Ocena wpływu wybranych czynników technologicznych na mikrobiologiczny rozkład tkanin bawełnianych

Pełen tekst

(1)Zesz yty Naukowe nr. 685. 2005. Akademii Ekonomicznej w Krakowie. Barbara B∏yskal Katedra Mikrobiologii Towaroznawczej. Ma∏gorzata P∏awecka-Jasek Katedra Mikrobiologii Towaroznawczej. Ocena wp∏ywu wybranych czynników technologicznych na mikrobiologiczny rozk∏ad tkanin bawe∏nianych 1. Wprowadzenie Podstawowym sk∏adnikiem tkanin bawe∏nianych jest celuloza, stanowiàca 92–95% masy w∏ókna. PodatnoÊç celulozy na mikrobiologiczny rozk∏ad zale˝y od stopnia jej krystalicznoÊci, polimeryzacji i orientacji. Natywna celuloza jest w oko∏o 70% krystaliczna, jednak chemiczne i fizyczne przemiany, jakim podlega podczas procesów technologicznych, podobnie jak ni˝szy stopieƒ zorientowania, zwi´kszajà jej podatnoÊç na biodeterioracj´. W∏ókno bawe∏ny zawiera w swym sk∏adzie równie˝ sk∏adniki niecelulozowe, pe∏niàce funkcje podporowe, jak lignin´, hemicelulozy, pektyny oraz bia∏ko – ekstenzyn´. Procentowy udzia∏ tych substancji, ∏àcznie z wymienionymi wy˝ej cechami struktury samej celulozy, wp∏ywa na szybkoÊç mikrobiologicznego rozk∏adu tych w∏ókien roÊlinnych [4, 6, 21]. Biologiczna dekompozycja w∏ókien bawe∏ny rozpoczyna si´ w ich obszarach amorficznych, a w obecnoÊci optymalnych dla aktywnoÊci enzymatycznej warunkach temperatury i pH, odpowiedniej zawartoÊci wilgoci oraz przy wystarczajàco d∏ugim czasie, mo˝e rozprzestrzeniç si´ do obszarów krystalicznych [21]. Zasadniczym czynnikiem powodujàcym niszczenie tkanin bawe∏nianych sà mikroorganizmy celulolityczne. Organizmy te produkujàc odpowiednie enzymy, tj. egzoglukanazy (celobiohydrolazy), endoglukanazy i β-glukozydazy (celobiazy), powodujà zamian´ nierozpuszczalnej celulozy w rozpuszczalne cukry, które mogà byç wykorzystane przez nie jako po˝ywienie. Wszystkie grzyby tlenowe produkujà endoglukanazy i β-glukozydazy, natomiast celobiohydrolaza, zdolna do rozk∏adu kry-.

(2) 140. Barbara B∏yskal, Ma∏gorzata P∏awecka-Jasek. stalicznej celulozy, jest syntetyzowana tylko przez nieliczne gatunki. Wiele bakterii, w przeciwieƒstwie do grzybów, rozk∏ada w∏ókna celulozowe za poÊrednictwem enzymów zwiàzanych z komórkà drobnoustroju. Niemniej niektóre rodzaje mogà rozk∏adaç celuloz´ równie˝ z wykorzystaniem enzymów zewnàtrzkomórkowych, a wić za pomocà mechanizmu powszechnie wyst´pujàcego u grzybów. Wytwarzanymi przez nie enzymami sà zwykle endoglukanazy [2, 4, 22]. W celu umo˝liwienia wykorzystania przez mikroorganizmy konkretnego substratu konieczne jest zapewnienie Êcis∏ego kontaktu drobnoustroju z powierzchnià wyrobu. Sposób inicjacji wzrostu na w∏óknach celulozowych jest nieco odmienny dla bakterii i grzybów. Bakterie przylegajà do powierzchni materia∏u g∏ównie za pomocà specjalnych wyrostków komórki, tj. fimbrii. Wydaje si´, ˝e hydrolizujà celuloz´ tylko wtedy, gdy sà z nià w bezpoÊrednim kontakcie i natychmiast wch∏aniajà produkty jej hydrolizy. Atakujà w∏ókno od powierzchni w kierunku jego wn´trza. Grzyby z kolei mogà przylegaç bardzo mocno do powierzchni, na której rosnà, za pomocà ró˝nych zakotwiczajàcych struktur, takich jak ryzoidy, apresoria czy haustoria. Organizmy te atakujà w∏ókno w miejscach uszkodzonych, po czym strz´pki rozwijajà si´ wewnàtrz w∏ókna, w lumenie. Grzybnia roÊnie od lumenu w kierunku Êcianki pierwotnej w∏ókna, a po jej p´knićiu dochodzi do rozwoju na jej powierzchni zarodników [3, 18]. Zagadnieniami dotyczàcymi czynników determinujàcych mikrobiologiczny rozk∏ad tkanin bawe∏nianych zajmowa∏o si´ wielu autorów opracowaƒ naukowych [3, 5, 6, 10, 11, 13, 14, 15, 17, 19]. O szybkoÊci mikrobiologicznego niszczenia wyrobów w∏ókienniczych decyduje rodzaj sk∏adników tworzàcych w∏ókno, budowa tkaniny, obecnoÊç lub brak w wyrobie barwników, zawartoÊç wilgoci, dost´pnoÊç substancji od˝ywczych zawartych w danym materiale, a tak˝e obecnoÊç w nim zwiàzków toksycznych. Pewne cechy budowy tkaniny, takie jak gruboÊç nitek sk∏adowych, gruboÊç wyrobu, a przede wszystkim jego g´stoÊç, determinujà wielkoÊç powierzchni, do której mikroorganizmy majà dost´p, przyspieszajàc proces rozk∏adu wraz z jej wzrostem [16]. Zwiàzki pomocnicze wprowadzone do tkaniny w procesie technologicznym równie˝ decydujà o tempie inicjacji wzrostu grzybów czy bakterii na danym wyrobie w∏ókienniczym. Kierunek oddzia∏ywania uzale˝niony jest od sk∏adu chemicznego zastosowanych substancji wykoƒczeniowych. Apretury na bazie zwiàzków naturalnych, np. w postaci skrobi, powodujà przyspieszenie rozk∏adu zawierajàcego je materia∏u. ObecnoÊç natomiast zwiàzków syntetycznych, nadajàcych tkaninie w∏aÊciwoÊci hydrofobowe, opóênia mikrobiologiczny rozk∏ad materia∏u. Nie mniej istotne od opisanych powy˝ej sà warunki zewn´trzne, w jakich przebywa materia∏. Czynnikami Êrodowiskowymi determinujàcymi wzrost i rozwój drobnoustrojów sà: stosunki wodne, temperatura, obecnoÊç Êwiat∏a, zawartoÊç tlenu i dwutlenku w´gla, pH [3, 7, 11, 18]. W zale˝noÊci od warunków Êrodowiska i rodzaju w∏ókna biodeterioracja tkanin mo˝e przybieraç kilka form, w∏àczajàc: nieestetyczne i trudne do usunićia plamy, powstajàce pod wp∏ywem barwników produkowanych w grzybni, organach rozmna˝ania lub wydzielanych do materia∏u, na którym mikroorganizmy.

(3) Ocena wp∏ywu wybranych czynników technologicznych.... 141. rosnà, a tak˝e strukturalne zniszczenia substratu, b´dàce wynikiem utrzymujàcego si´ wzrostu i enzymatycznej aktywnoÊci mikroorganizmów, co w koƒcowych etapach prowadzi do ubytków materia∏u [3, 7, 11, 18]. Celem pracy by∏a ocena wp∏ywu wybranych parametrów strukturalnych i zastosowanej obróbki chemicznej na przebieg biodeterioracji tkanin bawe∏nianych.. 2. Materia∏ i metody badaƒ 2.1. Charakterystyka tkanin Materia∏ badawczy stanowi∏y tkaniny wyprodukowane w Andrychowskich Zak∏adach Przemys∏u Bawe∏nianego „Andropol” SA. Analizowano tkaniny obrusowe w 100% bawe∏niane, o nazwach handlowych „Aligator” i „Kajman”. Szczegó∏owà charakterystyk´ materia∏u badawczego przedstawiono w tabeli 1. Tabela 1. Charakterystyka badanych tkanin W∏aÊciwoÊci Lp.. Rodzaj tkaniny. masa powierzchniowa [g]. g´stoÊç liniowa obróbka chemiczna wàtek. osnowa klejonka zawierajàca Olinor NW 94 (mieszanina kwasów t∏uszczowych, estrów kwasów t∏uszczowych i emulgatorów), Quellax 130L (polialkohol winylowy) oraz skrobi´ jako Êrodek bazowy. 1. Aligator surowy. 201. 235 nitek/ 303 nitki/ 10 cm 10 cm. 2. Aligator wykoƒczony. 195. 230 nitek/ 340 nitek/ klejonk´ (o sk∏adzie opisanym dla tkaniny nr 1) usuni´to Êrodkami enzymatycz10 cm 10 cm nymi, tkanin´ poddano ponadto merceryzacji, bieleniu, bieleniu optycznemu oraz zastosowano apretur´ klasycznà w postaci skrobi. 3. Kajman surowy. 244. 200 nitek/ 267 nitek/ zastosowano klejonk´ o sk∏adzie analogicznym do tkaniny nr 1 10 cm 10 cm. 4. Kajman wykoƒczony. 229. 208 nitek/ 308 nitek/ tkanin´ wykoƒczono w sposób analogiczny jak tkanin´ nr 2 10 cm 10 cm. 5. Kajman bielony. 233. 208 nitek/ 308 nitek/ klejonk´ (o sk∏adzie opisanym dla tkaniny nr 1) usuni´to Êrodkami 10 cm 10 cm enzymatycznymi, tkanin´ poddano ponadto merceryzacji oraz bieleniu podchlorynem i wodà utlenionà. èród∏o: opracowanie w∏asne..

