EP4196183A1 - Selbstdesinfizierendes antivirales filtermaterial, dessen herstellung und anwendung, sowie luftfiltereinrichtung mit dem filtermaterial - Google Patents

Selbstdesinfizierendes antivirales filtermaterial, dessen herstellung und anwendung, sowie luftfiltereinrichtung mit dem filtermaterial

Info

Publication number
EP4196183A1
EP4196183A1 EP21762629.0A EP21762629A EP4196183A1 EP 4196183 A1 EP4196183 A1 EP 4196183A1 EP 21762629 A EP21762629 A EP 21762629A EP 4196183 A1 EP4196183 A1 EP 4196183A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
filter material
air
filter
color pigment
carrier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21762629.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Böttcher
Michael Hoffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP4196183A1 publication Critical patent/EP4196183A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/16—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air using physical phenomena
    • A61L9/18—Radiation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
    • A41D13/05—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches protecting only a particular body part
    • A41D13/11—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres
    • A41D13/1192—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres with antimicrobial agent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Disinfection or sterilisation of materials or objects, in general; Accessories therefor
    • A61L2/02—Disinfection or sterilisation of materials or objects, in general; Accessories therefor using physical processes
    • A61L2/08—Radiation
    • A61L2/084—Visible light
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Disinfection or sterilisation of materials or objects, in general; Accessories therefor
    • A61L2/16—Disinfection or sterilisation of materials or objects, in general; Accessories therefor using chemical substances
    • A61L2/23—Solid materials, e.g. granules, powders, blocks or tablets
    • A61L2/232—Solid materials, e.g. granules, powders, blocks or tablets layered or coated
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L9/00—Disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L9/01—Deodorant compositions
    • A61L9/014—Deodorant compositions containing sorbent material, e.g. activated carbon
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes
    • A62B23/02—Filters for breathing-protection purposes for respirators
    • A62B23/025—Filters for breathing-protection purposes for respirators the filter having substantially the shape of a mask
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/08—Filter cloth, i.e. woven, knitted or interlaced material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0028—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions provided with antibacterial or antifungal means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/007—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by irradiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/81—Solid phase processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F3/00—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems
    • F24F3/12—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling
    • F24F3/16—Air-conditioning systems in which conditioned primary air is supplied from one or more central stations to distributing units in the rooms or spaces where it may receive secondary treatment; Apparatus specially designed for such systems characterised by the treatment of the air otherwise than by heating and cooling by purification, e.g. by filtering; by sterilisation; by ozonisation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/10—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/10—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering
    • F24F8/15—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering by chemical means
    • F24F8/167—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering by chemical means using catalytic reactions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/20—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by sterilisation
    • F24F8/24—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by sterilisation using sterilising media
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2101/00—Chemical composition of materials used in disinfecting, sterilising or deodorising
    • A61L2101/02—Inorganic materials
    • A61L2101/24—Inorganic materials containing aluminium
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2101/00—Chemical composition of materials used in disinfecting, sterilising or deodorising
    • A61L2101/02—Inorganic materials
    • A61L2101/26—Inorganic materials containing copper
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2101/00—Chemical composition of materials used in disinfecting, sterilising or deodorising
    • A61L2101/02—Inorganic materials
    • A61L2101/28—Inorganic materials containing iron
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2101/00—Chemical composition of materials used in disinfecting, sterilising or deodorising
    • A61L2101/02—Inorganic materials
    • A61L2101/30—Inorganic materials containing zinc
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2101/00—Chemical composition of materials used in disinfecting, sterilising or deodorising
    • A61L2101/32—Organic compounds
    • A61L2101/42—Organo-metallic compounds or complexes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/14—Filtering means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2209/00—Aspects relating to disinfection, sterilisation or deodorisation of air
    • A61L2209/10—Apparatus features
    • A61L2209/16—Connections to a HVAC unit
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0442—Antimicrobial, antibacterial, antifungal additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0471—Surface coating material
    • B01D2239/0478—Surface coating material on a layer of the filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material
    • B01D2239/0654—Support layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10—Filtering material manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/10—Oxidants
    • B01D2251/102—Oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/80—Type of catalytic reaction
    • B01D2255/802—Photocatalytic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/91—Bacteria; Microorganisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/06—Polluted air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
    • B01D2259/4541—Gas separation or purification devices adapted for specific applications for portable use, e.g. gas masks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/802—Visible light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/50—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for air conditioning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2279/00—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses
    • B01D2279/65—Filters adapted for separating dispersed particles from gases or vapours specially modified for specific uses for the sterilisation of air

