DE69519106T2

DE69519106T2 - Harnstoffperoxide enthaltende faserstruktur und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69519106T2
Application number: DE69519106T
Authority: DE
Inventors: Kimmo Mustakallio; Aarto Paren; Pekka Vapaaoksa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2015-03-10
Also published as: DE69519106D1; JPH10502709A; FI941126A0; FI96971B; WO1995024525A1; CA2185041A1; AU679623B2; AU1851595A; EP0789796A1; FI96971C; ATE196935T1; EP0789796B1; FI941126A

Description

Die Erfindung betrifft eine Harnstoffperoxid enthaltende Faserstruktur und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Wie bekannt ist, kann Harnstoffperoxid als Sauerstoffquelle in ziemlich vielen verschiedenen Anwendungsfällen benutzt werden. Es ist bekannt, dass Harnstoffperoxid einen retardierenden Effekt auf das Wachstum einiger Bakterien ausübt. Es verhindert ferner das Wachsen von schädlichen Pilzen, wie beispielsweise Schimmel. Harnstoffperoxid wurde als Deodorant benutzt, um beispielsweise von Schwefelbestandteilen erzeugte Gerüche zu entfernen. Es absorbiert u. a. Formaldehyd, Phenol, Schwefelwasserstoff und Schwefelkohlenstoff.
Harnstoffperoxid ist wasserlöslich und wird daher in feuchter Umgebung gelöst und beginnt sich bereits bei einer Temperatur von ca. 40ºC zu zersetzen. Gewöhnlich löst sich in einem Gewebe oder in einer Faser absorbiertes Harnstoffperoxid sofort im Wasser von dem Gewebe. Aufgrund der Löslichkeit und der niedrigen Zersetzungstemperatur sind die von in einem Gewebe absorbierten Harnstoffperoxid entstehenden Effekte nur kurzlebig, wodurch die Verwendungsmöglichkeiten derartiger Textilien begrenzt sind. Dies gilt auch für Viskosematerialien, die üblicherweise für Krankenhaus- und Hygienezwecke benutzt werden.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine entscheidende Verbesserung bezüglich der oben genannten Nachteile zu erreichen. Um diesem Zweck zu genügen, ist eine erfindungsgemäße Faserstruktur dadurch gekennzeichnet, dass die Faser eine Polykieselsäure enthaltende Faser ist, in der das Harnstoffperoxid absorbiert ist. Dementsprechend ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass eine Polykieselsäure enthaltende Faser mit einer Harnstoffperoxid enthaltenden Lösung behandelt wird, um eine Absorption des Harnstoffperoxids in der Faser zu bewirken.
Die Faserstruktur enthält eine Trägerstruktur und daran gebundene Polykieselsäure. Die Trägerstruktur kann aus Zellulose, vorzugsweise aus regenerierter Viskosezellulose bestehen, in der die Polykieselsäure homogen in derselben Phase verteilt ist.
Die Faserstruktur kann in jeder Produktart realisiert sein, wie beispielsweise in Form von Einzelfasern oder einer aus Fasern gebildeten Struktur, wie beispielsweise eine Textilstruktur, beispielsweise Vliesstoff. Die Absorption des Harnstoffperoxids kann bereits durch die Fasern erfolgen, wonach die Faser in der textilen Struktur angeordnet werden; alternativ kann die Absorption erst nach der Erstellung der Textilstruktur aus den Fasern erfolgen.
Bei der Untersuchung des Verhaltens von Harnstoffperoxid in Polykieselsäure enthaltenden Viskosefasern und Aluminiumsilikat enthaltenden Viskosefasern (Visil bzw. Visil AP) wurde überraschenderweise gefunden, dass die Lösung von Harnstoffperoxid wesentlich verringert worden ist und dass die antibakterielle und desinfizierende Wirkung des Textils wesentlich verlängert wurde. Bei antibakteriellen Tests wurde gefunden, dass ein Harnstoffperoxid enthaltender Textilstoff um sich herum eine Schutzzone bildete, in der keine Bakterien vorhanden waren.
Normalerweise ist ein Textilstoff, der bedeutsame Mengen einer oxidierenden Komponente enthält, leicht entflammbar. Ein anorganisches Textilstück, das Polykieselsäure oder Aluminiumsilikat enthält, ist bekanntlich flammenhemmend. Aus diesem Grund können wesentlich größere Mengen Harnstoffperoxid im Vergleich zu normalen Textilien sicher benutzt werden.
Der Anteil von Harnstoffperoxid in dem Visil-Textilstoff wird durch Einstellung der Konzentration der Imprägnierlösung, das Verhältnis von Textilien zur Lösungsmenge und/oder der Verweilzeit in der Lösung eingestellt. Die geeigneteste Konzentration der Lösung für die Behandlung liegt zwischen 5 und 250 g/l, Harnstoffperoxid.
Die Imprägnierung kann durch Eintauchen oder Sprayen erfolgen. Die Menge des in der Faser verbleibenden Harnstoffperoxids hängt von der Textilstruktur, die Absorptionsfähigkeit und die Wasserhaltefähigkeit ab. Eine geeignete Menge von Harnstoffperoxid in einer Fertigfaserstruktur kann zwischen 0,1 und 10 Gew.-% des trockenen Fasergewichts liegen und hängt vom Anwendungsfall ab.
Das Verfahren zur Herstellung und die Eigenschaften von Polykieselsäure enthaltender Viskose und Aluminiumsilikat enthaltender Viskose sind beispielsweise in GB-A-1 064 271 und der finnischen Patentanmeldung FI-A- 916187 (WO-A-93/13249) beschrieben.
