Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft eine Lage, umfassend ein Trägermedium, wobei dem Trägermedium
zumindest ein antimikrobiell wirkender Stoff zugeordnet ist. Die Erfindung betrifft
des Weiteren die Verwendung einer Lage als Reinigungsartikel oder in einem Reinigungsartikel.
Stand der Technik
[0002] Aus dem Stand der Technik sind Lagen und Reinigungsartikel bekannt, welche ein Trägermedium
umfassen, dem ein antimikrobiell wirkender Stoff zugeordnet ist. Dabei wirkt ein antimikrobiell
wirkender Stoff antibakteriell, antiviral, antimykotisch und/oder gegen Sporen.
[0003] Die bekannten Lagen bzw. Reinigungsartikel weisen jedoch im Hinblick auf die Reaktionsfähigkeit
des antibakteriell und/ oder antimikrobiell wirkenden Stoffes erhebliche Nachteile
auf.
[0004] Die bekannten Beladungen mit antimikrobiell wirkenden Stoffen verhindern eine schnelle
Verfügbarkeit des antimikrobiell wirkenden Stoffes, da dessen Moleküle häufig nicht
schnell genug mobilisierbar sind. Dies hängt damit zusammen, dass die Moleküle des
Stoffes in einer Bulk-Phase vorliegen und durch umliegende Moleküle abgeschirmt werden.
Dieses Problem tritt insbesondere dann auf, wenn Beschichtungen eine kritische Dicke
und flächige Ausdehnung überschreiten.
Darstellung der Erfindung
[0005] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lage der eingangs genannten
Art anzugeben, welche sich durch eine hohe Reaktivität des antimikrobiell wirkenden
Stoffes auszeichnet.
[0006] Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst. Danach liegt der antimikrobiell wirkende Stoff kolloidal und/ oder nanoskalig
vor.
[0007] In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass ein kolloidal und/ oder nanoskalig
vorliegender Stoff eine besonders hohe Reaktivität zeigt, wenn der Stoff mit Bakterien,
Viren, Pilzen oder Sporen in Kontakt gebracht wird. Des Weiteren ist erkannt worden,
dass die erfindungsgemäße Lage den wirkenden Stoff sehr leicht an Medien abgibt, die
mit der Lage in Kontakt treten. Insoweit zeichnet sich die erfindungsgemäße Lage durch
eine hohe Abgabefähigkeit in Bezug auf den antimikrobiell wirkenden Stoff aus.
[0008] Kolloide sind disperse Systeme, bei denen in einem Dispersionsmittel Stoffe so verteilt
sind, dass deren Partikel zumindest in einer räumlichen Richtung eine Ausdehnung von
10 bis 1000 Angström aufweisen und aus 10
3 bis 10
9 Atomen bestehen.
[0009] Unter nanoskaligen Strukturen versteht man Bereiche jeglicher Morphologie, die zumindest
in einer Raumrichtung Dimensionen im Nanometerbereich aufweisen.
[0010] Bei Kolloiden handelt es sich um einen Zwischenzustand heterogener und homogener
Gemenge. Das Verhältnis von Grenzfläche zu Volumen ist bei kolloiden und nanoskaligen
Strukturen sehr hoch, wodurch eine hohe Reaktivität gewährleistet ist. Die kolloidale
Verteilung erlaubt zudem ein problemloses Diffundieren oder Herauslösen der Stoffteilchen
aus einem Trägermedium. Insoweit kann der antimikrobiell wirkende Stoff eine hohe
Mobilität zeigen und Bakterien, Viren und Sporen effektiv und schnell neutralisieren
bzw. abtöten.
[0011] Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
[0012] Durch geeignete Variation der Verfahrensparameter beim Aufbringen des Stoffes kann
dessen Morphologie beeinflusst werden. Insbesondere kann durch nachträgliche Behandlung
der abgeschiedenen Stoffpartikel die Partikelform, die Partikelgröße, die Schichtdicke
und der Belegungsgrad des antimikrobiell wirkenden Stoffes eingestellt werden. Insoweit
ist das zeitliche Abgabeprofil und damit die Reaktivität des antimikrobiell wirkenden
Stoffes genau einstellbar.
[0013] Der Stoff könnte im Trägermedium verteilt sein. Dabei könnte die gesamte effektiv
wirksame Oberfläche mit dem Stoff belegt sein. Hierdurch ist vorteilhaft realisiert,
dass der antimikrobiell wirkende Stoff homogen über die gesamte Lage verteilt ist.
Dies bewirkt, dass der Stoff an allen Grenzflächen der Lage wirksam werden kann.
[0014] Der Stoff könnte in einer auf das Trägermedium aufgebrachten Schicht verteilt sein
oder einer solchen Schicht zugeordnet sein. Dabei ist denkbar, dass der Stoff sowohl
im Trägermedium kolloidal verteilt ist und das Trägermedium darüber hinaus mit einer
Beschichtung versehen ist, welche den Stoff kolloidal oder in nicht kolloidalem Zustand
umfasst. Durch diese Kombination ist eine besonders lang anhaltende antimikrobielle
Wirkungsweise der Lage realisierbar, da zunächst die Stoffe aus dem Trägermedium wirksam
werden, bevor die Beschichtung abgetragen wird.
[0015] Als Schicht könnte beispielsweise eine Druckpaste fungieren. Die Vorkehrung einer
Druckpaste erlaubt einen besonders kostengünstigen Herstellungsprozess. Hierdurch
werden Prozesskosten, wie sie beispielsweise beim Aufdampfen des wirkenden Stoffes
entstehen, wirksam vermieden.
