生成乾燥的纖維素和含纖維素的材料的方法以及根據該方法製備的再次膨脹的纖維素產品的製作方法

2023-12-01 06:51:46

生成乾燥的纖維素和含纖維素的材料的方法以及根據該方法製備的再次膨脹的纖維素產品的製作方法
【專利摘要】本發明的目的是以儘可能短的時間和儘可能低的技術成本乾燥纖維素和含纖維素的材料，而不會在纖維素上破壞應力並且不喪失任何添加物質(例如藥物)的穩定性和效力，並且使其按需要幾乎完全再次膨脹到原有的結構及其一致性。根據本發明，為了乾燥並獲得具有幾乎完全復原的纖維素結構及其一致性的膨脹性，將要製備的乾燥的纖維素或含纖維素的材料進行水分保持劑(特別是滲透和/或吸溼有效的溶液)的吸附作用，然後進行乾燥而不顧及對材料的任何結構改變。
【專利說明】生成乾燥的纖維素和含纖維素的材料的方法以及根據該方 法製備的再次膨脹的纖維素產品

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種生成乾燥的纖維素和含纖維素的材料，特別是納米纖維素的方 法。另外，本發明包括纖維素產品，所述纖維素產品能夠根據需要再次膨脹並且是根據所述 方法製備的。

【背景技術】
[0002] 這種纖維素產品例如用於醫療（如：植入材料、創傷敷料、皮膚替代品）、製藥（例 如藥物載體系統）和應用的【技術領域】（例如過濾和膜系統）。
[0003] 通常認為，在這些應用領域中使用不同的纖維素和含纖維素的材料（如納米纖維 素），其中，它們可為植物和細菌源。在這些情況下，大多數情況以乾燥的形式使用所述纖維 素產品，對於它們的應用，這要求足夠的再次膨脹性。對於這些應用，普遍認為通過乾燥會 負面影響不同纖維素產品的再次膨脹性能。特別是需要面對因乾燥過程導致的脫水引起的 結構改變。
[0004] 因此，R. Weingand(GB316, 580A)已經在1928年描述了用糖溶液處理再生的纖維 素以獲得乾燥後的預定形式。如此處理之後的纖維素材料允許反向膨脹。由於這種方法暗 示了保藏形式以及材料沒有收縮，在完全坍塌和收縮的情況下，沒有實現完全的再次膨脹。 特別是，在因乾燥引起的結構坍塌的情況下，用這種處理方法不能完全再次構成纖維素結 構。另外，Weingand提到了纖維素的預乾燥步驟，有時候需要預乾燥來避免糖溶液的稀釋。 而且，由於再生纖維素因纖維素 II型（天然纖維素 I型）而具有其他性質（如膨脹行為）， 因此在天然纖維素的情況下無法使用這種方法。
[0005] 比較而言，幾個工作組已經研究了單獨纖維素纖維的膨脹性質的提高和改變。因 此，在1936年，Dreyfus等（GB453, 302A)發現，通過添加鹽（例如磷酸、乙酸和/或檸檬酸 的鈉鹽或鉀鹽）或糖（例如葡萄糖或果糖），能夠改變纖維素酯在水溶液中的膨脹性，從而 能夠提高隨後與不同氨基試劑的酯化反應。但是，上述對膨脹性的效果僅涉及化學改性纖 維素酯（其用於進一步的衍生）的改變。
[0006] 專利文獻GB409, 916A公開了纖維混合物或者基於纖維素衍生物（特別是醋酸纖 維素）的不同紗線在熱的水溶液中膨脹的情況下形成聚集體。在使用鹽（例如磷酸鈉或磷 酸鉀和/或氯化鈉或氯化鉀）和滲透有效的物質時，將會避免形成聚集體並且會提供均勻 的明亮外觀。但是，使用者發現，在這種情況下，糖的使用對纖維素衍生物的膨脹性能沒有 作用。
[0007] 與此相反，W. Stahl和P. Krais(DE585272A)報導了，通過使用高濃度的糖溶液或 20%的氯化鈉溶液作為纖維素衍生物的脫水試劑，促進了纖維素纖維之間的空隙的聚集。
[0008] 在所有所述提高膨脹性質的方法中，使用的是纖維素衍生物而不是純的天然纖維 素材料。另外，在這些研究中，沒有隨後的乾燥並且沒有考慮再次膨脹。
[0009] 在通常的已知纖維素材料中，在近些年來，特別是納米纖維素變得越來越重要。與 常規的纖維素相比，由於納米纖維素具有納米尺寸的結構，它們具有全新的性質，例如大的 內表面積和非常高的膨脹能力。而且對於這些特殊纖維素的廣泛應用來說，包括細菌合成 的納米纖維素（BNC)，乾燥和隨後的完全再次膨脹引起了高度的關注。
[0010] 通過不同的方法乾燥BNC和含BNC的材料是公知的，但是，特別是通過空氣乾燥或 熱壓，會使BNC的結構改變。
