WO2024103092A2 - Modifiziertes fasermaterial - Google Patents

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WO2024103092A2
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Karl Rametsteiner
Stefan Thumm
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Wenatex Forschung - Entwicklung - Produktion Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a functional fiber material and the production and use thereof.
  • Natural and synthetic fibers are the base materials for a wide range of consumer goods.
  • the area of application of each material is determined by the physical and chemical properties of the fiber. Since in many cases these are not sufficient to achieve the purpose of the consumer goods made from them, further finishing processes for the base material are necessary.
  • the production of a wide variety of consumer goods such as textiles by appropriate modifications of the fiber materials by adding functional additives is common practice. Examples include modifications such as the coating of natural fibers such as cellulose with antistatic, bactericidal, hydrophilic, hydrophobic or flame-retardant substances.
  • the functional properties of a secondary plant substance can be specifically modified by covalently binding it to a fiber material, and that the covalent bond between fibers and secondary plant substance can provide a robust and sustainable fiber material.
  • the properties of the material can be influenced by covalently binding it to a fiber material without the use of toxic and/or environmentally harmful chemicals.
  • Secondary plant substances are natural components of our daily diet and therefore pose no danger to people or the environment, as they are made from biological, sustainable raw materials. Secondary plant substances are biogenic substances in contrast to functional chemicals, which are usually used in the state of the art to modify fiber materials.
  • the process according to the invention can be used to produce environmentally friendly and sustainable fiber material with modified properties.
  • the CO2 footprint can be reduced, among other things, in contrast to conventional production processes.
  • the secondary plant substance(s) can be applied to the fibers or fiber material, for example, by spraying, applying, impregnating, coating using an exhaust process, washing in, if necessary with ultrasound support, mixing, washing or combinations thereof.
  • the secondary plant substances can be applied to the entire fiber material or, depending on the application, only to specific places.
  • secondary plant substances can be distributed proportionately within the fiber material and a further portion can be applied in liquid form (e.g. solution, emulsion, dispersion) and/or solid form (e.g. single-part pigments) on the outside of the fiber material.
  • liquid form e.g. solution, emulsion, dispersion
  • solid form e.g. single-part pigments
  • a further aspect of the present invention relates to the use of a fiber material according to the present invention for producing textile structures, preferably yarns, woven fabrics, knitted fabrics, braids, scrims, felt or nonwovens.
  • Fiber refers to a linear, elementary structure consisting of a fibrous material.
  • the fibrous material can be a biogenic fibrous material (natural fiber) or an organic fibrous material (synthetic fiber).
  • the fiber has an external fiber shape, which results from the longitudinal shape and the cross-sectional shape of the fiber.
  • the ratio of length to diameter should be at least between 3:1 and 10:1; for many textile applications it is over 1000:1. Fibers cannot absorb compressive forces in the longitudinal direction, only tensile forces.
  • secondary plant substances in relation to the present invention refers to substances that are neither produced in energy metabolism nor in the anabolic or catabolic metabolism. They are produced in certain types of plant cells and are distinguished from primary plant substances in that they are not immediately essential for the plant. Biosynthesis pathways that lead to the production of secondary plant substances are summarized under the term secondary metabolism. In contrast to the products of the primary metabolism of plants, secondary plant substances are specific chemical metabolic products. These metabolic products are usually limited to a certain plant species or group and are derived from the primary metabolism.
  • secondary plant substances are divided into different groups, such as polyphenols, carotenoids, phytoestrogens, glucosinolates, terpenes, terpenoids, saponins, protease inhibitors, phytosterols and lectins.
  • Secondary plant substances such as isoprenoids, resins, terpenes and polyphenols are also present in wood and its particles.
  • the at least one secondary plant substance has the possibility of covalently binding to the fiber surface or of adhesively accumulating thereon in the immediate, monomolecular contact layer. This means that the at least one secondary plant substance reacts with reactive groups that are located on the surface of the at least one fiber.
  • the at least one fiber therefore comprises chemically reactive groups on the surface that are at least partially covalently bonded to the at least one secondary plant substance.
  • At least partially in the sense of the present invention means that at least 10% by weight, preferably at least 20% by weight, preferably at least 30% by weight, preferably at least 40% by weight, preferably at least 50% by weight, preferably at least 60% by weight, preferably at least 70% by weight, preferably at least 80% by weight, preferably at least 90% by weight, of the at least one secondary plant substance is covalently bonded to the chemically reactive groups on the surface of the fiber material.
  • the at least one secondary plant substance can also be completely (ie 100% by weight) covalently bonded to the chemically reactive groups of the fiber material.
  • These reactive groups are already present on the at least one fiber or the at least one fiber is modified accordingly using known methods. This is particularly advantageous because the fiber surface modification allows certain reactive groups to be applied that can form a covalent bond with certain secondary plant substances. This makes it possible to modify the entire surface of the fiber material with various secondary plant substances.
  • wash permanence can be achieved in such a way that so-called wash permanence can be achieved. This can also be achieved in particular by the combination of covalent bonding and adhesive anchoring of the secondary plant substance to the fiber material.
  • Wash permanence can be determined, for example, by repeated washing or by other methods known to the person skilled in the art (e.g. based on DIN 53770).
  • DIN 53770 for example, describes a method in which an aqueous extract of the modified fiber material is produced, which is carried out, for example, at a pH value of 5.5, the secondary plant substances contained therein are quantified and compared with the amount of secondary plant substances originally used.
  • the fiber material comprises 0.1 to 10% by weight, preferably 0.2 to 5% by weight, particularly preferably 0.3 to 3% by weight, of the at least one secondary plant substance.
  • the at least one secondary plant substance is preferably a terpenoid or a polyphenol.
  • Terpenes are compounds whose basic structure is built up of isoprene units (C5 units). Terpenoids are also built up of isoprene units, which are characterized by additional functional groups, whereas terpenes comprise pure hydrocarbons. Terpenoids include, among others, alcohol, ether, aldehyde, ketone, carboxylic acid, ester, and glycoside groups, which are chemically reactive groups.
  • Polyphenols are chemical compounds from the group of phenols or hydroxyaromatics. Polyphenols are usually found in the outer layers of fruit, vegetables, and grains. Polyphenols have several aromatic rings in their chemical structure and can contain colorants, flavorings, and tannins. They usually protect plants from predators or can attract insects for pollination with their color. In some plants, polyphenols also serve as protection for the photosynthesis apparatus due to their antioxidant effect and the filtering of high-energy UV-B radiation.
  • terpenoids To classify terpenoids, a distinction is generally made between acyclic, mono-, bi-, tri-, tetra-, penta-, or polycyclic terpene structures, i.e. molecules with no, one, two, three, four, five, or more rings. Depending on the size of the molecule, terpenoids serve as fragrances (e.g. as pheromones or repellents), as adhesives, and as protection against viral, bacterial, and fungal diseases. Terpenoids also make up a large proportion of the known essential oils. Essential oils are widely used to repel insects. A large number of terpenoids also have antimicrobial activity. Terpenoids are active against bacteria, fungi, viruses and protozoa.
  • Cyclic terpenoids preferably bicyclic terpenoids, are often used as solvents in surface treatment agents, in household products (e.g. shoe polishes, floor cleaning agents), as fragrance additives in cosmetics and are a natural component of plant foods (e.g. in oranges, lemons, carrots).
  • terpenoids preferably cyclic terpenoids
  • fiber material modified in this way therefore has properties that are also possessed by the terpenoids used.
  • the terpenoid is a monocyclic or polycyclic terpenoid, preferably a bicyclic, tricyclic, tetracyclic or pentacyclic terpenoid.
  • the terpenoid is a monoterpenoid selected from the group consisting of pyrethrin, thymol, cineole, thujanol, perillic acid, linalool, myrcenol, citral, citronellal, geranic acid, junionone, chrysanthemol, menthol, terpineol, verbenol, carveol, piperitone and camphor, preferably pyrethrin, thymol, cineole, thujanol and/or perillic acid.
  • Monoterpenoids consist of two isoprene units, i.e. a basic structure with 10 carbon atoms. Monoterpenoids are mainly used in industry as fragrances. The covalent bonding of monoterpenoids to the fiber material can, for example, provide a fiber material that is used to prevent unpleasant odors from textiles, upholstery, etc.
  • the terpenoid is a sesquiterpenoid selected from the group consisting of farnesin, bisabolol, armillarin, merulidial, hirsutic acid, nerolidol, zingiberene, germacran, periplanon, elemol, guajan and cedran, preferably farnesin, bisabolol, armillarin, merulidial and/or hirsutic acid.
  • Sesquiterpenoids contain three isoprene units, i.e. a basic structure with 15 carbon atoms. Sesquiterpenoids are mainly used as fragrances and flavorings.
  • the terpenoid is a diterpenoid selected from the group consisting of agelasin, larixol, dehydroabietinol, abietic acid, bolegrevilol, aframodial, phytol, retinol, primarane, nimbiol, forskolin, labdanolic acid, cassaic acid, gibberelan, isopimaric acid, dehydroabietinol and abietic acid, preferably agelasin, larixol, dehydroabietinol, abietic acid, bolegrevilol and/or aframodial.
  • Diterpenoids are made up of four isoprene units (2-methylbutadiene) and can be divided into open-chain and cyclic compounds. Diterpenoids are found in many resins, for example, and in many cases have anti-inflammatory properties.
  • the terpenoid is a sesterpenoid selected from the group consisting of ircinin, neomanoalide, cericeran and dehydroircinin.
  • Sesterterpenoids consist of five isoprene units and are mainly found in lower plants, fungi or in the leaves of potatoes. Sesterpenoids are known for their antibacterial effect (e.g. ircinin), among other things.
  • the covalent bonding of sesterpenoids to the fiber material can provide a material that has antimicrobial properties.
  • the terpenoid is a triterpenoid selected from the group consisting of limonoids, lanosterol, fusidan, fusidic acid, euphan, dammarane, cucurbitan, cucurbitacin, betulin and betulinic acid.
  • Triterpenoids comprise six isoprene units, i.e. a basic structure with 30 carbon atoms. Tetracyclic triterpenoids (lanosterane type, for example) include the important group of steroids and cucurbitacins. Pentacyclic compounds are divided into oleanane, ursan and lupane triterpenoids depending on their basic structure.
  • triterpenoid alcohols and triterpenoid acids in resins (resino acids and resinols) or as triterpenoid sapogenins (saponins).
