(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ（乳酸）を含む少なくとも１種の加水分解的に分解可能なポリマーと水溶性ポリマーとを含むアルカリ水分散性ミクロ繊維を含有する物品。
【請求項２】
前記ミクロ繊維は前記加水分解的に分解可能なポリマーと前記水溶性ポリマーとの配合物である、請求項１に記載の物品。
【請求項３】
前記ミクロ繊維は多層であり、かつ、前記多層ミクロ繊維は、前記加水分解的に分解可能なポリマーが含まれる２つの最外層を含めて少なくとも３層を含む、請求項２に記載の物品。
【請求項４】
ポリ（エステルアミド）類、ポリ（グリコール酸）、ポリ（ヒドロキシブチレート−コ−バロレート）、およびそれらのコポリマー、配合物、または混合物としての組合せから成る群から選択される加水分解的に分解可能なポリマーをさらに含み、
前記水溶性ポリマーは、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（アスパラギン酸）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（アルキレンオキシド）類、複合炭水化物、およびそれらのコポリマー、配合物、または混合物としての組合せから成る群から選択される、請求項１〜３のいずれかに記載の物品。
【請求項５】
水溶性ポリマーを少なくとも１層とポリ（乳酸）を含む少なくとも１種の加水分解的に分解可能なポリマーを少なくとも１層含む、多層ミクロ繊維。
【請求項６】
前記多層ミクロ繊維は、前記加水分解的に分解可能なポリマーが含まれる２つの最外層を含めて少なくとも３層を含み、
前記多層ミクロ繊維は９：１から１：９の水溶性ポリマー：加水分解的に分解可能なポリマーを含む、請求項５に記載のミクロ繊維。
【請求項７】
前記多層ミクロ繊維は７５：２５のポリ（乳酸）：ポリ（ビニルアルコール）の組成を有し、ポリ（乳酸）が２つの最外層を形成する３層ミクロ繊維である、請求項５に記載のミクロ繊維。
【請求項８】
前記ミクロ繊維は密度が１０〜２００g/m2である不織ウェブに加工される、請求項５または請求項７に記載のミクロ繊維。
【請求項９】
請求項１記載の物品を５０℃以上の温度、７より高いｐＨ、および１回の商業的洗濯周期に供し、それによって前記物品を廃水中に分散する工程を含む、前記物品を使用する方法。
【請求項１０】
前記物品は少なくとも１種の加水分解的に分解可能なポリマーのミクロ繊維を含むか、又は、前記物品は少なくとも１種の加水分解的に分解可能なポリマーの不織ウェブとポリ（ビニルアルコール）のフィルムまたは不織ウェブの複合物を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記物品は衣服、掛け布、包帯、マスク、おむつ、衛生用品、包装材、テープ、または使い捨て医療布として使用される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
請求項５〜８のいずれかに記載の多層ミクロ繊維を製造する方法であって、
（ａ）少なくとも１種の水溶性ポリマーをフローストリームに導入する工程と、
（ｂ）少なくとも１種の加水分解的に分解可能なポリマーを第２のフローストリームに導入する工程と、
（ｃ）サイドバイサイドオリフィスの配列を有するダイを通って２つのフローストリームを押し出して多層ミクロ繊維を形成する工程とを含む、方法。
【請求項１３】
多層ミクロ繊維をウェブに加工する工程（ｄ）をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、アルカリ水条件で廃水に分散することにより処分可能な物品にすることができるフィルム、複合材、および他の組成物、ならびにこのような組成物から作成されて、使用中に安定性を有し、且つ処理の手段として水に分散するシート様材料などの物品の使用に関する。
背景技術
発明の背景
様々な消費財、包装材および医療品に使用されるプラスチックの量は過去２０年間増加しなかったものの、視覚的には、ますます多くの非分解性プラスチックが我々の埋立地を満たしていると思われる。プラスチックは、性能改善、製造原価が同等または低いこと、輸送費用が低いことなど、より伝統的な木、ガラス、紙および金属物品よりすぐれた多くの長所を提供する。食品廃棄物、包装材料などを含め、廃棄物すべてを典型的な埋立地に処分すると、比較的安定した環境となり、目に見えるほどの速度で分解することがわかるものは全くない。代わりの廃物処理選択肢がますます検討され、埋葬される廃物の一部を転用するのに利用される。これらの代替法の例としては、自治都市固形廃物コンポスト、無気性消化、酵素的消化、廃水下水処理などがある。
これらの廃水処理方法により適合する組成物および物品の開発が、現行のプラスチック改良技術における公然の目標である。
一般に「トイレの水で流すことができる」と呼ばれる、使用後に洗面所や水洗便所に処分するように設計された様々な物品は、技術上、以前から認められている。トイレの水で流すことができる物品は、廃水系内にすっかり分散することも可能であるが、常に完全に分散するとは限らない。トイレの水で流すことができる物品は、主として、廃水系を妨害しないように構成されている。この種の不織布は、一般に女性の衛生または失禁に有用である。たとえば、米国特許第3,480,016号に記載の使い捨て衛生製品は、水に不溶性であるが、トイレ内に処分したときに水感受性により分散する樹脂によって結び付けられた繊維を含む。米国特許第3,804,092号は、類似した構造を特許請求している。あるいは、トイレの水で流すことができる女性衛生用品の複合材構造としては、繊維性材料の吸収性中心部が透水性表面シートおよび非透水性裏面シートに積層された、PCT公告WO91/08726号に記載のものなどがある。表面シートはフィルムであっても不織布であってもよく、表面シートも裏面シートもポリラクチドまたはポリグリコロドを含むと記載されていた。米国特許第5,300,358号に類似した複合材および使用が記載されている。
