Doktorske disertacije

Štular Danaja: Oblikovanje pametnih tekstilj z uporabo temperaturno in pH odzivnega hidrogela kot nosilca protimikrobnih učinkovin

Namen raziskave je bil razvoj novih temperaturno in pH-odzivnih pametnih tekstilij s sočasno nadzorovano poroznostjo in uravnavanjem vlage ter proaktivno protimikrobno zaščito, zagotovljeno preko nadzorovanega sproščanja protimikrobnih učinkovin in oblikovanja biobariere. Z uporabo disperzijske polimerizacije je bil sintetiziran hidrogel na podlagi poli(N-izopropilakrilamida) in hitozana (PNCS) v mikro (PNCS_M) in nano velikostnem (PNCS_N) razredu. Velikost delcev hidrogela PNCS je vplivala na njegove odzivne lastnosti. Hidrogel PNCS_M je izkazal boljšo proaktivno poroznost in uravnavanje vlage ter večjo občutljivost na spremembe temperature, hidrogel PNCS_N pa je ob superiornem izločanju vlage izkazal intenzivnejšo odzivnost naspremembo pH. Obdelava vlaken s 30-sekundno kisikovo plazmo je izboljšala navzemanje in razporeditev hidrogela PNCS_N na vlaknih ter s temizboljšanje želenih temperaturno in pH-odzivnih lastnosti funkcionaliziranih vzorcev. Za dosego proaktivnega protimikrobnega delovanja so bila v delce hidrogela PNCS_M vstavljena različna protimikrobna sredstva, tj. AgCl, koloidno srebro in eterično olje (EO) šetraja (Satureja montana), ki delujejo po principu nadzorovanega sproščanja, ter 3-(trimetoksisilil) propildimetiloktadecil amonijev klorid (Si-QAC) in (3-aminopropil)trietoksisilan (APTES), ki delujeta po principu oblikovanja biobariere. Pri tem je bilo doseženo odlično protimikrobno delovanje ter temperaturno pogojeno nadzorovano sproščanje srebra, čeprav je slednje nekoliko poslabšalo sposobnost proaktivnega uravnavanja vlage vzorcev ob spremembah temperature in pH. Za vstavitev hidrofobnega EO šetraja v delce hidrogela na vlaknih je bil sintetiziran hidrogel PNCS z vključenim β-ciklodekstrinom (PNCS/CD). Slednji je izboljšal temperaturno odzivnost hidrogela ter s tem omogočil povišanje koncentracije hitozana v strukturi hidrogela. To je zagotovilo sinergistično protimikrobno delovanje med biobariero hitozana in proaktivnim sproščanjem EO šetraja. V primeru kombinacije hidrogela PNCS_M ter Si-QAC in APTES so postopek nanosa, koncentracija in kemijska struktura polisiloksanskih matric pomembno vplivali na odzivne in zaščitne lastnosti ter citotoksičnost funkcionaliziranih vzorcev. Dvostopenjski postopek nanosa, ki je vključeval najprej nanos hidrogela PNCS_M z naknadnim nanosom 0,5-odstotnegaSi-QAC, je zagotovil odlično protimikrobno aktivnost funkcionaliziranega vzorca, a je ta izkazal močno citotoksičnost. Ob zamenjavi Si-QAC s 4-odstotnokoncentracijo APTES je bila dosežena odlična protimikrobnost, necitotoksičnost in ohranjene odzivne lastnosti. Med postopkom elektropredenja je bil hidrogel PNCS_M vstavljen v vlakna PLA, kar je zagotovilo izdelavo vlaknatih kompozitov z odzivnimi lastnostmi in proaktivnim sproščanjem ultravijoličnega (UV) barvila.

Cerar Estera: Razvoj in preoblikovanje tekstilne industrije v Sloveniji v drugi polovici 20. stoletja

Cilj doktorskega dela je raziskati vplivne faktorje na razvoj tekstilne industrije na slovenskem ozemlju od konca druge svetovne vojne do osamosvojitve Slovenije.