  • triterpenoid sapogenins saponins
  • Many triterpenoids have important biological functions, e.g. as hormones.
  • the terpenoid is a tetraterpenoid selected from the group consisting of carotene, crocetin and lycopene.
  • Tetraterpenoids contain eight isoprene units, i.e. the basic structure contains 40 carbon atoms. Tetraterpenoids include fat-soluble pigments (lipochromes) in archaea, bacteria, plants and animals. These include carotenes, pure hydrocarbons such as lycopene, and also their oxygen-containing derivatives, the xanthophylls. The binding of a tetraterpenoid to the fiber material can, for example, lead to the coloring/discoloration of the fiber material.
  • the terpenoid is a polyterpenoid selected from the group consisting of betulaprenol, oleanolic acid, ubiquinone and dolochol.
  • the polyphenol is a polyhydroxyphenol, preferably a tannin, a suberin or a lignin.
  • Tannins include polyhydroxyphenols with ortho-positioned hydroxyl groups, especially derivatives (esters) of gallic acid (3,4,5 —trihydroxybenzoic acid) with glucose and related sugars. Depending on the degree of condensation, tannins can be classified as gallotannins (eg glucogallin) or ellagitannins (eg pendunculagin).
  • gallotannins eg glucogallin
  • ellagitannins eg pendunculagin
  • the free hydroxyl groups enable cross-linking with polymers as well as with proteins. This allows amino acids or proteins, which are present on the surface of cells and viruses, to be inventive fiber material. Gases such as oxygen, H2S and ammonia can also be absorbed by the reactive groups of the bound polyphenol.
  • Suberin is a hydrophobic biopolymer that is embedded in the cell walls of plants. As a hydrophobic material, suberin has the natural function of sealing roots and preventing water from passing through.
  • Lignin comprises a group of macromolecules made up of different monomer units (coumaryl, coniferyl, sinapy alcohols, etc.). Lignin is characterized by structures based on phenol complexes (phenylpropanoids) with hydroxyl, methoxy and aryloxy substituents. Lignin is hydrophobic and has a special absorption capacity in the area of binding of multivalent metal ions (Fe, Mn, Gr, etc.) as well as UV light with wavelengths in the range of 100 to 300 nm.
  • multivalent metal ions Fe, Mn, Gr, etc.
  • the material By covalently binding a suberin and/or lignin to the fiber material, the material can, for example, acquire hydrophobic, absorptive and/or UV-resistant properties or these properties can be improved.
  • the tannin is a gallotannin or an ellagitannin.
  • the polyphenol is selected from the group consisting of phytoalexins, preferably resveratrol, flavonols, preferably taxifolene, catechins, flavonoids, anthocyanins, proanthocyanidins, procyanidins, phlobaphenes, resveratrol and isoflavones.
  • Phytoalexins are low-molecular, antimicrobial and antioxidant organic compounds that can be produced by the plant immediately after an infection by microorganisms (such as bacteria or fungi) in order to inhibit their spread, growth or reproduction in the plant. By binding phytoalexins to the fiber material, the material can thus be given antimicrobial properties.
  • the at least one secondary plant substance is a tree resin, preferably rosin, frankincense, mastic or balsam.
  • “Proportionately” means that at least 1% by weight, preferably at least 5% by weight, even more preferably at least 10% by weight, even more preferably at least 20% by weight, even more preferably at least 30% by weight, even more preferably at least 40% by weight, even more preferably at least 50% by weight, even more preferably at least 60% by weight, even more preferably at least 70% by weight, even more preferably at least 80% by weight, even more preferably at least 90% by weight of the secondary plant substances in the form of tree resin, frankincense, mastic or balsam are included in the fiber material.
  • the at least one fiber can have different properties such as strength, texture, size, shape or origin. Fibers are differentiated between natural fibers (natural fibers) and created organic fibers (synthetic fibers).
  • the at least one fiber is preferably a natural fiber or preferably a synthetic fiber.
  • Natural fibres are fibres that come from natural sources such as plants, animals or minerals and can be recycled without further chemical conversion reactions can be used directly.
  • Cellulose-based synthetic fibers are fibers which are produced from cellulose by chemical-technical processes.
  • the natural fiber is a vegetable fiber, preferably a cotton fiber, or a cellulose-based synthetic fiber, preferably a viscose fiber, modal fiber or lyocell fiber.
  • the natural fiber is an animal fiber, preferably wool or silk.
  • Synthetic fibers are made from fiber-forming synthetic macromolecular substances (polymers) which are formed from simple chemical substances (monomers) in the course of polyreactions.
  • the synthetic fiber is a polyester fiber, a polyamide fiber, a preferably oxidatively pretreated polyethylene fiber, a preferably oxidatively pretreated polypropylene fiber, a polyacrylic ester fiber or a polyacrylonitrile fiber.
  • the fiber material according to the invention can comprise fibers of different origins, as stated above. It is therefore particularly preferred that the fiber material comprises at least one fiber from at least two fiber sources.
  • the fiber material according to the invention can comprise 40 to 60% cotton fibers and 40 to 60% other fibers (e.g. sheep's wool fibers or polyester fibers).
  • the secondary plant substance is fixed to the fiber material by covalent bonding and/or adhesive layer structure between the reactive groups of the at least one fiber and the at least one secondary plant substance.
  • the covalent bond is created when the at least one secondary plant substance is brought into contact with the surface of the fiber.
  • the at least a fiber is characterized by a reactive surface which, during or after contact with the secondary plant substance, may be exposed to, for example, elevated temperature (preferably 30 to 80°C, even more preferably 30 to 60°C), microwaves, ultrasound and/or pressure to accelerate the formation of covalent bonds.
  • the covalent bond between fiber material and secondary plant substance can be enabled or improved by (co-)using multifunctional reactive partners such as spacer structures, i.e. coupling spacers such as isocyanates and/or epoxides.
  • multifunctional reactive partners such as spacer structures, i.e. coupling spacers such as isocyanates and/or epoxides.
  • spacer structures/coupling spacers are known to the person skilled in the art and can be di- or trifunctional, capped isocyanates that are present in aqueous form, or difunctional epoxides in aqueous dispersion, dicarboxylic acids, diepoxides, di- or polyisocyanates, diaziridines, or chain extenders.
  • These multifunctional reactive partners can be activated by supplying thermal energy, irradiation with UV light or in the course of a "one pot" reaction.
  • the fiber material can comprise other substances that change the properties of the material. These substances can strengthen or expand the properties of the fiber material obtained through the secondary plant substances.
  • the fiber material comprises wood particles that can serve as latent stores of secondary plant substances, processing aids, preferably finishing agents, lubricants, light stabilizers, UV protection agents to prevent yellowing, softeners to increase fluffiness, pigments, matting agents, biocidal, acaricidal and/or fungicidal active ingredients that are not secondary plant substances.
  • the secondary plant substances are proportionally or entirely in the form of finely divided plant parts, preferably fine wood parts or wood particles.
  • “In its entirety” means that all secondary plant substances in the fiber material according to the invention (i.e. 100% by weight of the secondary plant substances) are present as wood particles. "Proportionately” means that at least 1% by weight, preferably at least 5% by weight, even more preferably at least 10% by weight, even more preferably at least 20% by weight, even more preferably at least 30% by weight, even more preferably at least 40% by weight, even more preferably at least 50% by weight, even more preferably at least 60% by weight, even more preferably at least 70% by weight, even more preferably at least 80% by weight, even more preferably at least 90% by weight of the secondary plant substances are contained in the fiber material in the form of wood particles.
  • the secondary plant substances can therefore be present in part or in their entirety in the form of finely divided plant parts, in particular within or on the fiber surface of the fiber material.
  • the finely divided plant parts can enhance or expand the properties of secondary plant substances that were not introduced by finely divided plant parts.
  • the finely divided plant parts can contain a specific high proportion of secondary plant substances.
  • the finely divided plant parts can be introduced on or into the fiber material for different applications based on their natural composition of secondary plant substances.
  • the secondary plant substances can be introduced in the form of wood particles with other secondary plant substances.
  • larch wood with a high diterpenoid content can be advantageously combined with an addition of isolated (e.g. extract) oak tannin.
  • the introduced finely divided plant parts can have the same origin or be mixtures of finely divided plant parts of different origins.
  • the secondary plant substances can be introduced partially or entirely in the form of finely divided plant parts, preferably wood particles, of different origins.
  • wood particles of different origins.
  • pine wood particles and stone pine wood particles can be introduced in order to combine the secondary plant substances naturally contained in the wood.
  • the secondary plant substances are preferably introduced partially or entirely in the form of fine wood particles or wood particles.
  • the fine wood particles or wood particles introduced are preferably native fine wood particles or wood particles.
  • native fine wood particles or wood particles refers to fine wood particles or wood particles which are not further processed by carbonization, charring or burning.
  • the wood particles have a particle size of less than 50 pm, preferably less than 40 pm, even more preferably less than 30 pm, even more preferably less than 20 pm, even more preferably from 0.1 pm to 20 pm, even more preferably from 0.5 to 10 pm, even more preferably from 1 pm to 5 pm.
  • Such finely divided wood particles can be produced, for example, by cryogenic grinding, preferably by means of impact mills or colloid mills.
  • the size of the wood particles can preferably be determined by means of sieve analysis according to DIN 66165-1-2016-08 or DIN 66165-2. At least 70%, preferably at least 80%, even more preferably at least 90%, even more preferably at least 95%, even more preferably at least 99%, in particular 100%, of the wood particles used according to the invention have the above-mentioned particle size.
  • the wood particles can have any shape.
  • the wood particles are selected from softwood particles, preferably spruce wood particles, fir wood particles, pine wood particles, stone pine wood particles, cedar wood particles, thuja wood particles, yew wood particles or larch wood particles, hardwood particles, preferably beech wood particles, poplar wood particles, birch wood particles, oak wood particles or eucalyptus wood particles, or mixtures thereof.
  • a further aspect of the present invention relates to a method for producing the fibre material.
  • This comprises the step of bringing at least one fibre into contact with at least one secondary plant substance. Before or during the contacting, further steps can be carried out, such as treating the fibre material with plasma, ultrasound, etching, etc. Subsequent treatments, such as thermal fixation or light-induced anchoring of the secondary plant substances to the fibre material can also be advantageous in order to generate stable bonds.
  • the fibre material or the at least one fibre can be modified.
