DE202011103351U1

DE202011103351U1 - Barrieretextilien

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Publication number: DE202011103351U1
Application number: DE201120103351
Authority: DE
Original assignee: Ccaron Eska V & Ccaron Ela S R O; Ceska Vcela Sro
Current assignee: Ccaron Eska V & Ccaron Ela S R O; Ceska Vcela Sro
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2021-07-15
Also published as: CZ2011249A3; EP2517607B1; RU2011125657A; US20120276797A1; US20140141216A1; RU2473428C1; EP2517607A1; US8980772B2; RU110237U1; CZ305230B6

Abstract

Barrieretextil mit Nanofaserschicht für das mechanische Auffangen organischer Substanzen, wobei es aus einem Sandwich gebildet ist, das ein Basismaterial aus Vliesstoff vom Typ Spunbond mit einem Flächengewicht von 15–50 g/m2 enthält, auf dem wenigstens eine Nanofaserschicht angeordnet ist, ausgewählt aus einer Gruppe, die hydrophilen Polymer, hydrophoben Polymer oder im Fall zweier Schichten die Kombination von hydrophilem Polymer in einer Schicht und hydrophobem Polymer in der anderen Schicht umfasst, wobei die Nanofaserschicht mit einer schützenden Deckschicht versehen ist, wobei die einzelnen Sandwichschichten miteinander verbunden sind, und wobei die Nanofaserschicht, die eine Barriere gegen das Durchdringen von durch Staubmilben produzierten Allergenen durch das Material von Matratzen-, Kissenbezügen, Bettwäsche oder Wohnungstextilien bildet, aus organischem Polymermaterial mit einem Flächengewicht von 0,05 bis 0,3 g/m2 und einer Dicke in der Spanne von 90 bis 150 nm gebildet ist, wobei die Deckschicht aus einer Gruppe ausMeltblown, Gewebe aus...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft Barrieretextilien, die mindestens eine Nanofaserschicht enthalten, die als Barriere gegen das Durchdringen von Mikroorganismen, Allergenen und Staubpartikeln, gegebenenfalls auch Flüssigkeiten dient.
Beschreibung des Standes der Technik
Die Nutzung verschiedener Textilmaterialien als Barrieren gegen das Durchdringen von Bakterien, Staubpartikeln und Allergenen oder gegebenenfalls Flüssigkeiten ist allgemein bekannt. Am häufigsten handelt es sich um Gewebe oder Vliesstoff vom Typ Meltblown oder Spunbond.
In US Patent 6,277,770 A und EP Patentanmeldung 1 190 652 A2 werden die Nutzung eines Mikrofasergewebes beschrieben, das dank seiner Dichte Allergene in der Bettwäsche zurückhält und sie davon abhält, in den Wohnraum zu gelangen. Das US Patent 5,321,861 A beschreibt für die Herstellung von Bettwäsche ein bestimmtes, mikroporöses Material, das als Bezugsstoff dient. Vliesstoffe zur Herstellung von Bettwäsche und Möbelbezügen werden gleichfalls im Dokument EP 0 600 459 A1 beschrieben. Das Dokument DE 42 31 010 A1 beschreibt Textilien mit Akarizidengehalt, die für das Saubermachen im Haushalt bestimmt sind.
Dank der Fähigkeit, eine Barriere zu bilden, können diese Materialien im Bereich der Medizin, für die Anwendung im Haushalt oder im Segment der Hotelunterkunft angewandt werden. Die bestehenden Materialen, die gegenwärtig als Barrieretextilien angewandt werden, sind von verschiedener Struktur (vorwiegend Gewebe und Vliesstoff aus Mikrofasern) und Materialzusammensetzung (Baumwolle, Baumwollmischungen im Fall von Textilien sowie Polypropylen und Polyester im Fall von Vliesstoff). Deren Nachteil besteht darin, dass sie entweder nicht in der Lage sind, höchst möglichen Schutz zu bieten, oder einen Schutz nur mit hohen Materialkosten oder zu Lasten des Komforts der Nutzer bereitstellen. Als Beispiel können die als Barriere gegen das Durchdringen von Allergenen bei Bettwäsche angewandten Gewebe dienen. Gewebte Materialien können annähernd 95% der Allergene auffangen, deren Herstellung ist jedoch vom Material her sowie auch technologisch anspruchsvoll, was den resultierenden Preis von Material und Produkten beeinflusst. Ein weiteres Beispiel sind Barrierematerialien gegen das Durchdringen von Flüssigkeiten. Der einzige Schutz des Bettlagers, der Flüssigkeiten zurückhalten kann, ist ein Kunstleder- oder Kunststoffbezug des Bettes. Ein solcher Bezug ist jedoch luftdicht und bietet dem Benutzer also keinen ausreichenden Komfort in Situationen, in denen beispielsweise Patienten ganztägig ans Bett gefesselt sind. Die Luftdichtigkeit des Materials in Kombination mit einer schlechten Positionierung kann Abschürfungen und Dekubitus am Körper der Patienten verursachen.
