DE102020130584A1 - Filtermedium zur Deaktivierung von Pathogenen und/oder Allergenen - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtermedium, eine Filteranordnung zur Filtration von Gas-Partikel-Systemen, die ein solches Filtermedium enthält, ein Verfahren zur Abreicherung von Pathogenen und/oder Allergenen aus der Luft und anderen Gasen mithilfe eines solchen Filtermediums und die Verwendung des Filtermediums zur Abreicherung von Pathogenen und/oder Allergenen aus der Luft und anderen Gasen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Filtermedium, eine Filteranordnung zur Filtration von Gas-Partikel-Systemen, die ein solches Filtermedium enthält, ein Verfahren zur Abreicherung von Pathogenen und/oder Allergenen aus der Luft und anderen Gasen mithilfe eines solchen Filtermediums und die Verwendung des Filtermediums zur Abreicherung von Pathogenen und/oder Allergenen aus der Luft und anderen Gasen.
  • Stand der Technik
  • Es ist bekannt, in lufttechnischen Anlagen, z.B. von Gebäuden oder Fahrzeugen Filtersysteme einzusetzen, um den Gehalt der Luft an unerwünschten partikulären Komponenten, wie allergieauslösenden Bestandteilen und pathogenen Mikroorganismen, zu verringern.
  • Allergene sind Substanzen, die vom Immunsystem als „körperfremd“ erkannt und folglich zum Schutz vor einer möglichen Erkrankung bekämpft werden. Sind gewisse Regulationsmechanismen des Immunsystems gestört, kommt es zu überschießenden Reaktionen auf eigentlich ungefährliche Allergene mit den typischen Symptomen einer Allergie, wie Rhinitis allergica oder allergisches Asthma bronchiale. Statistiken zeigen, dass die Anzahl der Personen, die von durch Allergene ausgelösten Überempfindlichkeitsreaktionen betroffen ist, von Jahr zu Jahr steigt. Eine Vielzahl von Allergenen wird durch die Luft übertragen und über die Atmung aufgenommen. Solche Inhalationsallergene (Aeroallergene) können pflanzlichen, tierischen oder von Menschen gemachten (z.B. chemischen) Ursprungs sein. Dazu zählen z.B. Pollen, Pilzsporen, Mehl, Holzstaub, Wohnungsstaub, Tiermilbenkot, Tierhaare, etc. Bedeutende Verursacher von Allergien sind Gräser- und Birkenpollen. Die Anzahl der von massiven allergischen Reaktionen betroffenen Personen und speziell der Asthmatiker steigt von Jahr zu Jahr, so dass ein fortgesetzter Bedarf an Filtersystemen besteht, die zuverlässig Allergene aus der Raumluft entfernen oder deren allergieauslösende Wirkung verringern.
  • In der Praxis werden beispielsweise mit Polyphenolen behandelte Filtermedien zur Reduzierung des allergieauslösenden Potenzials der auf den Filtermedien abgeschiedenen Stoffe eingesetzt. So ist aus der EP2879776 die Verwendung eines Allergendeaktivators bekannt, der ein Filtersubstrat umfasst, das als antiallergenes Mittel Polyphenole aus der Familie der Gerbstoffe, insbesondere organische Gerbsäuren, enthält. Polyphenole haben jedoch den Nachteil, dass sie, beispielsweise auf Filtern, ein vergleichsweise geringes antiallergenes Potenzial über einen längeren Zeitraum aufweisen. Polyphenole als sekundäre Pflanzenstoffe besitzen nämlich überwiegend einen hydrophilen Charakter und können deshalb durch Alterungsvorgänge (z.B. größere Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen) im Verlauf der Einsatzdauer des Filters abgebaut bzw. ausgewaschen werden. Zusätzlich kann das Filtersubstrat Zinkoxid als antibakterielles Mittel enthalten.
  • Die EP 3 162 425 beschreibt ein Filtermaterial zur Entfernung von Allergenen aus der Luft. Das Filtermaterial umfasst eine säurefunktionalisierte Lage, umfassend eine Fruchtsäure und eine Fettsäure. Es wurde gefunden, dass durch Fettsäuren eine Auswaschung der Fruchtsäure verringert wird.
  • Pathogene sind Mikroorganismen oder subzelluläre Erreger, die in anderen Organismen gesundheitsschädigende Abläufe verursachen. Dabei kann es sich unter anderem um Bakterien, Viren oder Pilze handeln.
  • Viren sind infektiöse organische Strukturen, die sich als Virionen außerhalb von Zellen (extrazellulär) durch Übertragung verbreiten, aber als Viren nur innerhalb einer geeigneten Wirtszelle (intrazellulär) vermehren können. Sie selbst bestehen nicht aus einer oder mehreren Zellen. Alle Viren enthalten das Programm zu ihrer Vermehrung und Ausbreitung (einige Viren auch weitere Hilfskomponenten), besitzen aber weder eine eigenständige Replikation noch einen eigenen Stoffwechsel und sind deshalb auf den Stoffwechsel einer Wirtszelle angewiesen. Die Viren koppeln an Oberflächenmolekülen der Wirtszellen an und schleusen ihr Erbgut in diese ein. Dieses dringt bis in den Zellkern vor und verändert die zelleigene DNA. Es erfolgt eine u. U. massive Replikation des Virus-Körpers (Genom und Proteine) in der befallenen Zelle durch die vorhandenen Zellorganellen.
  • Ein Viruspartikel außerhalb von Zellen bezeichnet man als Virion. Virionen sind Partikel, die Nukleinsäuren - entweder Desoxyribonukleinsäuren (DNA) oder Ribonukleinsäuren (RNA) - enthalten und meist eine umschließende Protein-Kapsel (Kapsid) haben. Eine Kapsel fehlt jedoch z. B. beim Influenzavirus, das stattdessen ein Ribonukleoprotein aufweist. Einige Virionen besitzen zusätzlich eine Umhüllung durch eine Biomembran, deren Lipiddoppelschicht mit viralen Membranproteinen durchsetzt ist. Diese wird als Virushülle bezeichnet. Viren, die vorübergehend bis zum Beginn der Replikationsphase zusätzlich zum Kapsid eine Virushülle aufweisen, werden als behüllt bezeichnet, Viren ohne derartige Hülle als unbehüllt.
  • Der Durchmesser von Virionen beträgt etwa 15 nm (beispielsweise Circoviridae) bis 440 nm (Megavirus chilensis). Virionen sind deutlich kleiner als Bakterien, jedoch etwas größer als Viroide, welche weder ein Kapsid noch eine Virushülle besitzen.
  • Coronaviren (CoV) sind „behüllte Viren“, die zur Unterfamilie Coronavirinae in der Familie der Coronaviridae gehören. Sie können Krankheiten von Erkältungen bis hin zu schwereren Erkrankungen wie dem Middle East Respiratory Syndrome (MERS-CoV) oder dem Schweren Akuten Respiratorischen Syndrom (SARS-CoV) verursachen. Das neuartige Coronavirus SARS-CoV-2 ist ein neuer Stamm, der in der Vergangenheit nicht beim Menschen festgestellt wurde.
