TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI
Fakulta textilní
Katedra hodnocení textilií
Studijni program: N3108 Průmyslovy management Studijni obor: Produktovy management - Textil
Vliv antimikrobiální úpravy na komfort zdravotnických textilií
Influence of antimicrobial treatment in the comfort of medical textiles
Bc. Lucie Žahourková KHT - 083
Vedoucí diplomové práce: Ing. Jan Marek, CSc.
Konzultant: Prof. Ing. Luboš Hes, DrSc.
Rozsah práce:
Počet stran ...70 Počet stran příloh....8 Počet obrázků...33 Počet tabulek...20
Prohlášení
Byla jsem seznámena s tím, že na mou diplomovou práci se plně vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., o právu autorském, zejména § 60 – školní dílo.
Beru na vědomí, že Technická univerzita v Liberci (TUL) nezasahuje do mých autorských práv užitím mé diplomové práce pro vnitřní potřebu TUL.
Užiji-li diplomovou práci nebo poskytnu-li licenci k jejímu využití, jsem si vědom povinnosti informovat o této skutečnosti TUL; v tomto případě má TUL právo ode mne požadovat úhradu nákladů, které vynaložila na vytvoření díla, až do jejich skutečné výše.
Diplomovou práci jsem vypracovala samostatně s použitím uvedené literatury a na základě konzultací s vedoucím diplomové práce a konzultantem.
V Liberci dne 1. června 2012
...
Lucie Žahourková
Poděkování
Dovoluji si touto cestou poděkovat Ing. Janu Markovi, CSc., za odborné vedení mé diplomové práce, jeho rady a čas, který mi věnoval. Dále bych chtěla poděkovat panu Ladislavu Kopeckému, za poskytnutí materiálu a Prof. Ing. Luboši Hesovi, DrSc. za jeho rady a připomínky k mé práci.
Anotace
Tato práce se zabývá vlivem antimikrobiálních úprav na komfort zdravotnických textilií. V teoretické části jsou uvedeny pojmy komfortu, metody měření a vztahy pro výpočet vybraných užitných vlastností zejména paropropustnosti, výparného odporu, měrné tepelné vodivosti, tepelného odporu, tepelné jímavosti a prodyšnosti.V experimentální části je uvedena charakteristika vzorků a vyhodnocena provedená měření, ze kterých jsou
vyvozeny závěry o vlivu průmyslově realizovaných bakteriostatických úprav na vybrané užitné vlastnosti.
Klíčová slova
Komfort, antimikrobiální textilie.
Anotation
This thesis deals with the influence of antimicrobial treatment of medical textiles for comfort. The theoretical part provides comfort concepts, measurement methods and formulas for calculating the utility of selected properties especially vapor permeability, evaporation resistance, heat conductivity, heat resistance, heat adsorption capacity and permeability. Experimental results of selected samples of antimicrobial fabrics
characterised in experimental part were concluded to evaluate impact of industrially used bacteriostatic finishings on the end-use (thermal comfort) properties.
Key words
Comfort, antimicrobial textiles.
Obsah
Úvod...9
1.Teoretická část...10
1.1Definice komfortu a diskomfortu...10
1.1.1Psychologický komfort oděvů...10
1.1.2Sensorický komfort oděvů...10
1.1.3Termofyziologický komfort oděvů...11
1.1.4Patofyziologický komfort...11
1.2Způsoby hodnocení termofyziologického komfortu...12
1.2.1Gravimetrická metoda...12
1.2.2Metoda DREO...12
1.2.3SKIN MODEL...12
1.2.4Potící se torzo...12
1.2.5Tepelný manekýn...13
1.2.6Bioklimatické komory...13
1.2.7FX-3300...13
1.2.8Permetest...13
1.2.9Alambeta...15
1.3Textilie pro zdravotnictví...18
1.4Bakteriostatický a bakteriocidní účinek...20
1.5Vlákno jako obal kapsule...20
1.6Antibakteriální prostředky (příklady používaných aktivních komponent)...21
1.7Mikroenkapsulace...21
1.7.1Metody enkapsulace v textilním průmyslu...23
1.7.2Polymery pro enkapsulaci...24
1.8Testování účinku antimikrobiálních látek...25
1.8.1Kvantitativní testy...26
1.8.2Kvalitativní testy...27
1.9Firmy nabízející textilní antimikrobiální úpravy...28
2.Experimentální část...29
2.1Metodika práce a použité materiály...29
2.1.1Charakteristika vzorků ...29
2.1.2Charakteristiky a označení tkanin...31
2.1.3Měření relativní paropropustnosti a výparného odporu na přístroji Permetest....32
2.1.4Měření tepelných vlastností na přístroji Alambeta...33
2.1.5Měření propustnosti pro vzduch na přístroji FX-3300...34
2.1.6Použité statistické metody zpracování výsledků...35
2.2Dosažené výsledky a jejich diskuse...36
2.2.1Měření relativní propustnosti pro vodní páru na přístroji Permetest...36
2.2.2Měření výparného odporu na přístroji Permetest...40
2.2.3Shrnutí výsledku získaných na přístroji Permetest...43
2.2.4Měření měrné tepelné vodivosti a tepelného odporu na přístroji Alambeta...44
2.2.5Měření tepelné jímavosti na přístroji Alambeta...47
1.1.1Shrnutí výsledku získaných na přístroji Alambeta...49
2.2.6Měření propustnosti pro vzduch na přístroji FX-3300...51
1.1.1Shrnutí výsledku získaných na přístroji FX-3300 ...53
3.Závěr...54
4.Seznam použité literatury:...56
5.Přílohy...58
Úvod
Během posledních let vzrostly požadavky na komfort textilií, vysoký komfort je často hlavním důvodem, proč je zákazník ochoten zaplatit za produkt větší částku. Je však pravdou, že zákazník si málokdy může ověřit, zda produkt splňuje požadované vlastnosti, proto je důležité pokud je kvalita doložena testy nebo je certifikována. . Ještě významnější je zajištění parametrů pro výrobky v kategorii pracovních ochranných prostředků, jejichž uplatnění na trhu je podmíněno kombinací předepsaných ochranných a funkčních parametrů.
Protože v době výroby speciálních textilií značně vzrostl počet produktů s antimikrobiální ú
inností, zabývá se tato diplomová práce vlivem antibakteriálních úprav na termofyziologický komfort. Teoretická část bude zaměřena na termofyziologický komfort textilií a způsoby jeho hodnocení. Podrobněji budou popsány přístroje Permetest [1], Alambeta [2], Fx-3300, protože tyto přístroje budou použity k získání potřebných hodnot pro experimentální část. Nespornou výhodou těchto přístrojů je jejich nedestruktivnost měřených vzorků a rychlé získání hodnot pro vyhodnocení komfortních vlastností. Dále budou uvedeny antibakteriální úpravy, způsoby jejich hodnocení a výhody těchto úprav.
V úvodu experimentální části budou uvedeny společnosti, které nabízejí produkty s antibakteriální účinností a jejich obchodní názvy, také budou charakterizovány funkční tkaniny používané ve zdravotnických zařízeních, které poskytne firma Licolor a. s..
Tkaniny se podle prvních představ o hodnocení těchto vzorků měly lišit v koncentraci antibakteriálních prostředků na ně aplikovaných. S ohledem na optimální koncentrace potřebné pro dosažení antimikrobiálního účinku se však práce soustředila na uspořádání, kdy se tkaniny budou lišit jen v materiálovém složení, v úpravách bělení, barvení, tisku a rozdílných bakteriostatických úpravách použitých v optimalizované provozní koncentraci.
Podstatná část bude zaměřena na měření vybraných termofyziologických vlastností a to především na měření relativní paropropustnosti, výparného odporu, měrné tepelné vodivosti, tepelného odporu, tepelné jímavosti a prodyšnosti. Hlavním cílem bude získané hodnoty porovnat a vyhodnotit vliv antibakteriálních úprav na komfort textilií.