Die Anwendung einer Nanofaserschicht für Barrieretextilien ist bereits auch z. B. im Dokument WO 2004/026055 A2 beschrieben, wo diese Textilien zur Herstellung von chirurgischen Operationskitteln und medizinischen Abdecktüchern bestimmt sind. Sie sind aus Vliesstoff hergestellt und zur Verbesserung der Barriereeigenschaften des Materials mit Nanofasern bedeckt, wobei die Nanofaserschicht aus thermoplastischen Polymeren besteht. Die Anwendung von thermoplastischen Polymeren ist für die Sicherstellung der Adhäsion der Nanofaserschicht zum Trägerstoff vorteilhaft.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Gegenstand dieser Erfindung sind Barrieretextilien mit einer Nanofaserschicht für das mechanische Auffangen von organischer Substanzen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Barrieretextilien aus einem Sandwich gebildet werden, das Trägermaterial aus Vliesstoff vom Typ Spundbond mit einem Flächengewicht von 15–50 g/m² enthält, an dem wenigstens eine Nanofaserschicht angeordnet ist, ausgewählt aus einer Gruppe, die hydrophile Polymere, hydrophobe Polymere oder im Fall zweier Schichten eine Kombination aus hydrophilen Polymeren in einer Schicht und hydrophoben Polymeren in der anderen Schicht einbezieht, wobei die Nanofaserschicht mit einer deckenden Schutzschicht versehen ist und wo die einzelnen Sandwichschichten gegenseitig verbunden sind und die Nanofaserschicht, die die Barriere gegen das Durchdringen von durch Staubmilben produzierten Allergenen durch das Material der Matratzen-, Kissenbezüge und der Bettwäsche oder Wohntextilien bildet, von einem organischen Polymermaterial mit einem Flächengewicht von 0,05 bis 0,3 g/m² und einer Dicke in einer Spanne von 90 bis 150 nm gebildet wird, wobei die Deckschicht aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Vliesstoff vom Typ Spunbond, vom Typ Meltblown, Gewebe aus Baumwolle und/oder eine Mischung aus Baumwolle und Polyester einbezieht. Das Flächengewicht der Nanofaserschicht kann sich vorteilhafterweise in einer Spanne von 0,1 bis 0,15 g/m² und deren Dicke im Bereich von 100 nm bewegen.
Trägerstoff ist vorteilhafterweise Vliesstoff vom Typ Spunbond, die Nanofaserschicht kann aus dem hydrophilen Polymer PA6 aus der Gruppe der Polyamide sein. Die Nanofaserschicht kann gleichzeitig eine Zugabe von Akariziden umfassen.
Der Vorteil gegenüber dem gegenwärtigen Stand ist vor allem die Erhöhung der Wirksamkeit des mechanischen Auffangens organischer Masse und gleichzeitig die niedrigeren Anschaffungskosten der Barrieretextilien.
Der Grund für die Anwendung der beiden Nanofaserschichten in der Sandwichstruktur der Barrieretextilien können die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der angewandten Polymere (Hydrophobizität bzw. Hydrophilizität) oder die Erreichung einer unterschiedlichen Porosität der individuellen Schichten aus gleichen Polymeren sein; der Gehalt eines biologisch aktiven Zusatzmittels wird nur auf einer Seite der Nanofaserschicht aufgebracht.
In der weiteren Ausführung dieser Erfindung werden die Barrieretextilien mit einer Nanofaserschicht zum mechanischen Auffangen organischer Substanzen von einem Sandwich gebildet, das Trägermaterial aus Vliesstoff vom Typ Spunbond mit einem Flächengewicht von 15–50 g/m² enthält, an der mindestens eine Nanofaserschicht angeordnet und daran befestigt ist, die eine Barriere gegen das Eindringen von Mikroorganismen, einschließlich Bakterien und Viren, durch das Material bildet. Es kann als Material für medizinischen Kittel, Mundtüchern, Abdecktüchern oder biologischen Filtern verwendet werden, wobei diese Nanofaserschicht aus organischem hydrophobem Polymermaterial aus Polyurethan oder Fluorpolymer PVDF bzw. durch deren Copolymere, mit einem Flächengewicht von 0,05 bis 0,2 g/m² und einer Dicke in der Spanne von 100 bis 250 nm gebildet wird. Das Flächengewicht der Nanofaserschicht kann vorteilhafterweise 0,1 bis 0,15 g/m² betragen und deren Dicke im Bereich von 170 nm liegen. Die Nanofaserschicht kann eine Zugabe von antimikrobiellem Stoff beinhalten.
Wieder in einer weiteren Ausführung der Erfindung sind die Barrieretextilien mit einer Nanofaserschicht gegen das Eindringen physiologischer Flüssigkeiten, z. B. Wasser, Blut oder Urin, aus einem Sandwich gebildet, das Trägermaterial aus Vliesstoff vom Typ Spunbond mit einem Flächengewicht von 15–50 g/m² enthält, an der mindestens eine Nanofaserschicht aus hydrophobem Polymer aus Polyurethan oder Fluorpolymer PVDF oder bzw. deren Copolymere mit einem Flächengewicht von 2 bis 10 g/m² und einer Dicke von 100 bis 250 nm angeordnet und daran befestigt ist. Die Dicke der Nanofaserschicht liegt vorteilhafterweise im Bereich von 150 nm.
Der Vorteil der Anwendung der Nanofaserschicht oder von Schichten laut dieser Erfindung beruht vor allem im niedrigeren Materialaufwand. Die Barriere wird von einer Nanofaserschicht oder von Schichten mit sehr niedrigem Gesamtflächengewicht gebildet. Dabei ermöglicht diese Schicht ein effizienteres Auffangen von bis zu 99,9% aller Mikroorganismen und Allergene und kann auch Flüssigkeiten auffangen.
Beispiele bevorzugter Ausführungsformen
Die Barrieretextilien nach dieser Erfindung sind auf der Nutzung der Nanofaserschicht begründet. Diese Schicht bietet dank ihrer Struktur ausreichende Barriereeigenschaften, die auf dem mechanischen Zurückhalten von Mikroorganismen (Bakterien und Viren), durch Staubmilben produzierten Allergenen (deren Exkremente) und gleichfalls von Molekülen physiologischer Flüssigkeiten (Wasser, Urin, Blut) selbst in sehr dünnen Schichten beruhen. Die Fähigkeit eines solchen mechanischen Auffangens hängt von der Größe der Poren in der Nanofaserschicht sowie vom Benetzungsvermögen der Oberfläche der Nanofaserschicht ab. Die Größe der Poren ist von den Durchmessern der Nanofasern in der Schicht und von der Dicke der Schicht abhängig. Das Benetzungsvermögen der Oberfläche hängt mit der Auswahl des Materials (Polymer) und mit der Oberflächenspannung der polymeren Nanofaserschicht zusammen.
