Forskere ved University of Georgia har udviklet et nyt materiale, hvis egenskaber er ideelle til medicinsk udstyr såsom masker og bandager. Det er også mere miljøvenligt end de materialer, der anvendes i øjeblikket.
Ved hjælp af nonwovens (stoffer fremstillet ved at sammenføje fibre uden vævning eller strikning) var teamet under ledelse af Gajanan Bhat i stand til at skabe fleksible, åndbare og absorberende kompositmaterialer, der er ideelle til medicinsk udstyr. Inkluderingen af bomuld gør også det resulterende materiale behageligt mod huden (en vigtig faktor til medicinske formål) og lettere at kompostere, hvilket gør det mere miljøvenligt end lignende produkter, der i øjeblikket er på markedet.
I sit laboratorium på Northern Riverbend Research Laboratory demonstrerer professor Gajanan Bhat, hvordan elastiske nonwovens kan indpakkes og bruges som medicinske forbindinger. (Foto af Andrew Davis Tucker/University of Georgia)
Med finansiering fra USDA testede forskerne forskellige kombinationer af bomuld og nonwovens, såvel som originale nonwovens, for egenskaber som åndbarhed, vandabsorption og strækbarhed. Kompositstoffer klarede sig godt i tests og gav god åndbarhed, større vandabsorption og god trækstyrke, hvilket betyder, at de kan modstå gentagen brug.
Efterspørgslen efter nonwovens er steget i de senere år, og markedsværdien forventes at nå 77 milliarder amerikanske dollars i 2027, ifølge en rapport fra Acumen Research and Consulting. Nonwovens anvendes i vid udstrækning i husholdningsprodukter såsom bleer, feminine hygiejneprodukter og luft- og vandfiltre. De er vandtætte, fleksible, åndbare, og deres evne til at filtrere luft gør dem ideelle til medicinsk brug.
"Nogle af disse produkter, der bruges til biomedicinske formål, såsom plastre og bandager, kræver en vis udstrækning og restitution efter udstrækning. Men fordi de kommer i kontakt med kroppen, kan det faktisk være gavnligt at bruge bomuld," siger Family and Consumer College. Services, udtaler Barth, formand for Institut for Tekstiler, Merchandising og Indretningsdesign, som har skrevet artiklen sammen med en nuværende kandidatstuderende, de studerende D. Partha Sikdar (førsteforfatter) og Shafiqul Islam.
Selvom bomuld ikke er så elastisk som non-woven stof, er det mere absorberende og blødere, hvilket gør det mere behageligt at have på. Bomuld er også en vigtig afgrøde i Georgia og en vigtig del af statens økonomi. USDA leder altid efter nye anvendelser til bomuld, og Barth foreslog, at de "kombinerer strækbare non-wovens med bomuld for at skabe noget, der har et højt bomuldsindhold og er elastisk."
Professor Gajanan Bhat tester strækbare nonwovens ved hjælp af en permeabilitetstester i sit laboratorium på Riverbend North Research Laboratories. (Foto af Andrew Davis Tucker/University of Georgia)
Barth, der specialiserer sig i nonwovens, mener, at det resulterende materiale kan bevare de ønskede egenskaber ved nonwovens, samtidig med at det er lettere at håndtere og kompostere.
For at teste kompositternes egenskaber kombinerede Bhat, Sikdar og Islam bomuld med to typer nonwovens: spunbond og meltblown. Spunbond nonwovens indeholder grovere fibre og er generelt mere robuste, mens smelteekstruderede nonwovens indeholder finere fibre og har bedre filtreringsegenskaber.
"Ideen var: 'Hvilken kombination vil give os gode resultater?'" sagde Butt. "Du ønsker, at den skal have en vis strækbarhed, restitution, men også være åndbar og have en vis fugttransporterende evne."
Forskerholdet fremstillede nonwovens i varierende tykkelser og kombinerede dem med et eller to ark bomuldsstof, hvilket resulterede i 13 varianter til testning.
Test har vist, at kompositmaterialet har forbedret vandabsorption sammenlignet med det originale non-woven materiale, samtidig med at det bevarer god åndbarhed. Kompositmaterialer absorberer 3-10 gange mere vand end ikke-bomuldsstoffer. Kompositmaterialet bevarer også non-wovens evne til at genvinde strækning, hvilket gør det muligt for dem at imødekomme spontane bevægelser uden deformation.
Processen med at fremstille komposit-nonwovens kan bruge bomuld af lavere kvalitet og nogle gange endda affalds- eller genbrugsbomuld fra produktionen af produkter som T-shirts og lagner, siger Barth, professor i fibre og tekstiler ved Georgia Athletic Association. Dermed er det resulterende produkt mere miljøvenligt og billigere at producere.
Undersøgelsen blev offentliggjort i tidsskriftet Industrial Textiles. Medforfattere er Doug Hinchliffe og Brian Condon fra USDA Southern Regional Research Center.
Opslagstidspunkt: 23. januar 2024