DE102015100456A1 - Vacuum cleaner filter bag with odor-inhibiting properties - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Staubsauger-Filterbeutel (10), bei dem im Inneren des Staubsauger-Filterbeutels (10) Nanopartikel auf einer Oberfläche vorliegen. Die Oberfläche ist mit Nanopartikeln beschichtet und die Nanopartikel werden aus Metallen und/oder Metallsalzen gebildet. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Filterbeutels und die Verwendung von Metall-Nanopartikeln und/oder Metallsalz-Nanopartikeln zur Unterdrückung von mikrobiellem Wachstum in Staubsauger-Filterbeuteln.The present invention relates to a vacuum cleaner filter bag (10) in which nanoparticles are present on a surface inside the vacuum cleaner filter bag (10). The surface is coated with nanoparticles and the nanoparticles are formed from metals and / or metal salts. The invention also relates to a method for producing such a filter bag and the use of metal nanoparticles and / or metal salt nanoparticles for suppressing microbial growth in vacuum cleaner filter bags.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Staubsauger-Filterbeutel, bei dem im Inneren des Staubsauger-Filterbeutels Nanopartikel auf einer Oberfläche vorliegen. Sie betrifft ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Filterbeutels und die Verwendung von Metall-Nanopartikeln und/oder Metallsalz-Nanopartikeln zur Unterdrückung von mikrobiellem Wachstum in Staubsauger-Filterbeuteln bzw. zur Bindung von Geruchsstoffen. The present invention relates to a vacuum cleaner filter bag in which nanoparticles are present on a surface inside the vacuum cleaner filter bag. It also relates to a method for producing such a filter bag and the use of metal nanoparticles and / or metal salt nanoparticles for suppressing microbial growth in vacuum cleaner filter bags or for binding odors.
Das Auftreten von Störgerüchen bei Staubsaugern ist ein allgemein bekanntes Problem. In Folge der Brisanz dieses Themas wurde eine Vielzahl von Lösungsstrategien entwickelt. The occurrence of malodors in vacuum cleaners is a well-known problem. As a result of the explosive nature of this topic, a large number of solution strategies has been developed.
Die erste Strategie ist die Überdeckung oder Parfümierung, mit der eine Überlagerung des Störgeruchs erfolgt. Beispielsweise wird durch den im Handel erhältlichen „Dovina Duftchip“ der typische muffige Geruch mit einer Frischenote überdeckt. The first strategy is the masking or perfuming, with which a superposition of the Störgeruchs takes place. For example, the typical musty odor is covered with a fresh note by the commercially available "Dovina Duftchip".
Die zweite Strategie ist eine Adsorptionsstrategie. Vor allem Aktivkohle und Zeolithe können Geruchsmoleküle binden.
Ferner kann eine chemische Maskierung als Strategie in Frage kommen. Bestimmte chemische Moleküle sind in der Lage, die Geruchsträger über chemische Interaktionen zu verändern. Hierbei ist vor allem der Dampfdruck, die molare Masse oder eine chemische Fixierung von Interesse. Beispiele sind Cyclodextrine, die in handelsüblichen Produkten bereits eingesetzt werden. Further, chemical masking may be a strategy. Certain chemical molecules are capable of altering odorants through chemical interactions. Here, above all, the vapor pressure, the molar mass or a chemical fixation of interest. Examples are cyclodextrins, which are already used in commercial products.
Als vierte Strategie bietet sich die Prävention der Bildung von Geruchsträgern an. Diese Strategie geht von der Annahme aus, dass Geruchsträger vor allem als Ergebnis von mikrobiellen Abbauprozessen entstehen. Bakterien und Pilze verstoffwechseln Haare, Cellulose etc. und flüchtige – stark riechende – Verbindungen entstehen. Neben allgemeinen Desinfektionsmitteln (Natriumhypochlorit, Formaldehyd, verschiedene Isothiazole) ist die mikrobizide Wirkung von Kupfer- oder Silbersalzen bekannt. The fourth strategy is the prevention of the formation of odorants. This strategy is based on the assumption that odorants arise primarily as a result of microbial degradation processes. Bacteria and fungi metabolize hair, cellulose etc. and volatile - strongly smelling - compounds arise. In addition to general disinfectants (sodium hypochlorite, formaldehyde, various isothiazoles), the microbicidal action of copper or silver salts is known.
