Придание антимикробных свойств утеплителям из волокон конопли и шерсти
Автор: Ниязбеков Б.Ж., Отыншиев М.Б., Джуринская И.М., Тлеубеков А.К.
Журнал: Вестник Алматинского технологического университета @vestnik-atu
Рубрика: Техника и технологии
Статья в выпуске: 4 (121), 2018 года.
Бесплатный доступ
В статье изложены исследования по антимикробной активности шерстяного и коно-пляного волокна в соотношении их процентной смеси. Антимикробная обработка осущест-влялась в дистилированной воде с преминениеми химикатов поливинилпирролидона (ПВП), сульфата меди и бензойной кислоты. Антимикробная активность модифицированных ма-териалов определена в отношении тест-культур бактерий группы кишечной палочки (БГКП) плесневые грибы. Установлено, что исследованные образцы ткани имеют устойчи-вый антисептический эффект - зона подавления роста составляет 2 мм. По результатам анализа определено количественное содержание веществ на текстильных волокнах. Изучено влияние композиции на свойства текстильных материалов, показано, что свойства текс-тильных материалов не снижаются после использования предлагаемой композиции.
Сульфат меди, бензойная кислота, микробиологические повреждения, микроорганизмы, конопляные волокна, шерсть, антимикробная отделка
Короткий адрес: https://sciup.org/140243615
IDR: 140243615
Текст научной статьи Придание антимикробных свойств утеплителям из волокон конопли и шерсти
Конопля - природный антисептик. Ее выращивают без применения пестицидов, а при использовании в качестве утеплителя она не только не подвержена гниению и воздействию плесени, но и помогает защитить от них строительные конструкции. Прочность пеньковых волокон и значительная плотность утеплителя (35-40 кг/м3) гарантируют долговечность и отсутствие усадки.
Утеплитель из волокон конопли легко впитывает и отдает влагу без увеличения теплопроводности. Это является важным отличием экологических растительных утеплителей от стекловаты и минеральной ваты. Даже незначительное повышение содержания влаги в минераловатном утеплителе приводит к резкому увеличению его теплопроводности. Таким образом, утеплители на основе минеральных волокон должны быть надежно защищены от паров, поступающих со стороны помещения, при этом даже небольшое нарушение целостности пароизоляции может привести к тому, что в доме станет холоднее;
Даже в случае увеличения содержания влаги до 20% не происходят потери теплоизоляционных свойств. Данная особенность позволяет обойтись без традиционной пароизо-ляции. Это особенно ценно при строительстве каркасных домов и мансард.
Устойчивость к плесени, гниению и насекомым:
При условии правильного подбора сырья утеплители из конопли не только не подвержены развитию плесени, но и фактически служат антисептиком для деревянных конструкций, поскольку впитывают лишнюю влагу. В отличие от других утеплителей из конопли, Thermo-Hanf не содержит белка, что исключает воздействие насекомых. Утеплитель прошел тест на развитие плесени с наилучшим возможным результатом [1].
Овечья шерсть.
Новозеландцы первыми начали утеплять свои жилища овечьей шерстью еще давным-давно. Теперь утеплители на основе овечьей шерсти пришли и в наши дома.
Этот экологический утеплитель производится в основном из возобновляемого сырья - натуральной овечьей шерсти без примесей. Он представляет собой плотные шерстяные и войлочные волокна в виде полотна. Сырье предварительно очищается мылом или содой. В состав такого утеплителя добавляют средства для защиты от насекомых. Некоторые производители применяют в своей продукции огнезащитные пропитки, но все же большая часть шерстяных утеплителей не имеет таковых и является экологически чистой.
Шерстяное полотно изготавливается на войлочной подкладке, имеет разную плотность и толщину. Оно эластичное, мягкое и податливое. Основное достоинство этого утеплителя - способность впитывать большое количество влаги и при необходимости высвобождать ее. Таким образом в помещении, утепленном с помощью овечьей шерсти, поддерживается здоровый микроклимат и комфортная влажность воздуха. А при монтаже утеплителя можно обойтись без паро-изоляций.
Экологичный утеплитель из овечьей шерсти можно использовать для утепления практически любых элементов конструкции дома: стен, кровли, перекрытий и перегоро- док, при монтаже каркасных домов. Этот же материал, только в виде узкого полотна, используют как межвенцовый утеплитель при строительстве деревянного сруба.
Кроме хороших теплоизоляцоинных качеств, овечья шерсть прекрасно поглощает звук, и нередко применяется именно для звукоизоляции помещений.
Согласитесь, живя в теплом доме, обработанном таким материалом, приятно осознавать, что вокруг тебя - природное, живое тепло и здоровый чистый воздух!
