الألياف والمنسوجات المضادة للبكتيريا وإزالة الروائح الكريهة

خلاصة: تتناول هذه المقالة بشكل أساسي أهمية وطرق إنتاج الأقمشة والمنسوجات المضادة للبكتيريا والمزيلة للروائح، وتصنيف المنسوجات المختلفة المضادة للبكتيريا والمزيلة للروائح، بالإضافة إلى طرق الاختبار والمعايير.

1. نظرة عامة

تلعب الكائنات الدقيقة دورًا هامًا في الحفاظ على التوازن الطبيعي للأنظمة البيئية، وذلك بفضل صغر حجمها وبنيتها البسيطة. تُصنف هذه الكائنات عمومًا إلى ثلاث مجموعات بناءً على خصائصها: كائنات دقيقة غير خلوية ذات خصائص بدائية النواة، وكائنات دقيقة ذات خصائص حقيقية النواة. معظم الكائنات الدقيقة غير ضارة، بل قد تكون مفيدة للإنسان؛ إلا أن بعضها قد يُشكل خطرًا على صحة الإنسان والكائنات الحية الأخرى. تُعرف هذه الكائنات الدقيقة الضارة التي تُسبب الأمراض باسم مسببات الأمراض.

أنواع مهمة من الكائنات الحية الدقيقة

• البكتيريا

تُعدّ البكتيريا أكثر أنواع الكائنات الدقيقة انتشارًا وتنوعًا، وتُصنّف أساسًا إلى مكورات، وعصيات، وبكتيريا حلزونية الشكل بناءً على شكلها. تنتشر البكتيريا بكثرة في الطبيعة، ويرتبط بعضها ارتباطًا وثيقًا بصحة الإنسان. فعلى سبيل المثال، يمكن أن تُسبّب بكتيريا المكورات العنقودية الذهبية التهابات جلدية ومشاكل صحية أخرى، بينما تُعدّ بكتيريا حمض اللاكتيك مُكوّنًا هامًا من البروبيوتيك التي تُنظّم الميكروبات المعوية.

• الفطريات

تُعدّ الخميرة والعفن مجموعتين رئيسيتين من الفطريات، ولكل منهما دورٌ في العديد من الصناعات، كصناعة الأغذية حيث تُستخدم الخميرة في التخمير وصناعة النبيذ، بينما تُساعد الفطريات في تحليل المواد العضوية وتُساهم في عمليات تصنيع المضادات الحيوية. وبالرغم من دورها في بعض الصناعات والأنظمة البيئية، إلا أن بعض أنواع الفطريات، كالفطر الأبيض، قد تُسبب أمراضًا مثل قدم الرياضي، مما يُؤثر سلبًا على صحة الإنسان.

• الفيروسات والكائنات الحية الدقيقة الأخرى

تعتمد الكائنات الدقيقة غير الخلوية، كالفيروسات، على الخلايا المضيفة للبقاء على قيد الحياة، ويمكن أن تسبب أمراضًا خطيرة كالإنفلونزا وكوفيد-19. إضافةً إلى الفيروسات، تلعب الأوليات والبكتيريا الزرقاء أدوارًا مهمة في النظم البيئية، وتُستخدم في تطبيقات صناعية متنوعة.

ضرورة استخدام المنسوجات المضادة للبكتيريا والمزيلة للروائح

تلعب المنسوجات دورًا في حياتنا اليومية لأنها تلامس بشرتنا مباشرة؛ لذا فإن الحفاظ على نظافتها أمر ضروري لأسباب تتعلق بالنظافة والصحة العامة.

• تأثير الكائنات الدقيقة على الألياف الطبيعية

تميل المواد الطبيعية كالقطن والصوف إلى جذب الكائنات الدقيقة نظرًا لقدرتها على امتصاص الرطوبة بسهولة، وهي خاصية تُعرف باسترطابية النسيج. في المناطق ذات الرطوبة العالية، تتكاثر الكائنات الدقيقة مثل فطر الرشاشية السوداء وفطر البنسيليوم بسرعة على ألياف القطن، مما يُسبب نمو العفن الذي يظهر على شكل اصفرار على سطح الألياف، ورائحة كريهة، وانخفاض في متانتها.