  • Bakterien kommen in verschiedenen äußeren Formen vor. Ihre Größe ist sehr unterschiedlich. Ihr Durchmesser liegt zwischen etwa 0,1 und 700 µm, bei den meisten bekannten Arten beträgt er etwa 0,6 bis 1,0 µm. Ihre Länge liegt in einem größeren Bereich. Einzelzellen sind zwischen etwa 0,6 µm bis 700 µm lang. Bakterien können aktiv oder passiv in einen menschlichen oder tierischen Wirt eindringen und sich dort vermehren. Viele bakterielle Infektionen sind harmlos, aber je nach Keim und vor allem auch je nach Lokalisation und Immunität können sie auch sehr gefährlich sein. Nach Ablauf der Inkubationszeit reagiert der menschliche Organismus mit Erkrankung. Bakterien können aus der Umwelt, beispielsweise über die Atmung oder die Nahrung, aufgenommen werden. Eine Vielzahl von pathogenen Bakterien wird über die Luft verbreitet und kann von Menschen oder Tieren vor allem über die Schleimhaut des Atemtrakts aufgenommen werden.
  • Aus dem Stand der Technik sind Filtermaterialien nicht nur zur Reinigung der Luft von Allergenen sondern auch von Pathogenen bekannt.
  • Die DE 10 2016 212 056 beschreibt ein Filtermedium auf Basis eines kationischen Ionenaustauschers und einer anti-pathogenen Substanz, z.B. Polyphenole. Der Ionenaustauscher bildet mit Wasser eine saure Umgebung, in Verbindung mit der anti-pathogenen Substanz ist diese Kombination für einige Mikroorganismen schädlich. Dabei wird ausdrücklich erwähnt, dass die sauren Protonen die biologische Aktivität von Bakterien, Keimen, Pilzen und Algen (und nicht von Viren) reduzieren bzw. stoppen. Somit soll das bei Filtermedien speziell in Fahrzeugklimaanlagen auftretende Problem gelöst werden, dass sich diese speziellen Mikroorganismen in dem Filtermaterial selbst vermehren können. Dies ist ein Unterschied zu viralen Pathogenen, die nur in Gegenwart von Wirtszellen biologisch aktiv sind und sich vermehren können.
  • Zur Reinigung der Luft von viralen Pathogenen ist es für den Bereich der einfachen Atemschutzanwendungen bekannt, Filtermasken einzusetzen. Aus dem Stand der Technik sind auch einzelne Filtermaterialien für die Reinigung der Luft in stationären und mobilen Luftbehandlungssystemen (z.B. Filtersystemen zur Raumluftreinigung oder zur Fahrzeugklimatisierung) bekannt.
  • Die DE 10 2013 021 071 A1 beschreibt ein Filtermedium, insbesondere zur Filterung von Luft für den Innenraum von Kraftfahrzeugen, umfassend einen antimikrobiellen und einen antiallergenen Stoff. Der antimikrobielle Stoff ist ausgewählt unter einer Vielzahl verschiedener Verbindungen, wie Metallen und Metallverbindungen, etc. Das Filtermedium soll in der Lage sein, Mikroorganismen, insbesondere Pilze und Pilzsporen, abzutöten und gleichzeitig einen Bewuchs des Filtermediums mit Bakterien, Pilzen und sonstigen Mikroorganismen wirkungsvoll zu verhindern.
  • Die US 5,888,527 beschreibt einen antifungalen, antibakteriellen und antiviralen Filter, der ein staubsammelndes Filtervlies mit einer Ausrüstung aus einem Teeextrakt umfasst. Dieser Filter soll geeignet sein, Viren zu binden, zu inaktivieren und die erneute Verbreitung zu verhindern.
  • Aufgabenstellung
  • Es besteht aktuell ein immenser Bedarf an Filtermedien, die geeignet sind, effektiv Pathogene und Allergene aus der Luft oder anderen Gasen zu entfernen. Dies gilt insbesondere für Filtermedien, die geeignet sind, den Gehalt der Luft an pathogenen Viren, insbesondere Coronaviren, wie SARS-CoV-2 oder MERS-CoV, und Influenzaviren, wie die Influenzavirus A-Variante H1N1, wirkungsvoll zu verringern.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Filtermedium bereitzustellen, das zur Abreicherung von Pathogenen und Allergenen aus Luft und Gasen verwendet werden kann. Dabei sollen die Pathogene und Allergene insbesondere nicht nur auf und/oder in dem Filtermedium abgeschieden, sondern zusätzlich auch inaktiviert werden. Dies hat zum einen den Vorteil, dass selbst wenn die aus dem Filtermedium austretende Luft noch pathogenes/allergenes Material enthält, dieses inaktiviert und nicht mehr pathogen/allergen ist. Zudem weist auch das beladene Filtermedium im wesentlichen kein pathogenes/allergenes Material mehr auf. Darüber hinaus soll das Filtermedium speziell eine bakterizide Wirkung haben und hierdurch für einen langen Zeitraum hygienisch und geruchslos bleiben.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Filtermedium, das mindestens eine spezielle säurefunktionalisierte Lage aufweist, sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Reinigung von Luft.
  • Die erfindungsgemäße Verwendung hat speziell den Vorteil einer antiviralen Wirkung der Filtermedien gegenüber verschiedenen Virenstämmen, z.B. H1N1 und HCoV229E.
  • Darstellung der Erfindung
  • Im Sinne der Erfindung wird unter einer Abreicherung von Pathogenen und Allergenen auch deren Inaktivierung verstanden. Luft oder andere Gase, die Pathogene und/oder Allergene enthalten, werden durch das erfindungsgemäße Filtermedium geleitet. Dabei wird zumindest ein Teil der in der Luft oder dem Gas enthaltenen Pathogene/Allergene von dem Filtermedium gebunden und somit die Pathogenkonzentration/Allergenkonzentration durch physikalische Abscheidung verringert. Zusätzlich wird zumindest ein Teil der in der Luft oder dem Gas enthaltenen Pathogene/Allergene durch den Kontakt mit der säurefunktionalisierten Lage inaktiviert (chemische Deaktivierung), so dass sie nicht mehr allergen oder pathogen wirksam sind. Selbst wenn dieser Anteil an inaktivierten Pathogenen/Allergenen nicht vollständig im Filtermedium zurückgehalten wird, wird auch durch die Inaktivierung die Konzentration an Pathogenen/Allergenen in der Luft oder dem Gas verringert. Durch das erfindungsgemäße Filtermedium kann Luft oder können Gase erhalten werden, die frei von Pathogenen und Allergenen sind oder diese in einer Konzentration enthalten, die so gering ist, dass eine allergische Reaktion oder eine Ansteckung von Menschen nach Kontakt, speziell Einatmen dieser Luft oder Gase, oder auch nach längerem Aufenthalt in diese Luft oder Gase enthaltenden Räumen ausgeschlossen ist. Durch das erfindungsgemäße Filtermedium werden Pathogene und Allergene im Wesentlichen vollständig entfernt.
