Onderzoekers van de Universiteit van Georgia hebben een nieuw materiaal ontwikkeld met ideale eigenschappen voor medische hulpmiddelen zoals maskers en verbanden. Het is bovendien milieuvriendelijker dan de huidige materialen.
Met behulp van non-wovens (stoffen die worden gemaakt door vezels te verbinden zonder te weven of te breien) slaagde het team onder leiding van Gajanan Bhat erin om flexibele, ademende en absorberende composietmaterialen te creëren die ideaal zijn voor medische hulpmiddelen. De toevoeging van katoen zorgt er bovendien voor dat het materiaal comfortabel aanvoelt op de huid (een belangrijke factor voor medische doeleinden) en gemakkelijker te composteren is, waardoor het milieuvriendelijker is dan vergelijkbare producten die momenteel op de markt zijn.
In zijn laboratorium bij het Northern Riverbend Research Laboratory laat professor Gajanan Bhat zien hoe elastische non-wovens kunnen worden gewikkeld en gebruikt als medische verbanden. (Foto door Andrew Davis Tucker/University of Georgia)
Met financiering van het Amerikaanse ministerie van Landbouw testten de onderzoekers verschillende combinaties van katoen en non-wovens, evenals originele non-wovens, op eigenschappen zoals ademend vermogen, waterabsorptie en rekbaarheid. Composietstoffen presteerden goed in de tests en boden een goed ademend vermogen, een grotere waterabsorptie en een goed trekherstel, wat betekent dat ze bestand zijn tegen herhaald gebruik.
De vraag naar non-wovens is de afgelopen jaren sterk toegenomen en de marktwaarde zal naar verwachting in 2027 77 miljard dollar bereiken, volgens een rapport van Acumen Research and Consulting. Non-wovens worden veel gebruikt in huishoudelijke producten zoals luiers, vrouwelijke hygiëneproducten en lucht- en waterfilters. Ze zijn waterdicht, flexibel, ademend en hun vermogen om lucht te filteren maakt ze ideaal voor medisch gebruik.
"Sommige van deze producten die voor biomedische doeleinden worden gebruikt, zoals pleisters en verbanden, vereisen enige rek- en hersteltijd na het rekken. Maar omdat ze in contact komen met het lichaam, kan het gebruik van katoen juist gunstig zijn", aldus Barth, hoofd van de afdeling Textiel, Merchandising en Interieurontwerp, die het artikel samen met een huidige promovendus schreef. Studenten D. Partha Sikdar (eerste auteur) en Shafiqul Islam.
Hoewel katoen niet zo rekbaar is als non-woven, absorbeert het beter en is het zachter, waardoor het comfortabeler is om te dragen. Katoen is ook een belangrijk gewas in Georgia en een belangrijk onderdeel van de economie van de staat. Het Amerikaanse ministerie van Landbouw (USDA) is altijd op zoek naar nieuwe toepassingen voor katoen, en Barth stelde voor om "rekbare non-wovens te combineren met katoen om iets te creëren met een hoog katoengehalte en rekbaarheid."
Professor Gajanan Bhat test rekbare non-wovens met behulp van een permeabiliteitstester in zijn laboratorium bij Riverbend North Research Laboratories. (Foto door Andrew Davis Tucker/University of Georgia)
Barth, die gespecialiseerd is in non-wovens, gelooft dat het resulterende materiaal de gewenste eigenschappen van non-wovens kan behouden en tegelijkertijd gemakkelijker te verwerken en composteerbaar is.
Om de eigenschappen van de composieten te testen, combineerden Bhat, Sikdar en Islam katoen met twee soorten non-wovens: spunbond en meltblown. Spunbond non-wovens bevatten grovere vezels en zijn over het algemeen veerkrachtiger, terwijl melt-extruded non-wovens fijnere vezels bevatten en betere filtratie-eigenschappen hebben.
"Het idee was: 'Welke combinatie levert ons goede resultaten op?'", zei Butt. "Je wilt dat het materiaal wat rekherstel heeft, maar ook ademend is en vocht afvoert."
Het onderzoeksteam bereidde non-wovens van verschillende diktes voor en combineerde deze met één of twee lagen katoenen stof. Dit resulteerde in 13 varianten voor de tests.
Tests hebben aangetoond dat het composietmateriaal een betere waterabsorptie heeft dan het originele non-woven materiaal, terwijl het een goed ademend vermogen behoudt. Composietmaterialen absorberen 3-10 keer meer water dan niet-katoenen stoffen. Het composietmateriaal behoudt ook het vermogen van non-wovens om te herstellen van rek, waardoor ze spontane bewegingen kunnen opvangen zonder te vervormen.
Bij het maken van samengestelde non-wovens kan katoen van lagere kwaliteit worden gebruikt, en soms zelfs afval- of gerecycled katoen afkomstig van de productie van producten zoals T-shirts en beddengoed, zegt Barth, hoogleraar vezels en textiel aan de Georgia Athletic Association. Het resulterende product is dus milieuvriendelijker en goedkoper te produceren.
De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Industrial Textiles. Medeauteurs zijn Doug Hinchliffe en Brian Condon van het USDA Southern Regional Research Center.
Plaatsingstijd: 23-01-2024