СПОСОБ ПРИДАНИЯ ТЕКСТИЛЬНОМУ МАТЕРИАЛУ ДЛЯ СПОРТИВНОЙ ОДЕЖДЫ АНТИБАКТЕРИАЛЬНЫХ СВОЙСТВ
IMPARTING ANTIBACTERIAL PROPERTIES TO SPORTSWEAR TEXTILE MATERIAL METHOD.

Область техники, к которой относится изобретение
.
Данное изобретение относится к способам придания текстильному материалу для спортивной одежды антибактериальных свойств, при котором обрабатывают текстильный материал антибактериальным составом и может быть использован при производстве спортивной одежды.
Уровень техники.
В настоящее время наблюдается бурный рост рынка спортивной одежды, которая должна изготавливаться с применением новых эргономических материалов, с учетом специфики каждого вида спорта, защищающей от внешних воздействий и также обладающей антисептическими свойствами.
Проблема разработки текстильных материалов, обладающих биоактивными свойствами, в настоящее время приобретает особую актуальность, так как при ухудшении экологии окружающей среды возникает необходимость разработки новых мер профилактики различных заболеваний, в том числе инфекционных и кожно-аллергических. Одним из способов решения этой проблемы является придание текстильным материалам и изделиям антибактериальных и антигрибковых свойств.
Применяемые материалы должны обладать разнообразными свойствами, получаемыми не только за счет вложения натуральных и химических волокон, но и приобретаемыми в результате производства волокон, пряжи, тканей, а также при обработке текстильных материалов на их заключительной стадии.
Выпуск текстильных материалов с биоактивными свойствами направлен на снижение распространения бактерий и предупреждение развития микробных и грибковых заболеваний кожного покрова человека.
На человеческой коже обычно присутствует определенное количество бактерий. Высокий уровень бактерий, также, как и их полное отсутствие, создает различные проблемы (аллергия, неприятные запахи, заболевания и т.д.).
В связи с этим серьезной задачей становится профилактика заболеваний в коллективах, где существуют факторы, способствующие изменению нормальной кожной микрофлоры, например, занятия профессиональным и оздоровительным спортом; профессии, связанные с возможностью микротравматизма, загрязнением кожи; условия, при которых трудно соблюдать должную личную гигиену (нахождение в больнице, закрытых коллективах) и т.д.
В последнее время отечественные и зарубежные исследователи разрабатывают более щадящие способы защиты кожных покровов от патогенной микрофлоры – биоцидную отделку текстильных материалов, например, импрегнацию тканей серебром, а также выработку ткани, содержащей синтетические волокна, обладающие антимикробными свойствами. Такие текстильные материалы, обладающие этими качествами, становятся защитным барьером на пути проникновения микробов к телу человека.
Антимикробная пропитка (АМО) — это пропитка текстильного полотна растворами или эмульсиями антимикробного препарата.
Под антимикробной отделкой понимается обработка материалов антимикробными веществами с целью обеспечения контроля числа бактерий на низком уровне. При этом антимикробный препарат должен наноситься только на текстильный материал. АМО отделка не дает размножаться бактериям, грибкам и вирусам и играет роль защиты от патогенных микроорганизмов. Качество отделки определяется широтой спектра действия антимикробных веществ, а также степенью их фиксации.
При ослаблении защитных свойств организма, несоблюдении гигиенических норм, при ряде заболеваний пейзаж микрофлоры кожи может существенно измениться – кожу могут колонизировать патогенные и условно патогенные микроорганизмы: Staphylococcus aureus, Streptococcus haemolyticus, Sarcina spp., Aspergillus spp., Streptococcus pyogenes, E. coli, Pseudomonas spp.  При этом отмечается резкое увеличение микроскопических грибков и вирусов.
Антимикробная отделка текстильного изделия действует подобно дезодоранту: она предотвращает или уменьшает рост бактерий и обеспечивает тем самым гигиеническую свежесть.
Технологии применения антисептических отделок должны составлять единое целое с обычными способами обработки текстиля: дезинфицирующую, антибактериальную, антигрибковую отделки можно проводить на стадии заключительной отделки, совмещая с традиционной заключительной отделкой.
Из уровня техники известен способ придания текстильному материалу для спортивной одежды антибактериальных свойств, при котором обрабатывают текстильный материал антибактериальным составом, осуществляют пропитку раствором наночастиц серебра и сушку, см. патент на изобретение № 2619704, опубликован 17.05.2017.
Данный способ является наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату и выбран за прототип предлагаемого изобретения.
Недостатком этого прототипа является невысокий антибактериальный эффект у текстильного материала для спортивной одежды.
Раскрытие изобретения.
Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение, главным образом, имеет целью предложить способ придания текстильному материалу для спортивной одежды антибактериальных свойств, при котором обрабатывают текстильный материал антибактериальным составом, позволяющий, по меньшей мере, сгладить, как минимум, один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить повышение антибактериального эффекта у текстильного материала, что и является поставленной задачей.
3
Для достижения этой цели сначала обрабатывают текстильный материал при модуле ванны m=1:30 раствором, содержащим полиэликтролит, в концентрации 2,0% от веса материала, затем текстильный материал отжимают и сушат при температуре 100 -110ºС, затем обрабатывают текстильный материал раствором, содержащим наночастицы серебра плотностью 0,96-1,00 г/см, в концентрации 5,0-7,0 г/л, затем текстильный материал повторно отжимают и сушат при температуре 100 -110ºС.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность значительно повысить наличие антибактериального эффекта у текстильного материала, что подтверждено испытаниями.
Существует преимущественный вариант исполнения данного устройства, при котором дополнительно используют цепное ширильное поле для операций сушки.
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность сокращение габаритов установки для реализации способа.
Существует еще один вариант исполнения данного устройства, при котором в качестве раствора, содержащим полиэликтролит используют бесформальдегидный катионактивный полиэликтролит
Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность конкретного варианта реализации способа.
Осуществление изобретения.
Способ придания текстильному материалу для спортивной одежды антибактериальных свойств, осуществляют следующим образом:
Этап 1.
Обрабатывают текстильный материал антибактериальным составом, для чего сначала обрабатывают текстильный материал при модуле ванны m=1:30 раствором, содержащим полиэликтролит, в концентрации 2,0% от веса материала.
Этап 2.
Затем текстильный материал отжимают и сушат при температуре 100 -110ºС.
Этап 3.
3
Затем обрабатывают текстильный материал раствором, содержащим наночастицы серебра плотностью 0,96-1,00 г/см, в концентрации 5,0-7,0 г/л.
Этап 4.
Затем текстильный материал повторно отжимают и сушат при температуре 100 -110ºС.
Дополнительно используют цепное ширильное поле для операций сушки.
В качестве раствора, содержащим полиэликтролит, используют бесформальдегидный катионактивный полиэликтролит.
Промышленная применимость.
Способ придания текстильному материалу для спортивной одежды антибактериальных свойств может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивают реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.
В соответствии с предложенным изобретением изготовлен опытный образец способа придания текстильному материалу для спортивной одежды антибактериальных свойств.
Проведен анализ химических препаратов для придания бактерицидных свойств представленным образцам текстильных материалов, применяемым для создания спортивной одежды.
В результате проведенного сравнительного анализа аналоговых препаратов для придания текстильным материалам защитных свойств для проведения исследований в лабораторных условиях были выбраны:
-препарат ф. «Рудольф» (Германия) - RUCO-BAC MED,
-препарат ф. ООО НПФ «Траверс» (Москва) - «Анбак».
-препарат Института химии растворов им. Г.А. Крестова РАН, (г. Иваново) - Нанотекс-1
Проведены лабораторные исследования по определению технологических параметров антимикробной отделки на следующих образцах текстильных материалов:
Образец 1
Полотно Mi STELVIO;
Состав: PL – 83%, EL – 17%;
Поверхностная плотность 260 г/м²;
Ширина 150 см;
Цвет 750005 (белый).
Образец 2
Полотно Mi Asterta;
Состав: PL – 86%, EL – 14%;
Поверхностная плотность 130 г/м²;
Ширина 150 см;
Цвет 750005 (белый).
Установлены оптимальные концентрации отечественных антимикробных препаратов «Анбак» и «Нанотек»с, которые составляют по 3, 0 г/л.
Образец № 2 отделывали растворами, содержащими антимикробные препараты «Rucobac AGP» (ф. Рудольф, Германия) в концентрации 1,0 г/л, «Нанотекс-1» – 3 г/л (г. Иваново), «Анбак» – 3г/л (ООО НПФ «Траверс», Москва).
Образцы после бактерицидных отделок и стирок в лабораторных условиях были переданы ФБУН «Федеральный научный центр гигиены им. Ф.Ф. Эрисмана» для определения их бактериостатичности. (Письмо ООО «ИНПЦ ТЛП» № 225/06-06, от 13.06.2019 г.)
На основании проведенных исследований были разработаны ориентировочные технологические режимы специальных бактерицидных отделок для апробации их в производстве: антимикробной и антигрибковой отделок.
В отделе микробиологических методов исследования окружающей среды ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» проводили испытания по определению биоактивных свойств с лицевой стороны лабораторных образцов текстильных материалов.
