Текстиль материалдарын әрлеуге қазақстанның оңтүстік өңірлерінде өсетін жүзгін өсімдігін қолдану

FTAXA 64.35.71                                       

Кіріспе

ХХ ғасырдың басында жеңіл өнеркәсіп материалдарын әрлеу үшін қолданылатын әртүрлі синтетикалық бояғыштар табиғи бояғыштарды өндірістен ығыстырып толығымен алмастырды. Ол химия өнеркәсібінің дамуы, өндірісті автоматтандыру және жеңіл өнеркәсіп өнімдеріне арналған материалдардың жаңа түрлерінің пайда болуымен түсіндіріледі. Синтетикалық бояғыштар ауа-райына, сыртқы ортаның кері әсерлеріне төзімді, іс жүзінде шексіз және қанық түс спектрін қамтамасыз етеді. Қазіргі уақытта жеңіл өнеркәсіпті дамытута көптеген міндеттерді ескеру қажет: экономикалық, әлеуметтік, экологиялық және т.б. Қоршаған ортаны қорғау, өндірістін және бұйымдар мен материалдардың экологиялық ахуалын жақсарту үшін бұл міндеттер өте маңызды. 2002 жылы Дүниежүзілік Ұйымы «ЮНЕСКО» тарапынан әлемдегі экологиялық жағдайдың нашарлауына байланысты синтетикалық материалдарды қолданбай алынатын экологиялық қауіпсіз жеңіл өнеркәсіп бұйымдарын өндіру туралы маңызды шешім қабылданған [3-6]. Сол себепті қазіргі уақытта көптеген елдерде синтетикалық бояғыштар мен зиянды қоспалармен өңделген тоқыма материалдарын қолдануды шектеу үрдісі байқалады.

Аталған мәселені шешудің бір жолы әрлеу процессінде өсімдіктерден алынған табиғи таза бояуларды қолдану. Қазақстан Республикасының жеңіл өнеркәсібі бұйымдары өндірістеріне қажетті бояуларды жергілікті өсімдіктерден алу үшін үлкен шикiзат элeуeтi бар.

ТaбиFи бояFыштapgын, артыкшылыктары -түстер үйлесімділігі, бояудың жоғары тұрақтылығы және қанықтылығы, биологиялық ыдырауы, қоршаған ортаға және адам денсаулығына зиянсыз. Мұны археологиялық қазбалардан табылған мұражайдағы тоқыма материалдары дәлелдейді [5]. Көптеген ғалымдардың зерттеулерінде өсімдіктерден алынған бояғыштардың қасиеттерін әр түрлі қоспалар арқылы түрлендіруге және жақсартуға болатындыFы жазылFан [5-10].

Әдебиеттік шолу

Қазіргі уақытта жеңіл өнеркәсіп бұйымдары өндірісінде қолданылатын синтетикалық бояғыштардан туындайтын экологиялық мәселелер 20 ғасырдың ортасында белгілі болды және артуда. Көптеген ғылыми еңбектерде тоқыма және былғары өнеркәсіптері өндірісінде экологияға үлкен зиян келтіретін әрлеу процесстері екендігі жазылFан.

Жеңіл өнеркәсіп саласындағы кәсіпорындардың тудыратын экологиялық мэceлeлepi Yш acneKTige KepiHegi:

• -    коршаган ортанын, ластануына байланысты мэселелер;

• -    eнgipicтiк цехтардын, ластануына байланысты мэселелер;

• -    токыма буйымдарын пайдалануга байланысты мэселелер.

Жеңіл өнеркәсіп кәсіпорындары өндірістерінен туындайтын қоршаған ортаның ластануына мыналар жатады:

• -    aуaFa таралатын ластаушы заттар;

• -    су бacceйнiнiн, жэне aFынgы суларынын, ластануы;

• -    eнgipic калдыктарымен коpшaFaн ортаны ластау.

Әрлеу өндірісінің ағынды суларында әр түрлі құрылымдағы қауіпті хромофорлық жүйелері бар бояғыштардың қалдықтары кездеседі: азобояғыштар, тікелей бояғыштар, металл кешендері, күкірт, оксиді және т.б. Олар канцерогендер болып табылады: өт қабын, бауырды, бүйректі және т.б. маңызды органдарды закымдайды.

Сонымен катар эрлеу eнgipiciнiн, aFынды суларында кышкылдар, йлтлер, жумсарткыштар жэне т.б. сиякты алдын-ала немесе соны эрлеу Yшiн колданылатын технологиялык толыктыpFыш заттар да жиi кeзgecegi [2]. Fылыми дереккездерде «Қазір әлемде шамамен 250 млн. тонна жұмсалатын және оның бір бөлігі бақылаусыз қоршаған ортаға түсетін органикалық химиялық өнімдердің жалпы санынан айтарлықтай үлес химиялык-токыма технологияларына тиeciлi» [2,3] деп керсет1лген

Синтетикалық бояғыштарды қолдана отырып, әрлеу өндірісінің суларды ластауы Қазақстандық ғалымдардың бірқатар жұмыстарында сипатталған [4,5] және бұл мәселені шешу үшін жаңа жабдықты пайдалану немесе ecкiлepiн толык езгерту усынылган.

