FINÁLNÍ ÚPRAVY XII. Doc. Ing. Michal Vik, Ph.D.

Transkript

1 FINÁLNÍ ÚPRAVY XII Doc. Ing. Michal Vik, Ph.D.

2 Trichophyton Sp. a Trichophyton rubrum

3 Multifunkční Textilie Občané jsou permanentně chráněni pomocí flexibilních struktur s bariérovým efektem: nehořlavost, ochrana před působením hluku a tepla, stínění elektrostatického působení a elektromagnetického záření, filtrace prachu, hmyzu apod. Zdůvodu zajištění maximální úrovně bezpečnosti občanů v budovách, dopravě ak zajištění dobré pohody občanů je nutno přehodnotit dosavadní přístupy ke konstrukci a úpravám textilií. Po zrušení dovozních kvót od Evropský textilní průmysl zvýšil přidanou hodnotu svých výrobků aby zachoval konkurenceschopnost. Vývoj MULTIFUNKČNÍCH TEXTILIÍ S vyšší technologickou náročností a přidanou hodnotou

4 Potřeba Antimikrobiálních Textilií Mikrobiální působení na textilii se projevuje v: Tvorbě zápachu Poklesu pevnosti Riziku kontaminace Ztráta kvality Detrimentalní efekt na spotřebitele Detrimentalní efekt na textilii Vývoj ANTIMIKROBIÁLNÍCH TEXTILIÍ

5 Nejčastěji napadané lokality těla

6 Antimikrobiální textilie Výrobu antimikrobiálních textilií lze rozdělit dvou kategorií: Pre příprava přídavek antimikrobiální látky do polymeru před jeho zvlákňováním (chemie vláken). Post příprava úprava vláken či textiliívprůběhu zušlechťovacích operací (finální úpravy). Antimikrobiální vlákna Vlákna s antimikrobiální úpravou Textilie s antimikrobiální úpravou

7 Komerční označení antimikrobiálních textilií ANTIMIKROBIÁLNÍ VLÁKNA Komerční označení Výrobce RHOVILAS RHOVYL AMICOR COURTAULDS AMICOR PLUS COURTAULDS SILFRESH NOVACETA MICROSAFE AM HOECHST-CELANESE BACTEKILLER KANEBO LIVERFRESH N KANEBO LIVERFRESH A KANEBO LUFNEN VA KANEBO SA 30 KURARAY BOLFUR UNITIKA FV 4503 AZOTA-LENZING CHITOPOLY FUJI-SPINNING THUNDERON NIHO SANMO DYING TEXTILIE S ANTIMIKROBIÁLNÍ ÚPRAVOU AEGIS DEVAN VANTOCIL IB ZENECA ACTICIDE THEOR KATHON ROHM ET HAAS PREVENTOL BAYER BIO-PRUF MORTON SANIGARD SANDOZ-SANITIZED VLÁKNA S ANTIMIKROBIÁLNÍ ÚPRAVOU AEGIS DEVAN EOSY UNITIKA EASOF UNITIKA UNIFRESHER UNITIKA BIOSIL B 89 TOYOBO BIOCHITON ASAHI CHEM. IND. BIO-PRUF MORTON

8 Struktura antimikrobiálních textilií Západní Evropa Textilie s antimikrobiální úpravou 26.5 kt (kilotuny) Textilie s antimikrobiálními vlákny 4.5 kt (kilotuny) Dámské spodní prádlo 19% Pánské spodní prádlo 2% Ostatní 7% Trikotové zboží 4% Ponožky 21% Ostatní 27% Trikotové zboží 1% Ponožky 25% Obuvní výstelky 17% Sportovní ošacení 30% Pánské spodní prádlo 9% Dámské spodní prádlo 11% Obuvní výstelky 9% Sportov ošacen 18%

9 Antimikrobiální prostředky I bakteriostatický účinek zastavení buněčného růstu -buňky se nedělí - počet buněk se nezvyšuje baktericidní účinek - zastavení buněčného cyklu (růst,dělení) - ztráta životaschopnosti buněk - odumírání buněk, logaritmická křivka odumírání

10 Antimikrobiální prostředky II Antimikrobiální prostředky omezují růst nebo ničí mikroorganismy pomocí: Poškození buněčné stěny Inhibicí syntézy na buněčné stěně Ovlivněním permeability buněčné stěny Inhibicí syntézy proteinů a nukleových kyselin Inhibicí aktivity enzymů Základní třídy antimikrobiálních prostředků: Kovy a soli kovů deaktivace proteinů Kvarterní amoniové soli poškození membrány buněčné stěny N-Halaminy oxidativní poškození Ostatní: organické molekuly (Triclosan, apod.), přírodní sloučeniny (chitosan, apod.)

