FI96971B

FI96971B - Ureaperoksidipitoinen kuiturakenne ja sen valmistusmenetelmä

Info

Publication number: FI96971B
Application number: FI941126A
Authority: FI
Inventors: Pekka Vapaaoksa; Kimmo Mustakallio; N Aarto Par
Original assignee: Pekka Vapaaoksa; Kimmo Mustakallio; N Aarto Par
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1994-03-09
Publication date: 1996-06-14
Also published as: DE69519106T2; FI96971C; EP0789796A1; FI941126A0; WO1995024525A1; FI941126A; DE69519106D1; ATE196935T1; AU679623B2; EP0789796B1; AU1851595A; JPH10502709A; CA2185041A1

Description

96971

Ureaperoksidipitoinen kuiturakenne ja sen valmistusmenetelmä

Keksintö kohdistuu ureaperoksidipitoiseen kuituraken-5 teeseen ja sen valmistusmenetelmään.

Kuten tunnettua, ureaperoksidia voidaan käyttää happilähteenä varsin monissa eri käyttötarkoituksissa. Ureaperoksidilla on tunnetusti eräiden bakteerien 10 kasvua hidastava vaikutus. Se ehkäisee myös vahingollisten sienien, kuten homeen kasvua. Ureaperoksidia on käytetty deodoranttina esimerkiksi rikkiyhdisteistä syntyvän hajun poistoon. Se absorboi mm. formaldehydiä, fenolia, rikkivetyä ja rikkihiiltä.

15

Ureaperoksidi on vesiliukoinen, joten se kosteissa olosuhteissa liukenee ja alkaa hajota jo noin 40°C lämpötilassa. Yleensä kankaaseen tai kuituun imeytetty ureaperoksidi liukenee heti kankaasta veteen. Liukoi-20 suuden ja alhaisen hajoamislämpötilan vuoksi kankaaseen imeytetyn ureaperoksidin vaikutukset jäävät lyhytaikaisiksi, mikä rajoittaa tällaisten tekstiilien käyttömahdollisuuksia. Tämä seikka pätee myös yleisesti sairaala- ja hygieniatarkoituksiin käytettyjen viskoosimate-25 riaalien suhteen.

Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan parannus edellä esitetyissä epäkohdissa. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle kuiturakenteelle 3 0 on tunnusomaista pääasiassa se, että kuitu on piihappo- pitoista kuitua, johon ureaperoksidi on imeytetty, : jolloin kuiturakenteen tukirakenne on selluloosaa, erityisesti regeneroitua viskoosiselluloosaa, jossa piihappo on homogeenisesti samaan faasiin jakautuneena. 35 Vastaavasti keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, että kuitu, jonka selluloosaa olevaan tukirakenteeseen on sidottu piihappoa, käsitellään ureaperoksidia sisältävällä liuoksella ureaperok- 96971 2 sidin imeyttämiseksi kuituun.

Kuiturakenne käsittää siis tukirakenteen ja siihen sidotun piihapon. Tukirakenne on selluloosaa, edul-5 lisesti regeneroitua viskoosiselluloosaa, jossa piihappo on homogeenisesti samaan faasiin jakautuneena.

Kuiturakenne voi olla missä tahansa tuotemuodossa, kuten yksittäisinä kuituina tai kuiduista valmistettuna 10 rakenteena, kuten tekstiilirakenteena, esim. kuitukankaana (non-woven). Ureaperoksidi voidaan imeyttää jo kuituihin, minkä jälkeen kuiduista voidaan valmistaa tekstiilirakenne, tai vasta kuiduista tehtyyn tekstiilirakenteeseen.

15

Tutkittaessa ureaperoksidin käyttäytymistä piihappo-pitoisen ja aluminosilikaattipitoisen viskoosikuidun (Visil ja Visil AP) kanssa havaittiin yllättäen, että ureaperoksidin liukeneminen olennaisesti väheni ja 20 tekstiilin antibakteeriset ja desinfektiovaikutukset olennaisesti pitenivät. Antibakteeritesteissä havaittiin, että ureaperoksidipitoinen tekstiili muodosti ympärilleen suojakehän, jonka sisäpuolella ei esiintynyt bakteereja.

25

Tekstiili, joka sisältää runsaasti hapettavia yhdisteitä, on myös normaalitapauksessa erittäin palovaaralleen. Piihappo- tai aluminosilikaattipitoinen epäorgaaninen osa tekstiilissä on tunnetusti palamista 30 hidastava. Tästä johtuen voidaan vaaratta käyttää huomattavasti suurempia ureaperoksidipitoisuuksia :· . kuin tavallisissa tekstiileissä.

