Biocidal Agent for Modification of Poly(lactic acid) High-efficiency Filtering Nonwovens

• Autorzy: Majchrzycka K. , Brochocka A. , Brycki B.

Identyfikatory

DOI

10.5604/12303666.1152735

Warianty tytułu

PL

Środek biobójczy do modyfikacji wysoko skutecznych włóknin filtracyjnych z polimeru poli(kwasu mlekowego)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents research on the development of modified poly(lactic acid) (PLA) melt-blown nonwovens for construction of respiratory protection devices (RPD) against biological hazards. Due to this specific application of nonwovens, a new biocidal agent was developed which fulfils two basic criteria. The first one is the efficient destruction of microorganisms harmful for people, and the second is no negative influence on compost activity in the process of BIO-nonwoven biodegradation. The biocidal agent was composed of biologically active chemical compounds, which were permanently imbued into the perlite matrix. The modified poly(lactic acid) (PLA) melt-blown nonwovens were tested for basic filtering parameters with the use of standard model aerosols as well as bioaerosols. A microbiological study was performed to prove the antimicrobial activity of the modified nonwovens against Gram-positive and Gram-negative bacteria. It was shown that modified PLA at low concentrations did not eliminate microorganisms that dwell in organic compost, and that the time of BIO-nonwoven biodegradation was 56 days. Survival of microorganisms after 2 hours of contact with the BIO-nonwoven was zero %, which means that the nonwovens tested were characterised by activity at the highest level, 3rd,, towards Gram-positive and Gram-negative bacteria. At the same time, the effectiveness of the BIOnonwovens towards model aerosols (sodium chloride and mist of paraffin oil) was at a level that would ensure obtaining a 2nd class of protection of the filtering RPD.

PL

W artykule przedstawiono badania ukierunkowane na doskonalenie właściwości modyfikowanych włóknin melt-blown z poli(kwasu mlekowego) przeznaczonych do konstrukcji sprzętu ochrony układu oddechowego przed zagrożeniami biologicznymi. Opracowano środek biobójczy spełniający dwa podstawowe kryteria: skuteczne niszczenie szkodliwych dla człowieka mikroorganizmów, przy jednoczesnym braku negatywnego wpływu na aktywność kompostu w procesie biodegradacji włóknin. Środek biobójczy stanowiły aktywne biologicznie związki chemiczne trwale naniesione w matrycy z perlitu. Badano podstawowe parametry filtracyjne przy wykorzystaniu aerozoli modelowych oraz bioaerozoli. Wykonano mikrobiologiczne badania aktywności kompostu organicznego, biodegradacji modyfikowanych włóknin, a także przeżywalności bakterii gram dodatnich i gram ujemnych w kontakcie z opracowanym środkiem biobójczym. Stwierdzono, że przy niskim stężeniu środek biobójczy nie eliminuje mikroorganizmów z kompostu. Czas biodegradacji modyfikowanych włóknin wynosił 56 dni. Przeżywalność mikroorganizmów po 2 godzinach kontaktu z włókniną spadła do zera, co oznacza, że badane włókniny charakteryzowały się aktywnością na najwyższym, trzecim poziomie wobec bakterii gram dodatnich i gram ujemnych. Jednocześnie osiągnięta skuteczność filtracji włóknin zapewniła uzyskanie filtrującego sprzętu ochrony układu oddechowego na poziomie drugiej klasy ochronnej.

Słowa kluczowe

EN

biocidal agent; poly(lactic acid); melt-blown nonwoven; respiratory protective devices (RPD)

PL

środek biobójczy; poli(kwas mlekowy); włókniny filtracyjne; urządzenia do ochrony dróg oddechowych (RPD)

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Fibres & Textiles in Eastern Europe
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 23, no. 4 (112)
• Strony: 88--95
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Majchrzycka K.

• Department of Personal Protective Equipment, Central Institute for Labour Protectionp - National Research Institute, Łódź, Poland

autor

Brochocka A.

• Department of Personal Protective Equipment, Central Institute for Labour Protectionp - National Research Institute, Łódź, Poland

autor

Brycki B.

• Laboratory of Microbiocides Chemistry, Faculty of Chemistry, Adam Mickiewicz University in Poznań, Poznań, Poland

