DE10109919A1 - Keimtötendes tierisches Fasermaterial und dessen Herstellungsverfahren - Google Patents
Keimtötendes tierisches Fasermaterial und dessen HerstellungsverfahrenInfo
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Abstract
Keimtötendes tierisches Fasermaterial und dessen Herstellungsmethode, das in einem wäßrigen Prozeß hergestellt wird, wobei heterozyklisches N-Halamin kovalent an tierisches Fasermaterial gebunden wird. Das fertige tierische Fasermaterial hat eine keimtötende Wirkung gegen pathogene Mikroorganismen. Die keimtötende Wirkung des tierischen Fasermaterials läßt sich nach Gebrauch über eine gewissen Zeit durch Waschen in einer Chlorin enthaltenden Lösung wiederherstellen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft keimtötendes
tierisches Fasermaterial und dessen Herstellungs
verfahren, insbesondere tierische Fasern, an die
heterozyklisches N-Halamin kovalent gebunden wird.
Tierische Fasern, wie Leder, Pelz, Wolle oder Seide sind
seit langem zur Herstellung von Kleidung, Polstern und
Möblierung in Gebrauch. In der modernen Technik setzt man
Kunstfasern anstelle von Naturfasern ein, Kunstfasern
können jedoch Naturfasern, insbesondere Tierfasern nicht
vollständig ersetzen. Aufgrund guter Qualität, besonderer
Funktionalität und schöner Erscheinung symbolisieren
tierische Fasern Hochwertigkeit von Kleidung, Möbeln oder
Autositzen.
Tierische Fasern haben viele Vorteile, jedoch einen
schwerwiegenden Nachteil, nämlich die Förderung des
Wachstums von Schimmel, Bakterien und Viren. Schimmel,
Zersetzung oder sogar übler Geruch an der Oberfläche
beeinträchtigen die Materialqualität und -beständigkeit
tierischer Fasern. Es gibt daher ein Bedürfnis nach einer
Methode zur Herstellung keimtötenden tierischen
Fasermaterials, das pathogene Mikroorganismen, wie Pilze,
Bakterien und Viren abtötet und dem Material gute
Qualität und Beständigkeit verleiht.
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, keimtötendes
tierisches Fasermaterial zu schaffen, wobei in einem
wäßrigen Prozeß heterozyklisches N-Halamin kovalent an
tierisches Fasermaterial gebunden wird. Das fertige
keimtötende tierische Fasermaterial läßt sich nach
Gebrauch über eine gewisse Zeit in einer Chlorin
enthaltenden Lösung waschen, etwa einer Bleichlösung, die
aktives Chlorin enthält.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht
darin, eine Methode zur Herstellung keimtötenden
tierischen Fasermaterials durch Zugeben heterozyklischen
N-Halamins in einem wäßrigen Prozeß zu schaffen.
Fig. 1 ist eine Darstellung der Molekularstruktur der
Ausführungsbeispiele des N-Halamin der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist ein Flußdiagramm, das die Herstellung
keimtötenden Leders aus Tierhaut, etwa von Rind,
Schaf, Schwein oder Pelztieren, gemäß dem Beispiel
1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, das die Herstellung
keimtötender Wolle und Seide gemäß dem Beispiel 2
der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 4 zeigt quantitativ Reduktionsraten an keimtötendem
Leder mit verschiedenen Gewichtsanteilen an NT-I,
das in Lösung fertiggestellt ist gemäß dem
Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt quantitativ Reduktionsraten an keimtötender
Wolle und Seide mit verschiedenen Gewichtsanteilen
an NT-II, das in Lösung fertiggestellt ist gemäß
dem Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung schafft eine Methode zur
Herstellung keimtötenden tierischen Fasermaterials.
Dieses Material wird auf konventionelle Weise durch
Acetalisierung verarbeitet. Danach wird in einem wäßrigen
Prozeß heterozyklisches N-Halamin hinzugefügt. Tierische
Fasermaterialien umfassen Haut, Wolle oder Seide. Nach
der vorliegenden Erfindung hergestellte keimtötende
tierische Fasermaterialien umfassen Leder, Wolle oder
Seide.