Damit die mechanische Haftfestigkeit des Materials der Nanofaserschicht, die nachfolgende Verarbeitungsfähigkeit der Barrieretextilien zum Endprodukt und nicht zuletzt auch die Haltbarkeitsdauer der daraus hergestellten Produkte sichergestellt werden, haben die Barrieretextilien nach dieser Erfindung die Gestalt eines drei- bis vierschichtigen Sandwichs, wobei die beiden äußeren Schichten (Träger der Nanofaserschicht und Deckschicht) aus klassischen Textilmaterialien (Gewebe, Vliesstoff vom Typ Spunbond, Vliesstoff vom Typ Meltblown, Kombination der Vliesstoffe vom Typ Spunbond/Meltblown) und die innere Schicht oder die beiden inneren Schichten aus Nanofasermaterial bestehen.
Der Vorteil der Anwendung der Nanofaserschicht oder -schichten ist ein niedrigerer Materialaufwand, die Barriere wird von einer oder mehreren Nanofaserschichten mit einem Gesamtflächengewicht von 0,05–3,0 g/m² gebildet. Dabei ermöglicht diese Schicht das Auffangen von 99,9% aller Mikroorganismen und Allergene und stellt die Widerstandsfähigkeit gegen das Durchdringen von Flüssigkeiten sicher.
Das für die inneren Schichten angewandte Material wird für die einzelnen Applikationen unter Berücksichtigung der erforderlichen Gebrauchseigenschaften des Ausgangs-Sandwichs und unter Berücksichtigung der Gesamtanschaffungskosten des Endmaterials ausgewählt. Die kostenmäßig wirtschaftlichste Variante der Sandwich-Zusammensetzung ist die Kombination aus Vliesstoff vom Typ Spunbond (Träger der Nanofaserschicht)-Nanofaserschicht-Vliesstoff vom Typ Spunbond (Deckschicht), die für Operationsbekleidung und Operationsabdecktücher im medizinischen Bereich, aber auch für gegen das Durchdringen von Wasser beständige und das Auffangen von Allergenen ermöglichende Polsterungen und Matratzen genutzt werden kann, wobei in einem Produkt vorteilhafterweise beide dieser Eigenschaften erzielt werden können. Für Matratzen- und Bettbezüge kann allerdings auch ein Sandwich angewandt werden, das von der einen Außenseite Gewebe (äußere Deckschicht des Bezugs) und von der anderen Außenseite Vliesstoff vom Typ Spunbond (innere Seite des Bezugs, die den Träger der Nanofaserschicht bildet) enthält. Durch diese Kombination können die gleichen Barriereeigenschaften (das Auffangen von Allergenen, Flüssigkeitsbeständigkeit) erzielt werden, das Endprodukt wird sich jedoch wie ein klassisches, für Wohnungszwecke angewandtes Textil anfühlen und nicht den Charakter technischer Textilien aufweisen, was Spunbond oder Meltblown beides sind.
Die Gewebe können unter Berücksichtigung des Anwendungszwecks durch klassische Webetechnologien aus Baumwolle oder aus einer Mischung aus Baumwolle und Polyester oder aus Polyacrylnitril und dessen Mischungen u. Ä. hergestellt werden. Das Gewebe je nach Typ der Bindung eine Tuch-, Atlas-, Satin- oder Jacquard-Struktur aufweisen. Das resultierende Flächengewicht des Gewebes kann sich von 30 g/m² bis zu 200 g/m² bewegen. Auch höhere Flächengewichte sind akzeptabel, sie sind nur materialmäßig überdimensioniert und somit unwirtschaftlich.
Das Wesen der Herstellung von Vliesstoffen mit der „Spunbond” Technologie ( ) beruht in der direkten Verspinnung polymerer Granulate zu endlosen Fasern (Filamenten) und der nachfolgenden Schaffung eines flachen Vliesstoffs. Es entfällt somit die für die übrigen Textilgebilde charakteristische Faser-Primärproduktion und deren Überführung zum Flächengebilde erst im weiteren Schritt. Zur Herstellung dieses Typs von Vliesstoffen wird Polypropylen angewandt – Monofasern – oder eine Kombination von Polypropylen und Polyethylen-Bikomponentenfasern. Die Spanne der Flächengewichte von Vliesstoffen beträgt 10–100 g/m².
Mit der „Meltblown” Technologie hergestellte Vliesstoffe ( ) werden durch Extrusion einer Polymerschmelze durch Düsen hergestellt, wobei durch die Wirkung der strömenden Luft aus der Polymerschmelze sehr feine Fasern gebildet werden. Zur Herstellung dieses Typs von Vliesstoffen wird Polypropylen oder Polyester angewandt.
Barrieretextilien mit Nanofasergehalt laut dieser Erfindung, die für den medizinischen Bereich bestimmt sind, bilden eine Barriere gegen das Durchdringen von Mikroorganismen aus der äußeren Umgebung in die Wunde beim Durchführen chirurgischer Eingriffe in medizinischen Einrichtungen. Sie besitzen die Fähigkeit, unter Erhaltung einer guten Luftdurchlässigkeit des Materials und eines niedrigen Materialverbrauches 99,9% aller Mikroorganismen aus der Umluft abzufangen. Diese Textilien dienen der Bekleidung des OP-Personals sowie zur Abdeckung von Operationsgebieten. Weiter können diese Materialien für Feldlazarette als Textilien genutzt werden, die den Operationsbereich von der Umgebung trennen. Die Kontaminierung der Operationswunde durch Bakterien aus der äußeren Umgebung (allgemein nosokomiale Infektion) ist eine häufige postoperative Komplikation bei der Rekonvaleszenz von Patienten nach chirurgischen Eingriffen.
