CH717692A1 - cationized filter. - Google Patents

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CH717692A1
CH717692A1 CH00938/20A CH9382020A CH717692A1 CH 717692 A1 CH717692 A1 CH 717692A1 CH 00938/20 A CH00938/20 A CH 00938/20A CH 9382020 A CH9382020 A CH 9382020A CH 717692 A1 CH717692 A1 CH 717692A1
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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.A filter for filtering particles with a negatively charged surface, in particular anionic particles with a polar, negatively charged surface, from a fluid, in particular viruses and/or bacteria from the air, comprises a carrier material, preferably a permeable porous carrier material, and a cationic active agent which is covalently bound to the carrier material. When covalently bound to the carrier material, the cationically acting agent has a molecular weight of less than 1000, in particular less than 200.

Description

Technisches Gebiettechnical field

[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. The invention relates to a filter for filtering particles with a negatively charged surface, in particular anionic particles with a polar, negatively charged surface, from a fluid, in particular viruses from the air, comprising a porous carrier material and a cationic acting agent, which is covalently bound to the carrier material. The invention further relates to a method for producing such a filter and the use of the filter for filtering particles with a negatively charged surface from a fluid.

Stand der TechnikState of the art

[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. Filter materials for filtering particles with a negatively charged surface, in particular anionic particles with a polar, negatively charged surface, from a fluid are known to those skilled in the art. Such filter materials include, for example, nonwovens and fabrics made from meltblown polypropylene, polyester, cellulose fibers, etc. The filter materials are used in respiratory protection masks, for example. The particles with a negatively charged surface, in particular the anionic particles, can be present, for example, as viruses or bacteria.

[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. [0003] EP 3 061 864 A1 discloses a method for producing textile materials with antimicrobial agents which can be covalently bonded to the textile material. The antimicrobial agent can include quaternary ammonium organosiloxanes and silver cations. The textile material, in particular cotton, cotton with polyester or polyester, can be used for masks.

[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. [0004] The known cationized filters have the disadvantage that the efficiency of the filter effect is not sufficient to retain anionic particles in particular sufficiently and at the same time to be able to ensure a sufficiently high level of permeability for a fluid.

[0005] SARS-CoV-2-Viren (Erreger von Covid-19) haben einen Durchmesser von 60 bis 140 nm. [0005] SARS-CoV-2 viruses (pathogens of Covid-19) have a diameter of 60 to 140 nm.

[0006] Viren werden in Aerosolen oder Wassertröpfchen mittransportiert. Aerosole haben einen Durchmesser von maximal 5'000 nm. Wassertröpfchen sind deutlich grösser. [0006] Viruses are transported in aerosols or water droplets. Aerosols have a maximum diameter of 5,000 nm. Water droplets are significantly larger.

[0007] Die Luftmoleküle (N2und O2) haben einen Durchmesser von nur 0,3 bis 0,4 nm. The air molecules (N2 and O2) have a diameter of only 0.3 to 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.One task of a protective mask is, for example, to hold back dangerous viruses as completely as possible and to let breathing air through: N95 masks filter more than 94% of particles with a diameter of up to 600 nm. FFP1 masks filter more than 80% of particles with a diameter of up to 600 nm. FFP2 masks filter more than 94% of particles with a diameter of up to 600 nm. FFP3 masks filter more than 99% of particles with a diameter of up to 600 nm. Surgical masks filter particles with a diameter of 2,000 to 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. The mechanism for restraining dangerous viruses in an efficient protective mask can consist in a 1st step in that the aerosol hydration envelope is torn from the virus. For this purpose, the filter material is preferably made hydrophilic. In a second step, the non-enveloped viruses can now be electrostatically bound to their anionic surface with a preferably strong, positive surface charge of the filter passages.

[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. To protect the environment, it can be advantageous if the filter is also reusable (i.e. washable). It can also be advantageous if the filter consists of renewable raw materials and is biodegradable. However, it is clear to the person skilled in the art that these features may not all have to be fulfilled. In particular, the filter can also be designed to be particularly wash-resistant, for example at the expense of biodegradability.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

[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. The object of the invention is to create a filter for filtering particles with a negatively charged surface from a fluid, which belongs to the technical field mentioned at the outset, which on the one hand can efficiently filter the particles out of the fluid and on the other hand has a relatively low flow resistance to the fluid offers.

[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. The solution to the problem is defined by the features of claim 1. According to the invention, the cationically active agent has a molecular weight of less than 1000 when it is covalently bound to the carrier material. The molecular weight is preferably less than 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. In a method of manufacturing a filter, a cationic agent is covalently bound to a permeable porous support material, the cationic agent having a molecular weight of less than 1000, preferably less than 200.

[0014] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt das Molekulargewicht des kationisch wirkenden Agens weniger als 190, insbesondere weniger als 170. In a particularly preferred embodiment, the molecular weight of the cationic agent is less than 190, in particular less than 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. When anionic particles are mentioned below, this is to be understood merely as an example of a particle with a negatively charged surface. It is clear to the person skilled in the art that not only anionic particles can be attracted by a positive charge.

[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. The cationic agent used for cationization can have a greater molecular weight before the reaction with the carrier material than after the reaction with the carrier material, since, for example, a condensate can be split off during the reaction, a substituent can be replaced, etc.

