CH717692A1 - Kationisierter Filter. - Google Patents

Abstract

Ein Filter zum Filtrieren von Partikeln mit einer negativ geladener Oberfläche insbesondere anionische Partikel mit einer polaren, negativ geladenen Oberfläche, aus einem Fluid, insbesondere von Viren und/oder Bakterien aus der Luft, umfasst ein Trägermaterial, vorzugsweise ein durchlässiges poröses Trägermaterial, sowie ein kationisch wirkendes Agens, welches kovalent an das Trägermaterial gebunden ist. Das kationisch wirkende Agens weist in einem- kovalent am Trägermaterial gebundenen Zustand ein Molekulargewicht auf, welches kleiner als 1000, insbesondere kleiner als 200 ist.

Description

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft einen Filter zum Filtrieren von Partikeln mit einer negativ geladenen Oberfläche, insbesondere von anionischen Partikeln mit einer polaren, negativ geladenen Oberfläche, aus einem Fluid, insbesondere von Viren aus der Luft, umfassend ein, poröses Trägermaterial, sowie ein kationisch wirkendes Agens , welches kovalent an das Trägermaterial gebunden ist. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Filters, sowie die Verwendung des Filters zum Filtrieren von Partikeln mit negativ geladener Oberfläche aus einem Fluid.

Stand der Technik

[0002] Filtermaterialien zum Filtrieren von Partikeln mit einer negativ geladener Oberfläche insbesondere anionische Partikel mit einer polaren, negativ geladenen Oberfläche, aus einem Fluid sind dem Fachmann bekannt. Solche Filtermaterialien umfassten zum Beispiel Vliese und Gewebe aus melt blown Polypropylen, Polyester, Zellulose-Fasern etc. Die Filtermaterialien werden zum Beispiel in Atemschutzmasken eingesetzt. Die Partikeln mit einer negativ geladener Oberfläche, insbesondere die anionischen Partikel können zum Beispiel als Viren oder Bakterien vorliegen.

[0003] Aus der EP 3 061 864 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von textilen Materialien mit antimikrobiellen Agenzien, die kovalent an das textile Material gebunden sein können, bekannt. Das antimikrobielle Agens kann quaternäre Ammonium-Organosiloxane und Silberkationen umfassen. Das textile Material, insbesondere Baumwolle, Baumwolle mit Polyester oder Polyester, kann für Masken verwendet werden.

[0004] Die bekannten kationisierten Filter haben den Nachteil, dass die Effizienz der Filterwirkung nicht ausreichend ist, um insbesondere anionische Partikel hinreichend zurückzuhalten und gleichzeitig eine hinreichend grosse Durchlässigkeit für ein Fluid gewährleisten zu können.

[0005] SARS-CoV-2-Viren (Erreger von Covid-19) haben einen Durchmesser von 60 bis 140 nm.

[0006] Viren werden in Aerosolen oder Wassertröpfchen mittransportiert. Aerosole haben einen Durchmesser von maximal 5'000 nm. Wassertröpfchen sind deutlich grösser.

[0007] Die Luftmoleküle (N2und O2) haben einen Durchmesser von nur 0,3 bis 0,4 nm.

[0008] Eine Aufgabe einer Schutzmaske ist zum Beispiel, gefährliche Viren möglichst vollständig zurückzuhalten und Atemluft durchzulassen: N95-Masken filtern Partikel mit einem Durchmesser bis zu 600 nm zu über 94 %. FFP1-Masken filtern Partikel mit einem Durchmesser bis zu 600 nm zu über 80 %. FFP2-Masken filtern Partikel mit einem Durchmesser bis zu 600 nm zu über 94 %. FFP3-Masken filtern Partikel mit einem Durchmesser bis zu 600 nm zu über 99 %. Chirurgische Masken filtern Partikel mit einem Durchmesser von 2'000 bis 10'000 nm.

[0009] Der Mechanismus der Zurückhaltung von gefährlichen Viren in einer leistungsfähigen Schutzmaske kann in einem 1. Schritt darin bestehen, dass dem Virus die Aerosol-Hydrathülle entrissen wird. Dazu ist das Filtermaterial bevorzugt hydrophil ausgebildet. In einem 2. Schritt können nun die hüllenlos vorliegenden Viren mit ihrer anionischen Oberfläche mit einer, vorzugsweise möglichst starken, positiven Oberflächenladung der Filterdurchgänge elektrostatisch gebunden werden.

[0010] Zum Schutz der Umwelt kann es von Vorteil sein, wenn der Filter zudem mehrfach verwendbar (d.h. waschbar) ist. Weiter kann es von Vorteil sein, wenn der Filter aus nachwachsenden Rohstoffen besteht und biologisch abbaubar ist. Dem Fachmann ist aber klar, dass diese Merkmale unter Umständen nicht alle erfüllt sein müssen. Insbesondere kann der Filter zum Beispiel zu Lasten der biologischen Abbaubarkeit auch besonders Waschbeständig ausgebildet sein.

Darstellung der Erfindung

[0011] Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörenden Filter zum Filtrieren von Partikeln mit einer negativ geladener Oberfläche aus einem Fluid zu schaffen, welcher einerseits die Partikel effizient aus dem Fluid filtrieren kann und anderseits dem Fluid einen relativ geringen Fliesswiderstand bietet.

[0012] Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung weist das kationisch wirkende Agens in einem kovalent am Trägermaterial gebundenen Zustand ein Molekulargewicht auf, welches kleiner als 1000 ist. Bevorzugt ist das Molekulargewicht kleiner als 200.

[0013] In einem Verfahren zur Herstellung eines Filters wird ein kationisch wirkendes Agens kovalent an ein durchlässiges poröses Trägermaterial gebunden, wobei das kationisch wirkende Agens ein Molekulargewicht aufweist, welches kleiner als 1000, vorzugsweise kleiner als 200 ist.

[0014] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt das Molekulargewicht des kationisch wirkenden Agens weniger als 190, insbesondere weniger als 170.

[0015] Wenn nachfolgend von anionischen Partikeln gesprochen wird, ist dies lediglich als Beispiel eines Partikels mit einer negativ geladenen Oberfläche zu verstehen. Dem Fachmann ist klar, dass nicht nur anionische Partikel von einer positiven Ladung angezogen werden können.

[0016] Das zur Kationisierung eigesetzte kationisch wirkende Agens kann vor der Reaktion mit dem Trägermaterial ein grösseres Molekulargewicht aufweisen als nach der Reaktion mit dem Trägermaterial, da bei der Reaktion zum Beispiel ein Kondensat abgespalten, ein Substituent ersetzt etc. werden kann.

[0017] Der Vorteil der bei der Reaktion gebildeten kovalenten Bindung liegt darin, dass das kationisch wirkende Agens eine besonders stabile Verbindung mit dem Trägermaterial eingeht. Damit kann der Filter gereinigt werden, ohne dass die Bindung zwischen dem kationisch wirkenden Agens und dem Trägermaterial gespalten wird. Insbesondere kann damit ein waschbarer Filter geschaffen werden, welcher auch nach mehreren Waschgängen, insbesondere auch bei mehreren Kochwaschgängen, bei einer Temperatur von 95 °C, die vollständige oder nahezu vollständige Wirkung des kationisch wirkenden Agens noch aufweist. Vorzugsweise ist die kovalente Bindung derart ausgebildet, dass der Filter auch nach 10, vorzugsweise nach 50 Kochwaschgängen noch mindestens 65 %, vorzugsweise mindestens 95 % der Wirkung des kationisch wirkenden Agens aufweist. In Varianten kann die kovalente Bindung auch weniger stabil ausgebildet sein, insbesondere wenn der Filter zum Beispiel als Wegwerfartikel vorgesehen ist.

