Способ изготовления антимикробных волокон из полиэтилентерефталата

Совокупность методов получения синтетических волокон и волокнистых материалов,модифицированных ионами серебра, можно разделить на следующие группы.А. Наполнение полимерных связующих металлосодержащими частицами.Известен способ получения волокон с бактерицидной активностью 1 из композиций на основе термопластов, наполненных мелкодисперсными частицами фосфатов серебра и стабилизаторов. Способ 2 предусматривает наполнение волокнообразующего полиэфира частицами цеолита, удерживающими ионы серебра. Антибактериальная полимерная композиция 3 получена смешиванием смолы, химических соединений серебра и частиц наполнителя. Бактерицидные волокна на основе ацетата целлюлозы наполняют фосфатами А 80 о 051 Йо 9952 Г 2(РО 4)3, АЗОО 1(МН 4)О 99 Г 2(РО 4)3 ИЛИ Аоо 5 Ыао 952 Г 2(РО 4)3 ИЗВССТСН СПОсоб получения противогрибковой полимерной композиции на основе винилароматических соединений, которую модифицируют в процессе смешивания и совместной переработки препаратами серебра 5.Общим недостатком этих методов является нерациональнь 1 й расход дорогостоящих соединений серебра, которые равномерно распределены в объеме волокон, в то время как антимикробный эффект обеспечивает лишь малое количество добавок, локализованных в тонком поверхностном слое волокон.Б. Получение серебросодержащих волокон методом растворной технологии.Для придания антимикробной активности акриловые волокна, подвергнутые желированию, обрабатывают водным раствором соли серебра, а затем проводят их сушку и термический отпуск 6. Волокна с длительно сохраняющейся бактерицидностью получают путем обработки карбоксилированного гранулята акрилового сополимера катионами серебра и растворения полученного продукта в соответствующем растворителе с последующими прядением раствора через фильеру, вытяжкой и термообработкой волокон 7. Аналогичный способ изготовления бактерицидного целлюлозного волокна 8 состоит в формовании волокон из раствора целлюлозы в трет-амино-Ы-оксиде, наполненного содержащими серебро цеолитами или фосфатами, а также немагнитными минеральными частицами.Эта группа методов имеет узкое применение и отличается значительной трудоемкостью.В. Обработка текстильных материалов растворами, содержащими ионы серебра.Согласно патенту 9, волокнистый материал погружают в водный раствор хлорида олова и соляной кислоты, промывают водой, а затем обрабатывают водным раствором нитрата серебра. Способ получения серебросодержащих целлюлозных материалов (х/б ткань и пряжа, льняное волокно и полотна) состоит в пропитке исходного материала водным раствором А 3 ЫО 3 при 85-150 С в течение 1-4 ч 10.Недостатки этих методов 1) ограниченность применения, 2) большой расход дорогостоящих препаратов серебра, 3) значительное ослабление микробоцидной активности материалов после стирок.В течение нескольких десятков лет ведущее положение на мировом рынке синтетических волокон занимают полиэфирные, в частности, полиэтилентерефталатные (ПЭТФ) волокна. Их вложение в пряжу на основе натуральных волокон придает изготовленным из нее текстильным изделиям несминаемость, износостойкость, формоустойчивость. Этот вид волокон получают экструзией волоконных ПЭТФ заготовок с последующими ориентационной вытяжкой, тепловой обработкой и другими стандартными операциями обработки волокон. Известны антимикробные ПЭТФ волокна, изготавливаемые экструзией из смеси гранул обычного ПЭТФ и гранулята со специальными свойствами (шазгегЬагсп), полученного из ПЭТФ и коллоидного серебра 11.Их недостатком является присущий методам группы А Нерациональный расход серебра, большая часть которого оказывается замурованной в объеме волокон и не проявляет антимикробную активность.