[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. The advantage of the covalent bond formed during the reaction is that the cationic agent enters into a particularly stable connection with the carrier material. The filter can thus be cleaned without the bond between the cationic agent and the carrier material being broken. In particular, a washable filter can thus be created which, even after several washing cycles, in particular also with several boiled washing cycles, at a temperature of 95° C., still has the complete or almost complete effect of the cationically acting agent. The covalent bond is preferably formed in such a way that the filter still has at least 65%, preferably at least 95%, of the effect of the cationically acting agent even after 10, preferably after 50, hot washes. In variants, the covalent bond can also be less stable, in particular if the filter is intended as a disposable item, for example.

[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. In order to achieve the best possible efficiency of the filter, maximum cationization of the carrier material must be ensured with the highest possible fluid permeability. This is achieved by the cationically acting agent having a minimum diameter, which is achieved with a molecular weight of less than 1000, in particular less than 200. A particularly small cationic agent is therefore preferably used, which can penetrate even the smallest cavities and pores of the permeable, porous carrier material and can be fixed there to the carrier material via a covalent bond. A particularly large active surface of the filter passages can thus be achieved, which is covered with the cationically acting agent. This in turn has the effect that a particularly high charge density per unit volume is achieved, with the result that anionic particles can be adsorbed from a fluid and electrostatically fixed particularly efficiently. Even in the event of contact with the filter, contamination with the anionic particles can be largely prevented. The filter is therefore particularly suitable for filtering anionic particles, which can pose a risk to the environment and/or people even at low concentrations, in particular for viruses, preferably for Sars-CoV-2 viruses, or bacteria.

[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. The filter preferably comprises more than 100 million molecules of the cationic agent per cubic centimeter of filter material. In variants, the filter can also have fewer molecules of the cationically acting agent per cubic centimeter of filter material. The filter preferably has more than 50 million molecules of the cationic agent per square centimeter of filter surface perpendicular to a flow direction. In variants, the number of molecules of the cationic agent per square centimeter of filter area can also be less than 50 million.

[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. Preferably, a charge density based on the number of molecules of the cationic agent per volume or per unit area flown through and based on the charge of the cationic agent itself is set such that the viruses and/or bacteria are attracted to such an extent that they are eliminated . In the present case, elimination is understood to mean that the viruses and/or bacteria lose their pathological effect. This is of great advantage, as it can significantly minimize the risk of infection.

[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. The advantage of the filter is particularly evident in the case of anionic particles which are relatively small, in particular in the range of 1000 nm (nanometers) or below. Such particles can be efficiently trapped and fixed in the narrow cavities and pores by the cationic agent. Viruses and/or bacteria are a typical class of anionic particles that can be trapped by the filter. Viruses typically have a diameter in the range of 1000 nm or less, Sars-CoV-2 viruses in particular around 60 to 140 nm. For such small anionic particles, it is particularly advantageous if the pores and channels in the carrier material have a small diameter, so that the probability of the viruses getting past the cationically acting agent is as low as possible.

[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. [0022] Bacteria also typically have a length of a few 1000 nm and a diameter of less than 1000 nm. Bacteria are also typically anionic particles and are hydrophilic, so that the present filter can be used for bacteria as well.

[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. In addition to the low molecular weight, a small diameter of the cationic agent is also important, so that it can be positioned within the pores and channels on the carrier material and reacted there. A cationically acting agent preferably has a maximum diameter of less than 30 nm, particularly preferably less than 3 nm. A particularly high surface occupancy can thus be achieved, with which a particularly high density of cations can be achieved. This in turn increases the absorption capacity of the filter, which means that it can have a greater absorption capacity for anionic particles per volume. In an application as a virus filter, this means that the filter does not have to be cleaned or replaced as often.

[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. The person skilled in the art is aware that a cationic agent does not necessarily have a cationic effect in every environment. In the preferred embodiment, the agent with a cationic effect is a substance which has a cationic effect in particular in a pH-neutral environment. In variants, the cationically acting agent can also be designed in such a way that it acts cationically in an acidic or basic pH environment.

[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). In the present case, the term agent is understood to mean a chemical group which is covalently bonded to the carrier material. However, it is clear that several different cationically acting agents can also be covalently bonded to the carrier material. In particular, several of the chemical groups mentioned below can be used together as cationic agents (see below).

[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. The filter preferably comprises a permeable porous carrier material or a carrier material with cavities. The pores or cavities are designed in such a way that a fluid can flow through the filter at least in one direction. The pores or cavities are particularly preferably designed in such a way that the fluid cannot flow through the filter in a straight line, but is deflected in a number of ways. The pores or cavities in the carrier material are particularly preferably formed in the manner of a labyrinth. So the paths for the fluid are twisted and often diverted. If anionic particles such as viruses are now forced through the labyrinth course, they are thrown against the labyrinth walls like in a cyclone separator, whereby an intensive contact between the viruses and the labyrinth walls is achieved. In the case of a hydrophilic carrier material, a hydration shell of the virus is thus efficiently removed through contact with the labyrinth walls, as a result of which the now shellless viruses can be efficiently stopped and fixed by the cationically acting agent. Furthermore, a contact surface between the filter and the fluid, in particular between the anionic particles in the fluid and the cationically acting agent on the carrier material, is thus increased, which in turn can increase a filter effect. In use, however, the filter can still be used as a cross-flow filter, with one side of the filter possibly being able to be fluid-tight. In variants, the pores or cavities can also run in a straight line through the carrier material or run only minor deflections for a fluid flowing through.