Heterozyklisches N-Halamin, das in der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, bedeutet einen Ring aus vier
bis sieben Elementen. Dabei sind wenigstens drei Elemente
Kohlenstoffatome (C), ein bis drei Elemente sind
Stickstoff-Heteroatome (N), und null Elemente oder ein
Element ist ein Sauerstoff-Heteroatom (O). Null bis zwei
C-Elemente formen eine Carbonylgruppe, und eins bis drei
N-Atome sind ersetzt durch eine Wasserstoff- oder
Hydroxyalkylgruppe, wie -CH2OH, oder eine
Alkoxyalkylgruppe, wie -CH2OCH3. An mindestens ein Ring-
Wasserstoffatom ist ein Halogenatom gebunden. Weiterhin
können die Ringelemente durch Alkylgruppen ersetzt
werden, wie Methyl-, Ethyl- oder Hydroxylgruppen.
Fig. 1 zeigt die Molekularstruktur der zwei in der
vorliegenden Erfindung verwendeten N-Halamin-
Verbindungen. Eine Verbindung ist Monomethylol-5,5-
Dimethylhydantoin (MDMH), die im folgenden als NT-I
bezeichnet wird. Die andere Verbindung ist 1,3-
Dimethylol-5,5-Dimethylhydantoin (DMDMH), die im
folgenden als NT-II bezeichnet wird.
Die Methode der vorliegenden Erfindung zur Herstellung
keimtötenden tierischen Fasermaterials aus tierischem
Fasermaterial umfaßt folgende Schritte:
- a) Hydrolyse des tierischen Fasermaterials;
- b) Acelalisierung in der wäßrigen Lösung;
- c) Zugeben heterozyklischen N-Halamins, wie NT-I oder NT-II zur azetalisierten Lösung, so daß mit NT-I oder NT-II verbundene Fasermoleküle gebildet werden; und
- d) Chlorinierung des Ausgangskörpers des fertigen keimtötenden tierischen Fasermaterials, der mit NT-I oder NT-II verbundenen Fasermoleküle, die in Schritt c gebildet wurden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit
den Zeichnungen.
Dieses Ausführungsbeispiel erläutert die Herstellung
tierischen Fasermaterials mit NT-I. Ein Flußdiagramm der
Methode zur Herstellung keimtötenden Leders, wie
Rindsleder, Schafsleder oder Schweineleder aus Fellen und
Häuten ist in Fig. 2 gezeigt. Erst werden die Felle und
Häute gegerbt, geschnitten und in Tanks A, B, C gefärbt,
entsprechend Fig. 1. Die verbleibenden Schritte sind die
folgenden:
- a) Acidifikation und Hydrolyse:
Zugeben von Natriumsulfat (Säureagent), 100 l Wasser und 750 g Ethylacetat als Katalysator in die Tanks. Der Katalysator hat einen Masseanteil von 1,5% bei einer Gesamtmasse der gefärbten Felle und Häute von 50 kg. - b) Acetalisierung:
Zugeben von 600 g Aldehyd und 15000 g Natriumsulfat in die Tanks. - c) Zugeben von NT-I:
Zugeben von 3000 g, 4000 g bzw. 5000 g NT-I in die Tanks A, B bzw. C. NT-I in den Tanks A, B bzw. C hat einen Masseanteil von 6%, 8% bzw. 10% bei einer Gesamtmasse der gefärbten Felle und Häute von 50 kg. Schütteln der Tanks A, B und C bei Zimmertemperatur. Stoppen des Schütteins für eine bestimmte Zeit.
Danach wird fortgefahren mit Trocknen, Clorinieren,
Trocknen und Überziehen in jedem der Tanks. Dadurch
entsteht keimtötendes Leder, wie in Fig. 2 dargestellt.
Das Chlorinieren wird durchgeführt durch mehrminütiges
Waschen mit einer Bleichlösung, die 0,1% Chlorin enthält.
