PROCES WIELOFUNKCYJNEGO WYKOŃCZENIA POLITECHNIKA ŁÓDZKA WYDZIAŁ TECHNOLOGII MATERIAŁOWYCH I WZORNICTWA TEKSTYLIÓW Chemiczna obróbka włókna- - Prof. Dr inż. Bogumił Gajdzicki EMILIA KUBIAK 127919 PROCES WIELOFUNKCYJNEGO WYKOŃCZENIA TEKSTYLIÓW WEŁNIANYCH Z ZASTOSOWANIEM NANOCZĄSTEK SREBRA Prezentacja została opracowana na podstawie artykułu „ A study on multifunctional wool textiles treated with nano-sized silver ”, zawartego w Jurnal material science 2007, opracowanego przez: Hee Yeon Ki, Jong Hoon Kim, Soon Chul Kwon, Sung Hoon Jeong .

CEL PROCESU: przestudiowanie charakterystyki nowego srebra koloidalnego oraz jego aplikacja na powierzchni włókien wełnianych.

CHARAKTERYSTYKA ROZTWORU SNSE: ang. Sulfur nano-silver in ethanol SNSE – to koloidalny roztwór, który zawiera kompleks siarki i nano-srebra (o cząstkach, mających wymiar 4.2 nm), znajdyjący się w etanolu. Roztwór SNSE jest: bezpiecznym odczynnikiem, mający doskonałą przeciwbakteryjną skuteczność, już przy niewielkiej ilości nanocząstek srebra, roztworem nie podrażniającym skóry.

ETAPY WYKOŃCZENIA WŁÓKIEN WEŁNIANYCH: 1 ETAP: czyszczenie niewykończonych włókien wełny poprzez wypłukanie w dichlorometylenie (30°C, 30 min.), 2 ETAP: dwukrotne płukanie w etanolu i wodzie (25°C, 10 min.), 3 ETAP: ustabilizowanie próbek w warunkach pokojowych (20°C, 60% - wilgotność), 4 ETAP: naniesienie koloidalnego roztworu SNSE na powierzchnie próbek wełnianych poprzez wykorzystanie konwencjonalnej metody: Pad-Dry-Cure.

METODA - Pad-Dry-Cure [3] PAD - napawanie włókien w wannie z roztworem (w tym przypadku SNSE), próbki zanurzono w świeżej kąpieli na czas 10 min.; DRY- suszenie włókien (w tej metodzie zastosowano temp. pokojową, czas suszenia wynosił 30 min.); CURE – proces stabilizacji wykonywany w 120°C, przez 5 min..

Zdjęcia przedstawiające włókno wełny z naniesionym roztworem SNSE: rys Zdjęcia przedstawiające włókno wełny z naniesionym roztworem SNSE: rys.a – powiększenie 5,000, rys.b – powiększenie 30,000:

W PRACY ZBADANO: Antybakteryjną skuteczność tkanin wełnianych wykończonych roztworem SNSE. Odporność na ćmy tkanin wełnianych wykończonych roztworem SNSE. Skuteczność antystatyczną tkanin wełnianych wykończonych roztworem SNSE.

Ad1) Antybakteryjna skuteczność tkanin wełnianych wykończonych roztworem SNSE: Wykończone roztworem SNSE oraz niewykończone próbki tkanin wełnianych o średnicy 4.8 ± 0.1cm., ułożono na płytkach agaru, szczepionych dwoma rodzajami bakterii, tj.: Staphylococcus aureus i Klebsiella pneumoniae. Koncentracja szczepionki wynosiła: 1.3 – 1.6 x 10⁵/ml.. Aktywność antybakteryjną próbek pokrytych roztworem SNSE oceniano na podstawie równania: R(%)=[()/A]x100 gdzie: R(%)- stosunek redukcji bakterii, A-liczba kolonii bakterii z niewykończonych próbek, B- liczba kolonii bakterii z wykończonych próbek. R(%)=[(A-B)/A]x100 , R(%) A B

UZYSKANE WYNIKI PRZEDSTAWIONO W TABELACH: Tabela przedstawiająca wielkość antybakteryjnego działania roztworu SNSE o różnej koncentracji nanosrebra, tj.: 0,5,10,20, 30 ppm: TYP BAKTERII CZAS KONCENTRACJA SREBRA [PPM] Staphylococcus aureus [CFU/ml] 5 10 20 30 Po 24 h 3.6 x 10⁵ <10 % redukcji - 99.99 Klebsiella pneumoniae [CFU/ml] Po 24h 4.3 x 10⁵ 1.3 x 10⁵ 99.70

Tabela przedstawiająca wielkość antybakteryjnego działania roztworu SNSE naniesionego na różne typy próbek welny: bakteria czas próbka niewykończona % redukcji Przędza Tkanina Dzianina Dziania: wełna/PAN Staphylococcus aureus (CFU/ml) Po 24h - 98.00 99.9 Klebsiella pneumoniae (CFU/ml) 98.06 99.99