フィルム構造を含む、トイレの水で流すことができる様々な物品を説明している技術がある。たとえば、水不溶性材料または撥水性材料を被覆した冷水溶性原フィルム、たとえば、ポリ（ビニルアルコール）フィルムから作成される便器ライナーが米国特許第3,546,716号に記載されている。この構造は、水不溶性コーティングに接着された薄葉紙も含み、下水系中に処分することが好ましい。
下水処理中に洗い流すように設計された別の一連の物品が米国特許第4,372,311号に記載されおり、不溶性材料で被覆された水溶性フィルムを含む使い捨て用品が特許請求されている。この物品は、女性の衛生用品、おむつ成分、または包帯として有用と考えられる。積層構造が存在することが記載されており、これはコーティングがそれ自身にフィルム様特性を備えるのに十分な厚さのものであるときである。
水不溶性フィルムで被覆された水溶性フィルムまたは水不溶性フィルムに積層された水溶性フィルムを使い捨てバッグとして使用することが、米国特許第4,620,999号に記載されている。その請求の範囲には、使用中は人的廃物に安定であるが、少なくともｐＨ約１２に到達するために苛性物質を加えることによる妨害なしに、下水系に入るのに適した速度でトイレ内で解体することができる身体廃物用容器が記載されている。一般に、このような構造はポリ（ヒドロキシブチレート）を被覆したポリ（ビニルアルコール）フィルム層である。
関連構造がPCT公告WO92/01556号に記載されている。水不溶性フィルム層および水溶性フィルム層を含む多層フィルムが記載されており、両層ともにポリ（ビニルアルコール）で作成することが可能であって、加水分解の程度の差により溶解度に差が生じる。複合材の機械的強度は水溶性成分に起因し、使用中の耐水性は水不溶性コーティングに由来する。おむつ、カップ、ゴルフのティー、洗濯袋などでの使用が考えられる。その後の公告WO93/22125号には、これらの構造の製造方法ならびに衛生用品および不溶性コーティングが具体的にはインクである物品に関する補足的物品請求事項のリストが記載されている。
多層フィルムを含む組成物は技術上周知である。このような構造の有用性は、このような構造を使用中の安定性または寿命を増大するために、物理的特性を操作することにある。たとえば、合衆国特許第4,826,493号および第4,880,592号には、おむつ成分およびフィステル形成用バッグの遮断フィルムとしての多層構造の成分としてヒドロキシブチレートポリマーの薄層を使用することが記載されている。
特に腐らせて堆肥にすることができる多層フィルムを設計した者もいる。PCT公告WO92/15454には、環境的に分解可能なフィルムの外層と生物分解性水溶性フィルムの内装を含むフィルムが記載されている。一般に、外層はポリオレフィン、ポリ（カプロラクトン）、またはエチレン酢酸ビニルを含み、内装はポリ（ビニルアルコール）であると記載されている。外層の１つは不織構造であってもよい。EPO公告0 616 570号に、この領域における補足的技術が記載されている。
多層微小繊維の開発が技術上注目されている。多層微小繊維を作成することができる方法を説明した基本技術建造特許が米国特許第5,207,970号に記載されている。
医療廃棄物の処分は次第に政府機関および公共の同様の機関の監視を受けるようになった。感染物質で汚染された材料の運命に関する関心は、ヘルスケア労働者の安全性を確保するための妥当で適切な措置であり、かつ一般社会が講じなければならない妥当で適切な措置である。
現在、医療廃棄物は再使用可能なものと使い捨てに分類される。再使用可能医療用品は、厳重な条件で洗浄および滅菌を行って消毒を保証する。たとえば、衣服や掛け布などの再使用可能医療用具は最高１００回使用することができる。比較すると、使い捨て医療用品は一般に使用後に、かなりの費用を加えて消毒または滅菌を行ってから、特別に設計された埋立地内または廃物焼却炉内に処分される。汚染された単回使用物品の処分費用はかなり高いことが多い。
米国特許第5,125,955号および第5,270,11号で再使用可能な外科用掛け布および手術着に使用するための水分散性テープの有用性が認められている。PCT公告WO93/24152号で、水分散性インジケーターテープの使用が認められている。
さらに、一連の米国特許、すなわち、米国特許第5,268,222号、第5,207,827号、第5,181,967号、および第5,181,966号に、複合織物、家庭用品、包装材料および温水に溶解する衣服や織物を処分する方法が記載されている。記載されている構造は一般に、３７℃より高温でのみ溶解するポリ（ビニルアルコール）を主に含んでいる。上述の物品の目標とする処分方法は、通常、温度が５０℃より高い洗濯による。
カナダ特許公告第2,093,051号に類似した織物が記載されている。不織層の複合構造は、ポリ（ビニルアルコール）成分および使用中に遮断層の役割をする別の材料で作成される。特許請求された不織布は、ｐＨが１２を越え、かつ温度が７０℃を越える水性環境で、約１０分未満で分散するように設計されている。
一般に、ポリ（乳酸）、その配合物およびそれらから作られた幾つかの物品が、米国特許第5,200,247号、第5,227,415号、第5,076,983号、第5,216,050号、第5,359,026号、およびPCT公告WO94/06866号、WO94/07941号、WO94/08078号、WO92/04412号およびそれらに引用された参考文献に記載されている。分散可能な洗濯用品におけるポリ（乳酸）の有用性に言及したものは皆無である。ポリ（エステルアミド）が、Barrowらによる一連の特許、米国特許第5,286,837号、第4,529,792号、および第4,343,931号に記載されている。分散可能な洗濯用品におけるこのような材料の有用性は理解されていなかった。