Прототипом изобретения служит способ насыщения синтетических волокон Целевыми добавками 12, который состоит в смачивании волокон поверхностно-активной жидкостью с растворенной в ней целевой добавкой на участке штапельного агрегата между низкоскоростным роликовым станом, отжимающим из пучка волокон избыток замасливателя,и паровой камерой, через которую растянутые волокна протаскивает высокоскоростной вытяжной роликовый стан. При контактировании растягиваемых полимерных волокон и поверхностно-активной жидкости происходит так называемое крейзообразование - формирование в волокнах сетки ветвящихся микротрещин, заполняемых жидкостью. Затем волокна подвергают гофрированию, термофиксации и другим стандартным операциям обработки текстильных волокон.способ не содержит рекомендаций по составу поверхностно-активных жидкостей, содержащих ионы серебрав способе не анализируется проблема изменения смазывающей способности замасливателя после смачивания волокон поверхностно-активной жидкостьюспособ не адаптирован к модифицированию ПЭТФ волокон.Задачи, поставленные при создании настоящего изобретения1) оптимизировать состав модифицирующей поверхностно-активной по отношению к ПЭТФ жидкости по критерию крейзообразования2) адаптировать состав названной выше жидкости к введению бактерицидных добавок источников ионов серебра3) оптимизировать состав поверхностно-активной по отношению к ПЭТФ жидкости,содержащей ионы серебра, по критерию трения в роликовой системе вытяжного стана.Поставленные задачи решаются тем, что известный способ насыщения синтетических волокон модифицирующими добавками, который состоит в смачивании волокон поверхностно-активной, содержащей модифицирующую добавку жидкостью на участке штапельного агрегата между низкоскоростным роликовым станом и паровой камерой, на которой волокна подвергаются вытяжке, дополнен новыми операциями. Обработку ПЭТФ волокон ведут коллоидным раствором серебра в этиленгликоле, стабилизированным поверхностно-активнь 1 ми веществами (ПАВ) и поливиниловым спиртом (ПВС). Концентрация частиц серебра размером 1-50 нм в коллоидном растворе - от 1,5 до 3,0 мас. После этого волокна подвергают гофрированию, термофиксации, резанию и т.п.Сущность изобретения состоит в том, что жидкость-носитель коллоидного серебра содержит, во-первых, ПАВ, инициирующие крейзообразование ПЭТФ волокон, во-вторых,этиленгликоль, являющийся пластификатором ПЭТФ, благодаря чему коллоидные частиць 1 серебра закрепляются не только на стенках микротрещин-крейзов, но и на поверхности волокон, и в третьих, ПВС, пленка которого покрывает частицы серебра и регулирует выход из волокон ионов Ау и Адам. ПЭТФ волокна, обработанные в процессе вытяжки таким препаратом, насыщаются коллоидными частицами серебра и демонстрируют стабильное выделение ионов серебра во влажную окружающую среду в течение длительного времени.ПЭТФ волокна марки А (ТУ 6-13-0204077-92-88), проходящие вытяжку со степенью 8 3,5 на штапельном агрегате ОАО Могилевхимволокно, орошали коллоидным раствором серебра из пары форсунок безвоздушного распыления, установленных над и под жгутом волокон. Форсунки были расположены на участке выхода пучка волокон из низкоскоростных валков вытяжного стана, отжимающих из пучка избыток замасливателя, 3перед входом пучка в паровую камеру, т.е. на начальном участке вытяжки волокон. Линейная плотность жгута шириной 60 мм составляла 11 тыс. текс. Расход жидкости, распыляемой форсунками, - 6,5 мл на 1 погонный метр жгута. Форсунки соединены трубопроводами с системой циркуляции модифицирующего раствора.Раствор коллоидного серебра изготовлен в Институте физики твердого тела НАНБ. Раствор получен восстановлением салицилата серебра в дисперсионной среде на основе этиленгликоля. Частицы серебра размером 1-50 нм стабилизированы ПАВ и ПВС. Концентрация серебра в коллоидном растворе составляла от 1 до 5 мас.