Mechanizm działania nanosrebra[2]: Proces dezaktywacji bakterii przebiega w następujący sposób: UTLENIANIE KATALITYCZNE – reakcja zaabsorbowanego tlenu przez cząsteczki nanosrebra z grupami tiolowymi (-SH) będącymi częściami aminokwasów wchodzących w skład ściany komórkowej bakterii. 2. REAKCJA ZE ŚCIANĄ KOMÓRKI BAKTERII – w wyniku czego następuje zanik możliwości „oddychania” przez komórkę bakterii. 3. DENATURACJA BIAŁKA i wynikające z tego zniszczenie DNA, co prowadzi do śmierci komórki bakterii.

Ad2) Odporność na ćmy tkanin wełnianych wykończonych roztworem SNSE. [4] Ad2) Odporność na ćmy tkanin wełnianych wykończonych roztworem SNSE. Doświadczenie to przeprowadzono poprzez: obliczenie straty wagi włókien i oszacowanie widocznych uszkodzeń wywołanych przez ćmy (typ: Tinea pellionelle) po 14-stu dniach ich bytowania w kontakcie z wełną. Procedura ta ustalona została przez Międzynarodową Organizację Standaryzacji 3998-1977. Wzór umożliwiający obliczenie spadku masy, wywołanej na skutek działania żywiących się moli, jest następujący: gdzie: m₀- masa próbek przed wystawieniem na działanie moli, m₁- masa próbek po wystawieniu na działanie moli, m₂- średnia, początkowa masa wilgoci, m₃- średnia końcowa masa wilgoci. [5] Δm = [(m₀-m₃)/m₂]-m₁,

Widoczna szkoda była oszacowana przez użycie symboli pokazanych w poniższej tabeli: Widoczna zewnętrzna szkoda 1 Żadna wykrywalna szkoda 2 Bardzo drobne widoczne uszkodzenia 3 Umiarkowane widoczne uszkodzenia 4 Bardzo duże widoczne uszkodzenia Obliczanie dziur A B Przędza lub włókna częściowo urwały się C Kilka małych dziur lub urwanych włókien D Kilka wielkich dziur

Tabela przedstawiająca średni opór owadów wyrażony poprzez obliczenie średniego ubytku masy próbek wykończonych roztworem SNSE o koncentracji nanosrebra 20 ppm oraz próbek niewykończonych: Rodzaj próbek Ubyte k masy [mg] Średni ubytek masy [mg] Ćmy żywe Ćmy martwe Symbol Próbka nie pokryta roztwore m SNSE 40.06 40.54 15 - 42.16 39.57 40.36 Próbka wykończo na roztwore m SNSE 2.28 6.32 2A 1.94 10.93 1 3D 10.11 3C

Ad3) Skuteczność antystatyczną tkanin wełnianych wykończonych roztworem SNSE: Elektrostatyczna skuteczność przygotowanych próbek była przeprowadzona zgodnie z próbą metody KS K 0555 1996 dla tkanin lub dzianin. Standardowe tkaniny wełniane były wykończone roztworem SNSE o koncentracji nanosrebra równej: 50, 100, 150, 200, 250, 300, 400 i 500 ppm. Elektrostatyczne napięcie próbek wełnianych wykończonych roztworem, zawierającym nanocząstki srebra było oszacowane po zastosowaniu statystycznego testera obrotowego (Kyodai Kaken Koa Shokai Co., Ltd., Kyoto), dzięki któremu poddano próbki tarciu (czas wykonanaia 60s, efektywność testera 400obr./min.). Eksperymenty te były prowadzone w temperaturze pokojowej, tj.: 20±2°C i 40±2% wilgotności powietrza.

TABELE PRZEDSTAWIAJĄCE ZALEŻNOŚĆ WARTOŚCI NAPIĘCIA ELEKTROSTATYCZNEGO OD WARTOŚCI UŻYTEGO W ROZTWORZE SNSE NANOSREBRA BADANE W KIERUNKU OSNOWY (rys.a) I WĄTKU (rys.b):

LITERATURA: STRONY INTERNETOWE: [1] Hee Yeon Ki, Jong Hoon Kim, Soon Chul Kwon, Sung Hoon Jeong, „ A study on multifunctional wool textiles treated with nano-sized silver ”, Jurnal material science, 8020-8023, 2007; [2] T. Biela, B. Ziębowicz, „ Nanosrebro – właściwości oraz perspektywy zastosowania”, PSKN zeszyt nr 12/2007, Gliwice 2007. STRONY INTERNETOWE: [3] http://j.r.clonts.googlepages.com/Finishing1.pdf; [4] http://www.lepidoptera.pl/show.php?ID=2060&country=XX ; [5] http://www.ces.ncsu.edu/depts/ent/notes/Urban/pdf/he377.pdf ;

DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ !