Forschung & Innovation

Cleanzone Award Präsentation

Funktionale Ausrüstung von Textilien zur Inaktivierung von Mikroorganismen

02.11.2020 - Textile Bekleidungen bieten auf Grund ihrer Oberflächenstruktur und ihrer mehr oder weniger ausgeprägten Eigenschaft zur Feuchtigkeitsaufnahme, einen idealen Nährboden zur mikrobiellen Keimbildung.

Daher werden Textilien für den medizinischen oder technischen Bereich bisher mit Fungiziden/Bakteriziden ausgerüstet. Eine weitere Möglichkeit stellen Nanopartikel auf Basis von Kupfer, Zink oder Silber dar. All diese bisherigen Verfahren führen zu einer hohen Umweltbelastung und sind gesundheitlich bedenklich. Zudem können Keime und Bakterien Resistenzen gegen Biozide ausbilden. Wir verfolgten einen neuen Ansatz zur antimikrobiellen Ausrüstung, die photodynamische Inaktivierung (PDI) von Bakterien. Der Inak­tivierungsmechanismus beruht  auf der Wirkung von Licht im sichtbaren Spek­trum auf einen als Photosensibilisator wirkenden Farbstoff.

Durch die Funktionalisierung von textilen Flächengebilden mit speziellen Farbstoffen wird es möglich, unter Belichtung hochreaktiven Singulettsauerstoff (1O2) zu erzeugen. Singulettsauerstoff wirkt hoch effizient gegen Cyanobakterien, Schimmelpilze und Algen und ist so kurzlebig, dass er nur in einer Schicht von weniger als 100 nm nachweisbar ist. 1O2 entsteht durch Einwirkung von Tageslicht und damit genau dort, wo Bakterien bekämpft werden sollen: an der Oberfläche der ausgerüsteten Textilien. Der so generierte Singulettsauerstoff ist die ökologisch unbedenklichste Möglichkeit, Bakterien und Pilze direkt an den zu schützenden textilen Oberflächen zu bekämpfen. Nur so kann man schadstofffrei und ohne Beeinträchtigung der Umwelt die mikrobielle Keimbildung auf Textilien verhindern, ohne weiterhin die Bildung von Resistenzen gegen bestimmte Antibiotika zu fördern. Die Erzeugung von Singulettsauerstoff ist zusammenfassend die effizienteste und schonendste antimikrobielle Ausrüstung, die auch gegen Viren und multiresistente Keime aktiv ist.

Die Funktionalisierung des textilen Trägermaterials erfolgt mit verschiedenen konventionellen Textilveredlungsverfahren. Die zu färbenden textilen Flächengebilde z.B. aus Polyester (PES), kationisch-färbbares Polyester (kat. PES), Baumwolle (CO), Polyamid (PA) und weiteren, werden durch die Prozessschritte Waschen, Trocknen und Fixieren für die Weiterverarbeitung vorbehandelt. Dabei werden Avivagen, Präparationen und Verunreinigungen entfernt. Eine Stabilisierung der Textilstruktur erfolgt durch den Prozessschritt des Thermofixierens bzw. des Bleichens oder Mercerisierens bei CO-basierten Stoffen. Als Färbeverfahren kann beispielsweise eine Imprägnierung im Foulardverfahren durchgeführt werden. Dafür  wird ein spezieller Farbstoff in einem Bindersystem mit weiteren Textilhilfsmitteln gelöst und mittels Färbefoulard auf das Trägermaterial aufgebracht. Überschüssiger Farbstoff wird über Walzen abgequetscht. Die Trocknung und Kondensation des gefärbten Materials wird an einer Spann- Trocken- und Fixieranlage unter definierten Bedingungen durchgeführt. Zur Entfernung unfixierter Farbstoffrestmengen und zur Verbesserung der Gebrauchsechtheiten erfolgt im Anschluss ein kontinuierlicher Waschprozess.

Mit diesem Färbeverfahren ist es erstmals möglich, funktionelle Farbstoffe die bei Tageslicht ausreichend Singulettsauerstoff für eine antimi­krobielle Wirkung erzeugen, an das textile Trägermaterial permanent anzubinden.

Beteiligte Unternehmen

  • Ortner Reinraumtechnik GmbH
  • Humboldt-Universität zu Berlin, AG Photobiophysik
  • Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e.V. (TITV Greiz)

Kontakt

Ortner Reinraumtechnik GmbH

Uferweg 7
9500 Villach
Österreich

Textilforschungsinstitut Thüringen-Vogtland e.V. (TITV)

Zeulenrodaer Straße 42
07973 Greiz
Deutschland

+49 (0)3661 611-0

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