具有锰氧化物涂层的纤维材料制造技术

概括而言，本发明专利技术涉及一种用锰氧化物涂覆纤维材料(10)、尤其无纺布的方法、一种生产抗病毒和抗菌层的方法以及一种具有锰氧化物的纤维材料。为了增加纤维材料(10)上的锰(IV)氧化物的份额，建议以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有锰氧化物涂层的纤维材料
[0001]本专利技术涉及一种用锰氧化物涂覆纤维材料、尤其无纺布的方法、一种生产抗病毒和抗菌层的方法以及一种具有锰氧化物的纤维材料。
[0002]由诸如聚丙烯纤维或聚酰胺纤维之类的塑料构成或者也由纤维素基材料构成的纤维材料、尤其无纺布材料配备有起抗菌或抗病毒作用的层，以便用在呼吸防护面罩中。这由未公开的申请DE 10 2020 203 783.3已知。在那里制造一种用于抗菌和/或抗病毒用途的纤维材料，该纤维材料具有具备金属银和锰(IV)氧化物涂层的纤维。
[0003]该起抗菌和抗病毒作用的层的成分是锰氧化物，该锰氧化物尤其以湿化学方式从高锰酸钾和锰(II)盐通过氧化还原反应沉淀在无纺布上。在110℃中干燥MnO2沉淀物之后，羟基(又称氢氧基)和水分子还以原子层厚度留在MnO2表面上，这些羟基和水分子可以影响该层的抗菌和抗病毒效果。要注意的是，产生的锰氧化物沉淀物在110℃中进行热处理后大约包括：
[0004]‑
60％的锰(IV)氧化物
‑
MnO2；
[0005]‑
25％的锰(III)氧化物
‑
Mn2O3；和
[0006]‑
15％的锰(II)氧化物
‑
MnO。
[0007]通过在氧条件下在超过400℃中的退火过程可以将锰(IV)氧化物的份额增加到80％。这样高温尤其对于合成纤维材料、例如无纺布材料是不可行的，因为合成纤维材料会被热损坏或者甚至分解。
[0008]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种方法，该方法能够实现增加锰(IV)氧化物的份额并且同时不损坏纤维材料。本专利技术的技术问题还在于提供一种具有增加的锰(IV)氧化物份额的纤维材料。
[0009]为此，用锰氧化物涂覆纤维材料的方法具有以下步骤：
[0010]‑
将锰氧化物沉淀物施加到纤维材料上；
[0011]‑
干燥锰氧化物沉淀物；
[0012]‑
在200℃以下、尤其160℃以下的温度中，由氧等离子体氧化锰氧化物沉淀物，从而形成具有相对于锰氧化物沉淀物至少70重量％(重量百分数)的锰(IV)氧化物层。
[0013]该方法相对于纤维材料特别温和并且能够实现纤维的大大增加的材料选择，这些纤维在其它情况下不能配备改进的锰氧化物涂层。锰氧化物沉淀物通常有不同氧化态的锰氧化物，用本方法将这些锰氧化物氧化成高质量的锰(IV)氧化层。为此，由现有技术已知的在400℃或以上温度中的退火方法由不同的传递能量的过程替代。
[0014]在另外的实施方式中，锰氧化物沉淀物以湿化学方式施加，尤其从高锰酸钾和锰(II)盐施加。这具有的优点是，可以使用喷洒过程，喷洒过程尤其良好地适合于幅材。锰氧化物沉淀物可以例如通过喷嘴作为高锰酸钾溶液和锰(II)盐溶液(在此可以考虑硝酸盐或乙酸盐作为盐)喷洒到纤维材料上。如果这两种溶液相遇，则沉淀出由不同氧化态的锰氧化物构成的混合物。优选地，通过加热装置干燥沉淀物，以便尤其去除水。在此，110℃已被证明是有利的。
[0015]根据本专利技术，锰氧化物沉淀物由氧等离子体氧化。由氧等离子体氧化的优点是，能
够实现在相对较低的温度、尤其200℃以下的温度中以较高的氧化率将不同的锰氧化物氧化成锰(IV)氧化物。这进一步改善了纤维材料的特性。因此，可以在干燥后将纤维材料带到真空装置中，并且可以用氧等离子体例如通过空心阴极等离子体源处理，以便将不希望的锰氧化物(尤其锰(II)和锰(III)氧化物)转化为起杀菌和杀病毒作用的二锰氧化物(锰(IV)氧化物)。
[0016]在另外的实施方式中，所述方法包括从锰(IV)氧化物层去除羟基。可能的反应方程是：
[0017]2Mn(OH)2+Δ能量+O2＝2MnO2+2H2O
