CC BY
8УДК 677.016.673 https://doi.org/10.24412/2617-149X-2021-2-31-36
Оптимизация качественного и количественного состава ферментсодержащей композиции для умягчающей отделки хлопчатобумажных текстильных материалов
Н.В. Скобова, Н.Н. Ясинская, К.А. Ленькоа Витебский государственный технологический университет, Республика Беларусь
"E-mail: [email protected]
Аннотация. Исследована зависимость технологических и гигиенических свойств хлопчатобумажных тканей от качественного и количественного состава аппретирующей ферментсодержащей композиции. Проведена оптимизация состава аппретирующей композиции, которая позволяет придать хлопчатобумажным тканям скользящий гриф, высокую гигроскопичность и воздухопроницаемость.
Ключевые слова: ферменты, гидролазы, аппрет-мягчитель, гигроскопичность, воздухопроницаемость.
Optimization of the Qualitative and Quantitative Composition of the Enzyme-Containing Composition for Softening Finishing of Cotton Textile Materials
N. Skobova, N. Yasinskaya, K. Lenko8 Vitebsk State Technological University, Republic of Belarus "E-mail: [email protected]
Annotation. The dependence of technological and hygienic properties of cotton fabrics on the qualitative and quantitative composition of the appretizing enzyme-containing composition has been studied. The composition of the apprete composition was optimized, which makes it possible to give cotton fabrics a sliding fretboard, high hygroscopicity and breathability.
Key words: enzymes, hydrolases, apprete-softener, hygroscopicity, breathability.
В последние годы авторами ведутся исследования по аппретированию текстильных материалов силиконовыми аппретами-мягчителями и ферментсодержащими композициями, в ходе которых полотна и изделия приобретают дополнительную гладкость и шелковистость. В настоящее время происходит значительное расширение рынка текстильных вспомогательных веществ
отечественного и импортного производства, что привело к появлению большого числа новых, неизвестных потребителю, марок препаратов. Такая ситуация вызывает определенные трудности у технологов отделочного производства по выбору наиболее эффективных текстильно-вспомогательных веществ [1].
В большинстве случаев белорусские текстильные предприятия в технологиях отделки используют импортные препараты, что ведет к удорожанию производственного процесса, а соответственно, готовой продукции. Весьма актуальным для экономики Республики Беларусь является вопрос импортозамещения, поэтому в исследовании применялись белорусские препараты фирмы
ООО «Фермент», которая сравнительно недавно вышла на рынок, но уже является ведущим белорусским производителем высокоэффективных ферментных препаратов и препаратов текстильной химии.
В технологических процессах отделочного производства наибольшее значение имеют ферменты гидролитического характера (гидролазы) -целлюлазы, амилазы, липазы, лигниназы, пектиназы, ксиланазы. Ферменты этой группы катализируют процессы гидролиза, в результате чего в сложных молекулах разрывается связь между атомом углерода и атомом кислорода или азота; по месту разрыва происходит присоединение разных составных частей молекулы воды [2].
Ферменты, вызывающие разрушение целлюлозы во внешних слоях волокна на участках с наименьшей упорядоченностью молекул, способствуют удалению из волокна нецеллюлозных примесей, изменению фрикционных и механических свойств, повышению гигроскопичности и сорбционной способности по отношению к красителям и текстильно-вспомогательным веществам [3].
Целью данного эксперимента являлась оценка показатели хлопчатобумажного тканого материала.
влияния концентрации ферментсодержащей Для исследований выбраны препараты RG-810R/36;
аппретирующей композиции и активности входящего RG-810R/36+Ц100 ед/г; RG-810R/36+Ц300 ед/г,
в ее состав ферментного препарата на качественные характеристики которых представлены в таблице 1 [4].
Таблица 1 - Характеристики используемых препаратов производства ООО «Фермент»
Название Характеристики
RG-810R/36 Гидрофильная силиконовая эмульсия. Оптимальные условия действия рН = 5, рабочая температура 30-50оС
RG-810R/36+Ц100 Гидрофильная силиконовая эмульсия с ферментным препаратом «Целлюлаза» активностью 100 ед/г. Оптимальные условия действия рН = 5, рабочая температура 30-50оС
RG-810R/36+Ц300 Гидрофильная силиконовая эмульсия с ферментным препаратом «Целлюлаза» активностью 300 ед/г. Оптимальные условия действия рН = 5, рабочая температура 30-50оС
В качестве объекта исследования использовались: хлопчатобумажная ткань арт. 854 (ОАО «БПХО», г. Барановичи) постельного назначения поверхностной плотностью 139 г/м2.