(4) 142. Barbara B∏yskal, Ma∏gorzata P∏awecka-Jasek. Próbki do oceny stopnia biodeterioracji pobierano losowo z kilku miejsc tkaniny, zachowujàc zalecany w badaniach w∏ókienniczych odst´p od brzegów. Wycinano paski o wymiarach 2 × 10 cm, wypruwajàc takà samà liczb´ nitek z obu stron, do uzyskania ostatecznej szerokoÊci próbek równej 1,5 cm. Odpowiada∏o to 47 nitkom osnowy w przypadku tkaniny „Aligator surowy”, a 42 w tkaninie „Kajman”. Poniewa˝ poddanie tkanin obróbce wykoƒczeniowej spowodowa∏o nieznacznà zmian´ ich g´stoÊci, w celu uzyskania spójnoÊci wyników szerokoÊç próbek tkanin wykoƒczonych i tkaniny bielonej dostosowano do liczby nitek odpowiadajàcej wersji surowej danego rodzaju tkaniny. DoÊwiadczenie przeprowadzono na 275 próbkach tkanin, przeznaczajàc po 5 powtórzeƒ na ka˝dy dzieƒ testu. 2.2. Badanie biodeterioracji tkanin Test glebowy. Przygotowane w sposób opisany powy˝ej próbki umieszczano w skrzynkach z mikrobiologicznie aktywnà glebà. Gleba zawiera∏a w równych cz´Êciach: piasek rzeczny, torf, ziemi´ kompostowà i dobrze przegni∏y obornik [20]. Hodowle prowadzono w cieplarkach, w temperaturze 28±2°C, wilgotnoÊci gleby rz´du 30–40%, pH 5,5–7,0. Próbki w partiach po 5 sztuk wyjmowano po 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 i 14 dniach inkubacji. 2.3. Pomiary biodeterioracji tkanin Wykorzystano dwie metody oceny stopnia biodeterioracji badanych tkanin, tj. ocen´ cech morfologicznych oraz pomiar w∏aÊciwoÊci mechanicznych. Ocena cech morfologicznych. OkreÊlano cechy morfologiczne próbek, zarówno przed, jak i po zmyciu z ich powierzchni gleby, a nast´pnie wysuszeniu. Obserwacje prowadzono z wykorzystaniem mikroskopu stereoskopowego. Zwracano uwag´ na wystàpienie zmian barwy oraz obecnoÊç ubytków, jako najbardziej widocznych oznak wzrostu drobnoustrojów na powierzchni danego materia∏u. Pomiar w∏aÊciwoÊci mechanicznych. Wyznaczanie wartoÊci wytrzyma∏oÊci na rozrywanie prowadzono za pomocà urzàdzenia pomiarowego firmy Instron, typ 5544. Pr´dkoÊç testowania dobrano na podstawie PN-88/P-04626 [8], ustalajàc czas zrywania na 20±3 s. Odleg∏oÊç poczàtkowa pomi´dzy szcz´kami wynosi∏a 50±0,5 mm. Kontrol´ stanowi∏y próbki tkanin nie poddanych dzia∏aniu mikroflory glebowej. Na podstawie otrzymanych wyników pomiaru si∏y zrywajàcej obliczono wzgl´dny spadek tej si∏y (S), spowodowany dzia∏aniem mikroorganizmów ˝yjàcych w glebie, wed∏ug wzoru [9]: – A S = 100 – – . 100 [%], B gdzie: – A – Êrednia arytmetyczna si∏y zrywajàcej wszystkich próbek poddanych dzia∏aniu mikroflory glebowej,.