1. Teoretická část
1.1 Definice komfortu a diskomfortu
Stav organismu, kdy jsou fyziologické funkce organismu v optimu, a kdy okolí včetně oděvu nevytváří žádné nepříjemné vjemy vnímané našimi smysly. Pocit komfortu je vnímán těmito lidskými smysly: hmat, zrak, sluch, čich. Pocit diskomfortu se vyznačuje nepříjemnými pocity tepla nebo chladu. Pocity tepla se dostavují při zvětšeném pracovním zatížení nebo při působení teplého a vlhkého klimatu. Pocity chladu se dostavují především jako reakce na nízkou teplotu klimatu nebo nízké pracovní zatížení[3].
Komfort dělíme na:
psychologický
sensorický
termofyziologický
patofyziologický
1.1.1 Psychologický komfort oděvů
Klimatická hlediska - oblečení, by mělo v první řadě respektovat tepelně – klimatické podmínky, které jsou podmíněny geograficky.
Sociální hlediska - mezi tyto hlediska patří věk, vzdělání a kvalifikace, sociální třída apod.
Ekonomická hlediska - zahrnují přírodní podmínky obživy, výrobní prostředky, úroveň technologie apod.
Historická hlediska - upřednostňování výrobků z přírodních materiálů nebo výrobků napodobující přírodu.
Kulturní hlediska - zahrnují zvyky, tradice, obřady, náboženství apod.
Skupinová a individuální hlediska - patří do oboru oděvního návrhářství a zahrnují módní vlivy, styl, barvy, osobní preference [3].
1.1.2 Sensorický komfort oděvů
Sensorický komfort zahrnuje vjemy a pocity člověka při přímém styku pokožky a první vrstvy oděvu. Pocity, které vznikají při styku pokožky a textilie mohou být příjemné,
jako pocit měkkosti nebo naopak nepříjemné, jako je pocit vlhkosti, škrábání, kousání apod.
Senzorický komfort lze rozdělit do dvou skupin:
a) Komfort nošení oděvů, který zahrnuje, povrchovou strukturu textilií, vybrané mechanické vlastnosti ovlivňující rozložení sil a tlaků v oděvním systému, schopnost textilií absorbovat a transportovat plynnou či kapalnou vlhkost s dopadem na své kontaktní vlastnosti.
b) Omak, lze charakterizovat hladkostí, tuhostí, objemností, tepelně-kontaktním vjemem. Tato veličina je velmi těžko hodnocena, protože je založena především na hodnocení subjektivních pocitů při kontaktu s textilií [3].
1.1.3 Termofyziologický komfort oděvů
Stav organismu, kdy jsou fyziologické funkce na optimální hodnotě a přitom okolí a ani samotný oblek nevytváří nepříjemné pocity a vjemy zaznamenané našim smyslovým ústrojím. Celkově se jedná o stav, kdy termofyziologické funkce lidského organismu jsou na optimální hladině a člověk tento stav vnímá jako pocit pohodlí.
Termofyziologický komfort textilií lze charakterizovat pomocí dvou základních parametrů: tepelného a výparného odporu. Výparný odpor charakterizuje tepelné účinky vnímané pokožkou vznikající v důsledku odparu potu. Zde rozlišujeme celkový výparný odpor oděvu a výparný odpor vrstvy vnějšího přilehlého vzduchu, tzv. mezní vrstvy.
Celkový tepelný odpor oděvu se sestává z odporu vlastního oděvu a tepelného odporu mezní vrstvy. Záleží tedy na tzv. vlhkostním gradientu [3].
Termofyziologický komfort nastává za těchto podmínek:
- teplota pokožky 33 - 35 °C
- relativní vlhkost vzduchu 50±10%
- rychlost proudění vzduchu 25±10 cm/s - obsah CO2 0,07%
- nepřítomnost vody a pokožce
1.1.4 Patofyziologický komfort
Patofyziologický komfort je určen působením chemických substancí obsažených v materiálu, ze kterého je oděv vyroben a mikroorganismů vyskytující se na lidské pokožce.
Působení těchto vlivů je ovlivněno odolností lidské pokožky a může vyvolat
například různá kožní onemocnění. Proto je nezbytné zabývat se vývojem oděvů, které nebudou působit dráždivost pokožky a mající antimikrobiální účinnost [3].
1.2 Způsoby hodnocení termofyziologického komfortu 1.2.1 Gravimetrická metoda
Přímá metoda
Invertovaná metoda
Jedná se o zjišťování relativní paropropustnosti podle normy ČSN 80 0855.
Zkouška probíhá v klimatizační skříni, zaručující teplotu na 20 ± 2°C, relativní vlhkost na 60 ± 2% a maximální rychlost proudění vzduchu na 0,2 m/s. Měření spočívá v umístění kruhového vzorku textilie na misku obsahující silikagel, následné zvážení před expozicí (G0) a po 6 hodinové expozici (G1). Výsledná relativní paropropustnost se vypočítá podle následujícího vzorce:
Prel [%] = (G1 - G0) / G0 Nevýhoda této metody je časová náročnost a nepřesnost [3].
1.2.2 Metoda DREO
Při této metodě, která trvá patnáct minut je vzorek upevněn na podložku mezi dvě polopropustné vrstvy. Pod spodní vrstvou je voda a přes vrchní vrstvu proudí suchý vzduch.
Spodní vrstva chrání a odděluje vzorek od hladiny vody a vrchní vrstva chrání před průnikem vzduchu. Ztráta je získávána odečítáním na stupnici skleněné kapiláry [3].
1.2.3 SKIN MODEL
Základem tohoto přístroje je vyhřívaná a zavlhčovaná porézní deska, která slouží k simulaci procesů přenosu tepla a hmoty u lidské pokožky. Měření může zahrnovat jeden nebo oba přenosy. Testování může probíhat za stacionárních nebo nestacionárních podmínek.
Zjišťování termofyziologického komfortu v ustálených podmínkách je předmětem normy ISO 11092[3].
1.2.4 Potící se torzo
Torzo je válec o velikosti lidského trupu, který simuluje lidské tělo tj. pokožka, podkoží, tuková vrstva, jádro. Potící torzo je umístěno vertikálně do klimatické komory a je vystaveno proudu vzduchu o rychlosti 2 m/s. Vodní nádrž pro simulaci potu je umístěna
na váze mimo klimatickou komoru. Na povrch torza jsou přiloženy zkoušené vzorky a systém je uzavřen vnějším pláštěm. Testy se provádí při pracovním zatížení 350 W a 500 W [3].
1.2.5 Tepelný manekýn
Tepelný manekýn simuluje lidské tělo, splňuje základní termoregulační funkce a je schopen i omezeného pohybu. Tepelný manekýn má 17 tepelných segmentů, které udržují povrchové teploty na průměrné hladině 33°C a které umožňují přesné měření elektrického příkonu. Z těchto hodnot PC vypočítá úrovně tepelného toku odváděného do okolí ze zmíněných segmentů [3].
1.2.6 Bioklimatické komory
Bioklimatické komory umožňují simulaci klimatických podmínek. Jde o uzavřené komory, které mají regulovatelné vyhřívání plášťových stěn a přívod vzduchu dané teploty a vlhkosti.Ve stěnách jsou vedeny kabely tepelných a vlhkostních čidel, snímačů tepů, dechů atd., jednotlivé hodnoty jsou zaznamenávány a vyhodnocovány [3].
1.2.7 FX-3300
Přístroj FX-3300 měří propustnost textilií pro vzduch, neboli prodyšnost. V případě, že je vzduch okolí chladný a oděv dostatečně prodyšný, je možné odvézt značnou část tepla z oděvního systému pomocí ventilace. Vysoká prodyšnost je tedy velmi důležitá u textilií určených pro fyzickou zátěž a naopak u textilií určených k zahřátí je důležité, aby prodyšnost byla co nejnižší pro zachování tepla. Přístroj je elektronický a jeho princip spočívá v měření vyvolaného průtoku vzduchu, který se vytvoří při tlakovém rozdílu mezi oběma povrchy testované textilie. Testovaná plocha činí 5 cm² nebo 20 cm² [3].
1.2.8 Permetest
Přístroj Permetest umožňuje měřit paropropustnost a tepelný odpor oděvů. Tento přístroj, který v roce 1990 patentoval Luboš Hes z Fakulty textilní Technické univerzity v Liberci, zaručuje rychlé a nedestrukční měření. Původní přístroj s analogovým výstupem byl v roce 2004 na Technické univerzitě v Liberci zmodernizován a nyní lze přístroj připojit k počítači, čímž se snadněji získá statistické zpracování výsledků. Jeho hlavní výhodou je získání výsledů během 2-3 minut a nedestrukční měření.