[0018]羟基的去除可以特别有利地在一个步骤中与在氧等离子体下的氧化一同进行。这些负氧离子与锰(II)氧化物和锰(III)氧化物反应形成起杀菌作用的锰(IV)氧化物，并且同时，附着在锰氧化物混合物上的羟基和水分子作为水蒸气通过真空室处的涡轮泵被去除。通过去除直接制造锰氧化物沉淀物后还以原子层厚度附着在锰氧化物沉淀物上的羟基和水分子，可以有利地在沉积银的过程中在银和锰(IV)氧化物之间建立化学上更紧密的接触。
[0019]在另外的实施方式中，所述方法包括将银施加到已根据本专利技术的方法配备有锰(IV)氧化物的纤维材料上。该步骤有利地在涂覆锰(IV)氧化物之后进行。因此产生效果非常好的抗菌和抗病毒层。
[0020]在另外的实施方式中，将银作为硝酸银溶液施加并且通过还原剂还原为银。这可以由通过喷嘴施加的硝酸银溶液和作为用于硝酸银的还原剂的次磷酸来实施。
[0021]在另外的实施方式中，在惰性气体环境下干燥纤维材料。在银沉淀后，在惰性气体环境(氮气或氩气)下对无纺布进行干燥。在此，110℃已被证明对干燥是有利的，以便去除残留的水。惰性气体环境是有利的，以便银不氧化。杀菌有效物质的沉积的该顺序在该方法中也是有利的，因为由于银的氧化风险首先施加锰(IV)氧化物并且随后施加银。这带来银和锰氧化物之间的改善的化学接触。
[0022]所述技术问题还通过一种纤维材料解决，该纤维材料具有锰氧化物涂层，该锰氧化物涂层具有相对于锰氧化物涂层的至少70重量％的锰(IV)氧化物。在此，相对于锰氧化物涂层的重量百分数在没有纤维重量的情况下确定。有利的是相对于锰氧化物涂层的至少75重量％。通过根据本专利技术的方法，相对于锰氧化物涂层的80重量％或更高的重量百分数也是可能的。在此，所述纤维材料具有特别高的锰(IV)氧化物浓度。
[0023]在另外的实施方式中，锰氧化物涂层具有分别相对于锰氧化物涂层总重量的低于5重量％、尤其低于1重量％的锰(II)氧化物。锰(II)氧化物的份额越低，纤维材料上的涂层的质量越高。已经表明，通过使用根据本专利技术的方法、尤其通过等离子体方法可以有利地减少锰(II)氧化物的份额。
[0024]根据本专利技术，纤维材料具有200℃以下的熔化温度。有利地也可以选择熔化温度在180℃以下或者甚至160℃以下的纤维。这尤其对于适于皮肤的无纺布材料、例如聚丙烯扩展了材料选择。此外也可以处理没有熔点但热分解的纤维材料。分解温度的情况下的温度范围与熔化温度类似地在200℃以下、180℃以下或者甚至在160℃以下。所述纤维材料在此可以有利地通过根据本专利技术的方法制造。
[0025]在另外的实施方式中，纤维材料具有银。为了获得改进的抗菌和抗病毒效果，纤维
材料具有银。
[0026]纤维材料还可以具有塑料纤维、尤其聚丙烯纤维。纤维材料可以完全由涂层有锰氧化物层的塑料纤维构成。
[0027]所述技术问题还通过一种口鼻防护装置解决，该口鼻防护装置具有根据本专利技术的纤维材料。该纤维材料还可以用在个人防护装备中。
[0028]以下参照附图所示的实施例更详细地描述和解释本专利技术。在附图中：
[0029]图1示出用于实施根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用锰氧化物涂覆纤维材料(10)的方法，包括以下步骤：
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将锰氧化物沉淀物施加到纤维材料上；
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干燥锰氧化物沉淀物；
‑
在200℃以下、尤其160℃以下的温度中，由氧等离子体氧化锰氧化物沉淀物，从而形成具有相对于锰氧化物沉淀物至少70重量％的锰(IV)氧化物层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述锰氧化物沉淀物以湿化学方式施加，尤其从高锰酸钾和锰(II)盐施加。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括：从锰(IV)氧化物层去除羟基。4.一种用于制造抗病毒和/或抗菌的纤维材料的方法，包括通过根据前述权利要求中任一项所述的方法用锰(IV)氧化物涂覆纤维材料(10)并且将银涂覆在所述纤维材料(10)上。5.根据权利要求4所述的方法，其中，将所述银作为硝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：