[0011] BNC在自然潮溼條件下是水凝膠，其在經歷空氣乾燥下會經歷結構坍塌， 其特徵在於，在表面的角質化過程，單個纖維的聚集，孔的數量的降低和發生孔的 收縮（C. Clasen，B. Sultanova，T. Wilhelms，P. Heisig，W. -M. Kulieke:Effects of Different Drying Processes on the Material Properties of Bacterial Cellulose Membranes, Macromol. Symp. 244,2006,48-58 ；N. Hessler:Synthese von requellbarer sowie kurzkettiger Bakteriencellulose, Institut fiirOrganische und Makromolekulare Chemie，Friedrich-Schiller- Uiliversitat Jena，2004) 〇
[0012] 如在文獻中建立的對於BNC材料的乾燥方法，公開了冷凍乾燥法（例如 N. Hessler, D. Klemm:Alteration of bacterial nanocellulose structure by in situ modification using polyethylene glycol and carbohydrate additives,Cellulose 16, 2009, 899-910 ；M. Seifert, S.Hesse,V.Kabrelian,D.Klemm:Controlling the water content of never dried and reswollen bacterial cellulose by the addition of water-soluble polymers to the culture medium, J. Polym.Sci.,Part A:Polym. Chem. 42, 2004, 463-470)，空氣乾燥法，也即熱空氣法（例如 U. Udhardt，S. Hesse, D. Klemm:Analytical Investigations of Bacterial Cellulose, Macromol. Symp. 223, 2005, 201-212 ；H. -P. Fink, H. J. Purz, A. Bohn, J. Kunze: Investigation of the Supramolecular Structure of Never Dried Bacterial Cellulose,Macromol. Symp. 120, 1997, 207-217 ；C. Clasen, B. Sultanova, T. Wilhelms, P. Heisig, W. -M. Kulicke:Effects of Different Drying Processes on the Material Properties of Bacterial Cellulose Membranes，Macromol. Symp. 244, 2006, 48-58)，臨界點乾燥法（例 如 F. Liebner, E. Haimer, M. Wendland, M. -A. Neouze, K. Schlufter, P. Miethe, T. Heinze: A. Potthast, T. Rosenau,Aerogels from Unaltered Bacterial Cellulose : Application of scC02Drying for the Preparation of Shaped,Ultra-Lightweight Cellulosic Aerogels，Macromol.Biosci. 10, 2010, 349-352)和真空乾燥法（N. Hessler:Synthese von requellbarer sowie kurzkettiger Bakteriencellulose, Institut fiir Organische und Makromolekulare Chemie，Friedrich-Schiller-Universit注t Jena，2004)。
