Fibras e têxteis antibacterianos e desodorizantes

Resumo: Este artigo apresenta principalmente a importância e os métodos de produção de tecidos e têxteis antibacterianos e desodorizantes, a classificação de diferentes têxteis antibacterianos e desodorizantes, bem como os métodos e normas de teste.

1. Visão geral

Os microrganismos desempenham um papel fundamental na manutenção do equilíbrio natural dos ecossistemas, sendo suas características principais o seu pequeno tamanho e estruturas simples. Eles são geralmente classificados em três grupos com base em suas propriedades: microrganismos acelulares com características procarióticas e aqueles com características eucarióticas. A maioria dos microrganismos é inofensiva ou até mesmo benéfica para os seres humanos; no entanto, alguns podem representar riscos à saúde humana e de outros seres vivos. Esses microrganismos nocivos, capazes de causar doenças, são conhecidos como patógenos.

Espécies importantes de microorganismos

• Bactérias

As bactérias são o tipo de microrganismo mais amplamente distribuído e diverso, classificadas principalmente em cocos, bacilos e espiroquetas com base em sua morfologia. Elas estão amplamente presentes na natureza, e algumas estão intimamente relacionadas à saúde humana. Por exemplo, o Staphylococcus aureus pode causar infecções de pele e outros problemas de saúde, enquanto as bactérias do ácido lático são um componente importante dos probióticos, que podem regular a microbiota intestinal.

• Fungos

Dois grupos principais de fungos são as leveduras e os bolores, que desempenham papéis em diversas indústrias, como a produção de alimentos, onde as leveduras são utilizadas na fermentação e na fabricação de vinho, enquanto os fungos auxiliam na decomposição de materiais orgânicos e também contribuem para os processos de fabricação de antibióticos. Apesar de seus papéis em certas indústrias e ecossistemas, alguns tipos de fungos, como o fungo branco, podem causar doenças como o pé de atleta, afetando negativamente a saúde humana.

• Vírus e outros microrganismos

Microorganismos não celulares, como os vírus, dependem de células hospedeiras para sobreviver. Podem causar doenças graves como a gripe e a COVID-19. Além dos vírus, protozoários e cianobactérias também desempenham papéis importantes nos ecossistemas e são utilizados em diversas aplicações industriais.

A necessidade de têxteis antibacterianos e desodorizantes

Os têxteis desempenham um papel importante no nosso dia a dia, pois entram em contato direto com a nossa pele; portanto, manter a sua limpeza é essencial, tanto por razões de higiene quanto para o nosso bem-estar geral.

• O impacto dos microrganismos nas fibras naturais

Materiais naturais como o algodão e a lã tendem a atrair microrganismos devido à sua capacidade de absorver umidade com facilidade, conhecida como higroscopicidade. Em áreas com altos níveis de umidade, microrganismos como o Aspergillus niger e o Penicillium podem se multiplicar rapidamente nas fibras de algodão, causando o crescimento de mofo, que se manifesta como descoloração amarelada na superfície das fibras, odor desagradável e diminuição da resistência.

• Questões específicas relacionadas a fibras sintéticas

Embora as fibras sintéticas careçam de elementos em sua composição, os óleos e aditivos aplicados durante a fabricação podem fornecer os nutrientes essenciais para a proliferação de bactérias. Por exemplo, compostos lipídicos aderidos às fibras de poliéster podem favorecer o crescimento da Escherichia coli, resultando na descoloração do tecido e na degradação de seu desempenho ao longo do tempo.

• Formação e danos dos odores

Os seres humanos produzem secreções naturalmente. O suor serve de nutriente para os microrganismos presentes no corpo. Quando esses microrganismos decompõem os componentes do suor, liberam substâncias como ácidos graxos insaturados e amônia, que podem causar odores desagradáveis. Isso não só torna o uso de roupas desconfortável, como também pode irritar a pele.

Em essência, a criação de tecidos com propriedades desodorizantes demonstra ser uma solução valiosa para os problemas mencionados acima. Esse desenvolvimento desempenha um papel importante no aumento da satisfação do usuário e na promoção do bem-estar público.

O desenvolvimento de têxteis antibacterianos e odoríferos

As origens dos tecidos antimicrobianos remontam ao Egito Antigo, há cerca de 4000 anos, quando as pessoas utilizavam ervas e minerais para preservar e prolongar a vida útil dos tecidos. No século XXI, os avanços na tecnologia química levaram ao aprimoramento das técnicas de acabamento antibacteriano. Durante a Segunda Guerra Mundial, a tecnologia antimicrobiana desempenhou um papel importante no tratamento de uniformes militares para manter a higiene dos soldados em condições adversas.