[0018] Um eine bestmögliche Effizienz der Filter zu erreichen, ist eine maximale Kationisierung des Trägermaterials bei höchstmöglicher Fluiddurchlässigkeit zu gewährleisten. Dies wird damit erreicht, dass das kationisch wirkende Agens einen minimalen Durchmesser aufweist, was mit einem Molekulargewicht kleiner als 1000, insbesondere kleiner als 200 erreicht wird. Damit wird vorzugsweise ein besonders kleines kationisch wirkendes Agens eingesetzt, welches auch in kleinste Hohlräume und Poren des durchlässigen, porösen Trägermaterials eindringen und dort über eine kovalente Bindung am Trägermaterial fixiert werden kann. Damit kann eine besonders grosse aktive Oberfläche der Filterdurchgänge erreicht werden, welche mit dem kationisch wirkenden Agens belegt ist. Dies bewirkt wiederum, dass eine besonders hohe Ladungsdichte pro Volumeneinheit erreicht wird, womit anionische Partikel besonders effizient aus einem Fluid adsorbiert und elektrostatisch fixiert werden können. Auch bei einem Kontakt mit dem Filter kann damit eine Kontamination mit den anionischen Partikeln weitgehen verhindert werden. Damit eignet sich der Filter besonders für das Filtrieren von anionischen Partikeln, welche für die Umwelt und/oder Personen bereits bei geringen Konzentrationen eine Gefahr darstellen können, insbesondere für Viren, vorzugsweise für Sars-CoV-2-Viren, oder Bakterien.

[0019] Vorzugsweise umfasst der Filter pro Kubikzentimeter Filtermaterial mehr als 100 Mio. Moleküle des kationisch wirkenden Agens. In Varianten kann der Filter pro Kubikzentimeter Filtermaterial auch weniger Moleküle des kationische wirkenden Agens aufweisen. Bevorzugt weist der Filter rechtwinklig zu einer Durchströmungsrichtung pro Quadratzentimeter Filterfläche mehr als 50 Mio. Moleküle des kationisch wirkenden Agens auf. In Varianten kann die Anzahl an Molekülen des kationisch wirkenden Agens pro Quadratzentimeter Filterfläche auch geringer als 50 Mio. sein.

[0020] Vorzugsweise ist eine Ladungsdichte aufgrund der Anzahl Moleküle des kationisch wirkenden Agens pro Volumen respektive pro durchströmte Flächeneinheit sowie aufgrund der Ladung des kationisch wirkenden Agens selbst derart eingestellt, dass die Viren und/oder die Bakterien derart stark angezogen werden, dass diese eliminiert werden. Unter Eliminieren wird vorliegend verstanden, dass die Viren und/oder Bakterien ihre pathologische Wirkung verlieren. Dies ist von grossem Vorteil, da damit ein Infektionsrisiko erheblich minimiert werden kann.

[0021] Der Vorteil des Filters kommt insbesondere bei anionischen Partikeln zum Tragen, welche relativ klein sind, insbesondere im oder unterhalb des Bereichs von 1000 nm (Nanometer). Solche Partikel können effizient in den engen Hohlräumen und Poren durch das kationisch wirkende Agens abgefangen und fixiert werden. Viren und/oder Bakterien sind eine typische Klasse anionischer Partikel, welche durch den Filter abgefangen werden können. Viren weisen einen Durchmesser typischerweise im Bereich von 1000 nm oder weniger auf, Sars-CoV-2-Vireninsbesondere ungefähr 60 bis 140 nm. Für solche kleine anionische Partikel ist es von besonderem Vorteil, wenn die Poren und Kanäle im Trägermaterial einen kleinen Durchmesser aufweisen, so dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Viren an den kationisch wirkenden Agens vorbeikommen, möglichst gering ist.

[0022] Auch Bakterien weisen typischerweise eine Länge von einigen 1'000 nm und einen Durchmesser unterhalb von 1'000 nm auf. Auch Bakterien sind typischerweise anionische Partikel und sind hydrophil, so dass der vorliegende Filter gleichermassen für Bakterien eingesetzt werden kann.

[0023] Neben dem geringen Molekulargewicht ist auch ein kleiner Durchmesser des kationisch wirkenden Agens von Bedeutung, so dass dieses innerhalb der Poren und Kanäle an dem Trägermaterial positioniert und dort zur Reaktion gebracht werden kann. Vorzugsweise weist ein kationisch wirkendes Agens einen maximalen Durchmesser von weniger als 30 nm, besonders bevorzugt kleiner als 3 nm auf. Damit kann eine besonders hohe Flächenbesetzung erreicht werden, womit eine besonders hohe Dichte an Kationen erreicht werden kann. Dadurch wird wiederum die Aufnahmefähigkeit des Filters erhöht, womit dieser pro Volumen eine grössere Aufnahmekapazität für anionische Partikel aufweisen kann. In einer Anwendung als Virenfilter bedeutet dies, dass der Filter weniger häufig gereinigt respektive ersetzt werden muss.

[0024] Dem Fachmann ist bekannt, dass ein kationisch wirkendes Agens nicht zwingend in jedem Umfeld kationisch wirkt. In der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich beim kationisch wirkenden Agens um einen Stoff, welcher insbesondere in einem pH-neutralen Umfeld kationisch wirkt. In Varianten kann das kationisch wirkende Agens auch derart ausgebildet sein, dass es in einem sauren oder basischen pH-Umfeld kationisch wirkt.

[0025] Unter dem Begriff Agens wird vorliegend eine chemische Gruppe verstanden, welche kovalent an das Trägermaterial gebunden ist. Es ist jedoch klar, dass auch mehrere unterschiedliche kationisch wirkende Agenzien kovalent an das Trägermaterial gebunden werden können. Insbesondere können mehrere der nachfolgend erwähnten chemischen Gruppen zusammen als kationisch wirkende Agenzien eingesetzt werden (siehe unten).

[0026] Der Filter umfasst vorzugsweise ein durchlässiges poröses Trägermaterial respektive ein Trägermaterial mit Hohlräumen. Die Poren respektive Hohlräume sind derart ausgebildet, dass zumindest in einer Richtung ein Fluid durch den Filter hindurch strömen kann. Besonders bevorzugt sind die Poren respektive Hohlräume derart ausgelegt, dass das Fluid den Filter nicht geradlinig durchströmen kann, sondern vielfach abgelenkt wird. Besonders bevorzugt sind die Poren respektive Hohlräume im Trägermaterial labyrinthartig ausgebildet. Damit werden die Wege für das Fluid verwinkelt und häufig abgelenkt. Werden nun anionische Partikel wie zum Beispiel Viren durch den Labyrinth-Kurs gezwungen, werden diese wie in einem Zyklon-Abscheider an die Labyrinth-Wänden geschleudert, womit ein intensiver Kontakt zwischen den Viren und den Labyrinth-Wänden erreicht wird. Im Falle eines hydrophilen Trägermaterials wird damit in effizienter Weise eine Hydrathülle des Virus durch den Kontakt mit den Labyrinth-Wänden entfernt, wodurch die nun hüllenlosen Viren effizient durch das kationisch wirkende Agens gestoppt und fixiert werden können. Weiter wird damit eine Kontaktfläche zwischen dem Filter und dem Fluid, insbesondere zwischen den anionischen Partikeln im Fluid und dem kationisch wirkenden Agens am Trägermaterial erhöht, womit wiederum eine Filterwirkung erhöht werden kann. In der Anwendung kann der Filter aber dennoch als Querstromfilter eingesetzt sein, wobei eine Seite des Filters gegebenenfalls fluiddicht sein kann. In Varianten können die Poren respektive Hohlräume auch geradlinig durch das Trägermaterial verlaufen respektive nur geringfügige Umlenkungen für ein durchfliessendes Fluid verlaufen.