Используя матрицу D-оптимального плана, проводилось 9 опытов. В качестве входных факторов выбраны концентрация аппретирующей композиции в пропиточной ванне и активность фермента
По результатам статистической обработки получены регрессионные модели зависимости выходных параметров от входных факторов и их графические интерпретации:
- регрессионная модель зависимости воздухопроницаемости хлопчатобумажной ткани от варьируемых параметров:
УИ = 554,3 + 28,8 • Х1 + 24,5 • Х12 • Х2 - 34,5 • Х12, (1)
- регрессионная модель зависимости гигроскопичности хлопчатобумажной ткани от варьируемых параметров:
СИ = 8,14 - 1,11 • Х1 - 0,485 • Х2 + 0,552 • Х22 • Х1, (2)
- регрессионная модель зависимости тангенциального угла сопротивления трению хлопчатобумажной ткани от варьируемых параметров:
Г§И = 0,404 - 0,014 • Х1 - 0,011 • Х1 • Х2, (3)
- регрессионная модель зависимости капиллярности хлопчатобумажной ткани от варьируемых параметров:
(целлюлазы) в ее составе. В качестве выходных параметров исследовали гигроскопичные свойства ткани (капиллярность, гигроскопичность), воздухопроницаемость, шелковистость поверхности по коэффициенту тангенциального сопротивления трению.
Уровни и интервалы варьирования входных факторов представлены в таблице 2.
КИ = 152,67 - 4,2 • Х1 + 2,83 • Х12 +1,75 • X • Х2 . (4)
Анализ полученных моделей показывает, что на воздухопроницаемость, тангенциальный угол сопротивления и капиллярность в основном оказывает влияние концентрация аппрета, активность ферментов существенного влияния не оказывает. На показатель гигроскопичности оба фактора оказывают влияние в равной степени.
По полученным моделям построены поверхности отклика, приведенные на рисунках 1-4.
Для выявления области рациональных решений необходимо установить ограничения на выходные параметры (свойства материала), которые устанавливаются ГОСТ 29298-2005 [5], а также рекомендациями производителя хлопчатобумажных постельных тканей ОАО «БПХО»:
- воздухопроницаемость - не менее 520 дм3/см2*с;
- гигроскопичность - не менее 8;
- коэффициент тангенциального сопротивления трению (не нормируемый) -не более 0,4;
- капиллярность за 60 мин - не менее 150 мм/60 мин.
Таблица 2 - Интервалы варьирования факторов
Параметры Уровни варьирования
-1 0 1
Концентрация композиции, г/л (Х±) 10 20 30
Активность целлюлазы, ед. (Х2) 0 100 300
Рисунок 1 - Графическая зависимость воздухопроницаемости хлопчатобумажной ткани от концентрации композиции и активности ферментной составляющей в пропиточной ванне
Рисунок 2 - Графическая зависимость гигроскопичности хлопчатобумажной ткани от концентрации композиции и активности ферментной составляющей в пропиточной ванне
Рисунок 3 - Графическая зависимость капиллярности хлопчатобумажной ткани от концентрации композиции и активности ферментной составляющей в пропиточной ванне
Активность целлюлазы, ед
Рисунок 4 - Графическая зависимость коэффициенту тангенциального сопротивления трению хлопчатобумажной ткани от концентрации композиции и активности ферментной составляющей
в пропиточной ванне
Совместив линии равного уровня по полученным моделям, построен совмещенный график линий равного уровня для принятых показателей
300
я
4»
■ей юо
и
о
В результате проведенных исследований, а также с учетом разработанной технологии умягчающей отделки хлопчатобумажных тканей постельного назначения с использованием ферментсодержащих композиций [1], можно рекомендовать следующую технологическую схему биообработки текстильного материала (рис. 6).
Использование ферментсодержащей композиции в технологии умягчения хлопчатобумажных
качества. Выявлена область рациональных значений (заштрихованная зона), представленная на рисунке 5.
текстильных материалов позволяет достичь максимальной степени скользящего грифа, повысив при этом воздухопроницаемость и влаговпитывающие свойства материала и не оказывая дополнительно негативного влияния на экологическую обстановку производства и волокнообразующий полимер хлопкового волокна -целлюлозу.