Оценка антибактериального эффекта антибактериальной обработки испытуемых образцов проводилась в соответствии с показателями таблицы 1 п.10.4 ГОСТ ИСО 20645 - 2014 «Межгосударственный стандарт. Изделия текстильные. Определение антибактериальной активности. Диффузное испытание в чашках с агаровой средой».
Этот нормативный документ устанавливает метод определения активности текстильных материалов и распространяется на все виды воздухопроницаемых текстильных материалов для испытания антимикробных отделок. Метод не подходит для тестирования материалов с антибактериальной отделкой, которая может вступить в реакцию с агаром.
Уровень антибактериальной активности оценивается исследованием степени роста бактерий в зоне контакта между агаром и испытуемым экземпляром и при наличии подавления бактерий вокруг образца.
Изучение бактерицидной активности представленных образцов текстильных материалов для изготовления спортивных изделий было проведено микробиологическими методами.
В исследованиях были использованы опасные и часто встречающиеся следующие тест-культуры микроорганизмов:
- грамотрицательные факультативно-анаэробные бактерии Escherichia coli ANCC 25022 и Klebsiella pneumonia № 5055 NCTC (национальная коллекция типовых культур г. Лондон, Великобритания);
- грамположительные кокки: Staphylococcus aureus ATCC 25923;
-грамотрицательные облигатно-аэробные палочки Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027;
- митоспоровые грибы рода Candida albicans № 24433 AТCC
Культуры микроорганизмов высевали на косяки в 2% мясопептонным агаром и инкубировали. Посевы на среды с микроорганизмами E.coli , Klebsiella pneumoniae, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa выдерживали в термостате при температуре 37°C в течение 24 часов, после чего просматривали результаты. Посев на среду с бактериями Candida albicans инкубировали при температуре 30°C в течение 24-48 часов и просматривали результаты после 48 часов.
В стандарте представлено описание антибактериального эффекта по оценке «хороший эффект», который наблюдается, когда зона подавления роста превышает 1 мм, от 0-1 мм, 0 мм.
Полученные результаты измерения ширины зоны подавления роста бактерий под образцом и около края образца (Н мм) представлены в таблице 1.
Таблица 1
– Результаты антибактериальной активности испытанных образцов текстильных материалов.
Результаты исследований (таблица 1) показали, что зона подавления роста (лишенная) бактерий с оценкой хороший эффект наблюдается у образцов, обработанных серебросодержащими препаратами, до стирки:
- обр. 1 – наблюдается подавление роста с шириной 0,5 мм на чашках Candida albicans при полном подавлении зоны роста под образцом всех микроорганизмов (препарат «Анбак»);
- обр. 2 – наблюдается подавление роста всех микроорганизмов только под образцом (препарат «Нанотекс 1»);
- обр. 3 – наблюдается подавление роста всех микроорганизмов только под образцом (препарат «Рукобак AGP»);
- обр. 4 – наблюдается подавление роста с шириной 0,1 мм на чашке E. Coli и всех остальных микроорганизмов под образцом.
Нужно отметить, что при сравнении действия препаратов «Рукобак AGP» (ф. Рудольф) и «Нанотекс» 1 (Иваново) происходит подавление роста бактерий только под образцом при действии на него штаммов всех исследуемых микроорганизмов. При этом концентрация препарата ф. Рудольф в 3 раза меньше, чем препарата «Нанотекс 1».
Действие препарата «Анбак» происходит на все микроорганизмы под образцом, но кроме того наблюдается подавление роста бактерии с шириной 0,5 мм на чашках Candida albicans.
После стирки образцов, обработанных серебросодержащими препаратами, они сохраняют свои антибактериальные свойства (1', 2', 3', 4').
Поэтому дальнейшие исследования проводились именно с препаратом «Анбак».
У образца 6 (до стирки), обработанного раствором четвертичной аммониевой солью, при испытании выявлена зона подавления роста под образцом для всех микроорганизмов Кроме того, наблюдается на чашке с микроорганизмом Ps. Аeruginosa зона роста за образцом шириной 3,5 мм (средняя величина 3-х измерений: 4 мм, 4 мм, 2,5 мм), зона подавления роста за образцом на чашке с микроорганизмом St. Aureus составляет в среднем 8,2 мм, зона подавления роста на чашке с микроорганизмом Can. Albicans составляет в среднем 3,5 мм.
Образец (6)' после стирки сохраняет свои антибактериальные свойства для всех выбранных для испытаний микроорганизмов.
После снятия представленных образцов с агара роста бактерий на месте их контакта с микроорганизмами не обнаружено.
Таким образом, все представленные образцы, оказывали подавление роста микроорганизмов под образцом, создавая хороший эффект, как до, так и после стирок.