[0027] Die Poren respektive die Hohlräume weisen vorzugsweise kleine Querschnittsflächen auf, so dass das Fluid in grösstmöglichen Kontakt mit dem kationisch wirkenden Agens treten kann, so dass die negativ geladenen Teilchen optimal aus dem Fluid filtriert werden können. Die Poren respektive Hohlräume weisen vorzugsweise einen mittleren Durchmesser im Bereich von wenigen Mikrometern auf. Ein mittlerer Durchmesser ist vorzugsweise kleiner als 50 Mikrometer, insbesondere kleiner als 10 Mikrometer, vorzugsweise kleiner als 5 Mikrometer. Dem Fachmann ist klar, dass ein mittlerer Durchmesser der Poren respektive Hohlräume auch grösser als 50 Mikrometer sein kann, insbesondere wenn zum Beispiel ein signifikanter Anteil, vorzugsweise mehr als 10 %, insbesondere mehr als 25 % der Poren respektive Hohlräume einen mittleren Durchmesser kleiner als 50 Mikrometer aufweisen. Schliesslich kann der mittlere Durchmesser der Poren respektive Hohlräume grösser als 50 Mikrometer sein, ohne dass ein signifikanter Anteil der Poren respektive Hohlräume einen Durchmesser von weniger als 50 Mikrometer aufweist.

[0028] Wenn die durchlässigen Poren respektive Hohlräume des Trägermaterials einen besonders kleinen Durchmesser aufweisen, bewirkt dies, dass neben der optimalen Filtration von kleinen anionischen Partikel wie Viren weiter, dass diese Bereiche nicht durch grössere anionische Partikel überladen werden können und so die kationisch wirkenden Bereiche besetzen. Damit bleibt der Filter auch dann aktiv, wenn neben den primär zu filtrierenden kleinen, anionischen Partikeln auch grössere anionische Partikel vorhanden sind.

[0029] Vorzugsweise ist das kationisch wirkende Agens über genau eine kovalente Bindung, direkt oder indirekt, mit dem Trägermaterial verbunden. Einerseits kann damit das kationisch wirkende Agens besonders kompakt sein, womit insbesondere auch eine besonders hohe Abdeckung der inneren Oberfläche mit dem kationisch wirkenden Agens erreicht werden kann.

[0030] Vorzugsweise wird das kationisch wirkende Agens über eine kovalente Bindung direkt an das Trägermaterial gebunden. In Varianten kann das Trägermaterial vorgängig derart behandelt werden, dass das kationisch wirkende Agens indirekt mit dem Trägermaterial eine kovalente Bindung eingeht. Dazu kann eine Oberfläche des Trägermaterials zum Beispiel chemisch oder durch ein Plasma derart verändert werden, dass das kationisch wirkende Agens besonders stabil oder besonders einfach über eine kovalente Bindung mit dem Trägermaterial verbunden werden kann. Dem Fachmann sind hierzu, je nach Wahl des Trägermaterials und der Wahl des kationisch wirkenden Agens, eine Vielzahl an Möglichkeiten bekannt.

[0031] In Varianten kann das kationisch wirkende Agens auch über mehr als eine kovalente Bindung mit dem Trägermaterial verbunden sein.

[0032] Vorzugsweise ist das kationisch wirkende Agens nicht polymerisierbar. Damit wird verhindert, dass die kleinen Moleküle des kationisch wirkenden Agens auch in die innersten, engen Bereiche des Trägermaterials vordringen, und dort kovalent an das Trägermaterial gebunden werden. Bei Cellulosefasern können die Moleküle des kationisch wirkenden Agens bis in die amorphen Bereiche vordringen, womit durch die vielen Moleküle eine grosse Ladungsdichte im Filter und damit ein Filter mit besonders hoher Kapazität zur Aufnahme von anionischen Partikeln, insbesondere Viren, erreicht werden kann. Weiter wird damit erreicht, dass die Durchlässe für das Fluid, insbesondere bei Atemschutzmaske die Luftdurchlässe nicht durch ein Polymerisat verstopft werden. Damit kann ein Druckabfall beim Filter vermindert werden, womit wiederum das Atmen erleichtert wird. Dies führt wiederum dazu, dass der Tragkomfort verbessert wird. Im Rahmen einer Pandemie oder Epidemie ist es wichtig, dass möglichst alle Personen eine Atemschutzmaske tragen, um sich gegenseitig zu schützen. Der Tragkomfort der Atemschutzmaske ist ein wichtiges Kriterium, ob eine Person die Atemschutzmaske trägt, und wenn ja, wie lange. Bei vergrössertem Tragkomfort ist davon auszugehen, dass ein grösserer Prozentsatz einer Personengruppe die Atemschutzmaske trägt, womit eine Eindämmung einer viralen Pandemie effizienter durchgeführt werden kann.

[0033] Vorzugsweise umfasst das Trägermaterial hydrophiles Material. Das Trägermaterial kann insbesondere vollständig aus einem hydrophilen Material bestehen. Viren, welche zum Beispiel mit der Atemluft übertragen werden, werden typischerweise in Aerosolen respektive Wassertröpfchen übertragen und umfassen insbesondere auch eine Hülle aus Wasser. Das hydrophile Material ermöglicht es nun, die Wasserhülle um das Virus zu adsorbieren, womit das Virus freigelegt wird. Anschliessend kann über das kationisch wirkende Agens das Virus, welches eine negative Ladung trägt, eingefangen und am kationisch wirkenden Agens fixiert werden. Damit wird eine besonders effiziente Filtrierung von wasserumhüllten anionischen Partikeln, insbesondere von Viren in Aerosolen, erreicht.

[0034] In Varianten kann auf das hydrophile Material im Trägermaterial auch verzichtet werden.

[0035] Bevorzugt umfasst das Trägermaterial ein natürliches Polymer, insbesondere ein Polysaccharid wie Baumwolle und/oder man-made oder synthetische, abbaubare Polymere wie Viskose, Modal, Lyocell oder Polyvinylalkohol. Damit umfasst das Trägermaterial vorzugsweise einen faserartigen Stoff, insbesondere ein Gewebe. Indem mehrere Gewebeschichten vorgesehen sind, können labyrinthartige Durchgänge für das Fluid, insbesondere Luftdurchlässe geschaffen werden, womit ein Fluid und insbesondere die darin enthaltenen zu filtrierenden anionischen Partikel in grösstmöglichen Kontakt mit dem kationisch wirkenden Agens kommt. Dem Fachmann ist jedoch klar, dass auch Flächengebilde mit geringerem Ordnungszustand denselben Zweck erfüllen können, insbesondere zum Beispiel Vliese.