[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. The pores or cavities preferably have small cross-sectional areas, so that the fluid can come into the greatest possible contact with the cationic agent, so that the negatively charged particles can be optimally filtered out of the fluid. The pores or cavities preferably have an average diameter in the range of a few micrometers. A mean diameter is preferably less than 50 microns, in particular less than 10 microns, preferably less than 5 microns. It is clear to the person skilled in the art that the average diameter of the pores or cavities can also be greater than 50 micrometers, in particular if, for example, a significant proportion, preferably more than 10%, in particular more than 25%, of the pores or cavities have an average diameter of less than 50 have microns. Finally, the average diameter of the pores or cavities can be greater than 50 micrometers without a significant portion of the pores or cavities having a diameter of less than 50 micrometers.

[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. If the permeable pores or cavities of the carrier material have a particularly small diameter, this has the effect that, in addition to the optimal filtration of small anionic particles such as viruses, these areas cannot be overloaded by larger anionic particles and thus the cationic areas occupy. The filter thus remains active even if larger anionic particles are present in addition to the small anionic particles to be primarily filtered.

[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. Preferably, the cationically acting agent is directly or indirectly connected to the carrier material via precisely one covalent bond. On the one hand, the cationically acting agent can thus be particularly compact, with which, in particular, a particularly high coverage of the inner surface with the cationically acting agent can also be achieved.

[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. The cationically acting agent is preferably bound directly to the carrier material via a covalent bond. In variants, the carrier material can be treated beforehand in such a way that the cationically acting agent enters into a covalent bond indirectly with the carrier material. For this purpose, a surface of the carrier material can be modified, for example chemically or by a plasma, in such a way that the cationically acting agent can be connected to the carrier material in a particularly stable or particularly simple manner via a covalent bond. Depending on the choice of the carrier material and the choice of the cationic agent, a large number of possibilities are known to the person skilled in the art.

[0031] In Varianten kann das kationisch wirkende Agens auch über mehr als eine kovalente Bindung mit dem Trägermaterial verbunden sein. In variants, the cationically acting agent can also be connected to the carrier material via more than one covalent bond.

[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. The cationic agent is preferably non-polymerizable. This prevents the small molecules of the cationically acting agent from penetrating into the innermost, narrow areas of the carrier material and being covalently bound to the carrier material there. In the case of cellulose fibers, the molecules of the cationic agent can penetrate into the amorphous areas, which means that the large number of molecules can result in a high charge density in the filter and thus a filter with a particularly high capacity for absorbing anionic particles, in particular viruses. This also ensures that the passages for the fluid, in particular the air passages in the case of a respirator, are not blocked by a polymer. This can reduce a pressure drop across the filter, which in turn makes breathing easier. This in turn leads to the wearing comfort being improved. In the context of a pandemic or epidemic, it is important that as many people as possible wear a respirator to protect each other. The wearing comfort of the respirator is an important criterion for whether a person wears the respirator and, if so, for how long. If it is more comfortable to wear, it can be assumed that a larger percentage of a group of people will wear the respirator mask, which means that a viral pandemic can be contained more efficiently.

[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. Preferably, the carrier material comprises hydrophilic material. In particular, the carrier material can consist entirely of a hydrophilic material. Viruses, which are transmitted, for example, with the breathing air, are typically transmitted in aerosols or water droplets and in particular also include a shell made of water. The hydrophilic material now allows the water envelope around the virus to adsorb, exposing the virus. The virus, which carries a negative charge, can then be captured via the cationically acting agent and fixed to the cationically acting agent. This achieves a particularly efficient filtration of water-coated anionic particles, in particular of viruses in aerosols.

[0034] In Varianten kann auf das hydrophile Material im Trägermaterial auch verzichtet werden. In variants, the hydrophilic material in the carrier material can also be dispensed with.

[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. The carrier material preferably comprises a natural polymer, in particular a polysaccharide such as cotton and/or man-made or synthetic, degradable polymers such as viscose, modal, lyocell or polyvinyl alcohol. The carrier material thus preferably comprises a fibrous substance, in particular a woven fabric. By providing several fabric layers, labyrinth-like passages for the fluid, in particular air passages, can be created, whereby a fluid and in particular the anionic particles to be filtered contained therein come into the greatest possible contact with the cationically acting agent. However, it is clear to the person skilled in the art that fabrics with a lower level of order can also fulfill the same purpose, in particular nonwovens, for example.

[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. The natural polymers, in particular the polysaccharides, which include cotton, have the advantage that they are readily available and inexpensive to produce. A large number of everyday objects such as clothes, covers for seating furniture, paper, filters for respiratory masks, etc. can also be made from cotton. Fabrics made of cotton can be produced in many different variants and for different requirements. Furthermore, man-made and synthetic polymers can also be provided. Biodegradable polymers are preferably used so that the highest possible ecological standard can be achieved. These include viscose, modal, lyocell and polyvinyl alcohol. This enumeration is not to be understood as exhaustive; the person skilled in the art is aware of other suitable polymers.