Das hinzugegebene NT-I bedeutet Monomethylol-5,5-
Dimethylhydantoin. Das Natriumsulfat im
Acetalisierungsschritt dient dazu, die Bildung von
Wasserstoffbindungen zwischen benachbarten Hydroxygruppen
in den Fasermolekülen zu reduzieren, um die Bildung
kristalliner Anordnungen zu vermeiden. Die keimtötende
Wirkung des fertigen tierischen Fasermaterials, Leder,
wurde an Bakterien wie E. coli, Staphylococcus aureus (S.
aureus) und Pneumobacillus nach dem Protokoll im
Ausführungsbeispiel 3 getestet.
Dieses Ausführungsbeispiel erläutert die Herstellung
tierischen Fasermaterials mit NT-II. Ein Flußdiagramm der
Methode zur Herstellung keimtötenden wollenen oder
seidenen Tuchs aus getrocknetem wollenen oder seidenen
Tuchs ist in Fig. 3 gezeigt. Im Einzelnen sind die
Schritte die folgenden:
- 1. Gefärbtes Tuch aus Wolle oder Seide:
Das Ausgangsmaterial ist gefärbtes Tuch aus Wolle oder Seide. - 2. Trocknen:
Trocknen des Tuchs durch Ausdrücken von Wasser und Erhitzen. - 3. Zugeben von NT-II:
Zugeben von NT-II in einen Tank, so daß ein Masseanteil von 6%, 8% bzw. 10% der Gesamtmasse des in Schritt 2 hergestellten gefärbten Tuchs erreicht wird. Schütteln der Lösung für eine bestimmte Zeit. - 4. Eintauchen des Tuchs:
Einbringen des gefärbten Tuchs in den die NT-II-Lösung enthaltenden Tank. - 5. Formen durch Ausrollen:
Herausnehmen des gefärbten Tuchs aus dem Tank, Trocknen und Formen des gefärbten Tuchs durch Ausrollen. - 6. Chlorinieren:
Mehrminütiges Waschen mit einer Bleichlösung, die 0,1% Chlorin enthält. - 7. Trocknen:
Trocknen des gefärbten Tuchs durch Ausdrücken von Wasser und Erhitzen. - 8. Erhalten keimtötenden Tuchs aus Wolle oder Seide.
Hierbei bedeutet NT-II 1,3-Dimethylol-5,5- Dimethylhydantoin. Die keimtötende Wirkung des fertigen, mit NT-II behandelten Tuchs wurde an Bakterien wie Bacillus subtilin (B. subtilin), Staphylococcus aureus (S. aureus) und Pneumobacillus nach dem Protokoll im Ausführungsbeispiel 4 getestet.
Dieses Ausführungsbeispiel erläutert die quantitative
Studie (AATCC Testmethode 100) über die keimtötende
Wirkung von Leder, das in Lösungen mit einem Masseanteil
von 6% bis 10% Monomethylol-5,5-Dimethylhydantoin gemäß
dem Ausführungsbeispiel 1 behandelt wurde. Die
keimtötende Wirkung derartiger Ledermaterialien ist in
Fig. 4 dargestellt. Fig. 4 zeigt, das bei einer sehr
geringen Konzentration von NT-I eine keimtötende Wirkung
des fertigen Leders eintritt.
In dieser Studie wurde die AATCC Testmethode 100
verwendet. Nach dieser Testmethode werden vier
aufgespießte kreisförmige Faserproben zu ca. 1 g mit
1,0 ± 0,1 ml Impfstoff in einem Behälter von 250 ml
behandelt. Nach der Impfung werden die Proben mit 100 ml
eoner 0,02%-igen Natriumthiosulfat-Lösung im Behälter
neutralisiert. Die Zeit des Ausgesetztseins ist die Zeit
zwischen Impfung und Neutralisierung. Der Behälter wird
heftig geschüttelt, und die neutralisierte Lösung wird
hintereinander verdünnt. Die Verdünnungen, in der Regel
1, 10 und 100, werden auf Agarkulturen aufgebracht und 18
bis 24 Stunden bei 37°C gezüchtet. Die Anzahl der
Bakterien auf dem geimpften fertigen Leder wird gezählt
und mit der unbehandelter Felle und Häute verglichen.
Eine Verminderung um sechs logarithmische Stufen bedeutet
eine vollständige Deaktivierung von Bakterien, und
Verminderung um eine logarithmische Stufe bedeutet eine
von 1.000.000 auf 100.000 reduzierte Zählung von
Bakterien.
