Neues Verbundmaterial hat Potenzial für medizinische Anwendungen

Der Vliesstoff enthält Baumwolle und ist dehnbar und atmungsaktiv

Forscher der University of Georgia haben ein neues Material mit idealen Eigenschaften für medizinische Produkte entwickelt wie Masken und Bandagen. Es ist auch besser für die Umwelt als die derzeit verwendeten Materialien.

Mithilfe von Vliesstoffen – Stoffen, die durch das Verbinden von Fasern ohne Weben oder Stricken hergestellt werden – konnte das Team um Gajanan Bhat Verbundmaterialien herstellen, die dehnbar, atmungsaktiv und saugfähig sind – Eigenschaften, die sich ideal für medizinische Produkte eignen. Durch die Einbindung von Baumwolle liegt das resultierende Material außerdem angenehm auf der Haut (ein wichtiger Faktor bei medizinischen Anwendungen) und lässt sich leichter kompostieren, wodurch es im Vergleich zu ähnlichen Produkten, die derzeit auf dem Markt sind, nachhaltiger ist.

Professor Gajanan Bhat demonstriert in seinem Labor im Riverbend Research Labs North, wie ein elastisches Vliesmaterial umwickelt und als medizinischer Verband verwendet werden kann. (Foto von Andrew Davis Tucker/UGA)

Mit Mitteln des US-Landwirtschaftsministeriums testeten die Forscher zusammen mit den ursprünglichen Vliesstoffen verschiedene Kombinationen aus Baumwolle und Vliesstoffen – auf Eigenschaften wie Atmungsaktivität, Wasseraufnahmefähigkeit und Dehnbarkeit. Die Verbundstoffe schnitten in den Tests gut ab, hatten eine gute Luftdurchlässigkeit, waren saugfähiger und hatten eine gute Dehnungserholung, was bedeutet, dass sie wiederholtem Gebrauch standhalten.

Partha Sikdar ist Ph.D. Student und Erstautor der Studie. (Eingereichtes Foto)

Laut einem Bericht von Acumen Research and Consulting ist die Nachfrage nach Vliesstoffen in den letzten Jahren gestiegen, wobei der Marktwert im Jahr 2027 voraussichtlich 77 Milliarden US-Dollar erreichen wird. Vliesstoffe sind in gängigen Haushaltsprodukten wie Windeln, Damenhygieneprodukten sowie Luft- und Wasserfiltern enthalten. Sie sind wasserabweisend, elastisch und atmungsaktiv und aufgrund ihrer Fähigkeit, Luft zu filtern, ideal für medizinische Zwecke.

„Einige dieser Produkte für biomedizinische Anwendungen, wie Pflaster und Bandagen, erfordern eine gewisse Dehnung und Dehnungserholung. Da diese aber mit dem Körper in Kontakt kommen, ist Baumwolle wirklich hilfreich“, sagte Bhat, Leiter der Textilabteilung , Merchandising and Interiors am College of Family and Consumer Services, der das Papier gemeinsam mit dem aktuellen Doktoranden verfasst hat. Studenten Partha Sikdar (Erstautorin) und Shafiqul Islam.

Obwohl Baumwolle nicht so dehnbar ist wie Vliesstoffe, ist sie wasserabsorbierender und weicher, wodurch sie angenehmer zu tragen ist. Baumwolle ist auch in Georgien eine wichtige Nutzpflanze und ein wichtiger Teil der Wirtschaft des Staates. Das USDA hat nach neuen Anwendungen für Baumwolle gesucht, und Bhat schlug vor, „den dehnbaren Vliesstoff mit Baumwolle zu verbinden und etwas Baumwollreiches und Dehnbares herzustellen“.

Professor Gajanan Bhat lässt ein elastisches Vliesmaterial durch einen Permeabilitätstester in seinem Labor im Riverbend Research Labs North laufen. (Foto von Andrew Davis Tucker/UGA)

Bhat, der sich auf Vliesstoffe spezialisiert hat, ging davon aus, dass das resultierende Material die wünschenswerten Eigenschaften von Vliesstoffen beibehalten und gleichzeitig bequemer und kompostierbarer bei der Entsorgung sein könnte.

Um die Leistung von Verbundwerkstoffen zu testen, kombinierten Bhat, Sikdar und Islam Baumwolle mit zwei Arten von Vliesstoffen, Spunbond und Meltblown. Spunbond-Vliesstoffe enthalten gröbere Fasern und sind im Allgemeinen dehnbarer, während Meltblown-Vliesstoffe feinere Fasern enthalten, was eine bessere Filtrationsfähigkeit ermöglicht.

„Die Idee ist: Welche Kombination bringt uns eine gute Leistung?“ sagte Bhat. „Sie möchten, dass es dehnbar ist und eine gewisse Dehnungsrückgewinnung bietet, aber gleichzeitig atmungsaktiv und saugfähig ist.“

Das Team bereitete Vliesstoffe unterschiedlicher Dicke vor und kombinierte sie entweder mit einer oder zwei Bahnen Baumwollstoff, sodass am Ende 13 Sorten zum Testen zur Verfügung standen.

Die Tests zeigten, dass die Verbundstoffe im Vergleich zu den ursprünglichen Vliesstoffen eine verbesserte Wasseraufnahmefähigkeit aufwiesen und dennoch eine gute Atmungsaktivität aufwiesen. Die Wasseraufnahme der Verbundstoffe war im Vergleich zum Stoff ohne Baumwolle drei- bis zehnmal höher. Die Verbundmaterialien behielten auch die Fähigkeit von Vliesstoffen bei, sich nach einer Dehnung zu erholen, sodass sie sich spontanen Bewegungen anpassen konnten, ohne ihre Form zu verlieren.

Der Prozess der Herstellung von Verbundvliesstoffen ermöglicht die Verwendung von minderwertiger Baumwolle und manchmal sogar von Abfall oder recycelter Baumwolle aus der Produktion von Dingen wie T-Shirts und Bettlaken, sagte Bhat, Professor für Fasern und Textilien bei der Georgia Athletic Association. Die resultierenden Produkte sind daher nachhaltiger und kostengünstiger in der Herstellung.

Die Studie wurde im Journal of Industrial Textiles veröffentlicht. Zu den Co-Autoren gehören Doug Hinchliffe und Brian Condon vom USDA Southern Regional Research Center