11 Požadavky na antimikrobiální úpravy Antimikrobiální textilie musí zajistit: Efektivní kontrolu bakterií, plísní a hub Selektivní aktivitu směřovanou na nežádoucí mikroorganizmy Absence toxických účinků na výrobce i zákazníka Stálost v praní a chemickém čištění Aplikovatelnost bez nežádoucího vlivu na textilii Akceptovatelná schopnost transportu vlhkosti Kompatibilita s ostatními zušlechťovacími prostředky Jednoduchá aplikace, kompatibilita se stávajícími textilními technologiemi

12 Technologie Antimikrobialních Úprav (a) (b) (c) Antimicrobialní protředek ve hmotě vlákna: Tento postup je použitelný u syntetických vláken, kdy prostředek je přidáván do polymeru v průběhu zvlákňování. Povrchová aplikace: Použitelná pro všechna vlákna. Stálost v praní závisí na afinitě textilního materiálu. Povrchová aplikace může ovlivnit omak textilie. Chemická vazba: Dosahuje se nejvyšších stálostí. Vyžaduje odpovídající chemické skupiny na textilii. (a) (b) (c)

13 Antimikrobiální textilie Antimikrobiální textilie mohou působit na mikroorganismy: Kontaktem: Antimikrobiální prostředek nemůže migrovat, mikroorganismy mají kontakt s vlákny, která antimikrobiální prostředek obsahují. Difúzí: Antimikrobiální prostředek může migrovat více či méně rychle z povrchu či samotného vlákna vlhkým prostředím k mikroorganizmům a inhibovat jejich růst.

14 Systémy s řízeným dávkováním Mikrokapsle: aktivní prostředek je uvnitř inertní kapsle, která umožnuje difúzi stěnou kapsle. Mikrogranule: aktivní prostředek je dispergován nebo rozpuštěn v inertním polymeru. Cyclic Molecules: aktivní prostředek je zachycen uvnitř dutiny cyklické molekulární struktury (cyklodextriny apod.). mikrokapsle mikrogranule β-cyclodextrin

15 Metody výroby Mikrogranulátu/Mikrokapslí Odpařování rozpouštědel Precipitační polymerizace Suspensní zesíťování Separace fází - coacervace

16 Příprava Mikrogranulátu I Active Ingredient Organic Polymeric Phase Formation of Oil-in-Water Emulsion Solvent Evaporation Polymer + Volatile organic solvent Addition into an aqueous phase (+o/w stabilizer) Temperature increase Krok 1: Příprava roztoku/disperze aktivního prostředku v organické polymerní fázi. Krok 2: Emulzifikace polymerní fáze do vodného prostředí obsahujícího vhodný emulgátor. Tvorba emulze olej ve vodě. Particle Formation by Polymer Precipitation RECOVERY OF POLYMERIC MICROPARTICLES Krok 3: Odstranění organických rozpouštědel z dispergované fáze pomocí extrakce nebo odpařování za současného vysrážení polymeru a tvorby mikrogranulátu. Důležité parametry procesu: Rychlost míchání, typ a koncentrace polymeru, poměr objemů dispergované fáze a disperzního prostředí, emulgátor /typ a koncentrace/, teplota přípravy mikrogranulátu.

17 Příprava Mikrogranulátu II Drug Monomer(s) (e.g. acrylamide, methacrylic acid) + Cross-linker (e.g. methylenebisacrylamide) Preparation of the Polymerization Mixture Initiation of Polymerization Monodisoerse Latex Formation by Polymer Precipitation Addition of the alcoholic solution of the initiator (e.g., AIBN) 8 hrs Reaction time RECOVERY OF POLYMERIC MICROPARTICLES Alcohol T (reaction) = 60 C Nitrogen Atmosphere Monodisperze microgelu o velikosti micron či submicron. Precipitační polymerizace je zahájena z homogenního roztoku monomeru, vznikající polymer je v tomto roztoku nerozpustný. Velikost částic mikrogranulátu je závislá na podmínkách polymerizace, zahrnujících kompozici monomer/komonomer, množství iniciátoru a celkovou koncentraci monomeru.

18 Příprava Mikrogranulátu III Parametry procesu: Drug Formation of the Aqueous Polymer Phase Formation of w/o Emulsion Crosslinking Polymer Addition of continuous organic phase (+w/o Emulsifier) Addition of crosslinking agent Typ a koncentrace zesíťujícího prostředku Molekulová hmotnost a hydrofilita polymeru Koncentrace polymeru v roztoku Typ/koncentrace detergentu Objemový poměr dispergované fáze a disperzního prostředí Typ a rychlost míchání Aplikace: Separation / Washing with suitable solvents RECOVERY OF HYDROGEL MICROPARTICLES Systémy dávkování léčiv Enkapsulace enzymů pro tekuté detergenty Systémy reagující na podnět Technologie absorbentů

19 Příprava Mikrokapslí Materiál: PHASE Poly(vinyl alkohol) SEPARATION Želatina Želatina-Acacie Homogeneous Polymer Solution Droplets Coacervate Droplets Polyvinyl methyl ether Aplikace: MEMBRANE FORMATION Enkapsulace enzymů pro tekuté detergenty Polymeric Membrane Enkapsulace vůní, barviv a příchutí. Kapky oleje mohou obsahovat disperzi částic hydrogelu obsahujících aktivní látku.

