DE102015001669A1 - Cleaning, washing and / or polishing substrate consisting of textile and / or non-woven and / or sponge-like structures for cleaning surfaces of any kind with antimicrobial properties - Google Patents
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Abstract
Putz-, Wasch- und/oder Poliersubstrat (10) bestehend aus textilen und/oder vliesartigen und/oder schwammartigen Strukturen zur Reinigung von Oberflächen beliebiger Art mit antimikrobiellen Eigenschaften unter Verwendung von Kupfer(I)-oxid-Mikropartikeln (9) mit einer Teilchengröße im Bereich von 1–10 Mikrometer, wobei an der Oberfläche des Substrats (10) eine elastomere Beschichtung (4) angeheftet ist, die aus einer elastomeren Trägersubstanz (8) und den darin eingebundenen Kupfer(I)-oxid-Partikeln (9) besteht.Cleaning, washing and / or polishing substrate (10) consisting of textile and / or nonwoven and / or sponge-like structures for cleaning surfaces of any kind with antimicrobial properties using copper (I) oxide microparticles (9) having a particle size in the range of 1-10 microns, wherein on the surface of the substrate (10) an elastomeric coating (4) is attached, which consists of an elastomeric carrier substance (8) and the incorporated therein copper (I) oxide particles (9) ,
Description
Die Erfindung betrifft ein Putz-, Wasch- und/oder Poliersubstrat bestehend aus textilen und/oder vliesartigen und/oder schwammartigen Strukturen zur Reinigung von Oberflächen beliebiger Art mit antimikrobiellen Eigenschaften nach dem Gegenstand des Patentanspruchs 1.The invention relates to a cleaning, washing and / or polishing substrate consisting of textile and / or non-woven and / or sponge-like structures for cleaning surfaces of any kind with antimicrobial properties according to the subject-matter of
Insbesondere betrifft die Erfindung die Verwendung von Kupfer(I)-oxid-Mikropartikeln mit einer Teilchengröße im Bereich von 1–10 Mikrometer, wobei an der Oberfläche des Substrats eine filmbildende, elastomere Beschichtung angeheftet ist, die aus einer elastomeren Trägersubstanz und darin eingebundenen Kupfer(I)-oxid-Partikeln besteht.More particularly, the invention relates to the use of copper (I) oxide microparticles having a particle size in the range of 1-10 microns, wherein adhered to the surface of the substrate is a film-forming elastomeric coating composed of an elastomeric support and copper (II) incorporated therein. I) oxide particles.
Die antibakteriellen und antimikrobiellen Eigenschaften von Kupfer(I)-oxid sind bekannt. Die Verhältnisformel lautet Cu2O.The antibacterial and antimicrobial properties of copper (I) oxide are known. The ratio formula is Cu 2 O.
Die thermische Zersetzung der Kupfer(I)-oxid-Kristalle erfolgt bei etwa 1.800°C. Die Substanz ist unlöslich in Wasser, jedoch löslich in verdünnten Säuren.The thermal decomposition of the copper (I) oxide crystals takes place at about 1,800 ° C. The substance is insoluble in water but soluble in dilute acids.
Kupfer(I)-oxid ist eine chemische Verbindung, die Kupfer und Sauerstoff enthält. In diesem Oxid mit der Summenformel Cu2O ist Kupfer einwertig. Kupfer(I)-oxid ist ein gelber bis rotbrauner Feststoff und wird beim Erhitzen schwarz, nimmt jedoch nach dem Abkühlen wieder seine ursprüngliche Farbe an.Copper (I) oxide is a chemical compound that contains copper and oxygen. In this oxide with the empirical formula Cu 2 O, copper is monovalent. Copper (I) oxide is a yellow to red-brown solid and turns black on heating, but returns to its original color after cooling.
Die
Aus der Kupfer enthaltenden Formmasse aus Polyester kann ein Garn durch einen Schmelzvorgang hergestellt werden. Es können sowohl Stapelfasern als auch Filamente hergestellt werden. Nachteil des bekannten Herstellverfahrens und des hieraus erstellen Garnes ist, dass die Polyestermasse die Kupferpartikel umschließt, dass die in der Polyestermasse eingeschlossenen Kupferpartikel nicht mehr an die Oberfläche gelangen und ihre antimikrobielle Wirkung nur in geringen Masse, bzw. bei sehr hohen, ökologisch nicht vertretbaren Einsatzmengen entfalten können. Die zum Teil empfohlenen nano-skaligen Partikel weisen durch ihre hohe Oberflächenenergie eine hohe Auflösungsgeschwindigkeit auf, was zwar eine kurzzeitig hohe Wirkung ergibt, jedoch entsprechend rasch durch die weitgehenden Entfernung der Partikel zu einer Verminderung bzw. dem vollständigen Verlust der antimikrobiellen Wirkung führt.From the copper-containing molding material of polyester, a yarn can be produced by a melting process. Both staple fibers and filaments can be made. Disadvantage of the known production method and the yarn produced therefrom is that the polyester mass surrounds the copper particles, that the copper particles enclosed in the polyester mass no longer reach the surface and their antimicrobial activity only to a small extent, or at very high, ecologically unacceptable amounts can unfold. The partially recommended nanoscale particles have a high dissolution rate due to their high surface energy, which, although a short-term high effect, but correspondingly rapidly by the substantial removal of the particles leads to a reduction or the complete loss of antimicrobial action.