• قضايا خاصة بالألياف الاصطناعية

على الرغم من أن الألياف الاصطناعية تفتقر إلى بعض العناصر في تركيبها، إلا أن الزيوت والمواد المضافة المستخدمة أثناء التصنيع قد توفر العناصر الغذائية الضرورية لنمو البكتيريا. فعلى سبيل المثال، يمكن للمركبات الدهنية الملتصقة بألياف البوليستر أن تدعم نمو بكتيريا الإشريكية القولونية، مما يؤدي إلى تغير لون النسيج وتدهور أدائه بمرور الوقت.

• تكوّن الروائح وأضرارها

يُفرز جسم الإنسان إفرازات طبيعية، منها العرق الذي يُغذي الكائنات الدقيقة الموجودة فيه. وعندما تُحلل هذه الكائنات مكونات العرق، تُطلق مواد مثل الأحماض الدهنية غير المشبعة والأمونيا، مما قد يُسبب روائح كريهة. وهذا لا يجعل ارتداء الملابس غير مريح فحسب، بل قد يُسبب تهيجًا للجلد أيضًا.

باختصار، يُعدّ ابتكار أقمشة ذات خصائص مزيلة للروائح حلاً قيماً للمشاكل المذكورة آنفاً. ويساهم هذا التطور في تعزيز رضا المستخدمين وتحسين الصحة العامة.

تطوير المنسوجات المضادة للبكتيريا والروائح

يعود تاريخ الأقمشة المضادة للميكروبات إلى العصور القديمة في مصر قبل حوالي 4000 عام، حيث استخدم الناس الأعشاب والمعادن لحفظ المنسوجات وإطالة عمرها. وفي القرن العشرين، أدت التطورات في التكنولوجيا الكيميائية إلى تحسين تقنيات التشطيب المضادة للبكتيريا. وخلال الحرب العالمية الثانية، لعبت التكنولوجيا المضادة للميكروبات دورًا هامًا في معالجة الزي العسكري للحفاظ على نظافة الجنود في ظروف صعبة.

• تقنيات ما بعد التنظيم

في البداية، اعتمدت معالجة الأقمشة بمواد مضادة للبكتيريا والروائح بشكل كبير على رشّها أو وضع مواد عليها. ورغم بساطة هذه الطريقة، إلا أن فعاليتها المضادة للبكتيريا تتضاءل مع مرور الوقت، وخاصة بعد الغسيل المتكرر.

• تطوير ألياف مضادة للبكتيريا

في تسعينيات القرن الماضي، بدأ الباحثون بدراسة دمج العناصر مباشرةً في تركيبات الألياف لإنتاج ألياف ذات خصائص مضادة للبكتيريا تدوم طويلاً. ويعزز هذا النهج بشكل كبير من متانة الأقمشة وسلامتها.

• الاتجاهات المستقبلية

أدى ازدياد الوعي بأهمية الحفاظ على البيئة إلى زيادة الاهتمام باستكشاف المواد الطبيعية المضادة للبكتيريا، مثل الكيتوزان ومستخلصات النباتات، لإنتاج أقمشة صديقة للبيئة ومضادة للبكتيريا. ومن المتوقع أن تتطور المنسوجات المضادة للبكتيريا والروائح لتشمل خيارات أكثر تنوعًا لتلبية احتياجات السوق المتزايدة.

2. عامل التشطيب المضاد للبكتيريا وآلية عمله المضادة للبكتيريا

تلعب العوامل المضادة للبكتيريا دورًا في منح المنسوجات خصائص مضادة للبكتيريا، وتؤثر الأنواع والخصائص المحددة لهذه العوامل بشكل مباشر على مدى فعالية الخصائص المضادة للبكتيريا للمنسوجات. ويمكن أن يؤدي الاختيار والتطبيق المناسبان لهذه العوامل إلى تحسين نظافة المنسوجات ومتانتها بشكل كبير.