Definitions

  • the invention relates to a self-disinfecting antiviral filter material and an air filter device containing this filter material.
  • the invention relates in particular to a filter material for respirators or air cleaning devices, such as. B. in air conditioning systems.
  • the invention also relates to a method for producing the filter material and a method for inactivating viruses.
  • air filter devices should also have an antiviral and self-disinfecting effect if possible.
  • wearing flexible breathing masks or filters is particularly useful or even necessary.
  • conventional filter materials known from practice have no or only a weak antiviral effect.
  • An advantageous biocide-free method for achieving an antiviral effect consists in the use of dyes that sensitize the formation of reactive, germicidal singlet oxygen through visible light and atmospheric oxygen (in its natural ground state as triplet oxygen), which is already known in used in medicine as so-called photodynamic therapy (PDT) to fight cancer.
  • PDT photodynamic therapy
  • Phthalocyanines are of particular interest as suitable sensitizer dyes for use in filter materials because of their broad absorption in the visible spectral range, their high light stability and their high quantum yields of singlet oxygen generation (see, for example, WO 2015/154543 A1).
  • the use of phthalocyanines to finish filter materials has hitherto resulted in the following problems.
  • unsubstituted phthalocyanines are pigments that are insoluble in common solvents, making it impossible to coat the substrate from solution.
  • solubilizing cationic ammonium groups in phthalocyanines as described in WO 2015/154543 A1 for the production of three-dimensional mask filters, has the disadvantage, in addition to the extremely complex synthesis, of the water-soluble dyes slowly diffusing out ("bleeding out") in the presence of moist (breath -) Air
  • bleeding out water-soluble dyes slowly diffusing out
  • moist (breath -) Air The same also applies to the use of phthalocyanines which contain solubilizing anionic sulfonic acid or carboxylic acid groups, as described in WO 2017/196961 A1.
  • metal phthalocyanines into polymers (see WO 2012/064894 A1) in principle allows coating without outdiffusion, but with a very low singlet oxygen formation efficiency, since only the dye molecules on the polymer surface can react with atmospheric oxygen.
  • the object of the present invention is to provide an improved filter material with an antiviral effect, with which the disadvantages of conventional filter materials are avoided.
  • the antiviral filter material should be easy to produce by applying the antiviral component to different carriers, have high mechanical stability and light stability, even over long periods of time, and be self-sterilizing with high efficiency under room conditions (atmospheric oxygen, daylight or room light). , and/or for use in air filter devices, in particular personal masks or systems for cleaning indoor air.
  • the stated object is achieved by a self-disinfecting antiviral filter material which has an air-permeable carrier and a composite coating connected to the carrier and comprising at least one color pigment with antiviral activity and an inorganic matrix material.
  • an air filter device in particular a breathing mask or a room air filter, which is equipped with a filter material according to the first general aspect of the invention.
  • the stated object is achieved by a method for producing the filter material according to the invention or one of its embodiments, the method comprising at least the following steps.
  • the carrier is provided.
  • the carrier is coated with the at least one color pigment and the matrix material.
  • the coating is z. B. by a deposition (separation) in high vacuum from the vapor phase.
  • the at least one color pigment and the matrix material can be deposited on the carrier simultaneously (mixed evaporation, composite formation) or sequentially (layered composite formation).
  • the above object is achieved by a method for inactivating viruses, in which the self-disinfecting antiviral filter material according to the invention or one of the embodiments is brought into contact with the viruses or a virus-containing material under the influence of visible light.
  • the filter material according to the invention and the air filter device equipped with this filter material solve the above problem advantageously through the antiviral, reactive effect of the colored pigment, which in contact with virus particles z. B. from the air and / or from aerosols in the air hit the filter material and / or otherwise got into the filter material, the virus particles changed (inactivated) in a non-infectious state, in particular denatured or destroyed.
  • the filter material according to the invention is therefore characterized by self-disinfection and disinfection of the air passing through.
  • the term "disinfection” refers to the conversion of all virus particles or such a large proportion of virus particles into the non-infectious state that the treated air is not infectious when inhaled.
  • the inorganic matrix material used according to the invention has particular advantages for fixing the at least one color pigment and fulfills three important tasks: it increases adhesion to the carrier, improves mechanical stability and increases the activity of the antiviral component.
  • the increase in activity can be based, for example, on an increase in the efficiency of singlet oxygen formation by deaggregation of the at least one color pigment (deaggregation of a color pigment matrix), which as a result assumes a largely molecular photoactive state.
  • inorganic matrix material permits an increase in the singlet oxygen formation efficiency, since dye molecules contained in the inorganic matrix material can also come into contact with atmospheric oxygen.
  • color pigment refers to a colorant, i.e. a color-giving substance (colorant molecules) which absorbs light in the visible range of the electromagnetic spectrum and, in contrast to the soluble colorants, comprises particles that are in the respective liquid application medium or environmental environment or are essentially insoluble under the conditions of use.
  • the color pigments with antiviral activity used according to the invention are preferably color pigments which can react to form singlet oxygen when exposed to light and in the presence of atmospheric oxygen (in the triplet state).
