СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИМИКРОБНЫХ ПОЛИЭТИЛЕНТЕРЕФТАЛАТНЫХ ВОЛОКОН
METHOD OF PRODUCING ANTIMICROBIAL POLYETHYLENE TEREPHTHALATE FIBRE

Изобретение соответствует технологии производства химических волокон, снабженных системой микропор, в которых находится антимикробная жидкость.
2+
Простейший способ получения антимикробных синтетических волокон состоит в экструзионной переработке полимерных материалов, содержащих микробоцидные компоненты. Так, волокнообразующую полимерную композицию модифицируют порошком растворимого стекла с добавлением катионов Zn [Патент 3256109 JP. Волокно с бактерицидной активностью /Kawai Н. и др., МПК D01F 1/10. Опубл. 2002].
Недостатки этого способа: 1) возможность использования только теплостойких микробоцидов, не разлагающихся при экструзионной переработке совместно с полимерным связующим; 2) нерациональное использование микробоцидов, большая часть частиц которых оказывается закапсулированной в связующем и не выполняет своей функции.
Последний недостаток преодолевают путем формирования многослойных волокон, наружная оболочка которых выполнена из антимикробной полимерной композиции. Согласно патенту [Патент 3301706 JP. Способ изготовления композиционного волокна с высокой дезодорирующей эффективностью / Kawamoto М. и др., МПК D01F 8/14. Опубл. 2002] композиционные волокна получают из двух премиксов, один из которых (наполненный полиэфир) составляет сердцевину волокна, а второй (полиамид + гидроксид двухвалентного металла + фосфат четырехвалентного металла) - его антимикробную внешнюю оболочку.
Недостаток способа - сложность реализации, обусловливающая высокую стоимость как самих волокон, так и технологического оборудования для их получения.
Способ изготовления волокон с инсектицидной активностью [Патент 2984944 JP. Способ изготовления акрилового волокна с инсектицидной активностью / Furuya Y. и др., МПК D01F 11/06. Опубл. 1999] состоит в обработке акрилового волокна, находящегося в состоянии 50-500%-ного набухания, инсектицидом с добавками циклодекстрина, эпоксисилоксана и аминосилоксана. Затем волокна подвергают сушке, гофрированию и термостабилизации. Такой способ применим только для волокон, получаемых по растворной технологии.
Прототипом изобретения является способ получения антимикробных полиэтилентерефталатных волокон [Решение от 23.02.2009 на выдачу патента по заявке 20060458 BY. Способ получения антимикробных полиэтилентерефталатных волокон / Пинчук Л.С., Гольдаде В.А., Винидиктова Н.С. и др., МПК D01D 5/247 (прототип)]. Он состоит из следующих операций: нанесение на волокна замасливателя, содержащего поверхностно-активное вещество - неонол; смачивание волокон водной эмульсией на основе неонола и антимикробного агента - триклозана; ориентационная вытяжка волокон и их последующая переработка. Состав эмульсии для модифицирования волокон, мас.%:
триклозан
1,0-1,5
неонол
3,0
дистиллированная вода
95,5-96,0
Недостатки прототипа:
- наличие в составе модифицирующей жидкости неонола - ПАВ, мировое производство которого и использование в составе замасливателя сокращается в связи с его вредным воздействием на работников и окружающую среду;
- плохая растворимость неонола в воде;
- недостаточная агрегативная устойчивость (устойчивость к коагуляции) триклозан-неоноловых водных эмульсий, обусловливающая необходимость непрерывного перемешивания модифицирующей жидкости,
Задачи, на решение которых направлено изобретение:
1) подобрать растворимый в воде стабилизатор водных взвесей триклозана, дополнительно обладающий свойством инициировать крейзинг полиэтилентерефталата (крейзинг - специфическая стадия перестройки структуры полимеров при вытяжке в поверхностно-активных жидкостях, характеризуется образованием в образце микротрещин, стенки которых соединены фибриллярными тяжами);
2) выбрать стабилизатор эмульсий и инициатор крейзинга из компонентов стандартных замасливателей, применяемых при переработке полиэтилентерефталатных волокон;
3) разработать состав модифицирующей жидкости в виде водной эмульсии триклозана, обладающей повышенной агрегативной устойчивостью.
Поставленные задачи решаются тем, что в известном способе получения антимикробных полиэтилентерефталатных волокон, состоящем из операций обработки волокон замасливателей, смачивания их водной эмульсией триклозана, содержащей поверхностно-активный компонент замасливателя, и последующей ориентационной вытяжки волокон, применяют эмульсию нового состава, мас.%:
триклозан
0,8-1,0
синтанол
3,0-4,0
дистиллированная вода
- 95,0-96,2
2
2
n
8
20
Сущность изобретения состоит в следующем. Синтанол является компонентом стандартных замасливателей, используемых в промышленности химических волокон. Он недефицитен, малотоксичен (4 класс опасности), в составе эмульсии выполняет две функции - служит стабилизатором водной взвеси нерастворимого в воде триклозана и инициатором крейзинга полиэтилентерефталатных волокон. Синтанол - торговое название выпускаемых промышленностью оксиэтилированных спиртов общей формулы RO(CHCHO)H, где R - алкил, алкенил, фторалкил С-С, n>1. Их используют при переработке химических волокон как стабилизаторы суспензий, эмульгаторы, антистатики, смачиватели, выравниватели окраски волокон кубовыми красителями. Дополнительная функция синтанола в модифицирующей суспензии, обнаруженная при создании изобретения, - инициирование крейзинга полиэтилентерефталата. Хорошая растворимость синтанолов в воде, во-первых, упрощает технологию приготовления водных суспензий триклозана и, во-вторых, ускоряет и интенсифицирует крейзинг полиэтилентерефталатных волокон в разработанных эмульсиях.