[0016] Die Schicht könnte zumindest bereichsweise unterbrochen sein oder aus nicht zusammenhängenden
Teilschichten bestehen. In zusammenhängenden Schichten kann der Stoff aufgrund geschlossener
Oberflächen nicht ausreichend mobilisiert werden und daher seine Reaktivität nicht
frei entfalten. Durch Unterbrechungen der Schicht entstehen Kantenbereiche, an denen
der antimikrobiell wirkende Stoff deutlich reaktiver und somit schneller mobilisierbar
ist. Die Ausbildung von Teilschichten bewirkt darüber hinaus eine Vielzahl von Kanten
und Zerklüftungen, an denen der beschriebene Effekt auftreten kann.
[0017] Vor diesem Hintergrund ist die eingangs genannte Aufgabe des Weiteren mit einer Lage
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst.
[0018] Um Wiederholungen in Bezug auf die erfinderische Tätigkeit zu vermeiden, sei auf
die voranstehenden Ausführungen verwiesen.
[0019] Die Schicht oder die Teilschichten könnten als Inselstrukturen ausgebildet sein.
Die Ausbildung von Inselstrukturen könnte durch eine Sputter-Deposition erzielt werden.
Bei diesem Verfahren wird in die Nähe eines Targets ein Substrat gebracht, so dass
aus dem Target herausgeschlagene Atome auf dem Substrat kondensieren und eine Schicht
ausbilden können. Bei den herausgeschlagenen Atomen handelt es sich um Atome des antimikrobiell
wirkenden Stoffes. Durch dieses Verfahren können Inselstrukturen ausgebildet werden.
Dabei bilden die Inseln Cluster oder Monocluster. Diese Inselstrukturen zeigen in
ihrer Gesamtheit eine sehr große Oberfläche unter Ausbildung einer Vielzahl von Kanten,
an denen Moleküle oder Atome des antimikrobiell wirkenden Stoffes ausreichend schnell
mobilisiert werden können, um beispielsweise mit Bakterien Wechsel zu wirken und diese
zu neutralisieren oder abzutöten.
[0020] Vor diesem Hintergrund ist ebenfalls denkbar, die Schicht mittels einer silberhaltigen
Druckpaste aufzubringen. Dabei könnte die Druckpaste eine Silberdispersion umfassen.
Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt ein kostengünstiges Aufbringen von Mustern, Buchstaben
oder Symbolen, um dem Verbraucher einen Hinweis für die technische Verwendung der
Lage zu geben. Buchstaben, Symbole oder Muster müssen häufig angebracht werden, um
deren bestimmungsgemäße Verwendung anzuzeigen. Durch die Verwendung der Druckpaste
bzw. Silberdispersion ist keine separate Beschichtung der Lage notwendig, da die Muster
bzw. Symbole selbst als antimikrobiell wirkende Schicht fungieren können.
[0021] Des Weiteren ist denkbar, dass die Aufbringung der Schicht nasschemisch durch Imprägnierung
mit einem Silber-Vorläufer und anschließender Umwandlung des Vorläufers in metallisches
Silber erfolgt. Als Silber-Vorläufer können Silbernitrat (AgNO3), Silbersulfat (AgSO4)2,
metallorganische Komplexe oder Metallocene fungieren. Die Verwendung dieser Silber-Vorläufer
erlaubt eine örtlich selektive Schaffung von Zonen und Bereichen, gegebenenfalls durch
Masken oder Schablonen, in denen das Silber metallisch vorliegt. In den übrigen Bereichen
liegt, gegebenenfalls nach Entfernen einer Maske oder Schablone, immer noch der Silber-Vorläufer
vor.
[0022] Des Weiteren ist denkbar, eine Lage mit einer Silberdispersion oder einer Reinigungslotion,
welche eine Silberdispersion umfasst, zu imprägnieren. Die imprägnierte Lage kann
dann getrocknet oder im feuchten Zustand, beispielsweise als Einmal-Reinigungsartikel,
benutzt werden. Die Imprägnierung stellt ein kostengünstiges und rasch durchführbares
Verfahren zum Aufbringen von Silber auf eine Lage dar.
[0023] Die Schicht oder die Teilschichten könnten eine Dicke von 0,05 bis 1000 nm aufweisen.
Dieser Schichtdickenbereich hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um eine ausreichende
Mobilität der Atome oder Moleküle eines antibakteriell und/ oder antimikrobiell bzw.
antimykotisch wirkenden Stoffes zu realisieren.
[0024] Vor diesem Hintergrund könnten die Schicht oder die Teilschichten eine Flächendichte
von 5 - 1000 mg/m
2 aufweisen. Diese Beladung ist gerade ausreichend für einige wenige Anwendungen der
Lage, so dass diese als Einmalartikel oder Wegwerfartikel verwendet werden kann. Des
Weiteren ist denkbar, eine Stoffbeladung von bis zu 10 000 ppm (mg/kg) auf einem Trägermedium
vorzusehen.
[0025] Das Trägermedium könnte Fasern aufweisen. Hierdurch stellt das Trägermedium eine
zerklüftete Oberfläche für die Anlagerung von antimikrobiell wirkenden Stoffen zur
Verfügung. Somit werden Schichten des wirkenden Stoffes, die auf dem Trägermedium
abgelegt werden einer Zerklüftung unterworfen.
[0026] Vor diesem Hintergrund könnte der wirkende Stoff einzelnen Fasertypen vermehrt zugeordnet
sein, wobei andere Fasertypen eine deutlich geringere Belegung durch den wirkenden
Stoff aufweisen. Hierdurch wird der Zerklüftungseffekt noch gesteigert. Ganz konkret
könnten die nanoskaligen und/ oder kolloidalen Strukturen des Stoffes bevorzugt auf
hydrophoben, insbesondere polyolefinischen, Fasern eines Vliesstoffs angelagert werden,
wobei hydrophile, insbesondere Viskose-Fasern, weitgehend stofffrei sein könnten.