10 20 30
XI г/л
концентрация композиции
Рисунок 5 - Совмещенный график линий равного уровня
'1 температура. °С
промывка J пропитка Т=40°С (=10мин I Т=40°С 1=20мин рН=5
15 30 60 время, мин
Рисунок 6 - Технологическая схема биоумягчения хлопчатобумажных постельных тканей периодическим способом для придания улучшенных гигиенических и технологических свойств
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Использование ферментов в технологиях умягчения хлопчатобумажных постельных тканей / К. А. Ленько [и др.] // Симпозиум «Современные инженерные проблемы в производстве товаров народного потребления» : сборник научных трудов III Международного Косыгинского Форума «Современные задачи инженерных наук», Москва, 20-21 октября 2021 г. / РГУ им. А. Н. Косыгина. - М., 2021. - С. 72-77.
2. Method for refining terry products using biotechnology / Natalia Yasinskayaa [et al.] // International conference on textile and apparel innovation (ICTAI 2021), Vitebsk, 8-10 June 2021 / VGTU. - Vitebsk, 2021. - Vol. 2430. -Р. 070004-1-070004-6.
3. Чешкова, А. В. Ферменты и технологии для текстиля, моющих средств, кожи, меха : учеб. пособие для ВУЗов / А. В. Чешкова. - Иваново : ГОУВПО ИГХТУ, 2007. - 282 с.
4. Официальный сайт компании «Фермент» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ferment.by/ru/. - Дата доступа: 06.01.2022.
5. Ткани хлопчатобумажные и смешанные бытовые. Общие технические условия : ГОСТ 29298-2005. -Введ. 2007-01-01. - М. : Стандартинформ, 2006. - 9 с.
REFERENCES
1. The use of enzymes in technologies for softening cotton bedding / K. A. Lenko [et al.] // Symposium "Modern engineering problems in the production of consumer goods" : a collection of scientific papers of the III International Kosyginsky Forum "Modern tasks of engineering sciences", Moscow, October 20-21, 2021 / Russian State University. A. N. Kosygin. - M., 2021. - Р. 72-77.
2. Method for refining terry products using biotechnology / Natalia Yasinskayaa [et al.] // International conference on textile and apparel innovation (ICTAI 2021), Vitebsk, 8-10 June 2021 / VGTU. - Vitebsk, 2021. - Vol. 2430. -Р. 070004-1-070004-6.
3. Cheshkova, A. V. Enzymes and technologies for textiles, detergents, leather, fur : textbook allowance for universities / A. V. Cheshkova. - Ivanovo : GOUVPO IGHTU, 2007. - 282 p.
4. Official website of the company "Ferment" [Electronic resource]. - Access mode: http://ferment.by/ru/. - Access date: 01/06/2022.
5. Cotton and mixed household fabrics. General specifications : GOST 29298-2005. - Input. 2007-01-01. -M. : Standartinform, 2006. - 9 p.
SPISOK LITERATURY
1. Ispol'zovanie fermentov v tehnologijah umjagchenija hlopchatobumazhnyh postel'nyh tkanej / K. A. Len'ko [i dr.] // Simpozium «Sovremennye inzhenernye problemy v proizvodstve tovarov narodnogo potreblenija» : sbornik nauchnyh trudov III Mezhdunarodnogo Kosyginskogo Foruma «Sovremennye zadachi inzhenernyh nauk», Moskva, 20-21 oktjabrja 2021 g. / RGU im. A. N. Kosygina. - M., 2021. - S. 72-77.
2. Method for refining terry products using biotechnology / Natalia Yasinskayaa [et al.] // International conference on textile and apparel innovation (ICTAI 2021), Vitebsk, 8-10 June 2021 / VGTU. - Vitebsk, 2021. - Vol. 2430. -P. 070004-1-070004-6.
3. Cheshkova, A. V. Fermenty i tehnologii dlja tekstilja, mojushhih sredstv, kozhi, meha : ucheb. posobie dlja VUZov / A. V. Cheshkova. - Ivanovo : GOUVPO IGHTU, 2007. - 282 s.
4. Oficial'nyj sajt kompanii «Ferment» [Jelektronnyj resurs]. - Rezhim dostupa: http://ferment.by/ru/. -Data dostupa: 06.01.2022.
5. Tkani hlopchatobumazhnye i smeshannye bytovye. Obshhie tehnicheskie uslovija : GOST 29298-2005. -Vved. 2007-01-01. - M. : Standartinform, 2006. - 9 s.
Статья поступила в редакцию 13.01.2022