Wegen des vollständigen Einschlusses der im Nanobereich skalierten Partikel ist die antimikrobielle Wirkung von Garnen, die gemäß den beiden oben genannten Druckschriften hergestellt wurden, gering.Due to the complete inclusion of nanoscale scaled particles, the antimicrobial effect of yarns made according to the above two references is low.
Die Verwendung von nanoskaligen Kupferpartikeln stößt im Übrigen wegen der Gefahr des Eintragens dieser Partikel in das menschliche oder tierische Gewebe auf physiologische Bedenken.Incidentally, the use of nanoscale copper particles encounters physiological concerns because of the danger of introducing these particles into human or animal tissue.
Zwar verwendet die Beschreibung der
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt durch die technische Lehre des Anspruches 1.The solution of the problem is achieved by the technical teaching of claim. 1
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der genannten Putz-, Wasch- und/oder Poliersubstrate ist Gegenstand des unabhängigen Anspruches 7.A preferred process for the preparation of said cleaning, washing and / or polishing substrates is the subject of
Merkmal der Erfindung ist, dass nun auf nanoskalierte Kupfer(I)-oxid-Partikel verzichtet wird und stattdessen eine Teilchengröße im Bereich von 1 bis 10 μm bevorzugt wird, die physiologisch unbedenklich sind und bei denen keine Gefahr des Eintrags in das menschliche oder tierische Gewebe besteht.A feature of the invention is that it dispenses with nanoscale copper (I) oxide particles and instead prefers a particle size in the range from 1 to 10 .mu.m, which are physiologically harmless and in which there is no risk of introduction into the human or animal tissue consists.
Weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass die Erfindung gemäß der technischen Lehre der unabhängigen Ansprüche 1 und 7 nicht auf die Herstellung eines Garns angewiesen ist, welches bei dessen Herstellung bereits schon antimikrobiell ausgerüstet wird, sondern die Erfindung sieht in einer wesentlich späteren Verarbeitungshilfe die Ausrüstung eines Putz-, Wasch- und Poliersubstrates mit einer antimikrobiellen Beschichtung vor.Another feature of the invention is that the invention according to the technical teaching of
Die antimikrobielle Ausrüstung eines Putz-, Wasch- und/oder Poliersubstrates nach der Erfindung findet demnach in einem wesentlich späteren Verfahrensschritt statt als vergleichsweise beim oben genannten Stand der Technik, bei dem bereits schon das Garn selbst Gegenstand der antimikrobiellen Ausrüstung war.The antimicrobial finish of a cleaning, washing and / or polishing substrate according to the invention thus takes place in a substantially later process step than in the case of the abovementioned prior art, in which the yarn itself was already the subject of the antimicrobial finish.
Bei der Erfindung ergibt sich somit der Vorteil, dass beliebige, bereits schon hergestellte Putz-, Wasch- und/oder Poliersubstrate mit einer antimikrobiellen Beschichtung versehen werden können, was bisher nicht bekannt war.The invention thus has the advantage that any cleaning, washing and / or polishing substrates already produced can be provided with an antimicrobial coating, which was hitherto unknown.
Kupferhaltige Teilchen sind von großem Interesse für die antibakterielle Aktivität auf Textilien oder Schwämmen oder Vliesen für Reinigungszwecke, ebenso für medizinische Artikel, Hygieneanwendung oder dgl. in denen die Geruchsbildung als Folge einer bakteriellen Aktivität gesteuert werden kann. Die erfindungsgemäßen Cu(I)oxid-Mikroteilchen mit einem einheitlichen Durchmesser zwischen 1,5 und 2 Mikrometer; können erfindungsgemäß durch kontrollierte Reduktion alkalischer Cu(II)-Weinsäure Komplexe hergestellt werden.Copper-containing particles are of great interest for antibacterial activity on textiles or sponges or nonwovens for cleaning purposes, as well as for medical articles, sanitary applications or the like, in which odor formation can be controlled as a consequence of bacterial activity. The Cu (I) oxide microparticles of the invention having a uniform diameter between 1.5 and 2 microns; can be prepared according to the invention by controlled reduction of alkaline Cu (II) -tartaric acid complexes.