[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. The use of cellulose material or polyvinyl alcohol has the advantage that they can be wetted very easily with water. Viruses are anionic particles with a polar surface. With this, viruses tend to form a hydration envelope, particularly when they are airborne. A filter for filtering viruses, in particular for example a respirator, is therefore preferably hydrophilic so that the viruses can be attracted to the hydration envelopes.

[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. Due to the good wettability, any hydration shells can now be removed from the anionic particles, in particular from viruses, for example Sars-CoV-2 viruses. This in turn allows a distance between the anionic particles and the cationic agent to be reduced, which ultimately leads to a firm bond between the cationic agent and the anionic particles. In particular when used as a virus filter, the hydration envelope can be removed from a virus and the virus can then be bound to the cationically acting agent under strong electrostatic forces. The person skilled in the art is also aware of other carrier materials which are hydrophilic and can be used in the present application.

[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. The easy wettability of the cellulose material results from the large number of hydroxyl groups, which creates a large number of polar centers. This allows anionic particles, such as viruses, in particular Sars-CoV-2 viruses, to be fixed particularly efficiently by the cationic agent. The large number of hydroxy groups has the further advantage that a covalent bond to a cationically acting agent can be created in a simple manner, especially since the person skilled in the art is aware of many ways of attaching a molecule to an OH group via a functional group tie.

[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. In variants, other support materials can also be used, rigid materials, for example silicates, sintered metals, ceramics, activated carbon, etc. Other suitable support materials are known to those skilled in the art.

[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. The carrier material preferably comprises many OH groups, with the cationic agent forming a covalent bond with the carrier material via the OH groups, with the covalent bond being formed in particular via an oxygen atom of the OH group.

[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. In particular, polysaccharides, for example cotton, contain a large number of OH groups, which means that the inner surface can be covered densely with the cationic agent.

[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. In variants, the carrier material can also have other functional groups, with which a covalent bond can be entered into with the cationic agent, in particular a halide, for example a chloride or a bromide, an epoxide, an amine, a multiple bond, an acid , an ester, a ketone, an aldehyde, a nitrile, a sulfoxide, etc. Finally, the support material can also be provided with the functional group by a chemical reaction or by a plasma treatment.

[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. The carrier material preferably consists of more than 90% by weight %, preferably entirely, from biodegradable and/or renewable raw materials. This means that the filter can be easily disposed of after use without unnecessarily polluting the environment. This can be achieved, for example, by using cotton as the carrier material. The person skilled in the art is also aware of other carrier materials which are renewable and biodegradable.

[0045] In Varianten kann das Trägermaterial auch zu weniger als 90 gew. % aus biologisch abbaubaren und nachwachsenden Rohstoffen bestehen. In variants, the carrier material can also be less than 90% by weight. % consist of biodegradable and renewable raw materials.

[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. The carrier material preferably comprises a fleece or a reusable, in particular washable, fabric made up of yarns. In variants, carrier materials can also be provided which are not made of fibers or yarns, for example a sintered material or a foam. The fabric made up of yarns is preferably roughened, ground and/or fulled. This mechanical processing allows the inner surface of the carrier material to be enlarged, which in turn can improve the filter effect.

[0047] Je nach verwendetem Flächengebilde kann auf diese Bearbeitungen auch verzichtet werden, insbesondere wenn zum Beispiel ein Garnabstand bereits hinreichend klein ist. [0047] Depending on the fabric used, these treatments can also be dispensed with, in particular if, for example, a yarn spacing is already sufficiently small.

[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. The cationic agent preferably comprises at least one quaternary ammonium group with the substituents R1, R2, R3 and R4, where R1 is in particular an alkyl radical having between 2 and 10 carbon atoms, preferably between 2 and 5 carbon atoms, particularly preferably exactly 3 carbon atoms. The molecular weight or the diameter of the substituent thus remains relatively small. With the quaternary ammonium compounds, a cationic agent is achieved, which is particularly inexpensive. In variants, other compounds known to the person skilled in the art can also be used as a cationically acting agent, for example metal ions, in particular silver ions, etc. Other cationically acting agents from organic chemistry, complex chemistry, etc. are also known to the person skilled in the art.

[0049] Vorzugsweise ist R1 unverzweigt. In Varianten kann R1 auch verzweigt sein. Preferably R1 is unbranched. In variants, R1 can also be branched.

[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. Preferably, R 1 comprises a reactive group such as a hydroxyl group, a halogen atom, preferably a chlorine atom, or a terminal epoxide. The person skilled in the art is also aware of other reactive groups which can be comprised by R1, in particular an amine, a multiple bond, an acid, an ester, a ketone, an aldehyde, a nitrile, a sulfoxide, etc. The reactive group is preferably chosen such that that this can react with an OH group of the carrier material.

[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. In variants, the OH group can also be on R1, while the reactive group is connected to the carrier material. The reactive group is particularly preferably bonded terminally to R1 covalently. This enables a sterically particularly simple and therefore efficient bond to the carrier material. In variants, the reactive group can also be attached to a secondary or tertiary carbon atom.

