CZ306831B6 - A multilayer filter medium for air filtration - Google Patents
A multilayer filter medium for air filtration Download PDFInfo
- Publication number
- CZ306831B6 CZ306831B6 CZ2016-693A CZ2016693A CZ306831B6 CZ 306831 B6 CZ306831 B6 CZ 306831B6 CZ 2016693 A CZ2016693 A CZ 2016693A CZ 306831 B6 CZ306831 B6 CZ 306831B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- dtab
- chx
- filter medium
- layer
- efficiency
- Prior art date
Links
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 15
- PLMFYJJFUUUCRZ-UHFFFAOYSA-M decyltrimethylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCC[N+](C)(C)C PLMFYJJFUUUCRZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 32
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims abstract description 21
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 7
- GHXZTYHSJHQHIJ-UHFFFAOYSA-N Chlorhexidine Chemical compound C=1C=C(Cl)C=CC=1NC(N)=NC(N)=NCCCCCCN=C(N)N=C(N)NC1=CC=C(Cl)C=C1 GHXZTYHSJHQHIJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229960003260 chlorhexidine Drugs 0.000 claims abstract description 5
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M Bromide Chemical compound [Br-] CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 4
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 abstract description 5
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 24
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 12
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 5
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 5
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 5
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 238000012009 microbiological test Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 2
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 2
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229920006039 crystalline polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 238000012617 force field calculation Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000000302 molecular modelling Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006916 nutrient agar Substances 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- -1 synthetics Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Filtering Materials (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
Oblast technikyTechnical field
Předmětem vynálezu je vícevrstvé filtrační médium pro filtraci vzduchu s antimikrobiálními účinky.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a multilayer filter media for air filtration with antimicrobial effects.
Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
Znečištění ovzduší polutanty (prachové částice, popílek, saze) vyvolává potřebu instalace filtračních systémů, které zajistí požadovanou čistotu vzduchu ve vnitřních prostorách všech typů budov. V případě, že polutanty vznikají průmyslovou činností ve výrobních zařízeních, jsou zaváděna opatření na čištění vzduchu. Mimo polutanty se ve venkovním i vnitřním prostředí budov v ovzduší pohybují také mikroorganismy typu viry, bakterie a plísně a jejich spory (aeromikroby). Pro jejich eliminaci v budovách (např. nemocnicích) nebo vybraných prostorách (např. kabinách letadel, aut) se také instalují vzduchotechnické systémy osazené filtry, které zajišťují eliminaci prachu a bakterií.Air pollution by pollutants (dust particles, fly ash, soot) raises the need for filter systems to ensure the required air purity in the interior of all types of buildings. In the event that pollutants arise from industrial activities in production facilities, air purification measures are introduced. In addition to pollutants, microorganisms such as viruses, bacteria and fungi and their spores (aeromicrobes) also move in the indoor and outdoor environment of buildings in the air. To eliminate them in buildings (eg hospitals) or selected areas (eg aircraft cabins, cars), air-conditioning systems fitted with filters are also installed to ensure the elimination of dust and bacteria.
Obecným problémem při použití všech typů vzduchových filtrů je adheze a proliferace mikroorganizmů (bakterií, plísní), zachycených na povrchu filtru v průběhu doby jeho životnosti. Tento problém v sobě zahrnuje několik aspektů.A general problem with the use of all types of air filters is the adhesion and proliferation of microorganisms (bacteria, fungi) trapped on the filter surface over its lifetime. This problem involves several aspects.
• Proliferace snižuje propustnost filtru pro proudění vzduchu • Zkracuje životnost filtru a tím zvyšuje náklady na provoz celého systému • Uvolňuje bakterie do ovzduší a způsobuje onemocnění• Proliferation reduces airflow filter performance • Reduces filter life and increases system cost • Releases bacteria into the air and causes disease
Z těchto důvodů se jeví jako výhodné zavést do průmyslové praxe filtry s antimikrobiálními vlastnostmi (bakteriocidní účinek), které mikroorganismy zachycují a zároveň je usmrtí, aby nedocházelo k jejich množení na povrchu filtru.For these reasons, it seems advantageous to introduce filters with antimicrobial properties (bacteriocidal effect), which trap microorganisms and at the same time kill them, in order to prevent their multiplication on the filter surface.