  • the photochemical formation of singlet oxygen takes place particularly preferably when exposed to visible light with a wavelength in the wavelength range from 400 nm to 750 nm.
  • Singlet oxygen advantageously forms a strong oxidizing agent with which the virus particles are denatured or destroyed.
  • the at least one color pigment comprises at least one compound from the group of phthalocyanines, this group comprising in particular unsubstituted phthalocyanine, substituted phthalocyanine derivatives and complexes, in particular metal complexes, thereof. It is particularly preferably unsubstituted phthalocyanine itself (CazhHigNg) or metal-phthalocyanine complexes, in particular selected from the group comprising ZnPc, CIAIPc, FePc, NiPc, CoPc and CuPc (Pc here stands for phthalocyanine).
  • the phthalocyanine compounds used in the present invention are typically water-insoluble and unsubstituted. However, the use of substituted phthalocyanines, which are preferably also water-insoluble, is also possible.
  • the color pigments used according to the invention are advantageously distinguished by a particularly high yield of the formation of singlet oxygen.
  • the metal phthalocyanines used for the composite coating by high-vacuum evaporation are ZnPc or CIAIPc, with the layer thicknesses preferably being able to vary between 20 nm and 500 nm.
  • inorganic matrix material generally refers to any inorganic compound that is at least partially transparent in the visible region of the electromagnetic spectrum.
  • the inorganic matrix material is selected from the group comprising metal oxides (including silicon dioxide), and particularly preferably selected from the group comprising SiCh, TiCh, ZnO, MoOa, and mixtures thereof (mixtures of at least two of these compounds). .
  • metal oxides including silicon dioxide
  • SiCh silicon Ch
  • TiCh titanium Ch
  • ZnO zirconium oxide
  • MoOa magnesium oxide
  • these matrix materials can be produced in compact form or in nanoporous form or deposited and used on the carrier, with the nanoporous form being preferred for some embodiments.
  • the composite coating of color pigment and matrix material is preferably at least one thin layer, in particular a layer with a thickness in the range from 10 nm to 1000 nm.
  • the proportion of the color pigment in the matrix material is typically in a range from 1 to 50% by volume, based on the matrix material.
  • the composite coating is arranged on the air-permeable carrier.
  • air-permeable support generally refers to any material that receives the composite coating and has a structure through which air can flow, in particular pores or holes.
  • the air permeability of the support is maintained even upon incorporation of the composite coating which is supported by the structure without occluding it so that the filter material is air permeable.
  • the carrier can be a one-piece material, e.g. a ply, sheet or sheet, and/or a multi-part material such as e.g. B. a granulate in a suitable holder or multiple layers, sheets or sheets.
  • Composites are preferably used as the coating on the carrier, which are deposited by evaporation, in particular multi-source evaporation, of a phthalocyanine, in particular metal phthalocyanine, with at least one metal oxide together or successively in a high vacuum on the carrier, with advantageously an optionally provided subsequent tempering the can improve adhesion.
  • Annealing conditions may vary depending on the particular composite materials, but are readily determined by those skilled in the art through routine experimentation. For example, the annealing can be performed at a temperature ranging from 50°C to 200°C and for a time ranging from 10 minutes to 5 hours.
  • SiCh, TiCh or MoOa are used as metal oxides for the composite coating by high vacuum evaporation.
  • MoOa can be easily prepared by thermal evaporation, e.g. B. by resistance heating, are deposited in high vacuum, while SiCh and TiCh can be evaporated at higher temperatures and are therefore typically deposited by electron beam evaporation (as described by Jäger et al. in Adv. Mat. (1996) 93-97) or sputtering .
  • the carrier preferably comprises at least one layer of a layer or sheet material selected from the group consisting of woven textiles, nonwoven textiles, air-permeable plastics, paper, in particular filter paper, cardboard, organic porous materials and inorganic porous materials.
  • the filter material according to the invention is preferably characterized in that the carrier with the composite coating is breathable, particularly suitable for breathing through the filter material, and/or in that the carrier with the composite coating is flexibly deformable.
  • the filter material according to the invention can be used in a freely selectable form as an antiviral active material in respirator masks or in antimicrobial air filters.
  • the filter material according to the invention is advantageously suitable for methods of killing viruses in which the filter material is in contact with the virus or the virus-containing material, e.g. B. air containing the virus or virus-containing material is brought.
  • the color pigment with antiviral activity of the filter material according to the invention is a color pigment which reacts to form singlet oxygen when exposed to light and in the presence of oxygen, the contacting in such a method accordingly takes place in the presence of light and oxygen.
  • FIG. 1 a sectional illustration of an embodiment of the filter material according to the invention
  • FIG. 2 an application of the filter material in a respirator mask
  • FIG. 3 an application of the filter material in an air cleaning device.
  • a layer of the filter material 10 (see Figure 1, not to scale) of a conventional respirator is provided as a carrier 11 on which a composite coating 12 with the color pigment 13, z. B. from ZnPc, and the matrix material 14, z.
  • B. from SiÜ2, with equal volume fractions with a layer thickness of z. B. 300 nm is applied.
  • the adjustment of the filter material 10 for the specific application is done by cutting to the size and shape of a filter mount of an air filter device such. B. a respirator 21 (see Figure 2) or in an air cleaning device 22 (see Figure 3).
  • the viruses are inactivated by air being drawn through the illuminated filter material 10 and passing over the composite coating and passing through it.
  • the transport of the air is z. B. caused by the inhalation pressure in the respirator 21 or with a pumping device of the air purification device 22.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