Barrieretextilien mit Nanofasergehalt nach dieser Erfindung, die als Barrieren gegen das Durchdringen von durch Staubmilben produzierten Allergenen bestimmt sind, können für den Gebrauch im Haushalt oder im Segment der Hotelunterkunft angewandt werden. Sie können zur Herstellung von Schutzhüllen für Matratzen, Kissen, Decken, Sessel- und Stuhlpolster angewandt werden, in denen gewöhnlich durch Staubmilben produzierte Allergene auftreten und praktisch nicht zu beseitigen sind. Die Schutzhülle mit Nanofasergehalt umschließt das Allergene enthaltende Material und gibt sie nicht frei. Gleichzeitig gestattet es nicht den Durchtritt der Nahrung der Milben (Hautschuppen, organische Partikel) und der Feuchtigkeit in Matratzen, Decken, Polstern. Bei Verlust einer geeigneten Umgebung und der Überlebensbedingungen vermehren sich die Milben nicht und sterben ab.
Weiter können die Barrieretextilien mit Nanofasergehalt nach dieser Erfindung als Barrieren für das Durchdringen von Flüssigkeiten angewandt werden, z. B. als Schutzhülle von Matratzen gegen das Durchdringen von Flüssigkeiten (physiologische Flüssigkeiten-Blut, Urin, Wasser) in Krankenhäusern und bei häuslicher Pflege von Kranken und Kindern sowie gegen das Durchdringen von Flüssigkeiten (Wasser, Kaffee, Getränke) in Hotels. Sofern die Matratze oder Decke in einer Schutzhülle aus Barrieretextilien eingeschlossen ist, kommt es zu keinem Einfundieren von Flüssigkeit in das Produkt und dadurch nicht zu dessen Zerstörung; die Flüssigkeiten fließen an der Schutzhülle ab.
Die Erfindung beruht in der Nutzung einer sehr dünnen Nanofaserschicht (0,03–1,0 g/m²) als Barriereschicht zum Auf- oder Abfangen von Bakterien, Viren und Allergenen, die das Produkt von Staubmilben sind. Das Auffangen von Mikroorganismen und Allergenen wird auf dem Prinzip der mechanischen Filtrierung verwirklicht, gegebenenfalls kann die Wirkung durch die Zugabe eines bioaktiven Stoffes in die Nanofaserstruktur unterstützt werden. Dieser Stoff wird die aufgefangenen Mikroorganismen bzw. die Allergene produzierenden Staubmilben aktiv abtöten (das Material wird bakterizide Wirkungen aufweisen).
Unter Berücksichtigung der sehr kleinen Dicke der Nanofaserschicht (0,1–100 μm) und des Flächengewichtes der Schicht (0,1–5 g/m²) sowie der aus dieser Tatsache hervorgehenden unzureichenden mechanischen Eigenschaften dieser Schicht, ist die Nanofaserschicht in oder auf eine Tragschicht zu betten und vorteilhafterweise noch mit einer Deckschicht zu versehen. Die Barrieretextilien mit Nanofasergehalt weisen daher eine Sandwich-Gestalt auf.
Die Größe der Poren der Nanofaserschicht im Sandwich, wo die durchschnittliche Dicke der Nanofasern ca. 100–150 nm beträgt, macht 0,1 μm–5 μm in einer Schicht aus, überwiegend bewegen sie sich jedoch unter der Grenze von 1 μm.
Die Größe der Bakterien bewegt sich in Mikrometer-Einheiten von 2–5 μm (E. coli 5 μm). Die Größe der Viren bewegt sich in einer Spanne von 50–800 nm (der RNA Grippevirus Orthomixoviridae 80 nm). Die Größe der Allergene, die von Staubmilben produziert werden, bewegt sich in einer Spanne von 10–40 μm.
Zum Auffangen von Bakterien ist also ein Barrierematerial mit Nanofaserschicht (vorteilhafterweise aus hydrophobem Polymer hergestellt) mit Faserdurchmessern zwischen 150–500 nm, einer Porosität von ca. 200 nm–5 μm und einem Flächengewicht der Schicht von ca. 0,05–0,2 g/m² ausreichend. Sofern die Fasern in der Schicht einen Durchmesser kleiner als 100 nm aufweisen, kann das Flächengewicht der das Erreichen des erforderlichen Auffangens ermöglichenden Schicht niedriger sein, 0,03–0,1 g/m². Aus diesem Barrierematerial können Operationsbekleidung, Mundtücher, Kittel, Operationsabdecktücher für Reisräume hergestellt werden.
Für das Auffangen von Viren ist es notwendig, Barrierematerial mit einem Gehalt an Nanofaserschicht (vorteilhafterweise aus hydrophobem Polymer hergestellt) mit Faserdurchmessern zwischen 50–150 nm, Porosität von ca. 50 nm–1 μm und einem Flächengewicht von ca. 0,05–0,2 g/m² anzuwenden. Aus diesem Barrierematerial können Mundtücher zum Schutz der Atmungsorgane und wiederum Operationsbekleidung, Mundtücher, Kittel, Operationsabdecktücher für Reinräume hergestellt werden.