[0036] Die natürlichen Polymere, insbesondere die Polysaccharide, unter welche die Baumwolle fällt, haben den Vorteil, dass diese gut verfügbar und kostengünstig in der Herstellung sind. Weiter kann aus Baumwolle eine Vielzahl von Alltagsgegenständen, wie Kleider, Bezüge für Sitzmöbel, Papiere, Filter für Atemschutzmasken etc. hergestellt werden. Stoffe aus Baumwolle können in vielen unterschiedlichen Varianten und für unterschiedliche Anforderungen hergestellt werden. Weiter können auch man-made und synthetische Polymere vorgesehen sein. Bevorzugt werden biologisch abbaubare Polymere eingesetzt, so dass ein möglichst hoher ökologischer Standard erreicht werden kann. Darunter fallen unter anderem Viskose, Modal, Lyocell oder Polyvinylalkohol. Diese Aufzählung ist nicht abschliessend zu verstehen, dem Fachmann sind weitere geeignete Polymere bekannt.

[0037] Der Einsatz von Cellulosematerial oder Polyvinylalkohol hat den Vorteil, dass diese sehr leicht mit Wasser benetzbar sind. Viren sind anionische Partikel mit polarer Oberfläche. Damit tendieren Viren dazu, eine Hydrathülle zu bilden, insbesondere wenn sie in der Atemluft übertragen werden. Ein Filter zum Filtrieren von Viren, insbesondere zum Beispiel eine Atemschutzmaske, ist daher vorzugsweise hydrophil, so dass die Viren mit den Hydrathüllen angezogen werden können.

[0038] Durch die gute Benetzbarkeit können nun bei den anionischen Partikeln, insbesondere bei Viren, zum Beispiel bei Sars-CoV-2-Viren, allfällige Hydrathüllen entfernt werden. Damit wiederum kann ein Abstand zwischen den anionischen Partikeln und dem kationisch wirkenden Agens verringert werden, was schliesslich zu einer festen Bindung zwischen kationisch wirkendem Agens und den anionischen Partikeln führt. Insbesondere in der Anwendung als Virenfilter kann damit einem Virus die Hydrathülle entzogen werden und anschliessend das Virus unter starken elektrostatischen Kräften an das kationisch wirkende Agens gebunden werden. Dem Fachmann sind auch andere Trägermaterialien bekannt, welche hydrophil sind und in der vorliegenden Anwendung eingesetzt werden können.

[0039] Die leichte Benetzbarkeit des Cellulosematerials ergibt sich aus der grossen Anzahl an Hydroxygruppen, womit eine grosse Anzahl an polarer Zentren geschaffen wird. Damit können anionische Partikel, wie zum Beispiel Viren, insbesondere Sars-CoV-2-Viren, besonders effizient durch das kationisch wirkende Agens fixiert werden. Die grosse Anzahl Hydroxygruppen bilden den weiteren Vorteil, dass über diese in einfacher Weise eine kovalente Bindung zu einem kationisch wirkenden Agens geschaffen werden kann, insbesondere, da dem Fachmann viele Möglichkeiten bekannt sind, um ein Molekül über eine funktionelle Gruppe an eine OH-Gruppe zu binden.

[0040] In Varianten können auch andere Trägermaterialien eingesetzt werden starre Materialien, zum Beispiel Silikate, Sintermetalle, Keramiken, Aktivkohle etc. Dem Fachmann sind weitere geeignete Trägermaterialien bekannt.

[0041] Vorzugsweise umfasst das Trägermaterial viele OH-Gruppen, wobei das kationisch wirkende Agens über die OH-Gruppen mit dem Trägermaterial die kovalente Bindung eingeht, wobei die kovalente Bindung insbesondere über ein Sauerstoffatom der OH-Gruppe gebildet wird.

[0042] Insbesondere Polysaccharide, zum Beispiel Baumwolle, umfassen sehr viele OH-Gruppen, womit eine dichte Belegung der inneren Oberfläche mit dem kationisch wirkenden Agens erreicht werden kann.

[0043] In Varianten kann das Trägermaterial auch andere funktionelle Gruppen aufweisen, womit eine kovalente Bindung mit dem kationisch wirkenden Agens eingegangen werden kann, insbesondere ein Halogenid, zum Beispiel ein Chlorid oder ein Bromid, ein Epoxid, ein Amin, eine Mehrfachbindung, eine Säure, ein Ester, ein Keton, ein Aldehyd, ein Nitril, ein Sulfoxid etc. Schliesslich kann das Trägermaterial auch durch eine chemische Umsetzung oder durch eine Plasmabehandlung mit der funktionellen Gruppe versehen werden.

[0044] Bevorzugt besteht das Trägermaterial zu mehr als 90 gew. %, vorzugsweise vollständig, aus biologisch abbaubaren und/oder nachwachsenden Rohstoffen. Damit kann der Filter nach der Verwendung einfach entsorgt werden, ohne die Umwelt unnötig zu belasten. Dies kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass als Trägermaterial Baumwolle eingesetzt wird. Dem Fachmann sind auch weitere Trägermaterialien bekannt, welche nachwachsend und biologisch abbaubar sind.

[0045] In Varianten kann das Trägermaterial auch zu weniger als 90 gew. % aus biologisch abbaubaren und nachwachsenden Rohstoffen bestehen.

[0046] Bevorzugt umfasst das Trägermaterial ein aus einem Vlies oder einem wiederverwendbaren, insbesondere waschbaren, aus Garnen aufgebautes Flächengebilde. In Varianten können auch Trägermaterialien vorgesehen sein, welche nicht aus Fasern oder Garnen hergestellt sind, zum Beispiel ein Sintermaterial oder ein Schaumstoff. Vorzugsweise ist das aus Garnen aufgebaute Flächengebilde gerauht, geschliffen und/oder gewalkt. Durch diese mechanische Bearbeitung kann die innere Oberfläche des Trägermaterials vergrössert werden, womit wiederum die Filterwirkung verbessert werden kann.

[0047] Je nach verwendetem Flächengebilde kann auf diese Bearbeitungen auch verzichtet werden, insbesondere wenn zum Beispiel ein Garnabstand bereits hinreichend klein ist.

[0048] Bevorzugt umfasst das kationisch wirkende Agens mindestens eine quarternäre Ammoniumgruppe mit den Substituenten R1, R2, R3 und R4, wobei R1 insbesondere ein Alkylrest mit zwischen 2 und 10 Kohlestoffatomen, vorzugsweise zwischen 2 und 5 Kohlestoffatomen, insbesondere bevorzugt genau 3 Kohlestoffatomen ist. Damit bleibt das Molekulargewicht, respektive der Durchmesser des Substituenten relativ klein. Mit den quaternären Ammoniumverbindungen wird ein kationisch wirkendes Agens erreicht, welches besonders kostengünstig ist. In Varianten können auch andere dem Fachmann bekannte Verbindungen als kationisch wirkendes Agens eingesetzt werden, zum Beispiel Metallionen, insbesondere Silberionen etc. Dem Fachmann sind auch weitere kationisch wirkende Agentien aus der organischen Chemie, der Komplexchemie etc. bekannt.

[0049] Vorzugsweise ist R1 unverzweigt. In Varianten kann R1 auch verzweigt sein.