Ein selbstdesinfizierendes antivirales Filtermaterial (10) umfasst einen luftdurchlässigen Träger (11) und eine mit dem Träger (11) verbundene Komposit-Beschichtung (12), die mindestens ein Farbpigment (13) mit antiviraler Aktivität und ein anorganisches Matrixmaterial (14) umfasst. Das mindestens eine Farbpigment (13) umfasst vorzugsweise mindestens eine Verbindung aus der Gruppe der Phthalocyanine. Das Matrixmaterial ist vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die Metalloxide umfasst. Es werden auch eine Luftfiltereinrichtung, umfassend das selbstdesinfizierende antivirale Filtermaterial, ein Verfahren zur Herstellung des Filtermaterials und ein Verfahren zur Inaktivierung von Viren beschrieben.

Description

SELBSTDESINFIZIERENDES ANTIVIRALES FILTERMATERIAL, DESSEN HERSTELLUNG UND ANWENDUNG, SOWIE LUFTFILTEREINRICHTUNG MIT DEM FILTERMATERIAL
Die Erfindung betrifft ein selbstdesinfizierendes antivirales Filtermaterial sowie eine dieses Filtermaterial enthaltende Luftfiltereinrichtung. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Filtermaterial für Atemschutzmasken oder Luftreinigungsgeräte, wie z. B. in Klimaanlagen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Filtermaterials und ein Verfahren zur Inaktivierung von Viren.
Bekanntermaßen ist es im Falle von Virus-Epidemien von großer Bedeutung, einen Schutz vor der Ansteckung und Weiterverbreitung von Viren durch die Bereitstellung von geeigneten Luftfiltereinrichtungen zu bieten. Luftfiltereinrichtungen sollten neben einer Filterwirkung möglichst auch eine antivirale und selbstdesinfizierende Wirkung haben. Für den persönlichen Schutz ist dabei insbesondere das Tragen von flexiblen Atemschutzmasken oder -filtern sinnvoll oder sogar erforderlich. Herkömmliche, aus der Praxis bekannte Filtermaterialien haben jedoch keine oder nur eine schwache antivirale Wirkung.
Eine vorteilhafte Biozid-freie Methode zur Erzielung einer antiviralen Wirkung besteht in der Nutzung von Farbstoffen, die durch sichtbares Licht und Luftsauerstoff (in seinem natürlichen Grundzustand als Triplett-Sauerstoff) die Bildung von reaktiven, keimtötenden Singulett-Sauer- stoff sensibilisieren, was bereits in der Medizin als so genannte Photodynamische Therapie (PDT) zur Krebsbekämpfung eingesetzt wird. Als geeignete Sensibilisatorfarbstoffe für die Nutzung in Filtermaterialien sind Phthalocyanine aufgrund ihrer breiten Absorption im sichtbaren Spektralbereich, ihrer hohen Lichtbeständigkeit und ihren hohen Quantenausbeuten der Singulett-Sauer- stoff-Erzeugung von besonderem Interesse (siehe z. B. WO 2015/154543 Al). Die Nutzung von Phthalocyaninen zur Ausrüstung von Filtermaterialien ergibt jedoch bisher die folgenden Probleme.
Erstens sind unsubstituierte Phthalocyanine in herkömmlichen Lösungsmitteln unlösliche Pigmente, wodurch eine Beschichtung des Trägermaterials aus der Lösung nicht möglich ist. Zweitens hat die Einführung löslich-machender kationischer Ammoniumgruppen in Phthalocyanine, wie in WO 2015/154543 Al zur Herstellung von dreidimensionalen Maskenfiltern beschrieben ist, neben der äußerst aufwendigen Synthese den Nachteil des langsamen Ausdiffundierens („Ausbluten") der wasserlöslichen Farbstoffe in Gegenwart feuchter (Atem-)Luft. Ähnliches gilt auch für den Einsatz von Phthalocyaninen, die löslich-machende anionische Sulfonsäure- oder Carbonsäuregruppen enthalten, wie in WO 2017/196961 Al beschrieben ist.
Drittens erfordert das Aufpfropfen (Grafting) von Phthalocyanin-Farbstoffen, die reaktive Gruppen enthalten und mit dem Träger eine chemische Verknüpfung eingehen, einen hohen verfahrenstechnischen und synthetischen Aufwand und erlaubt nur die eingeschränkte Anwendung von speziellen Trägern, die über entsprechende Andock-Stellen verfügen (WO 2007/194843 Al).
Schließlich ermöglicht die Einarbeitung von Metallphthalocyaninen in Polymere (siehe WO 2012/064894 Al) prinzipiell eine Beschichtung ohne Ausdiffundieren, allerdings mit einer sehr geringen Singulett-Sauerstoff -Bildungseffizienz, da nur die an der Polymeroberfläche liegenden Farbstoffmoleküle mit Luftsauerstoff reagieren können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Filtermaterial mit antiviraler Wirkung bereitzustellen, mit dem Nachteile herkömmlicher Filtermaterialien vermieden werden. Das antivirale Filtermaterial soll insbesondere auf einfache Weise durch Aufbringung der antiviralen Komponente auf unterschiedlichen Trägern herstellbar sein, eine hohe mechanische Stabilität und Lichtstabilität, auch über lange Zeiträume, aufweisen, sich mit hoher Effizienz unter Raumbedingungen (Luftsauerstoff, Tages- bzw. Raumlicht) selbst sterilisieren, und/oder zur Anwendung in Luftfiltereinrichtungen, insbesondere persönlichen Masken oder Anlagen zur Reinigung von Raumluft, geeignet sein. Des Weiteren ist es die Aufgabe der Erfindung, eine entsprechend verbesserte Luftfiltereinrichtung bereitzustellen, die mit dem Filtermaterial ausgestattet ist und mit der Nachteile herkömmlicher Luftfiltereinrichtungen vermieden werden. Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung des Filtermaterials und eines verbesserten Verfahrens zur Inaktivierung, insbesondere Abtötung, von Viren.
Diese Aufgaben werden jeweils durch das Filtermaterial, die Luftfiltereinrichtung, das Verfahren zur Herstellung des Filtermaterials und das Verfahrens zur Inaktivierung von Viren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. Gemäß einem ersten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die genannte Aufgabe durch ein selbstdesinfizierendes antivirales Filtermaterial gelöst, das einen luftdurchlässigen Träger und eine mit dem Träger verbundene Komposit-Beschichtung aufweist, die mindestens ein Farbpigment mit antiviraler Aktivität und ein anorganisches Matrixmaterial umfasst.
Gemäß einem zweiten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die genannte Aufgabe durch eine Luftfiltereinrichtung, insbesondere eine Atemschutzmaske oder einen Raumluftfilter gelöst, die bzw. der mit einem Filtermaterial gemäß dem ersten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung ausgestattet ist.