(5) Ocena wp∏ywu wybranych czynników technologicznych.... 143. – B – Êrednia arytmetyczna si∏y zrywajàcej wszystkich próbek nie poddanych dzia∏aniu mikroflory glebowej (kontrola).. 3. Dyskusja wyników 3.1. Ocena cech morfologicznych Poddanie tkanin bawe∏nianych dzia∏alnoÊci bogatego mikrobiologicznie Êrodowiska glebowego doprowadzi∏o do wystàpienia wyraênych ró˝nic w barwie oraz spójnoÊci tkanin w porównaniu z próbami kontrolnymi. SpoÊród wszystkich badanych tkanin najmniejsze zniszczenia zaobserwowano w wypadku tkaniny „Aligator surowy”. Dobrze widoczny wzrost grzybów obserwowano dosyç póêno, tj. 9 dnia, w nielicznych miejscach próbek, co najprawdopodobniej spowodowane by∏o hydrofobowymi w∏aÊciwoÊciami zastosowanej klejonki, która nie sprzyja∏a rozwojowi zarodników. W 4 dniu hodowli na tkaninie pojawi∏y si´ delikatne zaplamienia, które przybiera∏y na intensywnoÊci podczas kolejnych dni trwania doÊwiadczenia. Przewa˝a∏y plamy o zabarwieniu czarnym i rdzawym i tylko nielicznie zielonkawym. W 12 dniu inkubacji próbki w ca∏oÊci pokryte by∏y plamami. Pierwsze oznaki utraty spójnoÊci tego materia∏u zanotowano najpóêniej spoÊród wszystkich tkanin, tj. dopiero w 9 dniu doÊwiadczenia. Ponadto by∏y one ograniczone do dolnej cz´Êci próbek, a wić miejsca najwi´kszego kontaktu tkaniny ze Êrodowiskiem gleby. Tkanina „Aligator” poddana obróbce wykoƒczeniowej uleg∏a szybszej i bardziej intensywnej biodeterioracji w stosunku do jej surowego odpowiednika. Zwi´kszy∏ si´ udzia∏ zaplamieƒ o ró˝nych odcieniach barwy zielonej. Uszkodzenia tkaniny zaobserwowano ju˝ 6 dnia trwania hodowli, które w miar´ up∏ywu czasu obejmowa∏y coraz wi´ksze obszary próbek, objawiajàc si´ miejscami w postaci ubytków materia∏u. Tkanina ta w procesie technologicznym pozbawiona zosta∏a hydrofobowej klejonki, a zawiera∏a klasycznà apretur´ skrobiowà, która jest ∏atwo dost´pnym, dodatkowym êród∏em sk∏adników od˝ywczych dla drobnoustrojów. Ponadto tkanin´ t´ poddano procesowi merceryzacji, a jak pokaza∏y badania przeprowadzone przez G. Buschle-Diller i in. [1], proces ten przyspiesza mikrobiologiczny rozk∏ad w∏ókien bawe∏nianych. Jak wynika z niniejszych badaƒ, zastosowana obróbka chemiczna równie˝ tutaj mog∏a byç czynnikiem determinujàcym szybkoÊç rozk∏adu tkaniny. Ju˝ po 2 dniach pobytu w glebie zaobserwowano pojawienie si´ na powierzchni próbek Êluzu, po 4 dniach hodowli grzybnia by∏a dobrze widoczna pod mikroskopem. Poszczególne warianty tkaniny o nazwie handlowej „Kajman” uleg∏y szybszej, w porównaniu z tkaninami „Aligator”, biodeterioracji. Obydwa rodzaje tkanin ró˝ni∏y si´ pomi´dzy sobà g´stoÊcià, z których ta ostatnia charakteryzowa∏a si´ wi´kszà g´stoÊcià tkania. Jak zosta∏o pokazane m.in. w pracy R. Salerno-Kochan [12], szybkoÊç procesu mikrobiologicznego rozk∏adu w znacznej mierze zale˝y od tego w∏aÊnie parametru. Luêno utkane materia∏y podlegajà szyb-.

(6) 144. Barbara B∏yskal, Ma∏gorzata P∏awecka-Jasek. szemu, w stosunku do tkanin o strukturze zwartej, atakowi drobnoustrojów, co wynika z ∏atwiejszego dost´pu mikroorganizmów do sk∏adników od˝ywczych zawartych w substracie. Pierwsze oznaki uszkodzenia materia∏u pojawi∏y si´ na tkaninie „Kajman surowy” stosunkowo szybko, gdy˝ ju˝ 6 dnia, zaÊ w 7 dniu obserwowano jej pierwsze ubytki. Bardziej wytrzyma∏e okaza∏y si´ pozosta∏e dwie tkaniny „Kajman”, tj. poddane obróbce. Jednak tkanina wykoƒczona, w której zastosowano apretur´ klasycznà na bazie skrobi, uleg∏a szybszemu atakowi mikroorganizmów w porównaniu z tkaninà bielonà. W tym drugim przypadku z tkaniny usuni´to bowiem klejonk´, a w procesie bielenia wyeliminowano zanieczyszczenia, pochodzàce zarówno z procesu technologicznego, jak i naturalnie wyst´pujàce w bawe∏nie, co przyczyni∏o si´ do póêniejszego zainicjowania rozk∏adu. Poczàwszy od 8 dnia hodowli tempo zmian uleg∏o wyrównaniu, a po 10 dniach inkubacji zanotowano wystàpienie ubytków w próbkach obydwu rodzajów tkanin. Przebarwienia powsta∏e na tkaninach „Kajman surowy” i „Kajman wykoƒczony”, choç pojawiajàce si´ z ró˝nà szybkoÊcià, nie odbiega∏y od przebarwieƒ zaobserwowanych na tkaninach „Aligator”. W