FINÁLNÍ ÚPRAVY XII Doc. Ing. Michal Vik, Ph.D.
Trichophyton Sp. a Trichophyton rubrum
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. Z důvodu zajištění maximální úrovně bezpečnosti občanů v budovách, dopravě a k zajištění dobré pohody občanů je nutno přehodnotit dosavadní přístupy ke konstrukci a úpravám textilií. Po zrušení dovozních kvót od 1-1-2005 Evropský textilní průmysl zvýšil přidanou hodnotu svých výrobků aby zachoval konkurenceschopnost.
Vývoj MULTIFUNKČNÍCH TEXTILIÍ S vyšší technologickou náročností a přidanou hodnotou
Potřeba Antimikrobiálních Textilií Mikrobiální působení na textilii se projevuje v: Tvorbě zápachu Poklesu pevnosti
Riziku kontaminace Ztráta kvality
Vývoj ANTIMIKROBIÁLNÍCH TEXTILIÍ
Detrimentalní efekt na spotřebitele Detrimentalní efekt na textilii
Nejčastěji napadané lokality těla
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 textilií v průběhu zušlechťovacích operací (finální úpravy). Antimikrobiální vlákna
Vlákna s antimikrobiální úpravou
Textilie s antimikrobiální úpravou
Komerční označení antimikrobiálních textilií ANTIMIKROBIÁLNÍ VLÁKNA Komerční označení
Výrobce
TEXTILIE S ANTIMIKROBIÁLNÍ ÚPRAVOU AEGIS ®
DEVAN
RHOVILAS ®
RHOVYL
VANTOCIL IB ®
ZENECA
AMICOR ®
COURTAULDS
ACTICIDE ®
THEOR
AMICOR PLUS ®
COURTAULDS
KATHON ®
ROHM ET HAAS
SILFRESH ®
NOVACETA
PREVENTOL ®
BAYER
MICROSAFE AM ®
HOECHST-CELANESE
BIO-PRUF ®
MORTON
BACTEKILLER ®
KANEBO
SANIGARD ®
SANDOZ-SANITIZED
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
VLÁKNA S ANTIMIKROBIÁLNÍ ÚPRAVOU AEGIS ®
DEVAN
EOSY ®
UNITIKA
EASOF ®
UNITIKA
UNIFRESHER ®
UNITIKA
BIOSIL B 89 ®
TOYOBO
BIOCHITON ®
ASAHI CHEM. IND.
BIO-PRUF ®
MORTON
Struktura antimikrobiálních textilií Západní Evropa - 2000 Textilie s antimikrobiální úpravou 26.5 kt (kilotuny)
Dámské spodní prádlo 19%
Obuvní výstelky 17%
Pánské spodní prádlo Ostatní 7% 2%
Trikotové zboží 4%
Textilie s antimikrobiálními vlákny 4.5 kt (kilotuny)
Ponožky 21%
Sportovní ošacení 30%
Ostatní 27%
Pánské spodní prádlo 9%
Dámské spodní prádlo 11%
Trikotové zboží 1%
Obuvní výstelky 9%
Ponožky 25%
Sportov ošacen 18%
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
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 kovůÆ deaktivace proteinů Kvarterní amoniové soli Æ poškození membrány – buněčné stěny N-Halaminy Æ oxidativní poškození Ostatní: organické (chitosan, apod.)
molekuly
(Triclosan,
apod.),
přírodní
sloučeniny
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
Technologie Antimikrobialních Úprav (a)
Antimicrobialní protředek ve hmotě vlákna: Tento postup je použitelný u syntetických vláken, kdy prostředek je přidáván do polymeru v průběhu zvlákňování.
(b) Povrchová aplikace: Použitelná pro všechna vlákna. Stálost v praní závisí na afinitě textilního materiálu. Povrchová aplikace může ovlivnit omak textilie. (c)
Chemická vazba: Dosahuje se nejvyšších stálostí. Vyžaduje odpovídající chemické skupiny na textilii.
(a)
(b)
(c)
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.