В производственных испытаниях для отделки АМО использовали отечественный антимикробный препарат «Анбак» (ф. ООО НПФ «Траверс», Москва).
Для выпуска в производственных условиях предприятия опытной партии текстильного материала, предназначенного для изготовления спортивной одежды (водолазок, маек, шорт, купальник и т.д.), с антимикробными свойствами, использовали материал арт. «Шелд», колорированного грунтовым набивным рисунком. С целью изменения электропотенциала поверхности текстильного материала для усиления выхода антимикробного препарата «Анбак» на волокна текстильного материала, было проведено корректирование технологического режима его нанесения.
Для этого текстильный материал предварительно обрабатывали при комнатной температуре в растворе при модуле ванны m=1:30 раствором, содержащим полиэлектролит типа препарата «Бикол У» в концентрации 2,0% от веса материала. Далее следовал отжим и сушка на воздушной сушилке.
После обработки препаратом «Бикол У» текстильный материал обрабатывали по следующему режиму:
• Обработка материала в течение 10 минут при модуле ванны m=1:30 раствором, содержащим, г/л: Антимикробный препарат «Анбак» - 5,0
• Отжим.
• Сушка на воздушной сушилке при температуре цеха в течение 24 часов.
Оценка антибактериального эффекта антибактериальной обработки испытуемых образцов проводилась в соответствии с показателями таблицы 1 п.10.4 ГОСТ ИСО 20645 - 2014 «Межгосударственный стандарт. Изделия текстильные. Определение антибактериальной активности. Диффузное испытание в чашках с агаровой средой».
В отношении микроорганизмов Escherichia coli АТСС 11229, Staphylococcus aureus ATCC 6538P были испытаны образцы готового текстильного материала опытной партии арт. «Шелд» для спортивной одежды с антимикробными свойствами до (обр. 2) и после стирок (обр.2.1) с лицевой и изнаночной сторон.
Исследования биоактивных свойств образцов опытных партий проводили методом аналогичным для лабораторных образцов.
Зона подавления роста (лишенная) бактерий рассчитывалась по формуле:
мм
H = (D-d)/2
D- общий диаметр испытуемого образца и зоны подавления роста, мм;
d – диаметр испытуемого образца = 20 мм
В связи с тем, что антибактериальная активность ткани испытывалась в трех повторностях, рассчитывалась средняя величина зоны подавления роста и диаметр испытуемого образца по вышеприведенной формуле, а также подавления или разряжения роста бактерий в зоне контакта между агаром и испытуемым экземпляром и при наличии подавления роста бактерий вокруг образца.
В стандарте ГОСТ ИСО 20645-2014 представлено описание антибактериального эффекта по оценке «хороший эффект», который наблюдается, когда зона подавления роста превышает 1 мм, от 0-1 мм, 0 мм.
Результаты измерения ширины зоны подавления роста бактерий Escherichia coli АТСС 11229, Staphylococcus aureus ATCC 6538P под образцом и около края образца (Н мм) с лицевой и изнаночной сторон текстильных материалов с антимикробными свойствами использовали материал арт. «Шелд», колорированного грунтовым набивным рисунком представлены в таблице 2.
Таблица 2
- Результаты антибактериальной активности образцов текстильных материалов опытных партий
Штаммы микроорганизмов
Сторона образца
Образец 2(спортивная одежда)
Образец 2.1(после 5 стирок)
Образец 3(для стелек спортивнойобуви)
Escherichia coli АТСС 11229
лицевая
0Хороший эффект
3Хороший эффект
0,33Хороший эффект
изнаночная
0,5Хороший эффект
1Хороший эффект
1Хороший эффект
Staphylococcus aureusATCC 6538P
лицевая
0Хороший эффект
0Хороший эффект
8,3Хороший эффект
изнаночная
2,5Хороший эффект
0Хороший эффект
8,3Хороший эффект
Из результатов микробиологических исследований, представленных в таблице 2, следует, что текстильный материал для спортивной одежды с антимикробной отделкой, образец 2 (до стирки) и образец 2.1 (после стирки), в отношении микроорганизмов Escherichia coli АТСС 11229 и Staphylococcus aureus ATCC 6538P проявляет хороший эффект до стирки, как с лицевой, так и с изнаночной сторон. После стирок у текстильного материала для спортивной одежды образец 2.1 (после стирки), в отношении микроорганизмов Escherichia coli АТСС 11229 и Staphylococcus aureus ATCC 6538P этот эффект сохраняется также, как с лицевой, так и с изнаночной сторон.
Таким образом, в данном изобретении достигнута поставленная задача – повышение антибактериального эффекта у текстильного материала.