Filtrační média s obsahem nanovlákenných materiálů jsou již průmyslově produkována a využívána řadu let. V souvislosti s vývojem techniky, a to rozšiřováním aplikací nanovlákenných filtračních materiálů pro výrobu filtrů na filtraci vzduchu, existuje požadavek na zajištění antimikrobiální funkčnosti nanovlákenné filtrační vrstvy za účelem prodloužení jeho doby použitelnosti a vyšší bezpečnosti filtračního systému s ohledem na zdraví uživatelů. Výroba antimikrobiálních filtračních vlákenných médií je popsána např. v patentu USA 6,514 306 Bl, kde antimikrobiální látka je umístěna v kontejneru a uvolněna působením vnějších faktorů. Výroba nanovlákenných vrstev obsahujících antimikrobiální látku je také předmětem patentu RU 2 529 829, který popisuje výrobu nanovláken z polyamidu 6, obsahující různé antimikrobiální látky s využitím převážně pro zdravotnické textilie (materiály na masky, lékařské pláště, obvazy).Filter media containing nanofibrous materials have been industrially produced and used for many years. In connection with the development of technology, by expanding the application of nanofibrous filter materials for the manufacture of air filtration filters, there is a need to ensure the antimicrobial functionality of the nanofibrous filter layer in order to extend its useful life and increase the safety of the filtration system with respect to user health. The manufacture of antimicrobial filter fibrous media is described, for example, in US Patent 6,514,306 B1, wherein the antimicrobial is placed in a container and released by external factors. The production of nanofiber layers containing antimicrobial substance is also the subject of patent RU 2 529 829, which describes the production of nanofibres from polyamide 6, containing various antimicrobial substances mainly used for medical textiles (mask materials, medical gowns, bandages).
Využití nanovlákenné vrstvy aditivované antimikrobiálními nanočásticemi pro výrobu obličejových masek je rovněž popsáno v patentovém dokumentu IN 3254MU2013(A), který zahrnuje využití antimikrobiálních nanočástic stříbra, zinku a mědiThe use of antimicrobial nanoparticle nanofibers for the production of face masks is also described in patent document IN 3254MU2013 (A), which includes the use of antimicrobial nanoparticles of silver, zinc and copper
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Předmětem vynálezu je vícevrstvé filtrační médium pro filtraci vzduchu na bázi celulózy nebo textilního laminátu s alespoň dvěma nanovlákennými vrstvami z polymemího roztoku polyamidu s bakteriocidními účinky. Podstata vynálezu spočívá v tom, že polymemí roztok polyamidu zahrnuje přídavek antimikrobiální látky chlorhexidin CHX nebo dodecyltrimethyammonium bromid DTAB. Nanovlákenné vrstvy jsou submikronové s objemovou koncentrací 0,1 až 1,0 %The object of the invention is a multilayer filter medium for air filtration based on cellulose or textile laminate with at least two nanofibrous layers of polymeric polyamide solution with bacteriocidal effects. SUMMARY OF THE INVENTION The polymeric polyamide solution comprises the addition of the antimicrobial agent chlorhexidine CHX or dodecyltrimethyammonium bromide DTAB. Nanofibrous layers are submicron with volume concentration 0,1 to 1,0%
-1 CZ 306831 B6-1 CZ 306831 B6
CHX a/nebo 0,5 až 3,0 % DTAB. Nanovlákenné vrstvy jsou s výhodou submikronové s objemovou koncentrací 1 % CHX a 3 % DTAB.CHX and / or 0.5 to 3.0% DTAB. The nanofibrous layers are preferably submicron with a volume concentration of 1% CHX and 3% DTAB.