Hierdurch ist es möglich, auf einem Vliesstoff, welcher ein Fasergemisch umfasst,
selektiv auf einem speziellen Fasertyp den wirkenden Stoff anzulagern. Die Zerklüftung
der Stoffschicht bzw. der Stoffbelegung ergibt sich sodann durch die Faserstruktur
des Trägermediums.
[0027] Das Trägermedium könnte einen Vliesstoff umfassen. Die Verwendung eines Vliesstoffes
erlaubt die Einstellung einer Porosität durch geeignete Auswahl der Faserdichte oder
Faserdicken. Dabei ist denkbar, dass der Vliesstoff auch aus Nanofasern aufgebaut
ist, die eine sehr geringe Porengröße gewährleisten. Nanofasern weisen üblicherweise
einen Durchmesser auf, der kleiner als 1 µm ist und vorzugsweise zwischen 50 und 500
nm liegt. Durch Verwendung von Nanofasern kann der oben beschriebene Zerklüftungseffekt
noch gesteigert werden. Darüber hinaus zeichnen sich Vliesstoffe durch eine hohe Saugfähigkeit
aus und können daher als Reinigungstücher fungieren, welche Flüssigkeiten absorbieren.
Insbesondere könnten solche Reinigungstücher mehrlagige Vliesstoffe umfassen, wobei
jede Lage eine andere Porengröße, ein anderes Fasermaterial bzw. einen anderen mittleren
Faserdurchmesser aufweisen könnte. Ganz konkret könnte mindestens eine Lage Splittfasern
umfassen. Dieser Fasertyp lässt sich durch Wasserstrahlbehandlung problemlos aufsplitten
und/ oder verfestigen. Mindestens eine Lage könnte Stapelfasern oder Endlosfasern
umfassen. Diese Fasertypen lassen sich durch Wasserstrahlbehandlung problemlos verfestigen
und/ oder miteinander verschlingen.
[0028] Das Trägermedium könnte Polymere umfassen. Vor diesem Hintergrund ist insbesondere
denkbar, dass Thermoplasten wie Polypropylen, Polyethylen oder Polyester sowie Polyamid
verwendet werden. Diese Werkstoffe sind besonders geeignet zur Herstellung von faserhaltigen
Vliesstoffen, da die aus diesen Polymeren bestehenden Fasern durch thermische Einwirkung
miteinander verschmolzen und somit fest verbunden werden können. Dies erlaubt die
Verfestigung von Gewirken aus Fasern.
[0029] Polypropylen und Polyethylen sind besonders geeignet zur Anlagerung von Silber. Silber
lässt sich problemlos auf Polypropylen oder Polyethylen anlagern und geht mit diesen
Werkstoffen eine feste Verbindung ein. Insbesondere durch Sputtern lässt sich Silber
problemlos auf diesen Werkstoffen anlagern. Eine feste Bindung ergibt sich durch Van-der-Waals-Kräfte
oder eine chemische Bindung. Durch thermische Beaufschlagung oder Plasmabehandlung
von Polypropylen und/ oder Polyethylen werden deren Oberflächen aktiviert und die
Haftung von Silber an den Oberflächen verbessert.
[0030] Das Trägermedium könnte als Mehrweghandschuh aus Latex ausgestaltet sein. Diese Ausgestaltung
erlaubt vorteilhaft die Verwendung bereits bestehender Produkte und deren kostengünstige
Ausstattung mit antimikrobiell wirkenden Stoffen.
[0031] Das Trägermedium könnte Chitosane und/ oder Cyclodextrine umfassen. Diese Werkstoffe
haben sich als besonders geeignet für die Einlagerung von kolloidalem Silber und anderer
Stoffe, wie Duftstoffe, erwiesen.
[0032] Vor diesem Hintergrund könnten dem Trägermedium Duftstoffe zugeordnet sein. Hierdurch
können schlechte Gerüche neutralisiert, absorbiert oder unterdrückt bzw. überdeckt
werden.
[0033] Die Chitosane und/ oder Cyclodextrine können mit Silber und/ oder Duftstoffen beaufschlagt
und auf dem eigentlichen Trägermedium fixiert werden. Die Chitosane und/ oder Cyclodextrine
erlauben eine gezielte und langanhaltende Abgabe von eingelagertem kolloidalem Silber
bzw. von eingelagerten Duftstoffen.
[0034] Metallisches Silber, welches nicht in Ionenform vorliegt, könnte in Schichtsilikaten
oder Zeolithen deponiert werden. Hierbei ist von Vorteil, dass das Silber in Form
von Nanoclustern in Kanalstrukturen der Schichtsilikate oder der Zeolithe vorliegen
kann. Am Rand dieser Kanalstrukturen wird zunächst Silberoxid gebildet, welches wegdiffundiert
und in ionisches Silber umgewandelt wird. Sodann wird die nächste Schicht eines Nanoclusters
in Silberoxid umgewandelt, wobei sich der zuvor beschriebene Prozess wiederholt. Hierdurch
ist eine Depotwirkung erzielbar, bei der über einen langen Zeitraum hinweg definiert
und gezielt ionisches Silber freigesetzt werden kann. Vor diesem Hintergrund ist folgendes
Verfahren denkbar. Zunächst wird eine Silbersalzlösung, insbesondere eine wässrige
Silbemitratlösung, erzeugt. Der Zeolith bzw. das Trägermedium wird mit der Lösung
getränkt. Daran schließt sich eine zweistufige thermische Behandlung an Zunächst wird
unter Luftsauerstoffatmosphäre das Silbersalz zu Silberoxid umgewandelt. Das Silberoxid
wird unter Wasserstoffatmosphäre zu metallischem Silber reduziert. Somit liegt dann
innerhalb der Poren des Schichtsilikats metallisches Silber vor. Durch dieses konkrete
Verfahren ist eine besonders homogene und gleichmäßige Verteilung von metallischem
Silber innerhalb feinster Kanalstrukturen möglich. Ganz in Abhängigkeit der Porengröße
oder des Kanaldurchmessers können unterschiedlich große Cluster metallischen Silbers
entstehen. Insoweit ist eine polymodale Verteilung nanoskaliger Silberstrukturen innerhalb
eines Schichtsilikats möglich.
