PL196213B1

PL196213B1 - Sposób nadawania włóknom poliestrowym właściwości antybakteryjnych

Info

Publication number: PL196213B1
Application number: PL355299A
Authority: PL
Inventors: Jadwiga Bucheńska; Stanisław Słomkowski; Józef Tazbir; Dariusz Timler; Elżbieta Sobolewska; Agnieszka Karaszewska
Original assignee: Politechnika Lodzka
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2007-12-31
Also published as: PL355299A1

Abstract

Sposób nadawania włóknom poliestrowym właściwości antybakteryjnych, polegający na inicjowaniu włókien w drodze napawaniu roztworem nadtlenku benzoilu w toluenie, o stężeniu 4 - 6% w temperaturze 40 - 55°C w czasie 15 - 30 minut przy stosunku masy nici do masy kąpieli czyli module kąpieli od 1:10 do 1:25, następnie szczepieniu, uprzednio odżętych i ogrzanych, włókien w wodnej kąpieli szczepiącej zawierającej monomer winylowy, korzystnie w postaci kwasu akrylowego lub metakrylowego, w ilości 25 - 100 g/dm3 kąpieli, aktywator szczepienia, korzystnie w postaci difenylu i/lub dyspergator, korzystnie w postaci mieszaniny soli skondensowanych wielordzeniowych sulfokwasów aromatycznych, w ilości po 3,5 - 5,0 g/dm3 kąpieli, przy module kąpieli od 1:30 do 1:50 w temperaturze 80 - 97°C w czasie 15 - 70 minut, płukaniu w odmineralizowanej wodzie, ogrzewaniu i napawaniu zaszczepionych włókien środkiem o działaniu antybakteryjnym oraz ponownie płukaniu w odmineralizowanej wodzie i suszeniu, znamienny tym, że jako środek o działaniu antybakteryjnym stosuje się wodnym roztwór azotanu srebra o stężeniu 5 - 10%, którym napawa się włókna w temperaturze 70 - 90°C w czasie 30 - 90 minut przy module kąpieli od 1:10 do 1:20.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób nadawania włóknom poliestrowym właściwości antybakteryjnych. Włókna te są przeznaczone na wyroby medyczne takie, jak nici chirurgiczne, opatrunki do trudno gojących się ran, protezy naczyniowe.

Znany jest, z polskiego opisu patentowego nr PL 174 680, sposób nadawania włóknom poliestrowym właściwości antybakteryjnych, polegający na napawaniu wstępnie spęcznionych włókien kąpielą modyfikującą zawierającą biocyd oraz kwaśny katalizator.

Z polskiego opisu patentowego nrPL 179 483 oraz zgłoszenia patentowego P-333082 jest znany sposób nadawania włóknom poliestrowym właściwości antybakteryjnych, polegający na napawaniu, uprzednio inicjowanych i szczepionych, włókien wodnym roztworem antybiotyku posiadającego grupy funkcyjne zdolne do utworzenia wiązań chemicznych z grupami karboksylowymi tych włókien.

Sposób nadawania włóknom poliestrowym właściwości antybakteryjnych, według wynalazku polega na tym, że wpierw włókna inicjuje się w drodze napawania roztworem nadtlenku benzoilu w toluenie, o stężeniu 4-6%, w temperaturze 40 - 55°C w czasie 15 - 30 minut przy stosunku masy włókien do masy kąpieli czyli module kąpieli od 1:10 do 1:25 i po odżęciu oraz ogrzaniu włókna poddaje się szczepieniu w wodnej kąpieli szczepiącej zawierającej monomer winylowy, korzystnie w postaci kwasu akrylowego lub metakrylowego, w ilości 25 - 100 g/dm³ kąpieli, aktywator szczepienia, korzystnie w postaci difenylu i/lub dyspergator, korzystnie w postaci mieszaniny soli skondensowanych wielordzeniowych sulfokwasów aromatycznych, w ilości po 3,5 - 5,0g/dm³ kąpieli, przy module kąpieli od 1:30 do 1:50 w temperaturze 80 -97°C w czasie 15 -70 minut, następnie płucze w odmineralizowanej wodzie i ogrzewa. Tak przygotowane włókna napawa się wodnym roztworem azotanu srebra o stężeniu 5 - 10% w temperaturze 70 - 90°C w czasie 30 - 90 minut przy module kąpieli od 1:10 do 1:20, ponownie płucze w odmineralizowanej wodzie i suszy.