Der Einsatz von mikrobiziden Partikeln (bekannt sind Silber und Kupfersalze, die auf Zeolithen adsorbiert sind) in Staubsauger-Filterbeuteln wäre aufgrund des extrem niedrigen Dampfdrucks dieser anorganischen Festkörper wünschenswert. Dieses stellt einen Vorteil gegenüber flüchtigen mikrobiziden Chemikalien wie Formaldehyd dar. Der Einsatz der Partikel stand bislang aber unter dem Vorbehalt, dass die Partikel in dem Filterbeutel auch erfolgreich fixiert werden müssen. Ein Ausblasen der Partikel aus dem Staubsauger würde zu einem Verlust der mikrobiziden Wirkung im Filterbeutel führen. The use of microbicidal particles (known as silver and copper salts adsorbed on zeolites) in vacuum cleaner filter bags would be desirable because of the extremely low vapor pressure of these inorganic solids. This is an advantage over volatile microbicidal chemicals such as formaldehyde. The use of the particles was so far but with the proviso that the particles must be successfully fixed in the filter bag. Blowing the particles out of the vacuum cleaner would lead to a loss of the microbicidal effect in the filter bag.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile im Stand der Technik zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere hat sie sich die Aufgabe gestellt, einen Staubsauger-Filterbeutel bereitzustellen, bei dem das Auftreten von störenden Gerüchen vermindert oder vermieden wird. The object of the present invention has been at least partially overcome the disadvantages of the prior art. In particular, it has set itself the task of providing a vacuum cleaner filter bag, in which the occurrence of disturbing odors is reduced or avoided.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Staubsauger-Filterbeutel gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 6 und eine Verwendung gemäß Anspruch 8. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by a vacuum cleaner filter bag according to claim 1, a A method according to claim 6 and a use according to claim 8. Advantageous developments are specified in the subclaims.
Erfindungsgemäß vorgeschlagen wird ein Staubsauger-Filterbeutel, bei dem im Inneren des Staubsauger-Filterbeutels Nanopartikel auf einer Oberfläche vorliegen, wobei
- – die Oberfläche mit Nanopartikeln beschichtet ist und
- – die Nanopartikel aus Metallen und/oder Metallsalzen gebildet werden.
- - the surface is coated with nanoparticles and
- - The nanoparticles are formed from metals and / or metal salts.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Nanopartikel solche Partikel, deren d90-Wert der Partikelgrößenverteilung (ermittelt durch dynamische Laserlichtstreuung) weniger als 1 µm beträgt. Der d90-Wert sagt aus, dass 90% der Partikel kleiner sind als der angegebene Wert. In the context of the present invention, nanoparticles are those particles whose d 90 value of the particle size distribution (determined by dynamic laser light scattering) is less than 1 μm. The d 90 value states that 90% of the particles are smaller than the specified value.
Die Nanopartikel werden vorzugsweise in einem sogenannten Microjet-Reaktor hergestellt. Solch ein Reaktortyp wird beispielsweise in
Die Metall-Nanopartikel und/oder Metallsalz-Nanopartikel können das Wachstum von geruchsbildenden Mikroorganismen hemmen. In Abhängigkeit vom verwendeten Metall können die Nanopartikel auch als heterogene Katalysatoren wirken und den Abbau geruchsbildender Moleküle katalysieren. Ein weiterer Wirkmechanismus ist eine chemische Adsorption der geruchsbildenden Moleküle. The metal nanoparticles and / or metal salt nanoparticles can inhibit the growth of odoriferous microorganisms. Depending on the metal used, the nanoparticles can also act as heterogeneous catalysts and catalyze the degradation of odoriferous molecules. Another mechanism of action is chemical adsorption of the odoriferous molecules.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Oberfläche im Inneren des Filterbeutels mit Nanopartikeln beschichtet ist. Hierbei kann es sich um einen Teil der Gesamtoberfläche handeln, obwohl es bevorzugt ist, dass ein möglichst großer Teil der Oberfläche die Nanopartikel trägt. It is provided according to the invention that the surface in the interior of the filter bag is coated with nanoparticles. This may be part of the total surface, although it is preferred that as much of the surface as possible bears the nanoparticles.