  • Vorzugsweise wird im Falle von mit pathogenen Viren beladener Luft oder Gasen durch das in Kontakt bringen mit dem Filtermedium, ein viraler Pathogen-Reduktionsfaktor von vorzugsweise > 3,0 log-Stufen, besonders bevorzugt > 5,0 log-Stufen, erreicht. Diese Verringerung der Pathogenität beruht auf der Deaktivierung der Viren durch die säurefunktionalisierte Lage. Die Bestimmung der anti-viralen Eigenschaften kann nach der ISO 18184:2019-06 zur Bestimmung der anti-viralen Aktivität von Textilerzeugnissen oder vergleichbare Verfahren erfolgen. Die Messung der Deaktivierungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Filtermedien gegenüber bestimmten Allergenen kann über ELISA (enzyme-linked immunosorbant assay) Testes erfolgen, wobei die Allergenkonzentration durch Messung der Farbänderung aufgrund einer Antigen-Antikörper-Reaktion gemessen werden kann. Die Messung der Deaktivierungsfähigkeit der erfindungsgemäßen Filtermedien gegenüber bestimmten Bakterien kann nach der Norm ISO 20743:2013 erfolgen.
  • Das erfindungsgemäße Filtermedium eignet sich ganz allgemein zur Abreicherung von Pathogenen, insbesondere Viren und Bakterien, und Allergenen aus einem Gas oder einem Gemisch aus zwei oder mehr verschiedenen Gasen. Ein bevorzugtes Gasgemisch ist Luft. Das erfindungsgemäße Filtermedium eignet sich auch vorteilhaft zur Abreicherung von Pathogenen, insbesondere Viren und Bakterien, und Allergenen aus anderen atembaren Gasgemischen als Luft. Solche atembaren Gasgemische enthalten vorzugsweise Sauerstoff und wenigstens ein Inertgas, welches nicht an den Stoffwechselvorgängen beteiligt ist und der Verdünnung des Sauerstoffs dient. Geeignete Inertgase sind Stickstoff, Helium, Neon und Wasserstoff.
  • Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass mindestens eine säurefunktionalisierte Lage umfassend mindestens eine Fruchtsäure mit einem pks1-Wert von 0 bis 7 es ermöglicht, ein Filtermedium mit einer hohen Kapazität zur Deaktivierung von Pathogenen und Allergenen auszustatten, wobei die mindestens eine säurefunktionalisierte Lage frei von zugesetzten C8- bis C18-Fettsäuren, deren Estern und Amiden ist. Es wurde angenommen, dass durch die C8- bis C18-Fettsäuren eine Auswaschung der Fruchtsäure verringert wird. In praktischen Versuchen wurde nun gefunden, dass das erfindungsgemäße Filtermedium bereits ohne zugesetzte Fettsäure eine hervorragende Deaktivierung von Viren zeigt, und eine Auswaschung nur in geringem Maße stattfindet. Diese ist kombiniert mit einer bioziden Wirkung gegenüber anderen Mikroorganismen und einer anti-allergenen Wirkung.
  • Pathogene im Sinne der Erfindung sind insbesondere Viren, Bakterien, Pilze und Algen. Das erfindungsgemäße Filtermedium eignet sich speziell zur Abreicherung von pathogenen Viren und Bakterien.
  • Viren im Sinne der Erfindung sind behüllte und unbehüllte Viren.
  • Behüllte Viren sind vorzugsweise ausgewählt unter Coronaviridae, Orthomyxoviridae und Pneumoviridae.
  • Coronaviridae sind vorzugsweise ausgewählt unter Coronavirus 229E (HCoV-229E), Coronavirus NL63 (HCoV-NL63), Coronavirus OC43 (HCoV-OC43), Coronavirus HKU1 (HCoV-HKU1), MERS-CoV (Middle East respiratory syndrome-related coronavirus) und SARS-assoziiertem Coronavirus (SARS-CoV) -mit Subtyp SARS-CoV-2, im speziellen COVID-19.
  • Orthomyxoviridae sind vorzugsweise ausgewählt unter Influenzavirus A, Influenzavirus B, Influenzavirus C und Influenzavirus D.
  • Influenzavirus A ist speziell Influenzavirus A-Variante H1N1, Influenzavirus A-Variante H3N2, Influenzavirus-A-Variante H5N1.
  • Influenzavirus B ist speziell Influenzavirus B/Victoria-Linie und Influenzavirus B/Yamagata-Linie.
  • Pneumoviridae sind speziell Respiratorisches Synzytial-Virus (HRSV) (Typ A, B) und Metapneumovirus (HMPV) (Typ A1 bis 2, B1 bis 2).
  • Unbehüllte Viren sind speziell ausgewählt unter Picornaviridae.
  • Picornaviridae sind speziell ausgewählt unter Coxsackievirus A/B, Coxsackievirus B1 (CVB-1), Echovirus, Enterovirus und Rhinovirus.
  • Rhinoviren sind speziell Rhinoviren-1 A (HRV-1 A), 1 B bis 100.
  • Eine bevorzugten Ausführungsform ist die Verwendung des Filtermediums wie oben und im Folgenden definiert zur Abreicherung von Coronaviridae und Orthomyxoviridae aus der Luft und Gasen, insbesondere zur Abreicherung von SARS-assoziiertem Coronavirus, dem Middle East Respiratory Syndrome-related coronavirus (MERS-CoV) und Influenzavirus A aus der Luft und Gasen, im speziellen zur Abreicherung von SARS-CoV-2, MERS-CoV und Influenzavirus A-Variante H1N1.
  • Bakterien können den Wirt über verschiedene Infektionswege erreichen. Bakterielle Pathogene im Sinne der Erfindung erreichen den Wirt speziell als Tröpfcheninfektion über die Atemluft. Das erfindungsgemäße Filtermedium eignet sich vorteilhaft zur Abreicherung von Bakterien in der Luft und anderen Gasen. Dabei verfügt es insbesondere auch über eine hohe Kapazität zur Deaktivierung von pathogen wirksamen Bakterien.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist daher die Verwendung des erfindungsgemäßen Filtermediums zur Abreicherung von Bakterien, vorzugsweise ausgewählt unter Pneumokokken, hämolysierenden Streptokokken, Haemophilus influenzae, Staphylococcus aureus, Moraxella spp., Pseudomonas aeruginosa, etc. Dazu zählen speziell beta-hämolytischer Streptococcus pyrogenes (Streptokokken der Gruppe A), Corynebacterium diphtheriae, Haemophilus influenzae vom Typ b, Bordetella pertussis, Streptococcus pyogenes (Streptokokken der Lancefield-Gruppe A).
  • Allergene im Sinne dieser Anmeldung sind ganz allgemein Substanzen, die über Vermittlung des Immunsystems Überempfindlichkeitsreaktionen (allergische Reaktionen) auslösen können. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Filtermediums zur Abreicherung von Allergenen in der Luft und anderen Gasen. Allergene, die durch die Luft übertragen und über die Atmung aufgenommen werden, bezeichnet man als Inhalationsallergene oder Aeroallergene. Dabei verfügt das erfindungsgemäße Filtermedium insbesondere auch über eine hohe Kapazität zur Deaktivierung von solchen Inhalationsallergenen. Die Allergene können pflanzlichen, tierischen oder von Menschen gemachten Ursprungs sein. Dazu zählen z.B. Pollen, Pilzsporen, Mehl, Holzstaub, Wohnungsstaub, Tiermilbenkot, Tierhaare, etc. Das erfindungsgemäße Filtermedium dient speziell zur Abreicherung von Pollen, wie Gräser- und Birkenpollen.
  • Das erfindungsgemäß verwendete Filtermedium umfasst mindestens eine säurefunktionalisierte Lage, umfassend eine Fruchtsäure mit einem pks1-Wert von 0 bis 7.