  • the fibre material can be modified both during fibre formation (filament formation) by integration into the fibre structure and, preferably, subsequently on the fibre surface or the surface of the fibre material.
  • the at least one secondary plant substance is in the form of an extract or eluate.
  • Secondary plant substances can be obtained by methods such as steam distillation, extraction or chromatography.
  • young plants typically yield terpene hydrocarbons and the older plants increasingly yield the oxygen-containing derivatives such as alcohols, aldehydes and ketones.
  • Methods for obtaining secondary plant substances are known from the prior art.
  • extract in the sense of the present invention refers to extracts of solid, liquid and/or oily nature from plants, in particular their fruits, roots, rhizomes, stems, shoots, leaves, kernels or seeds, which have been obtained by extraction.
  • the term "eluate” refers to a solid, liquid and/or oily substance that has been separated or dissolved out from plants, in particular their fruits, roots, rhizomes, stems, shoots, leaves, Kernels or seeds obtained by chromatographic separation processes.
  • One advantage of using extracts and eluates is the natural composition of the components of the secondary plant substances they contain.
  • a particular advantage is that the bioavailability of the secondary plant substances contained in extracts can be higher than when using synthetic compositions.
  • a fiber material as described above is used for producing textile fabrics, preferably filters, covers for upholstery, mattresses, pillow fillings, curtains, floor coverings, carpets, clothing, preferably functional clothing for sports applications, hygiene articles, wipes and/or insulating materials.
  • Examples include modifying the absorption properties of a fiber material.
  • the absorption properties of fibers play an important role in a number of applications, such as textiles. It is important that the fibers have a high moisture absorption capacity and subsequently release the absorbed stored moisture quickly.
  • the present invention enables the use of modified, environmentally friendly fiber materials with increased absorption properties to absorb liquids such as water or body fluids such as sweat, blood or urine.
  • Another application includes the decontamination of liquids and gases or the protection against microbes by absorbing and/or eliminating germs on filter materials, face masks, plasters, wound dressings or hygiene articles made of various fiber materials.
  • Disinfectants are widely used in everyday life to prevent the spread of microbes and microbial infections, e.g. in the healthcare sector, in the food industry, in agriculture or in common household products.
  • a major problem resulting from the extensive use of disinfectants is the constant Contamination of the environment by these agents.
  • disinfectants are provided in solutions and applied directly to contaminated surfaces, e.g. in hospitals, on laboratory equipment or on skin wounds. If these substances are not neutralized, e.g. by autoclaving, they accumulate in the wastewater.
  • Biocidal materials such as antimicrobial plastics, coatings or textiles, e.g. in the food packaging industry, in wound dressings or functional clothing, also accumulate in the environment and can be constantly washed out. Such contamination can ultimately lead to the formation of antibiotic-resistant microbial strains.
  • physical absorption of bacteria, viruses, mold and/or their spores on the surface of the fiber material is a great advantage because it prevents the use of physiologically and ecologically questionable fungicides and antibiotics.
  • a further area of application of the present invention concerns the use as packaging material. For packaging films, it is advantageous to prevent or minimize the influence of oxygen on the packaged goods.
  • the perishability/shelf life of food can be improved, since ecologically and health-safe secondary plant substances would bind the oxygen at relevant points in the fiber material, such as the inside of the packaged goods.
  • EP 0 406 461 deals with rosin-based "paper sizing agents". In this process, drying takes place at a temperature of 30 to 35 °C, at which temperatures rosin and the resin acids mainly contained therein (such as abietic acid) do not form a covalent bond with cellulose molecules. 100 parts by weight of the dispersion prepared according to EP 0 406 461 were diluted with 250 parts by weight of deionized water with constant stirring to obtain a liquor with 10% solids content.
  • a blended fabric comprising 55% TENCEL (cellulose fiber according to the Lyocell process; Lenzing) and 45% cotton with a basis weight of 110 g/m 2 absorbed 38% of the liquor during padding at 35° to 40°C and subsequent roller squeezing, which corresponded to 3.8% by weight of rosin based on the cellulose fibers.
  • TENCEL cellulose fiber according to the Lyocell process; Lenzing
  • 45% cotton with a basis weight of 110 g/m 2 absorbed 38% of the liquor during padding at 35° to 40°C and subsequent roller squeezing, which corresponded to 3.8% by weight of rosin based on the cellulose fibers.
  • Example 1 To a liquor according to Example 1, 5 parts by weight of tannin from oak wood with a fineness of 0.5 to 1.0 pm, 3 parts by weight of poly-DADMAC (poly-diallyl-dimethyl-ammonium chloride; water-soluble organic polymer used in the paper industry as a fixing agent) as a dispersant and 4.5 parts by weight of MEIKANATE CX (as a 20% dispersion in water; cationically blocked hexamethylene diisocyanate as a spacer, bonding link between tannin and cellulose) were added. The total solids content of the liquor was 14.5%.
  • poly-DADMAC poly-diallyl-dimethyl-ammonium chloride
  • MEIKANATE CX as a 20% dispersion in water; cationically blocked hexamethylene diisocyanate as a spacer, bonding link between tannin and cellulose
  • a mixed fabric comprising 55% TENCEL (cellulose fiber according to the Lyocell process; Lenzing) and 45% cotton with a basis weight of 110 g/m 2 absorbed 46% of the liquor during padding at 35° to 40°C and subsequent roller squeezing, which corresponded to 6.7% by weight of active substance based on the fabric.
  • TENCEL cellulose fiber according to the Lyocell process; Lenzing
  • 45% cotton with a basis weight of 110 g/m 2 absorbed 46% of the liquor during padding at 35° to 40°C and subsequent roller squeezing, which corresponded to 6.7% by weight of active substance based on the fabric.
  • the fabric was dried and fixed at 200°C for 10 seconds.
  • the fabric produced using this process showed a pronounced bactericidal effect (log 3.8; gram-positive and gram-negative bacteria) in accordance with DIN EN ISO 20743.
  • the fixation of house dust mites and their eggs on the fiber surface was observed microscopically, which significantly reduced the proliferation of house dust mites.
  • the adhesive effect of the covalently bound rosin as well as the denaturing properties of the also covalently bound tannin remain effective even in the micro- and nanoscale range.
  • the dispersion contained 7.5% mastic, 0.4% perillic acid and 2.5% cationic co-polymethacrylate as reactive auxiliary colloid.
  • a blended fabric comprising 55% TENCEL (cellulose fiber according to the Lyocell process; Lenzing) and 45% cotton with a basis weight of 110 g/m 2 absorbed 36% of the liquor during padding at 35° to 40°C and subsequent roller squeezing, which corresponded to 6.7% by weight of active substance based on the fabric.
  • TENCEL cellulose fiber according to the Lyocell process; Lenzing
  • 45% cotton with a basis weight of 110 g/m 2 absorbed 36% of the liquor during padding at 35° to 40°C and subsequent roller squeezing, which corresponded to 6.7% by weight of active substance based on the fabric.
  • the fabric was dried at 180°C for 20 seconds and fixed.
  • the resulting fabric showed a pronounced fungicidal effect according to DIN EN 14119. This fungicidal effect was particularly effective against Aspergillus niger, but also against skin-causing fungi such as Candida albicans and Candida kef yr.

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Abstract

Die vorliegende Patentanmeldung betrifft ein Fasermaterial umfassend mindestens eine Faser, an die mindestens ein sekundärer Pflanzenstoff kovalent gebunden ist, wobei die mindestens eine Faser an der Oberfläche chemisch reaktive Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -OH, -CO-, -COOH, -CHO, NH2, -NH-, -CONH-, -NHCONH-, -COOR, -NHCOO- und -C=C-, umfasst, die zumindest teilweise mit dem mindestens einem sekundären Pflanzenstoff kovalent verbunden sind.

Description

MODIFIZIERTES FASERMATERIAL
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erf indung betri f ft ein funktionelles Fasermaterial und die Herstellung und Verwendung dergleichen .
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Natur- und Synthese fasern sind Basismaterialien für eine breite Palette von Gebrauchsgütern . Der Einsatzbereich des j eweiligen Materials wird durch die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Faserstof fs vorgegeben . Da diese in vielen Fällen zur Zielerfüllung des daraus gefertigten Gebrauchsgegenstandes oft nicht ausreichend sind, sind weitere Veredlungsprozesse des Basismaterials notwendig . Die Erzeugung verschiedenster Gebrauchsgegenstände wie Textilien durch entsprechende Modi fikationen des Fasermaterialien durch das Hinzufügen funktioneller Additive ist gängige Praxis . Beispiele umfassen die Modi fi zierung wie z . B . die Beschichtung von Naturfasern wie Zellulose mit antistatischen, bakteriziden, hydrophilen, hydrophoben oder flammhemmenden Substanzen .
Wesentliche Nachtei le bisherigere Fasermaterialien ist j edoch der Einsatz umweltschädlicher Funktionschemikalien, welche sich wieder im Rahmen von Wasch- oder Abrasionsprozessen vom Fasermaterial lösen können und in die Umwelt gelangen . Rund 8000 Chemikalien kommen beispielsweise in der Produktion von Textilien zum Einsatz , die zum Teil gi ftig und krebserregend sind . Dazu zählen unter anderem Substanzen wie eine Vielzahl von Pigmenten zum Färben, Phosphorsäureester zur antistatischen Ausrüstung oder Tetraalkylammoniumverbindungen zur antimikrobiellen Ausrüstung verschiedenster Faserstoffe . Die meisten Funktionschemikalien werden lediglich als Verarbeitungshil fsmittel während der Produktion von Textilien eingesetzt und bereits während des Herstellungsprozesses wieder ab- bzw . herausgewaschen .
Der viel fältige Einsatz von modi fi zierten bzw . veredelten Faserstof fen in verschiedensten Bereichen verdeutlicht die Nützlichkeit solcher Materialen, j edoch hat sich gezeigt , dass die bisherigen Lösungen, hinsichtlich Toxikologie und Abbaubarkeit , eine geringe Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit aufweisen .
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein nachhaltiges Fasermaterial bereitzustellen, welches modi fizierte Eigenschaften, eine verlängerte Nutzbarkeit und eine hohe Umweltverträglichkeit besitzt .