In den Untersuchungen, die zu der in der oben genannten Patentanmeldung offenbarten Erfindung geführt haben, wurde festgestellt, dass sich die Visil-Faser chemisch in derselben Weise verhält wie das Verhalten von Polykieselsäure in Hydrogelformen erwartet werden kann (ller, "Chemistry of Silica", Seiten 622- 714, Wiley, New York, 1979). Dies bietet die Möglichkeit, verschiedene Metallkationen und stickstoffhaltige Ionen, Ammoniumionen oder quarternäre Ammoniumverbindungen an die Faser zu binden.
Durch die Bindung bekannter antibakterieller Substanzen an die Faser können antibakterielle und biozide Eigenschaften der Faser erreicht werden. Eine erhebliche Anzahl von Textilien mit einer antibakteriellen Endbehandlung sind in den letzten wenigen Jahren entwickelt worden; eine erschöpfende Liste kann in der Darstellung von M. Burgeois, "Fibres with Antiseptic Action", INDEX -93, Congress Papers, Edana, Genf, 1993, gefunden werden. Die Verwendung von antibakteriellen Textilien hat sich jedoch nicht in der Wundbehandlung durchgesetzt, da sie einen ziemlich hohen Preis aufgrund der teuren Aufbringverfahren oder der hohen Kosten der Chemikalien aufweisen. Die Verwendung einiger Produkte wird ferner durch ihre Giftigkeit, den Geruch oder die Farbe begrenzt.
Bei den erfindungsgemäßen Harnstoffperoxid enthaltenden Faserstrukturen sind diese Nachteile beseitigt worden. Aufgrund der chemischen Eigenschaften der Visil-Faser gelingt die Bindung des Harnstoffperoxids an die Faser leicht und eine beispielsweise in der oben genannten Veröffentlichung beschriebene elektrochemische Vorbehandlung wird nicht benötigt. Harnstoffperoxid ist ein billiges und bekanntes Desinfektionsmittel. Farb- und Geruchsprobleme treten nicht auf. Aufgrund der bleichenden und anderen chemischen Eigenschaften bietet der Anwendungsbereich von Harnstoffperoxid enthaltenden textilen Materialien einen größeren Markt als nur die Verwendung in Krankenhäusern, was ebenfalls einen kostenmindernden Faktor darstellt. Solche anderen Benutzungsarten können im Bleichen von Haaren oder Zähnen, dem Deodorieren von Filtern oder der Desinfektion von Handtüchern bestehen. Für das Bleichen von Haaren ist es beispielsweise möglich, die Faserstruktur in Form eines Vliesstückes zu verwenden, das dort an den Haaren angebracht wird, wo das Bleichen gewünscht ist, beispielsweise beim Herstellen von Strähnen. Wenn das Harnstoffperoxid in einer geeigneten Umgebung landet, wo es mit anderen Substanzen ausgetauscht werden kann, kann es von der Struktur abgelöst werden und den gewünschten Effekt erzielen.
Im Hinblick auf eine Abfallbehandlung ist das erfindungsgemäße Produkt ebenfalls harmlos da es bei der Kompostierung zerfällt, wenn die Temperatur 40º C übersteigt; es wandelt sich dann in einen Teil eines nährstoffreichen Komposts um.
Die für die erfindungsgemäßen Strukturen vorgesehenen Visil-Fasern sind vom Hersteller getestet worden und haben als solche keine Hautirritation oder Allergie verursacht. Die Garantien des Herstellers sind in dieser Hinsicht nicht gültig, wenn andere Fasern oder schädliche Substanzen freisetzende Chemiekalien in der Faser bei der weiteren Behandlung benutzt werden. Ein Fachmann für Textilien und Fasern kann in jedem Fall eine Faser oder Textilstruktur herstellen, in der die Fasern sauber bleiben.
Andererseits ist es auch bekannt, dass Harnstoffperoxid für medizinische und Hautpflegezwecke benutzt worden ist, wo es unschädlich ist, wenn es richtig benutzt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Produkt ist es an die Fasern gebunden, von denen es unter normalen Bedingungen langsam abgelöst wird, wodurch seinerseits das Risiko einer Überdosis und damit verbundener potentieller Probleme vermindert wird.
Im trockenen Zustand ist Harnstoffperoxid eine weiße kristalline Substanz, die in Wasser und Alkoholen löslich ist. Die Substanz zerfällt ca. zwischen 75 und 78º C, unter dem Einfluss von Feuchtigkeit schon bei ca. 40ºC zu Harnstoff, Wasser und Sauerstoff. Harnstoffperoxid kann u. a. als Quelle von wasserfreiem Waserstoffperoxid verwendet werden und enthält im trockenen Zustand ca. 36 % H&sub2;O&sub2;. Die Erfindung ermöglicht es somit, das Wasserstoffperoxid trocken in einer Faserstruktur zu speichern. Bei einer Literaturrecherche ist gefunden worden, das Harnstoffperoxid viele Anwendungsmöglichkeiten hat, u. a. für das Bleichen von Fasern, in kosmetischen Produkten (Dauerwellen usw.), für Synthesereagenzien usw. Da Wasserstoffperoxid in Wasser löslich ist und trocken konserviert werden kann, kann ein trocken lagerfähiges Produkt hergestellt werden durch Versetzen der Faser mit einer Wasserlösung. Wasserstoffperoxid wird von dem Produkt freigesetzt, wenn es in eine geeignete Umgebung gebracht wird, wie beispielsweise auf einer Wunde. Derartige Produkte können daher beispielsweise als Wundverbände usw. benutzt werden. Harnstoffperoxid als solches benötigt keine Polykieselsäure oder Visil-Fasern, um wirksam oder in der Faser gehalten zu werden. Anstelle von Viskosefasern können auch jegliche Wasser absorbierenden Fasern benutzt werden. In der Praxis scheint jedoch aus verschiedenen Gründen Harnstoffperoxid am besten durch die Visil-Faser gehalten zu werden. Es wird auch nicht so leicht aus der Visil-Faser ausgewaschen wie beispielsweise aus Viskose, was am nachfolgenden Beispiel gezeigt wird.