発明の開示
発明の概要
水溶性材料またはアルカリ分散性材料またはそれらの組合せを、廃水内にどっと流すことにより分散することができる物品に使用することは、技術上認められている。しかし、新規組成物および新規材料ならびに既存の組成物および既存の材料を使用して、商業的単回洗濯周期中に加水分解的分解により効果的に分散される単回使用物品を提供できることは理解されていない。
本発明は、特に、より高温またはより高いｐＨまたはその両者を伴い、且つ機械的攪拌を含むことができるアルカリ水環境内に分散することにより、廃水処理過程に分散するための組成物および物品の開発に関する。
本発明は、単回使用し、その後洗濯周期に処分するための材料を設計することにより、物品の処分の問題を解決する。それ故、使い捨て医療用品関連の輸送費および取扱い費用および危険性、ならびに再使用可能な物品の不完全消毒の危険性を排除することができる。
本発明は、新規組成物および新規材料ならびに既存の組成物および既存の材料を、この種の、単回使用物品の処分と多回使用物品のリサイクルの両者が直面している問題を解決する物品として使用できることを発見した。
本発明で使用する組成物は、様々なポリマーから作成することができ、且つ様々な形に作成することができる。幾つかの組成物はそれ自体新規であり、幾種類かの構造は新規である。本発明の実施態様はすべて、アルカリ水処分可能物品としての使用において新規である。
本発明で使用する組成物は、加水分解的に分解可能なポリマーを含む。アメリカ材料試験協会D883プラスチックに関する標準用語（American Society for Testing of Materiarls D883 Standard Terminology Relating to Plastics）が使用した定義と一致して、「加水分解的に分解可能な」は、加水分解に起因する分解で分解可能なプラスチックを意味する。「分解可能なプラスチック」は、特定の環境条件下でその化学構造に顕著な変化を受け、その結果、プラスチックに適当な標準試験方法で且つその分類を決定する期間適用することによって測定したときに変化する可能性がある幾つかの特性が喪失するように設計されたプラスチックを意味する。加水分解的に分解するポリマーは、洗濯のアルカリ水条件で分散するばかりでなく、時間が経つと、ｐＨに関係なく廃水中で分解できることが本発明に重要である。
加水分解的に分解可能なポリマーの非限定的な種類としては、ポリ（乳酸）（以後、「ＰＬＡ」）、ポリ（エステルアミド）（以後、「ＰＥＡ」）、ポリ（グリコール酸）（以後、「ＰＧＡ」）、およびポリ（ヒドロキシブチレート−コ−バロレート）（以後、「ＰＨＢＶ」）など、およびコポリマー、配合物、混合物などとしての、それらの組合せなどがある。
本発明の幾つかの組成物は、水溶性ポリマーと組み合わせて、加水分解的に分解可能なポリマーも含む。「水溶性」は、水との接触が延長されたとき、ポリマーが完全に溶解することを意味する。
水溶性ポリマーの非限定的な種類としては、ポリ（ビニルアルコール）（以後、「ＰＶＯＨ」）、ポリ（アスパラギン酸）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（アルキレンオキシド）類、複合炭水化物、およびコポリマー、配合物、混合物などとしての、それらの組合せなどがある。
本発明で使用す得る組成物の構造は、単層フィルム、多層フィルム、短繊維から作成した不織ウェブ、単層微小繊維から作成した不織ウェブ、多層微小繊維から作成した不織ウェブ、配合組成物の微小繊維から作成した不織ウェブなどを含むことができる。
本発明で使用する組成物の種類および構造の種類は、アルカリ水分散性物質にとって望ましい特徴によって選択することができる。
本発明の物品は、次の特徴を有することができる。物品は、より高温の水に曝露されたとき分散することができ、したがって廃水中に処分することができる。「より高温」は、５０℃以上を意味する。
この物品は、ｐＨがより高い水に曝露されたとき分散することができ、したがって廃水中に処分することができる。「より高いｐＨ」は、ｐＨが７より高いことを意味する。本発明の各物品はより高温で商業的単回洗濯周期中に１２未満の塩基性ｐＨで廃水中に分散するため、ｐＨは９．５より高いことが好ましく、１１．９を越える必要はない。ｐＨ１２以上での洗濯は再使用可能な織物、特にポリエステルを損傷する可能性があるため、一般に、商業的洗濯はｐＨ１２以上での洗濯を避ける。
この物品は、商業的単回洗濯周期で使用されるような、最小限の時間、水に曝露されたとき分散することができ、したがって廃水中に処分することができる。「商業的単回洗濯周期」は、約３０分から成る漬期間および攪拌期間を含めて約４０分から成る浸漬、攪拌、回転、すすぎおよび回転の周期を意味する。
この物品は、作成中、保存中および使用中、頑強で耐水性であることが可能である。「耐水性」は、物品が水、食塩水、あるいは汗、血液、尿、またはやがては分散可能になり、したがって商業的単回洗濯周期で水に曝露されたとき処分可能になる他の体液などの人体滲出物と接触したとき、顕著に分解されないことを意味する。
「アルカリ水分散性物品」は、より高温、より高いｐＨで、商業的単回洗濯周期中に、物品が実質的に小さい断片に分解され、実質的に水に分散することを意味する。好ましくは、実質的な分解は物品の少なくとも９０重量％である。小さな断片は、メッシュスクリーンおよび一般に商業的洗濯施設に関連した他の濾過装置を通過することができなければならない。一般に、メッシュスクリーンおよび濾過装置は、約２５mm以下の断片を通過させることができ、好ましくは約１２mm以下、最も好ましくは７mm以下の断片を通過させることができる。断片のサイズが小さいほど、断片はｐＨと関係なく廃水中で加水分解的に分解しつづけることが容易である。