Ureaperoksidin määrän säätäminen Visil-tekstiilissä 35 tapahtuu joko imeytysliuoksen väkevyyttä, tekstii lien suhdetta liuosmäärään ja/tai niiden viipymäaikoja liuoksessa säätämällä. Käsittelyn kannalta liuoksen sopivin pitoisuus on välillä 5-250 g/1 ureaperoksidia.

3 96971

Imeytys voidaan suorittaa upottamalla tai suihkuttamalla. Kuituun jäävä ureaperoksidimäärä riippuu tekstiilirakenteesta, imukyvystä ja vedenpidätyskyvystä. Sopiva ureaperoksidin määrä valmiissa kuitu-5 rakenteessa voi olla 0,1—10 p-% kuidun kuivasta painosta, riippuen käyttötarkoituksesta.

Piihappopitoisen viskoosin ja aluminosilikaattia sisältävän viskoosin valmistusmenetelmää ja ominaisuuk-10 siä on selostettu esim. GB-patentissa 1064271 ja suomalaisessa patenttihakemuksessa 916187.

Edellä mainitussa patenttihakemuksessa esitettyyn keksintöön johtaneissa tutkimuksissa havaittiin, että 15 Visil-kuitu käyttäytyy kemiallisesti samaan tapaan kuin piihapon voidaan odottaa käyttäytyvän hydrogeeli-muodoissa (Her, "Chemistry of Silica", ss. 622-714, Wiley, New York, 1979). Tämä antaa mahdollisuuden erilaisten metallikationien ja typpipitoisten ionien, 20 ammoniumionien tai kvaternääristen ammoniumyhdisteiden sitomiseen kuituun.

Antibakteerisia ja biosidisiä ominaisuuksia kuituun voidaan siis saada sitomalla mitä hyvänsä tunnettuja 25 antibakteeriaineita kuituun. Sellaisia tekstiilejä, joissa on antibakteerinen viimeistely, on viime vuosina kehitetty varsin runsaasti, ja perusteellinen luettelo löytyykin esim. M. Burgeois'in esitelmästä "Fibres with Antiseptic Action", INDEX -93, Gongress Papers, 30 Edana, Geneve, 1993. Antibakteeristen tekstiilien käyttö ei ole kuitenkaan yleistynyt haavojen hoidossa, koska niille tulee huomattavan korkea hinta johtuen kalliista aplikointimenetelmistä tai kemikaalikustan-nuksista. Eräiden tuotteiden käyttöä rajoittaa myös 35 myrkyllisyys, haju tai väri.

96971 4

Keksinnön mukaisessa ureaperoksidipitoisessa kuitu-rakenteessa nämä epäkohdat on vältetty. Visil -kuidun kemiallisten ominaisuuksien takia ureaperoksidin sitominen kuituun on helppoa eikä esim. em. julkaisussa 5 kuvattua elektrokemiallista esikäsittelyä tarvita.

Ureaperoksidi on halpa ja tunnettu desinfiointiaine. Väri- ja hajuongelmia ei esiinny. Lisäksi valkaisuja muiden kemiallisten ominaisuuksiensa takia ureape-roksidipitoisten tekstiilimateriaalien käyttöalue 10 lupaa laajemmat markkinat kuin sairaalakäyttö, mikä myös alentaa kustannuksia. Tällaisia muita käyttöjä voivat olla hiusten ja hampaiden valkaisu, hajua poistavat suodattimet ja desinfioivat pyyhkeet. Esimerkiksi hiusten valkaisussa on mahdollista käyttää 15 kuiturakennetta kuitukangaspalan muodossa, joka voidaan kiinnittää valkaistaviksi haluttuihin hiuksiin tehtäessä esim. raitoja. Joutuessaan sopivaan ympäristöön, jossa ureaperoksidi voi vaihtua muuhun aineeseen, ureaperoksidia vapautuu rakenteesta saaden aikaan 20 toivotun vaikutuksen.

Jätteiden käsittelyn kannalta keksinnön mukainen tuote on myös vaivaton, koska se hajoaa kompostoitaessa lämpötilan noustessa yli 40°C ja muuttuu osaksi 25 ravinnerikasta multaa.