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Daher betri f ft die vorliegende Erfindung ein Fasermaterial umfassend mindestens eine Faser, an die mindestens einen sekundärer Pflanzenstof f kovalent gebunden ist , wobei die mindestens eine Faser an der Oberfläche chemisch reaktive Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -OH, -CO- , -COOH, - CHO, -NH2 , -NH- , -CONH- , -NHCONH- , -COOR, -NHCOO- und -C=C- , umfasst , die zumindest teilweise mit dem mindestens einem sekundären Pflanzenstof f kovalent verbunden sind .
Es hat sich überraschender Weise gezeigt , dass durch die kovalente Bindung eines sekundären Pflanzenstof fs an ein Fasermaterial die funktionellen Eigenschaften des Materials zielgerichtet modi fi ziert und durch die kovalente Bindung zwischen Fasern und sekundären Pflanzenstof f ein robustes und nachhaltiges Fasermaterial bereitgestellt werden kann . Je nach Struktur und Eigenschaft des sekundären Pflanzenstof f kann durch die kovalente Bindung an ein einen Faserstof f , die Eigenschaft des Materials ohne den Einsatz toxischer und/oder umweltschädlicher Chemikalien beeinflusst werden . Sekundäre Pflanzenstof fe sind natürliche Bestandteile der täglichen Ernährung und stellen somit keine Gefahr für Umwelt und Mensch dar, da diese aus biologischen, nachhaltigen Rohstof fen hergestellt werden . Sekundäre Pflanzenstof fe sind biogene Stof fe im Gegensatz zu Funktionschemikalien, welche üblicherweise im Stand der Technik zur Modi fikation von Fasermaterialien eingesetzt werden .
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betri f ft ein Verfahren zur Herstellung eines Fasermaterials der vorliegenden Erfindung umfassend den Schritt des Inkontaktbringens mindestens einer Faser mit mindestens einem sekundären Pflanzenstof f , wobei die mindestens eine Faser an der Oberfläche chemisch reaktive Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -OH, -CO-, -COOH, -CHO, -NH2, -NH-, -CONH-, -NHCONH-, - COOR, -NHCOO- und -C=C- , umfasst, die zumindest teilweise mit dem mindestens einem sekundären Pflanzenstoff kovalent verbindbar sind.
Es hat sich gezeigt, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren umweltfreundliche und nachhaltiges Fasermaterial mit modifizierten Eigenschaften hergestellt werden kann. Durch den Einsatz unveränderter biologisch Rohstoffe durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann u.a. der C02-Fußabdruck im Gegensatz zu gängigen Produktionsprozessen verringert werden. Durch die Funktionalisierung von Fasern mittels des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung können Gebrauchsfunktion realisiert werden, die typisch für einen bestimmten Verwendungszweck des entsprechenden Artikels ist. Der oder die sekundären Pflanzenstoffe können beispielsweise durch Aufsprühen, Aufträgen, Imprägnieren, Beschichten mittels Ausziehverfahren, Einwaschen gegebenenfalls mit Ultraschallunterstützung, Mischen, Waschen oder Kombinationen daraus auf die Fasern bzw. dem Fasermaterial erfolgen. Die sekundären Pflanzenstoffe können dabei auf das ganze Fasermetrial oder, je nach Anwendung, nur an spezifischen Stellen aufgebracht werden. Beispielsweise können sekundäre Pflanzenstoffe anteilmäßig innerhalb des Fasermaterials verteilt werden und ein weiterer Anteil kann in flüssiger Form (z.B. Lösung, Emulsion, Dispersion) und/oder fester Form (z.B. f einst-teilige Pigmente) auf der Außenseite des Fasermaterials aufgetragen werden.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die Verwendung eines Fasermaterials gemäß der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von textilen Strukturen, vorzugsweise von Garnen, Gewebe, Gestrick, Gewirk, Geflecht, Gelege, Filz oder Vliesstoff.
BESCHREIBUNG DER AUS FÜHRUNGS FORMEN
„Faser", wie hier verwendet, bezieht sich auf ein lineares, elementares Gebilde, das aus einem Faserstoff besteht. Der Faserstoff kann ein biogener Faserstoff (Naturfaser) oder ein organischer Faserstoff (Kunstfaser) sein. Die Faser hat eine äußere Faserform, welche sich aus der Längsform und der Querschnittsform der Faser ergibt. Das Verhältnis von Länge zu Durchmesser sollte mindestens zwischen 3:1 und 10:1 liegen; für viele textile Anwendungen liegt es bei über 1000:1. Fasern können in Längsrichtung keine Druck-, sondern nur Zugkräfte auf nehmen .
Unter dem Begriff „sekundäre Pflanzenstoffe" in Bezug auf die vorliegende Erfindung sind Substanzen zu verstehen, die weder im Energiestoffwechsel noch im aufbauenden (anabolen) oder im abbauenden (katabolen) Stoffwechsel produziert. Sie werden in bestimmten Zelltypen der Pflanzen hergestellt und grenzen sich von primären Pflanzenstoffen dadurch ab, dass sie für die Pflanze nicht unmittelbar lebensnotwendig sind. Biosynthesewege, die zur Herstellung sekundärer Pflanzenstoffe führen, werden unter dem Begriff Sekundärstoffwechsel zusammengefasst. Bei sekundären Pflanzenstoffen handelt es sich im Gegensatz zu den Produkten des Primärstoffwechsel der Pflanzen um spezifische chemische Stoffwechselprodukte. Diese Stoffwechselprodukte sind meist auf eine bestimmte Pflanzenart oder Gruppe beschränkt und leiten sich aus dem Primärstoffwechsel ab. Aufgrund ihrer chemischen Struktur und funktionellen Eigenschaften werden sekundäre Pflanzenstoffe in verschiedene Gruppen eingeteilt, wie beispielsweise Polyphenole, Carotinoide, Phytoöstrogene, Glucosinolate, Terpene, Terpenoide, Saponine, Protease-Inhibitoren, Phytosterine und Lektine. Sekundäre Pflanzenstoffe wie Isoprenoide, Harze, Terpene und Polyphenole sind beispielsweise auch in Holz und Partikeln davon vorhanden .
Der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff hat in der unmittelbaren, monomolekularen Kontaktschicht die Möglichkeit sich mit der Faseroberfläche kovalent zu binden bzw. daran adhäsiv zu kumulieren. D.h. der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff reagiert mit reaktiven Gruppen, die sich an der Oberfläche der mindestens einen Faser befinden. Die mindestens eine Faser umfasst an der Oberfläche daher chemisch reaktive Gruppen, die zumindest teilweise mit dem mindestens einem sekundären Pflanzenstoff kovalent verbunden sind. „Zumindest teilweise", im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass mindestens 10 Gew%, vorzugsweise mindestens 20 Gew%, vorzugsweise mindestens 30 Gew%, vorzugsweise mindestens 40 Gew%, vorzugsweise mindestens 50 Gew%, vorzugsweise mindestens 60 Gew%, vorzugsweise mindestens 70 Gew%, vorzugsweise mindestens 80 Gew%, vorzugsweise mindestens 90 Gew%, des mindestens einen sekundären Pflanzenstoffs mit den chemisch reaktiven Gruppen an der Oberfläche des Fasermaterials kovalent verbunden sind. Der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff kann auch zur Gänze (d.h. 100 Gew%) mit den chemisch reaktiven Gruppen des Fasermaterials kovalent verbunden sein. Reaktive Gruppen, die geeignet sind mit einem oder mehreren sekundären Pflanzenstoffen eine kovalente Bindung einzugehen umfassen -OH, -CO-, - COOH, -CHO, -NH2, -NH-, -CONH-, -NHCONH-, -COOR, -NHCOO- und/oder -C=C- Gruppen. Diese reaktiven Gruppen sind an der mindestens einen Faser bereits vorhanden oder die mindestens eine Faser wird entsprechend mit bekannten Verfahren modifiziert. Dies ist insbesondere von Vorteil, da aufgrund der Faseroberflächenmodifikation bestimmte reaktive Gruppen aufgebracht werden können, die mit bestimmten sekundären Pflanzenstoffen eine kovalente Bindung eingehen können. Dadurch wird es ermöglicht das Fasermaterial in seiner gesamten Oberfläche mit verschiedenen sekundären Pflanzenstoffen zu modifizieren.
Im erfindungsgemäßen Fasermaterial werden sekundäre Pflanzenstoffe durch kovalente Bindungen derart gebunden, dass eine sogenannte Waschpermanenz realisiert werden kann. Dies kann auch insbesondere durch die Kombination von kovalenter Bindung und adhäsiver Verankerung des sekundären Pflanzenstoffs an das Fasermaterial erreicht werden. Waschpermanenz kann z.B. durch mehrmaliges Waschen oder durch sonstige Verfahren, die dem Fachmann bekannt sind (z.B. in Anlehnung an DIN 53770) , bestimmt werden. In der DIN 53770, beispielsweise, wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ein wässriger Auszug des modifizierten Fasermaterials, der beispielsweise bei einem pH-Wert von 5,5 durchgeführt wird, hergestellt, die darin befindlichen sekundären Pflanzenstoffe quantifiziert und der ursprünglich eingesetzten Menge an sekundären Pflanzenstoffen gegenübergestellt werden. Es hat sich gezeigt, dass der Effekt des mindestens einen sekundären Pflanzenstoffs im Fasermaterial besonders bei einer bestimmten Menge zur Geltung kommt. Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung umfasst das Fasermaterial 0,1 bis 10 Gew%, vorzugsweise 0,2 bis 5 Gew%, besonders bevorzugt 0,3 bis 3 Gew%, des mindestens einen sekundären Pflanzenstoffs.
Um dem erfindungsgemäßen Fasermaterial antistatische, abriebfeste, absorbierende, geruchsneutralisierende, insektizide, akarizide, bevorzugt antimikrobielle Eigenschaften oder eine Kombination dieser zu verleihen, ist der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff vorzugsweise ein Terpenoid oder ein Polyphenol .
Terpene sind Verbindungen deren Grundgerüst auf Isopreneinheiten (C5-Einheiten) aufgebaut ist. Terpenoide bauen ebenfalls auf Isopreneinheiten auf, welche durch zusätzliche funktionelle Gruppen gekennzeichnet sind, wohingegen Terpene reine Kohlenwasserstoffe umfassen. Terpenoide umfassen unter anderem Alkohol-, Ether-, Aldehyd-, Keton-, Carbonsäure-, Ester-, sowie Glykosidgruppen, welche chemisch reaktive Gruppen darstellen. Polyphenole sind chemische Verbindungen aus der Stoffgruppe der Phenole beziehungsweise der Hydroxyaromaten. Polyphenole befinden sich meist in den Randschichten von Obst, Gemüse und Getreide. Polyphenole zeigen in ihrer chemischen Struktur mehrere aromatische Ringe und können Farbstoffe, Geschmacksstoffe und Tannine umfassen und schützen Pflanze meist vor Fressfeinden oder können durch ihre Farbe Insekten zur Bestäubung anlocken. Manchen Pflanzen dienen Polyphenole aufgrund ihrer antioxidativen Wirkung und der Filterung energiereicher UV-B-Strahlung auch als Schutz für den Photosynthese- Apparat .