本発明の特徴は、本発明の物品がアルカリ水環境で分散可能であり、かつ使用中はまだ耐水性であることである。この物品は、少なくとも１種の加水分解的に分解可能なポリマーから形成することができ、あるいは１種のポリマーが加水分解的に分解可能であって、且つ１種のポリマーが水溶性であるポリマー類の組合せから作成することができる。加水分解的に分解可能なポリマーは水不溶性か透水性のいずれかであって、液体または体液と接触したときに水溶性ポリマーが溶解するのを防止するため、この物品は効果的に機能する。処分に際して、水溶性ポリマーは、特により高温、より高いｐＨ条件に商業的単回洗濯周期の組合せに曝露したとき、アルカリ水環境での物品の分解速度または破壊速度を増進する。物品の加水分解的に分解可能なポリマー部分は加水分解されるか別の方法で分解され、水溶性ポリマーは溶解し、結果として物品全体が分解して廃水中に分散される。
本発明のもう１つの特徴は、本発明の物品が短時間内、少なくとも商業的単回洗濯周期以内に水中に完全に分散し、使用済みの物品を容易に処分できることである。洗濯周期は、汚染材料を消毒することが判明しており、したがって、分散した物品を含む廃水の放出に関連した危険はない。事実、廃水は、ｐＨに関係なく、必要に応じて、加水分解的に加水分解可能なポリマーをさらに加水分解的に分解することが可能である。この処分方法は、汚染された物品が、埋立地または廃物焼却炉内に処分する前に消毒を必要とする固体廃物のままである場合よりも、簡便である。
本発明のもう１つの特徴は、既存の組成物または構造のいずれも新規物品に使用して、本発明に従って使用されるアルカリ水分散性物品を提供できることである。予想外に、若干の加水分解的に分解可能な材料は１洗濯周期内に十分な分解を受け、それらから作成された物品は分散していると考えることができる。
本発明のもう１つの特徴は、新規組成物および構造を新規アルカリ水分散性物品に使用できることである。
本発明の別の特徴は、本発明で使用される構造に、加水分解的に分解可能なポリマーを単独または水溶性ポリマーと共に使用できることである。
本発明の別の特徴は、本発明で使用される構造を再使用可能な医療用具と組み合わせることができ、組み合わせの分散可能部分のみが処分され、組み合わせの再使用可能部分はリサイクルされることである。リサイクルおよび処分は同じ洗濯周期で行うことができる。
本発明の長所は、本発明の組成物および構造が容易に製造されることである。
本発明の別の長所は、本発明の組成物および構造が柔軟で、哺乳類身体に適合し、且つ哺乳類皮膚に対して刺激性またはアレルゲンでないことである。
本発明のまた別の長所は、本発明を使用して感染性廃物で汚染された物品を処分する方式を、固体廃物埋立てまたは焼却から廃水処理に変えることができることである。
簡単に記述すると、本発明の１つの態様は、少なくとも１種の加水分解的に分解可能なポリマーを含むアルカリ水分散性ミクロ繊維（本明細書中、「微小繊維」とも呼ぶ）を含む物品である。
本発明の別の態様は、より高温、より高いｐＨで、商業的単回洗濯周期中に分散可能な耐水性、アルカリ水分散性物品の使用であり、その物品は少なくとも１種の加水分解的に分解可能なポリマーを含む。
本発明のまた別の態様は、水溶性ポリマーを少なくとも１層と少なくとも１種の加水分解的に分解可能なポリマーを少なくとも１層含む多層微小繊維である。
本発明のまた別の態様は、物品をより高温、より高いｐＨ、および商業的単回洗濯周期に供し、それによって物品が廃水中に分散する工程を含む、少なくとも１種の加水分解的に分解可能なポリマーを含む耐水性、アルカリ水分散可能物質を処分する方法である。
本発明の実施態様を、以下でさらに説明する。
発明を実施するための最良の形態
発明の実施態様
本発明の物品の構造
本発明で使用する組成物の構造は、単一ポリマーの単層フィルム、配合ポリマーの単層フィルム、多層フィルム、短繊維から作成した不織ウェブ、単層微小繊維から作成した不織ウェブ、多層微小繊維から作成した不織ウェブ、および配合組成物の微小繊維から作成した不織ウェブを含むことが可能である。
この構造を、衣服、掛け布、外科用スポンジ、マスク、おむつ、衛生用品、包装材、テープ、使い捨て医用織物として使用することができるアルカリ水分散性物品に形成することができる。
本発明で使用するフィルムは、当業者に周知の技術によって作成することができる。フィルム作成技術としては、流延、ブロー成形、および同時押出などがある。
本発明に有用な不織ウェブは、当業者に周知の技術によって作成することができる。適当な加水分解的に分解可能なポリマーを紡いで繊維とし、これをウェブ形成技術（空気レイまたは乾式レイまたは湿式レイ）とウェブ結合技術（熱的手段、化学的手段または機械的手段）の組み合わせによって不織ウェブシート中に処理することが可能である。溶融ブローン、スパン結合、多層微小繊維溶融ブローンウェブ形成など、直接ウェブ形成技術もやはり有用である。
フィルムまたは不織ウェブは、一度シートまたはシート様材料に形成されるとその後は、当業者に周知の技術によって衣服、掛け布、または他種の構造を縫製、接着、または組み立てることができる。衣服、掛け布および同様の構造を組み立てるために使用される技術としては、縫い取り、ヒートシール、音波溶接、接着剤貼合せなどがある。
本発明の物品の構造に使用される組成物
本発明に使用される組成物は加水分解的に分解可能なポリマーを含む。これらの加水分解的に分解可能なポリマーは単独で使用して厚さ１０〜３００μm、好ましくは１０〜１２５μmのフィルムを作成することができる。このような加水分解的に分解可能なポリマーフィルムの非限定的な例としては、米国特許第5,200,247号、第5,227,415号、第5,076,983号、第5,216,050号およびPCT公告WO94/06866号、WO94/07941号、WO94/08078号、WO92/04412号およびWO92/04410号に開示されているＰＬＡフィルム、合衆国特許第5,286,837号、第4,529,792号、および第4,343,931号に開示されているＰＥＡフィルムなどがある。
