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Die vorliegende Erfindung betrifft ein neuartiges antimikrobielles Vliestuchprodukt, ein Verfahren zu dessen Herstellung sowie die Verwendung des antimikrobiellen Vliestuchprodukts zur antimikrobiellen Reinigung.
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Aus dem Stand der Technik sind bereits verschiedene antimikrobielle textile Produkte bekannt. Beispielsweise beschreibt die
DE 10 2006 056977 B3 eine bakteriostatische Wirkung, die durch die Verwendung eines textilen mikrobioziden Speichers erzielt wird. Dieser ist aus Fasern gebildet, die aus einem festen Verbund von mit Silberionen beladenen Ionenaustauscherpartikeln mit einer Cellulosematrix bestehen. Nachteilhaft ist allerdings, dass die Silberionen mit der Zeit auswaschbar sind und dementsprechend die gewünschte Wirkung ausbleibt.
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Eine Ausstattung von Cellulosefasern mit antimikrobiellen Eigenschaften durch eine Beschichtung mit biozidal wirkenden Silber-Nanopartikeln wird z.B. in der
US 8 367 089 B2 beschrieben. Auch hier besteht jedoch das Problem einer Auswaschung des Wirkstoffs mit der Zeit, die zum Verlust der antimikrobiellen Eigenschaften führt.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines antimikrobiellen Fasermaterials, das die Auswaschung von Wirkstoffen vermeiden und die antimikrobielle Wirksamkeit auch nach zahlreichen Waschungen aufrechterhalten soll, wird in der
EP 4 187 004 A1 offenbart. Diese beschreibt sog. „Hygienefasern“, die ein Cellulose-Fasermaterial und als Wirkstoffkomponenten metallisches Silber und metallisches Ruthenium umfassen. Silber und Ruthenium stehen dabei in elektrischem Kontakt und bilden aufgrund ihrer unterschiedlichen elektrochemischen Potentiale eine galvanische Zelle. Durch die an den Elektroden dieser galvanischen Zelle ablaufenden Redoxreaktionen werden einerseits Sauerstoffradikale erzeugt, die toxisch auf Mikroorganismen wirken. Darüber hinaus werden die Mikroorganismen auch durch Abgabe von Elektronen an den Silberhalbleiter oxidativ zerstört.
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Die Herstellung dieses Fasermaterials erfolgt, indem Zellstoff zur Herstellung einer Pulpe mit mindestens einem Lösungsmittel und Wasser gemischt wird, wobei die in dem Zellstoff enthaltene(n) Cellulose bzw. Cellulose-Derivate in der Pulpe zur Herstellung einer Spinnlösung gelöst werden. Das metallische Silber und das metallische Ruthenium werden dabei der Pulpe, der Spinnlösung oder dem Lösungsmittel zugesetzt. Nach dem Erhalt der Spinnlösung wird diese durch Spinndüsen gepresst und anschließend wird/werden die Cellulose / Cellulose-Derivate zur Erzeugung modifizierter Cellulose- und/oder Cellulosederivat-Fasern, auch als AgXX-Fasern bezeichnet, regeneriert. Die Wirkstoffe Silber und Ruthenium sind dabei vollständig in die Fasern eingebettet und/oder zumindest teilweise von diesen umgeben. Aus den auf diese Weise gewonnenen modifizierten Fasern können mit den textilüblichen Flächenbildungsprozessen Vliesstoffe hergestellt werden.
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Nachteilhaft an auf diese Weise erhältlichen Vliesstoffen, die antimikrobielle Fasern enthalten, ist jedoch der für die Herstellung sehr große energetische Aufwand und die damit verbundenen hohen Kosten der Herstellung. Denn die Herstellung der mit dem Wirkstoff modifizierten Fasern ist bereits sehr aufwändig, wobei im Anschluss daran noch eine ebenfalls aufwändige Verfestigung zu einem Vlies erfolgen muss, das üblicherweise mehrschichtig ist und in einem weiteren Verfahrensschritt mit zusätzlichen Schichten verbunden werden muss.
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Weiterhin sind aus dem Stand der Technik Tücher aus CAC (Carded/Airlaid/Carded)-Material bekannt. Bei CAC-Material handelt es sich um ein Verbundmaterial aus zwei kardierten Viskose-Außenschichten und einer Zellstoff-Mittelschicht, die durch Wasserstrahlverfestigung miteinander verbunden sind. Das aus dem Stand der Technik bekannte CAC-Material weist ein Flächengewicht von bis zu 80 g/m2 auf und ist bekannt für Verwendungen, die weder eine hohe Reißfestigkeit noch eine hohe Speicherkapazität für Tränkungsmittel erfordern, beispielsweise für die Babyreinigung und -pflege, zur Entfernung von Make-up oder für Artikel der persönlichen Hygiene.