[0013] 通常，當使用不同的乾燥方法時，對於乾燥的BNC材料的再次膨脹來說所 希望的可能的最好結果是完整地保留結構。就此而言，一般來說，從Hessler (N. Hessler: Synthese von requellbarer sowie kurzkettiger Bakteriencellulose, Institut fiir Organische und Makromolekulare Chemie，Friedrich-Schiller- Universitat Jena，2004)和 Klemm 等（D. K1 emm, D. Schumann, U. Udhardt, S.Marsch: Bacterial synthesized cellulose-artificial blood vessels for microsurgery,Prog. Polym. Sci. 26, 2001，1561-1603)可知，冷凍乾燥法被認為在保留結構方面是得到最好結果的方 法，因此，在保持天然聚合物結構方面，冷凍乾燥法被認為是與空氣乾燥法有部分重疊的 溫和的乾燥方法。然而，在冷凍乾燥的情況下也會發生部分結構上的聚集（C.ClaSen，B. Sultanova,T.Wilhelms, P. Heisig, W.-Μ. Kulicke:Effects of Different Drying Processes on the Material Properties of Bacterial Cellulose Membranes, Macromol. Symp. 244, 2006, 48-58)，從而僅是得到了有限的再次膨脹（M. Seifert，S. Hesse，V. Kabrelian, D. Klemm:Controlling the water content of never dried and reswollen bacterial cellulose by the addition of water-soluble polymers to the culture medium，J.Polym.Sci·，Part A:Polym.Chem. 42, 2004, 463-470) ? Liebner 等描述 了通過在40°C和100巴下暴露於超臨界二氧化碳的臨界點乾燥法（F. Liebner，E. Haimer, M. Wendland, Μ. -A. Neouze, K. Schlufter, P. Miethe, T. Heinze : A. Potthast, T. Rosenau, Aerogels from Unaltered Bacterial Cellulose:Application of scC02Drying for the Preparation of Shaped, Ultra-Lightweight Cellulosic Aerogels, Macromol. Biosci. 10, 2010, 349-352)。如此處理的材料僅具有低的剩餘質量，就像冷凍乾燥的樣 品一樣，然而，在臨界點乾燥之後，在纖維的網絡中顯示出不同的結構改變，其一般的特 徵在於，形成了孔徑最大為100 U m的大孔系統。由Hessler (N. Hessler:Synthese von requellbarer sowie kurzkettiger Bakteriencellulose, Institut fiir Organische und Makromolekulare Chemie，Friedrich-Schiller- Universitiit Jena, 2004)對在乾燥爐中於 60°C真空下乾燥的樣品進行掃描電子顯微分析顯示，所獲得乾燥材料所發生的結構改變與 進行空氣乾燥的情況相比沒有區別。不僅在所述的空氣乾燥的情況下，而且在真空乾燥的 情況下，均觀察到角質化和纖維聚集。