Měření je založeno na hodnocení úrovně tepelného toku procházejícího povrchem měřicího přístroje. Porézní měřicí povrch přístroje v jistém smyslu simuluje lidskou
pokožku, tzv. Skin modelu. Jeho zavlhčením se simuluje proces ochlazování při pocení.
Vlhkost v porézní vrstvě se mění v páru, a ta prostupuje textilií. Výparný tepelný tok se měří snímačem. Jeho hodnota je přímo úměrná paropropustnosti měřené textilie, resp.
nepřímo úměrná jejímu výparnému odporu. Kromě obou zmíněných veličin přístroj měří také tepelný odpor[3][4].
Výpočet termofyziologických vlastností z naměřených hodnot tepelného toku Stanovení relativní paropropustnosti
Přístroj Permetest měří relativní propustnost textilií pro vodní páry p [%], což je nenormalizovaný, ale velmi praktický parametr, kde 100% propustnost představuje tepelný tok qo vyvozený odparem z volné vodní hladiny o stejném průměru jaký má měřený vzorek. Zakrytí této hladiny měřeným vzorkem se pak tepelný tok sníží na hodnotu qv.
Platí: p = 100 (qv/qo) [%]
Volný povrch pokožky pak představuje 100% propustnost a zcela nepropustný znamená 0
% [4].
Stanovení výparného odporu
Parciální tlak vodní páry ve vzduchu Pa je veličina, která je určena z relativní vlhkosti vzduchu φ a jeho teploty ta Parciální tlak páry ve stavu nasycení Pm je funkcí teploty vzduchu, která je naprogramována v počítači přístroje [4].
Ret = (Pm -Pa) (qv¯¹ - qo¯¹)
Stanovení tepelného odporu
Měření probíhá v suchém režimu (bez vlhčení) stejným způsobem. Tepelný odpor Rct charakterizuje odpor proti prostup tepla vzorkem při definované teplotě tm jeho jedné strany a při přenosu tepla konvekcí z jeho druhé (vnější) strany do vzduchu o teplotě ta, přičemž tepelný odpor této vnější mezní vrstvy se odečítá. Protože se však odečítá tepelný odpor platící pro hladký měřící povrch, zatímco povrch skutečné textilie je drsný, je takto stanovená hodnota tepelného odporu jen přibližná. Zde platí vztah:
Ret = (tm -ta) (qv¯¹ - qo¯¹)
Přístroj je možné použít pro:
Měření tepelného oporu textilií při stabilizované teplotě textilie 32°C, nebo při zvoleném rozdílu teploty hlavice a teploty v kanálu v mokrém či suchém režimu.
Měření výparného odporu a relativní paropropustnosti textilií při izotermních podmínkách.
Měření výparného odporu a relativní paropropustnosti textilií při anizotermních podmínkách.
Přístroj byl instalován již ve 22 zemích světa, a to zejména u velkých výrobců textilií a oděvů. Kromě Evropy se používá například i v Austrálii, Brazílii a USA. Přístroje se využívají pro výzkumné účely, při vývoji nových výrobků a při certifikaci [4].
1.2.9 Alambeta
Alambeta je poloautomatický přístroj, který je kromě měření některých termofyzikálních parametrů textilií schopen i jejich statistického vyhodnocení. Přístroj simuluje reálné podmínky tím, že měřící hlavice je zahřátá na průměrnou teplotu lidské pokožky 32 °C, zatímco vzorek je udržován na teplotě 22 °C.
Pomocí přístroje Alambeta je možno měřit vlastnosti textilií, jako je tepelná vodivost , tepelná jímavost, tepelný odpor, tloušťka materiálu, teplotní vodivost a dále pak maximální tepelný tok nebo poměr maximálního a ustáleného tepelného toku [3] [5].
Tepelný tok
Tepelný tok q je množství tepla šířící se z hlavice přístroje o teplotě t2 do textilie o počáteční teplotě t1 za jednotku času [5]. Pro krátkou dobu kontaktu přibližně platí:
q = b ((t₂ - t₁)/(π . τ) )
Měrná tepelná vodivost
Součinitel měrné tepelné vodivosti λ představuje množství tepla, které proteče jednotkou délky za jednotku času a vytvoří rozdíl teplot 1 K. S rostoucí teplotou teplotní vodivost klesá; výsledná hodnota se dělí 103. Materiály, které mají vysokou hodnotu λ se označují jako vodiče, materiály s nízkou hodnotou λ jako izolátory. Nejmenší tepelnou vodivost mají materiály z velmi jemných vláken. Průměr vláken a tloušťka tepelnou vodivost zvyšují [5].
Plošný odpor vedení tepla
Plošný odpor vedení tepla r je dán poměrem tloušťky materiálu a měrné tepelné vodivosti. Udává, jaký odpor klade materiál proti průchodu tepla textilií. Čím nižší je tepelná vodivost, tím vyšší je tepelný odpor, hodnotu udávaná přístrojem Alambeta je nutno dělit 103. Z výše uvedeného vyplývá, že nízká tepelná vodivost a vysoký tepelný odpor charakterizují kvalitní tepelnou izolaci[5].
r = h / λ
Měrná teplotní vodivost
Měrná teplotní vodivost a vyjadřuje schopnost látky vyrovnávat teplotu. Čím je hodnota vyšší, tím se látka rychleji vyrovnává teplotě (při nestacionárním procesu), hodnota na displeji přístroje se dělí 106 [5].
a = λ / (c . ρ)
Tepelná jímavost
Tepelná jímavost b je jediný parametr, který charakterizuje tepelný omak a představuje množství tepla, které proteče při rozdílu teplot 1 K jednotkou plochy za jednotku času v důsledku akumulace tepla v jednotkovém objemu.
b = (λ . ρ . c)
Jako chladnější pociťujeme hmatem ten materiál, který má větší absorpční schopnost.
Tepelná jímavost je jediná vlastnost materiálů, která charakterizuje tepelný omak [5].
Popis přístroje:
Rozměry: 200 × 500 × 300 mm
Hmotnost: 15 kg
Příkon: 60 VA
Provozní podmínky: Teplota: 18 – 23 °C Relativní vlhkost: 10 – 80 %
Přítlak hlavice: Měnitelný v rozsahu 100 - 1000 Pa Tloušťka vzorku: 0,5 – 8,0 mm
Rozměr vzorku: min. 10 × 10 mm
Na základnu přístroje 6 (spodní část), který je vyhříván na teplotu okolí, se položí měřený vzorek 5. Hlavice 1, která je vyhřívaná na teplotu o cca 10 °C vyšší (obvykle 33
°C, tj. teplota kůže lidského těla), než je teplota okolí, se spustí a snímače tepelného toku 4 a 7 měří tepelné toky mezi jednotlivými povrchy. Současně je změřena i tloušťka materiálu h, jako vzdálenost měřících hlav. Součástí základny přístroje je termostat a teploměr, součástí měřící hlavice je teploměr 8, topné těleso 3, termostat 2 a tepelná izolace [5].
1.3 Textilie pro zdravotnictví
Použití textilií ve zdravotnictví je velice rozsáhlé, používají se například k výrobě oděvů nemocničního personálu, ložního prádla, chirurgických nití, obvazů, bariérových textilií, ale také k výrobě náhrad lidských tkání, orgánů, kostí a kůže.
Používají se pro neimplantační i implantační prostředky, pro mimotělní prostředky a pro prostředky pro hygienu a zdravotní péči. Využívá se vlastností jako je pevnost, poddajnost, tvarovatelnost, pružnost, prodyšnost pro plyny a propustnost pro kapaliny. U řady textilií se požaduje biokompatibilita a biodegradabilita.
Z přírodních materiálů je často využívána bavlna a přírodní hedvábí. U chemických vláken jde především o regenerovaná celulózová vlákna. Ze syntetických vláken jsou používána polyesterová, polyamidová, polyakrylonitrilová, polypropylenová a polyvinylalkoholová vlákna. Ve speciálních případech se využívají také vlákna polytetrafluoretylénová, skleněná, uhlíková, alginátová, kolagenová, chitinová, chitosanová a jiné.