20 Alkylammonium Cations (1/2) 3-(Trihydroxysilyl) propyl dimethyloctadecyl ammoniumchloride

21 Alkylammonium Cations (2/2) Technologie Aegis

22 N-Halamines

23 Chitosan Chitosan is a non-toxic, biodegradable, natural polysaccharide. The only difference between chitosan and cellulose is the amine group in the position C-2 of chitosan instead of the hydroxyl group in cellulose. Chitosan inhibits bacteria growth. Chitosan can form insoluble network (through its amino or hydroxyl groups). Due to the reactive hydroxyl groups chitosan can be chemically bound on cellulose through common durable press finishes.

24 Silver I

25 Silver II

26 Ascophyllum Nodosum / Fiber / Yarn / Fabric

27 SeaCell

28 Atrauman Ag mastný tyl s obsahem stříbra Atrauman Ag je antiseptické krytí, které obsahuje nanočástice stříbra a je vhodný zejména na infikované, povrchové a hluboké rány. Stříbro je do rány uvolňováno postupně a pomalu v souvislosti s tvorbou exsudátu. Má tak delší a spolehlivější antimikrobiální účinek. Nízká hladina uvolňovaného stříbra nemá negativní vliv na okolní tkáň. Díky impregnaci mastí se Atrauman Ag nepřilepí kráně.

29 Bezpečnostní rizika Ag Hygienici zavedli samostatné mezní hodnoty pro: - kovové stříbro (0,1 mg/m 3 ) - rozpustné sloučeniny stříbra (0,01 mg/m 3 ). Nepříznivé účinky chronické expozice stříbra jsou stálé modravě-šedé zabarvení kůže (argyria) nebo očí (argyrosis). Většina studií případů argyria a argyrosis je založena na vlivu expozice rozpustné formy stříbra. Kromě argyria a argyrosis, expozice rozpustné sloučeniny stříbra může vyvolat jiné toxické účinky, včetně jater a ledvin, podráždění očí, kůže, dýchacích cest a střevního traktu, a může vyvolat změny v krevních buňkách. Kovové stříbro se zdá, představovat minimální riziko pro zdraví.

30 Antimicrobial Activity Tests SN SN AATCC AATCC AATCC AATCC AATCC SN XP G JIS Z ISO ISO New Methods Textile fabrics: Determination of the antibacterial activity: Agar diffusion plate test Textile fabrics: Determination of the antimycotic activity: Agar diffusion plate test Antifungal activity, assessment of textile materials: Mildew and rot resistance of textile materials Antibacterial assessment of textile materials: Parallel streak methods Antibacterial activity of fabrics, detection of: Agar plate method Antimicrobial activity assessment of carpets Antibacterial finishes on textile materials: assessment of Textile fabrics: Determination of the antibacterial activity: Germ count method Properties of textiles-textiles and polymeric surfaces having antibacterial properties. Characterization and measurement of antibacterial activity Methods of test for fungus resistance Plastics Evaluation of the action of microorganisms Textiles Determination of resistance of cellulose containing Agar diffusion tests, semiquantitative Challenge test, quantitative Fouling tests, soil burial tests ISO TC38 WG23: Testing for antibacterial activity, CEN TC248 WG 13: Textiles Determination of the antibacterial activity Agar plate diffusion test

31 Anti-bacterial Effect 98%~100% bacteria reduction according to AATCC test 100 and Shake flask test (ASTM Test E ). The most up-to-date tests showed that similar bacteria reduction can be maintained up to 50 repeated washes, which is superior to other commercial products tested. Bacterial reduction (%) Quaternary ammonium salt PHMB Halogenated phenoxy compound Encapsulating polymer ChiC CBAC CNIC ChiccC Before treatment After treatment Laundring Cycles CBAccC CNIccC 50-time of washing, bacterial reduction >= 85 % indicating durable antibacterial efficacy

32 Concluding Remarks Antimicrobial agents are used in the textile sector, principally for hygiene applications. There are several commercial agents that can render a textile antimicrobial. The characteristics of an ideal antimicrobial textile are: Permanent antimicrobial properties that are not lost during usage or washing Antimicrobial activity on a wide range of microorganisms The antimicrobial effect has to be limited on the surface of the textile, to not interfere with skin bacteria It should not contain toxic migrating substances The efficacy of antimicrobial textiles may be estimated through standard test methods.

33 Protimolová úprava

34 Brouci v koberci 1. Koberec může být sídlištěm řady brouků, kteří obvykle obydlují hůře přístupná místa. Škody lze zmírnit nebo odstranit těmito opatřeními : použitím látek odpuzujících larvy, tzv. repelentů použitím kontaktních jedů, tj. látek usmrcujících dotykem použitím zažívacích jedů