Bibliografia

• 1. Karwowska E, Sztompka E, Łebkowska M, Miaśkiewicz-Pęska E. Viability of bacteria in fiber filters as a result of filter humidity. Polish Journal of Environmental Studies 2003; 12(1): 57- 61.
• 2. Kemp P, Murray F, Lysek G, Neumeister-Kemp HG. Survival and growth of micro-organisms on air filtration media during initial loading. Atmospheric Environment 2001; 35: 4739-4749.
• 3. Krakowiak P, Żakowska Z. Impact of air humidity on viability of bacteria in polyester fiber filters. Przegląd Włókienniczy. Włókno, Odzież, Skóra 2013; 3: 29-32.
• 4. Directive 98/8/EC of the European Parliament and of the Council of 16 February 1998 concerning the placing of biocidal products on the market, OJEC L12 3.
• 5. Regulation (EU) No 528/2012 of the European Parliament and of the Council of 22 May 2012 concerning the making available on the market and use of biocidal products, OJEC L 167/1.
• 6. Antimicrobial Resistance and Implications for the 21st Century. Eds. Fong IW, Drlica K. Springer, New York, 2008.
• 7. Bolduc N. Microbicial air filter. Patent US20030205137 A1, USA, 2001.
• 8. Messier PJ, Ohayon D. Nontoxic antimicrobial filters containing triclosan. Patent US20090277450 A1, USA, 2009.
• 9. Messier PJ. Facemask with filtering closure. Patent US8091551 B2, USA, 2012.
• 10.Gutarowska B, Skóra J, Nowak E, Łysiak I, Wdówka M. Antimicrobial activity and filtration effectiveness of nonwovens with Sanitized for respiratory protective equipment. Fibres & Textile in Easter Europe 2014; 22, 3(105): 120-125.
• 11.Majchrzycka K, Gutarowska B, Brochocka A, Brycki B. New filtering antimicrobial nonwovens with various carriers for biocides as respiratory protective materials against bioaerosol. JOSE 2012; 18 (3): 375-385.
• 12.Brycki B, Gutarowska B, Majchrzycka K, Brochocka A, Orlikowski W, Krucińska I, Gliścińska E, Krzyżanowski J, Łysiak I. The biocidal agent in the manufacture of nonwoven filter and a method for preparing a biocidal agent in the manufacture of nonwoven filtration. Patent 211878, PL, 2009
• 13.Brochocka A, Majchrzycka K. Technology for the Production of Bioactive Melt-blown Filtration Materials Applied to Respiratory Protective Devices. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2009; 5(76): 92-98.
• 14.Majchrzycka K, Brochocka A, Orlikowski, Krucińska I, Gliścińska E, Krzyżanowski J, Łysiak I, Brycki B, Gutarowska B. Melt-blown nonwoven electrets. Patent, PL, 2009.
• 15.Majchrzycka K, Brochocka A. Modification of biodegradable filtering nonwovens with a biocidal agent. Przetwórstwo Tworzyw 2013; 3 (153): 217-222.
• 16.Vargas-Villagran H, Teran-Salgado E, Dominguez-Diaz M, Flores O, Campillo B, Flores A, Romo-Uribe A. Non-woven membranes electrospun from polylactic acid incorporating silver nanoparticles as biocide. In: 2011 - Symposium S11 – Biomaterials for Medical. MRS Proceedings Vol.1376 – IMRC. (ed. Rodil S, Almaguer A, Anselme K), Cancun, Mexico, 14- 19, April 2011, pp. 78-84, Cambridge University Press.
• 17.Dasari A, Quirós J, Herrero B, Boltes K, García-Calvo E, Rosal R. Antifouling membranes prepared by electrospinning polylactic acidcontaining biocidal nanoparticles. Journal of Membrane Science 2012; 405–406: 134-140.
• 18.Cerkez I, Worley SD, Broughton RM, Huang TS. Rechargeable antimicrobial coatings for poly(lactic acid) nonwonen fabrics. Polymer 2013; 54 (2): 536-541.
• 19.Krucińska I, Strzembosz W, Majchrzycka K, Brochocka A, Sulak K. Biodegradable Particle Filtering Half Masks for Respiratory Protection. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2012; 6B (96): 77-83.
• 20.Majchrzycka K. Evaluation of a new bioactive nonwoven for respiratory protection, Fibres & Textile in Easter Europe 2014; 22, 1(103): 81-88.
• 21.Brycki B, Majchrzycka K, Brochocka A, Orlikowski W. The biocidal agent to modify the nonwoven filter made of biodegradable polymers and a method for preparing an agent for the modification of nonwoven filter made of biodegradable polymers. Patent application P. 406794, PL, 2013.
• 22.EN 143:2000/A1/2006 Respiratory protective devices – Particle filters - Requirements, testing, marking.
• 23.EN 149:2001+A1: 2009 Respiratory protective devices – Filtering half mask - Requirements, testing, marking.
• 24.European Parliament and Council Directive 94/62/EC of 20 December 1994 on packaging and packaging waste, L 365/10 from 31 December 1994.
• 25.EN 13432:2000 Packaging - Requirements for packaging recoverable through composting and biodegradation - Test scheme and evaluation criteria for the final acceptance of packaging.
• 26.PN-EN 1276:2000/Ap1:2001 Chemical disinfectants and antiseptics - Quantitative suspension test for the evaluation of bactericidal activity of chemical disinfectants and antiseptics used in food, industrial, domestic and institutional areas (Phase 2, step 1) Test methods and requirements.