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
Metody výroby Mikrogranulátu/Mikrokapslí Odpařování rozpouštědel Precipitační polymerizace Suspensní zesíťování Separace fází - coacervace
Příprava Mikrogranulátu I Active Ingredient
Polymer + Volatile organic solvent
Organic Polymeric Phase Addition into an aqueous phase (+o/w stabilizer)
Formation of Oil-in-Water Emulsion Temperature increase
Solvent Evaporation
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. Krok 3:
Particle Formation by Polymer Precipitation
Odstranění organických rozpouštědel z dispergované fáze pomocí extrakce nebo odpařování za současného RECOVERY OF POLYMERIC vysrážení polymeru a tvorby MICROPARTICLES mikrogranulátu. 9 Důležité parametry procesu: Rychlost míchání, typ a koncentrace polymeru, poměr objemů dispergované fáze a disperzního prostředí, emulgátor /typ a koncentrace/, teplota přípravy mikrogranulátu.
Příprava Mikrogranulátu II Drug
Monomer(s) (e.g. acrylamide, methacrylic acid) + Cross-linker (e.g. methylenebisacrylamide)
Preparation of the Polymerization Mixture
Alcohol
Addition of the alcoholic solution of the initiator (e.g., AIBN)
Initiation of Polymerization
8 hrs Reaction time
Monodisoerse Latex Formation by Polymer Precipitation T (reaction) = 60 °C Nitrogen Atmosphere RECOVERY OF POLYMERIC MICROPARTICLES
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.
Příprava Mikrogranulátu III Parametry procesu: Polymer
Drug
Molekulová hmotnost a hydrofilita polymeru
Formation of the Aqueous Polymer Phase Addition of continuous organic phase (+w/o Emulsifier)
Formation of w/o Emulsion
Crosslinking
Typ a koncentrace zesíťujícího prostředku
Addition of crosslinking agent
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
Příprava Mikrokapslí Materiál: PHASE
Poly(vinyl alkohol)
SEPARATION
Želatina Želatina-Acacie
Homogeneous Polymer Solution
Droplets
Coacervate Droplets
Polyvinyl methyl ether Aplikace:
MEMBRANE FORMATION
Polymeric Membrane
Enkapsulace
enzymů
pro
tekuté detergenty Enkapsulace vůní, barviv a příchutí.
9 Kapky oleje mohou obsahovat disperzi částic hydrogelu obsahujících aktivní látku.
Alkylammonium Cations (1/2)
3-(Trihydroxysilyl) propyl dimethyloctadecyl ammoniumchloride
Alkylammonium Cations (2/2) Technologie Aegis
N-Halamines
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.
Silver I
Silver II
Ascophyllum Nodosum / Fiber / Yarn / Fabric
SeaCell®
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 k ráně.
Bezpečnostní rizika Ag Hygienici zavedli samostatné mezní hodnoty pro: - kovové stříbro (0,1 mg/m3) - rozpustné sloučeniny stříbra (0,01 mg/m3). 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.
Antimicrobial Activity Tests SN 195920-1992
Textile fabrics: Determination of the antibacterial activity: Agar diffusion plate test
SN 195921-1992
Textile fabrics: Determination of the antimycotic activity: Agar diffusion plate test
AATCC 30-1993
Antifungal activity, assessment of textile materials: Mildew and rot resistance of textile materials
AATCC 147-1993
Antibacterial assessment of textile materials: Parallel streak methods
AATCC 90-1982
Antibacterial activity of fabrics, detection of: Agar plate method
AATCC 174-1993
Antimicrobial activity assessment of carpets
AATCC 100-1993
Antibacterial finishes on textile materials: assessment of
SN 195924-1983
Textile fabrics: Determination of the antibacterial activity: Germ count method
XP G39-010-2000
Properties of textiles-Textiles and polymeric surfaces having antibacterial properties. Characterization and measurement of antibacterial activity
JIS Z 2911-1992
Methods of test for fungus resistance
ISO 846-1997
Plastics – Evaluation of the action of microorganisms
ISO 11721-1-2001
Textiles – Determination of resistance of cellulose containing
New Methods
ISO TC38 WG23: “Testing for antibacterial activity”, CEN TC248 WG 13: “Textiles – Determination of the antibacterial activity – Agar plate diffusion test”
Agar diffusion tests, semiquantitative
Challenge test, quantitative
Fouling tests, soil burial tests
Anti-bacterial Effect 98%~100% bacteria reduction according to AATCC test 100 and Shake flask test (ASTM Test E 2419-01). 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 (%)
100
Before treatment
After treatment
Quaternary ammonium salt PHMB
80
Halogenated phenoxy compound Encapsulating polymer
60
ChiC
40
CBAC CNIC
20 0
ChiccC CBAccC
0
5
10 20 Laundring Cycles
25
50
CNIccC
50-time of washing, bacterial reduction >= 85 % indicating durable antibacterial efficacy
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.
Protimolová úprava
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
