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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Staubbeutel nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Staubbeutel
entwickeln durch Aufnahme von angesaugtem Staub und insbesondere
organischen Partikeln unangenehme Gerüche, infolge von
Zersetzungserscheinungen.
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Bislang
wird dieses Problem dadurch gelöst, dass geruchsabsorbierende
Perlen oder parfumgetränktes Trägermaterial in
das Material des Staubbeutels eingebracht wird. Nachteilig dabei
ist, dass derartige Produkte in Mehrschichtfolien oder metallisierte
Folien verpackt werden müssen, damit Wirkstoffe, wie z.
B. leicht flüchtige Duftstoffe, nicht bereits nach kurzer
Lagerzeit verbraucht sind. Das zusätzliche Verpackungsmaterial
sorgt dabei für zusätzliche Kosten und für
zusätzliche Abfälle.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Staubbeutel zu schaffen,
welcher den Austritt von unangenehmen Gerüchen oder Mikroorganismen
verhindert und lagerbeständig ist.
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Die
Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs
1.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsvarianten sind Gegenstand der Unteransprüche
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Erfindungsgemäß weist
ein Staubbeutel Mikrokapseln auf. Die Mikrokapseln sind derart aufgebaut,
dass ein Wirkstoff oder ein Wirkstoffgemisch durch ein Kapselmaterial
vollständig umhüllt wird. Dabei ist der Wirkstoff
und das Wirkstoffgemisch fest, flüssig oder auch gasförmig
oder liegt in einem Lösungsmittel gelöst vor.
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Durch
die Mikroverkapselung des Wirkstoffs wird erreicht, dass der betreffende
Wirkstoff erst freigesetzt wird, wenn das Kapselmaterial durch mechanische
Einwirkung von beweglichen Staubpartikeln und dergleichen zumindest
teilweise abgetragen ist.
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Dadurch
wird eine Freisetzung des Wirkstoffs während der Lagerung
vermieden und es wird eine gezielte Freisetzung des Wirkstoffs,
zur Verhinderung von unangenehmen Gerüchen und zur Desinfektion,
bei der Befüllung des Staubbeutels ermöglicht.
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Dabei
ist es vorteilhaft, wenn der mikroverkapselte Wirkstoff auf einer
Materialschicht des Staubbeutels aufgebracht und/oder in eine Materialschicht
des Staubbeutels eingebracht und/oder zwischen zwei Materialschichten
des Staubbeutels angeordnet ist. Das Einbringen der Mikrokapseln
kann bereits während der Produktion des Wandungsmaterials
des Staubbeutels erfolgen und in den Fertigungsprozess integriert
werden. Das Auftragen oder Einbringen der Mikrokapseln in das Wandungsmaterial
kann beispielsweise bei Papierfilter durch Imprägnieren,
Drucken oder Prägen erfolgen. Bei der Produktion von Vlies
kann der Wirkstoff beispielsweise während des Legens der
einzelnen Materialschichten flüssig oder pulverartig zwischen
die Schichten eingebracht werden. Andere Möglichkeiten
der Festlegung der Mikrokapseln auf dem Material kommen ebenfalls
in Betracht, sofern sie für eine Umsetzung in der Massenproduktion
tauglich sind.
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Es
ist vorteilhaft, wenn der mikroverkapselte Wirkstoff ein Parfum,
ein antimikrobielles Agens, eine geruchsbindende Substanz und/oder
eine oxidierende Substanz enthält. Dabei können
auch Kombinationen beispielsweise aus einem Parfum und einem antimikrobiellen
Agens gewählt werden, so dass gleichzeitig Gerüche
beseitigt und Mikroorganismen abgetötet werden.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Mikrokapseln einen Durchmesser
von 1–1000 μm, vorzugsweise 5–200 μm
aufweisen, so dass eine sparsame Dosierung und eine Feinverteilung
der Mikrokapseln ermöglicht wird und die Mikrokapseln auch
in Vlies- und Papiermaterialien eingebracht werden können,
ohne sich negativ auf die Reißfestigkeit und Materialstabilität
der Materialien auszuwirken.
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Es
ist weiterhin von Vorteil, wenn zumindest 30% der Kapselhülsen
der Mikrokapseln um mindestens 20% vom Mittelwert aller Schichtdicken
abweichen, da somit einige Kapselhüllen den Wirkstoff innerhalb
der ersten 1–4 Stunden Saugzeit freisetzen und andere Mikrokapseln
erst nach längerer mechanischer Belastung den Wirkstoff,
beispielsweise nach 4–12 Stunden Saugzeit, freisetzen.