Keksinnön mukaisiin rakenteisiin tarkoitetut Visil-kuidut on valmistajan toimesta testattu ja havaittu, etteivät ne sellaisenaan aiheuta ihoärsytystä eivätkä 30 allergiaa. Valmistajan takuut tältä osin eivät ole voimassa, mikäli jatkojalostuksessa käytetään muita kuituja tai kemikaaleja, joista voi jäädä vahingollisia aineita kuituun. Tekstiili- ja kuitualueen ammattimies pystyy kuitenkin valmistamaan kuitu- tai tekstiilira-35 kenteen, jossa kuidut säilyvät puhtaina.

5 96971

Toisaalta on myös tunnettua, että ureaperoksidia on käytetty lääkintä- ja ihonhoitotarkoituksiin, joissa se oikein käytettynä on ongelmatonta. Keksinnön 5 mukaisessa tuotteessa se on sidottu kuituihin, josta se normaalioloissa vapautuu hitaasti, mikä osaltaan pienentää yliannostusvaaraa ja tästä johtuvia mahdollisia haittoja.

10 Ureaperoksidi on kuivana valkoinen kiteinen aine, joka liukenee veteen ja alkoholeihin. Aine hajoaa n. 75 - 78°C:ssa, kosteuden vaikutuksesta jo n. 40°C:ssa, tuottaen ureaa, vettä ja happea. Ureaperoksidia voidaan käyttää mm. vedettömän vetyperoksidin lähteenä, kuivana 15 siinä on n. 36 % H202. Keksintö mahdollistaa siis vety peroksidin varastoinnin kuivana kuiturakenteeseen. Kir jallisuushaun perusteella ureaperoksidi lie on löytynyt sovelluksia mm. kuitujen valkaisussa, kosme-tiikkatuotteissa (permanentit, ym.), synteesireagens-20 seinä, jne. Koska ureaperoksidi liukenee veteen ja säilyy kuivana, voidaan sen vesiliuosta kuituun imeyttämällä valmistaa varastointikuivaa tuotetta, josta vapautuu vetyperoksidia sen joutuessa sopivaan ympäristöön, kuten haavan päälle. Tällaisia tuotteita 25 voitaisiin hyödyntää esimerkiksi haavasiteissä tms.

Ureaperoksidi ei sinänsä vaatisi piihappoa tai Visil-kuitua toimiakseen tai jäädäkseen kuituun. Pelkkien viskoosikuitujenkin sijasta voidaan käyttää mitä 30 hyvänsä kuitua, joka absorboi vettä. Käytännössä ureaperoksidi näyttää kuitenkin jostakin syystä säilyvän parhaiten Visil-kuidussa. Se ei myöskään peseydy niin helposti pois Visil-kuidusta kuin esimerkiksi viskoosista, mikä on osoitettu seuraavassa 35 esimerkissä.

6 96s 7' 1

Esimerkki

Kuituina käytettiin kokeissa tavallista viskoosikuitua 5 Avihaf SD, piihappopitoista viskoosikuitua Visil ja alumiinisilikaattiryhmiä sisältävää piihappopitoista viskoosikuitua Visil AP.

CO(NH2)2 · H202 valmistettiin itse kiteyttämällä urean 10 vetyperoksidi liuoksesta (H202 = 36.8 %) . Tästä liuoksesta valmistettiin kylmään veteen (20°C) 60 g/1 liuos (21.5 g/1 H202). Näytteiden käsittely tapahtui seuraavasti: 15 CO(NH2)2 · H202 -liuos 20°C, 5 min., liemisuhde 1:30 -*· puristettiin 200 % kosteuteen -* A-näytteet kuivattiin (rumpukuivain ilman höyryä), B-näytteet pesu 20 °C vedessä, liemisuhde 1:100 -* puristus 200 % kosteuteen -► kuivaus rumpukuivaimessa ilman höyryä.

20 Näytteistä titrattiin vetyperoksidi seuraavana päivänä, ja tulokset on esitetty taulukossa 1, jossa kuitujen perään on merkitty dtex-arvot ja pituus mm:einä.

25 Taulukko 1.

Näyte H202-%

Avihaf SD 1.7/40 A 1.11

Avihaf SD 1.7/40 B 0.08 30 Visil 2.2/50 A 0.64

Visil 2.2/50 B 0.36

Visil AP 3.5/50 A 0.88

Visil AP 3.5/50 B 0.41 35 Jostakin syystä Visil-kuituun ja Visil AP -kuituun jäi vesipesun jälkeen enemmän ainetta. Avihaf SD -kuituun jäi paremman imukykynsä ansiosta eniten : imeyttämällä, mutta aine lähti lähes täysin pois 7 96971 pelkällä vesihuuhtelulla. Aine näytti myös säilyvän parhaiten Visil-kuidussa.