Solche Teilchen werden auf den Substratoberflächen, insbesondere auf textilen Flächen mittels eines Pigmentbindersystems angeheftet.Such particles are attached to the substrate surfaces, in particular to textile surfaces by means of a pigment binder system.
Das Pigmentbindersystem wurde bisher technisch nur für die Pigmentfärbung verwendet, nicht aber für die Oberflächenbeschichtung von Substraten, die aus textilen und/oder vliesartigen und/oder schwammartigen Strukturen bestehen.The pigment binder system has hitherto been used technically only for pigment dyeing, but not for the surface coating of substrates consisting of textile and / or nonwoven and / or sponge-like structures.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt die Beschichtung durch einen Pad-Dry-Prozess mit dem ein Textilgewebe mit einem Cu-Gehalt von 250 bis 270 mg Cu/kg Stoff hergestellt werden konnte.In a preferred embodiment, the coating is carried out by a pad-dry process with which a textile fabric having a Cu content of 250 to 270 mg Cu / kg of substance could be produced.
Die im Prüfprotokoll für immobilisierte antimikrobielle Wirkstoffe unter dynamischen Kontaktbedingungen
In simulierten Waschverfahren konnte nachgewiesen werden, dass eine Reduktion des Cu-Gehaltes der Beschichtung auf 60–50% gegenüber dem Anfangswert immer noch eine Reduktion der Lebensfähigkeit von 99% gegenüber Staphylococcus aureus und 78% gegenüber Klebsiella pneumoniae erreicht hatte.In simulated washing procedures it could be shown that a reduction of the Cu content of the coating to 60-50% compared to the initial value still achieved a reduction of the viability of 99% compared to Staphylococcus aureus and 78% to Klebsiella pneumoniae.
Demnach hat sich gezeigt, dass das Herstellverfahren von hohem Wert ist, um antimikrobielle Eigenschaften für Putz-, Wasch- und/oder Poliersubstrate zu vermitteln, weil einfache Prozesse und kostengünstige Chemikalien verwendet wurden, um ein antimikrobielles Putz- und Reinigungsprodukt zu schaffen, das gute Waschpermanenz aufweist.Accordingly, it has been found that the manufacturing process is of high value to impart antimicrobial properties to cleaning, washing and / or polishing substrates because simple processes and low cost chemicals have been used to provide an antimicrobial cleaning and cleaning product which is good Has washing permanence.
Die vorliegende Erfindung beschreibt als ein mögliches Ausführungsbeispiel die Herstellung eines antimikrobiellen Stoffes aus PES-Mikrofaser-Gewebe unter Verwendung von Cu(I)-Mikropartikeln. Die Erfindung ist jedoch nicht auf textile Stoffe beschränkt.The present invention, as one possible embodiment, describes the preparation of an antimicrobial fabric from PES microfiber fabric using Cu (I) microparticles. However, the invention is not limited to textile fabrics.
Lediglich der einfacheren Beschreibung wird die Anwendung der Erfindung auf textile Stoffe beschrieben, obwohl sich das Einsatzgebiet der Erfindung auf sämtliche Putz-, Wasch- und/oder Poliersubstrate bezieht, unabhängig davon ob solche Substrate als gewebte, gewirkte oder gestrickte Strukturen (z. B. Putztücher, Lappen und dgl.) vorliegen. Ebenso betrifft die Erfindung die Anwendung bei Vliesen oder bei natürlichen oder synthetischen Schwämmen für Putzzwecke. Gleichermaßen sollen auch metallische Schwämme, insbesondere Edelstahlschwämme mit der antimikrobiellen Ausrüstung versehen werden.Only the simpler description describes the application of the invention to textile fabrics, although the field of application of the invention relates to all cleaning, washing and / or polishing substrates, regardless of whether such substrates are woven, knitted or knitted structures (eg. Cleaning cloths, cloths and the like.) Are present. Likewise, the invention relates to the application in nonwovens or natural or synthetic sponges for cleaning purposes. Similarly, metallic sponges, especially stainless steel sponges should be provided with the antimicrobial finish.
Wenn in der folgenden Beschreibung die Anwendung bei einem Textil beschrieben wird, ist dies demnach nicht einschränkend zu verstehen.Accordingly, when the application to a textile is described in the following description, it is not intended to be limiting.
1. Herstellung der Cu(I)-Mikropartikel: 1. Preparation of the Cu (I) Microparticles:
Die Cu(I)-Mikropartikel wurden durch Reduktion von Alkali Cu(II)-Weinsäure Komplexe erhalten. Die daraus hergestellten Partikel werden im nassen Zustand aus dem der Herstellung dienenden Bad entnommen und im nassen Zustand weiterverarbeitet.The Cu (I) microparticles were obtained by reduction of alkali Cu (II) -tartaric acid complexes. The particles produced therefrom are removed in the wet state from the bath used for the production and further processed in the wet state.