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Die
JP 2020-20075 A beschreibt ein Feuchttuch, das Cellulosefasern enthält, die eine Metallkomponente, ausgewählt aus Silber, Gold, Platin, Palladium, Kupfer und Zink, aufweisen.
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Die
JP 2004-323980 A beschreibt ein schweißabsorbierendes Element, das antibakteriell wirken und schlechte Gerüche minimieren soll. Das schweißabsorbierende Element umfasst eine wasserabsorbierende Schicht, die aus einer metallhaltigen Faser mit antibakterieller Wirkung gebildet ist. Bei dem Metall handelt es sich vorzugsweise um Kupfer, Zink oder Silber.
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Aufgabe der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives antimikrobielles Vliestuchprodukt und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereitzustellen, die die vorgenannten aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwinden und sich insbesondere dadurch auszeichnen, dass das Vliestuchprodukt verfahrensökonomisch vorteilhaft herstellbar ist.
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Allgemeine Beschreibung der Erfindung
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der Ansprüche und insbesondere mit einem antimikrobiellen Vliestuchprodukt, das mit Silber und Ruthenium funktionalisierten Zellstoff sowie Regeneratfasern umfasst oder daraus besteht.
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Unter „Zellstoff“ wird ein Cellulose-Brei verstanden, der lose Fasern aus Cellulose enthält.
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Unter „mit Silber und Ruthenium funktionalisiertem Zellstoff“ wird Zellstoff verstanden, bei dem die darin enthaltenen Fasern mit Silber und Ruthenium modifiziert sind, d.h. bei dem Silber und Ruthenium chemisch oder physikalisch an die Cellulosefasern gebunden sind.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, dass es nicht notwendig ist, mit Silber und Ruthenium funktionalisierten Zellstoff zunächst zu einem Vliesstoff zu verfestigen, bevor dieser mit einem oder mehreren weiteren, insbesondere Regeneratfasern enthaltenden Vliesstoffen durch ein geeignetes Verfahren zu einem mehrschichtigen Vliestuchprodukt verbunden werden kann. Vielmehr ist es möglich, die losen Cellulosefasern des funktionalisierten Zellstoffs unmittelbar mit Regeneratfasern zu vermischen, insbesondere homogen zu vermischen und diese Mischung mittels Wasserstrahlverfestigung direkt zu einem Vliesstoff zu verfestigen. Auf diese Weise liegt der Zellstoff in dem erhaltenen Vliesstoff zwischen den Regeneratfasern eingebettet vor. Vorzugsweise beträgt der Gewichtsanteil des mit Silber und Ruthenium funktionalisierten Zellstoffs dabei 1,0 - 85,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des antimikrobiellen Vliestuchproduktes, und der Gewichtsanteil der Regeneratfasern beträgt bevorzugt 15,0 - 99,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des antimikrobiellen Vliestuchproduktes.
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Alternativ ist es auch möglich, den mit Silber und Ruthenium funktionalisierten Zellstoff in einer ersten Schicht anzuordnen und diese mittels Wasserstrahlverfestigung mit einer zweiten Schicht zu verbinden, die vorzugsweise ein Vliesstoff aus verfestigten Regeneratfasern ist. In dieser Ausführungsform weist das erfindungsgemäße antimikrobielle Vliestuchprodukt eine erste Schicht mit oder aus mit Silber und Ruthenium funktionalisiertem Zellstoff sowie eine mit dieser ersten Schicht verbundene zweite Schicht auf, die Regeneratfasern umfasst oder daraus besteht.
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Unter „Regeneratfasern“ werden Fasern verstanden, die aus natürlich vorkommenden, nachwachsenden Rohstoffen über chemische Prozesse hergestellt werden. Bevorzugte in der zweiten Schicht enthaltene Regeneratfasern sind Viskosefasern, Lyocellfasern und/oder Baumwollfasern. Insbesondere sind die Regeratfasern dabei kardiert, d.h. besonders bevorzugt besteht die zweite Schicht aus kardierter Viskose, kardiertem Lyocell und/oder kardierter Baumwolle.