Beispiel

In den Versuchen wurden als Fasern normale Viskosefasern Avihaf SD, Polykieselsäure enthaltende Viskosefaser Visil und Polykieselsäure enthaltende Viskosefaser Visil Alt die Aluminium-Silikatgruppen enthält, benutzt.
CO(NH&sub2;)&sub2; · H&sub2;O&sub2; wurde hergestellt durch Kristallisieren in einer Harnstoff- Wasserstoffperoxidlösung (H&sub2;O&sub2; = 36,8%). Von dieser Lösung wurde eine 60 g/l-Lösung (21,5 g/l H&sub2;O&sub2;) in kaltem Wasser (20ºC) hergestellt. Die Behandlung der Proben war wie folgt:
CO(NH&sub2;)&sub2; · H&sub2;O&sub2; Lösung 20ºC, 5 Min. Flüssigkeitsverhältnis 1 : 30 → ausgedrückt zu einer Feuchtigkeit von 200% → A-Probe getrocknet (Trommeltrockner ohne Dampf), B-Probe gewaschen in 20ºC Wasser, Flüssigkeitsverhältnis 1 : 100 → ausgedrückt zu einer Feuchtigkeit von 200% → trocknen in einem Trommeltrockner ohne Dampf.
Am folgenden Tag wurde Wasserstoffperoxid von den Proben titriert und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt, in der nach den Namen der Fasern dtex- Werte und Längen in mm angegeben sind. Tabelle 1
Aus verschiedenen Gründen behielt die Visit-Faser und die Visil AP-Faser nach dem Waschen mit Wasser mehr Substanz zurück. Avihaf SD-Faser nahm am meisten bei der Imprägnierung aufgrund der besseren Absorptionseigenschaften auf, aber die Substanz wurde nahezu vollständig nur durch Spülen mit Wasser entfernt. Die Substanz schien ebenfalls am besten in der Visil-Faser gehalten zu werden.
Die Proben wurden auf einem Tisch bei 22ºC in einer relativen Feuchtigkeit von ca. 60% gelagert und H&sub2;O&sub2; wurde täglich titriert. Die Gehalte blieben bis zu 3 Tagen nahezu unverändert. Tabelle 2 zeigt die H&sub2;O&sub2;-Konzentrationen in den Proben der Tabelle 1 nach dem 4 Tage verstrichen waren.