Zur Klassifizierung von Terpenoiden wird generell zwischen acyclischen, mono-, bi-, tri-, tetra-, penta-, bzw. polycyclischen Terpenstrukturen unterschieden, also Molekülen ohne, mit einem, mit zwei, drei, vier, fünf bzw. mehreren Ringen. Terpenoide dienen je nach Molekülgröße als Duftstoffe (z.B. als Pheromone oder Repellenten) , als Klebstoffe, sowie als Schutz gegenüber viralen, bakteriellen und pilzbedingten Krankheiten. Terpenoide bilden auch einen großen Anteil der bekannten ätherischen Öle. Ätherische Öle sind zur Abwehr von Insekten weit verbreitet. Eine große Anzahl von Terpenoiden besitzt auch antimikrobielle Aktivität. Terpenoide sind aktiv gegen Bakterien, Pilze, Viren und Protozoen.
Cylische Terpenoide, bevorzugt bicyclische Terpenoide finden häufig Anwendung als Lösungsmittel in Oberflächenbehandlungsmitteln, in Haushaltsprodukten (z. B. Schuhcremes, Bodenreinigungsmittel) , als Duftzusatz in Kosmetika und sind ein natürlicher Bestandteil pflanzlicher Lebensmittel (z. B. in Orangen, Zitronen, Karotten) .
Erfindungsgemäß können Terpenoide, vorzugsweise cylische Terpenoide kovalent am Fasermaterial gebunden werden, um die Eigenschaften des Fasermaterials entsprechend zu modifizieren. Dadurch ist es möglich Eigenschaften von Terpenoiden im/ am Fasermaterial zu „integrieren". Derart modifiziertes Fasermaterial weist dadurch Eigenschaften auf, die auch die eingesetzte Terpenoide aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein monozyklisches oder polyzyklisches Terpenoid, vorzugsweise ein bizyklisches, trizyklisches, tetrazyklisches oder pentazyklisches Terpenoid. Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoidein Monoterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pyrethrin, Thymol, Cineol, Thujanol, Pe- rillasäure, Linalool, Myrcenol, Citral, Citronellal, Geranium- säure, Junionon, Chrysanthemol , Menthol, Terpineol, Verbenol, Carveol, Piperiton und Campher, vorzugsweise Pyrethrin, Thymol, Cineol, Thujanol und/oder Perillasäure .
Monoterpenoide bestehen aus zwei Isopreneinheiten, also ein Grundgerüst mit 10 C-Atomen. Monoterpenoide werden vor allem in der Industrie als Duftstoffe eingesetzt. Durch die kovalente Bindung von Monoterpenoiden am Fasermaterial kann beispielsweise ein Fasermaterial bereitgestellt werden, welches zur Vermeidung von unangenehmen Gerüchen von Textilwaren, Polster, etc. dient.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein Sesquiterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Farnesin, Bisabolol, Armillarin, Merulidial, Hirsutumsäure, Nerolidol, Zingiberen, Germacran, Periplanon, Elemol, Guajan und Cedran, vorzugsweise Farnesin, Bisabolol, Armillarin, Merulidial und/oder Hirsutumsäure .
Sesquiterpenoide umfassen drei Isopreneinheiten, also ein Grundgerüst mit 15 C-Atomen. Sesquiterpenoide werden vorwiegend als Riech- und Aromastoffe eingesetzt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein Diterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Agelasin, Larixol, Dehydro- abietinol, Abietinsäure, Bolegrevilol , Aframodial, Phytol, Retinol, Primaran, Nimbiol, Forskolin, Labdanolsäure, Cassain- säure, Gibberelan, Isopimarsäure, Dehydroabietinol und Abietinsäure, vorzugsweise Agelasin, Larixol, Dehydroabietinol, A- bietinsäure, Bolegrevilol und/oder Aframodial.
Diterpenoide sind aus vier Isopreneinheiten ( 2-Methylbuta- dien) aufgebaut und lassen sich in offenkettige und cyclische Verbindungen unterteilen. Diterpenoide kommen z.B. in vielen Harzen vor und weisen vielen Fällen entzündungshemmende Eigenschaften auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein Sesterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ircinin, Neomanoalid, Ceri- ceran und Dehydroircinin .
Sesterterpenoide bestehen aus fünf Isopreneinheiten und finden sich hauptsächlich in niederen Pflanzen, Pilzen oder in den Blättern der Kartoffel. Sesterpenoide sind bekannt u.a. für ihre antibakterielle Wirkung (z.B. Ircinin) . Bevorzugt kann durch die kovalente Bindung von Sesterpenoide am Fasermaterial ein Material bereitgestellt werden, welches antimikrobielle Eigenschaften aufweist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein Triterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Limonoiden, Lanosterol, Fusidan, Fusidinsäure, Euphan, Dammaran, Cucurbitan, Cucur- bitacin, Betulin und Betulinsäure. Triterpenoide umfassen sechs Isopreneinheiten, also ein Grundgerüst mit30 C-Atomen. Zu den tetracyclischen Triterpeno- iden (Lanosteran-Typ, beispielsweise) zählen die wichtige Gruppe der Steroide und die Cucurbitacine . Bei den pentacyclischen Verbindungen wird je nach Grundgerüst Triterpenoide vom Oleanan-, Ursan- bzw. Lupan-Typ unterschieden. Diese kommen z.B. als Triterpenoidalkohole und Triterpenoidsäuren in Harzen (Resinosäuren und Resinole) oder als Triterpenoidsapogenine (Saponine) vor. Viele Triterpenoide besitzen wichtige biologische Funktionen, z.B. als Hormone.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein Tetraterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carotin, Crocetin und Ly- copin .
Tetraterpenoide umfassen acht Isopreneinheiten, d.h. das Grundgerüst umfasst 40 C-Atomen. Zu den Tetraterpenoiden gehören fettlösliche Pigmente (Lipochrome) in Archaeen, Bakterien, Pflanzen und Tieren. Hierzu zählen Carotine, reine Kohlenwasserstoffe wie Lycopin, und auch deren sauerstoffhaltigen Derivate, die Xanthophylle . Die Bindung eines Tetraterpenoids am Fasermaterial kann beispielsweise zur Färbung/Verf ärbung des Fasermaterials führen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Terpenoid ein Polyterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Betulaprenol , Oleanolsäure, Ubichinon und Dolochol.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Polyphenol ein Polyhydroxyphenol, vorzugsweise ein Tannin, ein Suberin oder ein Lignin.
Tannine umfassen Polyhydroxyphenole mit orthoständigen Hydroxylgruppen, insbesondere Abkömmlinge (Ester) der Gallussäure (3,4,5 —Trihydroxybenzoesäure) mit Glukose und verwandten Zuckern. Je nach Kondensationsgrad können Tannine zwischen Gallotanninen (z.B. Glucogallin) oder Ellagitanninen (z.B. Pendunculagin) unterschieden werden. Die freien Hydroxylgruppen ermöglichen eine Quervernetzung mit Polymeren als auch mit Proteinen. Dadurch können Aminosäuren oder Proteine, welche an der Oberfläche von Zellen und Viren präsent sind, durch das erfindungsgemäße Fasermaterial absorbiert werden . Gase wie Sauerstof f , H2S und Ammoniak können durch die reaktiven Gruppen der gebunden Polyphenol ebenfalls absorbiert werden .
Suberin ist ein hydrophobes Biopolymer, das in den Zellwänden von Pflanzen eingelagert ist . Als hydrophobes Material hat Suberin die natürliche Funktion, Wurzeln zu versiegeln und den Wasserdurchtritt zu verhindern .
Lignin umfasst eine Gruppe von Makromolekülen aus unterschiedlichen Monomerbausteinen ( Cumaryl- , Coni feryl- , Sinapyi- alkoholen etc . ) . Kennzeichen von Lignin sind Strukturen auf Basis von Phenolkomplexen ( Phenylpropanoiden) mit Hydroxyl- , Methoxy— und Aryloxy —Substituenten . Lignin ist hydrophob und weist besondere Absorptions fähigkeit im Bereich der Bindung von mehrwertigen Metallionen ( Fe , Mn, Gr, etc . ) sowie Anteile des UV-Lichtes mit Wellenlängen im Bereich von 100 bis 300 nm auf .
Durch die kovalente Bindung eines Suberins und/oder Lignins am Fasermaterial kann das Material beispielsweise hydrophobe , absorptive und/oder UV-resistente Eigenschaften erhalten bzw . können diese Eigenschaften verbessert werden .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Tannin ein Gallotannin oder ein Ellagitannin .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist das Polyphenol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus der Phytoalexine , vorzugsweise Resveratrol , der Flavonolole , vorzugsweise Taxi folen, der Catechine , der Flavonoide , der Anthocyane , der Proanthocyanidine , der Procyanidine , der Phlobaphene , Resveratrol und der I sof- lavone .