Raziskovanje zgodovine tekstilne panoge v povezavi z drugimi dejavnostmi ter različnimi političnimi interesi in z njimi povezanimi odločitvami pripomore k boljšemu razumevanju razmer, ki so pripeljale do upada nekdaj cvetoče panoge. Raziskava ugotavlja pomembnost tekstilne industrije za slovensko in jugoslovansko gospodarstvo, osvetli odnost politike do panoge in razloge za njen upad. Zato je naloga pomembna tudi za razumevanje gospodarskih tokov v današnjem času. Prav tako raziskava pokaže, da v tekstilni industriji po kakovosti nismo zaostajali v primerjavi z razvitejšim »zahodom«.

Temelj raziskave so arhivska gradiva, časopisni viri in druga literatura. Uporabljene so bile metode analize, sinteze, deskripcije in kompilacije, s pomočjo katerih smo odgovorili na tri postavljene hipoteze. V posameznih poglavjih je predstavljeno politično in splošno gospodarsko stanje v drugi Jugoslaviji, planska politika, devizna politika, uvozno izvozna politika ter delovanje tekstilne industrije v posameznih planskih obdobjih, glavni produkti, zaposleni, način dela, opremljenost, investicijska vlaganja, stopnja in hitrost modernizacije ter problematika panoge (nizka izobrazbena struktura, nizki osebni dohodki, nočno delo žensk, počasna modernizacija). Prikazano so tudi razmerja med industrijskimi panogami in odnosi med posameznimi republikami in zveznimi organi. Osrednji del splošnega pregleda naloge zaključuje časovnica, v kateri so prikazani najpomembnejši vplivi, ki so pozitivno ali negativno vplivali na razvoj tekstilne industrije na Slovenskem.

V nalogi smo potrdili hipotezo, da je bila tekstilna industrija zelo uspešna panoga v drugi polovici 20. st., ki pa jo je zaviralo odtekanje denarja v druge panoge. Prav tako smo potrdili drugo hipotezo, da bi se v drugačnih gospodarskih in političnih razmerah lahko tekstilna industrija zagotovo lahko obdržala v večjem obsegu. Tretjo hipotezo, da bi s pravočasnim prestrukturiranjem lahko rešili več podjetij in delovnih mest, pa smo z raziskavo potrdili le delno, saj bi za končni odgovor potrebovali dodatne informacije.

Leskovšek Mirjam: Priprava polimernega koncentrata z mikro- in nanokapsulami za potrebe oblikovanja vlaken po talilnem postopku

Pri izdelavi sintetičnih vlaken z dodanimi aktivnimi delci, ki se oblikujejo po talilnem postopku predenja, je faza priprave vhodnih surovin ključnega pomena. Na primeru izdelave polipropilenskih vlaken z dodanimi melamin-formaldehidnimi mikrokapsuliranimi delci (mikrokapsulami in mikrosferami) je bilo ugotovljeno, da so delci v suhi obliki, nagnjeni k neželenemu združevanju v skupke. Čeprav se pojavu v celoti ni mogoče izogniti, pa se velikost skupkov lahko zmanjša s sušenjem suspenzije delcev v sušilniku, ki deluje na principu razpršilnega sotočnega sušilnega toka, pri čemer moratabiti hitrost doziranja suspenzije v sušilnik ter masna vsebnost delcev v suspenziji čim manjša. Temperatura sušenja na velikost skupkov ne vpliva. Nereagirane reaktivne metilolne skupine melamin-formaldehidne smole prav tako nimajo vpliva na združevanje delcev niti z daljšim časom vodenja sintezne reakcije;ob katerem se poveča le stabilnost zamreženja smole. Na mehansko neločljivost skupkov v največji meri vpliva emulgatormodifikator, ki sodeluje pri sintezni reakciji delcev. Talahko med sušenjem suspenzije delcev obda skupke z neločljivo plastjo. Omenjena dejstva so bila potrjena s Fourierjevo transformacijsko infrardečo spektroskopijo, termogravimetrijo in diferenčno dinamično kalorimetrijo. Kljub temu, da se večina strukturnih, mehanskih in termičnih lastnosti spredenih polipropilenskih vlakenz melamin-formaldehidnimi delci poslabša, pa nekatere kažejo pozitiven trend. Prostorsko porazdelitev delcev v vlaknih je mogoče določiti s konfokalno mikroskopijo, nagnjenost delcev k deformaciji med pripravo vhodnih surovin in predenjem vlaken pa dokazujejo posnetki vrstičnega elektronskega mikroskopa.

