纖維并使其纏結(jié)成連結(jié)的“水刺”網(wǎng)。然后在熱爐中干燥網(wǎng)。一般而言，水刺網(wǎng)不包含化學粘合劑，并且它們具有優(yōu)異的類似織物的懸垂性和蓬松性、良好的機械和美學性質(zhì)、和良好的吸收性和潤濕性?？墒褂酶鞣N天然和合成纖維制造水刺網(wǎng)，包括聚丙烯、人造絲、PET和尼龍。人造短纖維也用于水刺無紡產(chǎn)品中。本文試驗的水刺布由65wt％的人造絲和35wt％的PET制成。在未起皺狀態(tài)下和在起皺狀態(tài)下試驗布，其中按照美國專利6197404和6150002進行起皺，本文全文引入它們作為參考用于各種目的。這些起皺材料具有永久彎出面的絲間粘合區(qū)域，交替具有未絲間粘合的區(qū)域。未粘合區(qū)域包括大量在起皺的絲間粘合區(qū)域中在粘合端處終止的細絲環(huán)。有絨毛的薄膜，聚氨酯這種有絨毛的薄膜通過粘紡方法由聚氨酯(PU)泡沫和聚乙烯(PE)薄膜制成。在粘紡中，PU和PE被層壓到一起，PE在熱輥上被部分熔化，通過從輥上拉離材料并在其上面或穿過它吹空氣來冷卻以使表面纖維化。
粘合梳理網(wǎng)“粘合梳理網(wǎng)”是指由被送往精梳或梳理單元的人造短纖維制成的網(wǎng)，精梳或梳理單元將人造短纖維分裂開并在加工方向上排列形成通常加工方向定向的纖維無紡網(wǎng)。通常大捆購買這種纖維，并在梳理單元前放到分離纖維的揀選機中。一旦形成網(wǎng)，就通過幾種已知的粘合方法中的一種或多種將它粘合。一種這樣的粘合方法為粉末粘合劑粘合，其中粉末粘合劑被分布在整個網(wǎng)內(nèi)，然后被活化，通常通過用熱空氣加熱網(wǎng)和粘合劑。另一種合適的粘合方法為花紋粘合，其中使用加熱的砑光輥或超聲粘合設(shè)備粘合纖維到一起，通常以局部粘合花紋的方式，但可在它的整個表面上粘合網(wǎng)，如果需要這樣的話。另一種合適的眾所周知的粘合方法為氣流成網(wǎng)粘合，尤其當使用雙組分人造短纖維時。
織構(gòu)化共成形疊層(TCL)這種材料為在芯的任何一側(cè)上具有外層的彈性疊層。外層各自具有35克/平方米(gsm)的基重，并按照共成形方法由60wt％的Weyerhaeuser Corp.的CF405纖維化軟青萵紙漿和40wt％的荷蘭Hoofddorp的Basell Polyolefins Company N.V.的PF-105聚丙烯熔噴纖維的混合物制成。芯基重為30gsm，由細絲和無紡布制成。細絲構(gòu)成芯的70wt％，并由美國MI中部的Dow ChemicalCompany的AFFINITY茂金屬基聚乙烯制成。無紡布按照熔噴方法由80wt％的AFFINITY聚乙烯、15wt％的美國田納西州金斯波特Eastman Chemical Company的REGALREZ1126烴樹脂和5wt％的Dow Chemical Company的DNDB 1077線性低密度聚乙烯制成。
在熔噴方法中，通過大量細(通常是圓形)模毛細管擠壓熔融熱塑性材料成熔融細線或細絲進入到會聚的高速(通常是熱的)氣體(例如空氣)流中來形成纖維，氣流能縮小熔融熱塑性材料的細絲以減小它們的直徑，可至微纖維直徑。熔噴纖維然后被高速氣流攜帶并沉積到收集表面上形成隨機分散的熔噴纖維的網(wǎng)。這種方法公開在例如Butin等人的美國專利3849241中。熔噴纖維為微纖維，在堆積到收集表面上時，其可能是連續(xù)的或不連續(xù)的，通常平均直徑小于10微米，并通常粘著。