niniejszych badaniach najcz´Êciej notowano zaplamienia barwy czarnej i ró˝nych odcieni barwy bràzowej. Kolor zmian barwnych powstajàcych na tkaninie pod wp∏ywem barwników produkowanych przez drobnoustroje jest wynikiem nie tylko chemicznej budowy barwnika, ale jest on równie˝ zale˝ny od wielu innych czynników, jak sk∏ad chemiczny materia∏u, zawartoÊç jonów metali w substracie, a tak˝e warunków Êrodowiska, np. od wartoÊci pH. Dlatego te˝ w omawianych badaniach zmiany barwne powsta∏e na tkaninie „Kajman bielony” odbiega∏y nieco od zmian zaobserwowanych dla czterech pozosta∏ych tkanin, co by∏o wynikiem poddania jej odmiennej obróbce chemicznej. Wystàpi∏y tu przebarwienia w odcieniach barwy fioletowej, ró˝owej i czerwonej. 3.2. Pomiar w∏aÊciwoÊci mechanicznych Wyniki pomiaru si∏y zrywajàcej oraz obliczone obni˝enie tego parametru dla badanych tkanin bawe∏nianych zamieszczono w tabelach 2–6, a wartoÊci obni˝enia si∏y zrywajàcej uzyskane dla wszystkich pićiu tkanin zobrazowano graficznie na rys. 1. Uzyskane rezultaty pokaza∏y, ˝e kontakt badanego materia∏u z bogatym mikrobiologicznie Êrodowiskiem glebowym przez okres 14 dni trwania doÊwiadczenia spowodowa∏ znaczne, w odniesieniu do próbek kontrolnych, obni˝enie cech wytrzyma∏oÊciowych tkanin. Wykorzystane w doÊwiadczeniu tkaniny charakteryzowa∏y si´ nieco odmiennymi wartoÊciami wyjÊciowych parametrów wytrzyma∏oÊciowych. Najwy˝szà wartoÊç si∏y zrywajàcej uzyskano dla tkaniny „Kajman wykoƒczony” (289,61 N, tabela 5), a nast´pnie dla tkaniny „Aligator wykoƒczony” (256,95 N, tabela 4). Najni˝szà wartoÊç omawianego parametru odnotowano dla tkaniny „Kajman bielony” (238,43 N, tabela 6). Wskazuje to na istnienie wp∏ywu zastosowanego procesu technologicznego na wyjÊciowe w∏a-.

(7) Ocena wp∏ywu wybranych czynników technologicznych.... 145. ÊciwoÊci materia∏u, gdzie obróbka wykoƒczeniowa podnosi, a bielenie obni˝a wytrzyma∏oÊç mechanicznà materia∏u. Najmniejsze obni˝enie si∏y zrywajàcej zanotowano w odniesieniu do tkaniny „Aligator surowy”, która jako jedyna nie przekroczy∏a 80% (79,34%, tabela 2) zmniejszenia wartoÊci tego parametru. Tabela 2. Ârednie wartoÊci si∏y zrywajàcej oraz obliczone spadki tego parametru dla tkaniny bawe∏nianej „Aligator surowy”. a. Czas [dni]. Si∏a zrywajàcaa [N]. Odchylenie standardowe. Spadek si∏y zrywajàcej S [%]. 0 2 4 6 7 8 9 10 11 12 14. 254,76 (5) 220,73 (5) 218,10 (4) 165,96 (4) 143,92 (4) 141,56 (3) 132,64 (4) 80,57 (4) 77,50 (4) 64,38 (3) 52,63 (4). 14,23 10,04 12,85 17,70 19,65 24,26 16,50 5,94 17,07 17,55 16,76. 00 13,36 14,39 34,86 43,51 44,43 47,94 68,38 69,58 74,73 79,34. w nawiasach podano liczb´ próbek, na podstawie których obliczono Êrednià wartoÊç si∏y zrywajàcej. èród∏o: opracowanie w∏asne.. Dok∏adna analiza kinetyki rozk∏adu tej tkaniny pozwala zauwa˝yç dwa dosyç nag∏e (oko∏o 20%) obni˝enia wartoÊci si∏y zrywajàcej, tj. mi´dzy 4 a 6 dniem inkubacji (z 218,10 N w 4, do 165,96 N w 6 dniu) oraz 9 (132,64 N) i 10 (80,57 N) dniem inkubacji. W porównaniu jednak z pozosta∏ymi tkaninami przebieg rozk∏adu tej tkaniny okaza∏ si´ najbardziej ∏agodny, co ilustruje rys. 1. Wyniki uzyskane za pomocà zastosowanych metod wykaza∏y w tym przypadku du˝à zbie˝noÊç. Opisane powy˝ej nag∏e obni˝enia wytrzyma∏oÊci pokrywa∏y si´ dok∏adnie z czasem pojawienia si´ (4 dnia), a nast´pnie intensyfikacjà (9 dnia) wzrostu drobnoustrojów na powierzchni próbek. Ponadto metodà wytrzyma∏oÊciowà potwierdzono, odnotowane w sposób wizualny, najmniejsze, spoÊród wszystkich badanych, zmiany morfologiczne tkaniny „Aligator surowy” w ciàgu ca∏ego okresu badawczego. Analizujàc rozk∏ad tkaniny „Kajman surowy”, trzykrotnie zauwa˝a si´ oko∏o 20% zmniejszenie wartoÊci si∏y zrywajàcej zachodzàce pomi´dzy 2 a 7 dniem hodowli (tabela 3). Obni˝enie parametrów wytrzyma∏oÊciowych w tym przypadku równie˝ jest wynikiem, odnotowanego w tym czasie, rozwoju drobnoustrojów na powierzchni próbek, a tym samym wykorzystywania przez nie zwiàzków zawartych w w∏óknie bawe∏ny jako po˝ywienia. Poczàwszy od 8 dnia, kiedy obni˝enie wartoÊci si∏y zrywajàcej wynosi ju˝ 74,50%, przebieg rozk∏adu ulega wy-.