العوامل التي يجب مراعاتها عند تقييم واختيار العوامل المضادة للميكروبات

يتضمن اختيار الأدوية المضادة للبكتيريا مراعاة عوامل مختلفة بعناية، مثل؛

• التأثير المضاد للبكتيريا: ينبغي أن تتمتع العوامل المضادة للبكتيريا بخصائص مضادة للبكتيريا واسعة النطاق وتأثيرات مثبطة كبيرة على البكتيريا المسببة للأمراض الشائعة (مثل المكورات العنقودية الذهبية والإشريكية القولونية) والفطريات.
• متانة:يجب أن يكون الأداء المضاد للبكتيريا مستقرًا في ظل ظروف الضوء والرطوبة والغسيل المتكرر.
• أمان: يجب أن تكون العوامل المضادة للبكتيريا غير سامة لجسم الإنسان، وغير مهيجة للجلد، وأن تستوفي متطلبات حماية البيئة.
• التوافق:يجب أن تكون العوامل المضادة للبكتيريا متوافقة مع الركائز النسيجية وألا يكون لها آثار ضارة على الخصائص الفيزيائية للألياف.
• اقتصاد:تُعد تكلفة الإنتاج عاملاً مهماً يحد من التطبيقات واسعة النطاق، مما يتطلب تحقيق التوازن بين الأداء والسعر.

تصنيف عوامل التشطيب المضادة للبكتيريا

تُصنف أنواع مختلفة من عوامل التشطيب بشكل أساسي على أنها مركبات غير عضوية أو مواد عضوية أو منتجات طبيعية اعتمادًا على تركيبها الكيميائي وأصولها، ولكل منها فوائد واستخدامات محددة.

• العوامل المضادة للبكتيريا غير العضوية

تلتصق الأيونات المعدنية، مثل تلك الموجودة في العوامل المضادة للبكتيريا غير العضوية، بجدران الخلايا الميكروبية وتُغير بنيتها لمنع نمو البكتيريا بفعالية عبر سلالات مختلفة، مع تأثيرات طويلة الأمد. بعض المواد، مثل الفضة النانوية، معروفة على نطاق واسع بفعاليتها وأمانها في تطبيقات الأقمشة، على الرغم من سعرها المرتفع مقارنةً بالخيارات الأخرى المتاحة اليوم.

• عوامل مضادة للبكتيريا عضوية

من بين المواد الطبيعية ذات الخصائص المميزة أملاح الأمونيوم الرباعية ومركبات الغوانيدين، بالإضافة إلى مواد أخرى مثل الفينولات. تعمل هذه المواد إما عن طريق اختراق أغشية الخلايا أو تثبيط عمل الإنزيمات، مما يؤدي إلى قتل البكتيريا بفعالية. على سبيل المثال، يمكن لمركبات الأمونيوم الرباعية تدمير البكتيريا عن طريق الالتصاق بجدران خلاياها وتغيير وظيفة الغشاء. بالمقارنة مع العوامل المضادة للبكتيريا، فإن العوامل العضوية أسهل في التخصيص، ولكن قد لا تدوم فعاليتها لفترة طويلة.

• عوامل مضادة للبكتيريا من المنتجات الطبيعية

تُعدّ المستخلصات النباتية، مثل زيت شجرة الشاي وزيت الشيح، والمواد المشتقة من الحيوانات، مثل الكيتوزان والليزوزيم، عوامل مضادة للبكتيريا تتميز بخصائصها القوية المضادة للبكتيريا، فضلاً عن كونها صديقة للبيئة بفضل قابليتها للتحلل الحيوي، وهو ما يُمثّل جانبًا واعدًا لمستقبل إنتاج المنسوجات الذي يركز على الاستدامة والحفاظ على البيئة. وتؤدي قدرة الكيتوزان على التفاعل مع أغشية الخلايا من خلال شحنته الموجبة إلى تعطيل بنيتها، وهي خاصية ساهمت في انتشاره الواسع في المنسوجات الطبية.

