Razvoj protimikrobnih regeneriranih celuloznih vlakenprenos laboratorijskih raziskav v industrijski proces

Tanja PivecSilvo HribernikKarin Stana KleinschekInštitut za inženirske materiale in oblikovanje, Fakulteta za strojništvo Maribor

Maria ZorecFranci DebelakPredilnica Litija d. o. o.

SURFUNCELL - Surface functionalization of cellulose matrices using cellulose embedded nano-particles

large scale integrating projectFP 7 - NMP Project no. 214653FP 7 - NMP Project no. 214653Coordinator: Volker Ribitsch, University Graz, Austria

4 industrijski partnerji:

- Litija (SI)

- Pentair-X flow (NL)

- Mondi AG (AUT)

- Innovia (GB)

7 akademskih partnerjev + 3 podjetja za dobavo in povečanje proizvodnje pomožnih surovin

Namen projekta je razvoj funkcionalnih površinskih modifikacij z uporabo raztopin polisaharidov in nano-delcev, kar bo pripeljalo do štirih različnih izdelkov na področju lesne pulpe in papirja, celuloznih prej, celuloznih filmov ter membran.

Končni rezultat projekta so kompozitni izdelelki, osnovani na strukturirani površini celuloznih materialov z različnimi nano-delci. Na takšen način se mehanske lastnosti ne poslabšajo, obenem pa zagotovimo prisotnost delcev tam, kjer je najpomembneje – na površini.

RAZVOJ PROTI-MIKROBNIH CELULOZNIH VLAKEN ZA IZDELAVO PREJkoncept

• celulozni substrat kot nosilni material• naravni izvor• biokompatibilen• biorazgradljiv• dobre mehanske lastnosti

integracija površinskih in strukturnih lastnosti v razvoj postopka sinteze delcev srebra

RAZVOJ PROTI-MIKROBNIH CELULOZNIH VLAKEN ZA IZDELAVO PREJkoncept

POSTOPKI AKTIVACIJE

• odpremo, razširimo vrzeli na površini, notranje pore in medfibrilarne medprostore• porušimo fibrilarne agregate, s čimer nastane dodatna dostopna površina• porušimo kristalino ureditev s spreminjanjem velikosti kristalitov ali nastankom defektov

v kristalni rešetki• spremenimo razporeditev vodikovih vezi in s tem dostopnost reaktivnih hidroksilnih

skupin

RAZVOJ PROTI-MIKROBNIH CELULOZNIH VLAKEN ZA IZDELAVO PREJpostopek

• aplikacija sol-gel sistema z AgCl delci; delci srebra inkorporirani v silikatno matrico na površini vlaken

• in-situ sinteza kovinskih Ag delcev neposredno na površini in notranjosti vlaken

vključitev sinteze delcev v obstoječe postopke obdelave celuloznih vlaknih v industrijskih procesih

• alkalna obdelava zrahlja strukturo vlaken, lažji dostop za Ag+ ione

• uvedba dodatnih OH skupin za učinkovito redukcijo srebrovega prekurzorja; rast delcev Ag tudi v notranjosti vlaken

RAZVOJ PROTI-MIKROBNIH CELULOZNIH VLAKEN ZA IZDELAVO PREJrezultati

50 mM AgNO3 - lab

0,4 mM AgNO3 - lab

0,4 mM AgNO3 – Litija pilot trial

Populacija Klebsiella pneumoniae po stiku z neobdelanimi vlakni (a) neposredno po stiku bakterijske kulture z vlakni; (b) 24 ur po stiku z vlakni.

a b

Populacija Klebsiella pneumoniae po stiku z vlakni, oplaščenimi s srebrovimi delci (a) neposredno po stiku bakterijske kulture z vlakni; (b) 24 ur po stiku z vlakni.

Populacija Staphylococcus aureus po stiku z vlakni, oplaščenimi s srebrovimi delci (a) neposredno po stiku bakterijske kulture z vlakni; (b) 24 ur po stiku z vlakni.

a

a

b

b

UČINKOVITOST OBDELAV VLAKEN S SREBROVIMI DELCI

PRENOS LABORATORIJSKEGA POSTOPKA OPLAŠČANJA V INDUSTRIJSKO PROIZVODNJOIZDELAVA PREJ IZ INDUSTRIJSKO OPLAŠČENIH VLAKEN

POSTOPEK PREDENJA

PRENOS LABORATORIJSKEGA POSTOPKA OPLAŠČANJA V INDUSTRIJSKO PROIZVODNJOIZDELAVA PREJ IZ INDUSTRIJSKO OPLAŠČENIH VLAKEN

IZDELAVA PLOSKIH TEKSTILIJ, BARVANJE, IZDELAVA PROMOCIJSKE MAJICE

PRIJAVA EVROPSKEGA PATENTA ZA POSTOPEK IZDELAVE OPLAŠČENIH PROTI-MIKROBNIH CELULOZNIH VLAKEN

TESTEX AG Schweizer Textilprüfinstitut v Zurichu

• pozitivna ocena vlakna uvrsti na listo antibakterijskih vlaken (Öko-tex standard)• testiranje za uvrstitev na listo stane 12.000 evrov, izdaja certifikata 3.500 evrov

• po pridobitvi Öko- tex certifikata se vlakna tržijo brez omejitev• po certificiranju je potrebno še zunanje antibakterijsko testiranje v uveljavljenem laboratoriju - potrditev minimalno potrebnega deležaantibakterijskih vlaken v končnem izdelku (Hohenstein inštitut)

POSTOPKI ZA PRIDOBIVANJE ÖKO – TEX STANDARDA – LITIJA

• medicinske tekstilije – oskrba ran• bolnišnično perilo• materiali za notranje dele čevljev• športna oblačila

PODROČJA UPORABE PROTI-MIKROBNIH OPLAŠČENIH VLAKEN