Dies hat den entscheidenden Vorteil, dass auf den Partikeln ein den Partikelkörper umschließender Hydratmantel erhalten bleibt und das Partikel mit dem anhaftenden wässrigen Hydratmantel in ein Polymerbindemittelsystem eingebracht wird, das die Beschichtungsmasse auf der Oberfläche des Substrats erzeugt.This has the distinct advantage that the particle body enclosing a Hydratmantel is retained on the particles and the particle is introduced with the adhering aqueous hydrate coat in a polymer binder system which produces the coating composition on the surface of the substrate.
Häufig werden Cu-oxid Partikel durch thermische Prozesse erzeugt, was zu chemisch sehr inaktiven Partikeloberflächen führt. Hierdurch ergeben sich bei solcherart hergestellten Partikeln geringe Ablöseraten beim Auslaugen und damit geringe antimikrobielle Wirkung.Frequently, Cu-oxide particles are generated by thermal processes, which leads to chemically very inactive particle surfaces. As a result, in the case of particles produced in this way, low removal rates during leaching and thus low antimicrobial activity result.
Unerwarteterweise gelingte es durch die Verwendung ungetrockneter Cu(I)oxid Mikropartikel eine reaktive Oberfläche zu erhalten, welche nach der Einbettung in die Beschichtungsmasse zu nützlichen Auslaugungen an Cu-ionen führt, ohne dass bei mehrfachen Wäschen bereits die vollständige Entfernung allen Kupfers erfolgt.Unexpectedly, by using undried Cu (I) oxide microparticles, it was possible to obtain a reactive surface which, after being embedded in the coating composition, leads to useful leaching of Cu ions, without complete removal of all copper already taking place on multiple washes.
Zusätzlich wird durch die Wirkung des Einbettungmittels die Oberfläche der Mikropartikel in der filmbildenden elastomeren Beschichtungsmasse durch den umhüllenden Mantel vermindert und eine unerwünscht rasche Auslaufung vorteilhaft vermindert, sodass die antimikrobielle Wirkung über mehrere Wäschen erhalten bleibt.In addition, the effect of the embedding agent reduces the surface area of the microparticles in the film-forming elastomeric coating composition by the enveloping shell and advantageously reduces undesirable rapid leakage, so that the antimicrobial effect is maintained over several washes.
Aufgrund des gegenüber nano-skaligen Partikeln mindestens 10-fach vergrößerten Durchmessers der verwendeten Partikel ist aus diesem Grund ein kontrollierter Ablösungseffekt (Auslaugungseffekt) aus der filmbildenden Beschichtung gewährleistet, wenn ein mit der partikel-tragenden Beschichtung ausgerüstetes Substrat für Reinigungszwecke verwendet wird.Because of the at least 10 times the diameter of the particles used compared to nanoscale particles, a controlled release effect (leaching effect) from the film-forming coating is ensured when a substrate equipped with the particle-bearing coating is used for cleaning purposes.
Da diese Partikel keine Affinität zu textilen Fasern, Vliesen und Garnen, insbesondere Polyesterfasern aufweisen, wurde erfindungsgemäß ein Polymerbindemittelsystem verwendet, dessen Anwendung bisher nur für die Färbung von textilen Substraten mit Pigmenten bekannt war.Since these particles have no affinity for textile fibers, nonwovens and yarns, in particular polyester fibers, a polymer binder system was used according to the invention, the application of which was previously known only for the dyeing of textile substrates with pigments.
Mit dem erfindungsgemäßen Polymerbindemittelsystem werden die Mikropartikel auf der Faseroberfläche angeheftet. Das technische Konzept ist nicht abhängig von einer bestimmten Fasereigenschaft. Es kann somit für die meisten der derzeit verwendeten Textilfasern (aber auch für alle anderen vorher genannten Substrate) angewendet werden.With the polymer binder system according to the invention, the microparticles are attached to the fiber surface. The technical concept is not dependent on a particular fiber property. It can thus be used for most of the currently used textile fibers (but also for all other previously mentioned substrates).
Das behandelte Gewebe wurde durch FTIR-Spektroskopie untersuch, die Bestimmung des Cu-Gehaltes und der antimikrobiellen Eigenschaften gegen Staphylococcus aureus und Klebsiella pneumoniae wurden ermittelt. Ebenso wurde die Wasch-Permanenz geprüft.The treated tissue was examined by FTIR spectroscopy, the determination of the Cu content and the antimicrobial properties against Staphylococcus aureus and Klebsiella pneumoniae were determined. Likewise, the washing permanence was tested.