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Alternativ
oder zusätzlich sind Mikrokapseln lose im Staubbeutel angeordnet,
so dass der Wirkstoff, vorzugsweise ein geruchsabsorbierender Wirkstoff
oder oxidierender Wirkstoff direkt in Kontakt mit den geruchsverursachenden
Bestandteilen des Staubs gelangt und bei der Bildung eines Filterkuchens
eine Geruchsbeseitigung auch innerhalb des Filterkuchens erfolgt.
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Alternativ
oder zusätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Mikrokapseln
auf einer Materialoberfläche im Innenraum des Staubbeutels
festgelegt sind, so dass die Geruchsstoffe und Mikroorganismen nicht durch
die Filterwandung dringen können, ohne neutralisiert zu
werden. Durch die Festlegung der Mikrokapseln kann zudem eine Verteilung
der Mikrokapseln auf der Oberfläche der Staubbeutelwandung vorgegeben
werden, so dass eine sparsamer Auftrag in den Bereichen mit denen
die Schmutzpartikel wenig in Kontakt geraten, beispielsweise der
Einströmöffnung, erfolgen kann.
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Es
ist weiterhin vorteilhaft, wenn die Mikrokapseln im Staubbeutel
auf Höhe der Einströmöffnung auf der
gegenüberliegenden Seite zur Einströmöffnung
im Staub beutel festgelegt sind, da dort die größte
Exposition des Materials mit Schmutzpartikeln erfolgt.
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Die
Mikrokapseln sind vorteilhaft auf der Innenwand des Staubbeutels
und/oder in einer Materialschicht des Staubbeutels und/oder zwischen
mehreren Materialschichten des Staubbeutels unterschiedlich stark
verteilt, so dass der Luft-Partikelstrom erst nach und nach alle
Mikrokapseln zerstört.
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Die
Festlegung der Mikrokapseln erfolgt vorteilhaft durch Kleben oder
durch Einbringen in eine poröse Trägerstruktur.
Dadurch wird ein Herausrieseln der Mikrokapseln aus dem Filterbeutel
vermieden.
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Alternativ
oder zusätzlich zu bisher genannten Ausführungsbeispielen
sind die Mikrokapseln auf der Außenseite des Staubbeutels
angeordnet so, dass die Mikroverkapselung durch Aufblähen
des Staubbeutels im Saugbetrieb an einer Innenwandung eines Gerätestaubraums
durch Reibung vorteilhaft zerstört wird.
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Zusätzlich
oder alternativ sind die Mikrokapseln vorteilhaft in einem oder
mehreren luftdurchlässigen oder luftundurchlässigen
Behältnis im Staubbeutel festgelegt sind, wobei die Mikrokapseln
in dem Behältnis lose oder fixiert angeordnet sind, so
dass die Verteilung der Mikrokapseln durch die Dimensionierung des
Behältnisses beschränkt ist und der Luft-Partikelstrom
gezielt auf dieses Behältnis gerichtet werden kann. Für
den Fall, dass ein solches Behältnis an der Außenseite
der Wandung des Saugbeutels angebracht ist, kann die Dimensionierung des
Saugbeutels und das Behältnisses auf den jeweiligen Staubsauger
abgestimmt werden, was zu einer Materialersparnis an eingesetzten
Mikrokapseln führt.
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Es
ist von Vorteil, wenn das eine oder die mehreren Behältnisse
durch einen Luft-Partikelstrom zerstörbar sind, so dass
ein Herausrieseln von abgelösten Mikrokapseln vor dem Saugbetrieb
verhindert wird.
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Besonders
vorteilhaft kann das Behältnis eine Saugstutzenöffnung
des Staubbeutels überdecken, so dass das Behältnis,
beispielsweise ein Beutel oder ein Behältnis zur Strömungsumkehr,
durch einen Saugstutzen oder durch den Luft-Partikelstrom durchstoßen
wird und der Beutel die darin befindlichen Mikrokapseln in den Innenraum
des Staubbeutels abgibt.
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Alternativ
oder zusätzlich sind die Mikrokapseln im Filterbeutel an
einem Trägermaterial festgelegt. Dieses Trägermaterial
kann beispielsweise als eine oder mehrere Fasern, Schaumgummistücke oder
dergleichen ausgebildet sein und am Filtermaterial festgelegt oder
vorzugsweise freibeweglich im Saugbeutel angeordnet sein.
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Nachfolgend
werden einige Ausführungsbeispiele im Detail beschrieben.