[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. Preferably, R 2 , R 3 and R 4 each comprise an alkyl group having between 1 and 5, preferably between 1 and 3, more preferably exactly one carbon atom, i.e. a methyl group. This achieves a particularly strong cationic effect with a low molecular weight. In variants, R2, R3 and R4 can also include other substituents, in particular also alkyl groups with more than 5 carbon atoms.

[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. The cationically acting agent is preferably silicon-free. The cationically acting agent is particularly preferably siloxane-free. More preferably, the filter is silicon-free, in particular siloxane-free. In this way, particular consideration is given to possible problems in sewage treatment plants and landfills, since the combustion of compounds containing silicon can produce silicon dioxide, which can lead to wear and tear on moving parts of the plant. This means that there is no need for complex pre-treatment during disposal. In variants, the filter, in particular the cationically acting agent, can contain silicon.

[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. The cationically acting agent is preferably free of heavy metals, in particular free of silver. The filter is preferably free of heavy metals, in particular free of silver. This creates a particularly environmentally friendly filter. Silver ions pose major problems, especially in wastewater treatment, since silver kills the microorganisms that are supposed to break down the pollution in the water. In variants, the filter may include silver.

[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. The ammonium group preferably comprises a halide ion, in particular a chloride ion, as counterion. The chloride ion has the advantage of being inexpensive. Other counterions known to those skilled in the art can also be provided in variants.

[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. Preferably, the cationic active agent comprises N-3-chloropropyl-dialkyl-polyamine ammonium salt, N-(3-chloro-2-hydroxypropyl)-trimethyl-ammonium salt, or N-2,3-epoxypropyl-trimethyl-ammonium salt. These examples have a low molecular weight with a particularly strong cationic effect. It has been shown that in particular a carrier material based on polysaccharides can be combined with a cationic agent in a particularly efficient but also particularly cost-effective manner. Tests have also shown that this creates a particularly efficient filter which, for example, can fix a virus particularly strongly via the tertiary ammonium compound. Because the molecules of the examples each have a particularly low molecular weight, they can be covalently bonded to the carrier material in a particularly high concentration, in particular via the OH groups of a polysaccharide.

[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. However, it is clear from the above description that other cationically acting agents can also be used. The above examples can also be modified, e.g. via the alkyl length or via the reactive group 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. As already mentioned, the filter is preferably used in a respirator mask. In such a respirator, the filter is preferably arranged between a hydrophilic or hydrophobic first layer and a hydrophobic second layer such that when the respirator is on, a hydrophilic or hydrophobic inner, first layer on one facing the wearer's face and a hydrophobic outer, second layer positioned on a side remote from the wearer's face. The advantage of the second hydrophobic outer layer, which faces away from the face, is that viruses with their hydration shells do not accumulate on the surface, but either roll off or penetrate the filter. Due to the hydrophilic carrier material of the filter, the hydration envelope is withdrawn from the virus, whereupon the anionic virus is electrostatically attracted to the cationic agent and fixed.

[0059] In Varianten kann die äussere, zweite Schicht auch hydrophil sein. In variants, the outer, second layer can also be hydrophilic.

[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. Preferably the inner first layer is hydrophobic. With the hydrophobic inner, first layer facing the face, improved wearing comfort is achieved, since the hydrophobic coating means that the surface of the respirator mask that is in contact with the face does not become wet, which in turn can prevent skin irritation.

[0061] In Varianten kann die innere, erste Schicht auch hydrophil sein. In variants, the inner, first layer can also be hydrophilic.

[0062] In weiteren Varianten kann auf die innere und/oder äussere Schicht verzichtet werden. In further variants, the inner and/or outer layer can be dispensed with.

[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. Preferably, the hydrophobic outer layer and/or hydrophobic inner layer comprises a backing material. In variants, the layer carrier material of the first inner and the second outer layer can also be dispensed with. In this case, the carrier material of the filter can be made hydrophobic directly.

[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). Preferably, the carrier material of the filter, and optionally the inner and / or the outer layer of the respiratory mask comprises a natural polymer, in particular a polysaccharide such as cotton, and / or man-made or synthetic, degradable polymers such as viscose, modal, or lyocell polyvinyl alcohol. Other carrier materials can also be provided in variants (see above).

[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. Preferably, this substrate comprises a hydrophobic overcoat. The hydrophobic overcoat can be applied directly to the substrate or as an additional layer of substrate to the substrate. The overcoat coating preferably comprises a long chain hydrocarbon derivative substance with at least one fatty alcohol derivative, at least one fatty amine derivative and at least one fatty acid derivative.

[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. In variants, the hydrophobic shell coating can also be achieved by another chemical or physical modification, such as with a coating with a polymer. Such methods are known to those skilled in the art. Furthermore, hydrophobing can also be achieved by introducing hydrophobic substances during fiber production. Such methods are known, for example, from AT 512 143 A1 and AT 512 144 A1.

[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. The hydrophobic coating is preferably achieved by a coating with a polymer, with which a hydrophobic outer coating can be achieved. In variants, the hydrophobic outer coating can also be achieved, for example, by acetylation.