Für das Auffangen von Allergenen ist Barrierematerial mit Nanofasergehalt (vorteilhafterweise aus hydrophilem Polymer PA6 aus der Polyamidgruppe hergestellt) mit Faserdurchmessern zwischen 100–500 nm, Porosität von 200 nm–5 μm und Flächengewicht von 0,03–0,1 g/m² ausreichend. Sofern die Fasern in der Schicht einen Durchmesser kleiner als 100 nm aufweisen, kann das Flächengewicht der das Erreichen des erforderlichen Auffangens ermöglichenden Schicht niedriger sein, 0,03–0,1 g/m². Aus diesem Material können Matratzen-, Decken- und Kissenbezüge, Bezüge für Stuhl- und Sesselpolster u. Ä. hergestellt werden.
Für die Herstellung von Barrierematerial mit Nanofasergehalt kann vorteilhafterweise ein hydrophiles Polymer aus Polyurethan oder Fluorpolymer PVDF bzw. aus deren Copolymeren angewandt werden, wobei die Nanofaserschicht mit einem Faserdurchmesser von 150–500 nm und einem Flächengewicht zwischen 2–10 g/m² eine ausreichende Barrieren gegen das Durchringen von Wasser bildet.
Das mechanische Auffangen von Mikroorganismen und Allergenen kann durch die Zugabe eines bioaktiven Zusatzmittels in die Struktur der Nanofasern unterstützt werden, das die aufgefangenen Mikroorganismen aktiv ausrottet. Im Fall von Viren und Bakterien kann ein antimikrobieller Stoff (Silber, Chlorhexidin, Quartärsalze u. Ä.) Bestandteil des Nanofasermaterials sein. Im Fall von Allergene auffangenden Barrierematerialien kann Akarizid ein Bestandteil der Nanofaserschicht sein, das bei Kontakt Milben – die Erreger der Allergene – ausrottet (Phenylmethylbenzoat, Sulfid). Zum Erreichen der biologischen Wirkung ist die Zugabe eines antimikrobiellen Stoffes in einer Menge von 100 ppm bis 5% des Stoffes pro Trockenmasse des Polymers in die Spinnlösung geeignet.
Die Nanofaserschichten werden aus Lösungen organischer Polymere (PA6, PAN, PUR, PVDF usw.) mit der Methode des nadellosen Elektrospinnens zubereitet.
Zur Herstellung von Barrieretextilien, die als Materialien zur Herstellung von chirurgischen Kitteln und Mundtüchern bestimmt sind, ist es ratsam, hydrophobe Polymere anzuwenden (z. B. PVDF, PUR usw.). Es ist auch ratsam, hydrophobe Polymere auch für Materialien anzuwenden, die als Barrieren für das Durchdringen von Flüssigkeiten bestimmt sind. Es kann eine Widerstandskraft gegen das Eindringen von Wasser – gemessen mit Hilfe der Wassersäule – von 3.000 mm und mehr erreicht werden. Bei Materialien, die als Barriere gegen das Durchdringen von Allergenen aus Bettwäsche und Matratzen bestimmt sind, können Nanofasern aus den Polymeren PA6, PAN, PET usw. angewandt werden.
Unter Berücksichtigung der sehr geringen Dicke der Nanofaserschicht (0,1–10 μm) und der aus dieser Tatsache hervorgehenden unzureichenden mechanischen Eigenschaften dieser Schicht ist die Nanofaserschicht in eine Tragschicht (Substrat) einzubetten und vorteilhafterweise noch mit einer Deckschicht zu versehen. Die Unerlässlichkeit der Tragschicht wird auch vom Herstellungsprinzip selbst erfordert, bei dem die Nanofaserschicht aus der Polymerlösung auf die Tragschicht (Substrat) während des Spinnens abgelagert wird. Von der Deckschicht wird die Nanofaserschicht, zum Schutz und zum Erhalt ihrer Homogenität überdeckt und somit werden die Barriereeigenschaften der Nanofaserschicht bei deren weiterer Verarbeitung zum Endprodukt (Schneiden, Nähen, Schweißen) und bei der Benutzung selbst aufrecht erhalten.
Das resultierende Produkt hat die Gestalt eines Sandwichs, das enthält: Substrat/Nanofaserschicht/Substrat-Deckschicht bzw./Nanofaserschicht/Nanofaserschicht/Deckschicht. Grund für die Herstellung zweier Nanofaserschichten können die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften der angewandten Polymere (Hydrophobizität bzw. Hydrophilizität) oder die Erreichung einer unterschiedlichen Porosität in den jeweiligen Schichten aus denselben Polymermaterialien sein. Der Gehalt an biologisch aktivem Zusatzmittel wird nur auf einer Seite der Nanofaserschicht angewandt.
Im Bedarfsfall der Sicherstellung einer guten Adhäsion der Nanofaserschicht zum Substrat bei deren Herstellung kann eine adhäsive Lösung verwendet werden, die homogen auf das Substrat aufgetragen wird, auf das die Nanofasern gebettet werden. Die Haltfestigkeit der Schutzschicht mit der Nanofaserschicht und dem Substrat wird durch das Prinzip der Laminierung gesichert. Zur Laminierung können Adhäsiva (Pulver, Pasten) angewandt werden oder es kann zur Laminierung nur durch Anwendung von Wärme und Druck kommen.
Das auf eine Rolle gewickelte Substrat (Trägerstoff) gelangt durch eine Kammer, in der die Herstellung der Nanofasern mit der Methode der elektrostatischen Verspinnung erfolgt. Das Deckmaterial, das von der Rolle gewickelt wird, wird nachfolgend mit einer definierten Menge Adhäsivum bestreut. Zur Verbindung des faserigen Substrates und der Deckschicht kommt es in der Laminiermaschine durch die Einwirkung von Wärme und/oder von Druck. Das resultierende Sandwich wird auf eine Rolle gewickelt. Der Prozess der Sandwichherstellung kann kontinuierlich (oben beschriebener Prozess) oder diskontinuierlich sein. Im Fall eines diskontinuierlichen Prozesses wird das Substrat zunächst durch die Nanofaserschicht verspinnt und dann auf eine Rolle gewickelt. Von dieser Rolle wird das Substrat nachfolgend abgewickelt und durch den Laminierungsprozess mit der Deckschicht verbunden.