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Als
Staubbeutel kommt jeder handelsübliche Staubbeutel für
den Einsatz in Staubsaugern in Betracht.
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Der
Staubbeutel ist beispielsweise aus Papier oder aus Vlies ausgebildet,
wobei der Wirkstoff auf unterschiedliche Art und Weise in das Wandungsmaterial
des Staubbeutels eingebracht ist. Der Staubbeutel weist eine Einströmöffnung
auf.
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Weitere
Ausgestaltungen, wie z. B. eine Prallwand, ein Lage oder mehrere
Lagen zur Umleitung des Luft-Partikelstroms und andere Ausgestaltungsvarianten
eines Staubbeutels sind ebenfalls denkbar.
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Bei
den Mikrokapseln handelt es sich um eine Verkapselung eines festen,
flüssigen oder auch gasförmigen Wirkstoffs mit
einer polymeren oder anorganischen Substanz. Dabei ist als Wirkstoff
auch eine Kombination mehrerer Wirkstoffe in einem Gemisch zu verstehen.
Ebenso kann der Wirkstoff in einer Lösung, beispielsweise
einer alkoholischen Lösung oder einem Gel in verdünnter
Form vorliegen. Gasförmige oder leicht flüchtige
flüssige Wirkstoffe können in einem festen oder
flüssigen Trägermaterial als Wirkstoff gelöst
vorliegen, welches anschließend verkapselt wurde.
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Dabei
wird das den Wirkstoff umhüllende polymere oder anorganische
Material in der Folge als Kapselhülle bezeichnet.
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Die
Verkapselung der flüssigen Kernmaterialien kann beispielsweise
nach dem Rührkesselverfahren erfolgen. Dabei werden zunächst
Ausgangsmaterialien zur Bildung des Wandmaterials gelöst und
das Kernmaterial in dieser Lösung dispergiert. Anschließend
wird die Bildung des Wandmaterials infolge einer Polymerisationsreaktion
durch eine pH- oder Temperaturänderung, den Zusatz von
Fällungsmitteln oder Polymerisationsstartern eingeleitet.
Die fertigen Kapseln werden anschließend von der Flüssigphase
getrennt und getrocknet. Andere Möglichkeiten zur Verkapselung
sind beispielsweise das Doppel-Emulsionsverfahren, beispielsweise
durch eine Wasser-in-Öl-in-Wasser-Doppelemulsion.
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Ein
weiteres besonders vorteilhaftes Verfahren zur Mikroverkapselung
besteht im Anlegen einer Schwingung an einen dünnen Flüssigkeitsstrahl,
in welchem sowohl das Kernmaterial als auch das Bandmaterial als
Lösung, Sol, Suspension oder Schmelze vorliegt.
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Infolge
der Schwingung entstehen regelmäßige Tropfen,
welche zusätzlich mithilfe einer Hochspannung aufgeladen
werden können. Bedingt durch die physikalische Abstoßung
der Teilchen entstehen dabei fast runde Tropfen, die im freien Fall
abkühlen, so dass beispielsweise ein Wirkstoff in Wachs
eingeschlossen werden kann. Alternativ hierzu kann auch eine Trocknung
erfolgen, so dass der Wirkstoff durch Zucker aufgenommen wird oder
im Fall durch Polymerisation der Ausgangsstoffe des Wandmaterials um
das suspendierte Kernmaterial herum erfolgt.
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Darüber
hinaus können selbstverständlich auch andere Verfahren
zur Mikroverkapselung genutzt werden, insbesondere um die Ausbildung
von Mikrokapseln von einem Durchmesser von 1–1000 μm,
vorzugsweise 5–200 μm sicherzustellen.
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Infolge
dieser Verfahren zur Mikroverkapselung ist beispielsweise im Fall
des Rührkesselverfahrens eine hohe Divergenz in Bezug auf
der Schichtdicke und Größe der gebildeten Mikrokapseln
mit dem entsprechenden Wirkstoff entstehen, so dass die Schichtdicken
um das bis zu 10fache voneinander abweichen.
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Eine
geringere Größendivergenz kann beispielsweise
im Falle des Vertropfungsverfahrens erreicht werden.
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Dabei
beträgt der Durchmesser der Mikrokapseln vorzugsweise 1–1000 μm,
besonders bevorzugt 5–200 μm.
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Die
Schichtdicke der Kapselhülle hängt dabei wesentlich
von den Materialeigenschaften der Kapselhülle und des darin
verkapselten Wirkstoffs ab, insbesondere den Diffusionskoeffizienten.