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Na připojených výkresech jsou zobrazeny příklady provedení tohoto vynálezu. Na obr. ΙΑ, 1B a 1C jsou snímky z elektronové mikroskopie čistého polyamidu PA6 (obr. 1 A) a modifikovaných nanovlákenných vrstev polyamidu PA6 s přídavkem antimikrobiální látky dodecyltrimethyammonium bromid DTAB 0,5 % (obr. 1B) a antimikrobiální látky chlorhexidin CHX 0,1 % (obr. 1C). Na obr. 2 je zobrazen difrakČní profil čistého polyamidu PA6 pro silně texturovaný vzorek nanovlákenné textilie, kde dekonvoluce difrakčního profilu ukazuje podíl alfa a gama fáze. Na obr. 3 je tento difrakČní profil pro polyamid PA6 s přídavkem 0,1 % antimikrobiální látky chlorhexidin CHX. Na obr. 4 jsou zobrazeny výsledky mikrobiologických testů pro modifikované materiály 1 % DTAB, 3 %DTAB a kombinace 0,1 % CHX a 0,5 DTAB, kdy modifikované materiály vykazují v porovnání s nemodifikovanými nanovlákny pokles inkubovaných bakterií.The accompanying drawings show exemplary embodiments of the present invention. Fig. ΙΑ, 1B and 1C are electron micrographs of pure polyamide PA6 (Fig. 1A) and modified nanofibrous layers of polyamide PA6 with addition of antimicrobial dodecyltrimethyammonium bromide DTAB 0.5% (Fig. 1B) and antimicrobial substance chlorhexidine CHX 0 1% (FIG. 1C). Fig. 2 shows the diffraction profile of pure polyamide PA6 for a strongly textured nanofiber fabric sample, where the deconvolution of the diffraction profile shows the proportion of alpha and gamma phases. Figure 3 shows this diffraction profile for PA6 polyamide with the addition of 0.1% antimicrobial chlorhexidine CHX. Fig. 4 shows the results of microbiological tests for modified materials of 1% DTAB, 3% DTAB and a combination of 0.1% CHX and 0.5 DTAB, where the modified materials show a decrease in incubated bacteria compared to unmodified nanofibers.
Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1/ Filtrační médium na bázi celulózy pro filtraci vzduchu1 / Cellulose filter medium for air filtration
Dvouvrstvé filtrační médium má toto složení.The two-layer filter medium has this composition.
Celulózový papír nebo papír s příměsí syntetického vlákna, je pokrytý nanovlákennou vrstvou s přídavkem antimikrobiální látky DTAB (1%). Filtrační účinnost substrátu a nanovlákenné vrstvy je dimenzována na záchyt dle požadované třídy účinnosti dle normy EN 779/2012, obvykle se jedná o třídu účinnosti F7 až F9. Pro třídu F7 je účinnost vyšší než 80% (pro částice 0,4 pm), u třídy F8 je účinnost vyšší než 90 %, u třídy F9 je účinnost vyšší než 95 %.Cellulose paper or paper with admixture of synthetic fiber is covered with nanofiber layer with addition of antimicrobial substance DTAB (1%). The filtration efficiency of the substrate and nanofiber layer is designed for capture according to the required efficiency class according to EN 779/2012, usually the efficiency class F7 to F9. For class F7, efficiency is greater than 80% (for particles of 0.4 µm), for class F8, efficiency is greater than 90%, for class F9, efficiency is greater than 95%.
2/ Filtrační médium na bázi celulózy pro filtraci vzduchu2 / Cellulose filter medium for air filtration
Dvouvrstvé filtrační médium má toto složení.The two-layer filter medium has this composition.
Celulózový papír nebo papír s příměsí syntetického vlákna, je pokrytý nanovlákennou vrstvou s přídavkem antimikrobiálních látek DTAB (0,5 %) a CHX (0,1 %). Filtrační účinnost substrátu a nanovlákenné vrstvy je dimenzována na záchyt dle požadované třídy účinnosti dle normy EN 779/2012, obvykle se jedná o třídu účinnosti F7 až F9. Pro třídu F7 je účinnost vyšší než 80 % (pro částice 0,4 pm), u třídy F8 je účinnost vyšší než 90 %, u třídy F9 je účinnost vyšší než 95 %.Cellulose paper or paper with admixture of synthetic fiber is covered with nanofibrous layer with addition of antimicrobial substances DTAB (0,5%) and CHX (0,1%). The filtration efficiency of the substrate and nanofiber layer is designed for capture according to the required efficiency class according to EN 779/2012, usually the efficiency class F7 to F9. For class F7, efficiency is greater than 80% (for particles of 0.4 µm), for class F8, efficiency is greater than 90%, for class F9, efficiency is greater than 95%.
3/ Filtrační médium - textilní laminát pro aplikaci do kabinových filtrů3 / Filter medium - textile laminate for application in cabin filters
Dvouvrstvý nebo třívrstvý textilní laminát může mít toto materiálové složení.The two-layer or three-layer textile laminate may have this material composition.