[0014] 總之，可以說在上述所有乾燥過程中，涉及通過自然孔隙率和孔結構的改變的結 構損失以及聚合物纖維的聚集（即使在被認為是溫和方法的冷凍乾燥的情況下，仍發生部 分的聚集，儘管和空氣乾燥的情況相比這種聚集程度較低）。所述結構損失降低了乾燥後材 料的再次膨脹性。
[0015] 另外，乾燥意味著高的成本、材料和時間（冷凍乾燥設備、真空泵、乾燥箱）。對於 使用所述材料作為藥物載體系統，上述乾燥方法的進一步的缺點是由這些乾燥程序引起的 對所使用的藥物和賦形劑的熱和/或機械應力。
[0016] 至今，專家們還沒有發現能最大可能地保存結構並同時兼顧時間和成本效率的幹 燥方法。
[0017] 在結構改變的乾燥過程中因水而喪失的納米纖維的穩固性導致微米（納米） 纖維的聚集，這又導致孔系統的重塑。這些結構的改變妨礙了水滲入和吸入BNC網絡 中。這意味著以所述空氣乾燥形式的BNC不能無障礙地以及其水吸收能力沒有明顯降 低地再次膨脹（C. Clasen, B. Sultanova, T. Wilhelms, P. Heisig, W. -M. Kulicke:Effects of Different Drying Processes on the Material Properties of Bacterial Cellulose Membranes, Macromol. Symp. 244, 2006, 48-58 ；D.Klemm,D.Schumann,U. Udhardt, S. Marsch:Bacterial synthesized cellulose - artificial blood vessels for microsurgery, Prog. Polym. Sci. 26, 2001, 1561-1603 ；N.Hessler: Synthese von requellbarer sowie kurzkettiger Bakteriencellulose, Institut fiir Organische und Makromolekulare Chemie，Friedrich-Schiller-Ulliversitat Jena，2004) 〇
[0018] 除了已經描述的對於具有植物源的纖維素衍生物進行改性的嘗試之外，還進行了 涉及BNC和其他含納米纖維素的材料的不同處理的試驗，以在乾燥後保持材料的再次膨脹 性和控制合成中所得到的樣品的水含量。
[0019] 不同製劑的原位添加在這種情況下導致結構的改變並因此還導致所獲得的 樣品中具有不同的水含量。因此，Seifert Klemm:Controlling the water content of never dried and reswollen bacterial cellulose by the addition of water-soluble polymers to the culture medium, J. Polym. Sci.，Part A: Polym. Chem. 42, 2004, 463-470)描述了通過向培養基中添加竣甲基纖維素 (CMC)、甲基纖維素（MC)和聚乙烯醇（PVC)可能控制溼的和再次膨脹的冷凍乾燥的BNC的 水含量，在添加 CMC和MC的情況下，導致所檢驗樣品中水含量增加，而在相比較的添加 PVA 的情況下，導致較低的水含量（降低的水保持能力）。然而，這些方法導致具有改變的網絡 結構的BNC複合物，其特徵在於將水溶性聚合物引入纖維網絡中和/或通過使用添加劑對 形成BNC的影響，並且由於元素分析發現了氮的成分，需要對獲得的材料進行更費力的純 化步驟。所討論的冷凍乾燥步驟還導致降低的水吸收能力，這由以下示出：與所檢驗的再次 膨脹的冷凍乾燥樣品相比，溼的起始樣品的水含量通常更高。
[0020] 此夕卜，Hessler 和 Klemm(N. Hessler，D. Klemm:Alteration of bacterial nanocellulose structure by in situ modification using polyethylene glycol and carbohydrate additives, Cellulosel6, 2009, 899-910)發現，一般情況下，向培養基中添 加 CMC、MC和澱粉衍生物導致BNC網絡的結構改變並且還對網絡的形成以及冷凍乾燥樣品 的再次膨脹性產生影響。