加水分解的に分解可能なポリマーのフィルムは、ＰＶＯＨなどの水溶性ポリマーのフィルムと組み合わせて、耐水性を提供する加水分解的に分解可能なポリマーフィルムの利益と、商業的単回洗濯周期に供したときに多層フィルムの分散性を増進する水溶性ポリマーフィルムの利益を結合させる２層フィルムを作成することができる。２層フィルムの加水分解的に分解可能なポリマー層の厚さは約０．１〜約２５０μm、好ましくは約５〜約１５０μmの範囲である。２層フィルムの水溶性ポリマーフィルムの厚さは約０．１〜約２５０μm、好ましくは約５〜約１５０μmの範囲である。したがって、２層フィルムの厚さは約５〜３００μm、好ましくは約１０〜１２５μmの範囲である。
米国特許第4,908,278号の教示によれば、多層フィルム全体の厚さは比較的一定のままであるが、層の数を変化させることができる。多層を含むフィルムは、この方式で作成することができる。
任意に、加水分解的に分解可能な同一ポリマーフィルム層または異なるポリマーフィルム層の２枚のフィルムの間に水溶性ポリマーフィルム層を挟んだ３層フィルムは、使用中に耐水性を提供し、処分に際して水中への分散を提供する。
加水分解的に分解可能なポリマーのフィルムおよび水溶性ポリマーのフィルムは、一緒に配合して１つのポリマー層を形成することができる。ポリマーの比率は約１：１９から約１９：１の範囲であってもよい。配合層の厚さは約１０〜約３００μmの範囲であってもよい。
加水分解的に分解可能なポリマーの不織ウェブを本発明で使用することができる。不織ウェブは、幾つかの構造を含むことができ、その一部はそれ自身が新規である。不織ウェブは、２種以上の異なるポリマー組成物の多層または配合である微小繊維から作成することができる。
加水分解的に分解可能なポリマー微小繊維の不織ウェブを本発明で使用することができる。このような微小繊維の非限定的な例としては、当業者に周知の技術によって作成したＰＬＡブローン微小繊維不織ウェブなどがある。このような技術の非限定的な例は、PCT公告WO94/08078号に開示されている。
配合微小繊維の不織ウェブは、当業者に周知の技術により、加水分解的に分解可能なポリマーと水溶性ポリマーから作成することができる。このような配合微小繊維不織ウェブの非限定的な例としては、ＰＶＯＨとＰＬＡの配合物などがある。このような不織ウェブの密度は１０〜２００g/cm2、好ましくは２５〜１３０g/cm2である。
多層微小繊維の不織ウェブは、本発明の技術によって作成することができる。これらの新規組成物および構造は、本発明に特に有用である。多層微小繊維は２層から約２７層の異なるポリマー、好ましくは異種のポリマーを交互に有することが可能である。好ましくは、多層微小繊維は約３〜９層を有することができ、なるべくなら微小繊維の最外層は加水分解的に分解可能なポリマーを含む。
異なるポリマーは、ＰＬＡとＰＨＢＶの交互の層またはＰＬＡとＰＥＡの交互の層またはＰＨＢＶとＰＥＡの交互の層など、両者とも加水分解的に分解可能なポリマーであってもよい。あるいは、好ましくは、異なるポリマーは異種のポリマーであり、少なくとも１種の加水分解的に分解可能なポリマーと少なくとも１種の水溶性ポリマーの交互の層を含む。好ましくは、交互の層は、１種の加水分解的に分解可能なポリマーと１種の水溶性ポリマーの、２種のポリマーを含む。
多層微小繊維の非限定的な例としては、加水分解的に分解可能なポリマーとしてのＰＬＡ、ＰＥＡ、またはＰＨＢＶと組み合せた水溶性ポリマーとしてのＰＶＯＨなどがある。多層微小繊維の層の数は、好ましくは３〜９層の範囲であり、最外層は加水分解的に分解可能なポリマーである。
多層微小繊維の厚さは約１〜約２０μmの範囲である。
多層微小繊維における組成物の押出フィード率は、加水分解的に分解可能なポリマー／水溶性ポリマーが約９／１〜約１／９の範囲であり、好ましくは加水分解的に分解可能なポリマー／水溶性ポリマーが約３／１〜約１／３の範囲である。
本発明の特に好ましい多層微小繊維組成物は、ＰＬＡ／ＰＶＯＨが７５／２５の組成を有し、ＰＬＡが２つの外層を形成する３層微小繊維である。この押出フィード率で、ＰＬＡ／ＰＶＯＨ／ＰＬＡ微小繊維不織ウェブは、アルカリ水分散性物品の作成に特に好ましい機械的強度を有する。
本発明の他の多層微小繊維組成物はＰＨＢＶ／ＰＶＯＨ／ＰＨＢＶ多層微小繊維、ＰＨＢ／ＰＬＡ多層微小繊維、およびＰＥＡ／ＰＶＯＨ／ＰＥＡ多層微小繊維を含む。
本発明の多層微小繊維不織ウェブは、米国特許第5,207,970号（Josephら）に記載の好ましい方法によって作成される。この補方は米国特許第5,207,970号の示された装置を使用し、ポリマー成分は、分離スプリッター、スプリッター領域、あるいは連結マニホールドからダイのダイキャビティに導入され、また押出機から、たとえば、スプリッターに導入される。ギアポンプまたはパージブロックまたはその両者を使用して、ポリマー流量を細かく調節することもできる。スプリッターまたは連結マニフォールド内で、分離したポリマー成分フローストリームは単層フローストリームに形成される。しかし、好ましくは、ダイに到達する前に可能な限り長い期間、分離したフローストリームは直接接触させないでおく。
スプリットまたは分離したフローストリームは、ダイ、またはダイオリフィスに到達する直前にのみ合併させる。こうすることによって、単層フローストリームから合併された後、多層微小繊維における不均質でかつ不連続な縦の積層を来す傾向がある、分離したフローストリームで生じる不安定性の確率が最低限に抑えられる。