Die Schichtdicke der Kapselhülle ist dabei so zu wählen, dass
das Wandmaterial durch Einsaugen von Luft und der dadurch mitgerissenen
Schmutz-, Staub- und Mineralkörnchen zerstört
wird und nach der Zerstörung des Wandmaterials der Wirkstoff
freigesetzt wird.
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Die
Schichtdicken der Kapselhülsen der Mikrokapseln sind verschieden.
Sie können derart variieren, dass mindestens 20%, vorzugsweise
40–80% der Kapselhüllen in ihrer Schichtdicke
um mindestens 30%, vorzugsweise um mindestens 50% vom Mittelwert
der Schichtdicken aller Mikrokapseln abweichen.
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Dabei
ist es von Vorteil, wenn höchstens 50%, vorzugsweise höchstens
20%, besonders bevorzugt 5–15% der Kapselhüllen
eine derart geringe Schichtdicke aufweisen, dass sie bereits bei
der ersten Exposition mit einem Luft-Partikelstrom von 100–200
km/h innerhalb eines Zeitraums von 15 min oder weniger zerstört
werden, während mindestens 40% der Kapselhüllen
dem Luft-Partikelstrom zumindest 60 min lang standhalten, ohne dass
der Wirkstoff freigesetzt wird. Dadurch kann die Wirkstofffreigabe über
einen langen Zeitraum hinweg erfolgen.
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Die
Mikrokapseln sind lose im Beutel verteilt oder in das Wandmaterial
des Beutels eingebracht. Dabei bietet sich insbesondere das Einbringen
der Mikrokapseln in ein Vliesmaterial, beispielsweise beim Legen
verschiedener Schichten von Vliesstoffen gleicher oder verschiedener
Art, an.
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Üblicherweise
ist an einem Staubbeutel eine Einströmöffnung
zur Aufnahme der angesaugten Schmutzpartikel vorgesehen. Dabei ist
es besonders vorteilhaft, wenn die Mikrokapseln gegenüber
der Einströmöffnung im Staubbeutel angebracht
sind, so dass angesaugte Schmutz-, Staub- und Mineralkörnchen
beim Eintritt in den Staubbeutel direkt auf die Oberfläche,
auf welcher sich die Mikrokapseln befinden, auftreffen.
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Alternativ
oder zusätzlich kann die Freisetzung an Wirkstoff, insbesondere
von Duftstoff, durch Anordnung der Mikrokapseln im Staubbeutel gesteuert
werden, insbesondere durch ungleichmäßige Verteilung
des Wirkstoffes an der Wandung im Innenraum des Staubbeutels. Eine
ungleichmäßige Verteilung kann beispielsweise
durch ein Druckmuster erreicht werden, so dass die Verteilung bzw.
die Konzentration der Mikrokapseln nicht an allen Stellen im Saugbeutel
gleich hoch ist, sondern an einigen Stellen höher als an
anderen.
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So
ist es beispielsweise möglich, dass die Fläche,
auf oder in welcher die Mikrokapseln verteilt vorliegen und die
gegenüber der Einströmöffnung des Staubbeutels
angeordnet ist, bis zu 5% der gesamten Innenwandfläche
des Staubbeutels beträgt.
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So
ist vorteilhaft im Bereich der Wandung gegenüber der Einströmöffnung
das Material zu 20–100% mit Mikrokapseln bedeckt, während
in Bereichen des Staubbeutels, in welchen eine geringe Staubexposition
des Wandungsmaterials auftritt, lediglich 1–5% der Materialoberfläche
mit Mikrokapseln bedeckt.
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Die
Mikrokapseln können beispielsweise auf einem Prallschutz
angeordnet sein oder in das Material des Prallschutzes eingebracht
sein.
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Somit
kann die Kapselhülle des mikroverkapselten Wirkstoffs wie
zuvor beschrieben besonders vorteilhaft durch Einwirken von mechanischen Kräften
zerstört werden, wie durch Zusammenstoß mit den
im 100–200 km/h schnellen Luftstrom mitgerissenen Schmutz-,
Staub- und Mineralkörnchen, der auf das Wandmaterial und
die darauf oder darin befindlichen Mikrokapseln auftrifft.
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Dadurch
werden manche Kapselhüllen eher zerstört als andere
und die Mikrokapseln geben somit über einen längeren
Zeitraum den Wirkstoff ab.
