DE102010019573B4 - Protective glove with acid / base warning function by pH indicators - Google Patents

Protective glove with acid / base warning function by pH indicators Download PDF

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Abstract

Schutzhandschuh, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem säure-/base-resistenten Stoff besteht, auf dessen Oberfläche sich eine Beschichtung befindet, die pH-Indikatoren enthält, die sich bei für die Haut gefährlichen pH-Werten verfärben und dass die Beschichtung bestehend aus einer Lösung aus 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, SiO2-Nanopartikeln, Phenyltrimethoxysilan, Isopropanol, Methacrylsäure, einer radikalischen Photostarter-Lösung und sulfonierten Tetrafluorethylen-Polymeren, Phenolphthalein und Bromkresolgrün-Natrium-Salz durch Sprühen oder Fluten auf den Handschuh aufgetragen wird und die Aushärtung mittels UV-Lampe erfolgt.Protective glove, characterized in that it consists of an acid / base-resistant substance, on the surface of which there is a coating which contains pH indicators which discolor when the pH of the skin is hazardous and in that the coating consists of a Solution of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, SiO 2 nanoparticles, phenyltrimethoxysilane, isopropanol, methacrylic acid, a radical photoinitiator solution and sulfonated tetrafluoroethylene polymers, phenolphthalein and Bromcresolgrün sodium salt by spraying or flooding is applied to the glove and curing by means of UV lamp he follows.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schutzhandschuh, insbesondere für den Gebrauch in einem Chemielabor, in dem mit Säuren und Basen umgegangen wird.The invention relates to a protective glove, in particular for use in a chemistry laboratory, in which dealt with acids and bases.

Es gibt eine Reihe von Handschuhen, die zur Sicherheit des Trägers beitragen sollen.There are a number of gloves that are designed to help protect the wearer.

Zum einen gibt es Handschuhe, die durch ihre Beschaffenheit, z. B. vor Schnitten oder hohen Temperaturen schützen sollen. Ähnliches bezweckt auch die Patentanmeldung US 2003/0204893 A1, die einen antimikrobiellen Handschuh beschreibt, der durch eine Beschichtung Mikroben von der Oberfläche des Handschuhs fernhält.For one thing, there are gloves that are characterized by their nature, eg. B. protect against cuts or high temperatures. The patent application US 2003/0204893 A1, which describes an antimicrobial glove which removes microbes from the surface of the glove by means of a coating, also has the same purpose.

Eine andere Art des Schutzes bieten jene Handschuhe, die aufgrund eines bestimmten Indikators durch optische Veränderung den Träger vor Gefahren warnen. Dies trifft zum Beispiel auf die Patenanmeldung US 2006/0059603 A1 zu. Dieser Handschuh besitzt einen Zeitindikator und zeigt durch Farbänderung an, wenn der Handschuh eine gewisse Zeit benutzt wurde.Another type of protection is provided by those gloves which, by virtue of a specific indicator, warn the wearer of dangers by optical change. This applies, for example, to the patent application US 2006/0059603 A1. This glove has a time indicator and indicates by color change if the glove has been used for some time.

Auch gibt es bereits ein Patent über einen Handschuh, der mit einer pH-Indikatorfunktion ausgestattet ist ( US 5,133,087 A ). Dieser Handschuh soll durch Verfärbung anzeigen, wenn der Handschuh von Säuren und Basen durchdrungen wird. Deshalb befindet sich der Indikator in einer Schicht, auf der eine weitere aufgebracht ist, sodass es erst zu einer Verfärbung der Indikatoren kommt, wenn die Säure/die Base die äußerste Schicht des Handschuhs durchdrungen hat. Eine ähnliche Funktionalität erfüllt auch die Patentanmeldung GB 2208358 A .There is also a patent on a glove equipped with a pH indicator function ( US 5,133,087 A ). This glove is said to indicate discoloration when the glove is penetrated by acids and bases. Therefore, the indicator is in one layer, on which another one is applied, so that it only comes to a discoloration of the indicators when the acid / base has penetrated the outermost layer of the glove. A similar functionality meets the patent application GB 2208358 A ,

Durch die Patentanmeldung US 2003/0021903 A1 ist außerdem ein Multi-Schichtensystem z. B. in einem Handschuh bekannt, das unter anderem einen Indikator enthält, um vor gefährlichen Substanzen zu warnen.By the patent application US 2003/0021903 A1 also a multi-layer system z. B. in a glove that contains, inter alia, an indicator to warn of dangerous substances.