Экоутеплитель из овечьей шерсти. Эффективный утеплитель для стен, пола, кровли. Овечья шерсть свойства и преимущества. Утепляем дом своими руками. Один из самых популярных натуральных утеплителей для дома.
Уникальное преимущество шерсти в качестве утеплителя – это ее естественная воздухопроницаемость, способность поглощать и выпускать влажность от окружающего воздуха, без ущерба термическому КПД и без потерь тепловой эффективности.
Шерстяные волокна поглощают влажность и при этом выделяют тепло. Утеплитель из овечьей шерсти поддерживает температуру выше точки росы во влажных условиях. Эта особенность создает естественный буферизующий эффект, стабилизируя тепловые изменения, которые происходят с относительной влажностью. На практике, уникальные изоляционные свойства шерсти уменьшают необходимость в дополнительной регулировке нагревания или охлаждения помещений, поскольку шерстяная изоляция сохраняет требуемую температуру в течение дня и ночи. Волокна шерсти имеют гофрированную структуру и это значит, что даже со временем утеплитель не потеряет свою толщину, а усадка будет минимальна. Помимо этого, овечья шерсть огнеустойчива и обладает свойствами самозатухания.
Утеплитель из овечьей шерсти безопасен для здоровья, более того, он может поглощать и нейтрализовать вредные элементы, которые могут находиться внутри дома, например, такие как формальдегиды, диоксиды серы, диоксиды азота, т.е. по сути, овечья шерсть – это не только эффективный утеплитель, но и своего рода естественный очиститель воздуха в доме.
Преимущества утепления овечьей шерстью:
-
■ шерсть является естественным, возобновляемым экоматериалом;
-
■ овечья шерсть абсолютно безопасна для человека и не требует каких-либо дополнительных приспособлений для монтажа;
-
■ шерсть практически никогда не вызывает аллергии, раздражения слизистой или органов зрения и дыхания, она совершенно безопасна для здоровья;
-
■ шерстяные волокна являются дышащими, они могут поглощать и отдавать влагу без снижения тепловых характеристик, в отличие от материалов на основе стекловолокна;
-
■ изоляция из овечьей шерсти долговечна, потому как ее эластичные волокна практически не поддаются временным разрушениям или деформациям.
Энергосбережение:
-
■ Шерсть создана природой специально для сбережения энергии;
-
■ На создание утеплителя из овечьей шерсти тратится в 10 раз меньше энергии и ресурсов, нежели на любой другой конкурирующий материал;
-
■ Изоляция овечьей шерстью окупает затраты энергии более чем в 5 раз быстрее (на создание 1 м³ тратится 15 кВт энергии).
Утеплитель из овечьей шерсти, его преимущества:
-
■ Материалы из целлюлозы и пластика, применяющиеся для утепления, обладают менее высокими характеристиками огнестойкости, нежели утеплитель, сделанный из овечьей шерсти.
-
■ Благодаря большому содержанию азота в волокнах шерсти (около 15%), утеплитель из овечьей шерсти не горит, обжигаясь от огня он гасит сам себя. Температура воспаление шерсти очень высокая, около 560°С.
-
■ Волокна шерсти гигроскопичны по своей природе, то есть могут поглощать до 35% от собственного веса из окружающей атмосферы в зависимости от влажности, что помогает сохранить окружающие материалы.
-
■ Поглощая влагу, шерсть высвобождает энергию в виде тепла, повышая температуру в прилегающих к ней покрытиях. При этом шерсть создает охлаждающий эффект в жаркое время года.
-
■ Многослойные шерстяные волокна эффективно уменьшают передачу звука, создают оптимальную звукоизоляцию [2].
Объекты и методы исследований
Объектами исследования являются: нетканый материал на основе конопли и шерсти. При выполнении исследовательской работы использовался ряд комплексных методов исследования, включающий анализ литературных источников, обработку экспериментальных и исследовательских данных, математическую обработку оптимальных концентрации, устойчивость к микробиологическому воздействию в соответствии со следующим стандартом: ГОСТ 9.060-75 [3].
Образец шерстяного и конопляного волокна подвергался пропитке в растворе с последующим 90 отжимом на лабораторной двухвальной плюсовке. Сушка осуществлялась в течение 10 мин при температуре 80˚С, а термообработка при 120˚С в течение 1 мин на игольчатых рамках в сушильном шкафу с терморегулятором. После термообработки образец подвергался промывке в дистиллированной воде и сушке при комнатной температуре.
Инструментальные методы исследования.