Włókna po obróbce sposobem według wynalazku wykazują wysoką aktywność biologiczną zwłaszcza w stosunku do bakterii Gram dodatnich i Gram ujemnych, przy czym nie występuje zjawisko uodporniania się bakterii na działanie antybakteryjne tych włókien. Stwierdzono, iż wyroby medyczne z włókien po obróbce według wynalazku nie wykazują ujemnego działania srebra na żywy organizm.

Sposób według wynalazku ilustrują bliżej niżej podane przykłady nie ograniczając jego zakresu.

P r z y k ł a d I

Włókna poliestrowe w postaci przędzy wielowłóknowej skręconej o wytrzymałości 32,3 cN/tex i wydłużeniu 5,14% napawano, w stanie rozluźnionym, 4,0% roztworem nadtlenku benzoilu w toluenie w temperaturze 53°C w czasie 20 minut przy module kąpieli 1:10, po czym odżęto je i ogrzewano w gorącym powietrzu o temperaturze 93°C w czasie 20 minut. Po inicjowaniu włókna poddano działaniu kąpieli szczepiącej zawierającej w 1dm³ 60 g kwasu metakrylowego, 3,8 g dyspergatora w postaci mieszaniny soli skondensowanych wielordzeniowych sulfokwasów aromatycznych czyli dyspergatora NNO i 3,8 g difenylu (DF), w temperaturze 93°C w czasie 30 minut przy module kąpieli 1:40 w atmosferze azotu. Zaszczepione włókna przepłukano gorącą, odmineralizowaną wodą o temperaturze 95°C w czasie 15 minut, wysuszono i zważono.

Zaszczepione włókna wykazywały przyrost masy równy 106,7% wagowych, wytrzymałość 20,83 cN/tex, wydłużenie 14,16%.

Zaszczepione włókna ogrzewano następnie w temperaturze 125°C w czasie 5 minut, po czym napawano je 7,0% wodnym roztworem azotanu srebra o temperaturze 80°C w czasie 60 minut przy module kąpieli 1:13, wypłukano kilkakrotnie w zimnej odmineralizowanej wodzie i wysuszono do stałej masy w temperaturze 40°C w czasie 60 minut. Przyrost masy włókien był równy 2,09% wagowych. Dla porównania takie same włókna poliestrowe, ale nie szczepione kwasem metakrylowym, napawano roztworem azotanu srebra w warunkach jak wyżej. Uzyskano przyrost masy włókien równy 0,01%.

Modyfikowane włókna, zawierające 2,09% wagowych srebra, poddano testom in vitro na właściwości antybakteryjne w stosunku do bakterii Staphylococcus aureus (S.aureus), Escherichia coli (E.coli) i Pseudomonas aerugnosa (P.aerugnosa) stosując metodę krążkowo-dyfuzyjną. Strefy zahamowania wzrostu bakterii, mierzone zarówno metodą krążkowo-dyfuzyjną jak i bezpośrednią, były równe:

- dla S.aureus, po 1-szym dniu- 12,9 mm, po 5-tym dniu 13,0 mm,

- dla E.coli, po 1-szym dniu- 13,0 mm, po 5-tym dniu 13,2 mm,

- dla P.aerugiftosa, po 1-szym dniu- 18,4 mm, po 5-tym dniu 18,9 mm.

PL 196 213B1

Próbka wejściowa włókien, nie zawierająca srebra, wykazywała 0-owe strefy zahamowania wzrostu ww bakterii.

P r z y k ł a d II

Włókna poliestrowe w postaci przędzy wielowłóknowej nie skręconej napawano, w stanie rozluźnionym, roztworem nadtlenku benzoilu w warunkach jak w przykładzie I, po czym odżęto je i ogrzewano w gorącym powietrzu o temperaturze 95°C w czasie 15 minut. Po inicjowaniu włókna poddano działaniu kąpieli szczepiącej zawierającej w 1 dm³ 72 g kwasu akrylowego, 3,8 g dyspergatora NNO i 3,8 g DF, w temperaturze 95°C w czasie 60 minut przy module kąpieli 1:40 w atmosferze azotu. Zaszczepione włókna przepłukano gorącą, odmineralizowaną wodą o temperaturze 95°C w czasie 15 minut, wysuszono i zważono. Zaszczepione włókna wykazywały przyrost masy równy 35,96% wagowych, wytrzymałość 29,05 cN/tex, wydłużenie 10,16%.