(8) Barbara B∏yskal, Ma∏gorzata P∏awecka-Jasek. 146. Spadek si∏y zrywajàcej [%]. raênemu z∏agodzeniu (rys. 1). W momencie zakoƒczenia doÊwiadczenia, tj. po 14 dniach inkubacji w glebie, tkanina traci 90,98% wyjÊciowej wytrzyma∏oÊci.. 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2. 4. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 14. Czas inkubacji [dni] Aligator surowy. Aligator wykoƒczony. Kajman bielony. Kajman surowy. Kajman wykoƒczony. Rys. 1. Wykres wartoÊci spadku si∏y zrywajàcej dla badanych tkanin bawe∏nianych poddanych dzia∏aniu mikroflory glebowej przez okreÊlony czas èród∏o: opracowanie w∏asne.. Porównanie kinetyki biodeterioracji surowych tkanin „Kajman” i „Aligator” potwierdza to, co wykaza∏a ocena wizualna, a mianowicie bardziej gwa∏towny i silniejszy rozk∏ad tkaniny o luêniejszym splocie. Tkaniny („Aligator” i „Kajman”) poddane obróbce wykoƒczeniowej odznaczajàce si´, jak wspomniano powy˝ej, najwy˝szymi wyjÊciowymi wartoÊciami si∏y zrywajàcej, uleg∏y najsilniejszemu rozk∏adowi. Obydwie tkaniny charakteryzowa∏y si´ najgwa∏towniejszym, tj. oko∏o 40% obni˝eniem wartoÊci si∏y zrywajàcej, co mia∏o miejsce pomi´dzy 4 (192,79 N dla tkaniny „Aligator”, tabela 4; 265,21 N dla tkaniny „Kajman”, tabela 5) a 6 (97,78 N dla tkaniny „Aligator”, 157,26 N dla tkaniny „Kajman”) dniem trwania doÊwiadczenia. Po 6 dniach w wypadku tkaniny „Aligator”, a po 7 w odniesieniu do tkaniny „Kajman” przebieg rozk∏adu uleg∏ wyraênemu z∏agodzeniu, co przedstawiajà krzywe na rys. 1. W wypadku tkaniny „Aligator” po 14-dniowym kontakcie z drobnoustrojami glebowymi nastàpi∏o prawie 100% (98,07%, tabela 4) obni˝enie wytrzyma∏oÊci, a w wypadku tkaniny „Kajman” nastàpi∏o blisko 95% (94,36%, tabela 5) zmniejszenie wyjÊciowej wartoÊci si∏y zrywajàcej. Bioràc pod uwag´ wszystkie dane.

(9) Ocena wp∏ywu wybranych czynników technologicznych.... 147. uzyskane z przeprowadzonych badaƒ, nale˝y stwierdziç, ˝e zastosowana w wypadku omawianych tkanin obróbka chemiczna wprawdzie podnosi poczàtkowà wytrzyma∏oÊç materia∏u na rozrywanie, ale jednoczeÊnie zwi´ksza jego podatnoÊç na atak mikrobiologiczny, prowadzàc ostatecznie do ca∏kowitego rozk∏adu.. Tabela 3. Ârednie wartoÊci si∏y zrywajàcej oraz obliczone spadki tego parametru dla tkaniny bawe∏nianej „Kajman surowy”. a. Czas [dni]. Si∏a zrywajàcaa [N]. Odchylenie standardowe. Spadek si∏y zrywajàcej S [%]. 0 2 4 6 7 8 9 10 11 12 14. 239,73 (4) 237,15 (4) 190,22 (5) 142,76 (3) 81,58 (4) 61,14 (5) 44,21 (5) 41,22 (5) 37,51 (4) 36,21 (4) 21,62 (5). 8,30 9,46 12,89 14,06 17,31 2,65 13,43 10,09 6,61 10,26 6,56. 00 01,08 20,65 40,45 65,97 74,50 81,56 82,81 84,35 84,90 90,98. w nawiasach podano liczb´ próbek, na podstawie których obliczono Êrednià wartoÊç si∏y zrywajàcej. èród∏o: opracowanie w∏asne.. Tabela 4. Ârednie wartoÊci si∏y zrywajàcej oraz obliczone spadki tego parametru dla tkaniny bawe∏nianej „Aligator wykoƒczony”. a. Czas [dni]. Si∏a zrywajàcaa [N]. Odchylenie standardowe. Spadek si∏y zrywajàcej S [%]. 0 2 4 6 7 8 9 10 11 12 14. 256,95 (4) 254,63 (5) 192,79 (3) 97,78 (3) 84,72 (4) 57,81 (4) 34,72 (5) 23,71 (5) 15,40 (5) 5,43 (3) 4,96 (3). 8,34 4,46 11,12 7,75 13,04 8,01 12,84 11,90 10,29 4,77 1,05. 00 00,90 24,97 61,95 67,03 77,50 86,49 90,77 94,01 97,89 98,07. w nawiasach podano liczb´ próbek, na podstawie których obliczono Êrednià wartoÊç si∏y zrywajàcej. èród∏o: opracowanie w∏asne..