Tabelle 2

Probe H&sub2;O&sub2;%

Avihaf SD/A 0.37
Avihaf SD/B 0.
Visil PV/A 0.25
Visil PV/B 0.31
Visil AP/A 0.43
Visil AP/B 0.38

Schimmeltest

Beschleunigte Schimmelversuche wurden an den Fasern durch Tränken der Probenstücke mit einer Schimmel-Nährlösung in destilliertem Wasser durchgeführt. Ein Schimmelstamm wurde hinzugefügt, die Inkubation bei 37ºC gestartet und die Schalen wurden in vorbestimmten Abständen ausgelesen. Während einer Woche gab es kein Wachstum in den Harnstoffperoxid enthaltenden Fasern, danach begann das Schimmelwachstum. Demgegenüber zeigten die nicht Harnstoffperoxid enthaltenden Fasern ein solches Wachstum, dass die Schale nach nur einem Tag mit Schimmel bedeckt war.

Antibakterieller Test

Es folgt eine kurze Beschreibung von Tests, die an Harnstoffperoxid enthaltenden Fasern mit Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853 durchgeführt worden sind.
Ein Tröpfchen einer Bakterienkultur wurde von einer Pseudomonas aeruginosa Kultur entnommen und mit etwa 3 mm sterile 0.9% NaCl-Lösung gemischt. Das Röhrchen wurde gut geschüttelt, um die Bakterienmasse zu einer gleichmäßigen Suspension zu verteilen (die Flüssigkeit war bei einer Sichtprüfung trübe). Diese Suspension wurde in eine Nähr-Agar-Schale gegossen und die Schale wurde zur Rotation gebracht, um die Suspension gleichmäßig über die ganze Schale zu verteilen. Sie wurde in einen Inkubator, 30ºC, für einen Moment gestellt und dann wurde die Suspension von der Schale abgegossen. "Tabletten" von 7 mm Durchmesser ausgestanzt aus Visil-Vlies wurde auf die Schalen gelegt und anschließend wurde 80 ul der Harnstoffperoxid-Lösung mit Hilfe einer "Finnpipet" Pipette in verschiedenen Konzentrationen (15% bis 3%) auf die Tabletten pipettiert, wobei eine Tablette nur mit Harnstoff als Kontrolle benutzt wurde. Die Schalen wurden im Inkubator (30ºC) über Nacht inkubiert. Das Harnstoffperoxid erzeugte starke und klare Hemmringe um die Harnstoffperoxid enthaltenden Fasertabletten, nicht jedoch um die Harnstofftablette. Die Hemmringe blieben während mehrerer Wochen in einem Kühlschrank sauber.
Entsprechende Tests wurden durchgeführt mit Staphylococcus aureus ATCC 25923 und Xanthomonas maltophilia. Die Hemmringe waren bereits in Konzentrationen von 1 bis 3% erkennbar.
Für die Erfindung können auch andere Fasern, in denen Polykieselsäure gebunden ist, verwendet werden, beispielsweise synthetische Fasern, Beispielsweise sind Polykieselsäure enthaltende synthetische Fasern bekannt, bei denen die Trägerstruktur Polyester ist. Die Preiswürdigkeit der Polykieselsäure enthaltenden Viskosefaser macht sie jedoch zu der vorteilhaftesten Alternative.

Claims

1. Harnstoffperoxid enthaltende Faserstruktur, die Harnstoffperoxid in ihr absorbiert enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Faser eine Polykieselsäure enthaltende Faser ist, in der das Harnstoffperoxid absorbiert ist.

2. Faserstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur der Faserstruktur Zellulose, insbesondere regenerierte Viskose-Zellulose, ist, in der die Polykieselsäure in derselben Phase homogen verteilt ist.

3. Faserstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie Harnstoffperoxid zwischen 0.1 und 10 Gew.-% des Trockengewichts der Faser enthält.

4. Verfahren zur Herstellung einer Harnstoffperoxid enthaltenden Faserstruktur, bei dem das Harnstoffperoxid in der Faser absorbiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Faser, die Polykieselsäure gebunden an seine Trägerstruktur enthält, mit einer Harnstoffperoxid enthaltenden Lösung behandelt wird, um eine Absorption des Harnstoffperoxids in der Faser zu bewirken.

5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Imprägnierlösung im Bereich von 5 bis 250 g/l Harnstoffperoxid liegt.