在共成形方法中，在斜槽附近布置至少一個熔噴模頭，其它材料在熔噴網(wǎng)成形時通過斜槽被加入到熔噴網(wǎng)中。這種其它材料可為天然纖維、超吸收性顆粒、天然聚合物(例如人造纖維)和/或合成聚合物(例如聚丙烯或聚酯)纖維，例如，其中纖維可具有定長。Lau的普通轉(zhuǎn)讓的美國專利4818464和Anderson等人的美國專利4100324中說明了共成形方法。共成形方法產(chǎn)生的網(wǎng)通常被稱為共成形材料。天然纖維包括羊毛、棉、亞麻、大麻和木紙漿。木紙漿包括標準軟木抖松級如CR-1654(US Alliance Pulp Mills，Coosa，Alabama)?？蓪垵{改性以便增強纖維的固有特性和它們的加工性?？赏ㄟ^包括化學處理或機械扭曲的方法使纖維卷曲。一般在交聯(lián)或硬挺整理前提供卷曲。通過使用交聯(lián)劑如甲醛或它的衍生物、戊二醛、表氯醇、羥甲基化化合物如脲或脲衍生物、二醛如馬來酐、非羥甲基化脲衍生物、檸檬酸或其它多羧酸使紙漿變硬。由于環(huán)境和健康關(guān)注，這些試劑中的一些與其它相比不太優(yōu)選。還可通過使用熱或堿處理如絲光處理使紙漿變硬。這類紙漿纖維的例子包括NHB416，其為增加了濕模量的化學交聯(lián)軟青萵紙漿纖維，可從Weyerhaeuser Corporation of Tacoma，WA得到。其它有用的紙漿有松解紙漿(NF405)和非松解紙漿(NB416)，也得自Weyerhaeuser。田納西州孟菲斯的Buckeye Technologies公司的HPZ3除了為纖維提供額外的干和濕硬度以及彈性外，還具有在卷曲和扭曲中定形的化學處理物。另一種合適的紙漿為Buckeye HP2紙漿，還一種為International Paper Corporation的IP Supersoft。合適的人造絲纖維為亞拉巴馬州Axis的Acordis Cellulose Fibers Incorporated的1.5丹尼爾Merge18453纖維。
HYDROKNIT材料HYDROKNIT材料可從美國德克薩斯州達拉斯的Kimberly Clark公司得到，為軟吸收性纖維素纖維和紡粘合成纖維的水力纏結(jié)網(wǎng)。合成纖維通常為聚丙烯。本文中試驗的材料具有64gsm的基重，并只由75wt％的紙漿和25wt％聚丙烯紡粘纖維一個層組成。本文使用的術(shù)語“具有PP纖維的HYDROKNIT”是指在其表面上沉積有紡粘聚丙烯纖維附加層的上述HYDROKNIT布。這在HYDROKNIT基底上產(chǎn)生粗質(zhì)地PP纖維層以提高磨損性。
術(shù)語“紡粘纖維”是指通過由噴絲頭的多個細(通常為圓形)的毛細管將熔融熱塑性材料擠壓成細絲并且擠壓細絲的直徑然后被快速減小來形成的小直徑纖維，例如在Appel等人的美國專利4340563和Dorschner等人的美國專利3692618、Matsuki等人的美國專利3802817、Kinney的美國專利3338992和3341394、Hartman的美國專利3502763和Dobo等人的美國專利3542615中所述。紡粘纖維在堆積到收集表面上時通常不粘著。紡粘纖維通常是連續(xù)的，并具有大于7微米，更尤其在約10和20微米之間的平均直徑(來自至少10個樣品)。
VIVA擦洗布這種材料為纖維素紙巾，并可從Kimberly-Clark公司得到。它在基片的兩側(cè)上具有印刷的聚乙烯醋酸酯粘合劑，基片由72wt％的軟木漂白牛皮紙、13wt％的聚乙烯醋酸乙烯酯粘合劑、11wt％合成(聚酯)纖維、3wt％的硬木牛皮紙、1wt％的總氮構(gòu)成。
WYPALLX80材料WYPALL材料也可從Kimberly-Clark公司得到。WYPALLX80材料為具有高的濕強度和容量的強吸收性松散HYDPOKNIT材料。本文試驗的材料具有125gsm的基重，并由75wt％的紙漿和25wt％的聚丙烯紡粘纖維制成。