Der Trägerstoff (Substrat) ist ein Gewebe, auf das die Barrieren-Nanofaserschicht aufgetragen wird. Als Substrat können verschiedene Typen von Textilien dienen. Die Auswahl eines geeigneten Textilientyps hängt mit den erwarteten Nutzungsparametern des Produktes und dem Anschaffungspreis des Materials zusammen. Für einmalig anwendbare Produkte (chirurgische Kittel, Mundtücher, Matratzenschutzhüllen gegen Flüssigkeiten) ist es aus technischen sowie wirtschaftlichen Gründen geeignet, Vliesstoff vom Typ Spunbond, Spunbond/Meltblown oder Bikomponenten-Spunbond anzuwenden. Diese Textilien weisen die erforderlichen mechanischen Eigenschaften auf – Festigkeit, Luftdurchlässigkeit, Dimensionsstabilität bei Zug – damit es bei der Verarbeitung und Anwendung der Produkte nicht zur Beschädigung der Nanofaserschicht und damit zum Verlust der Barrierefähigkeiten des Materials kommt. Ein unbestrittener Vorteil der Nutzung von Vliesstoffen ist deren niedriger Produktionspreis. Spunbond-Materialien werden in Flächengewichten von 10–100 g/m² hergestellt. Als geeignete Substrate erscheinen Materialien mit einem Flächengewicht von 18–35 g/m², für die Deckschicht sind Materialien von 10–20 g/m² ausreichend.
Substrat sowie Deckschicht kann auch ein Gewebe mit ausreichender Dimensionsstabilität (Flächengewicht von 35–150 g/m²) sein, dessen ungeachtet ist der Produktionspreis um ein Mehrfaches höher. Gegenüber Vliesstoffen fühlt es sich besser an und es handelt sich um ein Material, das im Bereich der Wohntextilien traditionell angewandt wird.
Wie bereits angeführt, ist die Nanofaserschicht aus einer Polymerlösung oder -schmelze (PA, PUR, PAN, PET, PP usw.) durch den Prozess der elektrostatischen Spinnung durch nadellose Technologie hergestellt und auf den Trägerstoff (Substrat) gebettet. Die Auswahl des zur Herstellung der Nanofaserschicht für Barrieretextilien geeigneten Polymers wird durch die Möglichkeit der Erreichung der erforderlichen Porosität der Schicht mit Rücksicht auf die Größe der aufgefangenen Mikroorganismen und Allergene beeinflusst. Die Dicke der Schicht (Flächengewicht) leitet sich von den Anforderungen an die Barriereeigenschaften des Materials ab. Diese Schicht kann biologisch aktive Zusatzstoffe beinhalten – antimikrobielle Stoffe im Fall der Nutzung von Barrieretextilien zur Herstellung von Ärztekitteln, Mundtüchern, Operationsabdecktüchern – Akarizide im Fall der Herstellung von Barrieretextilien, die das Durchdringen von Allergenen verhindern.
Die Deckschichten können wieder von verschiedenen Typen von Vliesstoff bzw. Geweben gebildet werden. Die Auswahl der Textilien hängt mit der Erreichung der erforderlichen Gebrauchsparameter des Endproduktes unter Berücksichtigung des Erzielens eines konkurrenzfähigen Preises des Produktes auf dem Markt zusammen.

a) Applikation von Barrieretextilien in den Produkten wie Operationsbekleidung in Reinräumen, die als Mittel bei Gesundheitsdienstleistungen angewandt werden (Operationsmundtücher, Kittel)-Barrieren gegen das Durchdringen von Mikroorganismen (Bakterien, Viren).

Beispiel 1
Sandwich: Vliesstoff vom Typ Spunbond-Nanofaserschicht-Vliesstoff vom Typ Spunbond. Flächengewicht von Spunbond (Substrat sowie Deckschicht) 10–50 g/m², Nanofaserschicht aus hydrophobem Polymer (PVDF, PUR, PP usw.), Flächengewicht der Nanofaserschicht 0,05–0,2 g/m², Faserdurchmesser von 150–170 nm, die Adhäsion zwischen den einzelnen Schichten wird durch Adhäsive oder durch Laminierung sichergestellt, bzw. durch eine Kombination beider Verfahren. Optimale Kombination hinsichtlich der Gebrauchseigenschaften und der Produktionskosten: Substrat Spunbond 20 g/m², Nanofaserschicht PVDF 0,1 g/m² mit einer Dicke von 170 nm, Deckschicht Spunbond 15 g/m².
Als Substrat oder auch Deckschicht kann auch ein anderer Vliesstoff angewandt werden, z. B. Meltblown oder Spunbond/Meltblown. Die Nanofaserschicht kann antimikrobielle Stoffen enthalten (Silber in nanokristalliner oder mikrokristalliner Form, Chlorhexidin, Quartärsalze usw.).