[0035] Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass neben den Duftmolekülen kolloidales Silber
in Kanalstrukturen eingelagert wird, welches analog zu den Duftstoffen freigesetzt
wird und seine antimikrobielle Wirkung entfalten kann.
[0036] Denkbar ist auch, dass anstelle von Duftmolekülen kolloidales Silber in die Cyclodextrine
und Chitosane eingelagert wird. Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, dass Silber
austritt und im Gegenzug Gerüche durch die entstehenden Lücken in den Cyclodextrinen
und Chitosanen eingefangen werden. Diese Ausgestaltung erlaubt eine Ersparnis teurer
Duftstoffe.
[0037] Der antimikrobiell wirkende Stoff könnte Silber umfassen. Silber ist besonders als
antimikrobiell wirkender Stoff geeignet, da es für Menschen nahezu ungiftig ist. Des
Weiteren zeigt Silber ein relativ geringes allergenes Potential. Silber wirkt als
antiseptische Substanz in geringen Konzentrationen über einen langen Zeitraum auf
eine Vielzahl von Infektionskeimen. Die meisten bekannten Bakterien zeigen darüber
hinaus keine Resistenz gegen Silber.
[0038] Der Stoff könnte zumindest ein Nebengruppenelement umfassen. Nebengruppenelemente
zeichnen sich durch antimikrobielle Wirkung aus- Vor diesem Hintergrund ist denkbar,
dass mehrere Nebengruppenelemente gemeinsam in den Schichten und/ oder dem Trägermedium
vorliegen, um unterschiedlichen Bakterienarten selektiv zu begegnen. Es hat sich in
Versuchsreihen gezeigt, dass sich in Bezug auf die antimikrobielle Wirksamkeit eine
Rangfolge der verwendeten Stoffe ergibt. Diese lässt sich wie folgt darstellen. Silber
ist der wirksamste Stoff, gefolgt von Quecksilber, Kupfer, Cadmium, Chrom, Blei, Kobalt,
Gold, Zink, Eisen und schließlich Mangan. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, auch
Hauptgruppenelemente zu verwenden, welche eine antimikrobielle Wirkung zeigen.
[0039] Der antimikrobiell wirkende Stoff könnte eine Gold-Silber Mischung umfassen oder
ausschließlich aus einer Gold-Silber-Mischung bestehen. Mischungen dieser Art zeigen
eine besonders hohe antimikrobielle Wirksamkeit. Es hat sich überraschenderweise gezeigt,
dass die Anwesenheit von Gold die antimikrobielle Wirkung von Silber noch steigert.
Vor diesem Hintergrund ist denkbar, Silber mit Gold zu dotieren. Denkbar ist auch,
Inseln oder Cluster auszubilden, die entweder nur Gold oder nur Silber aber auch Mischungen
dieser Stoffen umfassen. Dabei können Inseln oder Cluster unterschiedlicher Zusammensetzung
nebeneinander vorliegen.
[0040] Dem Stoff könnte Aluminium beigemengt sein. Aluminium bewirkt langfristig eine Aufhellung
und/ oder eine verbesserte Optik der Beschichtung, da beispielsweise Silber aufgrund
von Oxidationsprozessen braun wird. Dies führt zu einer unschönen Optik der Beschichtung
bzw. der gesamten Lage. Aluminium bewirkt des Weiteren eine Modifizierung der Abgaberate
des antimikrobiell wirkenden Stoffes.
[0041] Der Stoff könnte Gegenstand eines geträgerten Systems sein. Hierunter wird ein System
verstanden, bei dem der eigentlich antimikrobiell wirkende Stoff Trägersubstraten
zugeordnet wird. Dabei können die Trägersubstrate Ruße oder Oxide umfassen. Durch
die Anlagerung von Stoffpartikeln an Trägersubstraten ist es sicher gestellt, dass
die einzelnen Stoffpartikel nicht agglomerieren. Hierdurch wird die Reaktivität des
wirkenden Stoffes deutlich verbessert. Die Trägersubstrate selbst können dem eigentlichen
Trägermedium zugeordnet sein.
[0042] Die Lage könnte mit einer Plasmabeschichtung versehen sein. Durch eine Plasmabeschichtung
kann die Abgaberate des antimikrobiell wirkenden Stoffes eingestellt werden. Insoweit
ist die mikrobiologische Wirkung der Lage einstellbar. Eine Plasmabeschichtung ist
ein Produktionsverfahren, bei dem Werkstoffe mit dünnen Schichten überzogen werden,
welche durch die Einwirkung einer elektrischen Spannung aus einem Plasma extrahiert
werden. Ein zu behandelndes Werkstück wird nach einer sehr gründlichen Reinigung in
eine Vakuumkammer eingebracht und dort fixiert. Die Kammer wird je nach Verfahren
evakuiert bis ein Restgasdruck im Hochvakuum - bzw. Ultrahochvakuum - erreicht ist.
Danach wird über Ventile ein Arbeitsgas, meist Argon, eingelassen und durch verschiedene
Methoden des Energieeintrags, beispielsweise Mikrowellen, Hochfrequenz, elektrische
Entladung, ein Niederdruck-Plasma gezündet.
[0043] Die eingangs genannte Aufgabe wird des Weiteren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
18 gelöst.