Dass die Oberfläche mit Nanopartikeln beschichtet ist, bedeutet, dass die Nanopartikel nicht nur lose auf der Oberfläche vorliegen, sondern dass sie zumindest so fest an der Oberfläche gebunden sind, dass sie unter den Betriebsbedingungen des Staubsaugers nicht von der Oberfläche entfernt werden. Dieses wird vorzugsweise durch Polymere erreicht, die in der Herstellung der Nanopartikel als Stabilisatoren eingesetzt werden und später für eine verbesserte Haftung der Partikel an der Substratoberfläche sorgen. The fact that the surface is coated with nanoparticles means that the nanoparticles are not only loosely on the surface, but that they are at least so firmly bonded to the surface that they are not removed from the surface under the operating conditions of the vacuum cleaner. This is preferably achieved by polymers which are used in the preparation of nanoparticles as stabilizers and later ensure improved adhesion of the particles to the substrate surface.
Die Nanopartikel können in dem Filterbeutel beispielsweise in einer Menge von ≥ 0.001 Gewichts-% bis ≤ 0.1 Gewichts-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Filterbeutels, vorliegen. The nanoparticles can be present in the filter bag, for example, in an amount of ≥ 0.001% by weight to ≦ 0.1% by weight, based on the total weight of the filter bag.
Die mit Nanopartikeln beschichtete Oberfläche ist vorzugsweise diejenige Oberfläche, welche mit dem im Filterbeutel zurückgehaltenen Staub in Kontakt ist. Auf diese Weise können die Nanopartikel am besten ihre Wirkung entfalten. The nanoparticle-coated surface is preferably that surface which is in contact with the dust retained in the filter bag. In this way, the nanoparticles are best able to exert their effect.
Ausführungsformen und weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend geschildert. Sie können beliebig miteinander kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt. Embodiments and other aspects of the present invention are described below. They can be combined with each other as long as the opposite does not result from the context.
In einer Ausführungsform des Staubsauger-Filterbeutels sind die Nanopartikel Silber-Nanopartikel, Silbersalz-Nanopartikel, Kupfer-Nanopartikel und/oder Kupfersalz-Nanopartikel. Bevorzugt sind Silber-Nanopartikel, Kupfer-Nanopartikel, Kupfercarbonat-Nanopartikel und Kupfersulfat-Nanopartikel. In one embodiment of the vacuum cleaner filter bag, the nanoparticles are silver nanoparticles, silver salt nanoparticles, copper nanoparticles and / or copper salt nanoparticles. Preference is given to silver nanoparticles, copper nanoparticles, copper carbonate nanoparticles and copper sulfate nanoparticles.
In einer weiteren Ausführungsform des Staubsauger-Filterbeutels weisen die Nanopartikel einen d90-Wert der Partikelgrößenverteilung von ≥ 3 nm bis ≤ 300 nm auf. Die Partikelgrößenverteilung wird mittels dynamischer Laserlichtstreuung ermittelt. Vorzugsweise liegt der d90-Wert bei ≥ 10 nm bis ≤ 150 nm. Der d90-Wert sagt aus, dass 90% der Partikel kleiner sind als der angegebene Wert. Durch eine geringe Partikelgröße können eventuelle Löslichkeits- oder Suspendierungsprobleme bei der Herstellung des Filterbeutels unter Verwendung einer kolloidalen Stammlösung der Nanopartikel vermieden werden. In a further embodiment of the vacuum cleaner filter bag, the nanoparticles have a d 90 value of the particle size distribution of ≥ 3 nm to ≦ 300 nm. The particle size distribution is determined by means of dynamic laser light scattering. The d 90 value is preferably 10 nm to ≦ 150 nm. The d 90 value states that 90% of the particles are smaller than the stated value. With a small particle size, any solubility or suspension problems in making the filter bag using a colloidal stock solution of the nanoparticles can be avoided.
In einer weiteren Ausführungsform des Staubsauger-Filterbeutels ist die mit Nanopartikeln beschichtete Oberfläche Teil eines im Inneren des Staubsauger-Filterbeutels vorliegenden weiteren Filterbeutels. Wenn ein mehrlagiger Filterbeutel eingesetzt wird, sollte die mit Nanopartikeln beschichtete Oberfläche zur innersten Lage gehören, damit der Kontakt zu im Beutel vorliegenden Staub erfolgen kann. In a further embodiment of the vacuum cleaner filter bag, the nanoparticle-coated surface is part of a further filter bag present in the interior of the vacuum cleaner filter bag. If a multilayer filter bag is used, the nanoparticle coated surface should be part of the innermost layer to allow contact with dust present in the bag.