[0050] Bevorzugt umfasst R1 eine reaktive Gruppe wie eine Hydroxylgruppe, ein Halogenatom, vorzugsweise ein Chloratom oder ein endständiges Epoxid. Dem Fachmann sind auch weitere reaktive Gruppen bekannt, welche durch R1 umfasst sein können, insbesondere ein Amin, eine Mehrfachbindung, eine Säure, ein Ester, ein Keton, ein Aldehyd, ein Nitril, ein Sulfoxid etc. Bevorzugt ist die reaktive Gruppe derart gewählt, dass diese mit einer OH-Gruppe des Trägermaterials reagieren kann.

[0051] In Varianten kann die OH-Gruppe auch am R1 liegen, währen die reaktive Gruppe mit dem Trägermaterial verbunden ist. Besonders bevorzugt ist die reaktive Gruppe endständig an R1 kovalent gebunden. Damit wird eine sterisch besonders einfache und damit effiziente Bindung an das Trägermaterial ermöglicht. In Varianten kann die reaktive Gruppe auch an ein sekundäres oder tertiäres Kohlestoffatom gebunden sein.

[0052] Vorzugsweise umfassen R2, R3 und R4 jeweils eine Alkylgruppe mit zwischen 1 und 5, vorzugsweise zwischen 1 und 3, besonders bevorzugt genau ein Kohlestoffatom, d.h. eine Methylgruppe. Damit wird eine besonders starke kationische Wirkung bei geringem Molekulargewicht erreicht. In Varianten können R2, R3 und R4 auch andere Substituenten umfassen, insbesondere auch Alkylgruppen mit mehr als 5 Kohlestoffatomen.

[0053] Vorzugsweise ist das kationisch wirkende Agens siliziumfrei. Besonders bevorzugt ist das kationisch wirkende Agens siloxanfrei. Weiter bevorzugt ist der Filter siliziumfrei, insbesondere siloxanfrei. Damit wird insbesondere Rücksicht auf mögliche Probleme bei Kläranlagen und Deponien genommen, da bei einer Verbrennung von siliziumhaltigen Verbindungen Siliziumdioxid entstehen kann, welches zum Verschleiss von bewegten Teilen der Anlage führen kann. Damit kann bei der Entsorgung auf eine aufwändige Vorbehandlung verzichtet werden. In Varianten kann der Filter, insbesondere das kationisch wirkende Agens Silizium enthalten.

[0054] Vorzugsweise ist das kationisch wirkende Agens schwermetallfrei, insbesondere silberfrei. Bevorzugt ist der Filter schwermetallfrei, insbesondere silberfrei. Damit wird ein besonders umweltverträglicher Filter geschaffen. Silberionen stellen insbesondere die Abwasseraufbereitung vor grosse Probleme, da Silber die Mikroorganismen abtötet, welche die Verschmutzungen im Wasser abbauen sollten. In Varianten kann der Filter Silber umfassen.

[0055] Vorzugsweise umfasst die Ammoniumgruppe als Gegenion ein Halogenidion, insbesondere ein Chloridion. Das Chloridion hat den Vorteil, dass es kostengünstig ist. In Varianten können auch andere dem Fachmann bekannte Gegenionen vorgesehen sein.

[0056] Vorzugsweise umfasst das kationisch wirkende Agens N-3-Chlorpropyl-dialkyl-polyaminammoniumsalz, N-(3-Chlor-2-hydroxypropyl)-trimethyl-ammoniumsalz, oder N-2,3-Epoxypropyl-trimethyl-ammoniumsalz. Diese Beispiele weisen bei besonders starker kationischer Wirkung ein geringes Molekulargewicht auf. Es hat sich gezeigt, dass damit insbesondere ein auf Polysacchariden basierendes Trägermaterial besonders effizient, aber auch besonders kostengünstig, mit einem kationisch wirkenden Agens verbunden werden kann. Weiter haben Versuche gezeigt, dass damit ein besonders effizienter Filter geschaffen wird, welcher über die tertiäre Ammoniumverbindung zum Beispiel ein Virus besonders stark fixieren kann. Dadurch, dass die Moleküle der Beispiele jeweils ein besonders geringes Molekulargewicht aufweisen, können diese in besonders hoher Konzentration kovalent an das Trägermaterial, insbesondere über die OH-Gruppen eines Polysaccharids gebunden werden.

[0057] Aus der obigen Beschreibung ist jedoch klar, dass auch andere kationisch wirkenden Agentien eingesetzt werden können. Die obigen Beispiele können auch modifiziert werden, z.B. über die Alkyllänge oder über die reaktive Gruppe etc.

[0058] Wie bereits erwähnt, wird der Filter vorzugsweise in einer Atemschutzmaske eingesetzt. Bei einer solchen Atemschutzmaske ist der Filter vorzugsweise derart zwischen einer hydrophilen oder hydrophoben ersten Schicht und einer hydrophoben zweiten Schicht angeordnet, dass bei aufgesetzter Atemschutzmaske eine hydrophile oder hydrophobe innere, erste Schicht auf einer dem Gesicht des Trägers zugewandten und eine hydrophobe äussere, zweite Schicht auf einer dem Gesicht des Trägers abgewandten Seite angeordnet ist. Bei der zweiten hydrophoben äusseren Schicht, welche dem Gesicht abgewandt ist, besteht der Vorteil, dass sich Viren mit deren Hydrathüllen nicht auf der Oberfläche ansammeln, sondern entweder abperlen oder in den Filter eindringen. Aufgrund des hydrophilen Trägermaterials des Filters wird dem Virus die Hydrathülle entzogen, worauf das anionische Virus elektrostatisch an das kationisch wirkende Agens angezogen und fixiert wird.

[0059] In Varianten kann die äussere, zweite Schicht auch hydrophil sein.

[0060] Vorzugsweise ist die innere erste Schicht hydrophob. Mit der dem Gesicht zugewandten hydrophoben inneren, ersten Schicht wird ein verbesserter Tragkomfort erreicht, da durch die hydrophobe Beschichtung die mit dem Gesicht in Kontakt stehende Oberfläche der Atemschutzmaske nicht feucht wird, womit wiederum Hautirritationen vermieden werden können.

[0061] In Varianten kann die innere, erste Schicht auch hydrophil sein.

[0062] In weiteren Varianten kann auf die innere und/oder äussere Schicht verzichtet werden.

[0063] Vorzugsweise umfasst die hydrophobe äussere Schicht und/oder hydrophobe innere Schicht ein Schichtträgermaterial. In Varianten kann auf das Schichtträgermaterial der ersten inneren und der zweiten äusseren Schicht auch verzichtet werden. In diesem Fall kann das Trägermaterial des Filters direkt hydrophobiert werden.

[0064] Vorzugsweise umfasst das Trägermaterial des Filters, sowie gegebenenfalls die innere und/oder die äussere Schicht der Atemschutzmaske ein natürliches Polymer, insbesondere ein Polysaccharid wie Baumwolle, und/oder man-made oder synthetische, abbaubare Polymere wie Viskose, Modal, Lyocell oder Polyvinylalkohol. In Varianten können auch andere Trägermaterialien vorgesehen sein (siehe oben).

[0065] Vorzugsweise umfasst dieses Trägermaterial eine hydrophobe Mantelbeschichtung. Die hydrophobe Mantelbeschichtung kann direkt auf dem Trägermaterial oder als zusätzliches Schichtträgermaterial auf das Trägermaterial aufgebracht sein. Die Mantelbeschichtung umfasst vorzugsweise eine Substanz aus einem langkettigen Kohlenwasserstoffderivat mit wenigstens einem Fettalkohlolderivat, wenigstens einem Fettaminderivat und wenigstens einem Fettsäurederivat.