[0044] Die Verwendung einer hier beschriebenen Lage als Reinigungsartikel oder in einem
Reinigungsartikel ist besonders vorteilhaft, da der antimikrobiell wirkende Stoff
eine hohe Reaktivität aufweist und die Lage ein hohes Stoffabgabevermögen zeigt. Bei
Verwendung der erfindungsgemäßen Lage als oder in einem Reinigungsartikel ist daher
insbesondere gewährleistet, dass auf einer gereinigten Oberfläche der antimikrobiell
wirkende Stoff verbleibt. Hierdurch wird ein langanhaltender und nachwirkender Desinfizierungs-
und Reinigungseffekt erzielt.
[0045] Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass der Reinigungsartikel als Reinigungstuch,
insbesondere als Einmal-Reinigungstuch ausgestaltet ist. Aufgrund der extrem geringen
Beladung mit antimikrobiell wirkendem Stoff kann dessen Wirkung bereits nach einer
oder einigen wenigen Verwendungen des Reinigungstuchs aufgebraucht sein. Die Ausgestaltung
eines Reinigungstuchs als Einmal-Reinigungstuch ist besonders kostengünstig, da die
meist sehr teuren antimikrobiell wirkenden Stoffe extrem fein dosiert aufgebracht
werden können. Einmal-Reinigungstücher weisen gegenüber Mehrfach-Reinigungstüchern
den Vorteil auf, dass sie nach einmaliger Verwendung keine Kontaminierungsherde bilden
können, da sie sofort nach Gebrauch entsorgt werden.
[0046] Mehrfach-Reinigungstücher sind teurer als Einmal-Reinigungstücher, da sie mehr antimikrobiell
wirkenden Stoff umfassen. Dennoch können Mehrfach-Reinigungstücher nicht proportional
zur Menge des antimikrobiell wirkenden Stoffes länger verwendet werden, da sie häufig
aufgrund von Kontaminierungen nach relativ wenigen Verwendungszyklen nicht mehr funktionsgemäß
einsetzbar sind.
[0047] Die Lage könnte in der Bodenreinigung und/ oder der Bodendesinfektion Verwendung
finden. Vor diesem Hintergrund ist denkbar, dass die Lage in einem Wischmopp Verwendung
findet. Ein Wischmopp umfasst meistens textile Streifen, die der Aufnahme von Flüssigkeit
dienen. Diese Streifen könnten durch die erfindungsgemäßen Lagen gebildet werden.
Diese konkrete Ausgestaltung erlaubt den Einsatz des antimikrobiell wirkenden Stoffes
in Krankenhäusern, Pflegeheimen und an anderen Orten, wie beispielsweise in Großküchen,
in denen sich in unerwünschter Weise Bakterien auf dem Fußboden bilden können.
[0048] Des Weiteren ist denkbar, dass die Lage als Vliesstoff, Gewebe, Gewirke, Gestrick
oder als Garn ausgestaltet ist. Die Verwendung eines Vliesstoffs ist im Hinblick auf
eine einstellbare Porosität von Vorteil. Gewebe und Gestricke zeichnen sich durch
eine hohe mechanische Stabilität aus und können unterschiedliche Fasertypen in Mischung
aufweisen. Die Verwendung unterschiedlicher Fasertypen, nämlich Fasern aus unterschiedlichen
Materialien, erlaubt die selektive Anlagerung des wirkenden Stoffes an einzelne Fasern.
Garne sind dann von Vorteil, wenn die Lage in Wischmopps, insbesondere Schlingenmopps,
verwendet wird. Die Garne ersetzen hierbei die zuvor beschriebenen Streifen.
[0049] Des Weiteren ist denkbar, dass die Lage als Folie ausgestaltet ist. Insbesondere
ist denkbar, dass die Lage als Frischhaltefolie oder Verpackungsfolie für Lebensmittel
ausgestaltet ist. Die Beschichtung der Lage mit antimikrobiell wirksamen Stoffen erlaubt
wirksam die Unterdrückung von Bakterienbildung, welche Lebensmittel verderben können.
[0050] Des Weiteren ist denkbar, dass das Trägermedium als Schaumstoffkörper ausgestaltet
ist. Bei Verwendung eines offenzelligen Schaumstoffs ist sogar denkbar, dass das Innere
des Schaumstoffkörpers mit dem antimikrobiell wirksamen Stoff imprägniert wird.
[0051] Der Schaumstoffkörper könnte als Reinigungsschwamm Verwendung finden. Hierdurch ist
sichergestellt, dass von einem Schaumstoffkörper aufgenommene Flüssigkeit desinfiziert
wird bzw. dass das in ihr stattfindende Wachstum von Bakterien gehemmt wird. Dies
ist dann von Vorteil, wenn der Schaumstoffkörper als Schwamm in lebensmittelnahen
Bereichen wie Theken oder Tischen in Gaststätten zum Einsatz kommt.
[0052] Je nach Anwendungsfall können hygienische Verhältnisse einfach verbessert, d.h. Bakterienwachstum
unterdrückt werden oder im Extremfall eine Bakterienabtötung erreicht werden.
[0053] Die hier beschriebenen Lagen können aufgrund ihrer antimikrobiellen Wirkung in nahezu
allen Hygiene- oder Kosmetikprodukten Verwendung finden. Hierbei sind insbesondere
Baby-Wipes, Windeln, Pflegetücher, Gesichtstücher oder Produkte für Inkontinenzpatienten
denkbar.
[0054] Auch eine Unterdrückung der Biofilmbildung bei Wasserbehandlungen kann mit diesen
Materialien erreicht werden.
[0055] Denkbar ist auch, die hier beschriebenen Lagen als Filter in Klimaanlagen oder Belüftungssystemen
zu verwenden. Hierdurch könnten schädliche Erreger und Keime in der Atemluft wirksam
reduziert oder sogar entfernt werden.