Beispiel 2
Sandwichzusammensetzung: Vliesstoff vom Typ Spunbond – erste Nanofaserschicht – zweite Nanofaserschicht-Vliesstoff vom Typ Spunbond, Flächengewicht von Spunbond (Substrat sowie Deckschicht) 10–50 g/m², erste Nanofaserschicht aus hydrophobem Polymer (PVDF, PUR usw.), Flächengewicht 0,02–0,1 g/m² und Faserdurchmesser von 150–170 nm, zweite Nanofaserschicht aus hydrophilem Polymer (PA, PVA usw.), Flächengewicht 0,02–0,1 g/m² und Faserdurchmesser von 50–250 nm. Die Adhäsion zwischen den einzelnen Schichten wird durch das Auftragen von Adhäsiven auf das Substrat vor Einbetten der Fasern oder durch Laminierung des Sandwichs bzw. durch eine Kombination beider Verfahren sichergestellt. Optimale Kombination hinsichtlich der Gebrauchseigenschaften und der Produktionskosten: Substrat Spunbond 20 g/m², erste Nanofaserschicht PVDF 0,1 g/m², zweite Nanofaserschicht PA6 0,05 g/m², Deckschicht Spunbond SB 15 g/m².
Die erste und die zweite Nanofaserschicht unterscheiden sich voneinander durch das verwendete Polymer (z. B. hydrophober PVDF oder PUR und hydrophiler PA6), oder durch die Porosität im Fall der Anwendung des selben Polymers, z. B. PA6 mit Faserdurchmessern von 100 nm (Porosität 0,1–2 μm) und PA6 mit Faserdurchmessern von 200 nm (Porosität 0,5–5 μm).
Alternativ enthält die erste oder die zweite Nanofaserschicht antimikrobielle Stoffe (Silber in nanokristalliner oder mikrokristalliner Form, Chlorhexidin, Quartärsalze usw.).

b) Applikation von Barrieretextilien in den Produkten Bezüge und Umhüllungen für Bettwäsche, Matratzen, Möbelpolster, Wohnungstextilien-Barrieren gegen das Durchdringen von Allergenen und Milben.

Beispiel 3
Sandwich: Vliesstoff vom Typ Spunbond-Nanofaserschicht-Vliesstoff vom Typ Spunbond. Flächengewicht von Spunbond (Substrat mit Deckschicht) 15–50 g/m², Nanofaserschicht aus hydrophilem oder hydrophobem Polymer (PA, PAN, PVDF, PET, PP usw.), Flächengewicht der Nanofaserschicht 0,05–0,3 g/m², Faserdurchmesser von 100–500 nm. Die Adhäsion zwischen den einzelnen Schichten wird durch das Auftragen von Adhäsiven auf das Substrat vor Einbetten des faserigen Materials oder durch Laminierung des Sandwichs sichergestellt bzw. durch eine Kombination beider Verfahren. Optimale Kombination hinsichtlich der Gebrauchseigenschaften und der Produktionskosten: Substrat Spunbond 20 g/m², Nanofaserschicht PA6 0,1 g/m², Deckschicht oder -schichten Spunbond 20 g/m².
Die Nanofaserschicht kann Akarizide (Phenylmethylbenzoat, Sulfid) enthaften.
Das Substrat oder die Schutzschicht oder beide Schichten sind Gewebe, Flächengewicht 50–150 g/m², die Adhäsion zwischen den einzelnen Schichten wird durch das Auftragen von Adhäsiven auf das Substrat vor Einbetten des faserigen Materials oder durch Laminierung des Sandwichs sichergestellt, bzw. durch eine Kombination beider Verfahren. Optimale Kombination hinsichtlich der Gebrauchseigenschaften und der Produktionskosten: Substrat Spunbond 20 g/m², Nanofaserschicht PA6 0,1 g/m², Deckschicht aus einem feinen Gewebe in Leinwandbindung (ca. 45 Kett- und 30 Einschlagfäden pro cm², Garnfeinheit 10–15 tex).

c) Applikation von Barrieretextilien in Produkten wie Schutzhüllen für Matratzen gegen Flüssigkeiten [Schutz gegen das Durchdringen von physiologischen Flüssigkeiten (Blut, Urin), Getränken (Kaffee, Tee, gesüßte und ionische Getränke), Wasser].

Beispiel 4
Sandwich: Vliesstoff vom Typ Spunbond-Nanofaserschicht-Vliesstoff vom Typ Spunbond. Flächengewicht von Spunbond (Substrat sowie Deckschicht) 15–50 g/m², Nanofaserschicht aus hydrophobem Polymer (PVDF, PUR, PP usw.), Flächengewicht 1–10 g/m², Faserdurchmesser von 100–500 nm, die Adhäsion zwischen den einzelnen Schichten wird durch das Auftragen von Adhasiven auf das Substrat vor Einbetten des faserigen Materials oder durch Laminierung des Sandwichs sichergestellt, bzw. durch eine Kombination beider Verfahren. Optimale Kombination hinsichtlich der Gebrauchseigenschaften und der Produktionskosten: Substrat Spunbond 20 g/m², Nanofaserschicht PVDF 4 g/m² mit einer Dicke von 150 nm, Deckschicht Spunbond 20 g/m².
Alternativ sind Substrat oder Schutzschicht oder beide Schichten Gewebe, Flächengewicht 50–250 g/m², die Adhäsion zwischen den einzelnen Schichten wird durch Adhäsive oder durch Laminierung des Sandwichs sichergestellt, bzw. durch eine Kombination beider Verfahren. Optimale Kombination hinsichtlich der Gebrauchseigenschaften und der Produktionskosten her: Substrat Spunbond 20 g/m², Nanofaserschicht PVDF 4 g/m², Deckschicht aus einem feinen Gewebe in Leinwandbindung (ca. 45 Kett- und 30 Einschlagfäden pro cm², Garnfeinheit 10–15 tex).