Die vorgestellte Technik der Tauchbad-Beschichtung oder der Sprühbeschichtung kann auf bestehenden Textilmaschinen ohne wesentliche Änderungen übernommen werden. Daher bedarf es keiner Umstellung im Produktionsprozess von textilen und/oder schwammartigen Putzsubstraten.The presented technique of immersion coating or spray coating can be adopted on existing textile machines without significant changes. Therefore, there is no need for a change in the production process of textile and / or sponge-like plaster substrates.
2. Versuchsmaterial und Chemikalien2. Test material and chemicals
Zwei verschiedene auf Polyesterbasis beruhende Gewirke wurden für die Experimente verwendet. Details sind in Tabelle 1 gemäß ANLAGE angegeben.Two different polyester based knits were used for the experiments. Details are given in Table 1 according to ANNEX.
An Chemikalien wurden folgende Stoffe verwendet:
CuSO4.5H2O (Fluka, Buchs, Schweiz), Kalium-Natrium-Tartrat-Tetrahydrat KNaC4H4O6·4H2O (Zeller, Dornbirn, Österreich), NaOH, HNO3 und Glucose-Monohydrat (Merck, Darmstadt, Deutschland) als analysenreine Reagenzien.The following substances were used on chemicals:
CuSO4.5H2O (Fluka, Buchs, Switzerland), potassium sodium tartrate tetrahydrate KNaC4H4O6.4H2O (Zeller, Dornbirn, Austria), NaOH, HNO3 and glucose monohydrate (Merck, Darmstadt, Germany) as reagent grade reagents.
Als Polymerbindemittelsystem wird z. B. eine Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer Emulsion (ABS-Binder) verwendet (Substanz mit dem Markennamen „Tubifast BN35” (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer, Österreich CHT Fa. R. Beitlich, Meiningen, Österreich)) und als Dispergiermittel die Substanz mit dem Markennamen „Setamol WS” (Lignosulfonat, BASF, Ludwigshafen, Deutschland) verwendet.As polymer binder system z. B. an acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer emulsion (ABS binder) used (substance with the trade name "Tubifast BN35" (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, Austria CHT Fa. R. Beitlich, Meiningen, Austria)) and as Dispersant the substance with the brand name "Setamol WS" (lignosulfonate, BASF, Ludwigshafen, Germany) used.
3. Vorbereitung der Cu2O Mikropartikel 3. Preparation of Cu2O microparticles
Für die Herstellung der Mikropartikel Cu2O wurden 100 ml Lösung von Glucosemonohydrat (10 g/l, 0,050 M) zu 100 ml Lösung, enthaltend CuSO4.5H2O (3 g/l, 0,012 M), Kaliumnatriumtartrat Tetrahydrat (20 g/l, 0,071 M) hinzugefügt zusammen mit NaOH (5 g/l, 0,125 M) zusammen geführt.For the preparation of the microparticles Cu2O, 100 ml solution of glucose monohydrate (10 g / l, 0.050 M) was added to 100 ml of solution containing CuSO4.5H2O (3 g / l, 0.012 M), potassium sodium tartrate tetrahydrate (20 g / l, 0.071 M) ) added together with NaOH (5 g / l, 0.125 M) combined.
Die Mischung wurde in einem Wasserbad bei 80°C für 1 h erwärmt, um die Reduktionsreaktion durchzuführen.The mixture was heated in a water bath at 80 ° C for 1 h to conduct the reduction reaction.
Die am Boden abgesetzten, farblosen Mikroteilchen wurden entnommen und der Überstand dekantiert. Die Partikel wurden dreimal mit destilliertem Wasser gespült.The settled on the bottom, colorless microparticles were removed and the supernatant decanted. The particles were rinsed three times with distilled water.
4. Imprägnierung der Textilgewebe4. Impregnation of textile fabrics
Die erhaltenen Mikropartikel wurden für die Imprägnierung des textilen Flächengebildes verwendet, jedoch ohne Zwischentrocknung durch Zugabe in 200 ml einer wässrigen Lösung des ABS-Copolymer-basiert Bindemittels (Tubifast BN35, 50 g/L) und einem Dispersionsmittel, um die Dispersion in der Lösung zu unterstützen (Setamol WS, 5 g/l).The resulting microparticles were used to impregnate the fabric, but without intermediate drying by adding in 200 ml of an aqueous solution of the ABS copolymer-based binder (Tubifast BN35, 50 g / L) and a dispersing agent to the dispersion in the solution support (Setamol WS, 5 g / l).