آلية عمل عوامل التشطيب المضادة للبكتيريا المضادة للبكتيريا

تعمل عوامل التشطيب المضادة للميكروبات على منع أو القضاء على الكائنات الدقيقة باستخدام طرق عمل محددة.

التأثير الجسدي: يمكن أن يساعد تعديل بنية سطح النسيج، مثل إنشاء غشاء نانوي، في منع الميكروبات من الالتصاق به.

التأثير الكيميائي: يتضمن التفاعل الكيميائي قتل الكائنات الدقيقة عن طريق إطلاق مواد فعالة، مثل أيونات المعادن أو الجذور الحرة.

التأثير البيولوجي: استخدام استجابة المواد المضادة للبكتيريا والكائنات الدقيقة مثل التدخل في أنظمة الإنزيمات لوقف تكاثرها ونموها.

3. إنتاج الألياف المضادة للبكتيريا

شهدت السنوات الماضية تحسينات وتطورات مستمرة في عملية تصنيع الألياف المضادة للبكتيريا من خلال دمج العناصر المضادة للبكتيريا داخل الألياف نفسها لإطالة فعالية المنسوجات المضادة للبكتيريا وعمرها الافتراضي مع تعزيز مصداقيتها البيئية وعمليتها.

إنتاج ألياف الكيتين والكيتوزان

الكيتين والكيتوزان مركبان مشتقان من قشور الجمبري وسرطان البحر، والمعروفان بخصائصهما القوية المضادة للبكتيريا وتوافقهما مع الكائنات الحية.

عملية الإنتاج

تتضمن عملية إنتاج ألياف الكيتين والكيتوزان استخدام تقنية الغزل. وتتكون العملية الأساسية من الخطوات التالية:

1. قم بإذابة الكيتين أو الكيتوزان لتحضير محلول الغزل؛
2. اعصر محلول الغزل من خلال المغزل وشكّل الألياف الأولية في حمام التخثر؛
3. يتم إجراء عمليات التمديد والغسل والتجفيف وغيرها من المعالجات على ألياف حديثي الولادة للحصول على ألياف مضادة للبكتيريا.

أمثلة تطبيقية

تُستخدم ألياف الكيتين في المجال الطبي، مثل ضمادات الجروح والخيوط الجراحية، كما تُستخدم أيضًا في الملابس الوظيفية المصممة لخصائص مضادة للبكتيريا وقابلة للتهوية.

إنتاج ألياف مضادة للبكتيريا مخلوطة

يتم إنتاج الألياف المضادة للبكتيريا المخلوطة عن طريق دمج العوامل البكتيرية مع بوليمرات المصفوفة من خلال عملية الغزل، مما يساعد على الحفاظ على التوازن بين الفعالية المضادة للبكتيريا والقوة الميكانيكية مما يجعلها تقنية حاسمة لإنتاج الألياف الوظيفية.

خصائص العملية

1. امزج جزيئات الفضة النانوية، وهي عوامل مضادة للبكتيريا، جيداً مع المادة الرئيسية للبوليمر.
2. قم بتحضير الألياف باستخدام طرق الغزل بالصهر أو الغزل الرطب.
3. ضمان استقرار وفعالية العوامل من خلال إدارة توزيعها بعناية.

المزايا

تتميز الأقمشة المخلوطة بالقوة والمتانة مع الحفاظ على خصائصها المضادة للبكتيريا بشكل فعال حتى بعد غسلات متعددة، في سيناريوهات الغسيل المتكرر، وتتيح عمليات تصنيع فعالة على نطاق واسع.

4. إنتاج المنسوجات المضادة للبكتيريا

تتضمن عملية تصنيع الأقمشة استخدام تقنيات تكنولوجية مختلفة لمنح المواد النسيجية خصائص فعالة مضادة للبكتيريا من خلال طرق معالجة وتصنيع محددة قد تختلف بناءً على خصائص المنتج وسيناريوهات الاستخدام.

