生物活性纖維產品的制作方法

專利名稱：生物活性纖維產品的制作方法
技術領域：
本發明涉及生物活性纖維產品例如生物活性紗線，和紡織品例如非機織物、機織物、編織物及類似產品以及由此制成的物品例如衣服和內衣紡織品、運動紡織品、家用紡織品和床上、衛生和醫療用紡織品、汽車用紡織品、食品包裝、用于建筑和過濾的工業紡織品、尿布、餐巾、毛巾和類似產品，以及特殊的生物活性纖絲或紗線例如縫合線或止血墊用的可回收線。
對于用于本發明目的的具有生物活性的物品，它必須具有生物活性功能，即，具有殺細菌、殺真菌或殺螨作用例如，簡言之能夠起到抵御細菌、螨類、真菌、病毒和類似微生物的作用。
已經知道制備生物活性纖維產品。例如，America’s TextilesInternational第25卷(1996)第12期118頁描述了生物活性的而具有抗菌作用的醫院的床簾。這些床簾由基于纖維混合物的紗線制成；該混合物首先含有阻燃聚酯纖維，另外含有由于添加了抗菌添加劑Microban B而具抗菌性的乙酸纖維素纖維。
這些生物活性床簾的不足之處在于第一，它們必須由纖維混合物制造，第二，乙酸纖維素纖維必須通過添加抗菌添加劑單獨地賦予抗菌性。
而且，不可完全避免在洗滌過程中抗菌劑或多或少地迅速被沖洗掉，也不可完全避免抗菌試劑遷移出紡織品并在敏感人群中導致過敏。
此外，在使用過程中抗菌效果逐漸減弱。
于1995年11月21日公開的日本申請JP07305279a描述了一種具有抗菌性能并因而可以使用的聚酯纖維。為了產生抗菌作用，該日本專利申請建議將該聚酯與烷基磷酸酯的四價銨鹽混合。
這種含有添加劑的聚酯含有用于阻燃的聚合的磷化合物。
同樣地，當混合物遷移出纖維時，例如當穿著紡織品的時候，要么當洗滌它們的時候，那個專利所述的含有纖維的產品會導致過敏。
盡管已經有一個生物活性纖維產品的完整系列，但是仍舊需要改善生物活性纖維產品。
本發明的一個目的在于提供具有永久生物活性的生物活性纖維產品。該產品的生物活性經洗滌和穿著僅僅發生最低限度的降低(如果有的話)，且該產品可以明顯地不那么容易引起過敏(如果有的話)，它制備簡單并具有廣泛的生物活性范圍。
通過含有作為生物活性組分的聚酯纖維的生物活性纖維產品令人驚訝地實現了這個目的，其中該聚酯纖維完全地、大體地或者部分地由包含共縮合含磷分子鏈的聚酯組成。優選地，按照本發明的生物活性纖維產品不含其他生物活性組分或者添加劑。用于本發明目的的分子鏈部分被理解為置于聚合物分子(最長鏈)線性鏈中的分子鏈部分，以及存在于任何側鏈和支鏈的分子鏈部分。
生物活性纖維產品優選紡織片狀結構，例如機織物、編織物和非機織物，還有外套和內衣紡織品、運動紡織品、家用紡織品和床上、衛生及醫療用紡織品、汽車用紡織品、食品包裝、用于建筑和過濾的工業紡織品、尿布、餐巾、毛巾和類似物品，還有特殊生物活性纖絲或紗線例如縫合線或止血墊用的可回收線。
在本發明的一個特別有利的實施方案中，生物活性纖維產品是用于醫院使用的制品(病房里的窗簾和被褥、醫生和護理人員的工作服、或者衣服、毛巾、急救人員的外套、包扎材料和帷簾、病人輪椅的護套、縫合線、空調的過濾網等等)，獸醫衛生(包括有害物的控制)用的制品，制藥和食品工業的工作服用的制品(防護服、內衣等等)，用于廚房和浴室的家用物品的制品(淋浴帷簾、地毯)，衛生物品用的制品例如嬰兒尿布、衛生巾、成人尿布、即將生育的婦女的內衣，以及運動物品(短襪、內衣)用的制品和許多工業用的制品例如空調和汽車用的過濾器。與用于大量生產的產品例如軟填料、床內填料和鞋子襯里一樣，由生物活性纖維制得的制品也適用于要求非常高的應用例如太空旅游。
制造生物活性纖維產品的生物活性纖維可以用作制造生物活性纖維產品的人造纖維、纖絲和單絲。就這方面而言可以完全由含有共縮合含磷分子鏈部分的聚酯制造這種纖維。但是也可以使用所謂多組分纖維。多組分纖維在一根纖維中結合了多種不同原材料。實例有制成核-殼或者并行纖維的二組分纖維。并行纖維的一部分可以由生物活性聚酯組分和非生物活性物質例如非生物活性聚酯組成。