Požadavky na spojení ochranných antimikrobiálních účinků a komfortu se týkají především kategorie oblečení, případně i lůžkovin. Hlavní účel oděvu pro zdravotnický personál je zabránit nebo omezit působení škodlivých vlivů pracovního prostředí na lidský organizmus, v některých speciálních případech naopak zabránit znečištění čistého prostředí člověkem.
Obecně musí pracovní oděv splňovat tyto parametry:
Přiměřená volnost - oděv nesmí nikde tísnit nebo omezovat pohyb při práci a zároveň nesmí nadměrnou volností způsobit úraz, např. zachycením do stroje.
Bezproblémové řešení zapínání - zapínání oděvu musí být řešeno tak, aby se nestalo rizikovým prvkem – krytí knoflíků (zejména u rukávů), stahovací šňůry, apod.
Konstrukce oděvu a skladba oděvu - konstrukce oděvu musí být zvolena tak, aby odpovídala pracovní činnosti a pracovnímu prostředí. Oděv musí mít dostatečný počet kapes potřebné velikosti, musí být kompatibilní s dalšími ochrannými pomůckami a měl by umožňovat snadné a rychlé oblékání, resp. svlékání.
Přiměřený oděvní komfort - oděvní komfort úzce souvisí s volbou vhodného materiálu pro dané prostředí a činnost. Často je nutno volit kompromis, protože oděv nesmí ztratit svou základní ochrannou funkci. Konstrukčně lze oděvnímu komfortu napomoci začleněním odvětrávacích prvků – otvorů nebo vsádek ze síťoviny.
Pro medicínské oděvní textilie se dosud převážně používaly bavlněné tkaniny. Tyto materiály však neměly žádný ochranný účinek proti virům, baktériím a mikroorganismům.
V posledních letech je požadavkem ochrana vůči mikroorganismům jak ze vzduchu, tak i kapalin. Používají se proto oděvní netkané textilie na jedno použití s voduodpudivou a oleofobní úpravou. Tyto typy netkaných textilií se vyrábějí technikami spun bond, melt blown nebo naplavováním. Často se používají textilie opatřené antimikrobiální úpravou, která omezuje působení mikroorganismů. Celá řada baktérií se běžně ukládá a množí na lidském těle a oděvních textiliích. Většina z nich není patogenní a neovlivňuje lidské zdraví [6][7][8]. Mikroorganismy mohou také porušovat textilie jak degradací, tak změnou odstínu vybarvení. Jsou příčinou vzniku nepříjemného zápachu textilií.
Hlavní výhody antimikrobiálního ošetření textilií tedy jsou:
1) Kontrola zápachu.
2) Ochrana proti změně barvy a struktury.
3) Snížení rizika kontaminace a přenosu infekcí mezi cykly praní.
1.4 Bakteriostatický a bakteriocidní účinek
Antimikrobiální úprava chrání uživatele textilie před působením mikroorganismů a vyvolává bakteriostatický nebo bakteriocidní účinek.
bakteriostatický účinek
zastavení buněčného růstu
počet buněk se nezvyšuje
buňky se nedělí bakteriocidní účinek
zastavení buněčného cyklu (růst, dělení)
ztráta životaschopnosti buněk
odumírání buněk
K novým funkčním principům v této oblasti náleží mikroenkapsulace, která zajistí pomalé uvolňování aktivních komponent uložených v permeabilní polymerní kapsli.
Speciální vlastnosti, mezi které například patří bakteriocidnost, pohlcovače pachů, vůně, nebo repelentní účinek, mohou být zapouzdřeny nejen v mikrokapslích, ale také v samotném vlákně [10].
1.5 Vlákno jako obal kapsule
Aktivní látka může být enkapsulována ve vlákně následovně:
a) Aktivní látka je v podobě emulze vmíchána do roztoku polymeru před zvlákněním a po zvláknění zůstane uzavřena v polymeru vlákna.
b) Využití porézního povrchu vlákna jako stěny kapsule. Do pórů pronikne aktivní látka a následně se póry izolují převrstvením povrchu polymerním filmem.
1.6 Antibakteriální prostředky (příklady používaných aktivních komponent)
• Kovy a kovové sloučeniny (stříbro, měď, zinek, kysličníky, sulfity kovů, keramika s obsahem kovů).
• Kvartérní amoniové soli.
• N-fenylamidy.
• Živočišné polysacharidy (chitin, chitosan).
• Estery mastných kyselin.
• Fenolické sloučeniny (chloroxifenol).
1.7 Mikroenkapsulace
Mikroenkapsulace je proces při kterém se vytváří polymerní schránka okolo kapek nebo částic materiálu jádra. Výsledkem procesu mikroenkapsulace jsou tak zvané mikrokapsule, které jsou definovány jako částice kulovitého nebo nepravidelného tvaru o velikosti v rozmezí padesát až dvatisíce μm. Mezi nejvýznamnější vlastnosti mikrokapsulí patří kontrolované a řízené uvolnění aktivní komponenty uložené v jádru kapsle, které může proběhnout jak okamžitě, tak i v řádu několika měsíců. Na rychlost uvolnění aktivní komponenty mají vliv parametry ve stavbě mikrokapsule jako například: poměr mezi velikostí vrstev obalu a jádra, chemická struktura polymeru, velikost částic apod.
Morfologie mikrokapsulí závisí na tom, jakým procesem a mechanizmem kapsule vznikly a jaké vlastnosti měl použitý materiál [10].
Typy částic:
a) Monolitický typ se vyznačuje bodovým rozložením aktivní komponenty v polymerní matrici.
b) Jednojaderný typ má jádro zřetelně oddělené od obalu (nejběžnější).
c) Vícejaderný typ má více jednotlivých oddělených jader, tato jádra se mohou skládat ze dvou čí více druhů aktivních komponent.
d) Dvoustěnný typ se skládá ze dvou či více rozdílných polymerních obalů. Jeden druh polymeru může v tomto případě tvořit polymerní matrici a jeden či více polymerů pak tvoří polymerní obal.
e) Dvoujaderný typ má jádro tvořící se z dvou nebo více různých aktivních komponenta (jedno jádro obklopuje druhé).
f) Mikrokapsule, kde jsou uvnitř jedné mikrokapsule enkapsulovány ještě další mikrokapsule o menší velikosti.
Existují tyto typy obalů:
Obal porézní, který zajišťuje postupnou emisi enkapsulovaných látek.
Obal neporézní, který zajišťuje tzv. termotropní uvolňování tedy v reakci na tepelný podnět se začnou enkapsulované látky uvolňovat [9] .
Variantou jsou i neporézní, trvale nepropustné enkapsulované systémy. Mohou reagovat změnou objemu obsahu kapsle – bobtnáním, nebo změnou skupenství obsažených aktivních náplní, která se projevuje uvolněním či pohlcením skupenského tepla spojeného s fázovou změnou (Phase change materials – PCM).
1.7.1 Metody enkapsulace v textilním průmyslu
Základní metody enkapsulace lze rozdělit na metody chemické, fyzikálně-chemické a mechanické. Mezi chemické metody řadíme především polymeraci a polykondenzaci.
Mezi fyzikálně – chemické metody patři například koacervace, extrakce a odpaření rozpouštědla, zesíťování apod. Mechanické postupy zahrnuji různé varianty rozprašování, extruze, obalování apod. [10].