In einer weiteren Ausführungsform des Staubsauger-Filterbeutels ist die mit Nanopartikeln beschichtete Oberfläche Teil eines separat im Inneren des Staubsauger-Filterbeutels vorliegenden Substrats. Solch ein Substrat kann beispielsweise ein Vliesstoff sein, auf welchem die Nanopartikel aufgetragen sind. Der Endanwender kann dieses Vlies dann in einen herkömmlichen Beutel einlegen und die Vorteile der Geruchsvermeidung durch die Nanopartikel nutzen. In a further embodiment of the vacuum cleaner filter bag, the nanoparticle coated surface is part of a substrate located separately inside the vacuum cleaner filter bag. Such a substrate may be, for example, a nonwoven fabric on which the nanoparticles are applied. The end user can then put this fleece into a conventional bag and take advantage of the odor avoidance of the nanoparticles.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Nanopartikel umfassenden Staubsauger-Filterbeutels, umfassend die Schritte:
- – Bereitstellen eines Staubsauger-Filterbeutels
- – Kontaktieren des Staubsauger-Filterbeutels mit einer Nanopartikel umfassenden Zusammensetzung, wobei die Nanopartikel aus Metallen und/oder Metallsalzen gebildet werden.
- - Provide a vacuum cleaner filter bag
- Contacting the vacuum cleaner filter bag with a composition comprising nanoparticles, wherein the nanoparticles are formed from metals and / or metal salts.
Die Nanopartikel umfassende Zusammensetzung kann beispielsweise eine kolloidale Suspension der Nanopartikel in Wasser oder einem anderen Suspensionsmittel sein. Das Kontaktieren des Filterbeutels kann durch Tauchbeschichtung (dip coating) oder Sprühbeschichtung (spray coating) erfolgen. Beim Tauchbeschichten wird der Filterbeutel oder zumindest die innerste Schicht eines mehrlagigen Filterbeutels in die Zusammensetzung getaucht. Es erfolgt eine Trocknung bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur, wahlweise auch unter Anlegen eines Unterdrucks. Das so imprägnierte Substrat kann in gewohnter Weise im Produktionsprozess für den Filterbeutel weiterverwendet werden. The composition comprising nanoparticles can be, for example, a colloidal suspension of the nanoparticles in water or another suspending agent. The contacting of the filter bag can be done by dip coating or spray coating. In dip coating, the filter bag or at least the innermost layer of a multi-layered filter bag is dipped in the composition. There is a drying at room temperature or elevated temperature, optionally under application of a negative pressure. The so impregnated substrate can be used in the usual way in the production process for the filter bag.
Beim Sprühbeschichten kann durch eine Düse eine bereits gefertigte Filtertüte, egal ob einlagig oder mehrlagig, zunächst mittels Überdruck aufgeblasen werden. Es folgt die Imprägnierung mit der Nanopartikel umfassenden Zusammensetzung. Hierfür wird die Zusammensetzung in die aufgeblasene Filtertüte gesprüht. Nach Trocknung bei Raumtemperatur oder erhöhter Temperatur, wahlweise auch unter Anlegen eines Unterdrucks, kann die Filtertüte in gewohnter Art und Weise weiterverarbeitet werden. In spray coating, a previously manufactured filter bag, whether single-layer or multi-layer, can first be inflated by means of overpressure through a nozzle. This is followed by impregnation with the composition comprising nanoparticles. For this, the composition is sprayed into the inflated filter bag. After drying at room temperature or elevated temperature, optionally under application of a negative pressure, the filter bag can be processed in the usual way.
Bei beiden Beschichtungsverfahren hat das Anlegen eines Unterdrucks den zusätzlichen Vorteil, dass der Filterbeutel komprimiert wird, was einem geringeren Verpackungsvolumen zugutekommt. In both coating methods, the application of a negative pressure has the additional advantage that the filter bag is compressed, which benefits a smaller packaging volume.