  • Der pKs-Wert (Säurekonstante) ist ein Maß für die Stärke einer Säure. Die Acidität ist umso größer, je geringer ihr pKs-Wert ist.
  • Die pKs-Werte lassen sich über Säure-Base-Titrationen und die Bestimmung des pH-Werts am Halbäquivalenzpunkt bestimmen. Hier liegen die Säure und ihre korrespondierende Base in gleicher Konzentration vor. An diesem Punkt folgt aus der Henderson-Hasselbalch-Gleichung: pH = pKs.
  • Die Fruchtsäure weist bevorzugt einen pks1-Wert von 1,0 bis 5,0, insbesondere von 2,0 bis 4,0 und im speziellen von 2,5 bis 4,0 auf.
  • Fruchtsäuren sind organischen Hydroxycarbonsäuren, Dicarbonsäuren und Tricarbonsäuren, wobei manche Fruchtsäuren sowohl den Hydroxycarbonsäuren als auch Dicarbonsäuren bzw. Tricarbonsäuren zugeordnet werden können.
  • Geeignete Hydroxysäuren sind ausgewählt unter Fumarsäure, Gluconsäure, Glycolsäure, Mandelsäure, Milchsäure, Salicylsäure, a-Hydroxycaprylsäure und Mischungen davon.
  • Geeignete Dicarbonsäuren sind ausgewählt unter Äpfelsäure, Oxalsäure, Weinsäure und Mischungen davon.
  • Eine bevorzugte Tricarbonsäure ist Citronensäure.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fruchtsäure ausgewählt unter Äpfelsäure, Citronensäure, Fumarsäure, Gluconsäure, Glycolsäure, Mandelsäure, Milchsäure, Oxalsäure, Salicylsäure, α-Hydroxycaprylsäure, Weinsäure und Mischungen davon. Besonders bevorzugt umfasst oder besteht die Fruchtsäure (aus) Citronensäure.
  • Erfindungsgemäß ist die mindestens eine säurefunktionalisierte Lage frei von zugesetzten C8- bis C18-Fettsäuren, deren Estern und Amiden.
  • Im Sinne der Erfindung bedeutet „frei von zugesetzten C8- bis C18-Fettsäuren, deren Estern und Amiden“, dass die genannten Fettsäuren und deren Derivate bei der Herstellung der mindestens einen säurefunktionalisierten Lage nicht zugegeben werden. Es kann jedoch durchaus möglich sein, dass die genannten Fettsäuren und deren Derivate bereits in den Ausgangsstoffen des erfindungsgemäßen Filtermediums vorhanden sind. Auch dann ist es bevorzugt, dass die mindestens eine säurefunktionalisierte Lage im Wesentlichen oder vollständig frei von C8- bis C18-Fettsäuren und deren Estern und Amiden ist. Bevorzugt enthält deshalb die säurefunktionalisierte Lage C8- bis C18-Fettsäuren, deren Ester und Amide in einer Menge im Bereich von 0 bis 0,00005 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der säurefunktionalisierten Lage, besonders bevorzugt 0 bis 0,00001 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der säurefunktionalisierten Lage, insbesondere von 0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der säurefunktionalisierten Lage.
  • Fettsäuren sind gesättigte oder ein- oder mehrfach ungesättigte aliphatische Monocarbonsäuren mit zumeist unverzweigter Kohlenstoffkette. Bei den Fettsäuren, die in dem erfindungsgemäßen Filtermedium nicht oder nur in den zuvor genannten sehr geringen Mengen enthalten sind, handelt es sich beispielsweise um C8- bis C18-Fettsäuren mit überwiegend linearen Alkylresten oder überwiegend linearen Alkenylresten, wie sie auch in natürlichen oder synthetischen Fettsäuren vorkommen, die gesättigt oder die einfach, zweifach, dreifach, vierfach, fünffach oder sechsfach ungesättigt sein können. Dazu zählen speziell auch Fettsäuren, die ausgewählt sind unter C8- bis C16-Fettsäuren und deren Gemischen. In einer speziellen Ausführungsform handelt es sich um gesättigte lineare C12- bis C14-Fettsäuren und deren Gemische. In einer weiteren speziellen Ausführungsform handelt es sich um gesättigte lineare C8-, C10- und C12-Fettsäuren und Gemische hiervon. Beispielsweise ist die Fettsäure ausgewählt unter Caprylsäure, Pelargonsäure, Caprinsäure, Undecansäure, Laurinsäure, Tridecansäure, Myristinsäure, Pentadecansäure, Palmitinsäure und Gemischen hiervon. Fettsäurederivate sind beispielsweise Fettsäuren, die Hydroxy-Gruppen als funktionelle Reste enthalten, sowie Fettsäureester, Fettsäureamide (wie Ölsäureamide und Stearinsäureamide) und/oder Gemische hiervon.
  • Das erfindungsgemäße Filtermedium weist bevorzugt ein Gewichtsverhältnis von Fruchtsäuren zu C8- bis C18-Fettsäuren und deren Estern und Amiden von wenigstens 10000 : 1, besonders bevorzugt wenigstens 50000 : 1, insbesondere wenigstens 100000 : 1, speziell wenigstens 500000 : 1, auf.
  • Der Anteil der Fruchtsäure in der säurefunktionalisierten Lage kann in Abhängigkeit von der erwünschten Performance des Filtermediums eingestellt werden. Bevorzugt beträgt der Anteil der Fruchtsäure in der säurefunktionalisierten Lage 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 2 Gew.-% bis 24 Gew.-%, noch bevorzugter von 6 Gew.-% bis 18 Gew.-%, noch bevorzugter von 7 Gew.-% bis 15 Gew.-% und insbesondere von 8 Gew.-% bis 12 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der säurefunktionalisierten Lage. Das Gesamtgewicht der säurefunktionalisierten Lage umfasst dabei Fruchtsäure, C8- bis C18-Fettsäuren, deren Ester und Amide, Trägermaterial und, falls vorhanden, Bindemittel, Netzmittel und weitere Additive.
  • Das erfindungsgemäße Filtermedium umfasst mindestens eine säurefunktionalisierte Lage oder besteht aus mindestens einer säurefunktionalisierten Lage. Zur Herstellung der säurefunktionalisierten Lage kann ein Trägermaterial mit wenigstens einer Fruchtsäure imprägniert und/oder beschichtet werden. Das Versehen der zu funktionalisierenden Lage mit der Fruchtsäure kann auf verschiedene dem Fachmann bekannte Arten und Weisen, wie mittels Imprägnierung und/oder Beschichtung, beispielsweise Pflatschen, Foulardieren, Sprühen und/oder Tauchen erfolgen. So kann die zu funktionalisierende Lage auf einfache Weise mit einer Fruchtsäure enthaltenden Lösung und/oder Suspension imprägniert und/oder beschichtet werden. Ebenfalls denkbar ist die Imprägnierung und/oder Beschichtung der Lage mit einem Gemisch aus Bindemittel, beispielsweise einem thermoplastischen Bindemittel, das die Fruchtsäure enthält.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird die Fruchtsäure in Form eines schüttfähigen oder rieselfähigen Feststoffs zur Herstellung der säurefunktionalisierten Lage eingesetzt. Dabei kann die Fruchtsäure trocken in das Trägermaterial eingestreut werden. Die so resultierenden Filtermedien haben den Vorteil einer einfachen Produktion, da der schüttfähige oder rieselfähige Feststoff einfach zu handhaben ist.