Chemické metody
Disperzní polymerace Suspenzní polymerace Emulzní polymerace Polykondenzace
Fyzikálně - chemické metody
Extrakce a odpaření rozpouštědla Zesíťování polymerní suspenze Koaceravace
Mechanické metody
Laminace Rozprašování Impregnace
1.7.2 Polymery pro enkapsulaci
Na mikroenkapsulaci se hodí některé polymery více než jiné. Výběr vhodného polymeru k mikroenkapsulaci ovlivňují jeho vlastnosti jako například:
schopnost adsorbovat se na aktivní látku tvořící jádro
kompatibilita (respektive nekompatibilita) polymeru a jádra
účel použití
chemické a mechanické vlastnosti
Typ polymerů Příklady přírodní polymery
polysacharidy algináty, celulóza, cyklodextriny, chitosan, pektin, škrob
deriváty celulózy etyl-, metyl-, karboxymetyl-, hydroxypropylcelulóza,acetáty celulózy
proteiny želatina, albumin, kasein, glutin, fibrinogen
polyhydroxykyseliny polyhydroxyalkanoáty (PHA), např. polyhydroxybutyrát syntetické
polymery
polykondenzáty polyuretany, polymočoviny, fenolové pryskyřice,aminopryskyřice, silikony
polyestery PET
polyhydroxidové
kyseliny polylaktáty, polyglykoláty, polykaprolaktany a jejich kopolymery polyanhydridy různé polyanhydridy lineárních, cyklických a aromatických kyselin polyamidy nylon 6-10, polylysin
vinylové polymery polystyren, polyakrylamidy
1.8 Testování účinku antimikrobiálních látek
Textilie jsou obecně vystaveny rozdílnému působení mikroorganismů a při testování by se s tím mělo počítat. Testování účinnosti ošetření proti mikroorganismům (houbám, plísním) je rozdílné oproti testování účinnosti ničení bakterií. Druhy vláken a tkanin použitých pro vzorky mohou také ovlivnit testování, protože tkaniny mohou být složeny z vláken, které jsou svým charakterem hydrofilní nebo hydrofobní, což ovlivní kompatibilitu vzorku s inokulem.
K změření antimikrobiálního účinku testovaných textilií, je zapotřebí vybrat správné metody s přesně stanovenými podmínkami. Tyto podmínky musí urychlit proces růstu mikrobů, aby bylo možné sledovat výsledky v reálném časovém horizontu. Tyto metody lze rozdělit na kvantitativní a kvalitativní metody. Kvantitativní metody zahrnují součet aktuálního množství obsahu mikrobů v látce. Kde výsledky bývají vyjádřeny procentně nebo celočíselně v souladu s úrovní znečištění. Kvalitativní metody jsou považovány spíše za subjektivní metody, používající jako hodnotící prvek místa bez známek mikrobiálního znečištění [11].
Doporučené antimikrobiální testy
Hydrofilní materiály Hydrofobní materiály
AATCCTM30 AATCCTM30
AATCCTM100 AATCCTM147
AATCCTM147 AATCCTM100*
ASTM E2149 ASTM E2149
ASTM G2190 ASTM G2190
DIN/EN/ISO 20645 DIN/EN 14119
DIN/EN 14119 DIN/EN/ISO 20645
EN/ISO 20743 EN/ISO 20743*
ISO 846 ISO 846
JIS L 1902 JIS L 1902*
JIS Z 2801
*pouze s vhodným detergentem
1.8.1 Kvantitativní testy
Mezi běžně užívané kvantitativní testovací metody patří:
AATCC TM 100 (americká asociace chemiků a koloristů pro práci s textiliemi)
JIS L 1902 (japonská průmyslová norma)
ISO 20743 (mezinárodní organizace pro vývoj norem)
ASTM E2149 METODA "shake flask"
Nevýhody kvantitativních metod jsou:
Časová a finanční náročnost.
Nutnost přesného zacházení se vzorkem a inokulum (čistota prostředí).
Závislost na technické úrovni.
AATCC TM 100 používá půdu s obsahem vysokých hodnot živin, aby byly získány požadované hodnoty bakterií pro inokulaci. Úroveň živin je mnohem vyšší, než za skutečných podmínek. Test AATCC TM 100 je opakován třikrát, kvůli nestálosti mikrobiologických látek. Používá se zejména pro hodnocení kvality vojenského oblečení, které je vystaveno vysokému zašpinění [11].
JIS L 1902 je testování vyvinuté v Japonsku. Tato metoda používá nízkou hodnotu živin, což může ovlivnit testování, které vykazuje pozitivnější výsledky pro antimikrobiální látky jako je stříbro a kationové antimikrobiální systémy. Nižší hodnoty živiny vyžadují precizní znalosti pracovníků, kteří zpracovávají výsledné hodnoty. JIS L 1902 je nejuniverzálnější metodou zkoumání účinnosti. Používá rozumnou úroveň živin, simuluje skutečné podmínky a dovoluje porovnání s ostatními antimikrobiálními systémy [11].
ISO 20743 je norma na podobné bázi jako JIS L 1902, ale toto testování dovoluje větší proměnlivost v podmínkách testování. Nevýhodou je náročnost porovnávání jednotlivých výsledků z různých laboratořích [11].
ASTM E2149 METODA "shake flask" se liší od předešlých metod, vyžaduje jednoduší techniky při stálých podmínkách a je výrazně rychlejší. Vzorek tkaniny o hmotnosti jednoho gramu je ponořen do baňky s 50 ml inokulního roztoku, se kterou se zatřese. Obsah bakterií je 105ml-1. Doba testování je okolo 1 hodiny. Po určeném čase pracovník vloží již smíchaný roztok na speciálně upravený agar a vloží do inkubační nádoby na 18-24 hodin a poté spočítá celkový počet bakterií [11].
1.8.2 Kvalitativní testy
AATCC TM 147 je kvalitativní zónový test, který je využíván zejména v lékařství.
Metody JIS L 1902 a ISO 20743 mají kvalitativní části, které se v této metodě projevují.
Dno Petriho misky je naplněno agarem s obsahem živin, přes který je umístěn pruh s organickými látkami. Dále je testovaný vzorek položen přes pruhy s organickými látkami.
Tato metoda poskytuje vizuální demonstraci ochrany proti mikroorganismům, zóna vytvářená kolem upraveného materiálu ukazuje, zda se antimikrobiální systém šíří či nikoliv. Výsledky však mohou klamat, protože například prvky s obsahem stříbra se nebudou v agaru šířit, jelikož se sváží s proteiny obsaženými v živinách. Také není bráno v potaz šíření mikroorganismů dále do struktury textilie. Proto nelze prokazatelně hodnotit dosaženou účinnost antimikrobiální úpravy aplikované na textilii [11].
AATCC TM30 (část 3) slouží k testování plísní. Testy plísní jsou komplexně kvalitativní. Při samotném testování je vzorek položen na povrch agaru s obsahem živin, který je zaočkován sporami Aspergillus niger. Organické látky a vzorek je uchován v inkubační nádobě po sedm dní (běžná doba pro zrání plísní) a poté ohodnocen v souladu s aktivitou jednotlivých plísní. Hodnoty jsou od 0 do 2, kde 0 je pro žádný výskyt, 1 pro výskyt plísní spatřený pouze mikroskopem a 2 pro výskyt, který je běžně viditelný lidským okem [11].
AATCC TM30 (část 4) používá ošetřený a neošetřený pruh tkaniny s obsahem živin, postříkaný směsí spor plísní. Takto připravený vzorek je umístěn do sklenice s vrstvou destilované vody na dně a uzavřen. Po inkubační době se změří výskyt plísní na sledovaném vzorku. Tato metoda oproti metodě AATCC TM30 (část 3) není tak agresivní a zobrazuje lépe rozdílnosti mezi ošetřenými a neošetřenými vzorky [11].
1.9 Firmy nabízející textilní antimikrobiální úpravy
Antimikrobiální vlákna
Obchodní název Společnost
RHOVYL´AS® RHOVYL
AMICOR® COURTAULDS
AMICOR PLUS® COURTAULDS
SILFRESH® NOVACETA
MICROSAFE AM® HOECHST-CELANESE
BACTEKILLER® KANEBO
LIVERFRESH N® KANEBO
LIVERFRESH A® KANEBO
LUFNEN VA® KANEBO
SA 30® KURARAY
BULFUR® UNITIKA
FV 4503® AZOTA-LENZING
CHITOPOLY® FUJI-SPINNING
THUNDERON® NIHO SANMO DYING
Antimikrobiální úpravy textilií
AEGIS® DEVAN
VANTOCIL IB® ZENECA
ACTICIDE® THOR
KATHON® ROHM ET HAAS
PREVENTOL® BAYER
BIO-PRUF® MORTON
SANIGARD®
ACTIFRESH® CLARIANT-SANITIZED
ULTRAFRESH ® THOMSON RESEARCH ASSOCIATES
Finální antimikrobiální úpravy vláken
AEGIS® DEVAN
EOSY® UNITIKA
EASOF® UNITIKA
UNIFRESHER® UNITIKA
BIOSIL B 89® TOYOBO
BIOCHITON® ASAHI CHEM. IND.