氣流成網(wǎng)布“氣流成網(wǎng)”為眾所周知的形成纖維無紡層的氣動成形方法。在氣流成網(wǎng)方法中，典型長度為約3-約52毫米(mm)的小纖維的束被分離并夾帶在給氣中，然后堆積到成形篩上，通常借助真空。然后使用例如熱空氣或噴霧粘合劑將隨機堆積的纖維彼此粘合。氣流成網(wǎng)無紡復合材料的生產(chǎn)明確記載在本領(lǐng)域的文獻和文檔中。例子包括Laursen等人的并轉(zhuǎn)讓給Scan Web of North America Inc.的美國專利4640810中描述的DanWeb方法、Kroyer等人的美國專利4494278和Soerensen的轉(zhuǎn)讓給Niro Separation a/s的美國專利5527171中描述的Kroyer方法、Appel等人的轉(zhuǎn)讓給Kimberly-ClarkCorporation的美國專利4375448的方法或其它類似方法。本文試驗的材料由83wt％的Weyerhaeuser CF504紙漿和17wt％的乳膠粘合劑(National Starch Dur-O-Set Elite PE)制成，并具有68gsm的基重。
可在本發(fā)明的實施中使用大量其它方法和材料，但沒有在本文中全部試驗。下面描述這些其它材料和方法的一部分。
點未粘合或“PUB”是指連續(xù)粘合區(qū)域限定大量不連續(xù)未粘合區(qū)域的布圖案，如Stokes等人的美國專利5858515中所述。不連續(xù)未粘合區(qū)域內(nèi)的纖維或細絲在尺寸上被圍繞或環(huán)繞每個未粘合區(qū)域的連續(xù)粘合區(qū)域穩(wěn)定，從而不需要薄膜或粘合劑的支撐或襯背層。未粘合區(qū)域被專門設(shè)計來提供未粘合區(qū)域內(nèi)纖維或細絲之間的空間。形成點未粘合無紡材料的合適方法包括提供無紡布或網(wǎng)，提供相對布置的第一和第二砑光輥和在其中間限定輥隙，至少一個輥被加熱并在它的最外表面具有粘合圖案，包括限定大量不連續(xù)開口、隙縫或孔的凸區(qū)連續(xù)圖案，和在輥形成的輥隙內(nèi)通過無紡布或網(wǎng)。由連續(xù)凸區(qū)限定的輥中的每個孔在無紡布或網(wǎng)的至少一個表面上形成不連續(xù)未粘合區(qū)域，其中網(wǎng)的纖維或細絲基本或完全未粘合。另外說明，輥中凸區(qū)的連續(xù)圖案在無紡布或網(wǎng)的至少一個表面上形成限定大量不連續(xù)未粘合區(qū)域的粘合區(qū)域連續(xù)圖案。上述方法的另一實施方案包括在由砑光輥形成的輥隙內(nèi)通過布或網(wǎng)前預粘合無紡布或網(wǎng)，或提供多個無紡網(wǎng)形成圖案未粘合疊層。
零應變拉伸方法通常是指在松弛(因此為零應變)條件下將至少兩個層彼此粘合的方法，其中一個層可拉伸并有彈性且第二個可拉伸但不必有彈性。通過使用能降低網(wǎng)經(jīng)受的應變率的一對或多對嚙合溝紋輥漸增地拉伸這種疊層。這導致疊層的z-方向膨化變形，隨后在初始拉伸方向上彈性伸長至少達到初始拉伸點。可在美國專利5143679、5151092、5167897和5196000中找到這種疊層及其生產(chǎn)方法的例子。
在本發(fā)明的實施中還可使用Z-方向定向纖維網(wǎng)。可在NonwovensIndustry雜志1997年10月號第74頁Krema、Jirsak、Hanus和Saunders的題為“What’s new in Highloft Production？”的論文中以及在1995年5月15日公布的題目為“Fibre Layer，Method of its Production andEquipment for Application of Fibre Layer Production Method”的捷克專利235494和1989年4月14日公布的題目為“Method for VoluminousBonded Textiles Production”的捷克專利263075中找到這種方法的論述。