[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. In a particularly preferred variant, the hydrophobing is carried out according to European Patent EP 3 115 502 B1. For this purpose, the layer support material preferably comprises cellulose fibers. The overcoat coating preferably comprises a long chain hydrocarbon derivative substance with at least one fatty alcohol derivative, at least one fatty amine derivative and at least one fatty acid derivative.

[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. The filter is preferably used for filtering anionic particles from a fluid, particularly in a pH neutral environment. The filter is preferably used to filter anionic particles, such as viruses, from air or from water. The virus type is irrelevant, the filter can be used for all virus types. In a preferred embodiment, however, the filter is used to intercept Sars and CoV-2 viruses.

[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. In a preferred embodiment, the filter is used as a depth filter, with the anionic particles, in particular the viruses, being fixed within the carrier material of the filter by the cationic agent. For this purpose, the filter is preferably flowed through with the fluid during use.

[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. In variants, however, the filter can also be used as a surface filter. The cationically acting agent does not necessarily have to be covalently bonded to the carrier material exclusively in pores of the carrier material. Alternatively or additionally, this can also be covalently bonded to the carrier material on the surface of the carrier material. Thus, the filter itself or in an application can be designed, for example, in such a way that the fluid flows past the filter only tangentially. Such an application can be desired, for example, in protective clothing that is deliberately not fluid-permeable. An outer shell of the protective clothing can be designed as a carrier material to which a cationic agent is covalently bound. This has the advantage that, for example, viruses that come into contact with the protective clothing are fixed by the cationic agent. This can prevent further contamination by the viruses. The protective clothing can be washed after use to render the virus harmless and remove it. The protective clothing can then be used again.

[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. According to the same principle, for example, seat covers for vehicles, in particular for vehicles for passenger transport, such as buses, trains, airplanes, ships, etc., can also be equipped with the filter material. This can be an advantage, particularly in the area of passenger transport, since the cover does not have to be disinfected immediately after it has been used by one person, since the viruses and/or bacteria are effectively fixed in the filter by the cationically acting agent and thus a following person hardly or cannot be infected by the fixed viruses and/or bacteria. The seat covers can be washed and reused at regular intervals.

[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. In a further variant, the filter can also be used for bed linen, bath towels, washcloths, cleaning cloths, household paper, seat furniture covers for the living area, etc., covers, etc. The filter can also be used to equip handles etc. Other possible uses of the filter are known to those skilled in the art.

[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. In a preferred embodiment, as mentioned above, the filter is used in a breathing air filter, in particular in a breathing mask. The respirator is preferably designed as a mouth-nose respirator, but can also cover more than mouth and nose. The respirator filter can be designed according to the European standard EN 149 as an FFP1 respirator mask up to an FFP3 respirator mask, as an N95 mask, etc. The filter can also be used in a full face mask. Other types of respirator masks are known to those skilled in the art, which can also be equipped with the filter.

[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. [0075] The respirator mask can optionally have an outlet valve for the breathing air. In the preferred embodiment, in which the respirator is used to trap viruses and/or bacteria from the air, it may be undesirable for breathing air to flow to the outside unfiltered, since there is a risk that an already infected person wearing the respirator carries, releases viruses and/or bacteria into the environment. However, if the focus is on self-protection (e.g. in a laboratory or other applications) or if greater physical effort is required of the respirator wearer, an outlet valve can be provided to make breathing easier.

[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. The filter can also be used in other installations for filtering breathing air, for example in a ventilation system of a preferably closed room. The room can, for example, be a building, in particular a residential building, a company or business building, a restaurant, a hotel, an event hall (cinema, indoor swimming pool, gymnasium, club, disco, etc.), a waiting room, an industrial building, etc. The filter can also be designed to filter breathing air in a vehicle, in particular in a motor vehicle such as a car, truck, train, ship (passenger transport, ferry, cruise ship, cargo ship, sailing ship, etc.), airplane, 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. In a further preferred application, the filter is used in drinking water treatment or in a sewage treatment plant, particularly preferably in a final stage of a sewage treatment plant.

[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. The filter can be used in municipal or private drinking water treatment. For example, the drinking water can be freed from anionic particles, such as viruses and/or bacteria, with the filter. The filter can be used in an existing filter system for drinking water treatment. The filter can also be used in the private sector, for example in connection with a decalcification system, which means that installation work and maintenance work can be reduced. The filter can also be used in water bubblers or similar. Water systems with cooling, carbonators or the like can also be equipped with such a filter. Other possible uses are known to those skilled in the art.

[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. However, the filter can also be used in industry, for example in the food industry, for filtering fluids. This can be used, for example, to free liquid foods from viruses and bacteria.

[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. Embodiments of the present invention are kitchen or baking textiles, particularly a towel, apron or oven mitt, medical garment, particularly scrubs or medical masks, military clothing, airline staff clothing, children's clothing, school uniform, upholstery, tabletop, automotive interiors Architectural material, in particular a tent or an awning, fitness equipment, in particular a fitness mat or boxing gloves, a dog bed or, in general, an animal toy or animal accessories, bandages, diapers.

[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. In general, the filter can be equipped with a pre-filter for filtering particles, with which the filter cannot clog up too quickly. For example, the pre-filter can be replaced regularly. The service life of the filter can thus be increased significantly.

