Оптимизация качественного и количественного состава ферментсодержащей композиции для умягчающей отделки хлопчатобумажных текстильных материалов
Автор: Скобова Н.В., Ясинская Н.Н., Ленько К.А.
Журнал: Материалы и технологии @mat-tech
Рубрика: Трикотажное производство
Статья в выпуске: 2 (8), 2021 года.
Бесплатный доступ
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.
Ферменты, гидролазы, аппрет-мягчитель, гигроскопичность, воздухопроницаемость
Короткий адрес: https://sciup.org/142235827
IDR: 142235827 | DOI: 10.24412/2617-149X-2021-2-31-36
Текст научной статьи Оптимизация качественного и количественного состава ферментсодержащей композиции для умягчающей отделки хлопчатобумажных текстильных материалов
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 текстильновспомогательным веществам [3].
Таблица 1 ‒ Характеристики используемых препаратов производства ООО «Фермент»
Название |
Характеристики |
RG-810R/36 |
Гидрофильная силиконовая эмульсия. Оптимальные условия действия pH = 5, рабочая температура 30–50оС |
RG-810R/36+Ц100 |
Гидрофильная силиконовая эмульсия с ферментным препаратом «Целлюлаза» активностью 100 ед/г. Оптимальные условия действия pH = 5, рабочая температура 30–50оС |
RG-810R/36+Ц300 |
Гидрофильная силиконовая эмульсия с ферментным препаратом «Целлюлаза» активностью 300 ед/г. Оптимальные условия действия pH = 5, рабочая температура 30–50оС |
Целью данного эксперимента являлась оценка влияния концентрации ферментсодержащей аппретирующей композиции и активности входящего в ее состав ферментного препарата на качественные
показатели хлопчатобумажного тканого материала. Для исследований выбраны препараты RG-810R/36; RG-810R/36+Ц100 ед/г; RG-810R/36+Ц300 ед/г, характеристики которых представлены в таблице 1 [4].
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
(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.
Таблица 2 ‒ Интервалы варьирования факторов
Параметры |
Уровни варьирования |
||
-1 |
0 |
1 |
|
Концентрация композиции, г/л (Х 1 ) |
10 |
20 |
30 |
Активность целлюлазы, ед. (Х 2 ) |
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
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:
VH = 554,3 + 28,8 ∙ X 1 + 24,5 ∙ X 12 ∙ X 2 - 34,5 ∙ X 12 , (1)
-
- регрессионная модель зависимости гигроскопичности хлопчатобумажной ткани от варьируемых параметров:
GH = 8,14 - 1,11 ∙ X 1 - 0,485 ∙ X 2 + 0,552 ∙ X 22 ∙ X 1 , (2)
-
- регрессионная модель зависимости тангенциального угла сопротивления трению хлопчатобумажной ткани от варьируемых параметров:
T g H = 0,404 - 0,014 ∙ X 1 - 0,011 ∙ X 1 ∙ X 2 , (3)
-
- регрессионная модель зависимости капиллярности хлопчатобумажной ткани от варьируемых параметров:
KH = 152,67 - 4,2 ∙ X 1 + 2,83 ∙ X 12 + 1,75 ∙ X 1 ∙ X 2 . (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.

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 качества. Выявлена область рациональных значений (заштрихованная зона), представленная на рисунке 5.

Рисунок 5 – Совмещенный график линий равного уровня
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 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.

Рисунок 6 – Технологическая схема биоумягчения хлопчатобумажных постельных тканей периодическим способом для придания улучшенных гигиенических и технологических свойств
Список литературы Оптимизация качественного и количественного состава ферментсодержащей композиции для умягчающей отделки хлопчатобумажных текстильных материалов
- Использование ферментов в технологиях умягчения хлопчатобумажных постельных тканей / К. А. Ленько, Н. Н. Ясинская, Н. В. Скобова, Д. Л. Лисовский // 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.
- Method for refining terry products using biotechnology / N. Yasinskaya, K. Lenko, N. Skobova, D. Lisovsky // International conference on textile and apparel innovation (ICTAI 2021), Vitebsk, 8-10 June 2021 / VGTU. - AIP PUBLISHING, 2022. - Vol. 2430. - Р. 070004-1-070004-6.
- 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.
- Официальный сайт компании "Фермент" [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ferment.by/ru/. - Дата доступа: 06.01.2022.
- Ткани хлопчатобумажные и смешанные бытовые. Общие технические условия: ГОСТ 29298-2005. - Введ. 2007-01-01. - М.: Стандартинформ, 2006. - 9 с.