Gemäß einem dritten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filtermaterials oder einer seiner Ausführungsformen gelöst, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte umfasst. Es wird der Träger bereitgestellt. Der Träger wird mit dem mindestens einen Farbpigment und dem Matrix- material beschichtet. Die Beschichtung erfolgt z. B. durch eine Deposition (Abscheidung) im Hochvakuum aus der Dampfphase. Bei der Deposition aus der Dampfphase können das mindestens eine Farbpigment und das Matrixmaterial gleichzeitig (Mischverdampfung, Kompositbildung) oder aufeinanderfolgend (Schichtkompositbildung) auf dem Träger abgeschieden werden.
Gemäß einem vierten allgemeinen Gesichtspunkt der Erfindung wird die genannte Aufgabe durch ein Verfahren zur Inaktivierung von Viren gelöst, bei dem das selbstdesinfizierende antivirale Filtermaterial gemäß der Erfindung oder einer der Ausführungsformen unter Einwirkung von sichtbarem Licht in Kontakt mit den Viren oder einem virushaltigen Material gebracht wird.
Das erfindungsgemäße Filtermaterial und die mit diesem Filtermaterial ausgestattete Luftfiltereinrichtung lösen die genannte Aufgabe vorteilhafterweise durch die antivirale, reaktive Wirkung des Farbpigments, das bei Kontakt mit Viruspartikeln, die z. B. aus der Luft und/oder aus Aerosolen in der Luft auf das Filtermaterial treffen und/oder anderweitig in das Filtermaterial gelangt sind, die Viruspartikel in einen nicht-infektiösen Zustand verändert (inaktiviert), insbesondere denaturiert oder zerstört. Das erfindungsgemäße Filtermaterial zeichnet sich daher durch eine Selbstdesinfektion und eine Desinfektion durchtretender Luft aus. Mit dem Begriff "Desinfektion" wird die Überführung aller Viruspartikel oder eines derart großen Anteils der Viruspartikel in den nicht-infektiösen Zustand bezeichnet, dass die behandelte Luft bei Einatmung nicht infektiös ist. Das erfindungsgemäß verwendete anorganische Matrixmaterial hat besondere Vorteile für die Fixierung des mindestens einen Farbpigments und erfüllt drei wichtige Aufgaben: Es erhöht die Haftung auf dem Träger, verbessert die mechanische Stabilität und steigert die Aktivität der antiviralen Komponente. Die Aktivitätssteigerung kann beispielsweise auf einer Erhöhung der Effizienz der Singulett-Sauerstoff -Bildung durch Deaggregierung des mindestens einen Farbpigments (Deaggregierung einer Farbpigmentmatrix) beruhen, das dadurch einen weitgehend molekularen photoaktiven Zustand einnimmt.
Es können aufwendige Synthesen zur Fixierung des mindestens einen Farbpigments und ein Ausdiffundierens des mindestens einen Farbpigments vermieden werden. Die Bildung einer chemischen Verknüpfung des mindestens einen Farbpigments mit dem Träger ist möglich, aber nicht erforderlich. Beschränkungen auf spezielle Träger können damit vermieden werden. Anorganisches Matrixmaterial erlaubt abweichend von einer Polymereinbettung eine Steigerung der Singu- lett-Sauerstoff-Bildungseffizienz, da auch im anorganischen Matrixmaterial enthaltende Farbstoffmoleküle mit Luftsauerstoff in Kontakt kommen können.
Der Begriff "Farbpigment", wie hier verwendet, bezeichnet ein Farbmittel, also eine farbgebende Substanz (Farbstoffmoleküle), welche im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums Licht absorbiert und im Gegensatz zu den löslichen Farbstoffen Teilchen umfasst, die im jeweiligen flüssigen Einsatzmedium oder Umgebungsmilieu bzw. unter den Einsatzbedingungen im Wesentlichen unlöslich sind.
Die erfindungsgemäß verwendeten Farbpigmente mit antiviraler Aktivität sind vorzugsweise Farbpigmente, die bei Belichtung und in Gegenwart von Luftsauerstoff (im Triplett-Zustand) unter Bildung von Singulett-Sauerstoff reagieren können. Die photochemische Bildung von Singulett-Sauerstoff erfolgt dabei besonders bevorzugt bei Belichtung mit sichtbarem Licht mit einer Wellenlänge im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 750 nm. Singulett-Sauerstoff bildet vorteilhafterweise ein starkes Oxidationsmittel, mit dem die Viruspartikel denaturiert oder zerstört werden.
Reaktiver Singulett-Sauerstoff ist bekanntlich in der Lage, Viren abzutöten (vgl. A. Dewilde in "J. Photochem. Photobiol." 36 (1996) 23). Die Bildung des Singulett-Sauerstoffs ermöglicht somit an Luft und bei Tageslicht oder Kunstlicht eine kontinuierliche Selbstdesinfektion des erfindungsgemäßen Filtermaterials und Desinfektion von durchtretender Luft. Das Licht wird vorteilhafterweise durch Umgebungslicht beim Tragen einer Atemschutzmaske bereitgestellt. Eine mit dem Filtermaterial ausgestattete Luftfiltereinrichtung kann ebenfalls für eine Belichtung des Filtermaterials mit Umgebungslicht konfiguriert und/oder mit einer Beleuchtungseinrichtung, z. B. auf der Grundlage von Leuchtdioden, ausgestattet sein, die zur Belichtung des Filtermaterials eingerichtet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das mindestens eine Farbpigment mindestens eine Verbindung aus der Gruppe der Phthalocyanine, wobei diese Gruppe insbesondere unsubstituiertes Phthalocyanin, substituierte Phthalocyaninderivate und Komplexe, insbesondere Metallkomplexe, davon umfasst. Besonders bevorzugt handelt sich dabei um unsubstituiertes Phtha- locyanin selbst (CazhHigNg) oder um Metall-Phthalocyanin-Komplexe, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe, die ZnPc, CIAIPc, FePc, NiPc, CoPc und CuPc (Pc steht hier für Phthalocyanin) umfasst. Die erfindungsgemäß verwendeten Phthalocyaninverbindungen sind typischerweise wasserunlöslich und unsubstituiert. Allerdings ist die Verwendung von substituierten Phthalocyaninen, die vorzugsweise ebenfalls wasserunlöslich sind, ebenfalls möglich. Vorteilhafterweise zeichnen sich die erfindungsgemäß verwendeten Farbpigmente durch eine besonders hohe Ausbeute der Bildung von Singulett-Sauerstoff aus.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden als Metallphthalocyanine für die Kom- positbeschichtung durch Hochvakuumverdampfung ZnPc bzw. CIAIPc verwendet, wobei die Schichtdicken vorzugsweise zwischen 20 nm und 500 nm variieren können.