Substrátem je netkaná textilie typu spunbond nebo spunlace 50 až 100g/m2 , tato vrstva je pokryta nanovlákennou vrstvou PA6 obsahující bioaktivní látku DTAB (3 %). Filtrační účinnost substrátu a nanovlákenné vrstvy je dimenzována na záchyt dle požadované třídy účinnosti dle normy EN 779:2012, obvykle se jedná o třídu účinnosti F7 až F9. Pro třídu F7 je účinnost vyšší než 80 % (pro částice 0,4 pm), u třídy F8 je účinnost vyšší než 90%, u třídy F9 je účinnost vyšší než 95 %.The substrate is a spunbond or spunlace nonwoven fabric of 50-100 g / m 2 , this layer is covered with a nanofibrous layer of PA6 containing the bioactive substance DTAB (3%). The filtration efficiency of the substrate and nanofiber layer is designed for capture according to the required efficiency class according to EN 779: 2012, usually it is efficiency class F7 to F9. For class F7, efficiency is greater than 80% (for particles of 0.4 µm), for class F8, efficiency is greater than 90%, for class F9, efficiency is greater than 95%.
V případě dvouvrstvého filtruje substrát s nanovlákennou vrstvou spojen práškovým lepidlem na bázi EVA nebo polyester. V případě třívrstvého laminátu je nanoviákenná vrstva překryta krycíIn the case of a two-layer filter, the substrate and the nanofiber layer are bonded with an EVA-based or polyester-based powder adhesive. In the case of a three-layer laminate, the nanofiber layer is covered with a cover
-2CZ 306831 B6 netkanou textilií např. typu spunbond nebo spunlace vrstvy jsou propojeny aplikací práškového lepidla, aplikační dávka 2 až 4 g/m2.Non-woven fabrics such as spunbonds or spunlace layers are interconnected by the application of powdered glue, application rate of 2 to 4 g / m 2 .
4/ Filtrační médium - textilní laminát pro filtry do vzduchotechnických jednotek4 / Filter medium - textile laminate for filters for air handling units
Dvouvrstvý nebo třívrstvý textilní laminát může mít toto materiálové složení. Substrátem je netkaná textilie typu spunbond nebo spunlace 50 až 100 g/m2 ,případně kombinace spunbond a meltblown. Tato vrstva je pokryta nanovlákennou vrstvou PA6 obsahující bioaktivní látku CHX (1 %). Filtrační účinnost substrátu a nanovlákenné vrstvy je dimenzována na záchyt dle požado10 váné třídy účinnosti dle normy EN 779/2012, obvykle se jedná o třídu účinnosti F7 až F9. Pro třídu F7 je účinnost vyšší než 80 % (pro částice 0,4 pm), u třídy F8 je účinnost vyšší než 90 %, u třídy F9 je účinnost vyšší než 95 %.The two-layer or three-layer textile laminate may have this material composition. The substrate is a spunbonded or spunbonded fabric of 50 to 100 g / m 2 , or a combination of spunbonds and meltblown. This layer is covered with a nanofibrous layer of PA6 containing the bioactive substance CHX (1%). The filtration efficiency of the substrate and nanofibrous layer is designed to capture according to the required efficiency class according to EN 779/2012, usually it is efficiency class F7 to F9. For class F7, efficiency is greater than 80% (for particles of 0.4 µm), for class F8, efficiency is greater than 90%, for class F9, efficiency is greater than 95%.
Filtrační účinnost substrátu a nanovlákenné vrstvy je dimenzována na záchyt dle požadované 15 třídy účinnosti dle normy EN 1822/2009, obvykle se jedná o třídu účinnosti E10 až E12. Pro tříduThe filtration efficiency of the substrate and nanofiber layer is designed for capture according to the required 15 efficiency class according to EN 1822/2009, usually it is efficiency class E10 to E12. For class
El Oje účinnost vyšší než 85% (pro částice 0,3 pm), u třídy El 2 je účinnost vyšší než 95,9 %.E10 is an efficiency of greater than 85% (for particles of 0.3 µm), with an E1 class of more than 95.9%.