Das Imprägnieren von Proben (31 × 20,5 cm) wurde auf einer Laborbeschichtungseinheit (RT, Geschwindigkeit 0,5 m/min, Walzenspaltdruck 2 bar) durchgeführt. Die Proben wurden dann in Heißluft bei 150°C für 5 min behandelt, um die Cu2O Teilchen mit dem Bindemittelsystem auf dem Stoff fixieren. Es wurden zwei Muster jeder Qualität hergestellt.The impregnation of samples (31 × 20.5 cm) was carried out on a laboratory coating unit (RT, speed 0.5 m / min, nip
Für die simulierten Waschproben wurden die hergestellten Muster in 250 ml-Flaschen in eine 250 ml Reinigungslösung eingelegt. Das Waschmittel mit dem Markennamen „Claro” von der Fa. Claro Produkte, Mondsee, Österreich wurde auf 1 g/l Leitungswasser verdünnt.For the simulated washing samples, the prepared samples were placed in 250 ml bottles in a 250 ml cleaning solution. The detergent with the brand name "Claro" from Claro Produkte, Mondsee, Austria was diluted to 1 g / l tap water.
Die Proben wurden dann in einem Wasserbad für 30 min bei 60°C behandelt. Das Verfahren wurde 5-mal oder 10-mal wiederholt. Die Proben wurden dann bei Umgebungsbedingungen für 24 h getrocknet.The samples were then treated in a water bath at 60 ° C for 30 minutes. The procedure was repeated 5 times or 10 times. The samples were then dried at ambient conditions for 24 hours.
5. Ergebnisse und Diskussion5. Results and discussion
Cu2O MikropartikelCu2O microparticles
Die Erzeugung der Cu2O Mikropartikel erfolgte in einem angepassten Reaktionsschema des Fehling's Test auf Aldehyde. Es wurde Glucose als reduzierendes Aldehyd verwendet und einer alkalischen Lösung von Cu(II)-Weinsäure-Komplex wurde als Quelle für Cu(II)-Ionen zugegeben. Die Reduktionsrate kann durch Einstellung der Konzentration NaOH in der Probe und durch Temperatur gesteuert werden.The production of the Cu2O microparticles was carried out in an adapted reaction scheme of Fehling's test for aldehydes. Glucose was used as the reducing aldehyde and an alkaline solution of Cu (II) -tartaric acid complex was added as a source of Cu (II) ions. The rate of reduction can be controlled by adjusting the concentration of NaOH in the sample and by temperature.
Kleinere Partikel werden erzeugt, wenn eine schnelle Bildung von Cu2O nahe dem Siedepunkt erfolgt. Durch Reduktion der NaOH-Konzentration konnte ein langsames kontrolliertes Wachstum von Mikropartikeln bis zu einem mittleren Durchmesser von etwa 1,5 bis 2 Mikrometer erreicht werden.Smaller particles are produced when a rapid formation of Cu2O near the boiling point occurs. By reducing the NaOH concentration, slow controlled growth of microparticles up to a mean diameter of about 1.5 to 2 microns could be achieved.
Die abgesetzten Cu2O-Mikropartikel wurden mit Wasser gespült, um die Chemikalien aus dem Reduktionsschritt zu entfernen. Die Teilchen wurden dann direkt verwendet, um die wässrige Dispersion zur Einleitung der Imprägnierung vorzubereiten.The settled Cu2O microparticles were rinsed with water to remove the chemicals from the reduction step. The particles were then used directly to prepare the aqueous dispersion to initiate the impregnation.
Vorbereitung der TextilienPreparation of the textiles
Die textilen Flächengebilde wurden mit der Dispersion von Cu2O Partikeln mittels eines Labor-Foulards imprägniert. Ein Foulard wird auch als Breitfärbe-, Padding- oder Klotzmaschine bezeichnet. Bei ihr wird eine Flotte durch Walzendruck in ein Gewebe gepresst. Sie wird außer zum Färben auch zum Imprägnieren und anderen Appreturverfahren verwendet.The textile fabrics were impregnated with the dispersion of Cu 2 O particles by means of a laboratory padder. A padder is also referred to as a broad dyeing, padding or padding machine. In her a fleet is pressed by roller pressure into a tissue. It is used for dyeing, impregnation and other finishing processes.
Aufgrund ihrer Größe können die Cu2O Teilchen keine starken Bindungskräfte aufweisen, um an die die Faseroberfläche angelagert zu werden. Aus diesem Grund wurde ein kommerzielles Bindemittelsystem für die Pigmentfärbung verwendet, um die Mikropartikel auf der Faseroberfläche zu befestigen. Die Aufnahme von Imprägnierungsflüssigkeit wurde mit 110% w/w für die Probe A und mit 64% w/w für die Probe B festgestellt. Dies kann durch die eine stärker geschlossene Struktur der Polyurethan beschichteten Probe B erklärt werden.Due to their size, the Cu2O particles can not have strong binding forces to attach to the fiber surface. For this reason, a commercial binder system for pigment dyeing has been used to attach the microparticles to the fiber surface. The uptake of impregnation liquid was found to be 110% w / w for sample A and 64% w / w for sample B. This can be explained by the more closed structure of the polyurethane-coated Sample B.