(10) Barbara B∏yskal, Ma∏gorzata P∏awecka-Jasek. 148. Tabela 5. Ârednie wartoÊci si∏y zrywajàcej oraz obliczone spadki tego parametru dla tkaniny bawe∏nianej „Kajman wykoƒczony”. a. Czas [dni]. Si∏a zrywajàcaa [N]. Odchylenie standardowe. Spadek si∏y zrywajàcej S [%]. 0 2 4 6 7 8 9 10 11 12 14. 289,61 (5) 286,09 (4) 265,21 (3) 157,26 (3) 92,46 (3) 72,61 (4) 69,00 (3) 42,34 (4) 40,44 (4) 29,82 (4) 16,34 (3). 11,59 0,95 6,72 13,47 2,86 14,98 0,13 12,37 4,15 14,13 7,00. 00 01,22 08,43 45,70 68,08 74,93 76,18 85,38 86,04 89,70 94,36. w nawiasach podano liczb´ próbek, na podstawie których obliczono Êrednià wartoÊç si∏y zrywajàcej. èród∏o: opracowanie w∏asne.. Tabela 6. Ârednie wartoÊci si∏y zrywajàcej oraz obliczone spadki tego parametru dla tkaniny bawe∏nianej „Kajman bielony”. a. Czas [dni]. Si∏a zrywajàcaa [N]. Odchylenie standardowe. Spadek si∏y zrywajàcej S [%]. 0 2 4 6 7 8 9 10 11 12 14. 238,43 (5) 225,97 (5) 204,68 (5) 174,58 (4) 105,75 (3) 97,90 (4) 88,28 (4) 49,39 (4) 43,96 (5) 34,75 (3) 29,16 (4). 12,57 15,39 19,06 9,68 13,00 20,17 6,13 16,27 7,39 11,36 13,21. 00 05,23 14,16 26,78 55,65 58,94 62,98 79,29 81,56 85,43 87,77. w nawiasach podano liczb´ próbek, na podstawie których obliczono Êrednià wartoÊç si∏y zrywajàcej. èród∏o: opracowanie w∏asne.. Tkanina „Kajman” poddana bieleniu, charakteryzujàca si´ najni˝szà wartoÊcià poczàtkowej si∏y zrywajàcej, by∏a drugà co do wytrzyma∏oÊci spoÊród analizowanych tkanin. 14-dniowy kontakt materia∏u z mikroflorà gleby doprowadzi∏ do 87,77% (tabela 6) obni˝enia badanego parametru wytrzyma∏oÊciowego, mocniejsza by∏a jedynie tkanina „Aligator surowy”. Najwi´kszy, blisko 30% skok obni˝enia si∏y zrywajàcej mia∏ miejsce pomi´dzy 6 a 7 dniem hodowli, a wić najpóêniej spoÊród wszystkich tkanin. Wynika∏o to prawdopodobnie z faktu, ˝e tkanin´ t´ poddajàc procesowi bielenia pozbawiono rozmaitych zwiàzków, mo-.

(11) Ocena wp∏ywu wybranych czynników technologicznych.... 149. gàcych stanowiç ∏atwo dost´pne dla mikroorganizmów êród∏o po˝ywienia, opóêniajàc tym samym rozk∏ad materia∏u. Zmniejszanie wytrzyma∏oÊci poczàwszy od 10 dnia hodowli mia∏o ∏agodny przebieg i utrzymywa∏o si´ na wzgl´dnie sta∏ym poziomie.. 4. Wnioski W Êwietle przeprowadzonych badaƒ mo˝na wysnuç nast´pujàce wnioski. 1. Parametry strukturalne, takie jak g´stoÊç liniowa wàtku i osnowy, determinujà zakres biodeterioracji badanych tkanin. 2. Przebieg i tempo mikrobiologicznego rozk∏adu analizowanych tkanin uzale˝nione sà od zastosowanej w procesie technologicznym obróbki chemicznej. 3. Usunićie zanieczyszczeƒ i substancji dodatkowych z powierzchni tkaniny opóênia inicjacj´ mikrobiologicznego oddzia∏ywania na materia∏. Zosta∏o to pokazane na przyk∏adzie tkaniny „Kajman bielony”. 4. Najbardziej wytrzyma∏à, spoÊród wszystkich poddanych badaniu tkanin bawe∏nianych, okaza∏a si´ tkanina „Aligator surowy”. Literatura 0[1] Buschle-Diller G., Zeronian S.H., Pan N., Yoon M.Y., Enzymatic Hydrolysis of Cotton, Linen and Viscose Rayon Fabrics, „Textile Research Journal” 1994, nr 64(5). 0[2] Clarke A.J., Biodegradation of Cellulose. Enzymology and Biotechnology, Technomic Publ. Co., Lancaster, Basel 1997. 0[3] Desai A.J., Pandey S.N., Microbial Degradation of Cellulosic Textiles, „Journal of Scientific and Industrial Research” 1971, vol. 30, nr 11. 0[4] Evans T.E., Biodeterioration of Cellulose, „Biodeterioration Abstracts” 1996, vol. 10, nr 3. 0[5] Kowalik R., Mikrobiologiczny rozk∏ad materia∏ów u˝ytkowych, „Post´py Mikrobiologii” 1969, nr 8(1). 