Dieses Ausführungsbeispiel erläutert die quantitative
Studie (AATCC Testmethode 100) über die keimtötende
Wirkung von Tuch aus Wolle oder Seide, das in Lösungen
mit einem Masseanteil von 6% bis 10% 1,3-Dimethylol-5,5-
Dimethylhydantoin gemäß dem Ausführungsbeispiel 2
behandelt wurde. Die keimtötende Wirkung derartigen Tuchs
ist in Fig. 5 dargestellt. Fig. 4 zeigt, das bei einer
sehr geringen Konzentration von NT-II eine keimtötende
Wirkung des fertigen Tuch aus Wolle oder Seide eintritt.
In dieser Studie wurde die AATCC Testmethode 100
verwendet. Nach dieser Testmethode werden vier
aufgespießte kreisförmige Faserproben zu ca. 1 g mit
1,0 ± 0,1 ml Impfstoff in einem Behälter von 250 ml
behandelt. Nach der Impfung werden die Proben mit 100 ml
eoner 0,02%-igen Natriumthiosulfat-Lösung im Behälter
neutralisiert. Die Zeit des Ausgesetztseins ist die Zeit
zwischen Impfung und Neutralisierung. Der Behälter wird
heftig geschüttelt, und die neutralisierte Lösung wird
hintereinander verdünnt. Die Verdünnungen, in der Regel
1, 10 und 100, werden auf Agarkulturen aufgebracht und 18
bis 24 Stunden bei 37°C gezüchtet. Die Anzahl der
Bakterien auf dem geimpften fertigen Tuch aus Wolle oder
Seide wird gezählt und mit der unbehandelten Tuchs aus
Wolle oder Seide verglichen. Eine Verminderung um sechs
logarithmische Stufen bedeutet eine vollständige
Deaktivierung von Bakterien, und Verminderung um eine
logarithmische Stufe bedeutet eine von 1.000.000 auf
100.000 reduzierte Zählung von Bakterien.
Das fertige keimtötende tierische Fasermaterial läßt sich
nach Gebrauch über eine gewisse Zeit in einer verdünnten,
Chlorin enthaltenden Lösung waschen, etwa einer
Bleichlösung, die aktives Chlorin enthält, und dann
trocknen. Derart behandeltes tierisches Fasermaterial
gewinnt eine keimtötende Wirkung zurück. Die vorliegende
Erfindung schafft somit wiederherstellbares keimtötendes
tierisches Fasermaterial.
Die vorangegangene Erläuterung der vorliegenden Erfindung
ist, obwohl sie die Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung an Hand einer detaillierten Struktur- und
Funktionsbeschreibung erklärt, nur illustrativ zu
verstehen. Änderungen im Detail, insbesondere bezüglich
Größe, Form und Anordnung von Teilen sind durchführbar in
dem Rahmen, der durch die folgenden Schutzansprüche
abgesteckt ist.
Claims (4)
1. Ein Verbund tierischen Fasermaterials, aufweisend:
tierisches Fasermaterial, das Leder oder wollenes oder seidenes Tuch ist; und
heterozyklisches N-Halamin, das kovalent an das tierische Fasermaterial gebunden wird.
tierisches Fasermaterial, das Leder oder wollenes oder seidenes Tuch ist; und
heterozyklisches N-Halamin, das kovalent an das tierische Fasermaterial gebunden wird.
2. Ein Verbund tierischen Fasermaterials nach Anspruch
1, wobei das heterozyklische N-Halamin ein
chloriniertes Produkt aus Monomethylol-5,5-
Dimethylhydantoin (MDMH) oder 1,3-Dimethylol-5,5-
Dimethylhydantoin (DMDMH) ist.
3. Ein Verbund tierischen Fasermaterials nach Anspruch
1, wobei das heterozyklische N-Halamin ein
chloriniertes Produkt aus Monomethylol-5,5-
Dimethylhydantoin ist.
4. Ein Verbund tierischen Fasermaterials nach Anspruch
1, wobei das heterozyklische N-Halamin ein
chloriniertes Produkt aus 1,3-Dimethylol-5,5-
Dimethylhydantoin ist.
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