Mit dem Begriff "anorganisches Matrixmaterial" wird allgemein jede anorganische Verbindung bezeichnet, die im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zumindest teilweise transparent ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das anorganische Matrixmaterial aus der Gruppe ausgewählt, die Metalloxide (einschließlich Siliziumdioxid) umfasst, und besonders bevorzugt aus der Gruppe ausgewählt, die SiCh, TiCh, ZnO, MoOa, und Mischungen daraus (Mischungen von mindestens zwei dieser Verbindungen) umfasst. Diese Matrixmaterialien können in kompakter Form oder in nanoporöser Form hergestellt bzw. auf dem Träger abgeschieden und eingesetzt werden, wobei die nanoporöse Form für einige Ausführungsformen bevorzugt sein kann.
Die Komposit-Beschichtung aus Farbpigment und Matrixmaterial ist vorzugsweise mindestens eine Dünnschicht, insbesondere eine Schicht mit einer Dicke im Bereich von 10 nm bis 1000 nm. Der Anteil des Farbpigments im Matrixmaterial liegt typischerweise in einem Bereich von 1 bis 50 vol-%, bezogen auf das Matrixmaterial.
Die Komposit-Beschichtung ist auf dem luftdurchlässigen Träger angeordnet. Mit dem Begriff "luftdurchlässigen Träger" wird allgemein jedes Material bezeichnet, das die Komposit-Beschichtung aufnimmt und eine von Luft durchströmbare Struktur, insbesondere Poren oder Löcher, aufweist. Vorteilhafterweise bleibt die Luftdurchlässigkeit des Trägers auch bei Aufnahme der Komposit-Beschichtung erhalten, welche von der Struktur getragen wird, ohne sie zu verschließen, so dass das Filtermaterial luftdurchlässig ist. Der Träger kann ein einstückiges Material, wie z. B. eine Lage, ein Blatt oder ein Bogen, und/oder ein mehrteiliges Material, wie z. B. ein Granulat in einer geeigneten Halterung oder mehrere Lagen, Blätter oder Bögen, umfassen.
Als Beschichtung auf dem Träger werden vorzugsweise Komposite verwendet, die durch Verdampfung, insbesondere Mehrquellen-Verdampfung, eines Phthalocyanins, insbesondere Metall- phthalocyanins, mit mindestens einem Metalloxid gemeinsam oder nacheinander im Hochvakuum auf dem Träger abgeschieden werden, wobei vorteilhafterweise eine optional vorgesehene nachträgliche Temperung die Haftung verbessern kann. Temperungsbedingungen können in Abhängigkeit von den jeweiligen Kompositmaterialien variieren, jedoch unschwer vom Fachmann mit Routineversuchen ermittelt werden. Beispielsweise kann die Temperung bei einer Temperatur im Bereich von 50 °C bis 200 °C und für eine Zeitspanne im Bereich von 10 min bis 5 h durchgeführt werden.
In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform werden als Metalloxide für die Kom- positbeschichtung durch Hochvakuumverdampfung SiCh, TiCh oder MoOa verwendet. MoOa kann vorteilhafterweise einfach durch thermisches Verdampfen, z. B. durch Widerstandsheizung, im Hochvakuum abgeschieden werden, während SiCh und TiCh bei höheren Temperaturen verdampft werden können und deshalb typischerweise durch Elektronenstrahlverdampfung (wie z.B. von Jäger et al. in Adv. Mat. (1996) 93-97 beschrieben) oder Sputtern abgeschieden werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine Vielzahl von Materialien zur Bereitstellung des luftdurchlässigen Trägers verfügbar und geeignet sind. Vorzugsweise umfasst der Träger mindestens eine Lage eines schicht- oder blattförmigen Materials, das aus der Gruppe aus gewebten Textilien, ungewebten Textilien, luftdurchlässigen Kunststoffen, Papier, insbesondere Filterpapier, Karton, organischen porösen Materialien und anorganischen porösen Materialien ausgewählt ist. Das erfindungsgemäße Filtermaterial zeichnet sich vorzugsweise dadurch aus, dass der Träger mit der Komposit-Beschichtung atemdurchlässig, insbesondere für eine Atmung durch das Filtermaterial hindurch geeignet, ist und/oder dadurch, dass der Träger mit der Komposit-Beschichtung flexibel deformierbar ist.
Das erfindungsgemäße Filtermaterial kann in frei wählbarer Form als antivirales aktives Material in Atemschutzmasken oder in antimikrobiellen Luftfiltern genutzt werden.
Das erfindungsgemäße Filtermaterial ist vorteilhafterweise für Verfahren zur Abtötung von Viren geeignet, bei denen das Filtermaterial in Kontakt mit den Viren bzw. dem virushaltigen Material, z. B. Luft, welche die Viren oder das virushaltige Material enthält, gebracht wird. Falls es sich bei dem Farbpigment mit antiviraler Aktivität des erfindungsgemäßen Filtermaterials um ein Farbpigment handelt, das bei Belichtung und in Gegenwart von Sauerstoff unter Bildung von Singulett- Sauerstoff reagiert, erfolgt die Kontaktierung bei einem solchen Verfahren dementsprechend in Gegenwart von Licht und Sauerstoff.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen schematisch:
Figur 1: eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filtermaterials;
Figur 2: eine Anwendung des Filtermaterials in einer Atemschutzmaske; und
Figur 3: eine Anwendung des Filtermaterials in einem Luftreinigungsgerät.
In einer konkreten Ausführungsform wird eine Lage des Filtermaterials 10 (siehe Figur 1, nicht maßstäblich) einer herkömmlichen Atemschutzmaske als Träger 11 bereitgestellt, auf den eine Komposit-Beschichtung 12 mit dem Farbpigment 13, z. B. aus ZnPc, und dem Matrixmaterial 14, z.
B. aus SiÜ2, mit gleichen Volumenanteilen mit einer Schichtdicke von z. B. 300 nm aufgetragen wird. Die Anpassung des Filtermaterials 10 für die konkrete Anwendung erfolgt durch Zuschnitt auf die Größe und Form einer Filteraufnahme einer Luftfiltereinrichtung, wie z. B. einer Atemschutzmaske 21 (siehe Figur 2) oder in einem Luftreinigungsgerät 22 (siehe Figur 3). Die Inaktivierung der Viren erfolgt bei Benutzung der Luftfiltereinrichtung, indem Luft durch das beleuchtete Filtermaterial 10 gezogen wird und über die Komposit-Beschichtung streicht und durch diese hindurchtritt. Der Transport der Luft wird z. B. durch den Einatemdruck bei der Atemschutzmaske 21 oder mit einer Pumpeinrichtung des Luftreinigungsgeräts 22 bewirkt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination oder Unterkombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims

Ansprüche
1. Selbstdesinfizierendes antivirales Filtermaterial (10), gekennzeichnet durch
- einen luftdurchlässigen Träger (11), und
- eine mit dem Träger verbundene Komposit-Beschichtung (12), die mindestens ein Farbpigment (13) mit antiviraler Aktivität und ein anorganisches Matrixmaterial (14) umfasst.
2. Filtermaterial gemäß Anspruch 1, bei dem
- das mindestens eine Farbpigment (13) geeignet ist, bei Belichtung und in Gegenwart von Sauerstoff unter Bildung von Singulett-Sauerstoff mit antiviraler Aktivität zu reagieren.
3. Filtermaterial gemäß Anspruch 2, bei dem
- das mindestens eine Farbpigment (13) geeignet ist, bei Belichtung mit sichtbarem Licht im Wellenlängenbereich von 400 nm bis 750 nm zu reagieren.
4. Filtermaterial gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- das mindestens eine Farbpigment (13) mindestens eine Verbindung aus der Gruppe der Phthalocyanine umfasst.
5. Filtermaterial gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- das mindestens eine Farbpigment (13) mindestens eine Verbindung aus der Gruppe aus ZnPc, CIAIPc, FePc, NiPc, CoPc, CuPc und C32H18N8 ist.
6. Filtermaterial gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- das Matrixmaterial (14) aus der Gruppe ausgewählt ist, die Metalloxide umfasst.
7. Filtermaterial gemäß Anspruch 6, bei dem
- das Matrixmaterial (14) aus der Gruppe ausgewählt ist, die SiCh, TiCh, ZnO, MoOa und Mischungen daraus umfasst.
9
8. Filtermaterial gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- die Komposit-Beschichtung (12) Phthalocyanin-Pigmente und mindestens ein Metalloxid umfasst, die eine aus der Dampfphase abgeschiedene Mehrfachschicht oder Mischschicht bilden.
9. Filtermaterial gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- der Träger (11) mindestens ein Material umfasst, das aus der Gruppe aus gewebten Textilien, ungewebten Textilien, luftdurchlässigen Kunststoffen, Papier, Karton, organischen porösen Materialien und anorganischen porösen Materialien ausgewählt ist.
10. Filtermaterial gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- der Träger (11) mit der Komposit-Beschichtung atmungsdurchlässig ist.
11. Filtermaterial gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- der Träger (11) mit der Komposit-Beschichtung flexibel deformierbar ist.
12. Luftfiltereinrichtung, die mit dem selbstdesinfizierenden antiviralen Filtermaterial gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestattet ist.
13. Luftfiltereinrichtung gemäß Anspruch 12, die eine Atemschutzmaske (21) oder einen Luftfilter eines Luftreinigungsgeräts (22), insbesondere einer Klimaanlage, umfasst.
14. Verfahren zur Herstellung des Filtermaterials (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend die Schritte:
- Bereitstellung des luftdurchlässigen Trägers (11), und
- Beschichtung des Trägers (11) mit mindestens einem Farbpigment (13) und einem anorganischen Matrixmaterial (14).
15. Verfahren gemäß Anspruch 14, bei dem die Beschichtung des Trägers (11) eine Deposition des Farbpigments (13) und/oder des Matrixmaterials (14) aus der Dampfphase im Hochvakuum umfasst.
16. Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem die Deposition des Farbpigments (13) und die
Deposition des Matrixmaterials (14) aus der Dampfphase gleichzeitig erfolgen.
17. Verfahren gemäß Anspruch 15, bei dem die Deposition eine Farbpigment-Deposition und nachfolgend eine Matrixmaterial-Deposition umfasst.
18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem nach der Deposition des Farbpigments (13) und des Matrixmaterial (14) eine Temperung des abgeschiedenen Materials erfolgt.
19. Verfahren zur Inaktivierung von Viren, bei dem das selbstdesinfizierende antivirale Filtermaterial (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in Kontakt mit den Viren bzw. einem virushaltigen Material gebracht wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Kontaktierung in Gegenwart von Licht und
Sauerstoff erfolgt.
11
EP21762629.0A 2020-08-12 2021-08-05 Selbstdesinfizierendes antivirales filtermaterial, dessen herstellung und anwendung, sowie luftfiltereinrichtung mit dem filtermaterial Pending EP4196183A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020121204.6A DE102020121204B3 (de) 2020-08-12 2020-08-12 Selbstdesinfizierendes antivirales Filtermaterial, dessen Herstellung und Anwendung, sowie Luftfiltereinrichtung mit dem Filtermaterial
PCT/EP2021/071855 WO2022033948A1 (de) 2020-08-12 2021-08-05 Selbstdesinfizierendes antivirales filtermaterial, dessen herstellung und anwendung, sowie luftfiltereinrichtung mit dem filtermaterial

