Naukowcy z Uniwersytetu Georgii opracowali nowy materiał, którego właściwości idealnie nadają się do wyrobów medycznych, takich jak maski i bandaże. Jest on również bardziej przyjazny dla środowiska niż obecnie stosowane materiały.
Wykorzystując włókniny (tkaniny wytwarzane przez łączenie włókien bez tkania ani dziania), zespół pod kierownictwem Gajanana Bhata był w stanie stworzyć elastyczne, oddychające i chłonne materiały kompozytowe, idealne do wyrobów medycznych. Dodatek bawełny sprawia również, że powstały materiał jest przyjemny dla skóry (co jest ważne w przypadku wyrobów medycznych) i łatwiejszy w kompostowaniu, co czyni go bardziej przyjaznym dla środowiska niż podobne produkty dostępne obecnie na rynku.
W swoim laboratorium w Northern Riverbend Research Laboratory profesor Gajanan Bhat demonstruje, jak elastyczne włókniny można owijać i wykorzystywać jako opatrunki medyczne. (Zdjęcie: Andrew Davis Tucker/University of Georgia)
Dzięki dofinansowaniu z USDA, naukowcy przetestowali różne kombinacje bawełny i włóknin, a także oryginalne włókniny, pod kątem takich właściwości, jak oddychalność, absorpcja wody i rozciągliwość. Tkaniny kompozytowe uzyskały dobre wyniki w testach, zapewniając dobrą oddychalność, większą absorpcję wody i dobrą sprężystość, co oznacza, że są odporne na wielokrotne użytkowanie.
Popyt na włókniny rośnie w ostatnich latach, a wartość rynku ma osiągnąć 77 miliardów dolarów w 2027 roku, według raportu Acumen Research and Consulting. Włókniny są szeroko stosowane w produktach gospodarstwa domowego, takich jak pieluchy, produkty higieny kobiecej oraz filtry powietrza i wody. Są wodoodporne, elastyczne, oddychające, a ich zdolność do filtrowania powietrza sprawia, że idealnie nadają się do zastosowań medycznych.
„Niektóre z tych produktów, które są wykorzystywane w celach biomedycznych, takie jak plastry i bandaże, wymagają pewnego rozciągania i regeneracji po rozciąganiu. Jednak ze względu na kontakt z ciałem, bawełna może być korzystna, twierdzi Family and Consumer College. Barth, kierownik Katedry Tekstyliów, Merchandisingu i Projektowania Wnętrz, który był współautorem artykułu wraz z obecnym studentem studiów podyplomowych. Studenci D. Partha Sikdar (pierwszy autor) i Shafiqul Islam.
Chociaż bawełna nie jest tak elastyczna jak włóknina, jest bardziej chłonna i miękka, co zapewnia większy komfort noszenia. Bawełna jest również ważną uprawą w Georgii i ważnym elementem gospodarki stanu. Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (USDA) stale poszukuje nowych zastosowań dla bawełny, a Barth zasugerował „połączenie rozciągliwych włóknin z bawełną, aby stworzyć produkt o wysokiej zawartości bawełny i jednocześnie elastyczny”.
Profesor Gajanan Bhat testuje rozciągliwe włókniny za pomocą testera przepuszczalności w swoim laboratorium w Riverbend North Research Laboratories. (Zdjęcie: Andrew Davis Tucker/University of Georgia)
Barth, który specjalizuje się w materiałach włókninowych, uważa, że uzyskany materiał mógłby zachować pożądane właściwości włóknin, a jednocześnie byłby łatwiejszy w obróbce i kompostowaniu.
Aby przetestować właściwości kompozytów, Bhat, Sikdar i Islam połączyli bawełnę z dwoma rodzajami włóknin: spunbond i meltblown. Włókniny spunbond zawierają grubsze włókna i są generalnie bardziej sprężyste, podczas gdy włókniny wytłaczane ze stopu zawierają cieńsze włókna i mają lepsze właściwości filtracyjne.
„Chodziło o to, żeby wybrać kombinację, która da nam dobre rezultaty?” – powiedział Butt. „Chcieliśmy, żeby materiał dobrze się rozciągał, ale jednocześnie był oddychający i miał właściwości odprowadzania wilgoci”.
Zespół badawczy przygotował materiały włókninowe o różnej grubości i połączył je z jednym lub dwoma arkuszami tkaniny bawełnianej, co pozwoliło na uzyskanie 13 rodzajów materiałów do testów.
Testy wykazały, że materiał kompozytowy charakteryzuje się lepszą absorpcją wody w porównaniu z oryginalną włókniną, zachowując jednocześnie dobrą oddychalność. Materiały kompozytowe absorbują od 3 do 10 razy więcej wody niż tkaniny inne niż bawełniane. Kompozyt zachowuje również zdolność włóknin do powrotu do pierwotnej formy po rozciąganiu, umożliwiając im swobodne ruchy bez deformacji.
Proces wytwarzania włóknin kompozytowych może wykorzystywać bawełnę niższej jakości, a czasem nawet odpady lub bawełnę z recyklingu z produkcji takich produktów jak koszulki i pościel, mówi Barth, profesor włókiennictwa i tekstyliów w Georgia Athletic Association. Dzięki temu powstały produkt jest bardziej przyjazny dla środowiska i tańszy w produkcji.
Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Industrial Textiles”. Współautorami są Doug Hinchliffe i Brian Condon z Centrum Badań Regionalnych USDA Southern.
Czas publikacji: 23-01-2024