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In einer Ausführungsform besteht das erfindungsgemäße antimikrobielle Vliestuchprodukt aus zwei miteinander verbundenen Schichten, nämlich der ersten Schicht, die mit Silber und Ruthenium funktionalisierten Zellstoff umfasst oder daraus besteht, sowie der zweiten Schicht, die Regeneratfasern umfasst oder daraus besteht, wobei beide Schichten vorzugsweise durch Wasserstrahlverfestigung miteinander verbunden sind. In dieser Ausführungsform beträgt der Gewichtsanteil der ersten Schicht bevorzugt 1,0 - 85,0 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht des antimikrobiellen Vliestuchproduktes, und der Gewichtsanteil der zweiten Schicht beträgt bevorzugt 15,0 - 99,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des antimikrobiellen Vliestuchproduktes.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße antimikrobielle Vliestuchprodukt drei Schichten, nämlich eine erste Schicht, die mit Silber und Ruthenium funktionalisierten Zellstoff umfasst oder daraus besteht, eine zweite Schicht, die Regeneratfasern umfasst oder daraus besteht, sowie eine dritte Schicht, die optional aus dem gleichen Material besteht wie die zweite Schicht, d.h. vorzugsweise ebenfalls aus kardierter Viskose, kardiertem Lyocell und/oder kardierter Baumwolle, wobei die drei Schichten vorzugsweise über Wasserstrahlverfestigung miteinander verbunden sind. Die dritte Schicht ist dabei auf der der zweiten Schicht abgewandten Seite der ersten Schicht angeordnet, sodass die erste Schicht mit dem mit Silber und Ruthenium funktionalisierten Zellstoff sandwichartig zwischen der zweiten und der dritten Schicht eingeschlossen ist.
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In der vorgenannten Ausführungsform, in der die zweite und die dritte Schicht aus dem gleichen Material bestehen und dieses Material kardierte Viskose ist, ähnelt das erfindungsgemäße antimikrobielle Vliestuchprodukt vom Aufbau her dem bereits aus dem Stand der Technik bekannten CAC-Material. Dabei handelt es sich um ein dreischichtiges Material, bei dem eine Airlaid-Zellstoffschicht zwischen zwei kardierten Viskose-Außenschichten angeordnet ist. Anstatt der mittleren Airlaid-Zellstoffschicht weist das erfindungsgemäße Vliestuchprodukt jedoch mit Silber und Ruthenium funktionalisierten Zellstoff auf. Es wurde überraschend gefunden, dass die antimikrobielle Wirkung dieses funktionalisierten Zellstoffs auch in mehrschichtigen Vliestuchprodukten aufrechterhalten bleibt, selbst wenn die den Wirkstoff umfassende Schicht auf beiden Seiten von anderem Material umgeben ist. Aber auch wenn der funktionalisierte Zellstoff verteilt zwischen den Regeneratfasern vorliegt, bleibt die antimikrobielle Wirkung des funktionalisierten Zellstoffs erhalten.
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In der o.g. dreischichtigen Ausführungsform des erfindungsgemäßen antimikrobiellen Vliestuchprodukts, in der die zweite und die dritte Schicht Regeneratfasern umfassen oder daraus bestehen, beträgt der Gewichtsanteil der ersten Schicht bevorzugt 1,0 - 85,0 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht des antimikrobiellen Vliestuchproduktes, und der Gewichtsanteil der zweiten und der dritten Schicht beträgt jeweils bevorzugt 7,5 - 49,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des antimikrobiellen Vliestuchproduktes.
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In einer alternativen dreischichtigen Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße antimikrobielle Vliestuchprodukt drei Schichten, nämlich eine erste Schicht, die mit Silber und Ruthenium funktionalisierten Zellstoff umfasst oder daraus besteht, eine zweite Schicht, die Regeneratfasern umfasst oder daraus besteht, sowie eine dritte Schicht, die thermisch verfestigte Kunststofffasern umfasst oder daraus besteht, wobei die Kunststofffasern thermoplastische Kunststofffasern sind, die vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Polypropylen-Fasern, Polyethylenterephthalat-Fasern, Polymilchsäure-Fasern, Polybutylensuccinat-Fasern, Polyhydroxyalkanoat-Fasern und Mischungen dieser. In dieser Ausführungsform ist die dritte Schicht insbesondere eine „Spunbond“-Schicht, d.h. ein Vliesstoff aus Kunststofffasern, die aus durch Düsen hindurchtretende Polymerschmelzen ersponnen und mittels kalter Luft und/oder mechanisch verstreckt werden. Weiterhin beträgt in dieser Ausführungsform der Gewichtsanteil der ersten Schicht bevorzugt 1,0 - 85,0 Gew.- %, bezogen auf das Gesamtgewicht des antimikrobiellen Vliestuchproduktes, und der Gewichtsanteil der zweiten und der dritten Schicht beträgt jeweils bevorzugt 7,5 - 49,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des antimikrobiellen Vliestuchproduktes.