對核-殼纖絲而言，可以在核中要么在殼中提供生物活性組分。優選殼層組分為生物活性物質的核-殼纖絲。
用于本發明目的的纖維可以是人造纖維、纖絲和單絲。
在本發明的另一個實施方案中，生物活性聚酯纖維被用作所謂混合纖維或者混合紗線。
這些混合纖維或紗線由多種、優選二種聚合物組分組成，其中一種組分具有的熔點比另一種至少低10℃。可以使用生物活性聚酯組分作為較低熔點組分，不然就用作較高熔點組分。
對于這些混合紗線可以采用較高溫度使較低熔點組分熔化，之后較低熔點組分用作較高熔點纖維組分的基體或者，較低熔點組分通過完全或初始熔化來確保紡織品較好的完整性；例如為了提高機織品的耐滑性或者使非機織品中纖維粘結更緊密。
對于多組分紗線和混合紗線，使用生物活性聚酯組分作為低熔點組分通過完全或初始熔化通常起到增大表面積的作用，因此可以提高生物活性。
特別有利的是使用其中共縮合含磷分子鏈部分從以下組分衍生而來的聚酯式1 該聚酯中也可以引入式2的內酯式2 其中R1和R2分別如式1中定義的。應注意在共縮合過程中環被斷開。優選，R1＝CH3。
已經知道其中聚酯含有共縮合含磷分子鏈部分的相應聚酯纖維的制備。這里參考以下德國專利申請或專利說明書，其公開內容在這此并入本文DE-OS 2 236 037，DE-OS 2 242 002，DE-OS 2 328 00 343，DE-PS 2346 787，DE-PS 2 454 189。
那里所述的纖維至今一直被用作僅僅使用了它們阻燃性能的纖維。當要生產生物活性纖維產品時，例如開始部分所述，僅有的選擇就是使用用來產生生物活性作用的添加劑。
現已發現，令人驚訝地可以簡單地通過使用作為生物活性組分的、由含有共縮合的含磷分子鏈部分組成的纖維生產具有生物活性作用的纖維產品。
在本發明的另一個實施方案中，含有共縮合含磷分子鏈部分的聚酯還包含了生物活性添加劑特別是銀化合物，細微分割的金屬銀或例如EP 116865，WO 94/15462和DE 4 106 165描述的添加劑或者添加了銀離子的磷酸鹽玻璃，來擴大生物活性的范圍。在制備聚合物的過程中或者向熔融聚合物中添加這些添加劑。
在一個有利的實施方案中，聚酯含有銀金屬作為輔助添加劑。在另一個特別優選的實施方案中，元素銀以直徑為1～500nm的納米粒子的形式存在，特別有利的是直徑為1～100nm特別是1～10nm的納米粒子。納米粒子可以從商業上獲得。
其中殼層為生物活性組分的、含有生物活性核-殼纖維的纖維產品對于本發明目的有特別優越之處。這里可以使用以多組分纖維的橫截面積為基準殼層組分為50％的纖維以及更少量的特別是15～50％，優選15～25％。
由帶有一層薄殼的多組分纖維制得的纖維產品是非常有利的。第一，通過熔融紡絲易于生產高質量的這種纖維。聚酯纖維，特別是核-殼纖維，其中加入了專門的生物活性顆粒但聚酯不含任何共縮合分子鏈部分，比較難通過熔融紡絲加工。第二，使用非常少的添加量可以達到通過添加生物活性添加劑獲得的輔助效果。例如，其中聚酯僅含0.5％的銀鋯磷酸鹽作為添加劑的根據本發明的產品可以產生與含有1％銀鋯磷酸鹽且不含共縮合含磷分子鏈部分的產品相同的生物活性。
纖維產品采用本領域技術人員熟悉的方法制造，即，使用常規機器制造機織物和成環編織物，例如由人造纖維或由連續纖維這里例如通過紡粘操作可以制造非機織物。按照本發明的非機織物、機織物和編織物也可以加工制成層狀產品或復合物，還可以制成有形物品。
非常令人驚訝的是按照本發明可以通過僅僅使用由含有共縮合含磷分子鏈部分組成的聚酯纖維獲得一種具有生物活性作用的產品。沿用至今的觀點認為要獲得生物活性必須向聚酯添加其他添加劑或者引入其他物質。
本發明使簡單快捷地制造相應的生物活性纖維產品成為可能。這種產品的生物活性是永久性的，它不會由于用水溶性體系要么用有機溶劑干燥清潔進行洗滌而降低。共縮合化合物不會移出，而且如果有移出的話，將導致比已有技術的纖維產品顯著更低的過敏可能。