[0021] 總之，可以認為通過向發酵介質中添加添加劑來控制再次膨脹的上述方法導致 了天然BNC網絡的改變。同時，結構損失也是使用冷凍乾燥法的結果，這與通過冷凍幹 燥法的水吸收能力部分喪失相關並且因此與和溼的BNC相比再次膨脹的冷凍乾燥的BNC 的水保持能力降低有關（M. Seifert, S. Hesse, V. Kabrelian, D. Klemm: Controlling the water content of never dried and reswollen bacterial cellulose by the addition of water-soluble polymers to the culture medium,J.Polym. Sci. , Part A:Polym. Chem. 42, 2004, 463-470)。
[0022] 另夕卜，B. Wei 等（B. Wei, G. Yang, F. Hong:Preparation and evaluation of a kind of bacterial cellulose dry films with antibacterial properties, Carbohydrate Polymers, 84(1)，2011，533-538)顯示，通過添加陽離子型表面活性劑，還可以提高通過用 苯扎氯銨溶液的預處理並隨後冷凍乾燥的幹BNC的膨脹性。然而，這種方法也改變結構，並 且在效率、時間和成本節省以及材料保護乾燥程序方面，因兩個冷凍乾燥步驟的效果和影 響是不利的。
[0023] 通過存在的0H基的酯化的BNC的化學改性也會導致膨脹行為的改變。因此，作為 與聚四氟乙烯（PTFE)膜的複合物得到的羥丙基BNC顯示出空氣乾燥後提高的再次膨脹行 為（CN101591448A)。這可通過醚基的引入來解釋，據此，由於較高的溶解性，水的吸收提高。
[0024] 然而，用這種方法得到了化學改性的纖維素，其因在該方法中使用的風扇乾燥而 遭受另外的結構改變（膜形成）。同時，所述的化學改性和乾燥的參數允許在乾燥過程前 或乾燥過程中在材料中不使用添加劑，而沒有任選引入的添加劑的穩定性和效力的任何損 失，例如藥物。
[0025] 需要對在自然狀態下溼的樣品材料進行乾燥是由於樣品材料在使用、運輸和儲存 過程中必須滿足的要求所決定的。乾燥的BNC材料的樣品更容易處理、乾燥樣品隨著更長 時間的儲存而具有較高的穩定性（較低的細菌易感性）和對於溼的BNC的個別包裝的較低 的材料和成本消耗突出了對於合適的具有再次膨脹可能性的乾燥方法的需要。此外，對於 特殊的使用需求，例如對於滲出傷口的傷口敷料材料的應用，對於控制水含量的特殊需要 使得易於從環境（例如傷口滲出液）中適當地吸收液體而沒有任何脫水。同時，必須保證 能夠儘可能地在BNC使用期間保存和恢復自然狀態下溼的水凝膠的有利材料性質，例如尤 其是較高的穩定性、平滑的表面和快速釋放活性成分，而沒有任何實質性限定。但是，由於 之前的乾燥方法（也包括溫和乾燥的情況）導致了材料結構的損失並因此導致妨礙了再次 膨脹，對於如此處理的樣品的使用，實際上對於再次膨脹產生了相當大的缺點。


【發明內容】

[0026] 本發明的目的是以儘可能短的時間和儘可能低的技術成本，在纖維素上沒有破壞 應力並且不喪失任何添加物質（例如藥物）的穩定性和效力的情況下，乾燥纖維素和含纖 維素的材料，並且使其按需要幾乎完全再次膨脹到原有的結構及其一致性（consistency)。
[0027] 根據本發明，這個目的是通過生產乾燥的纖維素和含纖維素的材料的方法解決 的，在該方法中，為了乾燥並保存具有幾乎完全復原的纖維素結構及其一致性的膨脹性，將 纖維素或含纖維素的材料進行水分保持劑（特別是滲透和/或吸溼有效的溶液）的吸附作 用，在吸附作用之後，進行乾燥而不顧及對材料的任何結構改變。
[0028] 這種處理的結果是得到了乾燥的纖維素產品，為了具有幾乎完全復原的原纖維素 結構及其一致性的膨脹性目的，其在纖維素或含纖維素材料的結構中包括吸附的所述乾燥 的水分保持劑的滲透和/或吸溼有效的物質。