Согласно способу-прототипу, волокна орошали смесью 80 мас. поверхностно-активной жидкости (водный 10 -ный раствор бутанола) и 20 антимикробного вещества - катамина АБ (ТУ 9392-003-48482528-99) производства ЗАО НПФ Бурсинтез-М (Россия).Приведенную выше технологию обработки волокон приняли после сравнительной оценки смазочной способности раствора коллоидного серебра и стандартного замасливателя, применяемого при обработке ПЭТФ волокон на штапельном агрегате. Состав замасливателя, мас. неонол АФ 9-10 (0,52) леомин РЫ (1,17) синтезин ОС (0,34) вода дистиллированная (97,7). Испытания проводили на маятниковом трибометре. Его узел трения состоит из опорной пластины, выполненной из ПЭТФ и снабженной полуцилиндрической канавкой для смазочной жидкости, и опертой на опору призмы из Ст 45, на которой закреплен маятник. Установлено, что коэффициент трения этой пары при смазь 1 вании раствором коллоидного серебра и замасливателем примерно одинаков и составляет 0,070-0,073.Микробиологические исследования ПЭТФ волокон проводили в соответствии с ГОСТ 9.048-88, ГОСТ 9.802-84 и методическими указаниями Не 28-6/32. Использовали штаммы тест-бактерий 5 гар 11 у 1 ососси 5 аитеаз (51), Рзеибошопаз аегийпоза (Р 5) и грибов Азрегшиз ищет (Аз), РепйсйПшш Гип 1 с 111 о 5 иш (Рп). Регистрировали ширину Н (мм) зоны задержки роста микроорганизмов вокруг образца в виде клубка волокон, помещенного на агарагаровую питательную среду.Устойчивость антимикробной активности волокон к стиркам определяли путем обработки в моющем растворе (5 г на 1 л воды) при Т 40-45 С с помощью устройства, имитирующего стирку в машинах активаторного типа. Цикл обработки стирка - 5 мин,ополаскивание в проточной воде - 1 мин, сушка.Результаты микробиологических испытаний ПЭТФ волокон приведены в таблице. Их анализ приводит к следующим заключениям.1. При концентрации серебра в коллоидном растворе более 1,5 мас. волокна, обработанные согласно предложенному способу, не уступают или превосходят по исходным значениям антимикробной активности волокна, обработанные способом-прототипом.2. Волокна, обработанные согласно изобретению, сохраняют антимикробную активность после 60 стирок. У волокон, обработанных способом-прототипом, Н О уже после 10 стирок. По этому критерию предложенный способ превосходит способ-прототип.3. При концентрации серебра в коллоидном растворе 1,0 мас. антимикробная активность волокон невысока (Н 0,5 мм) и утрачивается после 30 стирок. При концентрации серебра С 3,5 мас. ширина зоны Н такая же, как и при С 3,0 . Следовательно, оптимальная по критерию микробоцидности волокон концентрация серебра в коллоидном растворе 1,5 мас. 5 С 5 3,0 мас.Таким образом, задачи, поставленные при создании изобретения, решены.Способ изготовления антимикробных ПЭТФ волокон найдет применение в химической промышленности при производстве многофункциональных синтетических волокон для текстильной промышленности.Вид Н (ММ) в зависимости от концентрации А ( Мас.) в коллоидном растворе и количества стирок образцов тир- исходные значения после 10 стирок после 20 стирок после 60 стирок низмов 1,0 1,5 2,5 3,0 3,5 Пр 1,0 1,5 2,5 3,0 3,5 Пр 1,0 1,5 2,5 3,0 3,5 Пр 1,0 1,5 2,5 3,0 3,5 Пр 5 0,3 3,0 3,9 4,0 4,0 3,3 0,3 2,5 3,6 3,8 3,8 0 0,2 2,4 3,1 3,3 3,3 0 0 1,7 2,4 2,5 2,5 0 Р 5 0,2 2,7 3,8 3,9 4,0 3,1 0,2 2,0 3,3 3,7 3,7 0 0,1 2,0 3,0 3,1 3,1 0 0 1,5 2,1 2,3 2,3 0 Аз 0,1 2,5 3,6 3,7 3,7 2,9 0,1 1,7 2,8 2,9 2,9 0 0,1 1,9 2,8 2,9 2,9 0 0 1,2 2,0 2,1 2,1 0 Рп 0,1 2,0 3,3 3,4 3,4 2,7 0,1 1,5 2,5 2,7 2,7 0 0,1 1,8 2,7 2,7 2,8 0 0 1,1 1,8 1,9 1,9 0Пр - ПЭТФ волокна обработаны По способу-прототипу.