Kraner Zrim Polona: Uporabne lastnosti tekstilij z vgrajenimi aerogelnimi kompoziti

V pričujoči disertaciji so predstavljene uporabne lastnosti toplotno visokoizolativnega laminata, izdelanega iz silicijevega aerogelnega kompozita Pyrogela® 2250 in neporozne paroprepustne membrane SympaTex®, ojačene s poliestrskim snutkovnim pletivom. Da bi preprečili neposreden stik s silicijevim aerogelom in onemogočili širjenje aerogelnega prahu, ki nastane pri drobljenju aerogla ob prepogibanju, je bila izvedena obojestranska laminacija aerogelnega kompozita z membrano. Proučevani so bili morfološka zgradba, debelina, ploščinska masa, natezne lastnosti, odpornost na razslojevanje, prepustnost vodne pare, toplotna prevodnost in toplotni upor na novo razvitega laminata in referenčnih materialov, ki so v rabi v obutveni industriji. Toplotna prevodnost laminiranega silicijevega aerogelnega kompozita je znašala 16 mW/m·K, prepustnost vodne pare pa 1,31 mg/cm2·h. Za raziskavo vpliva prepogibanja in drobljenja silicijevega aerogela v laminatu smo laminat izpostavili 30.000-kratnemu cikličnemu prepogibanju. Prepogibanje ni imelo znatnega vpliva na toplotni upor in paroprepustnost laminata, vplivalo je na zmanjšanje natezne trdnosti in poslabšalo odpornost proti razslojevanju. Zaradi visoke togosti laminiranega aerogelnega kompozita je bila izdelana prekatna konstrukcija laminata, ki omogoča njegovo uporabo tudi pri obutvi. Za študij vpliva prekatov na prepustnostne lastnosti laminata so bili pripravljeni vzorci iz laminiranega aerogelnega kompozita z različnim deležem in porazdelitvijo prekatov. Prekati niso spremenili prepustnosti vodne pare laminata, a so imeli v primerjavi z laminati brez prekatov manjši toplotni upor. V zadnjem delu raziskave so bili iz laminatov izdelani različni vzorci v obliki, ki ponazarja tridimenzionalni izolativni sloj v obutvi. Toplotni upor in prepustnost vodne pare tridimenzionalnih vzorcev iz novorazvitega laminata in referenčnih materialov ter referenčne obutve sta bila izmerjena s pomočjo nožnega manikina. V raziskavi je bilo ugotovljeno, da je na novo razviti laminat primeren kot toplotnoizolacijski material za varovalno obutev za nošenje v okolju s skrajno nizkimi temperaturami.

Šehić Alisa: Priprava funkcionalnih poliamidnih tekstilij s povečano termično stabilnostjo

In the doctoral dissertation, functional polyamide textiles with increased thermal stability were prepared by three processes of chemical modification of polyamide 6

(PA6) fibers, by sol-gel application of combination of flame retardants 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide-modified vinyl trialkoxysilane (DOPO–VTS) and tetraethoxysilane (TEOS) onto flat textiles, with melt spinning process of filament yarn samples with incorporated flame retardant (FR) additives melamine cyanurate (MeCy), aluminium diethylphosphinate (AlPi), sodium aluminosilicate (SASi), carbon nanotubes (CNT) and carbon black (CB), and melt spinning of the newly synthesized PA6 copolymer with a directly included flame retardant group DOPO (PA/DCA) on the polyamide chain. The results indicate that the presence of the sol-gel finishing DOPO-TEOS reduced PA6 decomposition rate and favored char formation, which confirms an increase in thermo-oxidative (TO) stability. The presence of the coating reinforce the fibre structure, stopped melt dripping but did not prevent the burning of PA6. FR additive MeCy had the biggest flame retardant influence on the PA6