Zur Vermeidung von Agglomerationen in der Nanopartikel umfassenden Zusammensetzung sind Stabilisierungsmittel wie Polyvinylpyrrolidon (PVP), Natriumcitrat (Einsatzkonzentration bevorzugt zwischen 0.5 Metall-Äquivalenten und 2.0 Metall-Äquivalenten) sowie Glycerin (vorzugsweise im stöchiometrischen Verhältnis in Bezug auf das Metall bzw. Metallsalz) denkbar. Stabilizers such as polyvinylpyrrolidone (PVP), sodium citrate (use concentration preferably between 0.5 metal equivalents and 2.0 metal equivalents) and glycerol (preferably in a stoichiometric ratio relative to the metal or metal salt) are conceivable for avoiding agglomeration in the composition comprising nanoparticles.
In einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Nanopartikel Silber-Nanopartikel, Silbersalz-Nanopartikel, Kupfer-Nanopartikel und/oder Kupfersalz-Nanopartikel. Bevorzugt sind Silber-Nanopartikel, Kupfer-Nanopartikel, Kupfercarbonat-Nanopartikel und Kupfersulfat-Nanopartikel. In one embodiment of the method, the nanoparticles are silver nanoparticles, silver salt nanoparticles, copper nanoparticles and / or copper salt nanoparticles. Preference is given to silver nanoparticles, copper nanoparticles, copper carbonate nanoparticles and copper sulfate nanoparticles.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Kontaktieren des Staubsauger-Filterbeutels in einem Gasplasma. Durch ein Plasma können die Nanopartikel zusätzlich am Substrat fixiert werden. Die Nanopartikel enthaltende Zusammensetzung kann analog einer TiO2-Suspension in ein Argon- oder Stickstoffplasma eingespeist werden. Durch die harsche Umgebung wird die Oberfläche des zu beschichtenden Materials vorbereitet und die Nanopartikel werden thermisch fixiert. So kann eine längere ortsspezifische Verweildauer erreicht werden. Als weiterer Vorteil ist die Umsetzung von chemischen Stabilisierungsmitteln für die Nanopartikel wie PVP oder Citrat zu nennen. In a further embodiment of the method, the contacting of the vacuum cleaner filter bag takes place in a gas plasma. By means of a plasma, the nanoparticles can additionally be fixed to the substrate. The nanoparticle-containing composition can be fed analogously to a TiO 2 suspension in an argon or nitrogen plasma. Due to the harsh environment, the surface of the material to be coated is prepared and the nanoparticles are thermally fixed. Thus, a longer site-specific residence time can be achieved. Another advantage is the implementation of chemical stabilizers for the nanoparticles such as PVP or citrate.
Die Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von Metall-Nanopartikeln und/oder Metallsalz-Nanopartikeln zur Unterdrückung von mikrobiellem Wachstum in Staubsauger-Filterbeuteln. The invention further relates to the use of metal nanoparticles and / or metal salt nanoparticles for suppressing microbial growth in vacuum cleaner filter bags.
Vorzugsweise sind in der erfindungsgemäßen Verwendung die Nanopartikel Silber-Nanopartikel, Silbersalz-Nanopartikel, Kupfer-Nanopartikel und/oder Kupfersalz-Nanopartikel. Besonders bevorzugt sind Silber-Nanopartikel, Kupfer-Nanopartikel, Kupfercarbonat-Nanopartikel und Kupfersulfat-Nanopartikel. In the use according to the invention, the nanoparticles are preferably silver nanoparticles, silver salt nanoparticles, copper nanoparticles and / or copper salt nanoparticles. Particularly preferred are silver nanoparticles, copper nanoparticles, copper carbonate nanoparticles and copper sulfate nanoparticles.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnung weiter erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigt: The present invention will be further elucidated with reference to the following drawings without, however, being limited thereto. It shows:
In
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10 10
- Staubsauger-Filterbeutel Vacuum cleaner filter bag
- 20 20
- Öffnung opening
- 30 30
- Frontplatte front panel
- 40 40
- Filterbeutelwand Filter bag wall
- 50 50
- Innerer Filterbeutel Inner filter bag
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 1830000 A1 [0007] EP 1830000 A1 [0007]
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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TW201637605A (en) | 2016-11-01 |
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