• Técnicas de pós-organização

Inicialmente, as propriedades antibacterianas e de controle de odores em tecidos dependiam muito de tratamentos como a pulverização ou aplicação de substâncias na superfície do tecido. Embora esse método seja simples, sua eficácia antibacteriana tende a diminuir com o tempo, principalmente após lavagens repetidas.

• Desenvolvimento de fibras antibacterianas

Na década de 1990, pesquisadores começaram a investigar a integração de elementos diretamente na estrutura das fibras para criar fibras com propriedades antibacterianas duradouras. Essa abordagem aumenta consideravelmente a resistência e a segurança dos tecidos.

• Tendências Futuras

A crescente conscientização sobre a conservação ambiental despertou o interesse na exploração de materiais antibacterianos naturais, como a quitosana e extratos vegetais, para a criação de tecidos antibacterianos ecológicos. Espera-se que, no futuro, os tecidos antibacterianos e resistentes a odores evoluam para opções mais versáteis, a fim de atender às crescentes necessidades do mercado.

2. Agente de acabamento antibacteriano e mecanismo antibacteriano

Os agentes antibacterianos desempenham um papel importante ao conferir propriedades antibacterianas aos têxteis, e os tipos e características específicos desses agentes têm um impacto direto na eficácia das propriedades antibacterianas dos têxteis. A seleção e aplicação adequadas desses agentes podem melhorar significativamente a higiene e a durabilidade dos têxteis.

Fatores a serem considerados na avaliação e seleção de agentes antimicrobianos

A escolha de medicamentos antibacterianos envolve levar em consideração diversos fatores, tais como:

• Efeito antibacteriano: Os agentes antibacterianos devem possuir boas propriedades antibacterianas de amplo espectro e efeitos inibitórios significativos sobre bactérias patogênicas comuns (como Staphylococcus aureus e Escherichia coli) e fungos.
• Durabilidade:O desempenho antibacteriano precisa ser estável sob condições de luz, umidade e lavagens repetidas.
• Segurança: Os agentes antibacterianos devem ser atóxicos para o corpo humano, não irritantes para a pele e atender aos requisitos de proteção ambiental.
• Compatibilidade:Os agentes antibacterianos precisam ser compatíveis com os substratos têxteis e não apresentar efeitos adversos sobre as propriedades físicas das fibras.
• Economia:O custo de produção é um importante fator limitante para aplicações em larga escala, exigindo um equilíbrio entre desempenho e preço.

Classificação de agentes de acabamento antibacterianos

Os diferentes tipos de agentes de acabamento são categorizados principalmente como compostos inorgânicos, substâncias orgânicas ou produtos naturais, dependendo de sua composição química e origem, cada um com benefícios distintos e usos específicos.

• Agentes antibacterianos inorgânicos

Íons metálicos, assim como os íons presentes em agentes antibacterianos inorgânicos, se ligam às paredes das células microbianas e alteram sua estrutura para prevenir o crescimento bacteriano de forma eficaz contra diversas cepas, com efeitos duradouros. Alguns materiais, como a nanoprata, são amplamente reconhecidos por sua eficácia e segurança em aplicações têxteis, apesar do seu custo elevado em comparação com outras opções disponíveis atualmente.

• Agentes antibacterianos orgânicos

Algumas substâncias naturais com propriedades antibacterianas incluem sais de amônio quaternário e compostos de guanidina, entre outros, como os fenóis. Essas substâncias atuam penetrando nas membranas celulares ou inibindo a função enzimática, eliminando bactérias de forma eficaz. Por exemplo, os compostos de amônio quaternário podem destruir bactérias ao se ligarem às suas paredes celulares e alterarem o funcionamento da membrana. Em comparação, os agentes antibacterianos orgânicos são mais fáceis de produzir, mas podem ter uma eficácia menor.

• Agentes antibacterianos de produtos naturais

Extratos vegetais como o óleo da árvore do chá e a artemísia, e substâncias de origem animal como a quitosana e a lisozima, são agentes antibacterianos que possuem potentes propriedades antibacterianas e são ecologicamente corretos devido à sua biodegradabilidade — um aspecto promissor para o futuro da produção têxtil focada na sustentabilidade e no respeito ao meio ambiente. A capacidade da quitosana de interagir com as membranas celulares por meio de sua carga positiva resulta na ruptura de sua estrutura — um atributo que levou à sua ampla aplicação em têxteis médicos.