多層ポリマー流は、ダイキャビティから、並んでいるオリフィスの配列を通って押し出される。従来のコートハンガー転移片を使用することにより、この押出より前に、キャビティ内で適当にフィードを適切な形材に形成することができる。押し出された積層溶融フローに、一様に加熱された空気を高速で向けるため、空気溝はオリフィスの列のいずれかの側に配列されている。空気の温度は一般にほぼ溶融フローの温度であるが、好ましくはポリマー溶融温度より２０℃乃至３０℃高い。この熱い高速の空気が出て、押し出されたポリマー材料を薄めるが、これは、一般にダイから比較的短い距離を移動した後、凝固する。凝固した繊維または部分的に凝固した繊維を、次には周知の方法でウェブに形成し、収集する。
ほとんどの加水分解的に分解可能なポリマーは市販されている。ＰＨＢＶ（−１８）は、Delaware州WilmingtonのZeneca Biopolymerから市販されている。ＰＬＡは、エコプラ樹脂（ECOPLATM Resin）ロット１８、ロット１９、ロット２０、ロット２３およびロット５１としてMinnesota州MineapolisのCargill,Incorporatedから入手でき、さもなければ米国特許第5,359,026号に開示されている。ＰＥＡは、米国特許第5,286,837号、第4,529,792号および第4,343,931号に従って作成される。
水溶性ポリマーは市販されている。ＰＶＯＨは、Vinex 2019樹脂、Vinex 2034樹脂、またはVinex 2114樹脂として、あるいはAirvol 125樹脂またはAirvol 325樹脂としてPensylvania州AllentownのAir Productsから市販されている。
他の任意の材料を、本発明で使用する組成物および構造に加えて、結果として得られる物品に付加的特性を与えることができる。他の材料の非限定的な例としては、可塑剤、抗菌剤、撥流体剤などがある。
可塑剤の非限定的な例としては、トリエチルシトレート、アルキルラクテート類、トリアセチン、アルキルグリコール類、および基本ポリマーのオリゴマーなどがあり、最終組成物の約１〜約５０重量％の範囲の量、好ましくは約５〜約３０重量％の量で存在することが可能である。
抗菌剤は当業者に周知である。どの特定の抗菌剤や抗真菌剤などが本発明の構造および組成物に適合するのか、現在はわかっていないが、非限定的な例としては、クロルヘキシジングルカネート、ヨードフォア、ピリチオン類、イソチアゾリン類、あるいはベンズイミダゾール類などが考えられる。上述の薬剤は、薬剤によって、あるいは全組成に基づいて、100万当たり約０．２部から１００万当たり約３０００部の範囲の量で存在してもよい。
撥流体剤の非限定的な例としては、米国特許第5,025,052号および第5,099,026号に開示されているオキサゾリジノン類などのフルオロケミカル類、シリコーン類およびワックス類などがあり、最終組成物の約０．５〜約５重量％の範囲の量、好ましくは約０．５〜約２重量％の範囲の量で存在する。
本発明に従って、上述のフィルムと不織ウェブの複合材を組み合せて物品として使用することができる。可能な複合構造の非限定的な例としては、水溶性ポリマーのフィルムに積層された加水分解的に分解可能なポリマーの不織ウェブなどがある。特に、ＰＬＡまたはＰＥＡのいずれかのブローン微小繊維ウェブをＰＶＯＨフィルムに積層して、上述のＰＬＡ／ＰＶＯＨフィルムまたはＰＬＡ／ＰＶＯＨ多層微小繊維不織ウェブと類似した、使用中の耐水特性およびアルカリ水条件に供したときの分散性を有する複合材を提供することができる。反対に、水溶性ポリマーの不織ウェブに積層された加水分解的に分解可能なポリマーのフィルムを作成することもできる。
当業者であれば、諸フィルムと諸ウェブの可能な組合せ、およびこのような諸フィルムと諸ウェブの組成物は、本願に呈示される可能性のあるものに限定されないことを理解するであろう。本発明は、様々な形の加水分解的に分解可能なポリマーを単独で、または作成中、保存中および使用中には耐水性を有するが、より高温、より高いｐＨで、且つわずか商業的単回洗濯周期中、水中に入れたとき分散可能である物品の組立て品に使用される様々な形の水溶性ポリマーと組み合せて使用することも企図する。
他の非限定的な例としては、別の加水分解的に分解可能な不織ウェブまたはフィルムに積層された加水分解的に分解可能なウェブの複合材などがある。本発明は、本願明細書に記載のフィルムおよび不織ウェブから可能な様々な複合材のすべてを含む。
産業上の利用可能性
発明の有用性
本発明は、使用中には物品の耐水性が必要であるが、洗濯などの水処理による処分を使用する場合に、大いなる有用性を提供する。このような使用の例としては、物品の性能にとって耐水性が不可欠であるが、汚染した物品の処分には特別な取扱いを必要とする、掛け布、手術着、包帯、マスク、外科用スポンジ、包装材、テプ裏材、衛生用品などの外科用不織布やフィルムがある。
本発明は、高度の加水分解が可能なＰＶＯＨフィルムや不織布よりすぐれている。使用中に流体と接触する可能性がある場合、使用中ずっと性能を維持するためには、特定の等級のＰＶＯＨが必要である。しかし、これらの同一等級のＰＶＯＨは、病院の洗濯施設で一般に確認される温度で容易に溶解せず、したがって、分散可能な物品としての有用性が制限される。対照的に、本発明の物品は、ｐＨが９．５より高いが一般に１２．０未満のアルカリ水溶液で、且つ温度が７０℃である、病院の洗濯施設の代表的な条件下で分散可能であつ。
本発明で使用される加水分解的に分解可能な材料は、使用中に十分な性能を発揮し、そのうえ病院の洗濯で分散する。幾つかの実施態様では、本発明は水溶性材料も含むことができ、このような材料の組合せは、使用中十分な性能を維持することによって、使用できる水溶性材料（すなわち、冷水溶性ＰＶＯＨ）の範囲を拡大する。