Näytteitä säilytettiin pöydällä 22°C:ssa n. 60 % 5 suhteellisessa kosteudessa, ja H202 titrattiin päivittäin. Pitoisuudet pysyivät lähes muuttumattomana 3 vrk asti. Taulukossa 2 on esitetty H202 -pitoisuudet 4 vuorokauden kuluttua taulukon 1 näytteillä.

10 Taulukko 2.

Näyte H202-%

Avihaf SD/A 0.37

Avihaf SD/B 0 15 Visil PV/A 0.25

Visil PV/B 0.31

Visil AP/A 0.43

Visil AP/B 0.38 20 Hometesti

Kuiduilla tehtiin pikahometestit niin, että kostutettiin näytepalat tislattuun veteen tehdyllä homeille soveltuvalla ravintoliuoksella. Lisättiin homekanta 25 ja pantiin 37°C:een kasvamaan, maljat luettiin määräajoin. Ureaperoksidia sisältävät kuidut eivät kasvaneet viikon aikana, minkä jälkeen home alkoi kasvaa. Sen sijaan ureaperoksidia sisältämätön kuitu alkoi kasvaa niin, että jo vuorokauden kuluttua malja oli homeen 30 peitossa.

Antibakteerisuustesti

Seuraavassa on lyhyt kuvaus kokeista ureaperoksidipi-35 toisella kuidulla Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853:n kanssa.

96971 8

Pseudomonas aeruainosa-vilielmästä otettiin silmukal-linen bakteerikasvustoa, ja se sekoitettiin noin 3 ml:aan 0,9 % steriiliä NaCl-liuosta. Ravisteltiin 5 putkea hyvin bakteerimassan jakautumiseksi tasaiseksi suspensioksi (neste oli silmälle sameaa). Kaadettiin tämä suspensio ravintoagar-maljalle ja pyöriteltiin maljaa, jotta suspensio jakaantuisi tasaisesti koko maljalle. Laitettiin hetkeksi lämpökaappiin, 30°C, ja 10 sitten kaadettiin suspensio maljalta pois. Maljoille laitettiin stanssilla Visil-kuitukankaasta otettuja "nappeja", läpimitaltaan 7 mm, joihin sitten pipetoi-tiin "Finnpipet"-pipetillä 80 μΐ ureaperoksidiliuosta eri pitoisuuksina (15 % - 3 %) , verrokkeena nappi, 15 jossa oli pelkkä urea. Maljoja inkuboitiin lämpö-kaapissa (30°C) yön yli. Ureaperoksidi tuotti voimakkaat ja selvät estorenkaat ureaperoksidia sisältävän kuitunapin, mutta ei ureanapin ympärille. Estorenkaat säilyivät selvinä usean viikon ajan jääkaappisäilytyk-20 sessä.

Vastaavat kokeet tehtiin Staphylococcus aureus ATCC 25923:n ja Xanthomonas maltoohiliarn kanssa. Esto-renkaat olivat havaittavissa jo 1—3 %:n pitoisuuksilla. 25

Piihappopitoisen viskoosikuidun kilpailukykyinen hinta tekee siitä edullisimman vaihtoehdon keksinnössä käytettävien kuitujen joukossa.

• ·

Claims

1. Ureaperoksidipitoinen kuiturakenne, joka sisältää 5 siihen imeytettyä ureaperoksidia, tunnettu siitä, että kuitu on piihappopitoista kuitua, johon urea-peroksidi on imeytetty, jolloin kuiturakenteen tukirakenne on selluloosaa, erityisesti regeneroitua viskoosiselluloosaa, jossa piihappo on homogeenisesti 10 samaan faasiin jakautuneena.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuiturakenne, tunnettu siitä, että se sisältää ureaperoksidia 0,1—10 p-% kuidun kuivasta painosta. 15

3. Menetelmä ureaperoksidipitoisen kuiturakenteen valmistamiseksi, jossa kuituun imeytetään ureaperoksidia, tunnettu siitä, että kuitu, jonka selluloosaa olevaan tukirakenteeseen on sidottu piihappoa, käsi- 20 tellään ureaperoksidia sisältävällä liuoksella urea-peroksidin imeyttämiseksi kuituun.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että imeytysliuoksen pitoisuus on 5—250 g/1 25 ureaperoksidia. 96971