Der Cu-Gehalt der Proben und der Referenzproben wurde durch AAS nach Salpetersäure-Extraktion des Cu und geeigneter Verdünnung (Tabelle 2) analysiert. The Cu content of the samples and reference samples was analyzed by AAS after nitric acid extraction of Cu and appropriate dilution (Table 2).
Zum Vergleich wurde der Cu-Gehalt der Proben mit Pigmentbindemittel allein analysiert und ein Cu-Gehalt von etwa 10 mg Cu pro kg Stoff gefunden.For comparison, the Cu content of the samples with pigment binder alone was analyzed and a Cu content of about 10 mg Cu per kg of substance was found.
ANHANG: Tabelle 2 Cu-Gehalt der untersuchten Gewebe und der Referenzproben.APPENDIX: Table 2 Cu content of the examined tissues and the reference samples.
Die Haltbarkeit des auf den Proben abgeschiedenen Cu2O und die Abnahme der Cu-Gehalt als Funktion des 5× und 10× wiederholt simulierten Waschens wurde untersucht und in der Tabelle 2 dargestellt.The durability of the Cu 2 O deposited on the samples and the decrease in Cu content as a function of the 5 × and 10 × repeated simulated washing were investigated and shown in Table 2.
Es zeigte sich eine wesentliche Abnahme des Cu-Gehaltes von anfangs 248 mg/kg (Probe A) und 272 mg/kg (Probe B) mit zunehmender Anzahl von Wäschen. Mehr als 50% des Cu-Gehalts, der ursprünglich auf den behandelten Proben gebunden war, wurde nach 10 Wäschen für Probe B festgestellt, wobei 139 mg/kg für die Probe A und 170 mg/kg ermittelt wurden.There was a significant decrease in Cu content from initially 248 mg / kg (sample A) and 272 mg / kg (sample B) with increasing number of washes. More than 50% of the Cu content originally bound to the treated samples was detected after 10 washes for Sample B, with 139 mg / kg for Sample A and 170 mg / kg.
Dies ist eine wesentlich geringere Abnahme des Cu-Gehalts im Vergleich zu Ergebnisse einer ähnlichen Studie, wo 80% des Cu wurde während 5 wiederholenden Waschvorgängen als entfernt festgestellt wurden.This is a much smaller decrease in Cu content compared to results of a similar study where 80% of the Cu was found to be removed during 5 repetitive washes.
Die Änderung der Gewebeoberfläche wurde auch durch FTIR-ATR-Spektroskopie untersucht.The change in tissue surface was also examined by FTIR-ATR spectroscopy.
Alle drei Infrarotspektren zeigten die charakteristischen Schwingungen für Polyester ((C = 0) bei 1720 cm–1; (CH) bei 2920 cm–1 und 2880 cm–1; (CO) bei 1250 cm–1,) und eine kleinere Menge an Polyamiden ((N-H) bei 3300 cm–1). Es gab keinen signifikanten Unterschied zwischen den drei Spektren der drei Proben, welcher Unterschied das Vorhandensein eines Bindemittelsystems anzeigen könnte. Dies kann mit der Menge des Bindemittels auf dem Gewebe erklärt werden, die mit weniger als 1% w/w geschätzt werden kann, und somit unter der Nachweisgrenze des Untersuchungsverfahrens liegt.All three infrared spectra showed the characteristic vibrations for polyester (C = 0) at 1720 cm-1, (CH) at 2920 cm-1 and 2880 cm-1, (CO) at 1250 cm-1, and a smaller amount Polyamides ((NH) at 3300 cm-1). There was no significant difference between the three spectra of the three samples, which difference could indicate the presence of a binder system. This can be explained by the amount of binder on the fabric, which can be estimated to be less than 1% w / w, which is below the detection limit of the test method.
Antimikrobielle EigenschaftenAntimicrobial properties
Zur Bestimmung der antibakteriellen Aktivität der Cu2O enthaltenden mit Mikroteilchen imprägnierten textilen Stoffe und entsprechender Vergleichsproben ohne Cu2O Teilchen wurden alle Proben gegen Staphyolococcus aureus (ATCC 6538, Gram-positive Bakterien) und Klebsiella pneumoniae (ATCC 4352, Gram-negative Bakterien) untersucht.To determine the antibacterial activity of microparticulate-impregnated fabrics containing Cu2O and comparative samples without Cu2O particles, all samples were tested against Staphylococcus aureus (ATCC 6538, Gram-positive bacteria) and Klebsiella pneumoniae (ATCC 4352, Gram-negative bacteria).