Phytoalexine , beispielsweise , sind niedermolekulare , antimikrobielle und antioxidativ wirksame organische Verbindungen, die unmittelbar nach einer Infektion durch Mikroorganismen (wie Bakterien oder Pil zen) von der Pflanze produziert werden können, um deren Ausbreitung, Wachstum oder Vermehrung in der Pflanze zu hemmen . Durch die Bindung von Phytoalexine am Fasermaterial , kann dem Material somit antimikrobielle Eigenschaften verliehen werden . Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff ein Baumharz, vorzugsweise Kolophonium, Weihrauch, Mastix oder Balsam.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass ein wesentlicher Teil der antibiotischen, insbesondere der antimikrobiellen, Wirkung von Verbindungen nicht auf diverse Stoffwechseleinflüsse in Mikroorganismen beruht, sondern auf die Klebstoff eigenschaf ten fester Harze (wie z.B. Kolophonium) . Die physikalische Ausbreitung von Mikroben kann durch die kova- lente/adhäsive Bindung eines Baumharzes am Fasermaterial be- bzw. verhindert werden, da Pilzmyzele, Insekten, Milben, Bakterien, Viren und dgl . durch Adhäsivkräfte am Harz kleben bleiben Der sekundäre Pflanzenstoff kann anteilig oder zur Gänze in Form von Baumharz, vorzugsweise Kolophonium, Weihrauch, Mastix oder Balsam, eingebracht werden. In diesem Zusammenhang bedeutet „zur Gänze", dass alle sekundären Pflanzenstoffe im erfindungsgemäßen Fasermaterial (d.h. 100 Gew% der sekundären Pflanzenstoffe) als Baumharz, Weihrauch, Mastix oder Balsam vorliegen. „Anteilig" bedeutet, dass mindestens 1 Gew%, vorzugsweise mindestens 5 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 10 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 20 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 30 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 40 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 50 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 60 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 70 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 80 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 90 Gew%, der sekundären Pflanzenstoffe in Form von Baumharz, Weihrauch, Mastix oder Balsam vom Fasermaterial umfasst sind.
Die mindestens eine Faser kann gemäß der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Eigenschaften wie Festigkeit, Textur, Größe, Form oder Ursprung haben. Fasern werden zwischen natürlichen Faserstoffen (Naturfasern) und geschaffenen organischen Faserstoffen (synthetische Fasern) unterschieden. Die mindestens eine Faser ist vorzugsweise eine Naturfaser oder vorzugsweise eine synthetische Faser.
Naturfasern sind Fasern, die von natürlichen Quellen wie Pflanzen, Tieren oder Mineralien stammen und sich ohne weitere chemische Umwandlungsreaktionen direkt einsetzen lassen . Zellulosebasierte Synthesefaser sind Fasern, welche durch chemisch-technische Verfahren aus Zellulose hergestellt werden . Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist die Naturfaser eine pflanzliche Faser, vorzugsweise eine Baumwoll faser oder eine zellulosebasierte Synthesefaser, vorzugsweise eine Viskosefaser, Modal fase oder Lyocell f aser .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist die Naturfaser eine tierische Faser, vorzugsweise Wolle , oder Seide .
Synthetische Fasern sind aus faserbildenden synthetischen makromolekularen Substanzen ( Polymeren) , die im Laufe der Polyreaktionen aus einfachen chemischen Substanzen (Monomeren) entstehen, hergestellt . Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungs form der vorliegenden Erfindung ist die synthetische Faser eine Polyesterfaser, eine Polyamidfaser, eine vorzugsweise oxidativ vorbehandelte Polyethylenfaser, eine vorzugsweise oxidativ vorbehandelte Polypropylenfaser, eine Polyacrylesterfaser oder eine Polyacrylnitril faser .
Das erfindungsgemäße Fasermaterial kann Fasern unterschiedlicher Herkunft umfassen, wie oben ausgeführt . Daher ist es besonders bevorzugt , dass das Fasermaterial mindestens eine Faser mindestens zweier Faserquellen umfasst . Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Fasermaterial 40 bis 60% Baumwoll fasern und 40 bis 60% sonstige Fasern ( z . B . Schafwollfasern oder Polyesterfasern) umfassen .
Die Fixierung des sekundären Pflanzenstof f auf das Fasermaterial erfolgt durch kovalente Bindung und/oder adhäsivem Schichtaufbau zwischen den reaktiven Gruppen der der mindestens einen Faser und des mindesten einen sekundären Pflanzenstof fs . Dies bedeutet mit anderen Worten, dass zwischen dem mindestens einen sekundären Pflanzenstof fs und der mindestens einen Faser, bzw . dem Fasermaterial , nicht nur eine adhäsive Verbindung oder eine physikalische Bindung bestehen kann, sondern auch eine chemische Bindung . Die kovalente Bindung entsteht beim Inkontaktbringen des mindesten einen sekundären Pflanzenstof fs an der Oberfläche der Faser . Die mindestens eine Faser zeichnen sich durch eine reaktive Oberfläche aus, die während oder nach dem Kontakt mit dem sekundären Pflanzenstoffs gegebenenfalls zur Reaktionsbeschleunigung z.B. erhöhter Temperatur (vorzugsweise 30 bis 80°C, noch mehr bevorzugt 30 bis 60°C) , Mikrowellen, Ultraschall und/oder Druck ausgesetzt werden, um die Bildung kovalenter Bindungen zu beschleunigen .
Die kovalente Bindung zwischen Fasermaterial und sekundären Pflanzenstoff kann durch (Mit ) Verwendung von mehrfach funktionellen Reaktivpartnern wie Spacerstrukturen, d.h. Kopp- lungsspacern, wie Isocyanate und/oder Epoxide, ermöglicht oder verbessert werden. Derartige Spacerstrukturen/Kopplungsspacer sind dem Fachmann bekannt und können di- oder trifunktionelle, verkappte Isocyanate, die in wässriger Form vorliegen, oder difunktionelle Epoxide in wässriger Dispersion, Dicarbonsäuren, Diepoxide, Di-oder Polyisocyanate, Diaziridine, oder Chainextender sein. Diese mehrfach funktionellen Reaktivpartner können durch Zuführung von thermischer Energie, Bestrahlung mit UV-Licht oder im Zuge einer „one pot"-Reaktion aktiviert werden. Durch diese Aktivierung der Reaktivpartner wird die Bildung kovalenter Bindungen zwischen Fasermaterial und sekundären Pflanzenstoff weiter beschleunigt. Dadurch können Beschichtungsprozesse optimiert und verkürzt werden. Neben den sekundären Pflanzenstoffe kann das Fasermaterial weitere Stoffe umfassen, welche die Eigenschaften des Materials verändern. Diese Stoffe können die durch die sekundären Pflanzenstoffe erhaltenen Eigenschaften des Fasermaterials verstärken oder erweitern. Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung umfasst das Fasermaterial Holzpartikel, die als latente Speicher von sekundären Pflanzenstoffen dienen können, Verarbeitungshilfsmittel, vorzugsweise Avivagen, Gleitmittel, Lichtstabilisatoren, UV- Schutzmittel als Vergilbungsschutz, Weichgriffsmittel zur Erhöhung der Flauschigkeit , Pigmente, Mattierungsmittel, bio- zide, akarizide und/oder fungizide Wirkstoffe, die keine sekundären Pflanzenstoffe darstellen.
In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung werden die sekundären Pflanzenstoffe anteilig oder zur Gänze in Form von feinteiligen Pflanzenteilen, vorzugsweise Holzfeinteile bzw. Holzpartikel, eingebracht.
„Zur Gänze" bedeutet, dass alle sekundären Pflanzenstoffe im erfindungsgemäßen Fasermaterial (d.h. 100 Gew% der sekundären Pflanzenstoffe) als Holzpartikel vorliegen. „Anteilig" bedeutet, dass mindestens 1 Gew%, vorzugsweise mindestens 5 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 10 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 20 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 30 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 40 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 50 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 60 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 70 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 80 Gew%, noch mehr bevorzugt mindestens 90 Gew%, der sekundären Pflanzenstoffe in Form von Holzpartikel vom Fasermaterial umfasst sind. Die sekundären Pflanzenstoffe können sich daher anteilig oder zur Gänze in Form von feinteiligen Pflanzenteilen insbesondere innerhalb oder auf der Faseroberfläche des Fasermaterials befinden.
Die feinteiligen Pflanzenteile können die Eigenschaften sekundärer Pflanzenstoffe, welche nicht durch feinteilige Pflanzenteile eingebracht wurden, verstärken oder erweitern. Die feinteiligen Pflanzenteile können je nach Ursprung einen spezifischen hohen Anteil an sekundären Pflanzenstoffen beinhalten. Somit können die feinteiligen Pflanzenteile anhand ihrer natürlichen Zusammensetzung an sekundären Pflanzenstoffen für unterschiedliche Anwendungen auf oder in das Fasermaterial eingebracht werden. Vorzugsweise können die sekundären Pflanzenstoffe in Form von Holzpartikeln mit weiteren sekundären Pflanzenstoffen eingebracht werden. Beispielsweise lässt sich dadurch Lärchenholz mit einem hohen Diterpenoid-Anteil mit einem Zusatz von isoliertem (z.B. Extrakt) Eichentannin vorteilhaft kombinieren. Die eingebrachten feinteiligen Pflanzenteile können denselben Ursprung haben oder Mischungen von feinteiligen Pflanzenteilen unterschiedlichen Ursprungs sein. Vorzugsweise können die sekundären Pflanzenstoffe anteilig oder zur Gänze in Form von feinteiligen Pflanzenteilen, vorzugsweise Holzpartikel, unterschiedlichen Ursprungs eingebracht werden. Somit können die unterschiedlichen natürlichen Eigenschaften der eingebrachten sekundären Pflanzenstoffe kombiniert und genutzt werden. Beispielsweise können Kiefernholzpartikel und Zirbenholzpartikel eingebracht werden, um die natürlich enthaltenden sekundärer Pflanzenstoffe der Hölzer zu kombinieren. Vorzugsweise werden die sekundären Pflanzenstoffe anteilig oder zur Gänze in Form von Holzfeinteile bzw. Holzpartikel eingebracht. Die einbrachten Holzfeinteile bzw. Holzpartikel sind vorzugsweise native Holzfeinteile bzw. Holzpartikel. Der Begriff „native Holzfeinteile bzw. Holzpartikel", Holzfeinteile bzw. Holzpartikel, welche insbesondere nicht durch Karbonisieren, Verkohlen oder Verbrennen dieser weiterverarbeitet werden .
Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung weisen die Holzpartikel eine Partikelgröße von weniger als 50 pm, vorzugsweise von weniger als 40 pm, noch mehr bevorzugt von weniger als 30 pm, noch mehr bevorzugt von weniger als 20 pm, noch mehr bevorzugt von 0,1 pm bis 20 pm, noch mehr bevorzugt von 0,5 bis 10 pm, noch mehr bevorzugt von 1 pm bis 5 pm, auf. Derart feinteilige Holzpartikel lassen sich beispielsweise durch kryogenes Vermahlen, vorzugsweise mittels Prallmühlen oder Kolloidmühlen, herstellen.