Примеры осуществления способа.
Волокнам из полиэтилентерефталата марки А (ТУ 6-13-0204077-92-88) с линейной плотностью 0,33 текс придавали антимикробную активность, обрабатывая с помощью стенда, моделирующего технологический процесс ориентационной вытяжки химических волокон на промышленном оборудовании. Перед операцией вытяжки волокна окунали в ванну с модифицирующей эмульсией и регулировали натяжение пучка волокон так, чтобы точка вытяжки волокон находилась в ванне.
n
2n+1
2
4
m
Эмульсию для реализации предложенного способа готовили следующим образом. Синтанол DC-10 [моноалкиловые эфиры полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов CHO(CHO)H, где n=10-18, m=8-10] производства фирмы «Hoechst» (Германия) растворяли в воде (1:2) при нагревании (50°С) и постоянном перемешивании. Антимикробный агент - триклозан (2,4,4-трихлор-2-гидроксидифениловый эфир) производства фирмы «Ciba-Geigy» (США) вводили порционно в полученный раствор, перемешиваемый с помощью высокоскоростной мешалки в течение 15 мин. В эту смесь добавляли оставшуюся воду порциями по 5 мл при тщательном перемешивании.
Эмульсию триклозана по способу-прототипу готовили по технологии, описанной в [4], из следующих компонентов, мас.%: триклозан - 1,5, неонол - 3,0, дистиллированная вода - 95,5.
Составы исследованных эмульсий приведены в таблице 1.
Агрегативную устойчивость эмульсий на синтаноле (составы 1-8, предложенный способ) и неонола (9, способ-прототип) оценивали спустя сутки после изготовления. В предложенной эмульсии контакты между капельными частицами триклозана практически не заметны при наблюдении с помощью оптического микроскопа. В эмульсии-прототипе зарегистрировано разделение фаз вследствие коалесценции микрокапель триклозана. Это свидетельствует о повышенной агрегативной устойчивости предложенной эмульсии.
Волокна, обработанные при вытяжке эмульсиями триклозана, подвергали микробиологическим испытаниям в соответствии с ГОСТ 9.048-89 и ГОСТ 9.802-84. Использовали штаммы тест-бактерий Staphylococcus aureas (St) и грибов Aspergillus niger (As). Регистрировали ширину зоны задержки роста микроорганизмов на агаровой питательной среде вокруг образцов в виде пучка нарезанных волокон. Результаты испытаний представлены в таблице 2.
Таблица 1
Компоненты эмульсии
№№ составов и содержание компонентов, мас.%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Триклозан
0,5
0,8
1,0
1,5
0,9
Прототип
Синтанол
3,5
2,5
3,0
4,0
4,5
Вода
96,0
95,7
95,5
95,0
96,6
96,1
95,1
94,6
Таблица 2
Вид микроорганизмов
Ширина зоны задержки роста, мм, для волокон, обработанных составами
1
2
3
4
5
6
7
8
9
St
2,5
4,0
4,0
4,0
3,0
4,0
4,0
4,0
4,0
As
1,0
3,0
3,0
3,0
2,0
3,0
3,0
3,0
3,0
Анализ данных таблиц 1 и 2 приводит к следующим заключениям.
1. Оптимальное содержание триклозана в предложенной эмульсии 0,8-1,0 маc.% (составы 2 и 3), т.к. уменьшение его концентрации до 0,5 мас.% (1) заметно снижает ширину зоны задержки роста бактерий и грибов, а увеличение до 1,5 мас.% (4) практически не влияет на антимикробную активность волокон.
2. Диапазон оптимальных концентраций синтанола в эмульсии составляет 3,0-4,0 мас.%, т.к. снижение его концентрации до 2,5 мас.% (состав 5) существенно сокращает ширину «чистой» зоны, а увеличение до 4,5 мас.% (8) не приводит к ее росту. Замечено, что агрегативная устойчивость эмульсий составов 5 и 9 примерно одинакова, но заметно ниже, чем эмульсий оптимального состава (2, 3, 6, 7).
3. Антимикробная активность волокон, обработанных новыми эмульсиями оптимального состава и эмульсией по способу-прототипу, примерно одинакова. Однако предлженный способ превосходит прототип, во-первых, по экономии дефицитного триклозана (0,8-1,0 и 1,0-1,5 мас.%, соответственно), во-вторых, по агрегативной устойчивости эмульсии (более 1 сут на основе синтанола против 3-5 ч на основе неонола), в-третьих, по стоимости модифицирующей эмульсии за счет разницы цен на синтанол (5 $/кг) и неонол (9 $/кг), промышленное использование которого в производстве химических волокон прекращено.
Таким образом, задачи, поставленные при создании изобретения, решены.
Способ получения антимикробных полиэтилентерефталатных волокон найдет применение в химической промышленности при производстве волокон для пряжи, тканей, трикотажа, нетканых материалов, текстильной галантереи и других текстильных изделий.