BIO-PRUF® MORTON
2. Experimentální část
2.1 Metodika práce a použité materiály 2.1.1 Charakteristika vzorků
Tkaniny ke zkouškám na přístrojích Alambeta, Permetest a FX-3300 poskytla firma Licolor a. s., k finální antimikrobiální úpravě byly použity přípravky Sanitized T 99 - 19, Clariant, Švýcarsko a ULTRAFRESH NM-V2 TRA, Kanada.
Bakteriostatické úpravy SanLic a Fresh
SanLic je jen obchodní název firmy Licolor a.s., tato úprava je patentována společnostmi SANITIZED/Clariant. Provádí se pomocí produktu Sanitized T 99 -19 liq.
Funkce a charakteristiky úpravy jsou uvedeny níže.
Funkce produktu Sanitized T 99 - 19 liq
Chrání před vznikem nepříjemných zápachů způsobených bakteriemi
Podstatné (o více než tři řády) snížení počtu bakterií na materiálu, testovaná metodou JIS L 1902 v biologické laboratoři Sanitized AG v Burgdorfu.
Permanentní úprava (stálé v praní i vyvářce, testováno).
Dermatologicky testováno - klinické hodnocení zdravotnického prostředku bez klinické zkoušky provedeno Dermatovenerologickou klinikou VFN v Praze Charakteristika produktu Sanitized T 99 - 19 liq
Kationaktivní, samozesíťující reaktivní produkt.
Chemické složení:Dimethyltetradecyl(3-(trimethoxysilyl)propyl) ammonium chloride
Chemický vzorec: C22H50ClNO3Si
Úprava je určena pro textilní materiály CO, PES, PA, WO
Vynikající teplotní stabilita úpravy - nad 170°C.
Vynikající snášenlivost pro lidskou pokožku ( test OECD 406).
Doporučen pro Oeko-Tex 100, třída II - IV.
Žádné těžké kovy, formaldehyd či arsen.
Neobsahuje chlorované organické látky (AOX).
Fresh je také obchodní název firmy Licolor a.s., tato úprava je patentována společností THOMSON RESEARCH ASSOCIATES. Provádí se pomocí produktu ULTRAFRESH NM-V2. Funkce a charakteristiky úpravy jsou uvedeny níže.
Funkce produktu ULTRAFRESH NM-V2
Chrání před vznikem nepříjemných zápachů způsobených bakteriemi
Snížení počtu bakterií na materiálu, testovaná metodou AATCC 100-1988 ve Všeobecné fakultní nemocnici v Praze.
Permanentní úprava (stálé v praní i vyvářce, testováno - VFN v Praze).
Dermatologicky testováno - VFN v Praze Charakteristika produktu ULTRAFRESH NM-V2
Úprava je určena pro textilní materiály CO, WO a syntetické textilie.
Aplikace produktu ULTRAFRESH NM-V2 klocovacím nebo vytahovacím způsobem.
Chemické složení: Phenol,5-chloro-2-(2,4-dichlorophenoxy)- organochlorid
Chemický vzorec: C12H7Cl3O2
Vynikající snášenlivost pro lidskou pokožku .
2.1.2 Charakteristiky a označení tkanin
Vzorek A1 - tkanina ve vazbě plátnové s plošnou hmotností 145g/m², materiálové složení 100 % bavlna. Tkanina je po bělení opatřena bakteriostatickou úpravou SanLic s použitím antimikrobiálního přípravku Sanitized T 99 - 19.
Vzorek A2 - tkanina ve vazbě plátnové s plošnou hmotností 145g/m², materiálové složení 100 % bavlna. Tkanina je po bělení, bez bakteriostatické úpravy.
Vzorek B1 - tkanina ve vazbě plátnové s plošnou hmotností 145g/m², materiálové složení 100 % bavlna. Tkanina je po barvení opatřena bakteriostatickou úpravou SanLic s použitím antimikrobiálního přípravku Sanitized T 99 - 19.
Vzorek B2 - tkanina ve vazbě plátnové s plošnou hmotností 145g/m², materiálové složení 100 % bavlna. Tkanina je po barvení, bez bakteriostatické úpravy.
Vzorek C1 - tkanina ve vazbě plátnové s plošnou hmotností 145g/m², materiálové složení 50 % bavlna/50% polyester. Tkanina je po tisku opatřena bakteriostatickou úpravou FRESH s použitím antimikrobiálního přípravku ULTRAFRESH NM-V2.
Vzorek C2 - tkanina ve vazbě plátnové s plošnou hmotností 145g/m², materiálové složení 50 % bavlna/50% polyester. Tkanina je po tisku, bez bakteriostatické úpravy.
Z každé tkaniny bylo odstřiženo osmnáct vzorků o rozměrech 200 x 200 mm, všechny vzorky byly označeny podle druhu tkaniny. Pět vzorků z každé tkaniny je určeno k měření na přístroji Alambeta, tři vzorky k měření na přístroji Permetest a deset vzorků na přístroji FX-3300.
Před samotným měření byli vzorky ručně vyprány při 60 ˚C za použití univerzálního pracího prostředku a vyžehleny, aby nečistoty a zvrásnění na vzorkách nezkreslili hodnoty měření. Vzorky ze 100% bavlny působili více zmačkaným dojmem než vzorky 50% polyester/50% bavlna.
Po sérii měřeních na přístrojích Alambeta, Permetest a FX-300 byly vzorky vyprány v pěti pracích cyklech při teplotě 60 °C v alkalické prací lázni Derva Rent s ph 13 - 14. Protokol praní je přiložen v příloze číslo 1. Pro textilie v této oblasti využití je běžné opakované praní s podstatně vyšším počtem cyklů, ale z technických a časových omezení této práce, nebylo možno vyšší počet cyklů prověřovat.
2.1.3 Měření relativní paropropustnosti a výparného odporu na přístroji Permetest
K měření vlastností jako jsou relativní paropropustnost a výparný odpor textilie byl použit přístroj Permetest. Počítač je ovládán pomocí programu PERTEM. Po zapnutí a ustálení přístroje proběhne referenční fáze měření bez vzorku stisknutím tlačítka START, během které se přístroj nastaví dle zadaných parametrů. Poté se vloží na měřící hlavici referenční textilie, která je normovaná a dodávaná s přístrojem. Stisknutím tlačítka START je tato textilie změřena. Na hodnoty této textilie je nutné přístroj kalibrovat. Po kalibraci přístroje následuje již samotné měření. Měří se vždy jednou bez vzorku a jednou se vzorkem. Vzorek se vkládá na hlavici přístroje rubovou stranou směrem dolů. Na každém vzorku byla provedena celkem tři měření. Jednotlivé výsledky se vkládaly do souboru příslušného vzorku. Nakonec byly počítačem statisticky vyhodnoceny. Přístroj zobrazil relativní paropropustnost textilie v %, její výparný odpor v m²Pa/W a příslušné variační koeficienty v %. Samotné měření je prováděno při standardních podmínkách:
Teplota vzduchu: 21 ± 1 °C Vlhkost vzduchu: 25 ± 1 %
2.1.4 Měření tepelných vlastností na přístroji Alambeta
Měření tepelných vlastností spočívá v průchodu tepelných toků q1(t) a q2(t) povrchy vzorku od neustáleného stavu k ustálenému. Měření je prováděno při standardních podmínkách:
Teplota vzduchu: 21 ± 1 °C Vlhkost vzduchu: 25 ± 1 % Přítlak hlavice: 200 Pa
Před samotným měřením je podle interní normy č. 23-3004,02/01 spuštěna měřící hlavice na zkušební vzorek a přístroj je poté vypnut a znovu zapnut. Tento postup lépe připraví přístroj k měření.
Dále je vzorek vložen na základnu přístroje, vzorek se umístí lícovou stranou na podložku, rubovou stranou směrem k měřící hlavici. Poté se stiskne tlačítko ST. Tím je spuštěn proces měření, kdy se měřící hlavice spouští dolů na vzorek textilie. Když je měření dokončeno, hlavice vyjede opět nahoru a na displeji se zobrazí výsledek měření.