Die Größe der Holzpartikel lässt sich vorzugsweise mittels Siebanalyse nach DIN 66165-1-2016-08 oder DIN 66165-2 bestimmen. Zumindest 70%, vorzugsweise zumindest 80%, noch mehr bevorzugt zumindest 90%, noch mehr bevorzugt zumindest 95%, noch mehr bevorzugt zumindest 99%, insbesondere 100%, der erfindungsgemäß eingesetzten Holzpartikel weisen die oben erwähnte Partikelgröße auf. Die Holzpartikel können jegliche Form aufweisen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung sind die Holzpartikel ausgewählt aus Nadelholzpartikel, vorzugsweise Fichtenholzpartikel, Tannenholzpartikel, Kiefernholzpartikel, Zirbenholzpartikel, Zedernholzpartikel, Thujenholzpartikel, Eibenholzpartikel oder Lärchenholzpartikel, Laubholzpartikel, vorzugsweise Buchenholzpartikel, Pappelholzpartikel, Birkenholzpartikel, Eichenholzpartikel oder Eukalyptusholzpartikel, oder Mischungen davon.
Es hat sich gezeigt, dass es von Vorteil ist, das Mengenverhältnis zwischen sekundären Pflanzenstoff und Holzpartikel einzustellen, um die gewünschten Ef fekte noch mehr hervorzuheben .
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betri f ft ein Verfahren zur Herstellung des Fasermaterials . Dieser umfasst dem Schritt des Inkontaktbringens mindestens einer Faser mit mindestens einem sekundären Pflanzenstof f . Vor oder während dem Inkontaktbringen können noch weitere Schritte erfolgen wie beispielsweise die Behandlung des Fasermaterials mit Plasma, Ultraschall , Ätzung, usw . Auch nachgereihte Behandlungen, wie thermische Fixierung oder lichtinduzierte Verankerung der sekundären Pflanzenstof fe and das Fasermaterial können vorteilhaft sein, um beständige Verbünde zu generieren . Um reaktive Gruppen an der Faser oder dem Fasermaterial einzubringen oder herzustellen, kann das Fasermaterial bzw . die mindestens eine Faser modi fi ziert werden . Die Modi fi zierung des Fasermaterials kann sowohl im Zuge der Faserbildung ( Filamentbildung) durch Integration in die Faserstruktur als auch in bevorzugter Weise nachträglich auf der Faseroberfläche oder der Oberfläche des Fasermaterials erfolgen .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung liegt der mindestens eine sekundäre Pflanzenstof f in Form eines Extrakts oder Eluats vor . Sekundäre Pflanzenstof fe können durch Methoden wie Wasserdampfdestillation, Extraktion oder Chromatographie gewonnen werden . Beispielweise liefern j ugendliche Pflanzen typischerweise Terpen- Kohlenwasserstof fe und die älteren Pflanzen zunehmend die sauerstof fhaltigen Derivate , wie Alkohole , Aldehyde und Ketone . Methoden zur Gewinnung von sekundären Pflanzenstof fen sind aus dem Stand der Technik bekannt . Unter dem Begri f f „Extrakt" werden im Sinne der vorliegenden Erfindung Aus züge von festförmiger, flüssiger und/oder öliger Beschaf fenheit von Pflanzen, insbesondere deren Früchten, Wurzeln, Rhi zome , Sprossachsen, Triebe , Blätter, Kerne oder Samen verstanden, welche durch Extraktion gewonnen wurden . Als „Eluat" wird in der vorliegenden Erfindung ein ab- oder herausgelöster fest förmiger , flüssiger und/oder öliger Stof f aus Pflanzen, insbesondere deren Früchten, Wurzeln, Rhi zome , Sprossachsen, Triebe , Blätter, Kerne oder Samen, welche durch chromatographische Trennverfahren gewonnen wurden, verstanden .
Ein Vorteil verwendbarer Extrakte und Eluate liegt in der natürlichen Zusammensetzung der Bestandteile der enthaltenen sekundären Pflanzenstof fe . Ein besonderer Vorteil ist, dass die Bioverfügbarkeit der in Extrakten enthaltenen sekundären Pflanzenstof fe höher sein kann als bei einer Verwendung synthetischer Zusammensetzungen .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Aus führungs form der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Fasermaterials wie oben beschrieben zur Herstellung von textilen Flächengebilden, vorzugsweise von Filtern, Bezügen für Polsterwaren, Matratzen, Kissenfüllungen, Vorhängen, Bodenbelägen, Teppichen, Kleidung, vorzugsweise Funktionskleidung für sportive Anwendungen, Hygieneartikel , Wischtücher und/oder Isolierstof fe .
Beispiele umfassen die Modi fi zierung der Absorptionseigenschaften eines Fasermaterials . Die Absorptionseigenschaften von Fasern spielen für eine Reihe von Anwendungen wie beispielsweise bei Textilien eine wichtige Rolle . Dabei ist es wichtig, dass die Faser eine hohe Aufnahmefähigkeit von Feuchtigkeit bei nachfolgender rascher Abgabegeschwindigkeit der auf genommenen gespeicherten Feuchtigkeit aufweisen . Die vorliegende Erfindung ermöglicht den Einsatz modi fi zierter umweltfreundlicher Fasermaterialen mit erhöhter Absorptionseigenschaften zur Aufnahme von Flüssigkeiten wie Wasser oder Körperf lüssigkeit wie Schweiß , Blut oder Urin .
Eine weitere Anwendung umfasst die Dekontamination von Flüssigkeiten und Gasen bzw . den Schutz vor Mikroben durch Absorption und/oder Eliminierung von Keimen an Filtermaterialien, Gesichtsmasken, Pflaster, Wundbinden, oder Hygieneartikel aus diversen Faserstof fen . Desinfektionsmittel werden im täglichen Leben in großem Umfang eingesetzt , um die Ausbreitung von Mikroben und mikrobielle Infektionen zu verhindern, z . B . im Gesundheitswesen, in der Lebensmittelindustrie , in der Landwirtschaft oder in gängigen Haushaltsprodukten . Ein großes Problem, das sich aus der umfangreichen Verwendung von Desinfektionsmitteln ergibt , ist j edoch die ständige Kontamination der Umwelt durch diese Mittel . In der Regel werden Desinfektionsmittel in Lösungen bereitgestellt und direkt auf kontaminierte Oberflächen, z . B . in Krankenhäusern, auf Laborgeräte oder auf Hautwunden auf getragen . Werden diese Subtanzen nicht , z . B . durch Autoklavieren neutralisiert , reichern sie sich im Abwasser an . Auch mit biozide Materialien wie antimikrobielle Kunststof fe , Beschichtungen oder Textilien, z . B . in der Lebensmittelverpackungsindustrie, bei Wundauflagen oder Funktionskleidung, reichern sich in der Umwelt an und können ständig ausgewaschen werden . Eine solche Verunreinigung kann letztlich zur Entstehung von Antibiotika-resis- tenten Mikrobenstämmen führen . Durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung ist eine physikalische Absorption von Bakterien, Viren, Schimmelpil zen und/oder deren Sporen an der Oberfläche des Fasermaterials ein großer Vorteil , weil damit der Einsatz von physiologisch und ökologisch bedenklichen Fungi ziden und Antibiotika zu verhindern ist . Ein weiteres Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung betri f ft den Einsatz als Verpackungsmaterial . Für Verpackungs folien ist es vorteilhaft , den Einfluss von Sauerstof f auf das Verpackungsgut zu verhindern oder zu minimierten . Durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung um die Verderblichkeit/Haltbarkeit von Lebensmittel verbessert werden, da ökologisch und gesundheitlich unbedenkliche sekundäre Pflanzenstof fe an relevanten Stellen des Faser Materials , wie der Innenseite des Verpackungsguts den Sauerstof f binden würde .
BEISPIELE
Bei spi el 1 :
Eine stabile , feinteilige kationische Dispersion von Kolophonium mit einem Feststof f gehalt von 35 Gew% wurde gemäß Beispiel 8 und 9 der EP 0 406 461 hergestellt . Die EP 0 406 461 befasst sich mit „Papierleimungsmitteln" auf Kolophoniumbasis . Bei diesem Prozess wird bei einer Temperatur von 30 bis 35 ° C getrocknet , wobei bei diesen Temperaturen Kolophonium und die darin vornehmlich enthaltenen Harzsäuren (wie z . B . Abietinsäure ) keine kovalente Bindung mit Cellulosemolekülen eingehen . 100 Gewichtsanteile der nach EP 0 406 461 hergestellten Dispersion wurden mit 250 Gewichtsteilen deionisiertem Wasser unter beständigem Rühren verdünnt, so dass eine Flotte mit 10% Feststoff gehalt erhalten wurde.
Ein Mischgewebe umfassend 55% TENCEL (Cellulosefaser nach dem Lyocellverf ahren; Fa . Lenzing) und 45% Baumwolle mit einem Flächengewicht von 110 g/m2 nahm bei der Fouladierung bei 35° bis 40°C und nachfolgender Walzenquetschung 38% der Flotte auf, was 3,8 Gew% Kolophonium bezogen auf die Cellulosefasern entsprach .
Eine nachfolgende Trocknung und Fixierung bei 180 bis 250°C für einen Zeitraum über 10 bis 12 Sekunden ergab ein Gewerk mit hervorragender antimikrobieller Wirkung (log 3,2; DIN EN ISO 20743) und Hemmwirkung auf das Wachstum von Schimmelpilzen (Aspergillus niger; 1t. DIN EN 14119) .
Beispiel 2:
Einer Flotte laut Beispiel 1 wurden 5 Gewichtsteile Tannin aus Eichenholz in einer Feinheit von 0,5 bis 1,0 pm, 3 Gewichtsteile Poly-DADMAC ( Poly-Diallyl-Dimethyl-Ammoniumchlo- rid; wasserlösliches organisches Polymer, welches in der Papierindustrie als Fixiermittel verwendet wird) als Dispergiermittel und 4,5 Gewichtsteile MEIKANATE CX (als 20% Dispersion in Wasser; kationisch geblocktes Hexamethylendiisocyanat als Spacer, Bindungsglied zwischen Tannin und Cellulose) zugegeben. Der Gesamtfeststoff gehalt der Flotte betrug 14,5%.
Ein Mischgewerk umfassend 55% TENCEL (Cellulosefaser nach dem Lyocellverf ahren; Fa . Lenzing) und 45% Baumwolle mit einem Flächengewicht von 110 g/m2 nahm bei der Fouladierung bei 35° bis 40°C und nachfolgender Walzenquetschung 46% der Flotte auf, was 6,7 Gew% Wirksubstanz bezogen auf dem Gewebe entsprach .