5/ Filtrační médium - textilní laminát pro výrobu obličejových masek5 / Filter medium - textile laminate for making face masks
Dvouvrstvý nebo třívrstvý textilní laminát může mít toto materiálové složení.The two-layer or three-layer textile laminate may have this material composition.
Substrátem je netkaná textilie typu spunbond nebo spunbond/meltblown 20 až 50 g/m2 . Tato vrstva je pokryta nanovlákennou vrstvou PA6 nebo PVDF obsahující bioaktivní látku CH (1 %) a DTAB (3%). Parametry materiálu jsou dimenzovány dle normy EN 14683/2005.The substrate is a spunbond or spunbond / meltblown 20 to 50 g / m 2 nonwoven fabric. This layer is covered with a nanofibrous layer of PA6 or PVDF containing the bioactive substance CH (1%) and DTAB (3%). Material parameters are dimensioned according to EN 14683/2005.
V případě dvouvrstvých textilních laminátů - filtračních médií je substrát s nanovlákennou vrstvou spojen práškovým lepidlem na bázi EVA (ethylenvinylacetátového kopolymerů) nebo polyesteru. V případě třívrstvého laminátu je nanovlákenná vrstva překryta krycí netkanou textilií např. typu spunbond nebo spunlace, vrstvy jsou propojeny aplikací práškového lepidla, aplikační 30 dávka 2 až 4 g/m2. Prokazatelně antimikrobiální účinky dosahují nanovlákenné vrstvy s objemovou koncentrací 0,5 až 3,0 % DTAB a 0,1 až 1,0 % CH. Při aplikaci těchto vrstev v médiích pro výrobu vzduchových filtrů je využívána velmi tenká submikronová nanovlákenná vrstva. Pro praktické použití jsou nejvhodnější vyšší objemové koncentrace antimikrobiální látky v roztoku (DTAB 3 %, CHX 1,0 %).In the case of two-layer textile laminates - filter media, the substrate with the nanofiber layer is bonded with a powder adhesive based on EVA (ethylene vinyl acetate copolymers) or polyester. In the case of a three-layer laminate, the nanofibrous layer is covered by a covering non-woven fabric of the spunbond or spunlace type, for example, the layers are interconnected by the application of powder glue, application rate of 2 to 4 g / m 2 . The nanofibrous layers with a volume concentration of 0.5 to 3.0% DTAB and 0.1 to 1.0% CH achieve demonstrably antimicrobial effects. When applying these layers in media for production of air filters, a very thin submicron nanofiber layer is used. Higher concentrations of antimicrobial in solution (DTAB 3%, CHX 1.0%) are most suitable for practical use.
Nanovlákenné vrstvy vyrobené z aditivovaných roztoků vykazují tyto charakteristiky:Nanofiber layers made of additive solutions have the following characteristics:
Struktura a morfologie nanovlákenných vrstev.Structure and morphology of nanofibrous layers.
Na obr. ΙΑ, 1B a 1B jsou snímky z elektronové mikroskopie pro čistý polyamid 6 -PA6 a polyamid modifikovaný DTAB (0,5 %) a CHX(0,l %).Figures ΙΑ, 1B and 1B are electron microscopy images for pure polyamide 6 -PA6 and polyamide modified by DTAB (0.5%) and CHX (0.1%).
Je zřejmé, že modifikace mění strukturu nanovlákenné textilie, zvyšuje její prodyšnost (viz tabulka 1) a napřimuje vlákna.Obviously, the modification changes the structure of the nanofiber fabric, increases its breathability (see Table 1) and straightens the fibers.
Tabulka 1- srovnání prodyšnosti nemodifikované nanovlákenné textilie a modifikovaných PA 6 vrstev.Table 1- Comparison of breathability of unmodified nanofiber fabric and modified PA 6 layers.