其它合適的材料包括根據(jù)美國專利4741941制備的那些，該專利教導了具有突起的無紡網(wǎng)。將制造產(chǎn)品的網(wǎng)成形到具有有或沒有縫隙的突起且具有真空輔助的表面上。布具有伸出布外且被平坦凸區(qū)分開的中空突起陣列的纖維?？筛鶕?jù)任意一種無紡生產(chǎn)技術(shù)如熔噴、紡粘、氣流成網(wǎng)等制造這種類型的布。
合適的產(chǎn)品還包括美國專利4775582、4853281和4833003中教導的那些?！?82和’281專利教導了由聚烯烴熔噴纖維制成的均勻濕抹布?！?03專利教導了具有粘合到熔噴支撐層的磨損面的均勻濕抹布。
在下面描述的試驗中使用大量不同的處理。按以下進行網(wǎng)的處理KYMENE2064通過用去離子水(995mL)稀釋儲備KYMENE2064(來自Hercules Inc.，Wilmington，DE，USA)溶液(20wt％水溶液，5mL)制備0.1wt％的KYMENE2064溶液。通過用NaOH(0.4M)調(diào)整溶液pH“活化”KYMENE2064，測得pH為8.8。基底的處理需要“浸漬和擠壓”規(guī)程。每個基底都被浸沒在0.1wt％的KYMENE2064溶液中并攪拌大約1分鐘以確保飽和。然后使用裝備有5磅重物作為擠壓壓力的Atlas Laboratory Wringer Type LW-1(Atlas Electrical Device Co.，Chicago，IL，USA)擠壓處理的材料以除去多余的處理溶液。在100℃下固化材料20分鐘，使之冷卻到室溫，用去離子水洗滌兩次。使用相同的上述“浸漬和擠壓”規(guī)程除去多余的水。使洗滌的材料在100℃下干燥30分鐘。
KYMENE450通過用去離子水(995mL)稀釋儲備KYMENE450(來自Hercules Inc.)溶液(20wt％水溶液，5mL)制備0.1wt％的KYMENE450溶液。通過用NaOH(0.4M)調(diào)整溶液pH“活化”KYMENE450，測得pH為9.2。按與上述KYMENE2064相同的方式進行基底處理。
KYMENE557LX通過用去離子水(992mL)稀釋儲備KYMENE557LX(來自Hercules Inc.)溶液(12.5wt％水溶液，8mL)制備0.1wt％的KYMENE557LX溶液。用NaOH(0.4M)調(diào)整溶液pH，測得pH為8.0。按與上述KYMENE2064相同的方式進行基底處理。
KYMENE736通過用去離子水(997.4mL)稀釋儲備KYMENE736(來自Hercules Inc.，Wilmington，DE)溶液(38wt％水溶液，2.6mL)制備0.1wt％的KYMENE736溶液。用NaOH(0.4M)調(diào)整溶液pH，測得pH為8.0。按與上述KYMENE2064相同的方式進行基底處理。
氧化鋁低聚物(二氫氯酸鋁和氫氯酸鋁)通過用去離子水(980mL)稀釋儲備氧化鋁低聚物(來自GEO Specialty Chemicals，Little Rock，AR，USA)溶液(50wt％水溶液，20mL)制備1wt％的氧化鋁低聚物溶液。測得的pH為4.6?；椎奶幚硇枰敖n和擠壓”規(guī)程。每個基底都被浸沒在1wt％的氧化鋁低聚物溶液中并攪拌大約1分鐘以確保飽和。然后使用裝備有5磅重物作為擠壓壓力的AtlasLaboratory Wringer Type LW-1(Atlas Electrical Device Co.)擠壓處理的材料以除去多余的處理溶液。在100℃下加熱材料20分鐘，使之冷卻到室溫，用去離子水洗滌兩次。使用相同的上述“浸漬和擠壓”規(guī)程除去多余的水。使材料在100℃下干燥30分鐘。