[0029] 所述膨脹不僅可以各向異性地（僅厚度增大）發生，而且可以各向同性（所有厚 度、寬度參數均增大）地發生。
[0030] 在這種情況中，作為水分保持劑，可以使用滲透和/或吸溼有效的溶液，其特別是 分別包含糖，鹽，含糖和/或與糖類似的物質，聚氧化乙烯，這些保持水分的材料類中不同 代表的組合和/或這些保持水分的材料類中的一種和/或多種代表與一種或多種表面活性 劑和/或一種或多種保存劑的組合
[0031] 除了這些吸溼和/或滲透性能，包含在保持水分的溶液中的物質還可以起到低溫 防護劑、膨脹劑、增塑劑和增粘劑的作用。
[0032] 在這種情況下，適當地，保持水分的溶液中的滲透活性和/或吸溼物質的濃度為 0. 01 %至飽和極限，優選5-20%。
[0033] 在暴露於所述水分保持劑之後，以任意的方式且不顧及所謂的結構坍塌（也就是 結構改變和/或喪失）來乾燥纖維素和/或含纖維素的材料。
[0034] 令人驚訝地是，在如上所述暴露於水分保持劑之後，可以進行任意的乾燥且特別 是具有低花費的乾燥程序（本身具有結構改變），儘管如此，可以按照需要得到了纖維素和 /或含纖維素材料的幾乎完全的再次膨脹性。
[0035] 通過將要進行吸附作用的纖維素和/或含纖維素材料浸入保持水分的溶液中，或 者將這種溶液噴到、滴到、刷到和/或澆注到所述纖維素和/或含纖維素材料上，可以實現 對保持水分的溶液的暴露。
[0036] 然而，為了吸附暴露的目的，當將水分保持劑先前另外地加到纖維素培養過程，這 也是有利的。
[0037] 由於所用水分保持劑的滲透和/或吸溼性能，在BNC結構中和在BNC織物表面 (mat surface)，取決於所用的製劑，水分得以吸收，在乾燥程序中保持了網絡的各纖維素鏈 的距離並由此以易適應的方式防止了纖維的聚集。
[0038] 在培養期間吸附地結合到BNC纖維上的物質在空氣乾燥附有包含了各種物質的 薄水膜的各BNC線束的過程中包圍了 BNC纖維，並由此阻止了各BNC線束的聚集。因此，在 空氣乾燥的情況下避免了聚合物的角質化。
[0039] 可選擇地，僅在將其暴露於再次膨脹介質之後，在表面和/或外部織物層（mat layer)中吸附和/或引入的結晶物質部分溶解，這是因為在這些聚合物區域中，與周圍空 氣的較長時間接觸還可以選擇性地導致比織物（mat)內部更強的脫水。當置於再次膨脹介 質中時，位於粗糙表面處的乾燥晶體和/或非結晶物質快速被水包圍並溶解（當最初它們 未被水膜包圍時），並因此易於使水流入織物結構以及快速再次膨脹。
[0040] 另外，在本發明中，得到的乾燥BNC材料的纖維素鏈的柔韌性較高，這又對其再次 膨脹有利。
[0041] 以這種方式，通過引入水分保持劑，防止了乾燥過程中所謂的結構坍塌並且盡可 能地保持了 BNC的自然孔結構和孔隙率（孔的數量和尺寸）。這導致在BNC聚合物複合物 中的纖維距離的穩定。
[0042] 而且，由於通過引入水分保持劑而在聚合物網絡中保持了孔和氫鍵的快速形成， 還可以實現毛細管作用（乾燥聚合物的毛細管）的吸附。
[0043] 水分保持劑的吸溼和滲透活性導致增加了水的流入，當乾燥的織物再次膨脹時， 直至達到織物中的物質和再次膨脹介質中的物質之間的濃度平衡，由引入的物質的引起的 滲透壓降低。
[0044] 所用的水分保持劑的通常描述：
[0045] 籲吸溼物質（吸引水）
[0046] ?滲透活性物質（滲透作用，吸引水）
[0047] ?親水的，吸溼的，而且多個羥基
[0048] ?極性物質
[0049] ?良好至非常好的溶解性

【專利附圖】

【附圖說明】
[0050] 下面將藉助於在附圖中示出的實施方式更詳細地解釋本發明。
[0051] 圖1示出了在培養過程之後用於乾燥和再次膨脹的纖維素或含纖維素的材料的 處理階段的示意圖；
[0052] 圖2示出了在培養過程中用於乾燥和再次膨脹的纖維素或含纖維素的材料的處 理階段的示意圖；
[0053] 圖3示出了根據所使用的水分保持劑（葡萄糖或氯化鎂）的復原情況（百分比）；
[0054] 圖4示出了根據除水分保持劑之外使用的保存劑（葡萄糖和苯扎氯銨）或除水分 保持劑之外使用的保存劑和表面活性劑（葡萄糖和苯扎氯銨和吐溫80)的組合的復原情況 (百分比）；以及