Struktura nanovláken a fázové složení:Structure of nanofibres and phase composition:
RTG difrakce ukázala, že tak jako nanovlákna čistého PA6, tak i nanovlákna PA6 modifikovaná obsahují obě krystalové fáze PA6 alfa i gama. Modifikace pouze ovlivňuje vzájemný poměr obou fází. Typický difrakční profil nanotextilie z čistého a modifikovaného PA6 je na obr. 2 a 3, fázové složení pro zkoumané vzorky je v tabulce 2. Modifikované nanovlákenné struktury vykazují velmi podobné profily, je uveden pouze profil vláken PA6+ CHX(0,l %). Srovnání s difrakčním profilem čistého PA6 je patrné, že modifikovaná vlákna vykazují širší a rozostřené profily, což ukazuje na menší velikost krystalických domén. Evidentně přítomnost modifikujících látek vede k horší krystalizaci.X-ray diffraction showed that both pure PA6 nanofibers and modified PA6 nanofibers contain both PA6 alpha and gamma crystal phases. The modification only affects the ratio of the two phases. A typical diffraction profile of pure and modified PA6 nanotextiles is shown in Figs. 2 and 3, the phase composition for the investigated samples is shown in Table 2. Modified nanofibrous structures exhibit very similar profiles, only the fiber profile PA6 + CHX (0.1%) is reported. Comparison with the diffraction profile of pure PA6 shows that the modified fibers exhibit broader and blurry profiles, suggesting a smaller crystalline domain size. Obviously, the presence of modifying agents leads to poorer crystallization.
Tabulka 2 - fázové složení nanovláken čistého PA6 a modifikovaných nanovláken.Table 2 - phase composition of pure PA6 nanofibres and modified nanofibres.
Povrchová chemie a Zeta potenciál studovaných vzorků:Surface chemistry and Zeta potential of studied samples:
Povrchová chemie byla studována metodou XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). U materiálu modifikovaného DTAB prokazuje XPS měření přítomnost bóru a zvýšení obsahu dusíku na povrchu nanovlákenné vrstvy v porovnání s vrstvou vyrobenou z nemodifikovaného roztoku, což ukazuje na přítomnost modifikujících látek v nanovlákenné textilii. U materiálu modifikovaného CHX je koncentrace CHX v roztoku velmi nízká, získané výsledky nebyly průkazné. Atomové koncentrace jsou v tabulce 3.Surface chemistry was studied by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). In the DTAB modified material, XPS measurement shows the presence of boron and an increase in the nitrogen content on the surface of the nanofiber layer compared to the layer made of the unmodified solution, indicating the presence of modifying agents in the nanofiber fabric. For CHX modified material, the concentration of CHX in the solution is very low, and the results obtained were not conclusive. The atomic concentrations are given in Table 3.
Tabulka 3 - Atomové koncentrace vybraných atomů získané metodou XPS pro čistý PA6 a PA6+DTAB(0,5),Table 3 - XPS atomic concentrations of selected atoms for pure PA6 and PA6 + DTAB (0,5),
Elektrokinetická měření čistého a modifikovaných nanovlákenných materiálů vykazují významné změny hodnoty zeta potenciálu u materiálů vyrobených z obou typů modifikovaných roztoků, viz tabulka 4. Tyto změny prokazují přítomnost antimikrobiálních látek v nanovlákenných textiliích i přes jejich velmi nízkou objemovou koncentraci v roztoku.Electrokinetic measurements of pure and modified nanofibrous materials show significant changes in the zeta potential of materials made from both types of modified solutions, see Table 4. These changes demonstrate the presence of antimicrobials in nanofibrous textiles despite their very low volume concentration in solution.
Tabulka 4: Hodnoty Ph nanovlákenné struktury a Zeta potenciálu u čistého a modifikovaných vzorků nanovlákenné struktury polyamidu.Table 4: Ph values of nanofibrous structure and Zeta potential in pure and modified samples of nanofibrous structure of polyamide.
-4CZ 306831 B6-4GB 306831 B6
Vazebná energie mezi polyamidem a modifikující látkou:Binding energy between polyamide and modifying agent:
Výpočet hodnoty vazebné energie mezi krystalickým polyamidem a molekulami modifikujících látek byl proveden pomocí molekulárního modelování s využitím empirického silového pole (force field calculations). Hodnoty jsou v tabulce 5.The calculation of the binding energy value between the crystalline polyamide and the modifying molecules was performed using molecular modeling using empirical force field calculations. Values are in Table 5.