Антимикробные свойства шерстяного и конопляного волокна проверялись с применением метода лабораторных испытаний на устойчивость к микробиологическому разрушению. Исследование образцов текстиля на бактериальное обсеменение проводилось следующим образом: для проверки обсемене-нности с образцов ткани делали смывы. Взятие смывов производили с помощью стерильных увлажненных ватных тампонов. Перед посевом смывов в пробирку с тампоном добавляли 5 мл изотонического раствора хлорида натрия. Тампон тщательно был отмыт, после чего 0,1 мл смывной жидкости поместили в чашку Петри со средой МПА. Чашки поместили в термостат при 30°С. Предварительный подсчет выросших колоний произвели через 48 часов, окончательный — через 72 часа. В качестве тест-культур использовали активные бактерии B.cereus, Proteus vulgaris, Pseudomonas aeroginosa.
Результаты и их обсуждение
Показатели на биоразрушения и противогрибковой активности изделия определялись согласно ГОСТ 9.060-75 и ГОСТ Р ИСО 13629-2-2014. Условия проведения испытания: температура - 21°С, влажность 81%. Испытания ткани на грибоустойчивость и биоразрушение проводили следующим образом.
Образцы смесей волокон конопли и шерсти обрабатывали суспензией грибов Aspergillus. 3 образца с процентной соотношением 30% шерсть/70% конопля 50% шерсть/50% конопля, 70% шерсть/30% конопля помещали в чашки Петри, которые в свою очередь были помещены в эксикатор с водой для создания необходимой влажности. Инкубацию проводили при температуре 21°С в течение 7 дней. Результаты показали, что все 3 образца имеют разные результаты (табл. 1-3).
Таблица 1 - Обработка смесей волокон конопли 30% и шерсти 70%
Концентрация, г/л |
Температура пропитки, °С |
|||
ПВП |
БК |
Сульфат меди |
Время термообработки при 120°С |
|
2 мин |
3 мин |
|||
6 |
2 |
2,5 |
25 |
25 |
6 |
4 |
2,5 |
30 |
33 |
6 |
3 |
2,5 |
30 |
40 |
Таблица 2 - Обработка смесей волокон конопли 50% и шерсти 50%
Концентрация, г/л |
Температура пропитки, °С |
|||
ПВП |
БК |
Сульфат меди |
Время термообработки при 120°С |
|
2 мин |
3 мин |
|||
6 |
2 |
2,5 |
25 |
25 |
6 |
4 |
2,5 |
35 |
33 |
6 |
3 |
2,5 |
40 |
40 |
Таблица 3 - Обработка смесей волокон конопли 70% и шерсти 30%
Концентрация, г/л |
Температура пропитки, °С |
|||
ПВП |
БК |
Сульфат меди |
Время термообработки при 120°С |
|
2 мин |
3 мин |
|||
6 |
2 |
2,5 |
20 |
25 |
6 |
4 |
2,5 |
30 |
33 |
6 |
3 |
2,5 |
40 |
40 |
После испытания были выведены результаты на устойчивость к микробиологическому разрушению и определению проти- вогрибковой активности процентного соотно шения волокон (рис. 1-3).

Рисунок 1 - Образец волокон с процентным сотноошением 70% конопля/ 30% шерсть

Рисунок 2 - Образец волокон с процентным сотноошением 30% конопля/70% шерсть

Рисунок 3 - Образец волокон с процентным сотноошением 50% конопля/50% шерсть
Результаты показали что после испытаний в образце 50/50% соотношений шерсти и конопли рост грибов останавливается и он устойчив к микробиологическому разрушению.
Таким образом, можно отметить, что при соотношении 50/50% шерсти и конопли используемая композиция обладает угнетающим эффектом к грибкам и микроорганизмам.
Проведенные исследования показали, что модифицированные шерстяные и конопляные нетканые материалы приобретают антимикробные свойства, в результате чего не обрастают плесневыми грибками и не разрушаются микроорганизмами в условиях эксплуатации, а также качественные показатели материала не ухудшаются после применения данной композиции.
Выводы
-
1. Антимикробная активность шерстяной ткани показала, что наблюдался сплошной рост бактерии Proteus vulgaris, а к тест-культу-
- рам B.cereus, Pseudomonas aeroginosa антимикробные образцы подавили рост бактерий.
-
2. Согласно анализу обнаружено, что в образцах обработанной ткани присутствуют наночастицы сульфата меди.
-
3. Применение данной композиции показало, что состав не оказывает влияния на качественные показатели антимикробных шерстяных и конопляных нетканых материалов.
Список литературы Придание антимикробных свойств утеплителям из волокон конопли и шерсти
- Андреев В., Борисов В. и др. Технология заводской первичной обработки льна и конопли. -М.: Гизлегпром, 1938. -186 с.
- Гусев В. Е. Сырье и первичная обработка шерсти. -М.: Гостехиздат, 1960 -263 с.
- СТ РК ISO 20743-2012. Текстиль. Опре-деление антибактериальной активности изделий с антибактериальной обработкой.-Госстандарт Астана: Изд-во стандартов, 2012. -56 с.