Es wurde das Verfahren nach
Es wurde gezeigt dass sowohl das Gewebematerial selbst und die Pigment-Bindemittel-Chemie zu einer deutlichen Reduzierung der Lebensfähigkeit der Bakterien führten.Both the fabric itself and the pigment-binder chemistry were shown to significantly reduce the viability of the bacteria.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.The subject of the present invention results not only from the subject matter of the individual claims, but also from the combination of the individual claims with each other.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.All information and features disclosed in the documents, including the abstract, in particular the spatial design shown in the drawings, are claimed to be essential to the invention insofar as they are novel individually or in combination with respect to the prior art.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.In the following the invention will be explained in more detail with reference to drawings showing only one embodiment. Here are from the drawings and their description further features essential to the invention and advantages of the invention.
Es zeigen:Show it:
- Tabelle 1: Cu-Gehalt an unbeschichteten Materialien
- Tabelle 2: Cu-Gehalt an PUR-beschichteten Materialien
- Tabelle 3: antimikrobielle Aktivität verschiedener Testgewebe
- Table 1: Cu content of uncoated materials
- Table 2: Cu content of PUR-coated materials
- Table 3: antimicrobial activity of various test tissues
In
Jeder Kett- und Schussfaden
Es ist lediglich schematisiert und nur abschnittsweise dargestellt, dass alle Oberflächen des dargestellten textilen Gewebes
Die
Die
Es ist dargestellt, dass die Fasern
Die
Wichtig ist jedoch, dass die Mikropartikel
Dadurch ist deren Bindungswirkung in der Trägersubstanz
Die Zusammensetzung und Oberflächengestaltung der Trägersubstanz
Eine Bahnbeschichtung
Zu diesem Zweck wird von der Lieferwalze
Nach der Entnahme aus dem Tauchbad
Die im Tauchbad
Alternativ zu einer Tauchbadbehandlung gemäß
Aus den oben genannten Verfahren nach den
Wichtig ist, dass das Putztuch
Gleiches gilt für den in
In
Wenn eine aus Garnen bestehende Stoffbahn
Die Erfindung schließt jedoch nicht aus, dass die antimikrobielle Beschichtung
Es werden demnach beide Beschichtungsmechanismen in Alleinstellung und eine Kombination beider Beschichtungsmechnismen als erfindungswesentlich beansprucht.Accordingly, both coating mechanisms alone and a combination of both coating mechanisms are claimed to be essential to the invention.
Falls die Fasern
Vorteilhaft werden Fasern mit einem Durchmesser bis zu 0,2/1000 mm verwendet.Advantageously, fibers with a diameter of up to 0.2 / 1000 mm are used.
Die hier verwendeten Kupfer-Oxid-Partikel haben einen bevorzugten Durchmesser von 0,1 bis 0,99/1000 mm, liegen also im Durchmesser der verwendeten Fasern
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- textiles Gewebetextile fabric
- 22
- Schussfadenweft
- 33
- Kettfadenwarp
- 44
- Beschichtung (antimikrobiell)Coating (antimicrobial)
- 55
- Garnyarn
- 66
- Faserfiber
- 77
- Faserkörperfiber body
- 8 8th
- Elastomere TrägersubstanzElastomeric carrier substance
- 99
- Mikropartikelmicroparticles
- 1010
- Substratsubstratum
- 1111
- Partikelkernparticle core
- 1212
- HydratmantelHydratmantel
- 1313
- Pfeilrichtungarrow
- 1414
-
Stoffbahn
14' web14 ' - 1515
- Lieferwalzedelivery roller
- 1616
- Pfeilrichtungarrow
- 1717
- Tauchbaddip
- 1818
- Führungswalzeguide roller
- 1919
- Beschichtungssuspensioncoating suspension
- 2020
- Wickelwalzewinding roller
- 2121
- Pfeilrichtungarrow
- 2222
- Trocknungseinheitdrying unit
- 2323
- Stoffabschnittsection of material
- 2424
- Spannrahmententer
- 2525
-
Pfeilrichtung
25' arrow25 ' - 2626
- Putztuchcleaning cloth
- 2727
- Griffnoppengrip nubs
- 2828
- Putzschwammsponge
- 2929
- 3030
- PigmentbindersystemPigment binder system
Tabelle 1
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102007003649 A1 [0006, 0010] DE 102007003649 A1 [0006, 0010]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- ASTM E2149-01 [0021] ASTM E2149-01 [0021]
- ASTM E2149-01 [0060] ASTM E2149-01 [0060]
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