[0055] 圖5示出了根據本發明處理的空氣乾燥的織物再次膨脹後與未處理的溼的標準 樣品（陰性對照）的應力/縮短曲線比較。

【具體實施方式】
[0056] 在圖1中示出了在培養過程之後用於乾燥和再次膨脹的纖維素或含纖維素的材 料的處理階段。纖維素1(其中，下面這個術語還通常包括含纖維素的材料）在處理和乾燥 步驟2中處理成乾燥的材料3。當需要時，乾燥的材料3在再次膨脹步驟4中再次處理成再 次膨脹的材料5。處理和乾燥步驟2包括根據本發明將纖維素1暴露於水分保持劑（例如 糖）中，這在圖1中未示出，之後，對如此處理的纖維素1進行乾燥，得到示出的乾燥的材料 3 〇
[0057] 可在纖維素的製備過程（例如圖2所示，也就是在其培養過程）中進行纖維素的 根據本發明的處理。在培養6中，製備出纖維素7,其已經進行了根據本發明的暴露於水分 保持劑（例如糖，這裡同樣未示出）中。下面，如所述術語纖維素1 一樣，術語纖維素7通 常還包括含纖維素的材料。纖維素7經過乾燥步驟8得到已在圖1中示出的乾燥材料3。 根據需要，該材料可以在所述再次膨脹步驟4中再次進行處理成再次膨脹的材料5 (參閱圖 1)。
[0058] 實施例1
[0059] 標準乾燥方法和再次膨脹
[0060] 使用由細菌納米纖維素製成的織物，這個實施例描述了乾燥的纖維素樣品的根據 本發明的生成過程以及它們的再次膨脹性。
[0061] 在室溫下並且在輕輕搖動（70rpm)於10ml的10 %處理溶液（分別包含水分保持 齊U)中培養織物24小時。隨後，從處理溶液中移出織物並在空氣中乾燥，直至質量達到恆 定。在20ml的注射用水或選擇地水性緩衝液中同樣以70rpm搖動分別進行乾燥的織物的 再次膨脹。通過這種方法，在相同的條件下，分別用葡萄糖和氯化鎂作為水分保持劑處理織 物和進行檢驗，並與在相同條件下沒有水分保持劑僅用注射水處理的織物組成的陰性對照 進行比較。再次膨脹168小時後得到的織物的質量作為再次膨脹性的量度，而織物的復原 為乾燥前樣品起始質量的份數百分比。用葡萄糖和氯化鎂作為水分保持劑處理的織物的復 原與陰性對照的比較結果示於圖3中。在再次膨脹168小時後，與未用水分保持劑處理的 陰性對照相比，用水分保持劑處理的織物的再次膨脹性在用葡萄糖處理織物的情況下顯示 了約29倍增長，而在用氯化鎂處理織物的情況下顯示了約36倍的增長，因此顯著提高了再 次膨脹性。
[0062] 這意味著，對於用葡萄糖處理的織物的復原為65 %，用氯化鎂處理的織物的復原 為81 %，相比較之下，陰性對照的復原明顯較低，為2%。這表明，通過上述方法獲得用根據 本發明的水分保持劑處理的織物具有提高的再次膨脹性。
[0063] 實施例2
[0064] 添加保存劑和表面活性劑
[0065] 使用由細菌納米纖維素添加保存劑或保存劑和表面活性劑的組合製成的織物，這 個實施例示出了根據本發明生成乾燥的纖維素樣品的過程以及它們的再次膨脹性。
[0066] 在相同的條件下用葡萄糖作為水分保持劑通過實施例1描述的方法處理織物，並 使其乾燥和再次膨脹，其中，處理溶液除了水分保持劑還包含不同的添加劑。所以向包含水 分保持劑的處理溶液中一種情況下加入苯扎氯銨（0.03% )作為保存劑，而在另一種情況 下加入苯扎氯銨（0.03% )和吐溫80 (0.5% )作為表面活性劑，並檢驗根據本發明在相同 條件下用其處理的織物。
[0067] 圖4示出了以下織物的復原的比較：用由水分保持劑葡萄糖和保存劑苯扎氯銨制 成的處理溶液進行處理並在相同條件下在上述乾燥和再次膨脹之後得到的織物；用由水分 保持劑葡萄糖與提及的保存劑和表面活性劑吐溫80的組合製成的處理溶液進行處理並在 相同條件下在上述乾燥和再次膨脹之後得到的織物。在再次膨脹168小時後，對於用葡萄 糖和苯扎氯銨處理的織物，得到的復原為67% ;對於用葡萄糖、苯扎氯銨和吐溫80的組合 處理的織物，得到的復原為75%。與圖3中所示的用葡萄糖作為水分保持劑而沒有任何其 他的添加劑的處理溶液在相同條件下處理的織物的65%的復原相比，對於用包含上述添加 劑處理的織物來說，得到的再次膨脹性稍微提高。
[0068] 實施例3 [0069] 壓縮強度