Des Weiteren wird durch die Patentanmeldung US 2005/0125877 A1 ein Einweghandschuh für Kinder aus Vliesstoff beschrieben, dessen Zusammensetzung einen vorteilhaften Nutzen für den Träger haben soll. Dieser Nutzen kann z. B. medizinischer, kosmetischer oder reinigungstechnischer Natur sein. Dabei wird auch die Verwendung eines Indikators in Betracht gezogen.Furthermore, patent application US 2005/0125877 A1 describes a disposable nonwoven children's glove whose composition is to have an advantageous use for the wearer. This benefit can z. B. medical, cosmetic or cleaning technology nature. The use of an indicator is also considered.

Doch bisher ist kein Handschuh bekannt, der den Träger sofort warnt, wenn die Oberfläche des Handschuhs mit für die Haut gefährlichen Säuren oder Basen in Kontakt kommt.But so far no glove is known which warns the wearer immediately when the surface of the glove comes into contact with acids or bases that are hazardous to the skin.

Dieser ist jedoch dringend notwendig, da die Säuren und Basen meist als farblose Stoffe vorliegen und deshalb auf normalen säureresistenten Handschuhen nicht auffallen. Dies kann zur Folge haben, dass es trotz des Tragens von Kittel, Schutzbrille und Handschuhen zu unbeabsichtigten Verätzungen kommt, da der Handschuh unbewusst mit einer gefährlichen Säure oder Base kontaminiert wurde (z. B. durch den Kontakt des Handschuhs mit einem Chemikalienbehälter, der durch Dritte kontaminiert wurde). Da die tragende Person nicht darauf aufmerksam wird, kann sie sich durch unbewusste Bewegungen wie zum Beispiel das Kratzen an der Stirn ungewollt über den kontaminierten Handschuh verätzen.However, this is urgently needed because the acids and bases are usually present as colorless substances and therefore do not stand on normal acid-resistant gloves. This may result in unintended burns despite wearing gowns, goggles, and gloves because the glove has been unconsciously contaminated with a hazardous acid or base (eg, by contact of the glove with a chemical container passing through) Third contaminated). Since the person carrying the load does not become aware of it, he or she can unknowingly be contaminated by the unconscious glove due to unconscious movements such as scratching the forehead.

Daraus resultiert auch, dass Verätzungen erst recht spät bemerkt werden können, da der Verdacht nicht naheliegt.This also means that burns can be noticed until quite late because the suspicion is not obvious.

Aufgabetask

Für den Gebrauch in chemischen Laboren und speziell für den Gebrauch im schulischen Unterricht soll die Idee eines Handschuhs realisiert werden, der durch optische Veränderungen die Kontamination des Handschuhs mit für die Haut gefährlichen Säuren und Basen sofort anzeigt, sodass der Kontaminierung durch Abspülen mit destilliertem Wasser entgegengewirkt werden kann. Dabei soll der Handschuh auch wieder verwertbar sein, indem die Farbgebung rückgängig gemacht werden kann. Zudem soll er dem alltäglichen Gebrauch in einem Chemielabor standhalten.For use in chemical laboratories, and especially for use in school lessons, the idea of a glove is to be realized, which visualizes immediately the contamination of the glove with acids and bases that are dangerous for the skin, thus counteracting the contamination by rinsing with distilled water can be. The glove should also be usable again by the color can be reversed. In addition, he should withstand everyday use in a chemical laboratory.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen Schutzhandschuh mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved according to the present invention by a protective glove with the features of claim 1.