Zaszczepione włókna ogrzewano następnie w temperaturze 110°C w czasie 10 minut, po czym napawano je 7,0% wodnym roztworem azotanu srebra o temperaturze 85°C w czasie 45 minut przy module kąpieli 1:15, wypłukano kilkakrotnie w zimnej odmineralizowanej wodzie i wysuszono do stałej masy w temperaturze 40°C w czasie 60 minut. Przyrost masy włókien był równy 0,79% wagowych.

Dla porównania takie same włókna poliestrowe, ale nie szczepione kwasem akrylowym, napawano roztworem azotanu srebra w warunkach jak wyżej. Uzyskano przyrost masy włókien równy 0,04%.

Modyfikowane włókna, zawierające 0,79% wagowych srebra, poddano testom in vitro na właściwości antybakteryjne w stosunku do bakterii S.aurtus, E.colii P.aeruginosa stosując metodę krążkowo-dyfuzyjną. Strefy zahamowania wzrostu bakterii, mierzone zarówno metodą krążkowo-dyfuzyjną jak i bezpośrednią, były równe:

- dla S.aureus, po 1-szym dniu- 9,0 mm, po 5-tym dniu 9,2 mm,

- dla E.coli, po 1-szym dniu- 8,6 mm, po 5-tym dniu 9,0 mm,

- dla P.aeruginosa, po 1-szym dniu- 17,0 mm, po 5-tym dniu 17,3 mm.

P r z y k ł a d III

Włókna poliestrowe jak w przykładzie II napawano, w stanie rozluźnionym, 4% roztworem nadtlenku benzoilu w toluenie przy module kąpieli 1:25 i przy pozostałych warunkach jak w przykładzie I, po czym odżęto je i ogrzewano w gorącym powietrzu o temperaturze 95°C w czasie 15 minut. Po ini₃ cjowaniu włókna poddano działaniu kąpieli szczepiącej zawierającej w 1 dm³ 60 g kwasu metakrylowego, 4,5 g dyspergatora NNO i 4,0 g DF, w temperaturze 90°C w czasie 35 minut przy module kąpieli 1:50 w atmosferze azotu. Zaszczepione włókna przepłukano gorącą, odmineralizowaną wodą o temperaturze 97°C w czasie 15 minut, wysuszono i zważono.

Zaszczepione włókna wykazywały przyrost masy równy 53,53% wagowych, wytrzymałość 29,80 cN/tex, wydłużenie 13,80%.

Zaszczepione włókna ogrzewano następnie w temperaturze 115°C w czasie 10 minut, po czym napawano je 5,0% wodnym roztworem azotanu srebra o temperaturze 90°C w czasie 90 minut przy module kąpieli 1:15, wypłukano kilkakrotnie w zimnej odmineralizowanej wodzie i wysuszono do stałej masy w temperaturze 40°C w czasie 60 minut. Przyrost masy włókien był równy 1,29% wagowych.

Dla porównania takie same włókna poliestrowe, ale nie szczepione kwasem metakrylowym, napawano roztworem azotanu srebra w warunkach jak wyżej. Uzyskano przyrost masy włókien równy 0,05%.

Modyfikowane włókna, zawierające 1,29% wagowych srebra, poddano testom in vitro na właściwości antybakteryjne w stosunku do bakterii S.aureus, E. coli i P.aeruginosa stosując metodę krążkowo-dyfuzyjną. Strefy zahamowania wzrostu bakterii, mierzone zarówno metodą krążkowo-dyfuzyjną jak i bezpośrednią, były równe:

dla S.aureus, po 1-szym dniu- 13,0 mm, po 5-tym dniu 14,2 mm, dla E.coli, po 1-szym dniu-12,3 mm, po 5-tym dniu 12,7 mm, dla P.aeruginosa, po 1-szym dniu- 18,6 mm, po 5-tym dniu 18,9 mm.