  • Insbesondere ist die rieselfähige Fruchtsäure ein Granulat. Geeignete Granulate liegen in Form eines Pulvers, von Kugeln, Körnern, Partikeln, als Staub oder Mischungen davon vor. Bevorzugt hat das Granulat einen Durchmesser von 200 bis 700 µm. Dieser Durchmesser wird auch als Korngröße bezeichnet. Beim Einsatz von Granulaten mit einer Korngröße > 700 µm wird in der Regel eine gleichmäßige Verteilung der Säuren über die Flächen des Filtermediums erzielt. Die Säuren liegen insbesondere in einer Konzentration von 2 - 250 g/m2 vor, besonders bevorzugt von 20 - 25 g/m2.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die säurefunktionalisierte Lage,
    • - wenigstens eine Fruchtsäure mit einem pks1-Wert von 0 bis 7,
    • - wenigstens ein Trägermaterial,
    • - gegebenenfalls wenigstens ein Bindemittel,
    • - gegebenenfalls wenigstens ein Netzmittel,
    • - gegebenenfalls wenigstens ein weiteres Additiv, beispielsweise ausgewählt unter Allergene eliminierenden Verbindungen, Fungiziden, etc.
    • - wobei die mindestens eine säurefunktionalisierte Lage frei von zugesetzten C8- bis C18-Fettsäuren, deren Estern und Amiden ist.
  • Als Trägermaterialien für die säurefunktionalisierte Lage können vorzugsweise Vliesstoffe, Gewebe, Gewirke und/oder Papiere eingesetzt werden. Eine erfindungsgemäß besonders bevorzugte Ausführungsform umfasst mithin die Ausgestaltung der säurefunktionalisierten Lage als imprägnierter und/oder beschichteter Vliesstoff, als imprägniertes und/oder beschichtetes Gewebe, Gewirke und/oder Papier. Dabei ist die Verwendung eines Vliesstoffs erfindungsgemäß besonders bevorzugt.
  • Das erfindungsgemäße Filtermedium umfasst mindestens eine säurefunktionalisierte Lage oder besteht aus mindestens einer säurefunktionalisierten Lage. Das Filtermedium kann ein- oder mehrlagig aufgebaut sein. In einer ersten Ausführungsform besteht das Filtermedium aus mindestens einer säurefunktionalisierten Lage, wie zuvor beschrieben. In einer weiteren Ausführungsform besteht das Filtermedium aus mindestens einer säurefunktionalisierten Lage, wie zuvor beschrieben, und wenigstens einer davon verschiedenen Lage. Die wenigstens eine von der säurefunktionalisierten Lage verschiedene Lage ist vorzugsweise ebenfalls frei von zugesetzten C8- bis C18-Fettsäuren und deren Estern und Amiden. In einer geeigneten Ausführungsform liegt das Filtermedium als zwei- oder mehrlagiges Flächengebilde vor. Dieses Flächengebilde weist dann beispielsweise wenigstens eine säurefunktionalisierte Lage und wenigstens eine weitere Lage auf, die beispielsweise ausgewählt ist unter Vliesstoffen, Gelegen, Geweben, Gestricken, Gewirken, Papieren und Kombinationen davon.
  • Im Sinne der Erfindung bezeichnet Vliesstoff ein Gebilde aus Fasern begrenzter Länge, Endlosfasern (Filamenten) oder geschnittenen Garnen jeglicher Art und jeglichen Ursprungs, die auf irgendeine Weise zu einer Faserschicht oder einem Faserflor zusammengefügt und auf irgendeine Weise miteinander verbunden worden sind; davon ausgeschlossen ist das Verkreuzen bzw.
  • Verschlingen von Garnen, wie es beim Weben, Wirken, Stricken, der Spitzenherstellung, dem Flechten und Herstellung von getufteten Erzeugnissen geschieht. Nicht zu den Vliesstoffen gehören auch Folien und Papiere.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei der Herstellung des Filtermediums die zu funktionalisierende Lage mit einer grenzflächenaktiven Substanz als Netzmittel, vorzugsweise einem oder mehreren nichtionischen Tensiden als Netzmittel, noch bevorzugter mit ethoxylierten Sorbitanfettsäureestern (Polysorbaten) behandelt. Besonders bevorzugt sind Polysorbate, die als Lebensmittelzusatzstoff in der Europäischen Union auf Grundlage der Verordnung (EG) Nr. 1333/2008 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. Dezember 2008 zugelassen sind, wie beispielsweise E 432, E 434, E 435 und E 436.
  • Insbesondere ist das erfindungsgemäße Filtermedium frei von Polyoxyethylen(20)-sorbitan-monooleat (Polysorbat 80, E433).
  • Vorteilhaft an der Verwendung von Netzmitteln ist, dass die Fruchtsäure besonders gut auf der zu funktionalisierenden Lage verankert werden kann. Dies ermöglicht eine gute Immobilisierung und Deaktivierung der Pathogene und/oder Allergene. Im Bezug auf die Verwendung von geruchsintensiven Wirksubstanzen bietet die grenzflächenaktive Substanz den zusätzlichen Vorteil, dass durch die Immobilisierung dieser Substanzen auch die Geruchsfreisetzung verringert werden kann.
  • Das Filtermedium kann darüber hinaus auch weitere Allergene eliminierende Verbindungen, wie Polyphenole insbesondere Flavonoide, Phenolsäuren, Polyhydroxyphenole, Anthocyane, Procyanidine, Benzoesäure- und Stilbenderivate, vorzugsweise natürlichen Ursprungs, wie beispielsweise die in Granatapfel, Gingko oder Traubenkernmehl befindlichen pflanzlichen Sekundärstoffe und/oder Gemische hiervon enthalten. Dabei liegen diese Verbindungen vorzugsweise in einer Menge von 2% bis 20%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Filtermediums vor.
  • Das Filtermedium kann auch fungizide Wirkstoffe enthalten. Hierzu kann die säurefunktionalisierte Lage mit einer fungiziden Substanz, vorzugsweise mit Triazolen wie insbesondere 2-Octyl-2H-isothiazol-3-on und/oder Metallen und deren Verbindungen z.B. Zink-Pyrithionen behandelt werden.