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4196183A1 true EP4196183A1 (de) 2023-06-21

Family

ID=77543477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21762629.0A Pending EP4196183A1 (de) 2020-08-12 2021-08-05 Selbstdesinfizierendes antivirales filtermaterial, dessen herstellung und anwendung, sowie luftfiltereinrichtung mit dem filtermaterial

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230248876A1 (de)
EP (1) EP4196183A1 (de)
JP (1) JP7687564B2 (de)
DE (1) DE102020121204B3 (de)
WO (1) WO2022033948A1 (de)

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11253544A (ja) * 1997-10-31 1999-09-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 多機能性部材とシート
JP2004350935A (ja) 2003-05-29 2004-12-16 Jigyo Sozo Kenkyusho:Kk フィルター
CN101084342B (zh) * 2004-11-02 2010-09-29 有限会社高·饭研究所 具有杀菌作用的过滤器、口罩等用片材
US20070238660A1 (en) 2006-03-31 2007-10-11 Stephen Michielsen Light activated antiviral materials and devices and methods for decontaminating virus infected environments
JP4962958B2 (ja) 2007-07-27 2012-06-27 国立大学法人弘前大学 可視光応答型光触媒
WO2009146412A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Filligent Limited Protective face mask
JP4738493B2 (ja) 2009-01-06 2011-08-03 清 加藤 マスク
EP2435139B1 (de) 2009-05-29 2016-10-05 Innonix Technologies, Incorporated Zusammensetzungen zur verwendung bei der reduzierung der übertragung menschlicher krankheitserreger
WO2012064894A1 (en) 2010-11-09 2012-05-18 Filligent (Hk) Limited Antimicrobial compositions for incorporation into polymers
CN104116227B (zh) 2014-04-09 2016-06-29 青岛阳光动力生物医药技术有限公司 一种抗菌且有效过滤pm2.5颗粒物的口罩滤片
CN104689642A (zh) * 2015-03-04 2015-06-10 青岛阳光动力生物医药技术有限公司 光能抗菌高效空气滤材及其在空气净化产品中应用
US10617894B2 (en) 2016-04-05 2020-04-14 Innonix Technologies, Incorporated Compositions for reducing inhalation of toxic air pollution components
WO2017196961A1 (en) 2016-05-10 2017-11-16 North Carolina State University Photodynamic compositions, methods of making, and uses thereof
KR101930709B1 (ko) 2016-06-13 2018-12-20 (주)엘지하우시스 광촉매 기능성 필터
FI127163B (en) * 2016-11-17 2017-12-29 Tty-Säätiö photosensitizer
IT201700121151A1 (it) 2017-10-25 2019-04-25 Torino Politecnico Procedimento per l’applicazione di un rivestimento antivirale ad un substrato e relativo rivestimento

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023537392A (ja) 2023-08-31
WO2022033948A1 (de) 2022-02-17
US20230248876A1 (en) 2023-08-10
JP7687564B2 (ja) 2025-06-03
DE102020121204B3 (de) 2021-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
El-Sayed et al. Eco-friendly fabric modification based on AgNPs@ Moringa for mosquito repellent applications
CN109996801B (zh) 光敏剂
CH649525A5 (de) Platin-diaminkomplexe und sie enthaltende arzneimittel zur krebsbehandlung.
DE102013215777A1 (de) Sterilisier- und Desorodiermittel, deren Verfahren zur Herstellung und Verwendungen
DE2925364A1 (de) Verfahren zur stabilisierung von licht- und/oder oxydationsempfindlichen farbstoffen
EP1576060A1 (de) Nanoskalige kern-hülle-teilchen sowie deren herstellung
DE102020121204B3 (de) Selbstdesinfizierendes antivirales Filtermaterial, dessen Herstellung und Anwendung, sowie Luftfiltereinrichtung mit dem Filtermaterial
Ali et al. Green synthesis of antipathogenic particles by utilizing the citrus plant waste and their application in medicated fabrics
DE212022000067U1 (de) Antibakterielle und antivirale photokatalytische Zusammensetzungen
KR20170128993A (ko) 북방수염하늘소 유인용 페로몬 조성물 및 서방형 루어의 제조 방법
DE3033554C2 (de)
EP0116273A1 (de) Markierungsmittel für Textilien, insbesondere für Teppiche, und Verfahren zu deren Herstellung und Anwendung
Jabar et al. Anthocyanin-based natural dyes and nanoscale coatings
Sathish et al. Antioxidant and antimicrobial studies on biosynthesized silver nanoparticles using Bryum medianum Mitt. A Bryophyte from Kolli Hills, Eastern Ghats of Tamilnadu, India
DE19935179B4 (de) Photobiologisch aktive Beschichtungsmasse und ihre Verwendung
DE112006001898B4 (de) Vorrichtung zur Inhalation von Arzneimitteln
AT526726A1 (de) Modifiziertes fasermaterial
US20210068399A1 (en) Agents having efficacy against viruses, allergens, bacteria and odorants, materials including said agents, and methods for producing said agents
WO2022002489A1 (de) Textiles flächengebilde, bekleidung, verfahren zur herstellung bzw. funktionalisierung eines textilen flächengebildes und verwendungen eines an einem textilen flächengebilde gebundenen photosensitizers
CN100366816C (zh) 缓释型防虫与防微生物织物表面改质方法
DE102015000813A1 (de) Verfahren zur Vernichtung von Medikamenten und Giftstoffen und ihren Metaboliten mithilfe von Polyoxometallat-Mikro-und/oder -Nanopartikeln
DE1768126A1 (de) Methoxyalkyladamantane
EP4127076A1 (de) Gegenstand mit einer bioziden beschichtung, verfahren zur beschichtung eines gegenstands und verwendung einer bioziden beschichtung
DE102024120143A1 (de) Zusammensetzung zur kontrolle und bekämpfung von ungezieferbefall und mikrobieller belastung
DE2644442C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines bakteriziden Monochlortriazinfarbstoffes

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230118

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20250902