Der zu beschichtende Handschuh sollte ein weißer Handschuh aus Butylkautschuk, PVC, Viton® oder Nitril sein, der resistent gegenüber Säuren und Basen ist und der durch die weiße Färbung mögliche Farbumschläge besser erkennen lässt. Die Grundlage für den Handschuh bilden optische pH-Indikatoren, die ab den für die Haut gefährlichen pH-Werten (pH < 3 und pH > 11) reagieren und die an diesen Punkten einen möglichst signifikanten Farbumschlag erreichen. Aufgrund der Eigenschaften eines pH-Indikators, selbst als eine schwache Säure oder Base einer Gleichgewichtsreaktion zu unterliegen, wird ein Indikator nicht verbraucht, sondern nur durch die Aufnahme oder Abgabe von H+-/OH–-Ionen in der chemischen Struktur und damit in der Farbgebung verändert. Dies führt dazu, dass ein Indikator immer wieder durch Veränderung des Milieus in den neutralen Bereich (pH = 7) zurückgesetzt werden kann und damit ein beschichteter Handschuh mehrmals zu gebrauchen ist. Die Indikatoren werden entweder direkt in die Oberfläche des beschriebenen Handschuhs integriert oder durch eine dünne Schicht säure- und baseresistenter Polymere auf der Oberfläche fixiert. Dabei ist darauf zu achten, dass die Indikatoren entweder durch Diffundieren der H+-/OH–-Ionen oder durch direkten Kontakt mit der Säure/Base die Lage des Gleichgewichts verändern und somit ihre Farbe ändern können.To be coated glove should be a white glove made of butyl rubber, PVC, Viton ® or nitrile which is resistant to acids and bases, and can better recognize the potential by the white coloring color changes. The glove is based on optical pH indicators that react at the pH values that are dangerous for the skin (pH <3 and pH> 11) and that achieve the most significant possible color change at these points. Due to the properties of a pH indicator, even as a weak acid or base undergo an equilibrium reaction, an indicator is not consumed, but only by the uptake or release of H + - / OH - ions in the chemical structure and thus in the Color changed. This means that an indicator can be reset again and again by changing the environment to the neutral range (pH = 7) and thus a coated glove can be used several times. The indicators are either integrated directly into the surface of the described glove or fixed on the surface by a thin layer of acid- and base-resistant polymers. Care must be taken to ensure that the indicators can either change the position of the equilibrium by diffusing the H + / OH - ions or by direct contact with the acid / base and thus change their color.

Deshalb werden die Indikatoren beispielsweise mittels eines Polymernetzwerkes und/oder eines Hybridpolymernetzwerkes aus Silanen so fixiert, dass sie nicht herausgeschwemmt werden und somit durch einfaches Abspülen mit destilliertem Wasser wieder in den Ursprungszustand zurückgesetzt werden können. In die Beschichtungslösung wird als Säure-Indikator z. B. Na-Bromkresolgrün-Salz, Phenolphthalein als Base-Indikator und ein Ionomer als Ionentauscher implementiert, um die H+- und OH–-Ionenleitfähigkeit zu erhöhen. Als Initiator der Polymerisation agiert ein radikalischer UV-Starter. Mögliche Beschichtungsverfahren sind Tauchbeschichtung, Fluten, Siebdrucken oder Sprühen. Die Aushärtung der Beschichtung erfolgt mittels UV-Lampe.Therefore, the indicators are fixed for example by means of a polymer network and / or a hybrid polymer network of silanes so that they are not washed out and thus can be reset by simply rinsing with distilled water back to its original state. In the coating solution is used as an acid indicator z. For example, Na-bromocresol green salt, phenolphthalein as a base indicator, and an ionomer as an ion exchanger are implemented to increase the H + and OH - ionic conductivities. The initiator of the polymerization is a radical UV starter. Possible coating methods are dip coating, flooding, screen printing or spraying. The curing of the coating by means of UV lamp.

Einen Querschnitt durch einen Schutzhandschuh nach der Erfindung ist in 1 dargestellt. Bei einem so hergestellten Handschuh kommt es so zu einer signifikanten Verfärbung innerhalb der Beschichtung (2) und die Haut an der Innenseite des Handschuhs (3) wird durch das säure-/baseresistente Material des Handschuhs (1) geschützt, wenn auf die Oberfläche der Beschichtung (4) eine Säure oder Base trifft.A cross-section through a protective glove according to the invention is shown in FIG 1 shown. In the case of a glove produced in this way, a significant discoloration occurs within the coating ( 2 ) and the skin on the inside of the glove ( 3 ) is due to the acid / base resistant material of the glove ( 1 ) when exposed to the surface of the coating ( 4 ) meets an acid or base.

Ausführungsbeispiel:Embodiment:

In einem Gefäß werden 0,1 mol 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan (MPTMS), 30 g einer 30%igen SiO2-Nanopartikel-Lösung in Isopropanol, 0,02 mol Phenyltrimethoxysilan (PhTMS) und 4 g einer 15%ige SiO2 Nanopartikel-Lösung in Wasser vorgelegt.In a vessel, 0.1 mol of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (MPTMS), 30 g of a 30% SiO 2 nanoparticle solution in isopropanol, 0.02 mol of phenyltrimethoxysilane (PhTMS) and 4 g of a 15% SiO 2 nanoparticle solution presented in water.