  • Das erfindungsgemäße Filtermedium eignet sich hervorragend zur Verwendung als Filtermedium zur Abreicherung von Pathogenen und/oder Allergenen, insbesondere Viren, aus der Luft von Gebäuden, Gebäudeteilen und mobilen Einrichtungen. Dazu zählt zum einen die zwischen dem Gebäude, dem Gebäudeteil oder der mobilen Einrichtung mit der Außenwelt ausgetauschte Luft, speziell die zugeführte Frischluft (Außenluft) und die abgeführte Fortluft (Abluft). Zum Schutz der in dem Gebäude, Gebäudeteil oder der mobilen Einrichtung befindlichen Personen wird in der Regel die Frischluft gefiltert, um den Anteil an Viren gegenüber der Außenluft zu verringern. Dazu zählt weiterhin die in dem Gebäude, dem Gebäudeteil oder der mobilen Einrichtung zirkulierte Luft (Umluft). Um den Anteil an Pathogenen und/oder Allergenen, insbesondere Viren in der Raumluft zu verringern, wird in der Regel auch die Umluft gefiltert. Zum Schutz der außerhalb des Gebäudes, Gebäudeteils oder der mobilen Einrichtung befindlichen Personen kann es zudem sinnvoll ein, auch die abgeführte Fortluft zu filtern. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Filtermedium in einer raumlufttechnischen Anlage verwendet. Dazu zählen Anlagen ohne Lüftungsfunktion, wie Umluftanlagen und Umluftklimaanlagen und Anlagen mit Lüftungsfunktion, wie Lüftungsanlagen und Klimaanlagen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird Filtermedium in einer lufttechnischen Anlage einer Transporteinrichtung, wie Straßenfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Wasserfahrzeugen oder Luftfahrzeugen verwendet. Vorzugsweise ist die Transporteinrichtung ausgewählt unter Pkw, Bussen, Lkw, Bahnen, Schiffen und Flugzeugen. Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Verwendung des Filtermedium zur Abreicherung der Pathogenen und/oder Allergenen, insbesondere Viren in den Innenräumen von Transporteinrichtungen, wie Straßenfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Wasserfahrzeugen oder Luftfahrzeugen. Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Verwendung des Filtermediums zur Abreicherung der Pathogenen und/oder Allergenen, insbesondere Viren, in den Fahrgastinnenräumen von Kraftfahrzeugen.
  • Vorteilhafterweise weist auch das beladene Filtermedium im Wesentlichen kein pathogenes/allergenes Material mehr auf. Verbrauchte Filtermaterialien können somit problemlos nach üblichen Verfahren entsorgt werden, z.B. thermisch.
  • Viren und Bakterien können sich in der Luft und in anderen Gasen in Form von Aerosolen (partikulären Schwebeteilchen) befinden, wobei die Viren und Bakterien selbst die Aerosolteilchen bilden oder an andere partikuläre Aerosolbestandteile, wie Staub, Wassertröpfchen, etc. angelagert sein können. Filter in lufttechnischen Anlagen liegen in der Regel in Form von Filteranordnungen vor, die mehrere Filterkomponenten umfassen und häufig neben absorbierenden Bereichen auch partikelfilternde Bereiche aufweisen. Somit ist es möglich, auch komplexe Gas-Partikelsysteme wirkungsvoll zu reinigen. Das erfindungsgemäße flächige Substrat eignet sich in vorteilhafter Weise als ein Filtermedium für den Einsatz in solchen Filteranordnungen.
  • Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Filteranordnung umfassend ein wie oben beschriebenes Filtermedium. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Filteranordnung einen partikelfilternden Bereich und/oder einen absorbierenden Bereich auf, wobei das Filtermedium von einem oder beiden dieser Bereiche umfasst sein kann.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Filteranordnung folgende Bestandteile auf:
    1. A) einen partikelfilternden Bereich, umfassend
      • - eine Partikelfilterträgerlage, sowie
      • - eine auf der Partikelfilterträgerlage angeordnete Mikrofaserlage und/oder Membranfilterlage,
      • - gegebenenfalls eine auf der der Partikelfilterträgerlage abgewandten Seite der Mikrofaserlage und/oder Membranfilterlage angeordnete Decklage; und/oder
    2. B) einen absorbierenden Bereich, umfassend
      • - eine Adsorptionsschicht, sowie
      • - eine auf der Adsorptionsschicht angeordnete Adsorptionsträgerlage, wobei mindestens eine Lage ausgewählt aus Partikelfilterträgerlage, Mikrofaserlage, Membranfilterlage, Decklage, Adsorptionsschicht und Adsorptionsträgerlage aus einem wie oben beschriebenen Filtermedium gebildet ist.
  • Unter „Partikelfilterträgerlage“ ist erfindungsgemäß eine Lage zu verstehen, die als Trägerlage für eine Mikrofaserlage und/oder Membranfilterlage dienen kann.
  • Unter „Membranfilterlage“ ist erfindungsgemäß eine Lage zu verstehen, die eine permeable Membran darstellt.
  • Unter „Decklage“ ist erfindungsgemäß eine Lage zu verstehen, die zur Abdeckung und Schutz der Mikrofaserlage und/oder Membranfilterlage dienen kann.
  • Unter Adsorptionsschicht ist erfindungsgemäß eine Lage zu verstehen, die ein Adsorptionsmittel aufweist. Dieses ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aktivkohlepartikeln, Zeolithen, Ionentauschern und Gemischen hiervon. Die Anordnung des Adsorptionsmittels in der Adsorptionsschicht erfolgt vorteilhafterweise statistisch regellos als durchströmbare Schüttschicht auf der Adsorptionsträgerlage.
  • Unter Adsorptionsträgerlage ist erfindungsgemäß eine Lage zu verstehen, die als Trägerlage für die Adsorptionsschicht dienen kann.
  • Der adsorbierende Bereich der Filteranordnung kann auch aus einer geometrisch bestimmten Anordnung des Adsorptionsmittels beispielsweise als durchströmbarer Wabenkörper definierter Zellgeometrie und/oder Verwendung einer geometrisch definierten Trägerstruktur zur mechanischen Stabilisierung einer Adsorptionsschicht bestehen.
  • Es ist denkbar, dass die Filteranordnung lediglich den partikelfilternden Bereich oder den absorbierenden Bereich umfasst. Vorteilhafter Weise weist die Filteranordnung jedoch sowohl den partikelfilternden Bereich als auch den absorbierenden Bereich auf, da hierdurch eine besonders effektive Filteranordnung erhalten wird. In diesem Fall werden die beiden Bereiche vorzugsweise so angeordnet, dass die Adsorptionsschicht auf der der Partikelfilterträgerlage abgewandten Seite der Mikrofaserlage, der Membranfilterlage oder der Decklage angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Filteranordnung im Einsatz vorzugsweise so angeordnet, dass der partikelfilternde Bereich dem absorbierenden Bereich in Bezug auf die Strömungsrichtung vorgeschaltet ist. Hierdurch können im absorbierenden Bereich vorhandene Wirkstoffe, beispielsweise die Fruchtsäure, vor der Belegung mit Fremdpartikeln aus der Zuluft geschützt werden.
  • Erfindungsgemäß ist mindestens eine Lage ausgewählt aus Partikelfilterträgerlage, Mikrofaserlage, Membranfilterlage, Decklage, Adsorptionsschicht und Adsorptionsträgerlage aus einem wie oben beschriebenen Filtermedium gebildet und weist mithin die erfindungsgemäße Fruchtsäure auf. Die vorangehenden beschriebenen spezifischen Ausgestaltungen des Filtermediums können dabei auf die jeweils entsprechenden Lagen der Filteranordnung übertragen werden. Grundsätzlich kann lediglich eine einzige Lage oder auch verschiedene Lagen der Filteranordnung die erfindungsgemäße Fruchtsäure aufweisen.
