Forskare vid University of Georgia har utvecklat ett nytt material vars egenskaper är idealiska för medicintekniska produkter som masker och bandage. Det är också mer miljövänligt än material som används idag.
Med hjälp av nonwoven-material (tyger tillverkade genom att sammanfoga fibrer utan vävning eller stickning) kunde teamet, lett av Gajanan Bhat, skapa flexibla, andningsbara och absorberande kompositmaterial som är idealiska för medicintekniska produkter. Inkluderingen av bomull gör också att det resulterande materialet känns bekvämt mot huden (en viktig faktor för medicinska ändamål) och lättare att kompostera, vilket gör det mer miljövänligt än liknande produkter som för närvarande finns på marknaden.
I sitt laboratorium vid Northern Riverbend Research Laboratory demonstrerar professor Gajanan Bhat hur elastiska nonwoven-material kan lindas in och användas som medicinska förband. (Foto av Andrew Davis Tucker/University of Georgia)
Med finansiering från USDA testade forskarna olika kombinationer av bomull och nonwovens, såväl som original nonwovens, för egenskaper som andningsförmåga, vattenabsorption och töjbarhet. Komposittyger presterade bra i tester och gav god andningsförmåga, större vattenabsorption och god draghållfasthet, vilket innebär att de tål upprepad användning.
Efterfrågan på nonwovens har ökat de senaste åren, och marknadsvärdet förväntas nå 77 miljarder USD år 2027, enligt en rapport från Acumen Research and Consulting. Nonwovens används ofta i hushållsprodukter som blöjor, mensskyddsprodukter och luft- och vattenfilter. De är vattentäta, flexibla, andningsbara och deras förmåga att filtrera luft gör dem idealiska för medicinskt bruk.
”Vissa av dessa produkter som används för biomedicinska ändamål, såsom plåster och bandage, kräver viss stretching och återhämtning efter stretching. Men eftersom de kommer i kontakt med kroppen kan det faktiskt vara fördelaktigt att använda bomull”, säger Family and Consumer College. Tjänster, sa Barth, ordförande för institutionen för textil, merchandising och inredning, som var medförfattare till artikeln tillsammans med en nuvarande doktorand, studenterna D. Partha Sikdar (första författare) och Shafiqul Islam.
Även om bomull inte är lika töjbart som non-woven-tyg, är det mer absorberande och mjukare, vilket gör det bekvämare att bära. Bomull är också en viktig gröda i Georgia och en viktig del av delstatens ekonomi. USDA letar alltid efter nya användningsområden för bomull, och Barth föreslog att de skulle "kombinera töjbara non-woven-tyger med bomull för att skapa något som har hög bomullshalt och är töjbart".
Professor Gajanan Bhat testar töjbara nonwoven-material med hjälp av en permeabilitetstestare i sitt laboratorium vid Riverbend North Research Laboratories. (Foto av Andrew Davis Tucker/University of Georgia)
Barth, som specialiserar sig på nonwovens, tror att det resulterande materialet skulle kunna behålla de önskade egenskaperna hos nonwovens samtidigt som det är lättare att hantera och komposterbart.
För att testa kompositmaterialens egenskaper kombinerade Bhat, Sikdar och Islam bomull med två typer av nonwovens: spunbond och meltblown. Spunbond nonwovens innehåller grövre fibrer och är generellt mer motståndskraftiga, medan smältextruderade nonwovens innehåller finare fibrer och har bättre filtreringsegenskaper.
”Tanken var: ’Vilken kombination ger oss bra resultat?’”, sa Butt. ”Man vill att den ska ha en viss stretch och återhämtning, men också vara andningsbar och ha en viss fukttransporterande förmåga.”
Forskargruppen framställde nonwoven-material i varierande tjocklekar och kombinerade det med ett eller två ark bomullstyg, vilket resulterade i 13 varianter för testning.
Tester har visat att kompositmaterialet har förbättrad vattenabsorption jämfört med det ursprungliga non-woven-materialet, samtidigt som det bibehåller god andningsförmåga. Kompositmaterial absorberar 3–10 gånger mer vatten än tyger som inte är av bomull. Kompositmaterialet bevarar också non-wovens förmåga att återhämta sig från sträckning, vilket gör att de kan hantera spontana rörelser utan deformation.
Processen för att tillverka kompositfiberduk kan använda bomull av lägre kvalitet och ibland till och med avfalls- eller återvunnen bomull från produktionen av produkter som t-shirts och lakan, säger Barth, professor i fibrer och textilier vid Georgia Athletic Association. Därmed är den resulterande produkten mer miljövänlig och billigare att producera.
Studien publicerades i tidskriften Industrial Textiles. Medförfattare är Doug Hinchliffe och Brian Condon från USDA Southern Regional Research Center.
Publiceringstid: 23 januari 2024