Do statistiky se tyto výsledky ukládají tlačítkem EN a poté se může měřící proces opakovat u dalších vzorků. Po změření posledního vzorku se tlačítky EN a RL zobrazí vypočítané statistické hodnoty, ve kterých lze listovat pomocí tlačítka RL. Po ukončení měření se statistické hodnoty vymažou tlačítky EN a ST.
2.1.5 Měření propustnosti pro vzduch na přístroji FX-3300
K měření propustnosti pro vzduch byl použit přístroj FX-3300, který je nedestruktivní a měření trvá měně než dvě minuty. Měření spočívá v měření vyvolaného průtoku vzduchu, který se vytvoří při tlakovém rozdílu mezi oběma povrchy testované textilie. Toto měření je prováděno při standardních podmínkách:
Teplota vzduchu: 21 ± 1 ºC Vlhkost vzduchu: 25 ± 1 % Tlak: 200 Pa
Na tomto přístroji bylo na každém vzorku provedeno deset měření.
Po zapnutí jsou na přístroji zvoleny jednotky, v kterých chceme získat naměřené hodnoty, v tomto případě 1/m²/s. Dále je vzorek vložen na základnu přístroje, lícovou stranou vzhůru a hlavice je přitlačena na vzorek. Poté co se hodnoty ustálí, je měření dokončeno, hlavice se zvedne a poté se může měřící proces opakovat u dalších vzorků.
2.1.6 Použité statistické metody zpracování výsledků
Aritmetický průměr je statistická veličina, která vyjadřuje typickou hodnotu popisující soubor mnoha hodnot. Definice aritmetického průměru je , tzn. součet všech hodnot vydělený jejich počtem.
Směrodatná odchylka vyjadřuje rozptyl hodnot kolem střední hodnoty, resp. jak hustě jsou kolem tohoto průměru seskupeny. Směrodatná odchylka je vždy kladné číslo a je vždy změřena ve stejných jednotkách jako originální data.
Interval spolehlivosti je dán dolní a horní mezí intervalu. Meze jsou ovšem náhodné veličiny, které se vypočítávají na základně hodnot ve výběru a mění se tedy od výběru k výběru. Tento interval je konstruován tak, aby pokryl skutečnou hodnotu parametru základního souboru s vysokou pravděpodobností. Pravděpodobnost udává spolehlivosti odhadu a značí se (1- α). Název pro tento interval je 100(1- α)% interval spolehlivosti.
Požadujeme-li vysokou spolehlivost odhadu, volíme pravděpodobnost (1- α) blízkou jedničce.
Pro tyto výpočty je zvolen (1- α) rovno 0,95, tedy je použit 95% interval spolehlivosti [12].
2.2 Dosažené výsledky a jejich diskuse Měřené vzorky a jejich vlastnosti
Použité vzorky
Typ textilie
Aplikované
úpravy Materiálové složení Vazba Plošná hmotnost Vzorek A1 Tkanina Bělení, SanLic 100 % BA Plátnová 145g/m²
Vzorek A2 Tkanina Bělení 100 % BA Plátnová 145g/m²
Vzorek B1 Tkanina Barvení, SanLic 100 % BA Plátnová 145g/m²
Vzorek B2 Tkanina Barvení 100 % BA Plátnová 145g/m²
Vzorek C1 Tkanina Tisk, FRESH 50 % BA/50% PES Plátnová 145g/m² Vzorek C2 Tkanina Tisk 50 % BA/50% PES Plátnová 145g/m²
2.2.1 Měření relativní propustnosti pro vodní páru na přístroji Permetest Naměřené průměrné hodnoty relativní propustnosti pro vodní páru na přístroji Permetest
Použité vzorky Paropropustnost [%] před praním Paropropustnost [%] po 5 cyklech praní
Vzorek A1 79,23 77,37
Vzorek A2 76,77 74,73
Vzorek B1 80,10 76,40
Vzorek B2 75,03 75,17
Vzorek C1 79,37 76,23
Vzorek C2 79,63 77,57
Na grafech relativní paropropustnosti před a po pracích cyklech jsou zaznamenány hodnoty třech jednotlivých měření, ze kterých byly získány základní statistické hodnoty.
Obrázek 10: Graf relativní paroproustnosti vzorků před pracími cykly.
Obrázek 11: Graf relativní paroproustnost vzorků po pěti pracích cyklech.
α = hladina významnosti (0,05), n = počet měření (3), t = tabulky Studentova rozdělení
Použité vzorky
Základní statistické hodnoty před pracími cykly Aritmetický průměr[%] Směrodatná
odchylka
95% Interval spolehlivosti
˂ dolní hranice; horní hranice ˃
Vzorek A1 79,23 1,38 ˂ 78,70; 81,56 ˃
Vzorek A2 76,77 1,06 ˂ 74,98; 78,55 ˃
Vzorek B1 80,10 0,62 ˂ 79,05; 81,15 ˃
Vzorek B2 75,03 1,71 ˂ 72,15; 77,92 ˃
Vzorek C1 79,37 3,13 ˂ 74,10; 84,64 ˃
Vzorek C2 79,63 2,50 ˂ 75,42; 83,85 ˃
Použité vzorky
Základní statistické hodnoty po pěti pracích cyklech Aritmetický průměr
[%] Směrodatná odchylka
Vzorek A1 77,37 1,15
Vzorek A2 74,73 1,62
Vzorek B1 76,40 1,87
Vzorek B2 75,17 3,44
Vzorek C1 76,23 3,06
Vzorek C2 77,57 2,12
Obrázek 12: Graf vlivu pracích cyklů na relativní paropropustnost.
Vliv pracích cyklů na relativní paropropustnost znázorňuje graf vlivu pracích cyklů na relativní paropropustnost, na kterém jsou zaznamenány průměrné hodnoty relativní paropropustnosti před pracími cykly a po pěti pracích cyklech. U vzorků po praní došlo k následujícím změnám p [%]:
BA 100% - bělená s funkční úpravou SanLic → snížení o 1,86 procent BA 100% -bělená, neupravená → snížení o 2,04 procent
BA 100% - barvená s funkční úpravou SanLic → snížení o 3,7 procent BA 100% -barvená, neupravená → zvýšení o 0,07 procent
BA/PES 50%/50% - potisk s funkční úpravou Fresh → snížení o 3,14 procent BA/PES 50%/50% - potisk, neupravená → snížení o 2,06 procent
Lze vyvodit závěry o tom, že hodnoty relativní paropropustnosti po a před pracími cykly, nevedou ke zjištění zásadních rozdílů v původních a výchozích hodnotách relativní paropropustnosti.
Na tomto grafu jsou také znázorněny dolní a horní hranice 95% intervalu spolehlivosti, které jsou také uvedeny v předešlých tabulkách základních statistických hodnot.
Obrázek 13: Graf porovnání relativní paroproustnosti.
Textilie BA100% - bělená s úpravou SanLic má o 2,46 procent vyšší p [%], než textilie neupravená. Textilie BA100% - barvená s úpravou SanLic má o 5,07 procent vyšší p [%], než textilie neupravená. Z naměřených hodnot lze vyvodit závěry o tom, že funkční antimikrobiální úprava SanLic neovlivňuje negativně relativní paropropustnost. Stejné závěry lze vyvodit i o funkční antimikrobiální úpravě Fresh, což je patrné z naměřených hodnot zobrazených na grafu porovnání relativní paropropustnosti. Rozdíly v hodnotách relativní paropropustnosti lze přisoudit zejména nízké plošné hmotnosti textilií, která má za následek tyto rozdíly.
Na tomto grafu jsou znázorněny dolní a horní hranice 95% intervalu spolehlivosti, které jsou uvedeny v předešlých tabulkách základních statistických hodnot.
2.2.2 Měření výparného odporu na přístroji Permetest Naměřené průměrné hodnoty výparného odporu na přístroji Permetest
Použité vzorky Výparný odpor Ret [m²Pa/W] před praním
Výparný odpor Ret [m²Pa/W]
po 5 cyklech praní
Vzorek A1 1,7 1,8
Vzorek A2 2,1 2,1
Vzorek B1 1,8 1,9
Vzorek B2 2,3 2,0
Vzorek C1 1,7 1,9
Vzorek C2 1,4 1,8
Obrázek 14: Graf výparného odporu vzorků před pracími cykly.
Na grafech výparného odporu před a po pracích cyklech jsou zaznamenány hodnoty jednotlivých měření, ze kterých byly získány základní statistické hodnoty.