filament yarns by decreasing the onset temperature of thermo-oxidative and increasing char stability at 800 °C The presence of MeCy completely stopped the flaming combustion of the filament. While SASi and CB interacted with MeCy, the addition of AlPi and CNT in a mixture with MeCy inhibit flame retardant properties of MeCy and only slightly improve TO stability of composite filament yarn samples. The presence of DOPO in copolymer caused a decrease of the onset temperature of the TO-decomposition of PA/DCA, a decrease of the decomposition temperature of the first step of degradation, and a slight increase of the temperature of the decomposition of the second step compared to PA6 and influence in the reduction of amount of residue. This indicates the operation of DOPO in the gas phase. The burning time of the PA/DCA copolymer yarn sample was significantly reduced compared to the burning of PA6 yarn, but the dripping melt of the copolymer was not self-extinguishing. These results were not as good as on films prepared from PA/DCA, where the dripping melt of the copolymer did not burn. The addition of all FR additives increased the degree of crystallinity of the yarn and slightly reduced its tensile properties.

Vasiljević Jelena: Oblikovanje večfunkcionalnih zaščitnih tekstilij s plazmo in tehnologijo sol-gel

The aim of this doctoral dissertation research was to usethe nanotechnology processes of plasma surfacepre-treatment and sol-gel finishing to impart long-lasting novel multifunctionalities, i.e.,low-adhesion super-hydrophobicity, oleophobicity, self-cleaning properties, flame-retardancy and antibacterial properties,to textiles. The plasma surface activation and etching of cotton and polyester fibres by low-pressure watervapour andoxygen plasmas wereusedas a pre-treatment to improve the water-and oil-repellent performance as well as the durability of the sol-gel coatings. The used sol-gel treatments were (i) the surface depositionof Stöber silica particles followed by thein situgrowthof the TEOS-based particle-containing polysiloxane layer to create the rough,bumpysurface topography of the fibre surface,and (ii) the fabricationofthe organo-functionalized hybrid coatings using fluoroalkyl-functional oligosiloxane (FAS) and 1H,1H,2H,2H-perfluorooctyltriethoxysilane (SiF) for water-and oil-repellency, P,P-diphenyl-N-(3-(trimethoxysilyl)propyl) phosphinic amide (SiP) and 10-(2-trimethoxysilyl-ethyl)-9-hydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (Si-DOPO) for flame retardancy and 3-(trimethoxysilyl)-propyldimethyloctadecyl ammonium chloride (SiQ) for antibacterial properties. Furthermore, organocyclotetrasiloxane 2,4,6,8-tetrakis(2-(diethoxy(methyl)silyl)ethyl)-2,4,6,8-tetramethyl–cyclotetrasiloxane(T4) was used toincreasethecoating’sorientation and adhesion. The water vapour and oxygen plasma pre-treatmentsimproved the water-and oil-repellencyperformance of the FAS and SiFcoatingsformed on the cotton fibresurface, respectively; however, theydid not markedly influencethe coating’s adhesion ability, thusnot improving thewashing fastness of the coatings. In contrast, in the case of polyester fibres, although the water vapour plasma pre-treatment did not influence the water and oil repellency of the FAScoating, the washing fastness of the coating wasmarkedly improved. Both Si-DOPOandSiPincreased the thermo-oxidative stability of the cotton fibresand retarded glowing combustion. Compared to Si-DOPO, SiP provided an approximately two-fold higher total quantity of dry solid add-on at the same concentration of the applied sols and provided very high hydrophobicity. Therefore, an approximate 2-fold lower concentration of SiP compared to that of the Si-DOPO provided a comparable thermo-oxidative stability. The water-and oil-repellent, antibacterial, and flame-retardant properties of the SiF, SiQ and SiP precursors were successfully associated in the multifunctional two-(SiF-SiP andSiF-SiQ) and three-component (SiF-SiQ-SiP) organofunctionalized polysilsequioxanecoatings formed on the cotton fibre surface. The cooperative action of the SiF, SiQand SiP components in the three-component coating provided the cotton fabric withexceptional and novel multifunctional properties, including simultaneous high hydrophobicity(waterstatic contact angle of 135°), oleophobicity(n-hexadecanestatic contact angle of 117°), antibacterial activity (bacterialreduction of 100 %for bothE. coliandS. aureus), enhanced thermo-oxidative stabilityand “glow” retardancy.Creation of the roughened,bumpysurface topography by the surface depositionof Stöber silica particles followed by thein situgrowthof the TEOS-based particle-containing polysiloxane layerwas ahighly efficientpre-treatment for improving the water-and oil-repellency performance and washing fastness of the FAS coating. This procedure enabled thefabrication of the long-lasting “Lotus effect”accompanied by an exceptionally high oleophobicity.The structure of the multifunctional three-component water-and oil-repellent, antibacterial, and flame-retardant hybrid polysilsesquioxane coatingwas optimisedto increase its washing fastness to cotton fibres.By including T4as the fourth component in the multifunctional SiF-SiQ-SiP coating, the washing fastness of the coating was increased, and thiswas even more pronounced if silica particles followed by the in situgrowthof the TEOS-based particle-containing polysiloxane layer were deposited on the cotton fibre surface in the pre-treatment process. The structural optimisation also led to the improvement of the functional properties of the coating, which exhibited the “Lotus effect” (waterstatic contact angle of161° and water roll-offangle of 4°) and simultaneously demonstrated high antibacterial activity (the Rvalues for E. coliand S. aureuswere 81.6 and 100 %, respectively), enhanced thermo-oxidative stability and “glow” retardancy. The only weakness of the optimised coating is the impairment of its oleophobicity.