SNOWTEXAK納米顆粒(氧化鋁涂敷的二氧化硅納米顆粒)通過用去離子水(1425mL)稀釋儲備SNOWTEXAK納米顆粒(來自Nissan Chemicals Ltd，Houston，TX，USA)溶液(20wt％水溶液，75mL)制備1wt％的SNOWTEXAK納米顆粒溶液。測得的pH為4.0。基底的處理需要“浸漬和擠壓”規(guī)程。每個基底都被浸沒在1wt％的SNOWTEXAK納米顆粒溶液中并攪拌大約1分鐘以確保飽和。每個基底的處理溶液不循環(huán)用于隨后的處理。然后使用裝備有5磅重物作為擠壓壓力的Atlas Laboratory Wringer Type LW-1(Atlas ElectricalDevice Co.)擠壓處理的材料以除去多余的處理溶液。在100℃下加熱材料20分鐘，使之冷卻到室溫，用去離子水洗滌兩次。使用相同的上述“浸漬和擠壓”規(guī)程除去多余的水。使材料在100℃下干燥30分鐘。
試驗1-細菌生長抑制試驗KYMENE類化學物品通常是溫和的，并且不腐蝕皮膚。但是，已知某些KYMENE化學物品在一定水平下能殺死細菌。為了確定KYMENE處理物化學物品是否會從基底逸出和可能殺死保留在表面上的細菌，設(shè)計分析方法測量從被處理材料浸出的化學物品對細菌細胞生長的抑制。該分析過程如下。
將2×2英寸(5×5cm)平方的處理和未處理材料放在包含5mL無菌磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)溶液的15mL管中。將管放在37℃下的振蕩培育箱中2-3小時。然后轉(zhuǎn)移1毫升每種溶液到干凈培養(yǎng)管中。向每個管中加入抗氨芐青霉素的大腸桿菌(10微升，～1000個細胞)。向干凈培養(yǎng)管中加入無菌PBS作為對照。將管送回到振蕩培育箱中保持30分鐘以上。從每個管中取出100微升并培養(yǎng)到包含氨芐青霉素的LB瓊脂培養(yǎng)皿上。在37℃下培育培養(yǎng)物，第二天對細菌菌落計數(shù)以確定是否在溶液中存在抑制菌落形成的KYMENE。
LB瓊脂是指量為25克的Luria-Bertani液體培養(yǎng)基(可從Difcoand Becton Dickinson得到)和量為15克的瓊脂(也從Difco and BectonDickinson得到)混合，并溶解到1升蒸餾水中和高壓滅菌。在加入氨芐青霉素(100微克/mL)到LB瓊脂中后倒出圓形培養(yǎng)物(100mm×15mm)。
列出了與PBS對照相比的培養(yǎng)皿上存在的菌落百分數(shù)的數(shù)據(jù)。
由結(jié)果可看出，除了具有聚丙烯(PP)纖維的HYDROKNIT外，未處理材料似乎對菌落生長沒有嚴重影響。除了具有PP纖維的HYDROKNIT外，KYMENE2064材料沒有表現(xiàn)出對生長的明顯抑制。用KYMENE736處理的材料浸出KYMENE到溶液中，其殺死溶液中的大多數(shù)大腸桿菌。這個結(jié)果不令人驚奇，因為已知KYMENE2064材料將交聯(lián)到上面列出的材料上，而KYMENE736通常不會。被交聯(lián)到基底的處理物比未交聯(lián)的處理物更穩(wěn)定和不易于浸出，因此是所需要的。成功的處理物將具有至少80％的對照樣品細胞菌落生長，即它將抑制20％或更少的細菌菌落。
試驗2-細菌生長抑制試驗直接在大腸桿菌上試驗SNOWTEX納米顆粒和鋁低聚物。在無菌PBS中制備用于涂敷納米顆粒的SNOWTEX納米顆粒和鋁低聚物兩者的系列稀釋液。將1毫升每種溶液加入到干凈培養(yǎng)管中，一式二份。將無菌PBS加入到培養(yǎng)管中作為對照。向每種溶液中加入抗氨芐青霉素的大腸桿菌(10微升，～1000個細胞)。將培養(yǎng)管放到37℃的振蕩培育箱中保持30分鐘。培育后，從每個管中取出100微升并培養(yǎng)到包含氨芐青霉素的LB瓊脂培養(yǎng)皿上。在37℃下培育培養(yǎng)物，第二天對細菌菌落計數(shù)以確定SNOWTEX納米顆?；蜾X低聚物是否抑制菌落形成。列出了與PBS對照相比的培養(yǎng)皿上存在的菌落百分數(shù)的數(shù)據(jù)。