Obrázek 15: Graf výparného odporu vzorků po pěti pracích cyklech.
Použité vzorky
Základní statistické hodnoty před pracími cykly Aritmetický průměr
[m²Pa/W] Směrodatná odchylka 95% Interval spolehlivosti
˂dolní hranice; horní hranice ˃
Vzorek A1 1,73 0,12 ˂ 1,54; 1,93 ˃
Vzorek A2 2,10 0,10 ˂ 1,93; 2,27 ˃
Vzorek B1 1,80 0,10 ˂ 1,63; 1,97 ˃
Vzorek B2 2,33 0,21 ˂ 1,98; 2,68 ˃
Vzorek C1 1,67 0,25 ˂ 1,24; 2,09 ˃
Vzorek C2 1,43 0,15 ˂ 1,18; 1,69 ˃
Použité vzorky
Základní statistické hodnoty po pěti pracích cyklech Aritmetický průměr
[m²Pa/W] Směrodatná odchylka
Vzorek A1 1,80 0,10
Vzorek A2 2,07 0,15
Vzorek B1 1,90 0,20
Vzorek B2 2,00 0,35
Vzorek C1 1,93 0,25
Vzorek C2 1,77 0,21
Obrázek 16: Graf vlivu pracích cyklů na výparný odpor.
Vliv pracích cyklů na výparný odpor znázorňuje graf vlivu pracích cyklů na výparný odpor, na kterém jsou zaznamenány průměrné hodnoty výparného odporu před pracími cykly a po pěti pracích cyklech. U vzorků po praní došlo k následujícím změnám Ret [m²Pa/W]:
BA 100% - bělená s funkční úpravou SanLic → zvýšení o 0,1 [m²Pa/W]
BA 100% -bělená, neupravená → bez změny
BA 100% - barvená s funkční úpravou SanLic → zvýšení o 0,1 [m²Pa/W]
BA 100% -barvená, neupravená → B2 - snížení o 0,3 [m²Pa/W]
BA/PES 50%/50% - potisk s funkční úpravou Fresh → zvýšení o 0,2 [m²Pa/W]
BA/PES 50%/50% - potisk, neupravená → zvýšení o 0,4 [m²Pa/W]
Lze vyvodit závěry o tom, že hodnoty před pracími cykly po pracích cyklech, nevedou ke zjištění zásadních rozdílů v původních a výchozích hodnotách výparného odporu.
Na tomto grafu jsou také znázorněny dolní a horní hranice 95% intervalu spolehlivosti, které jsou také uvedeny v předešlých tabulkách základních statistických hodnot.
Obrázek 17: Graf porovnání výparného odporu.
Textilie BA100% - bělená s úpravou SanLic má výparný odpor o 0,4 nižší než než textilie neupravená. Textilie BA100% - barvená s úpravou SanLic má výparný odpor o 0,5 nižší než textilie neupravená. BA/PES 50%/50% - potisk s funkční úpravou Fresh má výparný odpor o 0,3 vyšší než textilie neupravená. Tedy funkční antimikrobiální úprava SanLic a Fresh neovlivňují negativně výparný odpor textilií. Opět se tyto rozdíly mohou přisoudit nízké plošné hmotnosti textilií.
Vliv funkčních úprav je zobrazen na grafu porovnání výparného odporu. Na tomto grafu jsou znázorněny dolní a horní hranice 95% intervalu spolehlivosti, které jsou uvedeny v předešlých tabulkách základních statistických hodnot.
2.2.3 Shrnutí výsledku získaných na přístroji Permetest
Z výsledků získaných na přístroji Permetest, na kterém proběhla tři měření před pracími cykly a tři měření po pěti pracích cyklech, lze vytvořit závěry, že funkční ochranné
vlastnosti textilií jsou dosahovány bez zásadního negativního vlivu na hodnoty relativní paropropustnosti a výparného odporu. Je patrné, že textilie materiálového složení BA/PES 50%/50% negativně neovlivňuje hodnocené parametry, je tedy vhodné volit konstrukci s obsahem syntetického PES podílu v tomto poměru, která zvyšuje životnost textilie v opakovaném využití a nemá zásadní negativní vliv na uživatelský komfort. Toto tvrzení potvrzují výsledky hodnocení nositelů získané z projektu MPO CR ZDRATEX [13].
2.2.4 Měření měrné tepelné vodivosti a tepelného odporu na přístroji Alambeta
Naměřené průměrné hodnoty měrné tepelné vodivosti a tepelného odporu na přístroji Alambeta
Tabulka č. 12: Průměrné hodnoty měrné tepelné vodivosti a tepelného odporu textilií před praním a po praní.
Použité vzorky
Měrná tepelná vodivost [W/m.K]
před praním
Měrná tepelná vodivost [W/m.K ]
po 5 cyklech praní
Tepelný odpor [m².K/ W] před
praním
Tepelný odpor [m².K/W]
po pěti cyklech praní
Vzorek A1 0,0473 0,0579 0,0091 0,0072
Vzorek A2 0,0477 0,0540 0,0100 0,0081
Vzorek B1 0,0499 0,0600 0,0085 0,0075
Vzorek B2 0,0482 0,0531 0,0090 0,0091
Vzorek C1 0,0435 0,0463 0,0104 0,0083
Vzorek C2 0,0439 0,0516 0,0086 0,0073
Na grafech měrné tepelné vodivosti a tepelného odporu před a po pracích cyklech jsou zaznamenány hodnoty jednotlivých měření, ze kterých byly získány základní statistické hodnoty.
Obrázek 18: Graf měrné tepelné vodivosti před pracími cykly.
Obrázek 19: Graf měrné tepelné vodivosti po pěti pracích cyklech.
Obrázek 20: Graf plošného odporu vedení tepla před pracími cykly.
Obrázek 21: Graf plošného odporu vedení tepla po pěti pracích cyklech.
α = hladina významnosti (0,05), n = počet měření (5), t = tabulky Studentova rozdělení
Použité vzorky
Základní statistické hodnoty před pracími cykly Aritmetický
průměr Směrodatná odchylka 95% Interval spolehlivosti
˂ dolní; horní hranice ˃
λ r λ r λ r
Vzorek
A1 0,0473 0,0091 0,0007 0,0008 ˂0,0466;0,0480˃ ˂0,0084;0,0099˃
Vzorek
A2 0,0477 0,0100 0,0028 0,0020 ˂0,0450;0,0504˃ ˂0,0081;0,0119˃
Vzorek B1 0,0499 0,0085 0,0018 0,0005 ˂0,0482;0,0516˃ ˂0,0080;0,0090˃
Vzorek B2 0,0482 0,0090 0,0006 0,0002 ˂0,0476;0,0487˃ ˂0,0089;0,0092˃
Vzorek C1 0,0435 0,0104 0,0020 0,0019 ˂0,0416;0,0454˃ ˂0,0086;0,0121˃
Vzorek C2 0,0439 0,0086 0,0025 0,0008 ˂0,0415;0,0464˃ ˂0,0079;0,0093˃
Použité vzorky
Základní statistické hodnoty po pěti pracích cyklech Aritmetický
průměr Směrodatná odchylka 95% Interval spolehlivosti
˂ dolní; horní hranice ˃
λ r λ r λ r
Vzorek
A1 0,0579 0,0072 0,0021 0,0003 ˂0,0559;0,0599˃ ˂0,0070;0,0075˃
Vzorek
A2 0,0540 0,0081 0,0015 0,0003 ˂0,0525;0,0554˃ ˂0,0078;0,0084˃
Vzorek B1 0,0600 0,0075 0,0014 0,0003 ˂0,0587;0,0614˃ ˂0,0072;0,0078˃
Vzorek B2 0,0531 0,0091 0,0030 0,0010 ˂0,0503;0,0559˃ ˂0,0082;0,0100˃
Vzorek C1 0,0463 0,0083 0,0010 0,0002 ˂0,0453;0,0472˃ ˂0,0082;0,0085˃
Vzorek C2 0,0516 0,0073 0,0032 0,0003 ˂0,0486;0,0547˃ ˂0,0070;0,0075˃
Obrázek 22: Graf vlivu pracích cyklů na měrnou tepelnou vodivost.