Mecanismo antibacteriano de agentes de acabamento antibacterianos

Os agentes de acabamento antimicrobianos atuam para prevenir ou eliminar microrganismos através de diversos métodos de ação.

Efeito físico: Modificar a estrutura da superfície do tecido, como criar um nanofilme, pode ajudar a impedir que os micróbios se fixem nele.

Ação química: A ação química envolve a eliminação de microrganismos através da liberação de substâncias ativas, como íons metálicos ou radicais livres.

Ação biológica: Utilizando a resposta de substâncias antibacterianas e microrganismos, como a interferência com sistemas enzimáticos, para impedir sua multiplicação e desenvolvimento.

3. Produção de fibras antibacterianas

Ao longo dos anos, têm ocorrido melhorias e avanços contínuos no processo de fabricação de fibras antibacterianas, através da incorporação de elementos antibacterianos nas próprias fibras, para prolongar a eficácia antibacteriana e a vida útil dos têxteis, ao mesmo tempo que se aumenta a sua sustentabilidade e praticidade.

Produção de fibras de quitina e quitosana

A quitina e a quitosana são compostos derivados de cascas de camarão e caranguejo, conhecidos por suas fortes propriedades antibacterianas e compatibilidade com organismos vivos.

Processo de produção

A criação de fibras de quitina e quitosana envolve o uso da tecnologia de fiação. O processo fundamental consiste nas seguintes etapas:

1. Dissolva a quitina ou a quitosana para preparar uma solução de fiação;
2. Esprema a solução de fiação através da fieira e forme fibras primárias no banho de coagulação;
3. As fibras recém-nascidas passam por processos de estiramento, lavagem, secagem e outros tratamentos para se obter fibras antibacterianas.

Exemplos de aplicação

As fibras de quitina têm aplicações na área médica, como curativos e suturas cirúrgicas, e também são utilizadas em roupas funcionais projetadas para propriedades antibacterianas e respirabilidade.

Produção de fibras antibacterianas mistas

As fibras antibacterianas mistas são criadas pela combinação de agentes antibacterianos com polímeros de matriz através de um processo de fiação, o que ajuda a manter um equilíbrio entre a eficácia antibacteriana e a resistência mecânica, tornando-se uma técnica crucial para a produção de fibras funcionais.

Características do processo

1. Misture cuidadosamente as nanopartículas de prata, que são agentes antibacterianos, com o masterbatch de polímero.
2. Prepare as fibras utilizando os métodos de fiação por fusão ou fiação úmida.
3. Garanta a estabilidade e a eficácia dos agentes gerenciando cuidadosamente sua distribuição.

Vantagens

Os tecidos mistos exibem resistência e durabilidade, mantendo eficazmente as propriedades antibacterianas mesmo após múltiplas lavagens, em cenários de lavagem de alta frequência, e permitem processos de fabricação em larga escala eficientes.

4. Produção de têxteis antibacterianos

A criação de tecidos inclui o uso de diferentes técnicas tecnológicas para conferir aos materiais têxteis qualidades antibacterianas eficazes por meio de métodos específicos de processamento e tratamento, que podem variar de acordo com as características do produto e os cenários de uso.

Métodos para acabamento antibacteriano de tecidos

A adição de propriedades aos tecidos normalmente ocorre após a etapa inicial de processamento, por meio de métodos como impregnação ou revestimento.

• Método de imersão

A técnica de imersão consiste em mergulhar o material em uma solução de acabamento antibacteriano para revestir a superfície da fibra com o agente antibacteriano antes de prosseguir com os tratamentos de secagem e cura — um processo simples e aplicável a diversos tipos de tecido.

• Método de revestimento

O processo envolve a mistura de substâncias com materiais de revestimento e sua aplicação uniforme sobre a superfície do tecido para criar uma camada protetora que resista eficazmente ao crescimento de bactérias e tenha longa duração; no entanto, pode afetar ligeiramente a textura e a respirabilidade do tecido.

• Método de tingimento por rolos

O processo de tingimento por impregnação envolve a aplicação contínua de substâncias na superfície do tecido, sendo ideal para a produção em massa em indústrias. Demonstra ser eficiente no aumento da produtividade e encontra ampla aplicação no tratamento antibacteriano de artigos têxteis para o lar, como lençóis e cortinas.