結(jié)果表明，SNOWTEX納米顆粒對大腸桿菌菌落形成沒有影響，甚至在高濃度(10mg/mL)下。當在0.5％和更高的濃度下時，鋁低聚物降低了大腸桿菌菌落的量。用于處理納米顆粒的鋁低聚物的濃度為1％。這些結(jié)果表明，只有用于處理材料的全部低聚物都浸出到溶液中才觀察到細菌細胞死亡。如上所述，成功的處理物將具有至少80％的對照樣品菌落存活率，即它將殺死20％或更少的細菌菌落。
試驗3-粘附細菌效力的試驗方法成功的處理物不僅必須不能殺死大量細菌，而且還必須粘附大部分細菌。為了測定基底和處理物在保留從表面清除的細菌時如何有效，進行以下試驗過程。
切割并稱量2×2英寸(5×5cm)平方的材料，一式二份。使抗氨芐青霉素的大腸桿菌溶液的系列稀釋液達到～105個細胞/ml的最終濃度。向每種材料中加入100微升無菌PBS。5分鐘后，向每種材料上加100微升細菌溶液。取出材料并放在50mL管中的10mL無菌PBS內(nèi)。在水浴中對管進行超聲處理(30秒開、30秒關(guān)的五次循環(huán))以去除沒有緊密粘附到材料上的任何細菌。將包含材料的管中的100微升PBS溶液一式二份在含氨芐青霉素的LB瓊脂培養(yǎng)皿上培養(yǎng)。在37℃下培育培養(yǎng)物，第二天對細菌菌落計數(shù)。數(shù)據(jù)顯示為與PBS對照相比溶液中細菌減少的百分比。
*多次試驗的材料所有材料，處理的和未處理的，在超聲處理后都表現(xiàn)出PBS溶液中細菌的減少。最引人注目的結(jié)果存在于用KYMENE2064、KYMENE450、鋁低聚物，某些情況下用SNOWTEXAK納米顆粒處理的材料中。在除WYPALL材料外的所有情況下，處理的材料都表現(xiàn)出比未處理材料大的溶液中的細菌減少。希望處理材料按照這種細菌粘附過程減少細菌生長至少50％；更希望至少75％，還更希望至少90％。
試驗4-汽蒸ζ電勢分析-用于測量被處理基底的表面電荷當迫使電解質(zhì)溶液通過多孔材料塞時，由于離子在擴散層的運動而形成汽蒸電勢，其可用Electro Kinetic Analyzer(來自BrookhavenInstruments Corporation，Holtsville，NY，USA)測量。然后使用該值按照D.Fairhurst和Ribitsch(Particle Size Distribution II，Assessmentand Characterization，第22章，ACS Symposium Series 472，Provder編輯，Theodore，ISBN 0841221170)公布的公式計算ζ電勢。
在樣品制備期間，將處理和未處理的基底切成兩個相同的片(120mm×50mm)，然后放入樣品電池中，在它們之間具有TEFLON隔片。在將樣品電池裝到儀器上后，通過吹掃除去全部空氣氣泡。然后迫使KCl溶液(1mM，pH＝5.9，溫度＝22℃)通過介質(zhì)的兩個層，并使用Ag/AgCl電極測量汽蒸電勢。在類似的pH、溶液導電性下使用相同的隔片數(shù)目測試所有樣品。
每次測試重復4次，結(jié)果匯總在下面的表中。
由數(shù)據(jù)可看出，未處理基底的ζ電勢是負的，在pH～5.9下為-11mV到-1mV。未處理基底的負值表明在多數(shù)細菌和未處理基底之間應存在斥力。處理后，全部基底的ζ電勢變成正的。發(fā)現(xiàn)大多數(shù)帶陽電荷的基底為用KYMENE2064、KYMENE450、鋁低聚物和SNOWTEXAK納米顆粒處理的材料。