Danijela Klemenčič: Protimikrobna zaščita tekstilij z uporabo nanosrebra

Doktorska disertacija sega na področje plemenitenja tekstilij in vključuje nove postopke kemijske modifikacije vlaken z namenom oblikovati funkcionalne tekstilne izdelke z visoko dodano vrednostjo. Raziskava je interdisciplinarna, v njej se prepletajo področja tekstilstva, kemije, materialov in mikrobiologije.
Osrednji del raziskave predstavlja razvoj novega univerzalnega postopka protimikrobne apreture s srebrom (Ag) za pripravo tekstilnih kompozitov s protimikrobnimi zaščitnimi lastnostmi. Kemijska modifikacija bombažne (CO), volnene (WO), svilene (SE), viskozne (CV), poliamidne (PA) in poliestrske (PES) tkanine ter tkanin iz CO/PES in WO/PES je bila izvedena dvostopenjsko, pri čemer je bila z nanosom anorgansko-organskega zamreževala (RB) na površini vlaken oblikovana silicijeva matrica, v katero so bili in situ sintetizirani delci srebrovega klorida (AgCl). Lastnosti apreture so bile določene s SEM-, z EDS- in ICP-MS-analizami ter z mikrobiološkimi testi. Iz rezultatov raziskave je razvidno, da je nov postopek primeren za kemijsko modifikacijo naravnih in sintetičnih vlaken. Prisotnost matrice je povečala adsorpcijsko sposobnost vlaken za AgCl, zmanjšala velikost delcev AgCl in omogočila njihovo fizikalno vezanje, kar ni oviralo njihovega sproščanja z vlaken. Zaradi večje koncentracije AgCl, vezanega v silicijevo matrico, se je povečala protimikrobna aktivnost apreture tudi po večkratnem pranju.
Izvirnost, sodobnost in aktualnost doktorskega dela potrjuje 8 izvirnih znanstvenih člankov, ki jih je doktorandka v soavtorstvu objavila v mednarodno priznanih revijah, od tega 5 člankov v revijah s faktorjem vpliva kategorije 1A1, ki jim stroka priznava znanstveno odličnost.

Barbara Golja: Funkcionalizacija tekstilij z nanosom mikrokapsul

Na bombažne tkanine so bile tiskane mikrokapsule z dišavo (eterično olje), s protimikrobnim sredstvom (triklosan) in sredstvom proti gorenju (trifenilfosfat). Protigorljive mikrokapsule so bile tiskane tudi na PES netkano tekstilijo. Izvedeni so bili tudi impregnirni in izčrpalni postopki nanašanja. Lastnosti obdelanega blaga in samih mikrokapsul so bile analizirane pred uporabo in po uporabi ter pranju. Vzpostavljen je bil sistem za funkcionalizacijo blaga z mikrokapsulami, s katerimi lahko izboljšamo kakovost, funkcionalnost in uporabno vrednost tekstilnih izdelkov.