Інтелектуальний бактерицидний текстиль

1. Інтелектуальний бактерицидний текстиль, який має ділянки тканини, виконані з ниток, що містять наночастинки та агломерати наночастинок бактерицидних металів із групи срібла, міді та цинку, який відрізняється тим, що нитки додатково містять наночастинки та агломерати наночастинок бактерицидних металів із групи золота, паладію, платини, магнію, іридію, олова, а агломерати наночастинок вищевказаних металів являють собою наногальванічні елементи, що включають щонайменше дві наночастинки різнорідних металів з найбільшою різницею електродних потенціалів. 2. Інтелектуальний бактерицидний текстиль за п. 1, який відрізняється тим, що вміст наночастинок металів і наногальванічних елементів вибрано в межах 1-100 мг/кг, а масове відношення вмісту наногальванічних елементів до наночастинок металів більше 0,5, переважно більше 2. Винахід відноситься до текстильного виробництва, зокрема, до інтелектуального бактерицидного текстилю, здатному змінювати бактеріостатичну й бактерицидну активність залежно від умов зовнішнього середовища, зокрема від активності потовиділень людини. Технічний прогрес пред'являє до текстильних матеріалів нові, майже фантастичні вимоги: вони повинні мати специфічні властивості, які необхідні в конкретній сфері діяльності людини, повинні вміти змінювати їх у потрібному людині напрямку, в тому числі під впливом зовнішнього середовища, тобто проявляти відповідну реакцію на зміну умов зовнішнього середовища. Текстильна галузь переживає революційні зміни. Основна її ознака - поява інтелектуального напрямку в текстилі, розробка технологій одержання розумного текстилю (smart textile). (Див. А.М.Андриевский. «Умный» (smart) текстиль в формировании индустрии моды «Текстильная химия», №4, березень, 2004 р., стр.17 - 19). Завдяки новим розробкам в області смарт-тканин і інтелектуального текстилю з'явилися тканини, що міняють кольори, запах, електропровідність, фотокаталітичну активність, антимікробну активність, водовідштовхувальні, брудовідштовхувальні й інші властивості. Ставляться завдання створення інтелектуального текстилю, що вміє стежити за станом здоров'я людини, вводити, якщо необхідно, відповідні ліки або купірувати рани, сигналізувати про самопочуття хворого. Одяг з інтелектуальних тканин повинен самоочищатися, підтримувати необхідну температуру в просторі між одягом і тілом людини, нейтралізувати хімічні шкідливі речовини, мати можливість підтримувати індивідуальну зону комфорту людини. Для реалізації таких завдань необхідні функціональні наноматеріали, що мають високу екологічну чистоту й орієнтовані на виконання наперед заданих функцій у складі текстильних виробів. Функціональність тканин і матеріалів з інтелектуального текстилю повинна бути представлена широким спектром властивостей: комфортністю, запахопоглинанням, UA (11) 91619 (13) (21) a200814057 (22) 05.12.2008 (24) 10.08.2010 (46) 10.08.2010, Бюл.№ 15, 2010 р. (72) ВОЛКОВ ОЛЕГ ІГОРЕВИЧ, КОСТРИЦЬКИЙ ВАЛЕРІЙ ВСЕВОЛОДОВИЧ, КАПЛУНЕНКО ВОЛОДИМИР ГЕОРГІЙОВИЧ, БЕРЕЗНЕНКО СЕРГІЙ МИКОЛАЙОВИЧ, КОСІНОВ МИКОЛА ВАСИЛЬОВИЧ (73) КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ (56) UA 42690, 15.11.2001, C2 UA 29006, 25.12.2007, U UA 28222, 26.11.2007, U UA 26607, 25.09.2007, U UA 37546, 25.11.2008, U UA 26329, 10.09.2007, U UA 33792, 10.07.2008, U UA 26606, 25.09.2007, U UA 27410, 25.10.2007, U C2 2 (19) 1 3 терморегуляцією, протидією ультрафіолетовому випромінюванню, електромагнітним хвилям, електро-провідністю, антибактеріальними властивостями тощо. Виконання текстилем антимікробної функції й здатність змінювати бактеріостатичну й бактерицидну активність при зміні умов зовнішнього середовища є важливими факторами в системі особистої й соціальної гігієни людини. Відомі текстильні вироби з бактерицидною властивістю, оброблені агресивними хімічними речовинами (розчинниками, лугами й т.д.), (Авт. св. СРСР № 1010166, МПК D 06 М 13/18, 1983), що робить їх екологічно небезпечними. Відомий текстиль з антимікробною властивістю, оброблений бактерицидним препаратом на основі чверткової амонієвої сполуки алкілдиметилбензил-амонійхлориду (Авт. св. СРСР № 1257127, МПК D 06 М 3/10, 1986).Цей текстиль із-за обробки бактерицидним препаратом є також екологічно небезпечним. Відомий текстиль з антимікотичною властивістю, що містить бавовняне волокно, на поверхні якого адсорбований бактерицидний препарат на основі алкілдиметилбензиламонійхлориду. (Патент Росії № 2114229, МПК D 06 М 13/463, D 06 Р 3/62, D 06P5/06, 1998). Наявність у відомому текстилю хімічного хлорвмісного бактерицидного препарату на основі алкілдиметилбензил-амонійхлориду робить його також екологічно небезпечним. Відомий гігієнічний текстиль, що містить в'язану частину, яка має на стороні, зверненій до шкіри людини, ряди в'язання або ділянки в'язання, виконані з ниток, що містять або мідь, або цинк, або кремній, при цьому ряди в'язання або ділянки в'язання з металовмісними нитками взаємно рознесені (Заявка Росії № 2002112358 МПК А 41 В 11/00, 2003). Відомий гігієнічний виріб призначений для носки в контакті з тілом людини, для забезпечення металотерапевтичних ефектів, зокрема для шкарпеток, підслідників, еластичних пов'язок. Наявність металовмісних ниток, що взаємно рознесені у виробі, виключає їх електричний контакт і не дозволяє активізувати біоцидні властивості тканини, що не забезпечує достатню бактерицидну і антимікотичну активність відомого текстилю. Відомий бактерицидний матеріал, що містить волоконну основу, в об'ємі та на поверхні основи якої закріплені частинки нанорозмірної оксидногідроксидної фази алюмінію та металічного срібла( Заявка Росії № 2006136433, В 01 D 29/00, 2008). Використання наночастинок металічного срібла у відомому матеріалі призначено для тонкого очищення рідини від бактерій, але не відома можливість використання його для .пригнічення життєдіяльності мікрофлори в зонах інтенсивного потовиділення. Відомий модифікований бактерицидний матеріал, що містить один або кілька антимікробних металів, вибраних із групи Ag, Au, Pt, Pd, Sr, Sn, Cu, Sb, Bi, Zn або їх сплав чи їх сполучення у формі кристалічного порошка та зв'язуючий матеріал на основі ацетату целюлози (патент України № 42690, МПК С 08 LI/02, 2001). 91619 4 Виконання відомого матеріалу у формі покриття або плівки обмежує його використання, особливо для інтелектуального матеріалу, вироби з якого контактують з тілом людини. Відомий також інтелектуальний бактерицидний текстиль, який має ділянки тканини, виконані з ниток, що містять наночастинки та агломерати наночастинок бактерицидних металів із групи срібла, золота, паладія, платини, міді, цинка, магнія, іридія, олова (Патент України № 26606, МПК D 06M D 06M 23/08, 2007.). Наночастинки металів та їх агломерати отримані ерозійновибуховим диспергуванням гранул в деіонізованій воді. Наявність наночастинок металів та їх агломератів не забезпечує ефективну зміну бактеріостатичної и бактерицидної активності залежно від зміни умов зовнішнього середовища, зокрема від активності потовиділень людини. В основу винаходу поставлена задача створити такий інтелектуальний бактерицидний текстиль, в якому введенням нових елементів забезпечилося б підвищення бактерицидної активності та ефективності зміни бактеріостатичної активності текстиля залежно від змін умов зовнішнього середовища. Поставлена задача досягається тим, що інтелектуальний бактерицидний текстиль, який має ділянки тканини, виконані з ниток, що містять наночастинки та агломерати наночастинок бактерицидних металів із групи срібла, золота, паладія, платини, міді, цинка, магнія, іридія, олова, згідно винаходу, як агломерати наночастинок містить наногальванічні елементи, що складаються по крайній мірі із двох наночастинок різнорідних металів, переважно з найбільшою різницею електродних потенціалів. При цьому вміст наночастинок металів і наногальванічних елементів вибрано в межах 1100 мг/кг, а масове відношення вмісту наногальванічних елементів до наночастинок металів більше 0,5, переважно більше 2. Вибір як агломератів наночастинок наногальванічних елементів, що складаються по крайній мірі із двох наночастинок різнорідних металів, переважно з найбільшою різницею електродних потенціалів, дозволяє значно зменшити їх матеріаломісткість (див. патент України № 27410 «Наногальванічний елемент», МПК В 22Р 9/14, 2007), що дозволяє отримати інтелектуальний бактерицидний текстиль з вмістом наночастинок, кожна з яких проявляє бактерицидну дію в потрібний момент, що забезпечує підвищення бактерицидної активності та ефективність зміни бактеріостатичної активності текстиля залежно від змін умов зовнішнього середовища. Вміст наночастинок металів і наногальванічних елементів в межах 1-100 мг/кг, при масовому відношенні вмісту наногальванічних елементів до наночастинок металів більше 0,5, переважно більше 2, також збільшує ефективність зміни бактеріостатичної і бактерицидної активності текстилю залежно від зміни умов зовнішнього середовища. При вмісті наночастинок металів і наногальванічних елементів менш 1 мг/кг 5 проявляється слабко виражена бактерицидна активність текстилю. Концентрація більше 100 мг/л недоцільна, оскільки суттєво не змінюється бактерицидна активність та значно дорожчає такий текстиль. При масовому відношенні вмісту наногальванічних елементів до наночастинок металів менш 0,5 слабко виражена зміна бактеріостатичної і бактерицидної активності текстилю залежно від зміни умов зовнішнього середовища. При масовому відношенні вмісту наногальванічних елементів до наночастинок металів більше 2 найбільш ефективно виражається зміна бактеріостатичної і бактерицидної активності текстилю залежно від умов зовнішнього середовища. Метали обрані із групи, що включає срібло, мідь, цинк, магній, золото, платину, паладій, іридій, олово. Це розширює спектр антимікробної дії інтелектуального текстилю, оскільки наночастинки перерахованих металів мають бактерицидну дію стосовно широкого спектра мікроорганізмів, (див. Morton Н. Е., Pseudomonas in Disinfektion and Preservation Ed.S.S. Block. Lea and Febiger, 1977 and Grier N, Silver and Its Compounds in Disinfektion, Sterilization and Preservation, Ed.S.S. Block. Lea and Febiger, 1977; И.