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Das erfindungsgemäße antimikrobielle Vliestuchprodukt ist vorzugsweise ein trockenes Vliestuchprodukt, das jedoch geeignet ist zur Aufnahme eines Tränkungsmittels, z.B. von Wasser. Dieses Tränkungsmittel wird vorzugsweise vor der Benutzung des Vliestuchprodukts vom Verwender auf das Vliestuchprodukt aufgebracht bzw. das Vliestuchprodukt wird damit getränkt. Alternativ kann das erfindungsgemäße antimikrobielle Vliestuchprodukt jedoch bereits mit einem Tränkungsmittel vorgetränkt und verpackt sein, sodass der Verwender es nur noch der Packung zu entnehmen braucht und direkt verwenden kann.
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Unabhängig davon, ob das erfindungsgemäße Vliestuchprodukt bereits mit einem Tränkungsmittel vorgetränkt ist oder erst von dem Verwender mit einem Tränkungsmittel getränkt wird, enthält das Tränkungsmittel zusätzlich zu Wasser optional zumindest eine Verbindung mit antimikrobiellen Eigenschaften, Öl, Konservierungsmittel, ein Tensid, einen Emulgator, einen hautpflegenden Inhaltsstoff, einen feuchtigkeitsspendenden Inhaltsstoff und beliebige Kombinationen dieser.
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Unabhängig von der Anzahl und der Zusammensetzung der Schichten des erfindungsgemäßen Vliestuchprodukts sind die Schichten, aus denen dieses besteht, vorzugsweise durch Wasserstrahlverfestigung und ohne Bindemittel verfestigt bzw. miteinander verbunden.
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Optional kann das erfindungsgemäße antimikrobielle Vliestuchprodukt Befestigungsmittel, z.B. Bänder, Knöpfe, Haken, einen Reißverschluss oder insbesondere einen Klettverschluss aufweisen oder mit diesen verbunden sein, wobei das antimikrobielle Vliestuchprodukt mit den vorgenannten Befestigungsmitteln an einer Wischvorrichtung befestigt werden kann. Alternativ kann das erfindungsgemäße antimikrobielle Vliestuchprodukt diese Befestigungsmittel nicht selbst aufweisen, sondern mit diesen in Eingriff gebracht werden, beispielsweise indem ein an einer Wischvorrichtung angeordneter Klettverschluss an dem antimikrobiellen Vliestuchprodukt befestigt wird oder ein an einer Wischvorrichtung angeordneter Haken oder Knopf in eine an dem antimikrobiellen Vliestuchprodukt angeordnete Öse eingreift.
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Die Erfindung betrifft weiterhin auch ein Verfahren zur Herstellung eines antimikrobiellen Vliestuchprodukts, umfassend das Verfestigen von mit Silber und Ruthenium funktionalisiertem Zellstoff sowie von Regeneratfasern mittels Wasserstrahlverfestigung.
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Vorzugsweise beträgt der Gewichtsanteil des bereitgestellten funktionalisierten Zellstoffs 1,0 - 85,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des antimikrobiellen Vliestuchproduktes, und der Gewichtsanteil der bereitgestellten Regeneratfasern beträgt bevorzugt 15,0 - 99,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des antimikrobiellen Vliestuchproduktes.
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Zur Herstellung eines mehrschichtigen antimikrobiellen Vliestuchprodukts umfasst das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer Ausführungsform das Bereitstellen einer ersten Schicht, die den mit Silber und Ruthenium funktionalisierten Zellstoff enthält, das Bereitstellen einer zweiten Schicht, die die Regeneratfasern enthält, und optional das Bereitstellen einer dritten Schicht, die aus gleichem oder unterschiedlichem Material wie die zweite Schicht besteht, wobei das Verbinden der Schichten mittels Wasserstrahlverfestigung erfolgt, und wobei optional das Verbinden der optionalen dritten Schicht mit der ersten Schicht auf der Seite der ersten Schicht erfolgt, die der zweiten Schicht abgewandt ist.