試驗5-通過擦拭除去細菌將氫氯酸鋁處理(1wt％)和未處理的TCL材料切成5cm×15cm樣品。在進行擦拭試驗前，在無菌過濾PBS(3mL每個樣品)中浸泡材料2小時。使抗氨芐青霉素的大腸桿菌溶液的系列稀釋液達到～106個細胞/ml的最終濃度。將500微升106個細胞/ml的大腸桿菌溶液點到一片瓷磚上。在大腸桿菌點上面放置材料樣品，進行多次擦拭(1～5)。擦拭后，擦洗細菌完全離開磚表面。將擦洗液放到1mL無菌PBS中。將100微升PBS溶液一式二份在含氨芐青霉素的LB瓊脂培養(yǎng)皿上培養(yǎng)。數(shù)據(jù)描述為擦拭后磚上存在的殘留細菌的百分比，并提供在下面的表中。
試驗6-通過擦拭轉(zhuǎn)移細菌按上面試驗5所述使用處理和未處理的TCL材料進行擦拭。四次擦拭后，用包含細菌的材料擦拭無菌磚表面4次。按如上所述擦洗磚表面以捕獲被轉(zhuǎn)移到表面上的任何細菌。將擦洗物放在1mL無菌PBS中。將100微升PBS溶液一式二份在含氨芐青霉素的LB瓊脂培養(yǎng)皿上培養(yǎng)。數(shù)據(jù)提供在下面的表中(數(shù)據(jù)為LB/氨芐青霉素培養(yǎng)皿上存在的菌落數(shù))。
輸入細菌＝7.1×105個細胞
輸入細菌＝7.0×105個細胞試驗7-通過直接接觸轉(zhuǎn)移細菌進行另一組試驗，其中將細菌直接加到擱置在瓷磚上的試驗材料上。將氫氯酸鋁(1wt％)處理的TCL、Scott紙巾和海綿(3M的ScotchBrite)放在瓷磚上。將500微升含細菌的溶液(～5×105個細胞)直接加入到每種材料上。使材料離開磚，用放在1mL PBS中的藥簽除去通過材料滲漏的任何細菌。然后將材料沿細菌側(cè)向下放到干凈的無菌磚上。然后在材料頂部放置1.2kg重物幾分鐘。除去重物和材料，用放在1mL PBS中的藥簽除去轉(zhuǎn)移到干凈磚表面上的任何細菌。培養(yǎng)100微升PBS/藥簽溶液。一式二份。數(shù)據(jù)提供在下面的表中(數(shù)據(jù)為LB/氨芐青霉素培養(yǎng)皿上存在的菌落數(shù))。
輸入細菌＝5.8×105個細胞
試驗8-捕獲的可見指示進行另一組試驗，其中使用大小類似于細菌(約1μm)的藍色負電荷微珠提供捕獲的可見證據(jù)。在PBS中按1∶3稀釋微珠。向尿布未處理的TCL和按上述用氫氯酸鋁處理的TCL中加入100微升微珠溶液。然后在去離子水中用力洗滌基底。洗滌后，未處理的基底基本沒有藍色，表明微珠已被洗去。處理的TCL清楚地保留了藍色，表明了微珠的保持性。
本領(lǐng)域那些技術(shù)人員能認識到，對本發(fā)明的改變和變化被認為在本領(lǐng)域那些技術(shù)人員的能力內(nèi)。這種改變的例子包含在上面所述的專利中，本文在與本說明書一致的程度上全文引入它們中的每一個作為參考。這種改變和變化被本發(fā)明人預計在本發(fā)明的范圍內(nèi)。還應認識到，本發(fā)明的范圍不應被解釋為限制于本文公開的具體實施方案，而是在按照上述公開閱讀時與附加的權(quán)利要求一致。
權(quán)利要求
1.一種用于除去帶負電荷的粒子的產(chǎn)品，包括其上具有帶正電荷的化合物的基底，其中所述化合物允許至少80％的細菌菌落存活率。
2.權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述帶正電荷的化合物被嵌入在熔融擠出的聚合物纖維中。
3.權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述帶正電荷的化合物被施加在所述基底的表面上。
4.權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述化合物為陽離子聚合物。
5.權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述化合物為表氯醇-官能化的聚胺。
6.權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述化合物為帶正電荷的納米顆粒。