0[6] Montegut D., Indictor N., Koestler R.J., Fungal Deterioration of Cellulosic Textiles: A Review, „International Biodeterioration” 1991, nr 28. 0[7] Parsons H.L., Rotproofing in Relation to Heavy Textiles, „Journal of the Society of Dyers and Colourists” 1970, vol. 86. 0[8] PN-88/P-04626. Tekstylia. Wyznaczanie si∏y zrywajàcej i wyd∏u˝enia metodà paskowà. 0[9] PN-89/P-04730. Tekstylia. Wyznaczanie odpornoÊci na dzia∏anie mikroorganizmów. [10] Rybicki E., Ârodki pioràce – dziÊ i jutro, „Przeglàd W∏ókienniczy” 1998, nr 5. [11] Sagar B.F., Biodeterioration of Textile Materials and Textile Preservation [w:] Biodeterioration 7, eds D.R. Houghton, R.N. Smith, H.O.W. Eggins, Elsevier Applied Science, London 1988. [12] Salerno-Kochan R., Wp∏yw czynników technologicznych na biodegradacj´ tkanin, Praca doktorska, AE w Krakowie, Kraków 1997. [13] Salerno-Kochan R., Szostak-Kotowa J., BiodegradowalnoÊç wyrobów w∏ókienniczych, Zeszyty Naukowe AE w Krakowie, Kraków 1999, nr 525. [14] Salerno-Kochan R., Szostak-Kotowa J., Czynniki warunkujàce rozk∏ad mikrobiologiczny wyrobów w∏ókienniczych. Cz. I: Wp∏yw czynników Êrodowiskowych, „Przeglàd W∏ókienniczy” 1998, nr 8..

(12) 150. Barbara B∏yskal, Ma∏gorzata P∏awecka-Jasek. [15] Salerno-Kochan R., Szostak-Kotowa J., Czynniki warunkujàce rozk∏ad mikrobiologiczny wyrobów w∏ókienniczych. Cz. II: Wp∏yw czynników technologicznych, „Przeglàd W∏ókienniczy” 1998, nr 11. [16] Salerno-Kochan R., Szostak-Kotowa J., Microbiological Degradation of Textiles. Part 1: Biodegradation of Cellulose Textiles, „Fibres and Textiles in Eastern Europe” 2001, vol. 9, nr 3. [17] Sójka-Ledakowicz J., Gajdzicki B., Lewartowska J., Machnowski W., Procesy enzymatyczne jako alternatywa dla tradycyjnych technologii wykoƒczalniczych, „Przeglàd W∏ókienniczy” 2000, nr 5. [18] Szczepanowska H., Biodeterioration of Art Objects on Paper, „The Paper Conservator” 1986, nr 10. [19] Szostak-Kotowa J., Mikrobiologiczny rozk∏ad tkanin [w:] Rozk∏ad i korozja mikrobiologiczna materia∏ów technicznych, Materia∏y II Konferencji Naukowej, ¸ódê 2001. [20] Szostak-Kotowa J., Woêniakiewicz T., Wp∏yw mikroflory glebowej na rozk∏ad folii opakowaniowych z tworzyw sztucznych, Zeszyty Naukowe AE w Krakowie, Kraków 1998, nr 510. [21] Timar-Balazsy A., Eastop D., Chemical Principles of Textile Conservation, Butterworth-Heinemann, Oxford 1998. [22] Wood T.M., Garcia-Campayo V., Enzymes and Mechanisms Involved in Microbial Cellulolysis [w:] Biochemistry of Microbial Degradation, ed. C. Ratledge, Kluwer Academic Publishers, London 1994.. The Effects of Selected Technological Factors on the Microbiological Degradation of Cotton Textiles Microbiological degradation of five cotton textiles, differing in structural parameters and the applied chemical treatment, was investigated. The biodegradation of the textiles was carried out using the soil test method; the extent of biodegradation of the analysed material was determined on the basis of tensile strength variations and changes in morphological properties. The results obtained show that the structural parameters, such as warp and weft linear density and the applied chemical treatment, determine the extent and rate of biodeterioration of the tested textiles. The removal of contaminants and additional nutrients from the textile surface retards the initiation of the microbial action, which could be seen in the case of the bleached textile “Kajman”. Considering the tested materials, the greatest resistance to microbial action was shown by the raw textile “Aligator”..

(13)