Tabulka 5 Hodnota vazebné energie mezi polyamidem a modifikujícími látkamiTable 5 Binding energy value between polyamide and modifying agents
Výsledky mikrobiologických testů:Microbiological test results:
Modifikované materiály 1 % DTAB, 3 %DTAB a kombinace 0,1 %CHX a 0,5 % DTAB, vykazují v porovnání s nemodifikovanými nanovlákny pokles inkubovaných bakterií. U 3% obsahu DTAB je bakteriální výskyt prakticky nulový. Aktivita antimikrobiálních modifikujících látek byla testována s využitím 5 druhů bakterií, které byly inkubovány 20 hodin ve fyziologickém roztoku (0,9% NaCl, pH 7). Pak byla suspenze naředěna 1:500000 až 1:10000000, vyseta na Nutrient agar (Applichem A3351) a inkubována při 25 stupních 24 hodin. Poté byly bakterie spočítány. Výsledky jsou znázorněny na obr. 4.Modified materials 1% DTAB, 3% DTAB and a combination of 0.1% CHX and 0.5% DTAB show a decrease in incubated bacteria compared to unmodified nanofibers. At 3% of the DTAB content, the bacterial incidence is virtually zero. The activity of the antimicrobial modifying agents was tested using 5 species of bacteria which were incubated for 20 hours in saline (0.9% NaCl, pH 7). Then the suspension was diluted 1: 500000 to 1: 10000000, plated on Nutrient agar (Applichem A3351) and incubated at 25 degrees for 24 hours. The bacteria were then counted. The results are shown in Figure 4.
Nanovlákenné vrstvy modifikované antimikrobiálními látkami (CH, DTAB) jsou nanášeny na různé typy substrátů (celulóza, syntetika, netkané textilie, případně rouna ze skelných vláken s ohledem na požadavek filtrační účinnosti výsledného filtračního média, souvisejícím s oblastí využití materiálu pro konečný produkt. Pro filtry se materiály řídí dle norem EN 779/2012 Filtry atmosférického vzduchu pro odlučování částic nebo EN 1822/2009 Vysoce účinné filtry vzduchu. V případě využití materiálu na výrobu výměnných vzduchových filtrů pro obličejové masky a polomasky se parametry materiálu vztahují k normě EN 143 nebo EN 149/2001, případně na materiály pro operační masky dle EN 14683/2005.Nanofiber layers modified with antimicrobial substances (CH, DTAB) are applied to various types of substrates (cellulose, synthetics, non-woven fabrics or fiberglass webs with respect to the requirement of filtration efficiency of the resulting filter medium related to the area of material utilization for the final product). materials comply with EN 779/2012 Atmospheric air filters for particle separation or EN 1822/2009 High efficiency air filters In the case of use of material for the production of replaceable air filters for face masks and half masks, the material parameters refer to EN 143 or EN 149 / 2001, eventually for masks according to EN 14683/2005.
Nanovlákenné vrstvy modifikované antimikrobiálními látkami naleznou uplatnění v mnoha průmyslových segmentech. Ve stavebnictví mohou být využity filtry osazené ve vzduchotechnických jednotkách budov, v dopravě kabinové filtry pro automobily, vlaky a letadla. Ve zdravotnictví nalézají uplatnění textilní lamináty na operační masky, pláště a roušky. Oblasti použití filtračního média se přizpůsobí celková materiálová kompozice a způsob zajištění adheze nanovlákenné vrstvy k substrátu.Nanofibrous layers modified with antimicrobial substances will find application in many industrial segments. In the construction, filters installed in air-handling units of buildings can be used, in transport cabin filters for cars, trains and aircraft. In the health sector, textile laminates are used for surgical masks, cloaks and drapes. The overall material composition and method of securing the adhesion of the nanofiber layer to the substrate are adapted to the field of application of the filter medium.
Filtrační médium obsahující antimikrobiální látku je smysluplné aplikovat všude tam, kde dochází k čištění vzduchu obsahujícího mikroorganismy typu bakterie.It is advisable to apply the filter medium containing the antimicrobial agent wherever the air containing microorganisms of the bacterial type is cleaned.