7.權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述化合物為氧化鋁低聚物。
8.權(quán)利要求3的產(chǎn)品，其中在足以粘著所述化合物到所述基底的溫度和時間下熱處理所述基底。
9.權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述基底由按照選自熔噴、共成形、紡粘、氣流成網(wǎng)、粘合梳理、零應變拉伸和Z-方向定向中的方法制造的無紡布制成。
10.權(quán)利要求3的產(chǎn)品，其中所述化合物按水基計以0.01和10wt％之間的量被施加到所述基底上。
11.權(quán)利要求3的產(chǎn)品，其中所述化合物按水基計以0.05和7wt％之間的量被施加到所述基底上。
12.權(quán)利要求3的產(chǎn)品，其中所述化合物按水基計以0.1和5wt％之間的量被施加到所述基底上。
13.權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述基底按照細菌粘附過程減少細菌生長至少50％。
14.權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述基底按照細菌粘附過程減少細菌生長至少75％。
15.權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述基底按照細菌粘附過程減少細菌生長至少90％。
16.權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中所述基底選自個人護理產(chǎn)品、口腔護理產(chǎn)品和存儲物品、個人修飾產(chǎn)品、面巾紙、衛(wèi)生紙、面膜、外科長外衣、被單、醫(yī)療器械、手套、抽水馬桶清洗器、硬表面清潔器、海綿、廚房清潔材料、農(nóng)業(yè)、動物和寵物護理物品、貓糞土、種子制備物、土壤處理物、空氣過濾器、水過濾器、離子去除過濾器和食品貯藏墊。
17.一種用于從表面除去細菌的產(chǎn)品，包括陽離子化合物，該化合物在足以粘著所述化合物到所述基底上的溫度和時間下被涂覆在所述基底上，其中所述化合物允許至少80％的細菌菌落存活率。
18.權(quán)利要求17的產(chǎn)品，包括水力纏結(jié)紙漿和合成纖維。
19.一種用于從表面除去細菌的產(chǎn)品，包括其上具有陽離子納米顆粒處理物的紙漿和合成纖維的網(wǎng)。
全文摘要
提供用于從表面除去帶負電荷的粒子如細菌的產(chǎn)品。該產(chǎn)品具有可通過使用陽離子處理物形成的正電荷?？蓪⒃摦a(chǎn)品或制備它的基底浸在具有正電荷的非抗菌處理物的水溶液中并擠出過量的溶液。在一定溫度和足夠時間下用熱處理得到的帶涂層基底以粘著涂層到基底上。或者，非抗菌的帶陽電荷的化學物品可被嵌入到基底網(wǎng)中，從而當網(wǎng)暴露于水時，它浮現(xiàn)在表面上。合適的基底網(wǎng)可為通過共成形或水力纏結(jié)制造的紙漿和合成纖維布，并可為包括其它層的疊層。處理的基底和該產(chǎn)品從表面除去大量細菌但不會相當多地殺死細菌。在該產(chǎn)品的制備中不使用苛刻的氧化性化學物品，從而該產(chǎn)品在其對使用者皮膚的影響方面是溫和的。與殺死細菌相比，細菌的除去不會促進細菌形成對處理物的免疫性。
文檔編號D01F1/10GK1897981SQ200480038555
公開日2007年1月17日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者J·M·維蘭紐法, C·N·塞爾, L·黃, K·P·麥格拉思, 衛(wèi)寧 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司