[0066] In Varianten kann die hydrophobe Mantelbeschichtung auch durch eine andere chemische oder physikalische Modifikation erreicht werden, wie z.B. mit einer Beschichtung mit einem Polymer. Solche Verfahren sind dem Fachmann bekannt. Weiter kann die Hydrophobierung auch durch Einbringen von hydrophoben Stoffen während einer Faserherstellung erreicht werden. Solche Verfahren sind zum Beispiel aus der AT 512 143 A1 und AT 512 144 A1 bekannt.

[0067] Vorzugsweise wird die hydrophobe Beschichtung durch eine Beschichtung mit einem Polymer erreicht, womit eine hydrophobe Mantelbeschichtung erreicht werden kann. In Varianten kann die hydrophobe Mantelbeschichtung auch zum Beispiel durch eine Acetylierung erreicht werden.

[0068] In einer besonders bevorzugten Variante erfolgt die Hydrophobierung gemäss dem Europäischen Patent EP 3 115 502 B1. Hierzu umfasst das Schichtträgermaterial vorzugsweise Cellulosefasern. Die Mantelbeschichtung umfasst vorzugsweise eine Substanz aus einem langkettigen Kohlenwasserstoffderivat mit wenigstens einem Fettalkohlolderivat, wenigstens einem Fettaminderivat und wenigstens einem Fettsäurederivat.

[0069] Der Filter wird vorzugsweise zur Verwendung zum Filtrieren von anionischen Partikeln aus einem Fluid, insbesondere in einem pH-neutralen Umfeld, eingesetzt. Dabei wird der Filter vorzugsweise verwendet, um aus Luft oder aus Wasser anionische Partikel, wie zum Beispiel Viren, zu filtrieren. Der Virentyp ist dabei unwesentlich, der Filter kann für sämtliche Virentypen eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Filter jedoch zum Abfangen von Sars- und CoV-2-Viren eingesetzt.

[0070] In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Filter als Tiefenfilter eingesetzt, wobei die anionischen Partikel, insbesondere die Viren, innerhalb des Trägermaterials des Filters durch das kationisch wirkende Agens fixiert werden. Dazu wird der Filter in der Verwendung vorzugsweise mit dem Fluid durchströmt.

[0071] In Varianten kann der Filter jedoch auch als Oberflächenfilter eingesetzt werden. Das kationisch wirkende Agens muss nicht zwingend ausschliesslich in Poren des Trägermaterials kovalent an das Trägermaterial gebunden sein. Dieses kann alternativ oder zusätzlich auch an der Oberfläche des Trägermaterials kovalent an das Trägermaterial gebunden sein. Damit kann der Filter selbst oder in einer Anwendung zum Beispiel derart ausgebildet sein, dass das Fluid lediglich tangential an dem Filter vorbeiströmt. Eine solche Anwendung kann zum Beispiel bei einer Schutzbekleidung gewünscht sein, welche bewusst nicht fluiddurchlässig ist. Eine Aussenhülle der Schutzbekleidung kann als Trägermaterial ausgebildet sein, an welches ein kationisch wirkendes Agens kovalent gebunden ist. Dies hat den Vorteil, dass zum Beispiel Viren, welche mit der Schutzbekleidung in Berührung kommen, durch das kationisch wirkende Agens fixiert werden. Damit kann eine weiterführende Kontamination durch die Viren verhindert werden. Die Schutzbekleidung kann nach der Verwendung gewaschen werden, um die Viren unschädlich zu machen und zu entfernen. Anschliessend kann die Schutzbekleidung wieder eingesetzt werden.

[0072] Nach demselben Prinzip können mit dem Filtermaterial auch zum Beispiel Sitzbezüge für Fahrzeuge, insbesondere für Fahrzeuge für den Personentransport, wie Busse, Züge, Flugzeuge, Schiffe etc. ausgestattet werden. Insbesondere im Bereich des Personentransport kann dies von Vorteil sein, da nach der Benutzung durch eine Person der Bezug nicht umgehend desinfiziert werden muss, da die Viren und/oder Bakterien durch das kationisch wirkende Agens wirksam im Filter fixiert werden und somit eine nachfolgende Person kaum oder nicht durch die fixierten Viren und/oder Bakterien infiziert werden kann. Die Sitzbezüge können in regelmässigen Abständen gewaschen und wieder eingesetzt werden.

[0073] In einer weiteren Variante kann der Filter auch bei Bettwäsche, Badtücher, Waschlappen, Reinigungstücher, Haushaltspapier, Sitzmöbelbezüge für den Wohnbereich etc., Abdeckungen etc. eingesetzt werden. Weiter kann der Filter auch zur Ausstattung von Haltegriffen etc. eingesetzt werden. Dem Fachmann sind weitere mögliche Anwendungen des Filters bekannt.

[0074] In einer bevorzugten Ausführungsform wird, wie oben erwähnt, der Filter in einem Atemluftfilter, insbesondere in einer Atemschutzmaske, verwendet. Die Atemschutzmaske ist vorzugsweise als Mund-Nasen-Atemschutzmaske ausgebildet, kann aber auch mehr als Mund und Nase abdecken. Der Atemschutzfilter kann nach der Europäischen Norm EN 149 als FFP1-Atemschutzmaske bis hin zu FFP3 -Atemschutzmaske, als N95-Maske etc. ausgebildet sein. Weiter kann der Filter auch in einer Vollmaske eingesetzt werden. Dem Fachmann sind weitere Typen von Atemschutzmasken bekannt, welche ebenso mit dem Filter ausgestattet werden können.

[0075] Die Atemschutzmaske kann wahlweise ein Auslassventil für die Atemluft aufweisen. In der bevorzugten Ausführungsform, bei welcher die Atemschutzmaske zum Abfangen von Viren und/oder Bakterien aus der Luft eingesetzt wird, kann es unerwünscht sein, dass Atemluft unfiltriert nach aussen strömt, da damit die Gefahr besteht, dass eine bereits infizierte Person, welche die Atemschutzmaske trägt, Viren und/oder Bakterien an die Umgebung abgibt. Sofern der Selbstschutz im Vordergrund steht (z.B. in einem Labor oder anderen Anwendungen) oder eine grössere körperliche Leistung vom Atemschutzmaskenträger abverlangt wird, kann jedoch ein Auslassventil vorgesehen sein, um das Atmen zu erleichtern.

[0076] Der Filter kann auch in anderen Installationen zur Atemluftfiltration eingesetzt werden, zum Beispiel in einem Lüftungssystem eines, vorzugsweise geschlossenen Raumes. Der Raum kann zum Beispiel ein Gebäude, insbesondere ein Wohngebäude, ein Firmen- oder Geschäftsgebäude, ein Restaurant, ein Hotel, ein Veranstaltungshalle (Kino, Hallenbad, Turnhallen, Club, Disco etc.), einen Wartesaal, ein Industriegebäude etc. umfassen. Weiter kann der Filter auch zur Atemluftfiltration in einem Fahrzeug ausgebildet sein, insbesondere in einem Motorfahrzeug wie zum Beispiel einem Personenwagen, einem Lastwagen, einer Eisenbahn, einem Schiff (Personentransport, Fähre, Kreuzfahrtschiff, Frachtschiff, Segelschiff etc.), Flugzeug etc.

[0077] In einer weiteren bevorzugten Anwendung wird der Filter bei der Trinkwasseraufbereitung oder in einer Kläranlage, besonders bevorzugt in einer letzten Stufe einer Kläranlage eingesetzt.