[0056] Wenn man die vorteilhaften antimikrobiellen Eigenschaften von Silber mit Eigenschaften
nanoskaliger Systeme kombiniert, ergeben sich neuartige Materialeigenschaften, die
im Wesentlichen auf ein hohes Oberflächen/Volumen-Verhältnis zurückzuführen sind,
[0057] Die mikrobiologisch wirksamen Silber-lonen entstehen als Silberoxid an der Nanopartikel-Oberfläche
durch Einwirkung von Luftsauerstoff und Feuchtigkeit aus der Umgebung. Die Oxidschicht
selbst weist unabhängig von der Partikelgröße eine im Wesentlichen konstante Dicke
auf. Dies bedeutet, dass das am Gesamtvolumen anteilige mikrobiologisch wirksame Volumen
mit abnehmender Partikelgröße signifikant zunimmt.
[0058] Soweit Silber nanoskalig vorliegt, ergeben sich nun signifikante Vorteile. Durch
die feinteiligere Darstellung benötigt man sehr viel geringere Mengen, als man benötigen
würde, wenn man grobteiliges Silber einsetzt. Durch das größere Oberflächen/Volumen-Verhältnis
wird eine deutlich größere Menge des Silbers der Umwelt zugänglich gemacht. Dadurch
kann das ionische Silber deutlich schneller mobilisiert werden. Man erhält einen echten
Depoteffekt der eine lang anhaltende Wirkung gewährleistet.
[0059] Mit nanoskaligem Silber können Materialien ausgerüstet werden, die einer Silber-Ausrüstung
sonst nicht zugänglich wären. So können grobteilige Silberpartikel beispielsweise
nicht in allen Polymerfasern versponnen werden, da die Düsen verstopft werden.
[0060] Wenn man nanoskaliges Silber in Thermoplasten und Elastomeren einsetzen möchte, ergeben
sich prinzipiell zwei Möglichkeiten der Applizierung:
[0061] Aufbringen von nanoskaligem Silber auf eine Substratoberfläche und zwar chemisch
oder durch Aufdampfen. Da das Silber hier auf der Oberfläche sitzt, kann es sehr rasch
wirken. Ausserdem kann man durch die morphologische Ausgestaltung (Form, Größe) der
Silber-Nanostrukturen das Silber-Abgabeprofil sehr gut einstellen.
[0062] Bei einer Eincompoundierung von nanoskaligem Silber wird nanoskaliges Silber gleichzeitig
mit anderen Füllstoffen eincompoundiert. Je nach Hydrophilie des Polymers können hier
Konzentrationen von 500 - 2000 ppm Silber für eine ausreichende Wirkung notwendig
sein. Jedoch liegt hier ein Teil des Silbers im Volumen nicht zugänglich vor. Ausserdem
ist die Wirkung verzögert, da das Silber erst an die Polymeroberfläche diffundieren
muss.
[0063] Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung auf
vorteilhafte Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die
nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lehre anhand der Tabellen zu verweisen.
[0064] In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der
Tabellen, werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen
der Lehre erläutert.
Beschreibung der Tabellen
[0065] In den Tabellen zeigen
- Tabelle 1
- die Ergebnisse mikrobiologischer Tests im Zusammenhang mit Bakterien des Typs Escherichia
coli,
- Tabelle 2
- die Ergebnisse mikrobiologischer Tests im Zusammenhang mit Sporen des Typs Aspergillus
niger,
- Tabelle 3
- die olfaktorische Bewertung von mit Silber beladenen Proben und
- Tabelle 4
- die Abtötungsrate von Bakterien auf Glasscheiben.
Ausführung der Erfindung
Ausführungsbeispiele
[0066] Die Lagen zweier im Folgenden beschriebenen Versuchsreihen 1 und 2 wurden wie folgt
hergestellt und getestet
Versuchsreihe 1:
[0067] Auf Lagen, die Trägermedien aus Vliesstoff umfassen, welche ein Flächengewicht zwischen
50 und 500 mg/m
2 aufweisen, wurden durch einen Magnetron-Sputter-Prozess unterschiedliche Silberbeladungen
aufgebracht.
[0068] Der Vliesstoff umfasst polymere Fasern. Der Vliesstoff enthält des Weiteren natürliche
Fasern, nämlich Cellulosefasern. Ganz konkret wurden Vliesstoffe verwendet, die Viskose,
Polypropylen und Polyethylenteraphtalatfasern in Mischung enthalten.
[0069] Probe 2 weist eine Silberbeladung von 10,5 mg/m
2 auf. Die Proben 3 bis 6 weisen jeweils 29,4 ; 56,7 ; 115,5 bzw. 231 mg/m
2 Silberbeladung auf. Probe 1 weist keine Silberbeladung auf und stellt eine sogenannte
Nullprobe dar.
[0070] Das Trägermedium weist als antimikrobiell wirksamen Stoff Silber auf, der kolloidal
und/ oder nanoskalig vorliegt. Dies wird durch die Erzeugung im Wesentlichen quaderförmiger
Nanopartikel-Inselstrukturen aus Silber mit einer Kantenlänge im Bereich von 5 nm
bewirkt.
[0071] Die auf dem Trägermedium entstandenen Inselstrukturen weisen eine spezifische Oberfläche
auf, die größer ist als die Oberfläche einer geschlossenen Nanoschicht mit einer Dicke
von 5 nm.
[0072] Daher ist die Abgaberate eines Trägermediums, welches quaderförmige Inselstrukturen
mit einer Kantenlänge von 5 nm aufweist, deutlich schneller als die eines vollbeschichteten
Trägermediums.