Industrielle Anwendung
Die Erfindung ist für Barriereprodukte gegen das Durchdringen von Mikroorganismen (Bakterien, Viren) in für Reinräume bestimmte Operationsbekleidung vorgesehen, die als Mittel bei Gesundheitsdienstleistungen verwendet werden (Operationsmundtücher, Kittel, Operationsabdecktücher). Die Barrieretextilien können zur Herstellung eines ganzen Produktes bzw. eines Produktteils (Vorderteil von Operationskitteln, Versteifungen um die Operationswunde herum u. Ä.) angewandt werden. Diese Textilien sind weiter in Produkten anwendbar, die die Funktion einer Barriere gegen das Eindringen von Allergenen und Milben haben sollten, wie Bettbezüge (Kissen, Decke, Laken), Matratzenumhüllungen (die Matratze wird gänzlich oder teilweise von eine Hülle umschlossen). Sie können Bestandteil der Möbelpolsterung und der äußeren Stuhl-, Sessel-, Matratzenbezüge u. Ä. sein. Sie können gleichfalls als individuelle Schicht unter der Oberschicht von Möbelpolsters oder -bezügen verwendet werden oder können Teil weiterer Wohnungstextilien wie Vorhänge und Gardinen sein. Bei Barrieretextilien, die als Barriere gegen das Durchdringen von Allergenen und Milben bestimmt sind, können vorteilhafterweise auch deren Barriereeigenschaften gegen das Durchdringen von Flüssigkeiten in dem Fall genutzt werden, wenn die Nanofaserschicht aus hydrophobem Polymer hergestellt ist. Diese Textilien können sowohl für Matratzenbezüge als auch als Teil von Möbelpolstern und -bezügen angewandt werden.
Barrieretextilien, die als Barrieren gegen das Durchdringen von Flüssigkeiten bestimmt sind, können für Matratzen-, Bett-, Sessel- und Stuhlbezüge (deren Textilteil ganz oder teilweise in eine Hülle umschlossen ist) angewandt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6277770 A [0003]
EP 1190652 A2 [0003]
US 5321861 A [0003]
EP 0600459 A1 [0003]
DE 4231010 A1 [0003]
WO 2004/026055 A2 [0005]

Claims

Barrieretextil mit Nanofaserschicht für das mechanische Auffangen organischer Substanzen, wobei es aus einem Sandwich gebildet ist, das ein Basismaterial aus Vliesstoff vom Typ Spunbond mit einem Flächengewicht von 15–50 g/m² enthält, auf dem wenigstens eine Nanofaserschicht angeordnet ist, ausgewählt aus einer Gruppe, die hydrophilen Polymer, hydrophoben Polymer oder im Fall zweier Schichten die Kombination von hydrophilem Polymer in einer Schicht und hydrophobem Polymer in der anderen Schicht umfasst, wobei die Nanofaserschicht mit einer schützenden Deckschicht versehen ist, wobei die einzelnen Sandwichschichten miteinander verbunden sind, und wobei die Nanofaserschicht, die eine Barriere gegen das Durchdringen von durch Staubmilben produzierten Allergenen durch das Material von Matratzen-, Kissenbezügen, Bettwäsche oder Wohnungstextilien bildet, aus organischem Polymermaterial mit einem Flächengewicht von 0,05 bis 0,3 g/m² und einer Dicke in der Spanne von 90 bis 150 nm gebildet ist, wobei die Deckschicht aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Vliesstoff vom Typ Spunbond, Typ Meltblown, Gewebe aus Baumwolle und/oder eine Mischung aus Baumwolle und Polyester umfasst.
Barrieretextil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanofaserschicht aus hydrophilem Polymer PA6 aus der Gruppe der Polyamide ist.
Barrieretextil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht der Nanofaserschicht in der Spanne von 0,1 bis 0,15 g/m² und deren Dicke im Bereich von 100 nm liegt.
Barrieretextil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanofaserschicht eine Zugabe an Akariziden aufweist.
Barrieretextil mit Nanofaserschicht für das mechanische Auffangen organischer Substanzen, wobei es von einem Sandwich gebildet ist, das ein Basismaterial aus Vliesstoff vom Typ Spunbond mit einem Flächengewicht von 15–50 g/m² aufweist, an dem wenigstens eine Nanofaserschicht angeordnet ist, die eine Barriere gegen das Durchdringen von Mikroorganismen bildet, die Bakterien und Virenumfassen, als Material für chirurgische Kittel, Mundtücher, Abdecktücher oder biologische Filter, wobei die Nanofaserschicht aus einem organischem hydrophobem Polymermaterial aus Polyurethan oder aus Fluorpolymer PVDF bzw. aus deren Copolymeren gebildet ist, mit einem Flächengewicht von 0,05 bis 0,2 g/m² und einer Dicke in der Spanne von 100 bis 250 nm, wobei die einzelnen Sandwichschichten miteinander verbunden sind.
Barrieretextil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht der Nanofaserschicht 0,1 bis 0,15 g/m² beträgt und deren Dicke im Bereich von 150 bis 170 nm liegt.
Barrieretextil nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nanofaserschicht ein Additiv einer germiziden Substanz aufweist.
Barrieretextil mit Nanofaserschicht zum Abfangen von Flüssigkeiten, insbesondere physiologischen Flüssigkeiten, wobei es aus einem Sandwich gebildet ist, das ein Trägermaterial aus Vliesstoff vom Typ Spunbond mit einem Flächengewicht von 15–50 g/m² aufweist, an dem wenigstens eine Nanofaserschicht aus einem hydrophoben Polymer aus Polyurethan oder aus Fluorpolymer PVDF bzw. aus deren Copolymere angeordnet ist, mit einem Flächengewicht von 2 bis 10 g/m² und einer Dicke von 100 bis 250 nm, wobei die einzelnen Sandwichschichten miteinander verbunden sind.
Barrieretextil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Nanofaserschicht im Bereich von 170 nm liegt.