PL 196 213B1

P r z y k ł a d IV

Włókna poliestrowe jak w przykładzie I napawano, w stanie rozluźnionym, 5,0% roztworem nadtlenku benzoilu w toluenie w temperaturze 45°C w czasie 25 minut przy module kąpieli 1:25, po czym odżęto je i ogrzewano w gorącym powietrzu o temperaturze 90°C w czasie 25 minut. Po inicjowaniu ₃ włókna poddano działaniu kąpieli szczepiącej zawierającej w 1 dm³ 75 g kwasu akrylowego, 4,0 g dyspergatora NNO i 4,0 g DF, w temperaturze 97°C w czasie 70 minut przy module kąpieli 1:45 w atmosferze azotu. Zaszczepione włókna przepłukano gorącą, odmineralizowaną wodą o temperaturze 97°C w czasie 35 minut, wysuszono i zważono.

Zaszczepione włókna wykazywały przyrost masy równy 34,94% wagowych, wytrzymałość 31,77 cN/tex, wydłużenie 8,16%.

Zaszczepione włókna ogrzewano następnie w temperaturze 120°C w czasie 10 minut, po czym napawano je 7,5% wodnym roztworem azotanu srebra o temperaturze 70°C w czasie 60 minut przy module kąpieli 1:20, wypłukano kilkakrotnie w zimnej odmineralizowanej wodzie i wysuszono do stałej masy w temperaturze 40°C w czasie 60 minut. Przyrost masy włókien był równy 0,72% wagowych.

Dla porównania takie same włókna poliestrowe, ale nie szczepione kwasem akrylowym, napawano roztworem azotanu srebra w warunkach jak wyżej. Uzyskano przyrost masy włókien równy 0,01%.

Modyfikowane włókna, zawierające 0,72% wagowych srebra, poddano testom in vitro na właściwości antybakteryjne w stosunku do bakterii S.aureus, E.coli P.aeruginosa stosując metodę krążkowo-dyfuzyjną. Strefy zahamowania wzrostu bakterii, mierzone zarówno metodą krążkowo-dyfuzyjną jak i bezpośrednią, były równe:

dla S.aureus, po 1-szym dniu- 9,0 mm, po 5-tym dniu 9,2 mm, dla E.coli, po 1-szym dniu- 8,6 mm, po 5-tym dniu 9,0 mm, dla P.aeruginosa, po 1-szym dniu- 17,0 mm, po 5-tym dniu 17,3 mm.

P r z y k ł a d V

Włókna poliestrowe jak w przykładzie I napawano, w stanie rozluźnionym, 4,0% roztworem nadtlenku benzoilu w toluenie w temperaturze 40°C w czasie 30 minut przy module kąpieli 1:20, po czym odżęto je i ogrzewano w gorącym powietrzu o temperaturze 98°C w czasie 10 minut. Po inicjowaniu ₃ włókna poddano działaniu kąpieli szczepiącej zawierającej w 1 dm³ 50 g kwasu metakrylowego, 4,0 g dyspergatora NNO i 3,5 g DF, w temperaturze 80°C w czasie 70 mi nut przy module kąpie E 1:30 w atmosferze azotu. Zaszczepione włókna przepłukano gorącą, odmineralizowaną wodą o temperaturze 97°C w czasie 30 minut, wysuszono i zważono.

Zaszczepione włókna wykazywały przyrost masy równy 39,44% wagowych, wytrzymałość 29,83 cN/tex, wydłużenie 12,16%.

Zaszczepione włókna ogrzewano następnie w temperaturze 125°C w czasie 5 minut, po czym napawano je 7,5% wodnym roztworem azotanu srebra o temperaturze 75°C w czasie 30 minut przy module kąpieli 1:15, wypłukano kilkakrotnie w zimnej odmineralizowanej wodzie i wysuszono do stałej masy w temperaturze 40°C w czasie 60 minut.

Przyrost masy włókien był równy 1,05% wagowych.

Dla porównania takie same włókna poliestrowe, ale nie szczepione kwasem metakrylowym, napawano roztworem azotanu srebra w warunkach jak wyżej. Uzyskano przyrost masy włókien równy 0,01%.

Modyfikowane włókna, zawierające 1,05% wagowych srebra, poddano testom in vitro na właściwości antybakteryjne w stosunku do bakterii S.aureus, E.coli P.aeruginosa stosując metodę krążkowo-dyfuzyjną. Strefy zahamowania wzrostu bakterii, mierzone zarówno metodą krążkowo-dyfuzyjną jak i bezpośrednią, były równe:

dla S.aureus, po 1-szym dniu- 9,0 mm, po 5-tym dniu 12,0 mm, dla E.coli, po 1-szym dniu- 9,5 mm, po 5-tym dniu 13,0 mm, dla P.aeruginosa, po 1-szym dniu- 17,1 mm, po 5-tym dniu 17,5 mm.