Das Gewerk wurde bei 200°C für 10 Sekunden getrocknet und fixiert. Das mit diesem Verfahren hergestellte Gewebe zeigte eine ausgeprägte bakterizide Wirkung (log 3,8; gram-positive und gram-negative Bakterien) gemäß DIN EN ISO 20743. Zudem wurde die Fixierung von Hausstaubmilben und deren Eiern an der Faseroberfläche mikroskopisch beobachtet, wodurch die Vermehrung von Hausstaubmilben signifikant eingedämmt werden konnte. Die Klebewirkung des kovalent gebundenen Kolophoniums sowie die Denaturierungseigenschaften des ebenfalls kovalent gebundenen Tannins bleibt auch im mikro- und nanoskaligen Bereich wirkungsbestimmend .
Beispiel 3:
In Analogie zu Beispiel 8 und 9 der EP 0 406 461 wurde eine kationische Dispersion von Mastix mit 25% Feststoff gehalt hergestellt. Allerdings wurde der pH-Wert von 7,0 nicht mittels Salzsäure eingestellt, sondern mit einer 15%igen Lösung von Perillasäure in 70%iger Ameisensäure.
Nach dem Verdünnen auf Flottenkonzentration enthielt die Dispersion 7,5% Mastix, 0,4% Perillasäure und 2,5% kationisches Co-Polymethacrylat als reaktives Hilfskolloid.
Ein Mischgewebe umfassend 55% TENCEL (Cellulosefaser nach dem Lyocellverf ahren; Fa . Lenzing) und 45% Baumwolle mit einem Flächengewicht von 110 g/m2 nahm bei der Fouladierung bei 35° bis 40°C und nachfolgender Walzenquetschung 36% der Flotte auf, was 6,7 Gew% Wirksubstanz bezogen auf dem Gewebe entsprach .
Das Gewerk wurde bei 180°C für 20 Sekunden getrocknet und fixiert. Das resultierende Gewebe zeigte eine ausgeprägte fungizide Wirkung 1t. DIN EN 14119. Diese fungizide Wirkung erstreckte sich insbesondere auf Aspergillus niger, aber auch Hautschuppen auslösende Pilze wie Candida albicans und Candida kef yr .
Damit sind solche Gewebe auch zur Unterdrückung von Milbenpopulationen besonders geeignet, die Pilzkulturen essentiell benötigen.
Daneben besteht auch eine sehr gute antibakterielle Wirkung gegen gram-positive und gram-negative Bakterien.

Claims

ANSPRÜCHE
1. Fasermaterial umfassend mindestens eine Faser, an die mindestens ein sekundärer Pflanzenstoff kovalent gebunden ist, wobei die mindestens eine Faser an der Oberfläche chemisch reaktive Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -OH, - CO-, -COOH, -CHO, -NH2, -NH-, -CONH-, -NHCONH-, -COOR, -NHCOO- und -C=C-, umfasst, die zumindest teilweise mit dem mindestens einem sekundären Pflanzenstoff kovalent verbunden sind.
2. Fasermaterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial 0,1 bis 10 Gew%, vorzugsweise 0,2 bis 5 Gew%, besonders bevorzugt 0,3 bis 3 Gew%, des mindestens einen sekundären Pflanzenstoffs umfasst.
3. Fasermaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff ein Terpenoid oder ein Polyphenol ist.
4. Fasermaterial gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Terpenoid ein monocyclisches oder polycyclisches, vorzugsweise ein bicyclisches, tricyclisches, tetracyclisches oder pentacyclisches, Terpenoid ist.
5. Fasermaterial gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Terpenoid ein Monoterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Pyrethrin, Thymol, Cineol, Thujanol, Pe- rillasäure, Linalool, Myrcenol, Citral, Citronellal, Geranium- säure, Junionon, Chrysanthemol , Menthol, Terpineol, Verbenol, Carveol, Piperiton und Campher ist, vorzugsweise Pyrethrin, Thymol, Cineol, Thujanol und/oder Perillasäure .
6. Fasermaterial gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Terpenoid ein Sesquiterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Farnesin, Bisabolol, Armil- larin, Merulidial, Hirsutumsäure, Nerolidol, Zingiberen, Ger- macran, Periplanon, Elemol, Gua an und Cedran, ist, vorzugsweise Farnesin, Bisabolol, Armillarin, Merulidial und/oder Hirsutumsäure .
7. Fasermaterial gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Terpenoid ein Diterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Agelasin, Larixol, Dehydroabieti- nol, Abietinsäure, Bolegrevilol , Aframodial, Phytol, Retinol, Primaran, Nimbiol, Forskolin, Labdanolsäure, Cassainsäure, Gibberelan, Isopimarsäure, Dehydroabieti nol und Abietinsäure ist, vorzugsweise Agelasin, Larixol, Dehydroabietinol , Abietinsäure, Bolegrevilol und/oder Aframodial.
8. Fasermaterial gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Terpenoid ein Sesterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ircinin, Neomanoalid, Cericeran und Dehydroircinin ist.
9. Fasermaterial gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Terpenoid ein Triterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Limonoiden, Lanosterol, Fusidan, Fusidinsäure, Euphan, Dammaran, Cucurbitan, Cucurbitacin, Betulin und Betulinsäure ist.
10. Fasermaterial gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Terpenoid ein Tetraterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carotin, Crocetin und Lyco- pin ist.
11. Fasermaterial gemäß einem der Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Terpenoid ein Polyterpenoid ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Betulaprenol , Oleanolsäure, Ubichinon und Dolochol.
12. Fasermaterial gemäß einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyphenol ein Polyhydroxyphenol, vorzugsweise ein Tannin, ein Suberin oder ein Lignin, ist.
13. Fasermaterial gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Tannin ein Gallotannin oder ein Ellagitannin ist.
14. Fasermaterial gemäß einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyphenol ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus der Phytoalexine, vorzugsweise Resveratrol, der Flavonolole, vorzugsweise Taxifolen, der Catechine, der Flavonoide, der Anthocyane, der Proanthocyanidine, der Procyanidine, der Phlobaphene, Resveratrol und der Isof- lavone .
15. Fasermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff ein Baumharz, vorzugsweise Kolophonium, Weihrauch, Mastix oder Balsam, ist.
16. Fasermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Faser eine Naturfaser oder eine synthetische Faser ist.
17. Fasermaterial gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Naturfaser eine pflanzliche Faser, vorzugsweise eine Baumwollfaser oder eine zellulosebasierte Synthesefaser, vorzugsweise eine Viskosefaser, Modalfase oder Lyocellf aser , ist.
18. Fasermaterial gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Naturfaser eine tierische Faser, vorzugsweise Wolle oder Seide, ist
19. Fasermaterial gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die synthetische Faser eine Polyesterfaser, eine Polyamidfaser, eine vorzugsweise oxidativ vorbehandelte Po- lyethyhlyenf aser , eine vorzugsweise oxidativ vorbehandelte Polypropylenfaser, eine Polyacrylesterfaser oder eine Polyacrylnitrilfaser ist
20. Fasermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Faser an deren Oberfläche mindestens eine Spacerstruktur aufweist, an der der mindestens eine sekundäre Pflanzenstoff kovalent gebunden ist.
21. Fasermaterial gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Fasermaterial Holzpartikel, Verarbeitungshilfsmittel, vorzugsweise Avivagen, Gleitmittel, Lichtstabilisatoren, Pigmente, Mattierungsmittel, biozide, akari- zide und/oder fungizide Wirkstoffe umfasst.
22. Fasermaterial gemäß Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzpartikel eine Partikelgröße von 0,1 pm bis 20 pm, vorzugsweise 1 pm bis 5 pm, aufweisen.
23. Fasermaterial gemäß Anspruch 21 oder 22, dadurch kennzeichnet, dass die Holzpartikel ausgewählt sind aus Nadelholzpartikel, vorzugsweise Fichtenholzpartikel, Tannenholzpartikel, Kiefernholzpartikel, Zirbenholzpartikel, Zedernholzpartikel, Thujenholzpartikel, Eibenholzpartikel oder Lärchenholzpartikel, Laubholzpartikel, vorzugsweise Buchenholzpartikel, Pappelholzpartikel, Birkenholzpartikel, Eichenholzpartikel oder Eukalyptusholzpartikel, oder Mischungen davon.
24. Verfahren zur Herstellung eines Fasermaterials gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23 umfassend den Schritt des Inkontakt- bringens mindestens einer Faser mit mindestens einem sekundären Pflanzenstoff, wobei die mindestens eine Faser an der Oberfläche chemisch reaktive Gruppen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -OH, -CO-, -COOH, -CHO, -NH2, -NH-, -CONH-, - NHCONH-, -COOR, -NHCOO- und -C=C-, umfasst, die zumindest teilweise mit dem mindestens einem sekundären Pflanzenstoff kovalent verbindbar sind.
25. Verfahren gemäß Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Faser während oder nach dem Inkontaktbrin- gen erhöhter Temperatur, Mikrowellen, Ultraschall und/oder Druck ausgesetzt wird.
26 . Verfahren gemäß Anspruch 24 oder 25 , dadurch gekennzeichnet , dass die mindestens eine Faser eine Faser wie in einem der Ansprüche 1 oder 16 bis 20 und/oder der mindestens eine sekundäre Pflanzenstof f ein sekundärer Pflanzenstoff wie in einem der Ansprüche 3 bis 15 definiert ist .
27 . Verfahren gemäß einem der Ansprüche 24 bis 26 , dadurch gekennzeichnet , dass der mindestens eine sekundäre Pflanzenstof f in Form eines Extrakts oder Eluats vorliegt .
28 . Verwendung eines Fasermaterials gemäß einem der Ansprüche
1 bis 23 zur Herstellung von textilen Strukturen, vorzugsweise von Garnen, Gewebe , Gestrick, Gewirk, Geflecht , Gelege , Fil z oder Vliesstoff .
29 . Verwendung eines Fasermaterials gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23 zur Herstellung von textilen Gewirken, vorzugsweise von Filtern, Bezügen für Polsterwaren, Matratzen, Kissenfüllungen, Vorhängen, Bodenbelägen, Teppichen, Kleidung, vorzugsweise Funktionskleidung für sportive Anwendungen, Hygieneartikel , Wischtücher und/oder I solierstof fe .
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