[0082] Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung. [0082] Further advantageous embodiments and combinations of features of the invention result from the following detailed description and the entirety of the patent claims.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

[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.The drawings used to explain the exemplary embodiment show: FIG. 1a a schematic representation of an oblique view of a breathing mask; FIG. 1b shows a schematic sectional illustration through a protective mask according to FIG. 1a; FIG. 2 shows a schematic representation of an oblique view of a chair combination of an aircraft, equipped with the filter; FIG. Fig. 3 is a schematic representation of a T-shirt fitted with the filter; and FIG. 4 is a schematic sectional view of a water filter equipped with the filter.

[0084] Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. In principle, the same parts are provided with the same reference symbols in the figures.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention

[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. FIG. 1a shows a schematic representation of an oblique view of a protective mask 1. From the outside, the protective mask does not differ from conventional protective masks. The respirator mask 1 includes a mask body 1.1 and carrying strap 1.2. In use, the mask body 1.1 is guided over the mouth and nose and fastened behind the ears with the carrying straps 1.2.

[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. 1b shows a schematic sectional view through a mask body 1.1 of the breathing mask 1 according to FIG. 1a. Three layers 1.3, 1.4 and 1.5 can be seen here, all of which are made of cotton in the present case. The middle layer forms the actual filter layer 1.4, with which viruses and bacteria can be filtered. The carrier material of the filter layer 1.4 is a fabric made up of yarns that is roughened. In a first embodiment, N-3-chloropropyl-dialkyl-polyamine-ammonium salt is covalently bonded via the OH groups of the cotton by means of a reaction which is sufficiently well-known to those skilled in the art, with elimination of HCl. In a second embodiment, N-(3-chloro-2-hydroxypropyl)-trimethylammonium salt is used. In both cases, the quaternary ammonium compound forms the cationic agent. Since both molecules have a molecular weight of less than 170 when reactively bound to the cotton, the molecules are very small, which means that many of these molecules penetrate into the innermost, particularly amorphous, areas of the cotton and are covalently bound to the cotton there can become. This achieves a particularly efficient respirator, especially for filtering viruses and bacteria.

[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. The introduction of the cationic active agent into the cotton can be accomplished by techniques well known to those skilled in the art. For example, a packing system, an exhaust process, a pad-cold dwell process (KKV process), a pad-dry-cure process (PDC process) can be provided for this purpose. For this purpose, the cotton is treated with the cationic agent in an aqueous, basic solution.

[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. In further variants, the respirator mask can also be equipped with a valve or designed as a full mask, etc. The person skilled in the art is aware of a large number of areas of application for the filter in the field of filtration of breathing air. In particular, the filter can also be used in ventilation systems of rooms or means of transport such as airplanes, vehicles, trains or ships.

[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. FIG. 2 shows a schematic representation of an oblique view of a chair combination 2 of an aircraft, equipped with the filter. The filter is incorporated in the backrest and headrest 2.1, on the seat cushion 2.2 and on the armrests 2.3. This prevents viruses and bacteria from being spread by passengers who use the same chair one after the other. It is clear to the person skilled in the art that similarly seats and armchairs from other means of transport such as buses, trains, ships etc., but also in the area of restaurants, cinemas, concert halls, waiting rooms, offices etc. can be equipped with the filter.

[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. FIG. 3 shows a schematic representation of a T-shirt 3 equipped with the filter. In particular, the T-shirt itself can consist of the carrier material, in particular, for example, cotton, to which the cationic agent has been added. Other items of clothing can also be equipped with the filter or essentially consist of the filter material, in particular underwear 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. Here, too, it is clear to the person skilled in the art that the filter can be used not only for clothing but also for related objects. For example, a bandage may be equipped with the filter. Furthermore, bath towels, cleaning towels, facial tissues, etc. can be equipped with them or consist of them. The filter can also be incorporated into textiles which comprise different materials.

[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. FIG. 4 shows a schematic sectional view of a water filter 4 equipped with the filter. The water filter 4 comprises a feed line 4.1, a filter 4.2 and a discharge line 4.3, the filter 4.2 being arranged between the feed line 4.1 and the discharge line 4.3. The carrier material of the filter 4.2 can in turn be based on cellulose, but can also include another material, such as a sintered material or the like. The water filter can be intended for municipal water distribution systems. Further, the water filter can be for home use. Finally, the water filter can also be provided for sewage treatment plants.

[0093] Dem Fachmann ist klar, dass statt Wasser auch Luft oder andere Fluide mit dem Filter von Viren und/oder Bakterien befreit werden kann. It is clear to the person skilled in the art that, instead of water, air or other fluids can also be freed from viruses and/or bacteria using the filter.

[0094] Zusammenfassend ist festzustellen, dass erfindungsgemäss ein Filter zum Filtrieren von Viren und/oder Bakterien aus einem Fluid geschaffen wird, welcher besonders effizient ist. In summary, it can be stated that, according to the invention, a filter for filtering viruses and/or bacteria from a fluid is created which is particularly efficient.