[0073] Die quaderförmigen Inselstrukturen wurden über SIMS nachgewiesen. Ganz konkret wurde
nachgewiesen, dass die nanoskaligen und/ oder kolloidalen Silberstrukturen bevorzugt
auf den polyolefinischen Fasern des verwendeten Vliesstoffs angelagert werden. Die
viskosen Fasern sind weitgehend silberfrei. Hierdurch ist es möglich, auf einem Vliesstoff,
welcher ein Fasergemisch umfasst, selektiv auf einem speziellen Fasertyp Silber anzulagern.
[0074] Durch geeignete Variation der Verfahrensparameter und der Beladung kann die Größe
der Inseln und die Breite ihrer Größenverteilung gesteuert werden. Hierdurch ist die
spezifische Oberfläche und damit das Abgabeprofil des antimikrobiell wirksamen Silbers
einstellbar. Ganz konkret sind durch gezielte Einstellung der Verfahrensparameter
polymodal verteilte Nanostrukturen generierbar. Diese weisen jeweils eine unterschiedlich
hohe Zahl an ungesättigten Oberflächenatomen auf. Hierdurch besitzen sie eine unterschiedlich
hohe Reaktivität bzw. mikrobiologische Aktivität.
[0075] Die Proben 1 bis 6 wurden einem Test auf antimikrobielle Ausrüstung nach der allgemein
bekannten AATCC-Methode 100 unterzogen, die bei textilen Werkstoffen Anwendung findet.
[0076] Die Ergebnisse dieses Tests sind in Tabelle 1 gezeigt Tabelle 1 zeigt die Abtötungsrate
von Escherichia coli - Zellen in Abhängigkeit von der Silberbeladung.
[0077] In Tabelle 1 ist in der ersten Spalte die Silberbeladung in mg/m
2 aufgetragen. Die zweite Spalte der Tabelle zeigt die Keimzahl in der Einheit KBE/ml
(Kolonie bildende Einheiten / ml) nach 24 Std. und die dritte Spalte die Abtötungsrate
nach 24 Std. in Prozent. Die vierte und fünfte Spalte sind analog aufgebaut.
[0078] Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse eines mikrobiologischen Tests, der mit Sporen des
Typs Aspergillus niger auf den Proben 1 bis 6 durchgeführt wurde. Die Proben 1 bis
6 fungierten dabei als Muster für Spültücher (Spültuch-Muster).
[0079] Aspergillus niger wird auf Grund seiner dunklen Sporen auch Schwarzschimmel genannt.
Aspergillus niger ist ein weit verbreiteter Lebensmittelverderber und Materialzerstörer.
Er kommt weltweit im Erdboden vor. Dieser Schimmelpilz kann Papier und Packstoffe,
ebenso wie Leder und Farben, ja sogar Kunststoffe und optische Gläser zerstören. Durch
Aspergillus niger hervorgerufene Krankheiten umfassen neben allergischen Reaktionen,
Infektionen des äußeren Gehörganges, Lungen-Aspergillosen, Bauchfellentzündungen,
Entzündungen der Herzinnenhaut, Erkrankungen der Nägel sowie Infektionen der Haut.
[0080] Die erste Spalte der Tabelle 2 zeigt die Silberbeladung in mg/m
2. Die zweite Spalte gibt durch die Größe B qualitativ an, ob die jeweilige Probe nach
zwei Tagen mit Sporen bewachsen ist. Die dritte Spalte gibt analog an, ob die Probe
nach vier Tagen bewachsen ist. (B) drückt lediglich qualitativ aus, dass der
[0081] Bewuchs etwas schwächer ausgebildet ist. Der Gedankenstrich (-) stellt qualitativ
dar, dass kein Bewuchs vorliegt.
[0082] Die Proben 1 bis 6 der Versuchsreihe 1 wurden des Weiteren Geruchstests unterzogen.
[0083] Hierzu wurden die als Tücher ausgestalteten Proben bei 32°C für 48 Std. in 100 ml
10%-igen Milchlösungen gelagert. Anschließend wurden die Proben entnommen und getrocknet.
Die Milchlösungen und die getrockneten und mit 100 µl Wasser nach deren Trocknung
erneut angefeuchteten Proben wurden olfaktometrisch bewertet.
[0084] Die Proben wurden in anonymer Form zehn Testpersonen zur Beurteilung vorgelegt. Die
Testpersonen wurden gebeten, auf einer Notenskala die Lösungen bzw. die Proben zu
bewerten, wobei folgende qualitative Zuordnungen zu Grunde gelegt wurden:
- Note 6
- unterträglich,
- Note 5
- stark störend,
- Note 4
- störend,
- Note 3
- deutlich wahrnehmbar, aber noch nicht störend,
- Note 2
- wahrnehmbar, nicht störend,
- Note 1
- nicht wahrnehmbar.
[0085] Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der Bewertung.
[0086] Des Weiteren wurde die schnelle Mobilisierbarkeit der Silberionen in Auswaschversuchen
belegt.
[0087] Die Proben 1 bis 6 mit einer Größe von 2,5 x 5 cm wurden in jeweils 100 ml Wasser
mit pH-Werten von 3, 7 und 11 gelagert und die Silberkonzentration bestimmt. Es wurde
festgestellt, dass innerhalb der ersten Stunde der Lagerzeit die Abgaberate am größten
ist. Die antibakterielle Wirkung ist daher sehr rasch wirksam, so dass nach 24 Std.
bereits eine vollständige Abtötung von Bakterien erreicht werden kann. Dennoch wird
auch nach Ablauf der ersten Stunde eine moderate Abgabe beobachtet, was auch eine
mittel- bis langfristige Wirkung gewährleistet.