Exemplos de acabamento antibacteriano em tecidos

Por exemplo, com um agente de acabamento antibacteriano chamado DC 570,0, os componentes antibacterianos ativos são fixados com segurança às superfícies do tecido por meio de reações químicas, apresentando forte resistência à lavagem e proporcionando diversos benefícios antibacterianos. Além disso, estudos indicam a eficácia antibacteriana do BEGOODTEX tecido permanente retardante de chamasPermanece acima de 90% após 50 ciclos de lavagem.

5. Produção de têxteis odoríferos

Os desodorizantes têxteis atuam eliminando odores dos tecidos por meio de processos como métodos de tratamento e absorção ou decomposição das partículas de odor presentes no próprio material. À medida que o desejo por qualidade de vida continua a crescer entre os consumidores em todo o mundo, há um aumento correspondente no mercado de têxteis projetados para combater odores desagradáveis.

Mecanismo de desodorização dos desodorizantes

Os desodorantes transformam moléculas como amônia e sulfeto de hidrogênio em substâncias com pouco ou nenhum odor, utilizando adsorção química ou reações catalíticas. O carvão ativado é um exemplo de material que pode absorver moléculas devido à sua natureza porosa; catalisadores de óxido metálico decompõem as moléculas de odor por meio de reações de oxirredução.

Fabricação de fibras redutoras de odor

A fibra desodorizante é um tipo de fibra produzida pela incorporação de componentes desodorizantes, como pó de carvão ativado e partículas de óxido metálico, no próprio processo de fabricação. Essa fibra exclusiva não só retém odores desagradáveis, como também apresenta durabilidade impressionante e características ecológicas.

Fluxograma do processo:

1. A criação de um masterbatch de polímero com adição de desodorizante é uma etapa do processo.
2. Utilizando a tecnologia de fiação por fusão para converter o masterbatch em fibras.
3. Aprimorar as características das fibras refinando suas propriedades superficiais após a produção.

Método de acabamento para eliminação de odores em tecidos

A desodorização de tecidos é feita principalmente por meio de técnicas como revestir o tecido com agentes ou imergi-lo e pulverizá-lo com desodorizantes para melhorar o controle de odores em têxteis de uso diário, como roupas esportivas e roupas de cama.

Avaliação do efeito de eliminação de odores

A avaliação da eficácia da desodorização normalmente envolve o monitoramento das alterações nas concentrações de compostos orgânicos voláteis (COVs) e a realização de avaliações sensoriais para mensurar com precisão as mudanças na intensidade do odor do tecido.

6. Métodos e normas de teste para o desempenho antibacteriano de têxteis

BEGOODTEX usa tecnologia de teste avançadaTestar a eficácia dos tecidos é crucial para avaliar seu impacto prático e normalmente envolve análises qualitativas e quantitativas, como abordagens comuns.

Classificação dos métodos de teste

1. Análise qualitativa:

Avalie a eficácia das propriedades medindo o tamanho da zona onde o crescimento bacteriano é inibido, utilizando a técnica de difusão em ágar.

2. Análise quantitativa:

Método para contagem de colônias; estimar a eficácia monitorando as variações na quantidade de microrganismos presentes na amostra.

Seleção de cepas de teste

Em consonância com as diretrizes e situações de uso no mundo real, as cepas bacterianas comumente utilizadas para fins de teste são as seguintes:

• Bacteria:Staphylococcus aureus e Escherichia coli.
• Fungos:Candida albicans.

Método de avaliação do desempenho antibacteriano

A avaliação da eficácia de um produto antibacteriano geralmente envolve a análise de fatores como sua taxa de ação antibacteriana e o tamanho da zona de inibição que ele cria nas superfícies em que é aplicado ao longo do tempo. Além disso, testar a facilidade com que os tecidos retêm suas propriedades após a lavagem é um aspecto crucial para determinar o impacto duradouro do tratamento antibacteriano.

Padrões internacionais:

Atualmente, na indústria têxtil, os testes de eficácia dos tecidos dependem fortemente de diversas normas internacionais já estabelecidas.

• ISO 20743:Utilizado para avaliar as propriedades dos têxteis.
• AATCC 100:Avaliação das propriedades antibacterianas de tecidos tratados.

Estas diretrizes oferecem métodos de teste estabelecidos pela indústria para garantir a consistência e a confiabilidade do desempenho do produto.

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