[0078] Der Filter kann bei der kommunalen oder privaten Trinkwasseraufbereitung eingesetzt werden. Zum Beispiel kann mit dem Filter das Trinkwasser von anionischen Partikeln, wie zum Beispiel Viren und/oder Bakterien, befreit werden. Der Filter kann in einer bestehenden Filteranlage zur Trinkwasseraufbereitung eingesetzt werden. Der Filter kann auch im privaten Bereich, zum Beispiel im Zusammenhang mit einer Entkalkungsanlage eingesetzt werden, womit sich ein Installationsaufwand und ein Wartungsaufwand verringert werden kann. Der Filter kann auch in Wassersprudlern oder ähnlichem eingesetzt werden. Auch Wassersysteme mit Kühlung, Karbonisatoren oder dergleichen können mit einem solchen Filter ausgestattet werden. Dem Fachmann sind weitere Anwendungsmöglichkeiten bekannt.

[0079] Der Filter kann aber auch in der Industrie, zum Beispiel in der Lebensmittelindustrie, zum Filtrieren von Fluiden eingesetzt werden. Damit können zum Beispiel flüssige Lebensmittel von Viren und Bakterien befreit werden.

[0080] Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Küchen- oder Backtextilien, insbesondere ein Handtuch, eine Schürze oder ein Ofen Fausthandschuh, medizinisches Kleidungsstück, insbesondere Peelings oder medizinische Masken, Militärkleidung, Fluggesellschaft-Personalbekleidung, Kinderkleidung, Schuluniform, Polsterung, Tischplatte, Autoinnenausstattung, ein architektonischer Stoff insbesondere ein Zelt oder eine Markise, ein Fitnessgerät, insbesondere eine Fitnessmatte oder ein Boxhandschuh, ein Hundebett oder generell ein Tierspielzeug oder Tierzubehör, Bandagen, Windeln.

[0081] Generell kann der Filter mit einem Vorfilter zum Filtrieren von Partikeln ausgestattet sein, womit der Filter nicht zu schnell verstopfen kann. Der Vorfilter kann zum Beispiel regelmässig ausgewechselt werden. Die Lebensdauer des Filters kann damit signifikant erhöht werden.

[0082] Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0083] Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen: Fig. 1a eine schematische Darstellung einer Schrägansicht einer Atemschutzmaske; Fig. 1b eine schematische Schnittdarstellung durch eine Schutzmaske gemäss Figur 1a; Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Schrägansicht einer Sesselkombination eines Flugzeuges, ausgestattet mit dem Filter; Fig. 3 eine schematische Darstellung eines T-Shirts, ausgestattet mit dem Filter; und Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung eines Wasserfilters, ausgestattet mit dem Filter.

[0084] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0085] Die Figur 1a zeigt eine schematische Darstellung einer Schrägansicht einer Atemschutzmaske 1. Von aussen unterscheidet sich die Atemschutzmaske nicht von herkömmlichen Schutzmasken. Die Atemschutzmaske 1 umfasst einen Maskenkörper 1.1 und Tragriemen 1.2. In der Anwendung wird der Maskenkörper 1.1 über Mund und Nase geführt und mit den Tragriemen 1.2 hinter den Ohren befestigt.

[0086] Die Figur 1b zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Maskenkörper 1.1 der Atemschutzmaske 1 gemäss Figur 1a. Hierbei sind drei Schichten 1.3, 1.4 und 1.5 ersichtlich, welche vorliegend alle aus Baumwolle bestehen. Die mittlere Schicht bildet die eigentliche Filterschicht 1.4, mit welcher Viren und Bakterien filtriert werden können. Beim Trägermaterial der Filterschicht 1.4 handelt es sich um ein aus Garnen aufgebautes Flächengebilde, welches geraut ist. Über die OH-Gruppen der Baumwolle sind in einer ersten Ausführungsform N-3-Chlorpropyl-dialkyl-polyamin-ammoniumsalz mittels einer dem Fachmann hinreichend bekannten Reaktion, unter Abspaltung von HCl, kovalent gebunden. In einer zweiten Ausführungsform wird N-(3-Chlor-2-hydroxypropyl)-trimethylammoniumsalz eingesetzt. In beiden Fällen bildet die quarternäre Ammoniumverbindung das kationisch wirkende Agens. Dadurch, dass beide Moleküle in einem reaktiv an die Baumwolle gebundenen Zustand ein Molekulargewicht von weniger als 170 aufweisen, sind die Moleküle sehr klein, womit sehr viele dieser Moleküle auch in den innersten, insbesondere amorphen Bereiche der Baumwolle vordringen und dort kovalent an die Baumwolle gebunden werden können. Damit wird eine besonders effiziente Atemschutzmaske erreicht, insbesondere für die Filtrierung von Viren und Bakterien.

[0087] Das Aufbringend des kationisch wirkenden Agens in die Baumwolle kann mit Techniken erreicht werden, welche dem Fachmann hinreichend bekannt sind. Zum Beispiel kann dazu ein Packsystem, Ausziehverfahren, ein Klotz-kalt-Verweil-Verfahren (KKV-Verfahren), ein pad-dry-cure-Verfahren (PDC-Verfahren) vorgesehen sein. Die Baumwolle wird dazu in einer wässrigen, basischen Lösung mit dem kationisch wirkenden Agens versetzt.

[0088] In weiteren Varianten kann die Atemschutzmaske auch mit einem Ventil ausgestattet sein oder als Vollmaske ausgebildet sein etc. Dem Fachmann ist eine Vielzahl an Anwendungsgebieten für den Filter im Bereich der Filtration von Atemluft bekannt. Insbesondere kann der Filter auch in Lüftungssystemen von Räumen oder Transportmitteln wie Flugzeugen, Fahrzeugen, Bahnen oder Schiffen eingesetzt werden.

[0089] Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Schrägansicht einer Sesselkombination 2 eines Flugzeuges, ausgestattet mit dem Filter. Der Filter ist vorliegend in der Rückenlehne und Kopfstütze 2.1, auf dem Sitzpolster 2.2 und auf den Armlehnen 2.3 eingearbeitet. Damit können Verschleppungen von Viren und Bakterien durch Fluggäste, welche nacheinander denselben Sessel benutzen, vermieden werden. Dem Fachmann ist klar, dass analog auch Sitze und Sessel von anderen Transportmitteln wie Bus, Eisenbahn, Schiffe etc., aber auch im Bereich von Restaurants, Kinos, Konzertsäle, Wartehallen, Büros etc. mit dem Filter ausgestattet werden können.

[0090] Die Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines T-Shirts 3, ausgestattet mit dem Filter. Insbesondere kann das T-Shirt selbst aus dem Trägermaterial, insbesondere zum Beispiel Baumwolle bestehen, welches mit dem kationisch wirkenden Agens versetzt ist. Auch andere Kleidungsstücke können mit dem Filter ausgestattet sein oder im Wesentlichen aus dem Filtermaterial bestehen, insbesondere zum Beispiel Unterwäsche etc.

[0091] Auch hier ist dem Fachmann klar, dass der Filter nicht nur für Kleidungsstücke, sondern auch für artverwandte Gegenstände eingesetzt werden kann. Zum Beispiel kann ein Verband mit dem Filter ausgestattet sein. Weiter können Badetücher, Reinigungstücher, Kosmetiktücher etc. damit ausgestattet sein oder daraus bestehen. Der Filter kann auch in Textilien eingearbeitet sein, welche unterschiedliche Materialien umfassen.