本発明の物品は、典型的な洗濯条件で分散する。加水分解的に分解可能なポリマーは、最初にアルカリ水洗濯条件で分解された後、必要に応じて、廃水中の水によってさらに加水分解的に分解され、好ましくは廃水中に自生する微生物によって消費される。好ましい実施態様では、水溶性ポリマーも生物分解性である。洗濯した廃物の下流処分は一般に廃水処理施設であり、そこには広い微生物スペクトル培養が存在することが知られている。
本発明の別の使用は、衣服や掛け布など、アルカリ水分散性物品と再使用可能な医療用具の組合せであり、この場合、アルカリ水分散性物品は分散可能であり、再使用可能な医療用具はリサイクルされる。２種の物品の非限定的な取合わせとしては、廃棄されるべき組合せの部分が分散可能な物品である、オーバーレイ構造、オーバーラップ構造、隣接構造などがある。１回使用後、再使用可能な物品に、別の分散可能な物品を縫い付け、アルカリ水分散性接着剤で接着し、あるいは音波溶接する。
本発明びさらなる態様を、以下の実施例で開示する。
試験方法
ブローン微小繊維ウェブの基本重量
１０×１０cmの試料を微小繊維ウェブから切断し、最も近い±0.001ｇまで重量を測定した。重量を１００倍し、g/m2で表した基本重量として報告した。
洗濯重量損失試験（Laundry Weight Loss Test）
フィルムまたは不織布の試料５〜５０gの重量を測定し、網目の孔が直径約７mmの６１×９１．５cmの洗濯網袋に入れた。この袋を２度折り畳み、さらに２度折り重ねて、１１４mmの網袋洗濯ピンで封止した。ピンおよび網袋は、Minnesota Chemical Company, St. Paul, MNから市販されている。網袋を市販の６０ポンド（２７kg）型洗濯機（Milnor washer,Model No.36021 bwe/aea、Pillerin Milnor Corp., Kenner, LA）に入れた。外科手順としては典型的な洗濯周期を使用して試料を洗濯した。周期には、（ａ）０．１％Paralate 55 GL11TM Commercial Liquid Landry Alkali(Ecolab Inc. St. Paul, MN)を使用した、３分間冷アルカリ水ブレーク、（ｂ）３分間冷水すすぎ、（ｃ）０．１％Paralate 55 Gl11TM Commercial Liquid Landry Alkaliおよび０．０５％KindetTM Commercial Liquid Landry Detergent(Ecolab Inc. St. Paul, MN)を使用した、５４．４℃での８分間温水洗剤およびアルカリ工程、（ｄ）７１℃での３分間温水すすぎ２回、（ｅ）４３．３℃での３分間温水すすぎ、（ｆ）０．０５％Tri Liquid Sour 55GLTM(EcoLB Inc)および０．０５％Tex Special LiquidTM Commercial Liquid Denim Lubricant/Softer(Ecolab. Inc.)を使用した４分間冷水酸浴／軟化、および（ｈ）高速抽出が含まれている。
各袋を開き、残存材料の重量を測定する。もとの質量の９０％より多く失われる材料はすべて、基準に合うと考えられる。
ビーカー試験(Beaker Test)
２０℃、相対湿度７５％の室内で、２０cm×２０cmの基材セクションを５００cm3のビーカーの最上部に載せる。ビーカーに試料を入れ、深さ約２５mmの凹状材料をビーカーに垂下させる。ゴムバンドを使用して、材料の外側の縁をビーカーに固定する。水道水１０cm3を基材の凹状セクションに注ぎ込む。フィルムの完全性が構成される時間を確認して報告する。
引張強さ
ASTM D882-91「薄いプラスチックシートの引張特性のための標準試験法」に準拠し、ジョーギャップ５０．８mm、クロスヘッド速度２５．４cm/分のInstron Tensile Tester(Model 1122), Instron Corporation, Canton, MAを使用して、多層微小繊維ウェブの引張モジュラスデータを入手した。ウェブ試料は幅２．５４cmであった。
以下の技術により、微小繊維の不織ウェブを作成した。
米国特許第5,207,970号（Josephら）に記載の溶融ブローン法を使用して、本発明の多層ブローン微小繊維ウェブを作成した。この方法は、長さ／直径比が５／１の表面が滑らかな円形オリフィス（cm当たり１０個）を有する溶融ブローンダイを使用した。
実施例１〜２９および比較例Ｃ１〜Ｃ８は、下記の表１に示す異なる処方で作成した。これらの実施例は、温度が異なる２種の押出機、温度が異なるダイブロックを使用し、同じ空気温度、同じエアーギャップ、同じコレクターの距離を有する条件を使用して作成した。各実施例および比較例について、各押出機、ダイブロック、℃で表した空気温度およびcmで表したエアーギャップおよびコレクターの距離を下記の表２に示す。
表２に示す温度を有する各帯域を含む第１の押出機は、表１の各実施例に示した樹脂１の溶融フローをフィードブロック組立て品に射出した。表２に示す温度を有する各帯域を含む第２の押出機は、表１の各実施例に示した樹脂２の溶融フローをフィードブロックに射出した（樹脂２を使用した場合）。２種の押出機の温度の高い方の温度を有するフィードブロックが、２つの溶融フローを分割した。フィードブロックから出るとすぐ、ポリマー溶融フローを多層溶融フローに交互に合流させるが、樹脂１は最も外層であるか奇数層であり、樹脂２（もしあれば）最も内層であるか偶数層である。樹脂１／樹脂２の押出フィード比が表１に示すフェードブロック組立て品に射出するように、ギヤポンプを調節した。０．１４kg／時間／cmダイ幅ポリマースループット速度を、やはり２種の押出機の温度の高い方の温度を有するダイに維持した。空気の温度は、表２に示す温度に維持し、やはり表２に示すエアーギャップ距離を有する均質なウェブを作成するのに適した圧力に維持した。各実施例および比較例について、やはり表２に示すコレクターからダイまでの距離で、ウェブを収集した、結果として得られた、表１に示す多層微小繊維を含み、平均直径約１０μm未満の微小繊維ウェブの基本重量も、やはり表１に示す。
