Forskere ved University of Georgia har utviklet et nytt materiale med egenskaper som er ideelle for medisinsk utstyr som masker og bandasjer. Det er også mer miljøvennlig enn materialer som brukes i dag.
Ved å bruke nonwovens (stoffer laget ved å sammenføye fibre uten veving eller strikking) klarte teamet ledet av Gajanan Bhat å lage fleksible, pustende og absorberende komposittmaterialer som er ideelle for medisinsk utstyr. Inkluderingen av bomull gjør også det resulterende materialet behagelig mot huden (en viktig faktor for medisinske formål) og lettere å kompostere, noe som gjør det mer miljøvennlig enn lignende produkter som er på markedet i dag.
I laboratoriet sitt ved Northern Riverbend Research Laboratory demonstrerer professor Gajanan Bhat hvordan elastiske nonwovens kan pakkes inn og brukes som medisinske bandasjer. (Foto av Andrew Davis Tucker/University of Georgia)
Med finansiering fra USDA testet forskerne ulike kombinasjoner av bomull og non-wovens, samt originale non-wovens, for egenskaper som pusteevne, vannabsorpsjon og tøyelighet. Komposittstoffer presterte bra i tester, og ga god pusteevne, større vannabsorpsjon og god strekkfasthet, noe som betyr at de tåler gjentatt bruk.
Etterspørselen etter nonwovens har økt de siste årene, og markedsverdien forventes å nå 77 milliarder amerikanske dollar i 2027, ifølge en rapport fra Acumen Research and Consulting. Nonwovens er mye brukt i husholdningsprodukter som bleier, feminine hygieneprodukter og luft- og vannfiltre. De er vanntette, fleksible, pustende, og deres evne til å filtrere luft gjør dem ideelle for medisinsk bruk.
«Noen av disse produktene som brukes til biomedisinske formål, som plaster og bandasjer, krever litt tøying og restitusjon etter tøying. Men fordi de kommer i kontakt med kroppen, kan det faktisk være gunstig å bruke bomull, sier Family and Consumer College. Services, sa Barth, leder for Institutt for tekstiler, merchandising og interiørdesign, som var medforfatter av artikkelen sammen med en nåværende masterstudent, studentene D. Partha Sikdar (førsteforfatter) og Shafiqul Islam.»
Selv om bomull ikke er like elastisk som ikke-vevd stoff, er det mer absorberende og mykere, noe som gjør det mer behagelig å bruke. Bomull er også en viktig avling i Georgia og en viktig del av statens økonomi. USDA ser alltid etter nye bruksområder for bomull, og Barth foreslo at de «kombinerer elastiske ikke-vevde stoffer med bomull for å lage noe som har et høyt bomullsinnhold og er elastisk».
Professor Gajanan Bhat tester elastiske non-wovens ved hjelp av en permeabilitetstester i laboratoriet sitt ved Riverbend North Research Laboratories. (Foto av Andrew Davis Tucker/University of Georgia)
Barth, som spesialiserer seg på non-wovens, mener at det resulterende materialet kan beholde de ønskede egenskapene til non-wovens, samtidig som det er lettere å håndtere og komposterbart.
For å teste egenskapene til komposittene kombinerte Bhat, Sikdar og Islam bomull med to typer non-wovens: spunbond og smelteblåst. Spunbond non-wovens inneholder grovere fibre og er generelt mer robuste, mens smelteekstruderte non-wovens inneholder finere fibre og har bedre filtreringsegenskaper.
«Tanken var: 'Hvilken kombinasjon vil gi oss gode resultater?'», sa Butt. «Du vil at den skal ha litt strekk og gjenoppretting, men også være pustende og ha litt fukttransporterende evne.»
Forskerteamet fremstilte non-wovens i varierende tykkelser og kombinerte dem med ett eller to ark med bomullsstoff, noe som resulterte i 13 varianter for testing.
Tester har vist at komposittmaterialet har forbedret vannabsorpsjon sammenlignet med det originale non-woven-materialet, samtidig som det opprettholder god pusteevne. Komposittmaterialer absorberer 3–10 ganger mer vann enn tekstiler som ikke er laget av bomull. Kompositten bevarer også non-wovens evne til å gjenopprette seg etter strekking, slik at de kan imøtekomme spontane bevegelser uten deformasjon.
Prosessen med å lage kompositt-nonwovens kan bruke bomull av lavere kvalitet og noen ganger til og med avfalls- eller resirkulert bomull fra produksjonen av produkter som T-skjorter og laken, sier Barth, professor i fibre og tekstiler ved Georgia Athletic Association. Dermed er det resulterende produktet mer miljøvennlig og billigere å produsere.
Studien ble publisert i tidsskriftet Industrial Textiles. Medforfattere er Doug Hinchliffe og Brian Condon fra USDA Southern Regional Research Center.
Publisert: 23. januar 2024