П. Арсентьева, Е.С. Зотова, ТА. Байтукалов, Н.Н. Глушенко, И.П, Ольховська, О.А. Богословскаг, А.Н. Жигач, И.О. Лейпунский. Исследование биологической активности наночастиц магния й меди. Материалы VIII Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь». Пенза 2005, с. 157-160; Федоров Ю.И., Володина Л.А., Кузовникова ТА. И др. Сравнительное изучение влияния металлов Ag, Cu, Zn, A1 в виде высокодисперсного порошка и соли на рост Escheria coli В. // Известия Академии Наук СССР. Серия биологическая. 1983, №6, с.948950). Наночастинки металів і наногальванічні елементи одержують електроімпульсним диспергуванням металевих гранул в деіонізованій воді, що дозволяє за рахунок високої дисперсності наночастинок підвищити антимік-робну активність текстилю й одержати екологічно чистий текстиль, оскільки наночастинки та наногальванічні елементи одержують у воді без будь-яких домішок хімічних речовин. (Див. патент України № 23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергування металів. МПК В22Р 9/14, 2007). Спільне використання наночастинок Mg, Zn, Cu, Ag, Pd, Pt, Au, Ir, Sn, у складі наногальванічних елементів дозволяє розширити спектр антимікробної дії виробу як за рахунок застосування декількох металів, що мають різну спрямованість антимікробної дії, так і за рахунок взаємного синергетичного посилення бактерицидної дії металів при спільному їхньому використанні. 91619 6 Застосування в текстилі наногальванічних елементів підвищує ефективність зміни бактеріостатичної і бактерицидної активності текстилю залежно від зміни умов зовнішнього середовища. При цьому наночастинки різнорідних металів утворюють електрохімічні нанопари Антимікробна активність таких нанопар проявляється за рахунок різниці електродних потенціалів металів і найбільше ефективно реалізується в середовищі електроліту, яким є потові виділення людини. Оскільки потреба в збільшенні антимікробної активності інтелектуального текстилю проявляється при посиленні потовиділення, то це реалізується за рахунок дії наногальваничних елементів у потовому середовищі. При цьому антимікробна активність електрохімічних пар металів збільшується з активізацією потовиділення, що ідеально поєднується з потребою виконання текстилем гігієнічної функції для людей, які ведуть активний спосіб життя. Електричний ланцюг кожної електрохімічної нанопари замикається через електропровідне потове середовище, що дозволяє ефективно насичувати потове середовище бактерицидними металами. Зі збільшенням кількості електроліту, яким є піт, збільшується електрична активність наногальванічних елементів, що, у свою чергу, збільшує насичення потового середовища бактерицидними металами й гнітить розмноження бактерій, що викликають неприємний запах. Інтелектуальний бактерицидний текстиль одержували просочуванням вихідного текстилю колоїдним розчином, що містить наночастинки металів і наногальванічні елементи. Текстильний виріб витримували у колоїдному розчині при температурі 80...100 °С протягом 1...4 години. Отриманий текстиль має надійне зчеплення наночастинок і наногальванічних елементів з нитками. Інтелектуальний бактерицидний текстиль отримували з поліпропіленових ниток, де ділянки тканини виконані з ниток, що містять наночастинки та наногальванічні елементи, що складаються із двох наночастинок різнорідних металів, переважно з найбільшою різницею електродних потенціалів, із групи срібла, золота, паладія, платини, міді, цинка, магнія, іридія, олова. При цьому вміст наночастинок металів і наногальванічних елементів вибрано в межах 1-100 мг/кг, а масове відношення вмісту наногальванічних елементів до наночастинок металів складало 0,5; 2; 2,5. Отриманий текстиль, при вмісті наночастинок металів і наногальванічних елементів 100 мг/кг, масовому відношенні вмісту наногальванічних елементів до наночастинок металів 2,5, використовували для oфopмлeння внутрішніх елементів легкових автомобілів. Після тривалої експлуатації автомобілів відсутній неприємний запах у салоні автомобілів за рахунок пригнічення життєдіяльності бактерій. 7 Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 91619 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601