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Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren bereitgestellte dritte Schicht besteht optional aus dem gleichen Material wie die zweite Schicht und vorzugsweise aus kardierter Viskose, kardiertem Lyocell und/oder kardierter Baumwolle. Da die dritte Schicht auf der der zweiten Schicht abgewandten Seite der ersten Schicht angeordnet wird, wird die erste Schicht mit dem mit Silber und Ruthenium funktionalisierten Zellstoff sandwichartig zwischen der zweiten und der dritten Schicht eingeschlossen.
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Bevorzugt beträgt der Gewichtsanteil der in dem erfindungsgemäßen Verfahren für die Herstellung eines dreischichtigen Vliestuchprodukts bereitgestellten ersten Schicht 1,0 - 85,0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des antimikrobiellen Vliestuchproduktes, und der Gewichtsanteil der bereitgestellten zweiten und dritten Schicht beträgt jeweils bevorzugt 7,5 - 49,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des antimikrobiellen Vliestuchproduktes.
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In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als dritte Schicht thermisch verfestigte Kunststofffasern bereitgestellt, wobei die Kunststofffasern thermoplastische Kunststofffasern sind, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polypropylen-Fasern, Polyethylenterephthalat-Fasern, Polymilchsäure-Fasern, Polybutylensuccinat-Fasern, Polyhydroxyalkanoat-Fasern und Mischungen dieser.
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Vorzugsweise werden zur Herstellung eines dreischichtigen Vliestuchprodukts eine erste Schicht, die den funktionalisierten und nicht verfestigten Zellstoff enthält, eine zweite Schicht, die vorverfestigte, insbesondere kardierte, Regeneratfasern enthält, und eine dritte Schicht, die entweder ebenfalls vorverfestigte, insbesondere kardierte, Regeneratfasern enthält oder die thermisch verfestigte Kunststofffasern enthält, aufeinander angeordnet, sodass sich die erste Schicht zwischen der zweiten und der dritten Schicht befindet.
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„Verfestigt“ bzw. „vorverfestigt“ bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die in der Schicht enthaltenen Fasern nicht lose sind, sondern bereits durch eine Behandlung bzw. ein Verfahren miteinander verbunden sind.
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In dem erfindungsgemäßen Verfahren werden für die Herstellung eines Vliestuchprodukts, das nicht mehrere Schichten umfasst, die in vorzugsweise homogener Mischung mit dem mit Silber und Ruthenium funktionalisierten Zellstoff vorliegenden Regeneratfasern einer Einrichtung zur Erzeugung von Wasserstrahlen zugeführt und mittels Wasserstrahlverfestigung verfestigt.
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Auf analoge Weise werden für die Herstellung eines mehrschichtigen Vliestuchprodukts die aufeinander angeordneten Schichten einer Einrichtung zur Erzeugung von Wasserstrahlen zugeführt, in der die Schichten durch eine Wasserstrahlverfestigung miteinander verbunden werden.
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Da in der vorgenannten Ausführungsform die erste Schicht, die den funktionalisierten Zellstoff umfasst, durch die Wasserstrahlverfestigung mit der zumindest einen und bevorzugt zwei benachbarten Schicht(en) zu dem antimikrobiellen Vliestuchprodukt verbunden wird, wird ein zusätzlicher Zwischenschicht, in dem der funktionalisierte Zellstoff erst vorverfestigt wird, vermieden. Dadurch benötigt die Herstellung eines mehrschichtigen antimikrobiellen Vliestuchprodukts weniger Energie als ein Verfahren, in dem der funktionalisierte Zellstoff erst durch ein geeignetes Verfahren vorverfestigt und anschließend mit der/den benachbarten Schicht(en) verbunden wird, wodurch das erfindungsgemäße Verfahren ressourcenschonender und kostengünstiger ist. Überraschenderweise wurde zudem gefunden, dass die antimikrobielle Wirkung eines durch ein erfindungsgemäßes Verfahren hergestellten Vliestuchprodukts vergleichbar ist mit der Wirkung eines vorverfestigten Fasermaterials, das die funktionalisierten Fasern enthält.
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Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen antimikrobiellen Vliestuchprodukts zur antimikrobiellen Reinigung, beispielsweise von belebten und/oder unbelebten Oberflächen.
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Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.