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Trifft
ein Luft-Partikelstrom direkt auf eine gegenüber der Einströmöffnung
angeordneten Fläche, so werden die dort angeordneten Kapselhüllen
sofort zerstört, so dass der darin befindliche Wirkstoff
abgegeben wird. Durch Ausbildung eines Filterkuchens wird der Luft-Partikelstrom
an die periphären Randbereiche der zuvor beschriebenen
Fläche abgelenkt, wobei er an Strömungsgeschwindigkeit
verliert. Die in diesen Randbereichen aufgebrachten Mikrokapseln
geben den Wirkstoff erst nach längerer Expositionszeit
des Luft-Partikelstroms ab. In oder auf derartigen Bereichen der
Innenwandung können auch mehr Mikrokapseln angeordnet,
als in oder auf der direkt durch den Partikel-Luftstrom angesteuerten
Fläche, da diese Mikrokapseln ggf. erst nach längerer Exposition
zerstört werden.
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In
Wandbereichen im Filterbeutel, in welchen der Luft-Partikelstrom
nicht direkt oder durch Strömungsumlenkung hingeleitet
wird, ist es materialsparend, wenn keine Mikrokapseln angeordnet
sind.
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Die
jeweiligen Abmessungen der Flächen hängt von den
Abmessungen des Staubbeutels ab.
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Es
ist zudem ebenso möglich, die Freisetzung des Wirkstoffs über
einen Zeitraum von mehreren Monaten zu erreichen, indem die Mikrokapseln während
der Herstellung des Staubbeutels, insbesondere der Herstellung des
Wandmaterials, in unterschiedlicher Tiefe in das Wandmaterial eingebracht
wird.
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So
ist es beispielsweise möglich, beim Legen des Vliesstoffes
Mikrokapseln in verschieden hohen Konzentrationen zwischen die einzelnen
Lagen des Vliesstoffes einzubringen, so dass sich ein Konzentrationstiefenprofil
des Vliesstoffes herausbildet. Bei Auftreffen eines Luftstroms und
den dadurch mitgerissenen Staubpartikeln kann somit zunächst
der Wirkstoff der oberen Lage freigesetzt werden und die Mikrokapseln
in den tieferen Lagen werden erst freigesetzt, wenn der Luftstrom
in diese Lagen vordringt.
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Dieser
Wirkstoff wird erst freigesetzt, wenn die Lagen aus Schutzvlies,
welche oberhalb der Mikrokapseln angeordnet sind, durch das in den
Staubbeutel einströmende und wirbelnde Luft-Staub-Gemisch
abgetragen sind Der Wirkstoff kann dabei vorzugsweise einen Duft
umfassen, welcher als Öl oder als alkoholische Lösung
vorliegt oder ein antimikrobieller Wirkstoff oder ein Wirkstoffgemisch
sein, wie z. B. Triclosan oder ätherische Öle
von Campher, Zedernextrakt oder Eukalyptusextrakt.
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Auch
geruchbindende Wirkstoffe, beispielsweise zyklische oligosaccharine
wie Cyclodextrine oder Zinkrizinoleat oder auch oxidierende Substanzen,
insbesondere anorganische oder organische peroxidische Verbindungen
können als Wirkstoff genutzt werden.
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Alternativ
oder zusätzlich sind in einem Staubbeutel auch ein oder
mehrere Vorratsbehältnisse mit Mikrokapseln angeordnet,
die durch mechanische Belastung zerreißen und die darin
befindlichen Mikrokapseln in das Innere des Staubbeutels abgeben.
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Das
Vorratsbehältnis ist vorteilhaft innenseitig an der Halteplatte
des Staubbeutels festgelegt.
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Die
Mikrokapseln können auch als Agglomerate auf einer Trägersubstanz,
beispielsweise auf Fasern, vorzugsweise einer Länge von
3–100 mm Länge angeordnet sein oder auf Schaumgummistücken. Dabei
kann das Trägermaterial lose im Staubbeutel vorliegen oder
festgelegt sein, vorzugsweise derart, dass ein eintretender Luft-Partikelstrom
das Trägermaterial umströmt und dabei durch Zerstörung
der Kapselhüllen der Mikrokapseln den entsprechenden Wirkstoff
freisetzt.
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Weiterhin
alternativ oder zusätzlich kann eine Trennwand im Innenraum
des Staubbeutels, wie in der
DE
20 2006 016 303 U offenbart, angeordnet sein, in deren
Material Mikrokapseln eingearbeitet sind oder aufgebracht sind,
wohingegen die den Staubbeutel begrenzenden Wandungen keine Mikrokapseln
aufweisen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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