PL 196 213B1

P r z y k ł a d VI

Włókna poliestrowe w postaci przędzy wielowłóknowej, nie skręconej, napawano, w stanie rozluźnionym, 4,5% roztworem nadtlenku benzoilu w toluenie w temperaturze 53°C w czasie 20 minut przy module kąpieli 1:10, po czym odżęto je i ogrzewano w gorącym powietrzu o temperaturze 93°C w czasie 20 minut. Po inicjowaniu włókna poddano działaniu kąpieli szczepiącej zawierającej w 1 dm³95 g kwasu akrylowego, 5,0 g dyspergatora NNO i 4,0 g DF, w temperaturze 95°C w czasie 60 minut przy module kąpieli 1:40 w atmosferze azotu. Zaszczepione włókna przepłukano gorącą, odmineralizowaną wodą o temperaturze 95°C w czasie 15 minut, wysuszono i zważono.

Zaszczepione włókna wykazywały przyrost masy równy 37,80% wagowych, wytrzymałość 29,59 cN/tex, wydłużenie 8,34%.

Zaszczepione włókna ogrzewano następnie w temperaturze 125°C w czasie 5 minut, po czym napawano je 10,0% wodnym roztworem azotanu srebra o temperaturze 80°C w czasie 45 minut przy module kąpieli 1:15, wypłukano kilkakrotnie w zimnej odmineralizowanej wodzie i wysuszono do stałej masy w temperaturze 40°C w czasie 60 minut. Przyrost masy włókien był równy 1,51% wagowych. Dla porównania takie same włókna poliestrowe, ale nie szczepione kwasem akrylowym, napawano roztworem azotanu srebra w warunkach jak wyżej. Uzyskano przyrost masy włókien równy 0,04%.

Modyfikowane włókna, zawierające 1,51% wagowych srebra, poddano testom in vitro na właściwości antybakteryjne w stosunku do bakterii S.aureus, E.coli P.aeruginosa stosując metodę krążkowo-dyfuzyjną. Strefy zahamowania wzrostu bakterii, mierzone zarówno metodą krążkowo-dyfuzyjną jak i bezpośrednią, były równe:

dla S.aureus, po 1-szym dniu- 13,0 mm, po 5-tym dniu 14,2 mm, dla E.coli, po 1-szym dniu- 12,3 mm, po 5-tym dniu 12,7 mm, dla P.aeruginosa, po 1-szym dniu- 18,6 mm, po 5-tym dniu 18,9 mm.

Claims

Sposób nadawania włóknom poliestrowym właściwości antybakteryjnych, polegający na inicjowaniu włókien w drodze napawaniu roztworem nadtlenku benzoilu w toluenie, o stężeniu 4 - 6% w temperaturze 40 - 55°C w czasie 15 - 30 minut przy stosunku masy nici do masy kąpieli czyli module kąpieli od 1:10 do 1:25, następnie szczepieniu, uprzednio odżętych i ogrzanych, włókien w wodnej kąpieli szczepiącej zawierającej monomer winylowy, korzystnie w postaci kwasu akrylowego lub metakrylowego, w ilości 25-100 g/dm³ kąpieli, aktywator szczepienia, korzystnie w postaci difenylu i/lub dyspergator, korzystnie w postaci mieszaniny soli skondensowanych wielordzeniowych sulfokwasów aromatycznych, w ilości po 3,5 - 5,0 g/dm³ kąpieli, przy module kąpieli od 1:30 do 1:50 w temperaturze 80 - 97°C w czasie 15 - 70 minut, płukaniu w odmineralizowanej wodzie, ogrzewaniu i napawaniu zaszczepionych włókien środkiem o działaniu antybakteryjnym oraz ponownie płukaniu w odmineralizowanej wodzie i suszeniu, znamienny tym, że jako środek o działaniu antybakteryjnym stosuje się wodnym roztwór azotanu srebra o stężeniu 5 - 10%, którym napawa się włókna w temperaturze 70 - 90°C w czasie 30 - 90 minut przy module kąpieli od 1:10 do 1:20.