[0070] 這個實施例示出了根據本發明處理的細菌納米纖維素織物的壓縮強度如何被改 變。用葡萄糖作為水分保持劑通過實施例1中描述的方法處理織物，並進行乾燥和再次膨 脹，以及檢驗，與在相同條件下用作陰性對照的未處理的溼的標準織物進行比較。所述試樣 的壓縮強度的測量根據DIN EN IS0604:2002進行。
[0071] 在圖5中示出了根據本發明用葡萄糖處理的織物在再次膨脹後與未處理的陰性 對照的應力/縮短曲線評價。在相同應力的情況下，用葡萄糖處理的織物與用作陰性對照 的未處理的織物相比具有較少的縮短。因此，與未處理的陰性對照相比，根據本發明的用葡 萄糖作為水分保持劑處理的樣品具有增大的壓縮強度和/或較高的結構水分保持能力。
[0072] 所用的附圖標記列表
[0073] 1，7-纖維素
[0074] 2-處理和乾燥步驟
[0075] 3-乾燥的材料
[0076] 4-再次膨脹步驟
[0077] 5-再次膨脹的材料
[0078] 6_纖維素 7的培養
[0079] 8-乾燥步驟
[0080] 9-葡萄糖
[0081] 10-陰性對照
【權利要求】
1. 一種用於生成乾燥的纖維素和含纖維素的材料的方法，在該方法中，為了乾燥並保 存具有幾乎完全復原的纖維素結構及其一致性的膨脹性，將所述纖維素或含纖維素的材料 進行水分保持劑的吸附作用，並在這種吸附暴露後，進行乾燥而不顧及對材料的任何結構 改變。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，作為所述水分保持劑，使用滲透和/或吸 溼有效的溶液，其特別是分別包含糖，鹽，含糖和/或與糖類似的物質，聚氧化乙烯，這些保 持水分的材料類中不同代表的組合和/或這些保持水分的材料類中的一種和/或多種代表 與一種或多種表面活性劑和/或一種或多種保存劑的組合。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，為了再次膨脹行為的進一步改性，除了所 述水分保持劑之外，還使用含表面活性劑和/或保存劑的溶液。
4. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，保持水分的溶液中的滲透活性和/或吸溼 物質的濃度為〇. 01 %至飽和極限，優選5-20%。
5. 根據權利要求2和3所述的方法，其特徵在於，與滲透和/或吸溼有效的溶液組合使 用的表面活性劑和/或保存劑的使用濃度為0. 01 %至飽和極限，優選0. 01-10%。
6. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，用水分保持劑處理的纖維素或含纖維素 的材料是空氣乾燥的。
7. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，用水分保持劑處理的纖維素或含纖維素 的材料是真空乾燥的。
8. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，將要進行保持水分的溶液的吸附作用的 纖維素或含纖維素的材料浸入保持水分的溶液中。
9. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，在要進行保持水分的溶液的吸附作用的 纖維素或含纖維素的材料上噴霧、滴加、刷或澆注所述保持水分的溶液。
10. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述水分保持劑為了其吸附暴露作用已 經另外添加到纖維素培養過程。
11. 一種乾燥的纖維素和乾燥的含纖維素的材料，其特徵在於，為了達到幾乎完全復原 原纖維素結構及其一致性的膨脹性，所述纖維素或含纖維素的材料的結構包含吸附的乾燥 的水分保持劑的滲透和/或吸溼活性物質。
【文檔編號】C08L1/02GK104053674SQ201280052852
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2012年10月19日 優先權日:2011年10月25日
【發明者】達格瑪·菲舍爾, 阿斯特麗德·莫勒, 納迪娜·赫斯勒 申請人:耶拿細胞有限公司