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.1. Filter for filtering particles with a negatively charged surface, in particular anionic particles with a polar, negatively charged surface, from a fluid, in particular viruses and/or bacteria from the air, comprising a carrier material, preferably a permeable porous carrier material, and a cationically acting agent which is covalently bonded to the carrier material, characterized in that the cationically acting agent has a molecular weight which is less than 1000, in particular less than 200, when covalently bonded to the carrier material. 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.2. Filter according to claim 1, characterized in that the cationically acting agent is directly or indirectly connected to the carrier material via precisely one covalent bond. 3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial hydrophiles Material umfasst.3. Filter according to claim 1 or 2, characterized in that the carrier material comprises hydrophilic material. 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.4. Filter according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the carrier material comprises a natural polymer, in particular a polysaccharide such as cotton and/or man-made or synthetic, degradable polymers such as viscose, modal, lyocell or polyvinyl alcohol. 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.5. Filter according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the carrier material comprises one or more OH groups, wherein the cationic agent enters into the covalent bond via the OH group with the carrier material, the covalent bond in particular via a Oxygen atom of the OH group is formed. 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.6. Filter according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the carrier material is more than 90 wt. %, preferably completely, consists of biodegradable and/or renewable raw materials. 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.7. The filter according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the carrier material comprises a fleece or one or more reusable, in particular washable, fabrics made up of yarns, the fabrics in particular having no passages greater than 1000 nm, are preferably greater than 600 nm, which is achieved in particular by roughening, grinding or fulling. 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.8. Filter according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the cationically acting agent comprises at least one quaternary ammonium group with the substituents R1, R2, R3 and R4, where R1 is in particular an alkyl radical with between 2 and 10 carbon atoms, preferably between 2 and 5 carbon atoms, particularly preferably exactly 3 carbon atoms, and where R1 is unbranched and where R1 comprises a reactive group such as a hydroxyl group and a halogen atom, preferably a chlorine atom, or a halogen atom, preferably a chlorine atom, or a terminal epoxide, where the reactive group can react with an OH group of the carrier material, which is preferably terminally covalently bonded to R1. 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.9. Filter according to claim 8, characterized in that R2, R3 and R4 each comprise an alkyl group with between 1 and 5, preferably between 1 and 3, particularly preferably exactly one carbon atom, i.e. a methyl group. 10. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das kationisch wirkende Agens siliziumfrei ist.10. Filter according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the cationic agent is silicon-free. 11. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter schwermetallfrei, insbesondere silberfrei ist.11. Filter according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the filter is free of heavy metals, in particular free of silver. 12. Filter nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniumgruppe als Gegenion ein Halogenidion, insbesondere ein Chloridion umfasst.12. Filter according to any one of claims 9 to 11, characterized in that the ammonium group comprises a halide ion, in particular a chloride ion, as counterion. 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.13. Filter according to claims 9 to 12, characterized in that the cationically acting agent is N-3-chloropropyl-dialkyl-polyamine-ammonium salt, N-(3-chloro-2-hydroxypropyl)-trimethyl-ammonium salt or N-2, 3-epoxypropyl-trimethylammonium salt. 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.14. A method for producing a filter according to any one of claims 1 to 13, wherein a cationic agent is covalently bound to a porous support material, characterized in that the cationic agent has a molecular weight of less than 1000, in particular less than 200 . 15. Atemschutzmaske umfassend einen Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 14.15. Respirator mask comprising a filter according to any one of claims 1 to 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.16. Respiratory protection mask according to claim 15, characterized in that the filter is arranged between a hydrophilic or hydrophobic first layer and a hydrophobic second layer such that when the respirator is put on, a first hydrophilic or hydrophobic inner layer on one side facing the wearer's face and a second hydrophobic outer layer is disposed on a side remote from the wearer's face. 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.17. Respiratory protection mask according to claim 16, characterized in that the hydrophobic outer layer and/or hydrophilic or hydrophobic inner layer comprises a carrier material, the carrier material being a natural polymer, in particular a polysaccharide such as cotton, and/or man-made or synthetic, degradable Polymers such as viscose, modal, lyocell or polyvinyl alcohol and wherein the carrier material comprises a hydrophobic coat coating, the coat coating comprising a substance made from a long-chain hydrocarbon derivative with at least one fatty alcohol derivative, at least one fatty amine derivative and at least one fatty acid derivative, or the hydrophobic coat coating is achieved by a polymer will. 18. Atemschutzmaske nach einem der Ansprüche 16 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem Duftstoff versetzt ist.18. Respiratory protection mask according to one of claims 16 to 17, characterized in that it is mixed with a fragrance. 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.19. Use of a filter according to any one of claims 1 to 18, for filtering particles with a negatively charged surface, in particular anionic particles with a polar, negatively charged surface, from a fluid, in particular air or water in a pH-neutral environment. 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.20. Use of the filter according to claim 19 in an air circulation system, preferably in an air conditioning or air purification system or in a breathing air filter, in particular in a breathing mask. 21. Verwendung des Filters nach Anspruch 19 in der Trinkwasseraufbereitung oder in einer Kläranlage, besonders bevorzugt in einer letzten Stufe einer Kläranlage.21. Use of the filter according to claim 19 in drinking water treatment or in a sewage treatment plant, particularly preferably in a final stage of a sewage treatment plant.
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