下面的實施例說明了本發明將PET纖維dtex 1.7/38mm環紋紡紗成50Nm的紗線，并加工成簡單的牽伸環編織物。樣品1 100％由普通PET組成。樣品2中的纖維與1％的銀鋯磷酸鹽在聚合物熔體中混合。樣品3 100％由根據本發明的聚酯組成。在相同條件下對這三種牽伸環編織物染色并進行還原清理。
按照日本標準JISL 19921998紡織品抗菌性的測試方法測定樣品的生物活性。使用的試驗微生物是金黃色葡萄球菌ATCC 6538P和克雷伯氏肺炎桿菌DSM 789。
在接種18小時后用本方法測定差值S＝Mb-Mc，其中S＝生物靜力學值Mb＝在接種18小時后未修飾樣品中活性細菌數量的對數Mc＝在接種18小時后修飾樣品中活性細菌數量的對數采用的未修飾樣品是由100％普通PET組成的樣品1。
以下對數減少S是相對樣品測定的額金黃色葡萄球菌克雷伯氏肺炎桿菌樣品22.2 7.4樣品32.6 7.4就是說，根據本發明的樣品3在一種情況下展現了與常規抗細菌修飾的PET纖維相同的抗細菌性能(對數減少)，在另一種情況下展現了比常規抗細菌修飾的PET纖維更好的抗細菌性能(對數減少)。
權利要求
1.包含作為生物活性組分的聚酯纖維的生物活性纖維產品，其中聚酯纖維大體上或完全由含有共縮合含磷分子鏈部分的聚酯組成。
2.根據權利要求1所述的生物活性纖維產品，其特征在于其不含有其他生物活性組分或添加劑。
3.根據權利要求1或2所述的生物活性纖維產品，其特征在于其被制成紡織片狀結構例如機織物、編織物、非機織物及類似物品。
4.根據權利要求1或2所述的生物活性纖維產品，其特征在于這些纖維產品是特殊的生物活性纖絲或紗線例如縫合線及類似物品。
5.根據權利要求1～3中任何一項所述的生物活性纖維產品，其特征在于這些生物活性纖維產品被制成了這樣的產品，例如外套和內衣紡織品、運動紡織品、家用紡織品和床上、衛生及醫療用紡織品、汽車用紡織品、食品包裝、用于建筑和過濾的工業紡織品、尿布、餐巾、毛巾和類似物品，還有特殊的生物活性纖絲或紗線例如縫合線。
6.根據權利要求1～5中至少一項所述的生物活性纖維產品，其特征在于生物活性纖維以多組分纖維存在。
7.根據權利要求6所述的生物活性纖維產品，其特征在于生物活性纖維以二組分纖維存在。
8.根據權利要求1～5中任何一項所述的生物活性纖維產品，其特征在于這些纖維以混合纖維存在。
9.根據權利要求1～5中至少一項所述的生物活性纖維產品，其特征在于共縮合含磷分子鏈部分由依據式I和/或II其中優選R1＝CH3的化合物衍生而來。式1 [R1＝CH3，C6H5R2＝CH2-CH2R3，R4＝H，(CH2)2-OH，(CH2)2-O-(CH2)2OHCH2-CH2-CH2-CH2OHCH2-CH2-CH2OH]式2
10.根據權利要求1和權利要求3～6中的任何一項所述的生物活性纖維產品，其特征在于聚酯還含有生物活性添加劑。
11.根據權利要求10所述的生物活性纖維產品，其特征在于聚酯還含有生物活性的含銀添加劑。
12.根據權利要求10所述的生物活性纖維產品，其特征在于聚酯還含有銀鋯磷酸鹽。
13.根據權利要求1～12所述的生物活性纖維產品，其特征在于聚酯纖維是多組分核-殼纖維，它包括聚酯殼層，且殼層部分以纖維的橫截面積為基準是15～50％，優選15～25％。
14.根據權利要求1和權利要求3～13所述的生物活性纖維產品，其特征在于這些纖維含有金屬銀，優選納米粒子形式。
全文摘要
本發明涉及一種生物活性纖維產品，作為生物活性有效組成，該產品僅含有一種聚酯纖維，它大部分或者專門由帶有連接物的聚酯制得，該連接物進行縮合，而且該連接物含磷。這種生物活性纖維產品適于所有需要達到抗細菌、殺真菌、殺螨及類似作用的紡織產品。
文檔編號G02B26/12GK1500162SQ02807786
公開日2004年5月26日 申請日期2002年3月6日 優先權日2001年4月4日
發明者H·拉斯特, B·A·布勒希, J·達瑞格, S·塞貝爾, H 拉斯特, 布勒希, 炊, 鷥 申請人:特維拉有限公司