[0088] In einem weiteren Test wurde eine Referenzprobe mit einer Silberbeladung von 55 mg/m
2 zwei vollen Standard-Waschgängen mit einer handelsüblichen Waschmaschine und handelsüblichem
Waschpulver unterzogen. Nach dem ersten Waschgang waren noch etwa 30% des Silbers
auf dem Tuch vorhanden. Nach dem zweiten Waschgang waren noch immer etwa 30% des Silbers
auf dem Tuch vorhanden. Nach dem zweiten Waschgang konnten auf dem Tuch immer noch
Abtötungsraten von bis zu 91,17% für Bakterien des Typs Escherichia coli bzw. 99,33%
für Bakterien des Typs Staphylococcus aureus nachgewiesen werden.
Versuchsreihe 2:
[0089] Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse eines Tests, bei dem Glasscheiben mit unterschiedlichen
Proben behandelt wurden.
[0090] Hierzu wurden Proben des Typs A verwendet:
[0091] Lagen mit einem Trägermedium aus Vliesstoff wurden mit einer Nano-Silberdispersivn
getränkt. Diese Lagen dienten als Wischtücher zur Desinfektion von Glasscheiben. In
diesen Lagen liegt auf dem Trägermedium Silber kolloidal dispergiert vor. Das Silber
ist homogen im Trägermedium verteilt.
[0092] Zur Herstellung dieser Lagen wurde zunächst ein Standardfußbodenreiniger mit einer
Silberkonzentration von 500 ppm Silber versehen.
[0093] Dieser Standardfußbodenreiniger wurde auf 10 x 10 cm große Proben aufgetragen, welche
ca. 17 Std. über Nacht in einem Reagenzglas bei Raumtemperatur überschichtet wurden.
Nach 17 Std. wurde jede Probe geteilt.
[0094] Eine Hälfte wurde direkt zwischen zwei Handtüchern sanft abgequetscht, die andere
Hälfte ca. 30 sec mit Leitungswasser ohne harten Strahl abgespült und dann sanft abgequetscht.
[0095] Alle Proben des Typs A wurden sodann 3 Std. bei 100°C in einem Umluftofen getrocknet.
Verwendung von Proben des Typs B:
[0096] Des Weiteren wurden Glasscheiben mit Proben des Typs B (Tuch) abgewischt, welche
mit 120 mg/m
2 Silber bedampft wurde.
[0097] Mit Proben des Typs A und B wurden Glasscheiben definiert und reproduzierbar mehrfach
abgewischt. Danach wurde mit den Proben ein mikrobiologischer Test durchgeführt und
die Abtötungsrate bestimmt.
[0098] Dies wurde wie folgt durchgeführt:
[0099] Es wurden 2,5 x 5 cm große Proben der Typen A und B ausgestanzt und mit 20 ml Wasser
beaufschlagt. Die Proben wurden mit 50 N Normalkraft auf 20 cm langen und 5 cm breiten
Glasscheiben in 50 Oszillationszyklen hin- und herbewegt.
[0100] Es ergab sich für Bakterien des Typs Escherichia coli eine Abtötungsrate von 95,7%
bei Verwendung der bedampften Proben (Tuch). Eine Abtötungsrate von 99,83% ergab sich
bei Verwendung von Proben, welche mit dem Standardfußbodenreiniger mit einer Silberkonzentration
von 500 ppm Silber imprägniert wurden.
[0101] Bei der Beobachtung von Bakterien des Typs Staphylococcus aureus ergab sich eine
Abtötungsrate von >99,89% bei Verwendung der bedampften Probe. Eine Abtötungsrate
von 99,93% konnte bei Verwendung der imprägnierten Proben nachgewiesen werden.
[0102] Glasscheiben, die nicht abgewischt wurden, zeigten keine Abtötungsrate, d.h. auf
diesen Glasscheiben waren die Bakterien in anfänglicher Konzentrationsrate vorhanden.
[0103] Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese
jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele einschränken.
1. Lage, umfassend ein Trägermedium, wobei dem Trägermedium zumindest ein antimikrobiell
wirkender Stoff zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff kolloidal und / oder nanoskalig vorliegt.
2. Lage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff im Trägermedium verteilt ist.
3. Lage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff einer auf das Trägermedium aufgebrachten Schicht zugeordnet ist.
4. Lage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht zumindest bereichsweise unterbrochen ist oder aus nicht zusammenhängenden
Teilschichten besteht.
5. Lage, umfassend ein Trägermedium, wobei dem Trägermedium zumindest ein antimikrobiell
wirkender Stoff zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff in einer Schicht enthalten ist, weiche zumindest bereichsweise unterbrochen
ist oder aus nicht zusammenhängenden Teilschichten besteht.
6. Lage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht oder die Teilschichten als Inselstrukturen ausgebildet sind.
7. Lage nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht oder die Teilschichten eine Dicke von 0,05 bis 1000 nm aufweisen.
8. Lage nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht oder die Teilschichten eine Flächendichte von 5 bis 1000 mg/m2 aufweisen.
9. Lage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium Fasern aufweist.
10. Lage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wirkende Stoff einzelnen Fasertypen vermehrt zugeordnet ist, wobei andere Fasertypen
eine deutlich geringere oder gar keine Belegung durch den wirkenden Stoff aufweisen.
11. Lage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium einen Vliesstoff umfasst.
12. Lage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trägermedium Chitosane und/ oder Cyclodextrine zugeordnet sind.
13. Lage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Trägermedium Duftstoffe zugeordnet sind.
14. Lage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der antimikrobiell wirkende Stoff Silber umfasst.
15. Lage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff zumindest ein Nebengruppenelement umfasst.
16. Lage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der antimikrobiell wirkende Stoff Gold oder eine Silber-Gold Mischung umfasst.
17. Lage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem Stoff Aluminium beigemengt ist.
18. Verwendung einer Lage nach einem der voranstehenden Ansprüche als Reinigungsartikel
oder in einem Reinigungsartikel.