  • Vorteilhaft an dem Einbringen der Fruchtsäure in die Partikelfilterträgerlage ist, dass diese dem Luftstrom üblicherweise als erste Lage der Filteranordnung zugewandt ist und somit allergenhaltige Partikel und Stäube des Luftstroms vor dem Eindringen in die tieferliegenden Schichten der Filteranordnung deaktiviert werden können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Fruchtsäure in der Decklage enthalten. Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist, dass die in der Filteranordnung vorgelagerten Lagen bezüglich ihrer filtertechnischen Eigenschaften nicht beeinflusst werden. Darüber hinaus kann auch hier die Fruchtsäure vor der Belegung mit Fremdpartikeln aus der Zuluft geschützt werden. Diese Anordnung kann noch vorteilhafter sein, wenn die Fruchtsäure weder in der Partikelfilterträgerlage noch in der Mikrofaserlage oder der Membranfilterlage vorliegt.
  • Vorteilhaft an dem Einbringen der Fruchtsäure in die Adsorptionsschicht ist, dass Adsorptionsschichten generell hohe spezifische Oberflächen bereitstellen (bei Verwendung von Aktivkohle ca. 1000 m2/g) und daher für die Pathogen/Allergen-Deaktivierung eine große reaktive Oberfläche zur Verfügung steht. Darüber hinaus kann auch hier die Fruchtsäure vor der Belegung mit Fremdpartikeln aus der Zuluft durch den partikelfilternden Bereich bzw. durch die Adsorptionsträgerlage geschützt werden.
  • Vorteilhaft an dem Einbringen der Fruchtsäure in die Adsorptionsträgerlage ist, dass die in der Filteranordnung vorgelagerten Lagen bezüglich ihrer filtertechnischen Eigenschaften durch das Einbringen der Fruchtsäure in die Adsorptionsträgerlage nicht beeinflusst werden. Darüber hinaus kann die Fruchtsäure vor der Belegung mit Fremdpartikeln aus der Zuluft durch den partikelfilternden Bereich geschützt werden.
  • In einer erfindungsgemäß besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Filteranordnung in Bezug auf die Strömungsrichtung folgenden Aufbau auf: Partikelfilterträgerlage, Mikrofaserlage, Adsorptionsschicht und Adsorptionsträgerlage. Dabei ist die Partikelfilterträgerlage im Einsatz vorteilhafter Weise anströmseitig angeordnet.
  • Wie bereits oben erläutert, können die Trägermaterialien für Partikelfilterträgerlage, Mikrofaserlage, Membranfilterlage, Decklage und Adsorptionsträgerlage vorteilhafterweise Vliesstoffe, Gewebe, Gewirke und/oder Papiere sein.
  • Als geeignet hat sich ferner erwiesen, den Anteil der Fruchtsäure in der Filteranordnung auf 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 5 Gew.-% bis 24 Gew.-% noch bevorzugter von 5 Gew.-% bis 18 Gew.-% noch bevorzugter von 5 Gew.-% bis 15 Gew.-% und insbesondere von 5 Gew.-% bis 12 Gew.-% jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Filteranordnung festzulegen.
  • In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist die Adsorptionsträgerlage und/oder die Partikelfilterträgerlage einen Vliesstoff auf, vorzugsweise ausgewählt aus Spinnvliesstoffen, mit einem mittleren Faserdurchmesser im Bereich von 20 bis 70 µm, vorzugsweise von 20 bis 50 µm, insbesondere von 20 bis 50 µm und/oder Stapelfaservliesstoffen mit einem mittleren Faserdurchmesser von 5 bis 60 µm, vorzugsweise von 10 bis 50 µm, insbesondere von 10 bis 35 µm und/oder einer mittleren Faserlänge von 10 bis 100 mm, vorzugsweise von 30 bis 80 mm. Weiter vorteilhaft weist die Mikrofaserlage und/oder Membranfilterlage einen Vliesstoff, vorzugsweise ausgewählt aus Meltblownfaservliesstoffen mit einem mittleren Faserdurchmesser von 1 µm bis 10 um auf. Weiter vorteilhaft weist die Decklage einen Vliesstoff, vorzugsweise ausgewählt aus Spinnvliesstoffen, mit einem mittleren Faserdurchmesser im Bereich von 20 bis 60 µm und/oder Stapelfaservliesstoffen mit einem mittleren Faserdurchmesser von 10 bis 50 µm auf.
  • Eine erfindungsgemäß besonders bevorzugte Ausführungsform umfasst die Ausgestaltung der Adsorptionsträgerlage, der Partikelfilterträgerlage, der Mikrofaserlage, der Membranfilterlage und/oder der Decklage als mit der Fruchtsäure imprägnierten und/oder beschichteten Vliesstoff, wie oben beschrieben.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Abreicherung von Pathogenen und/oder Allergenen aus der Luft oder anderen Gasen, umfassend die Schritte
    1. i) Zuleiten von mit Pathogenen und/oder Allergenen angereicherter Luft oder Gas in eine Filtervorrichtung, umfassend wenigstens ein Filtermedium, wie zuvor definiert,
    2. ii) Leiten der Luft oder des Gases durch das Filtermedium oder in Kontakt bringen der Luft oder des Gases mit dem Filtermedium unter Erhalt von an Pathogenen und/oder Allergenen abgereicherter Luft oder an Pathogenen und/oder Allergenen abgereichertem Gas,
    3. iii) Ableiten der an Pathogenen und/oder Allergenen abgereicherten Luft oder des an Pathogenen und/oder Allergenen abgereicherten Gases aus der Filtervorrichtung.
  • Insbesondere wird die Abreicherung der Pathogenen und/oder Allergenen in der Luft oder anderen Gasen durch zirkulierende Luftumwälzung durchgeführt.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Filtermediums zur Abreicherung von Pathogenen und/oder Allergenen aus der Luft von Gebäuden, Gebäudeteilen und mobilen Einrichtungen, bevorzugt zur Abreicherung von Viren aus der Zuluft und/oder der Umluft und/oder der Fortluft von Gebäuden, Gebäudeteilen und mobilen Einrichtungen, insbesondere zur Abreicherung von Pathogenen und/oder Allergenen aus den Innenräumen von Transporteinrichtungen, wie Straßenfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Wasserfahrzeugen oder Luftfahrzeugen.
  • Insbesondere kann das erfindungsgemäße Filtermedium zur Abreicherung von SARS-assoziiertem Coronavirus, MERS-CoV und Influenzavirus A aus der Luft und anderen Gasen, im speziellen zur Abreicherung von SARS-CoV-2, MERS-CoV und Influenzavirus A-Variante H1N1 aus der Luft und anderen Gasen verwendet werden.
  • Insbesondere kann das erfindungsgemäße Filtermedium zur Abreicherung von Bakterien ausgewählt unter Pneumokokken, hämolysierenden Streptokokken, Haemophilus influenzae, Staphylococcus aureus, Moraxella spp., Pseudomonas aeruginosa, etc., speziell beta-hämolytischer Streptococcus pyrogenes (Streptokokken der Gruppe A), Corynebacterium diphtheriae, Haemophilus influenzae vom Typ b, Bordetella pertussis und Streptococcus pyogenes (Streptokokken der Lancefield-Gruppe A) verwendet werden.
  • Insbesondere kann das erfindungsgemäße Filtermedium zur Abreicherung von Allergenen, ausgewählt unter Pollen, Pilzsporen, Mehl, Holzstaub, Wohnungsstaub, Tiermilbenkot und Tierhaaren verwendet werden.
  • Die Erfindung wird anhand der folgenden, nicht einschränkend zu verstehenden Beispiele erläutert.