[0092] Die Figur 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Wasserfilters 4, ausgestattet mit dem Filter. Der Wasserfilter 4 umfasst eine Zuleitung 4.1, einen Filter 4.2 und eine Ableitung 4.3, wobei der Filter 4.2 zwischen der Zuleitung 4.1 und der Ableitung 4.3 angeordnet ist. Das Trägermaterial des Filters 4.2 kann wiederum auf Cellulosebasis sein, kann aber auch ein anderes Material, wie ein Sintermaterial oder dergleichen umfassen. Der Wasserfilter kann für kommunale Wasserverteilsysteme vorgesehen sein. Weiter kann der Wasserfilter für den Heimgebrauch vorgesehen sein. Schliesslich kann der Wasserfilter auch für Kläranlagen vorgesehen sein.

[0093] Dem Fachmann ist klar, dass statt Wasser auch Luft oder andere Fluide mit dem Filter von Viren und/oder Bakterien befreit werden kann.

[0094] Zusammenfassend ist festzustellen, dass erfindungsgemäss ein Filter zum Filtrieren von Viren und/oder Bakterien aus einem Fluid geschaffen wird, welcher besonders effizient ist.

Claims (21)

1. Filter zum Filtrieren von Partikeln mit einer negativ geladener Oberfläche, insbesondere von anionischen Partikeln mit einer polaren, negativ geladenen Oberfläche, aus einem Fluid, insbesondere von Viren und/oder Bakterien aus der Luft, umfassend ein Trägermaterial, vorzugsweise ein durchlässiges poröses Trägermaterial, sowie ein kationisch wirkendes Agens, welches kovalent an das Trägermaterial gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das kationisch wirkende Agens in einem kovalent am Trägermaterial gebundenen Zustand ein Molekulargewicht aufweist, welches kleiner als 1000, insbesondere kleiner als 200 ist.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das kationisch wirkende Agens über genau eine kovalente Bindung, direkt oder indirekt, mit dem Trägermaterial verbunden ist.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial hydrophiles Material umfasst.

4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein natürliches Polymer, insbesondere ein Polysaccharid wie Baumwolle und/oder man-made oder synthetische, abbaubare Polymere wie Viskose, Modal, Lyocell oder Polyvinylalkohol umfasst.

5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial eine oder mehrere OH-Gruppen umfasst, wobei das kationisch wirkende Agens über die OH-Gruppe mit dem Trägermaterial die kovalente Bindung eingeht, wobei die kovalente Bindung insbesondere über ein Sauerstoffatom der OH-Gruppe gebildet wird.

6. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial zu mehr als 90 gew. %, vorzugsweise vollständig, aus biologisch abbaubaren und/oder nachwachsenden Rohstoffen besteht.

7. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial ein aus einem Vlies oder ein oder mehrere wiederverwendbare, insbesondere waschbare, aus Garne aufgebaute Flächengebilde umfasst, wobei die Flächengebilde insbesondere keine Durchgänge aufweisen, die grösser als 1000 nm, vorzugsweise grösser als 600 nm sind, was insbesondere durch Rauen, Schleifen oder Walken erzielt wird.

8. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das kationisch wirkende Agens mindestens eine quarternäre Ammoniumgruppe mit den Substituenten R1, R2, R3 und R4 umfasst, wobei R1 insbesondere ein Alkylrest mit zwischen 2 und 10 Kohlestoffatomen, vorzugsweise zwischen 2 und 5 Kohlestoffatomen, insbesondere bevorzugt genau 3 Kohlestoffatomen ist, und wobei R1 unverzweigt ist und wobei R1 eine reaktive Gruppe umfasst wie eine Hydroxylgruppe und ein Halogenatom, vorzugsweise ein Chlor-atom, oder ein Halogenatom, vorzugsweise ein Chloratom, oder ein endständiges Epoxid, wobei die reaktive Gruppe mit einer OH-Gruppe des Trägermaterials reagieren kann, welche vorzugsweise endständig an R1 kovalent gebunden ist.

9. Filter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass R2, R3 und R4 jeweils eine Alkylgruppe mit zwischen 1 und 5, vorzugsweise zwischen 1 und 3, besonders bevorzugt genau ein Kohlestoffatom, d.h. eine Methylgruppe umfassen.

10. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das kationisch wirkende Agens siliziumfrei ist.

11. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter schwermetallfrei, insbesondere silberfrei ist.

12. Filter nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniumgruppe als Gegenion ein Halogenidion, insbesondere ein Chloridion umfasst.

13. Filter nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das kationisch wirkende Agens N-3-Chlorpropyl-dialkyl-polyamin-ammoniumsalz, N-(3-Chlor-2-hydroxypropyl)-trimethyl-ammoniumsalz oder N-2,3-Epoxypropyl-trimethylammoniumsalz umfasst.

14. Verfahren zur Herstellung eines Filters nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei ein kationisch wirkendes Agens kovalent an ein poröses Trägermaterial gebunden wird, dadurch gekennzeichnet, dass das kationisch wirkende Agens ein Molekulargewicht aufweist, welches kleiner als 1000, insbesondere kleiner als 200 ist.

15. Atemschutzmaske umfassend einen Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 14.

16. Atemschutzmaske nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter derart zwischen einer hydrophilen oder hydrophoben ersten Schicht und einer hydrophoben zweiten Schicht angeordnet ist, dass bei aufgesetzter Atemschutzmaske eine erste hydrophile oder hydrophobe innere Schicht auf einer dem Gesicht des Trägers zugewandten und eine zweite hydrophobe äussere Schicht auf einer dem Gesicht des Trägers abgewandten Seite angeordnet ist.

17. Atemschutzmaske nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophobe äussere Schicht und/oder hydrophile oder hydrophobe innere Schicht ein Trägermaterial umfasst, wobei das Trägermaterial ein natürliches Polymer, insbesondere ein Polysaccharid wie Baumwolle, und/oder man-made oder synthetische, abbaubare Polymere wie Viskose, Modal, Lyocell oder Polyvinylalkohol umfasst und wobei das Trägermaterial eine hydrophobe Mantelbeschichtung umfasst, wobei die Mantelbeschichtung eine Substanz aus einem langkettigen Kohlenwasserstoffderivat mit wenigstens einem Fettalkohlolderivat, wenigstens einem Fettaminderivat und wenigstens einem Fettsäurederivat umfasst, oder die hydrophobe Mantelbeschichtung durch ein Polymer erreicht wird.

18. Atemschutzmaske nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Duftstoff versetzt ist.

19. Verwendung eines Filters nach einem der Ansprüche 1 bis 18, zum Filtrieren von Partikeln mit einer negativ geladener Oberfläche insbesondere anionische Partikel mit einer polaren, negativ geladenen Oberfläche, aus einem Fluid, insbesondere aus Luft oder aus Wasser in einem pH-neutralen Umfeld.

20. Verwendung des Filters nach Anspruch 19 in einer Luftumwälzungsanlage, vorzugsweise in einer Klima- oder Luftreinigungs-Anlage oder in einem Atemluftfilter, insbesondere in einer Atemschutzmaske.

21. Verwendung des Filters nach Anspruch 19 in der Trinkwasseraufbereitung oder in einer Kläranlage, besonders bevorzugt in einer letzten Stufe einer Kläranlage.