طرق معالجة الأقمشة بمواد مضادة للبكتيريا

تتم إضافة الخصائص إلى الأقمشة عادةً بعد مرحلة المعالجة الأولية من خلال طرق مثل التشريب أو الطلاء.

• طريقة الغمر

تتضمن تقنية الغمر نقع المادة في محلول للتشطيب المضاد للبكتيريا لتغطية سطح الألياف بالعامل المضاد للبكتيريا قبل المضي قدماً في عمليات التجفيف والمعالجة - وهي عملية مباشرة قابلة للتطبيق على مجموعة متنوعة من أنواع الأقمشة.

• طريقة الطلاء

تتضمن العملية مزج المواد، مع مواد الطلاء وتطبيقها بشكل موحد على أسطح الأقمشة لإنشاء طبقة واقية تقاوم نمو البكتيريا بشكل فعال وتدوم لفترة طويلة؛ ومع ذلك، قد يؤثر ذلك قليلاً على ملمس الأقمشة وقابليتها للتهوية.

• طريقة الصباغة بالدرفلة

تتضمن عملية الصباغة بالوسادة تطبيق مواد كيميائية على أسطح الأقمشة بشكل مستمر، وهي عملية مناسبة تمامًا للإنتاج الصناعي بكميات كبيرة. وقد أثبتت هذه العملية كفاءتها في زيادة معدلات الإنتاج، ولها تطبيقات واسعة في معالجة المنسوجات المنزلية، مثل أغطية الأسرة والستائر، لأغراض مضادة للبكتيريا.

أمثلة على التشطيبات المضادة للبكتيريا للأقمشة

على سبيل المثال، باستخدام عامل تشطيب مضاد للبكتيريا يُسمى DC 570،0، يتم تثبيت المكونات النشطة المضادة للبكتيريا على أسطح الأقمشة بإحكام عبر تفاعلات كيميائية، ويُظهر مقاومة عالية للغسيل مع توفير فوائد مضادة للبكتيريا واسعة النطاق. كما تشير الدراسات إلى فعالية BEGOODTEX المضادة للبكتيريا قماش مقاوم للهب بشكل دائمتبقى نسبة التنظيف أعلى من 90% بعد خضوعها لـ 50 دورة غسيل.

5. إنتاج المنسوجات ذات الرائحة النفاذة

تعمل مزيلات الروائح النسيجية على إزالة الروائح من الأقمشة من خلال عمليات مثل طرق المعالجة وامتصاص أو تحلل جزيئات الرائحة الموجودة في النسيج نفسه. ومع استمرار تزايد رغبة المستهلكين عالميًا في تحسين جودة حياتهم، يزداد الطلب في السوق على المنسوجات المصممة لمكافحة الروائح الكريهة.

آلية إزالة الروائح الكريهة في مزيلات الروائح

تعمل مزيلات العرق على تحويل جزيئات مثل الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين إلى مواد ذات رائحة خفيفة أو معدومة باستخدام الامتزاز الكيميائي أو التفاعلات التحفيزية. يُعد الكربون المنشط مثالاً على مادة قادرة على امتصاص الجزيئات بفضل طبيعتها المسامية؛ بينما تعمل محفزات أكسيد المعادن على تحليل جزيئات الرائحة من خلال تفاعلات الأكسدة والاختزال.

تصنيع الألياف المخففة للروائح

الألياف المزيلة للروائح هي نوع من الألياف يُصنع بإضافة مكونات مزيلة للروائح، مثل مسحوق الكربون النشط وجزيئات أكسيد المعادن، إلى عملية تصنيع الألياف نفسها. لا تقتصر فوائد هذه الألياف الفريدة على امتصاص الروائح الكريهة فحسب، بل تتميز أيضاً بمتانتها العالية وخصائصها الصديقة للبيئة.