Zu dieser Lösung wird 1 mol Isopropanol, 0,1 mol Methacrylsäure, 15 g einer 33 wt.%igen radikalischen Photostarterlösung in Isopropanol und 1 g einer 5 wt.%igen Wasser/Alkohol-Lösung eines sulfonierten Tetrafluorethylen-Polymeren (PTFE) gegeben. Hinzu kommen 0,05 mol Phenolphthalein und 0,05 mol Bromkresolgrün-Natrium-Salz.To this solution, 1 mol of isopropanol, 0.1 mol of methacrylic acid, 15 g of a 33 wt.% Radical photoinitiator solution in isopropanol and 1 g of a 5 wt.% Water / alcohol solution of a sulfonated tetrafluoroethylene polymer (PTFE). There are also 0.05 mol of phenolphthalein and 0.05 mol of bromocresol green sodium salt.

Eine etwa 30 μm dicke Beschichtung wird durch Besprühen eines weißen Butylkautschuk-Handschuhs mit dieser Lösung hergestellt.An approximately 30 μm thick coating is prepared by spraying a white butyl rubber glove with this solution.

Die Aushärtung der Beschichtung erfolgt durch eine Bestrahlung unter der UV-Lampe.The curing of the coating is carried out by irradiation under the UV lamp.

Claims (8)

Schutzhandschuh, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem säure-/base-resistenten Stoff besteht, auf dessen Oberfläche sich eine Beschichtung befindet, die pH-Indikatoren enthält, die sich bei für die Haut gefährlichen pH-Werten verfärben und dass die Beschichtung bestehend aus einer Lösung aus 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, SiO2-Nanopartikeln, Phenyltrimethoxysilan, Isopropanol, Methacrylsäure, einer radikalischen Photostarter-Lösung und sulfonierten Tetrafluorethylen-Polymeren, Phenolphthalein und Bromkresolgrün-Natrium-Salz durch Sprühen oder Fluten auf den Handschuh aufgetragen wird und die Aushärtung mittels UV-Lampe erfolgt.Protective glove, characterized in that it consists of an acid / base-resistant substance, on the surface of which there is a coating which contains pH indicators which discolor when the pH of the skin is hazardous and in that the coating consists of a Solution of 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, SiO 2 nanoparticles, phenyltrimethoxysilane, isopropanol, methacrylic acid, a radical photoinitiator solution and sulfonated tetrafluoroethylene polymers, phenolphthalein and bromocresol green sodium salt is applied to the glove by spraying or flooding and curing by UV Lamp is done. Schutzhandschuh nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfärbung in dem beschriebenen pH-Bereich signifikant/offensichtlich ist.Protective glove according to claim 1, characterized in that the discoloration in the described pH range is significant / obvious. Schutzhandschuh nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pH-Indikatoren auf dem Handschuh so fixiert sind, dass die pH-Indikatoren weiterhin funktionsfähig bleiben.Protective glove according to one of the preceding claims, characterized in that the pH indicators are fixed on the glove so that the pH indicators remain functional. Schutzhandschuh nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die pH-Indikatoren so fixiert sind, dass sie nicht herausgeschwemmt werden können.Protective glove according to one of the preceding claims, characterized in that the pH indicators are fixed so that they can not be flushed out. Schutzhandschuh nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfärbung des Schutzhandschuhs durch Umspülen des Handschuhs mit destilliertem Wasser wieder rückgängig gemacht werden kann.Protective glove according to one of the preceding claims, characterized in that the discoloration of the protective glove can be reversed by flushing the glove with distilled water. Schutzhandschuh nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Indikatoren in einem dünnen Film eines Polymers integriert und als Beschichtung auf dem Handschuh aufgetragen sind.Protective glove according to one of the preceding claims, characterized in that the indicators are integrated in a thin film of a polymer and applied as a coating on the glove. Schutzhandschuh nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Film, der die Indikatoren beinhaltet, aus einem Polymernetzwerk und/oder Hybridpolymernetzwerk aus Silanen besteht.Protective glove according to claim 6, characterized in that the film containing the indicators consists of a polymer network and / or hybrid polymer network of silanes. Schutzhandschuh nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Ionomere in die Beschichtung eingebaut sind.Protective glove according to one of claims 1 to 7, characterized in that ionomers are incorporated in the coating.
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