Aplikací filtračních médií s antimikrobiálním nanovlákenným povrchem dochází k prodloužení životnosti filtru a ke snížení zdravotního rizika osob, které se v prostorách s filtrovaným vzduchem pohybují nebo v něm provádějí činnosti.The application of filter media with an antimicrobial nanofiber surface prolongs the life of the filter and reduces the health risk of persons moving in or carrying out activities in filtered air spaces.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-693A CZ2016693A3 (en) | 2016-11-07 | 2016-11-07 | A multilayer filter medium for air filtration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-693A CZ2016693A3 (en) | 2016-11-07 | 2016-11-07 | A multilayer filter medium for air filtration |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ306831B6 true CZ306831B6 (en) | 2017-07-26 |
| CZ2016693A3 CZ2016693A3 (en) | 2017-07-26 |
Family
ID=59519958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2016-693A CZ2016693A3 (en) | 2016-11-07 | 2016-11-07 | A multilayer filter medium for air filtration |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2016693A3 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010027868A2 (en) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Nanoscale Corporation | Method and apparatus for control and elimination of undesirable substances |
| US20100296966A1 (en) * | 2009-05-19 | 2010-11-25 | Korea Institute Of Science And Technology | Multi-functional cabin air filter |
| US20130068098A1 (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Radiological/biological/aerosol removal system |
| CN105854430A (en) * | 2016-05-13 | 2016-08-17 | 中环清新人工环境工程技术(北京)有限责任公司 | Method for preparing nano composite material for air purification |
-
2016
- 2016-11-07 CZ CZ2016-693A patent/CZ2016693A3/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010027868A2 (en) * | 2008-08-26 | 2010-03-11 | Nanoscale Corporation | Method and apparatus for control and elimination of undesirable substances |
| US20100296966A1 (en) * | 2009-05-19 | 2010-11-25 | Korea Institute Of Science And Technology | Multi-functional cabin air filter |
| US20130068098A1 (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-21 | Lawrence Livermore National Security, Llc | Radiological/biological/aerosol removal system |
| CN105854430A (en) * | 2016-05-13 | 2016-08-17 | 中环清新人工环境工程技术(北京)有限责任公司 | Method for preparing nano composite material for air purification |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2016693A3 (en) | 2017-07-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mallakpour et al. | Fabrication of air filters with advanced filtration performance for removal of viral aerosols and control the spread of COVID-19 | |
| EP4140560A2 (en) | Multilayer filter with antimicrobial properties and use thereof in industrial filtration applications and protective masks | |
| US20140157990A1 (en) | Antimicrobial Filter Medium and Filter Module | |
| JP2008544838A (en) | Bactericidal air filter | |
| US20210322907A1 (en) | Multilayer filter with antimicrobial properties and use thereof in industrial filtration applications and protective masks | |
| US20120318147A1 (en) | Antimicrobial and carbon treated indoor air filter | |
| US20110114095A1 (en) | Antiviral metal impregnated activated carbon cloth components | |
| CN110743281A (en) | Nano-silver wire air filter screen, antibacterial mask and manufacturing method | |
| TWI589581B (en) | Remove dust and harmful substances and microorganisms removal agent, cellulose fiber and fiber structure | |
| JP2013121556A (en) | Filter medium | |
| Lakshmanan et al. | Low-basis weight polyacrylonitrile/polyvinylpyrrolidone blend nanofiber membranes for efficient particulate matter capture | |
| Lim et al. | Electrospray-on-Electrospun breathable, biodegradable, and robust nanofibrous membranes with photocatalytic bactericidal activity | |
| Wang et al. | Reusable electrospun nanofibrous membranes with antibacterial activity for air filtration | |
| Liu et al. | Ag-decorated electrospun polymer/GO fibrous membranes for simultaneous bacterial filtration and termination | |
| CN1233442C (en) | Air filter | |
| CZ306831B6 (en) | A multilayer filter medium for air filtration | |
| JP6076006B2 (en) | Antibacterial deodorant filter material, method for producing antibacterial deodorant filter material, antibacterial deodorant filter, and method for producing antibacterial deodorant filter | |
| CZ30280U1 (en) | A multilayer filter medium for air filtration | |
| JP2013087064A (en) | Virus inactivation sheet | |
| US20230135711A1 (en) | Article for infection prevention for fomite materials | |
| Huang et al. | Hierarchically porous, superhydrophobic plla/copper composite fibrous membranes for air filtration | |
| CN113774657A (en) | Antibacterial and antiviral fiber cloth composite material and preparation method and application thereof | |
| CN112495067A (en) | Air conditioner fresh air filter screen and preparation method and application thereof | |
| CN2638824Y (en) | Anti-virus air-conditioning gas filter | |
| CN112316561A (en) | Long-acting antibacterial composite filter material and preparation method and application thereof |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20231107 |