تدفق العملية:

1. إن إنشاء مزيج رئيسي من البوليمر مع إضافة مزيل للروائح هو الخطوة في هذه العملية.
2. استخدام تقنية الغزل بالصهر لتحويل المادة المركزة إلى ألياف.
3. تحسين خصائص الألياف من خلال تحسين خصائص سطحها بعد الإنتاج.

طريقة تشطيب إزالة روائح الأقمشة

تتم إزالة الروائح الكريهة من الأقمشة بشكل أساسي باستخدام تقنيات مثل طلاء القماش بمواد معينة أو غمره ورشه بمزيلات الروائح لتعزيز التحكم في الروائح في المنسوجات اليومية مثل الملابس الرياضية والمفروشات المنزلية.

تقييم تأثير إزالة الروائح

يتضمن تقييم فعالية إزالة الروائح عادةً مراقبة التغيرات في تركيزات المركبات العضوية المتطايرة وإجراء تقييمات حسية لقياس التغيرات في شدة رائحة النسيج بشكل فعال.

6. طرق ومعايير اختبار الأداء المضاد للبكتيريا للمنسوجات

تستخدم BEGOODTEX تكنولوجيا اختبار متقدمة. يعد اختبار فعالية الأقمشة أمرًا بالغ الأهمية لتقييم تأثيرها العملي، وعادة ما يتضمن تحليلات نوعية وكمية، كنهج شائع.

تصنيف أساليب الاختبار

1. التحليل النوعي:

قم بتقييم فعالية الخصائص عن طريق قياس حجم المنطقة التي يتم فيها تثبيط نمو البكتيريا باستخدام تقنية انتشار الأجار.

2. التحليل الكمي:

طريقة لحساب المستعمرات؛ تقدير الفعالية من خلال مراقبة الاختلافات في كمية الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في العينة.

اختيار سلالات الاختبار

تماشياً مع الإرشادات وحالات الاستخدام الواقعية، فإن السلالات البكتيرية الشائعة الاستخدام لأغراض الاختبار هي كما يلي؛

• بالبكتيريا:المكورات العنقودية الذهبية والإشريكية القولونية.
• الفطريات:المبيضات البيضاء.

طريقة تقييم الأداء المضاد للبكتيريا

يتضمن تقييم فعالية أي منتج مضاد للبكتيريا عادةً النظر في عوامل مثل معدل فعاليته المضادة للبكتيريا وحجم منطقة التثبيط التي يُحدثها على الأسطح التي يُطبق عليها مع مرور الوقت. علاوة على ذلك، يُعد اختبار مدى سهولة احتفاظ الأقمشة بخصائصها بعد الغسيل جانبًا بالغ الأهمية لتحديد التأثير الدائم للمعالجة المضادة للبكتيريا.

المعايير الدولية:

يعتمد اختبار فعالية الأقمشة في صناعة النسيج حالياً بشكل كبير على العديد من المعايير الدولية الراسخة.

• ISO 20743:تُستخدم لتقييم خصائص المنسوجات.
• AATCC 100:تقييم الخصائص المضادة للبكتيريا للمنسوجات المعالجة.

توفر هذه الإرشادات أساليب اختبار معتمدة في الصناعة لضمان اتساق وموثوقية أداء المنتج.

7. استكشاف أقمشة بيغودتكس المضادة للبكتيريا والمثبطة للهب

بيجودتكس عروض مضاد للبكتيريا عالي الأداء ومثبط للصمام الأقمشةصُممت حلولنا النسيجية المبتكرة لكبح نمو البكتيريا والفطريات، مما يضمن أعلى مستويات النظافة والسلامة الصحية. وقد أفادت التقارير أن النسيج المضاد للبكتيريا والعفن الذي توفره شركة BEGOODTEX يحافظ على معدل كبح يزيد عن 90% حتى بعد 50 غسلة، مما يُعد دليلاً على متانة وفعالية المعالجة المُطبقة على النسيج.