  • Beispiele
  • Ein Trägervlies aus Polyester-Spinnvliesstoff (Flächengewicht 60 g/m2) wurde mit Citronensäure anti-viral ausgerüstet. Die anti-virale Dotierung des Trägervlieses erfolgte hierbei durch Aufbringen einer wässrigen Lösung des Wirkstoffs auf das Trägervlies und nachfolgende Trocknung des nunmehr ausgerüsteten Vliesstoffs, um dadurch eine Probe für eine Analyse zu erhalten. Der so ausgerüstete Vliesstoff enthielt Citronensäure in einer Gewichtsmenge von 10 mg bezogen auf 100 mg Vliesstoff.
  • Die Größe der im Test verwendeten Proben war 20 mm x 20 mm. Die Prüfung der anti-viralen Aktivität erfolgte analog zur ISO 18184:2019-06 an jeweils drei Proben. Jede in 20 mm x 20 mm große Stücke geschnittene Probe wurde in Lösungen bekannter Ausgangs-Viren-Konzentration der Virenstämme A/PR8/34 H1N1 und HCoV229E bei 25° C eingeweicht. Nach zweistündigem Einweichen wurde der Überstand abpipettiert, die Virenkonzentration in jeder Probe bestimmt und daraus der mittlere virale Pathogen-Reduktionsfaktor als Log-Wert und die antivirale Wirksamkeit in Prozent bestimmt.
  • Für A/PR8/34 H1N1 wurde ein Log-Wert von 5,89 entsprechend einer antiviralen Wirksamkeit von > 99,99 Prozent ermittelt.
  • Für HCoV-229E wurde ein Log-Wert von 5,33 ermittelt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 2879776 [0004]
    • EP 3162425 [0005]
    • DE 102016212056 [0013]
    • DE 102013021071 A1 [0015]
    • US 5888527 [0016]
    • EP 1333/2008 [0062]

Claims (16)

  1. Filtermedium, umfassend oder bestehend aus mindestens eine(r) säurefunktionalisierte(n) Lage, die wenigstens ein Trägermaterial und wenigstens eine Fruchtsäure mit einem pks1-Wert von 0 bis 7 umfasst, wobei die mindestens eine säurefunktionalisierte Lage frei von zugesetzten C8- bis C18-Fettsäuren und deren Estern und Amiden ist.
  2. Filtermedium nach Anspruch 1, wobei die säurefunktionalisierte Lage C8- bis C18-Fettsäuren, deren Ester und Amide in einer Menge von 0 bis 0,00005 Gew.-%, bevorzugt von 0 bis 0,00001 Gew.-%, insbesondere von 0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der säurefunktionalisierten Lage, enthält.
  3. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das frei von Polyoxyethylen(20)-sorbitan-monooleat (Polysorbat 80) ist.
  4. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fruchtsäure ausgewählt ist unter Äpfelsäure, Fumarsäure, Gluconsäure, Glycolsäure, Mandelsäure, Milchsäure, Oxalsäure, Salicylsäure, α-Hydroxycaprylsäure, Weinsäure, Citronensäure und Gemischen davon.
  5. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die säurefunktionalisierte Lage die Fruchtsäure in einer Menge von 5 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der säurefunktionalisierten Lage, enthält.
  6. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die säurefunktionalisierte Lage zusätzlich wenigstens eine von der Fruchtsäure verschiedene fungizide Substanz enthält.
  7. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die säurefunktionalisierte Lage wenigstens ein Trägermaterial umfasst, das ausgewählt ist unter Vliesstoffen, Geweben, Gewirken, Papieren und Kombinationen davon.
  8. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die säurefunktionalisierte Lage als imprägnierter und/oder beschichteter Vliesstoff ausgestaltet ist.
  9. Filtermedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fruchtsäure in Form eines schüttfähigen oder rieselfähigen Feststoffs auf und/oder in die säurefunktionalisierte Lage eingebracht ist.
  10. Filteranordnung zur Filtration von Gas-Partikelsystemen, umfassend A) einen partikelfilternden Bereich, umfassend - eine Partikelfilterträgerlage, sowie - eine auf der Partikelfilterträgerlage angeordnete Mikrofaserlage und/oder Membranfilterlage, - gegebenenfalls eine auf der der Partikelfilterträgerlage abgewandten Seite der Mikrofaserlage und/oder Membranfilterlage angeordnete Decklage; und/oder B) einen absorbierenden Bereich, umfassend - eine Adsorptionsschicht, sowie - eine auf der Adsorptionsschicht angeordnete Adsorptionsträgerlage, wobei mindestens eine Lage ausgewählt aus der Partikelfilterträgerlage, Mikrofaserlage, Membranfilterlage, Decklage, Adsorptionsschicht und Adsorptionsträgerlage aus einem Filtermedium nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 gebildet ist.
  11. Verfahren zur Abreicherung von Pathogenen und/oder Allergenen aus der Luft oder anderen Gasen, umfassend die Schritte i) Zuleiten von mit Pathogenen und/oder Allergenen angereicherter Luft oder Gas in eine Filtervorrichtung, umfassend wenigstens ein Filtermedium, wie in einem der Ansprüche 1 bis 9 definiert, ii) Leiten der Luft oder des Gases durch das Filtermedium oder in Kontakt bringen der Luft oder des Gases mit dem Filtermedium unter Erhalt von an Pathogenen und/oder Allergenen abgereicherter Luft oder an Pathogenen und/oder Allergenen abgereichertem Gas, iii) Ableiten der an Pathogenen und/oder Allergenen abgereicherten Luft oder des an Pathogenen und/oder Allergenen abgereicherten Gases aus der Filtervorrichtung.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Abreicherung der Pathogene und/oder Allergene in der Luft oder anderen Gasen durch zirkulierende Luftumwälzung durchgeführt wird.
  13. Verwendung des Filtermediums nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zur Abreicherung von Pathogenen und/oder Allergenen aus der Luft von Gebäuden, Gebäudeteilen und mobilen Einrichtungen, bevorzugt zur Abreicherung von Pathogenen und/oder Allergenen aus der Zuluft und/oder der Umluft und/oder der Fortluft von Gebäuden, Gebäudeteilen und mobilen Einrichtungen, insbesondere zur Abreicherung von Pathogenen und/oder Allergenen aus den Innenräumen von Transporteinrichtungen, wie Straßenfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Wasserfahrzeugen oder Luftfahrzeugen.
  14. Verwendung des Filtermediums nach einem der Ansprüche1 bis 9, zur Abreicherung von SARS-assoziiertem Coronavirus, MERS-CoV und Influenzavirus A aus der Luft und anderen Gasen, im speziellen zur Abreicherung von SARS-CoV-2, MERS-CoV und Influenzavirus A-Variante H1 N1 aus der Luft und anderen Gasen.
  15. Verwendung des Filtermediums nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zur Abreicherung von Bakterien ausgewählt unter Pneumokokken, hämolysierenden Streptokokken, Haemophilus influenzae, Staphylococcus aureus, Moraxella spp., Pseudomonas aeruginosa.
  16. Verwendung des Filtermediums nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zur Abreicherung von Allergenen ausgewählt unter Pollen, Pilzsporen, Mehl, Holzstaub, Wohnungsstaub, Tiermilbenkot und Tierhaaren.
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