幾つかの実施例では、ＦＣＯ（フルオロケミカル  オキサゾリジノン）を樹脂１の重量％で樹脂に添加した。
0003790802.tif 000002
ＢＭＦは、ブローン微小繊維ウェブを意味する。
PLA-L（ｎ）は、Cargill, IncorporatedのECOPLATM Lot Resinポリ（乳酸）のロットを意味する。
PVOH-2019は、Air ProductsのVinex 2019ポリ（ビニルアルコール）を意味する。
PHBV-18は、Zeneca Biopolymersのポリ（ヒドロキシブチレート−コ−バロレート）を意味する。
PLCは、Union Carbide, Danbury, CTから入手できるポリ（カプロラクトン）を意味する。
PEA-2,6は、米国特許第5,286,837号の実施例６に従って調製されたポリ（エステルアミド）を意味する。
0003790802.tif 000003
フィルムは、以下の技術によって作成した。
実施例３０〜３７および比較例Ｃ９の多層は、米国特許第4,908,278号に記載の技術により、２種のスクリュー押出機を使用して二重マニホールドダイにフィーディングして作成した。両押出機は、直径３．１７５cm（１．２５インチ、Ｌ／Ｄ比２４：１のKillon押出機であった（Killon Company, Verona, New Jersey）。各押出機には、同じ長さの、互いに独立に加熱可能な帯域が４つあった。ダイは、幅３５．６cm（１４インチ）、深さ１５．２cm（６インチ）の二重マニフォールドダイで、そのランド面は幅５．１cm（２インチ）であった。所望の層の厚さを与えるように、スクリューｒｐｍ速度を調節した。各実施例の押出機帯域温度およびダイブロック温度を下記の表４に示す。
0003790802.tif 000004
PLA-L（ｎ）は、Cargill, IncorporatedのECOPLATM Lot Resinポリ（乳酸）のロットを意味する。
PVOH-2144は、Air ProductsのVinex 2144ポリ（ビニルアルコール）を意味する。
PVOH-2034は、Air ProductsのVinex 2034ポリ（ビニルアルコール）を意味する。
ENVIROPLASTIC Cは、カリフォルニア州San DiegoのPlanet Polymer Technologies, Inc.から入手できる、腐らせて堆肥にすることができるポリマー材料を意味する。
ENVIROPLASTIC Hは、カリフォルニア州San DiegoのPlanet Polymer Technologies, Inc.から入手できる、水分散性ポリマー材料を意味する。
0003790802.tif 000005
比較例Ｃ１０およびＣ１１は、３／４”（１．９cm）スクリューを具備し、Ｌ／Ｄ比が２５／１のHakke押出機（New Jersey州SaddlebrookのHakke GmbHから市販されている）を使用してポリマー溶融からキャストフィルムとして作成した。比較例Ｃ１０は、上述のEnviroplastic Ｃ材料である。上述の通り、帯域１〜３の温度（℃）で厚さ０．１０２mmのフィルムを押し出すと、ダイはそれぞれ１３８、１８５、２０４および２０４で、溶融温度は１４７であった。冷却したクロムロールを１０℃に保った。
比較例Ｃ１１は、上述のEnviroplastic Ｈ材料である。上述の通り、帯域１〜３の温度（℃）で厚さ０．１０２mmのフィルムを押し出すと、ダイはそれぞれ１３８、１８５、２３２および２３２で、溶融温度は１５６であった。冷却したクロムロールを１０℃に保った。
上述の通りに作成した実施例１〜３７および比較例Ｃ１〜Ｃ１１のブローン微小繊維ウェブおよびフィルムを洗濯重量損失試験（Laundry Weight Loss Test）およびビーカー試験（Beaker Test）に供した。試験結果を下記の表５に示す。
0003790802.tif 000006
0003790802.tif 000007
実施例１〜２９の各ブローン微小繊維ウェブは、洗濯重量損失試験にもビーカー試験にも合格したが、比較例Ｃ１〜Ｃ８は、試験のいずれか一方または両方に不合格であった。実施例３０〜３７の各フィルムは洗濯重量損失試験にもビーカー試験にも合格したが、比較例Ｃ９〜Ｃ１１は、試験のいずれか一方または両方に不合格であった。本発明のブローン微小繊維ウェブ構造もフィルム構造も、周知の利用可能なウェブ構造およびフィルム構造よりも、予想外にすぐれている。
次に、上述の通りに作成した実施例１〜６および比較例Ｃ１〜Ｃ２のブローン微小繊維ウェブおよびフィルムを引張強さ試験に供した。試験結果を下記の表６に示す。
0003790802.tif 000008
実施例１〜６のブローン微小繊維ウェブは比較例Ｃ１およびＣ２のウェブよりも予想外にすぐれていた。比較例Ｃ１およびＣ２は、洗濯重量損失試験によれば分散可能であると考えられるが、ビーカー試験には不合格であった。さらに、比較例Ｃ１およびＣ２は、引張強さ性能不足であった。それ故、実施例１〜６のブローン微小繊維ウェブは、上述の外科用装置および医療用具に使用するための本発明の物品の構造において明らかな長所を示した。
さらに、実施例１〜３（ＰＬＡ）の引張強さは比較例Ｃ１〜Ｃ２（ＰＶＯＨ）の引張強さより強かった。さらに、実施例４〜６の３層微小繊維（ＰＬＡ／ＰＶＯＨ／ＰＬＡ）で２つの組成物を組み合せると、その引張強さは、意外にもＰＬＡまたはＰＶＯＨのいずれよりも、あるいはそれらの和よりも数倍強かった。実施例４〜６の構造および組成物は、耐水性でありなお且つ洗濯で分散可能であるために、また真実、予想外に優秀な引張強さ特性にとって好ましい。
前述の本発明の実施態様および実施態様の例に限定されないが、本発明の請求の範囲は次の通りである。