Әрлеу өндірісінде бірнеше мың органикалық бояғыштар мен қосалқы химиялық заттар колданылады, олардын, egэуip бeлiгi (10-30%) өнеркәсіптік ағынды суларға түседі. Ғылыми деректерге сәйкес [6,7,8] ірі әрлеу зауыттары толық жұмыс жасағанда бояғыштардың тәуліктік шыFыны 1000 кг-нан асады, онын, кем дегенде 25% - ы eнgipicтiк aFынgapFa тeгiлegi жэне тaбиFи су айдындарын ластайды. Сондай-ак, жен!л eнepкэciп материалдарын әрлеу процессі ең көп су ресурстарын қажет етеді: 1 кг тоқыма материалдарын эрлеу Yшiн 200-300 литр су, 45-55 квт/caF электр энергиясы жумсалады [7].

Сонымен қатар, әрлеу процессі кезінде аммиак, хлор, күкірт және азот оксидтері, күкіртсутек, формальдегид және т.б. сияқты зиянды заттар сыртқы ортаға шығарылады. Қоршаған ортаға экологиялық қауіпті төмендету үшін ең алдымен, ағынды суларға зиянды химиялык заттардын, тeгiлуiн, коpшaFaн оpтaFa шығарылуын болдырмау немесе күрт азайту қажет. Бұл мәселелерді дұрыс шешудің бір жолы арнайы стандарттардың талаптарына сәйкес келетін тоқыма бұйымдары мен материалдарын әрлеудің экологиялық технологияларын әзірлеу болып табылады.

Экологиялық технологияларды жетілдірудің бip жолы - eciмgiк шикiзaтынaн алынган табиги бояғыштармен тоқыма материалдарын әрлеу технологиясын жасау. Қазақстанда табиғи бояғыштарды өндіру үшін өсімдіктердің алуан түрлері, орасан зор шикізат базасының бар екенін ескерсек, мұндай бастамалар өте өзекті болып табылады. Ондай бояғыштардың көпшілігі

өсімдіктердің тамырларынан, ағаштарынан, қабықтарынан, жидектерден, жапырақтардан, гүлдерден және тұқымдардан алынуы мүмкін [1115].

Өсімдіктердің тамырлары, бұтақтары, жидектері мен жапырақтарында пигменттердің бай жиынтығы кездеседі: антрахинондар, флавоноидтар және каротиноидтар. Олар жеңіл өнеркәсіп бұйымдары мен материалдарын қанық және алуан түрлі түстерге бояйды. Өсімдік экстрактілерінен алынған бояғыштарды мақта, жүн, жібек, зығыр талшықтарына, сондай-ақ әртүрлі былғары мен тоқыма материалдары мен бұйымдарын бояуда қолдануға болады. Өсімдік негізіндегі экстрактілер ресурс сақтаушы жүйе болып табылады және оны өсіру мен өндіру үрдістері қоршаған ортаға кері әсер етпейді. Сонымен қатар өсімдіктерден алынған бояғыштар жеңіл өнеркәсіп бұйымдарына жақсы гигиеналық қасиеттер береді, ультракүлгін сәулеленуден қорғайды және бактерияға қарсы белсенділік сияқты бірегей қасиеттер бере алады [11-15].

Зерттеу материалдары мен әдістері

Жұмыстың зерттеу нысаны – аяқ киімнің үстіңгі бөліктеріне арналған ағартылған мақта маталар: стрейдж, джинсы және х/б және жүзгін өсімдіктерінен алынған бояғыш экстрактілер (лат. Calligonum aphyllum ). Жүзгін – Қазақстанның оңтүстіктігіндегі барлық жерде өсетін қарақұмық тұқымдасының көпжылдық тармақталған бұталарының тұқымы. Бұл өсімдіктер көптеген елдерде дәрі ретінде кеңінен қолданылады.

Мата үлгілерін бояу үшін жүзгін өсімдіктерінің әртүрлі бөліктерінен алынған экстарктілер қолданылды: жапырақтары, бұтақтары және тамыры (1-сурет).

Сурет 1. Жүзгін жапырағы, бұтағы, тамыры

Маталардың беріктік қасиеттерін зерттеу М.Х. Дулати атындағы Тараз университетінің «Тоқыма, материалтану және стандарттау» кафедрасының зертханасында Тinius Olsen H25S әмбебап үзу машинасында жүргізілді.

Зерттеу жұмыстары халықаралық ISO 508282 және МЕСТ 53226-2008 «Созу және ұзару кезінде беріктік шегін анықтау» стандарттарымен жүргізілді» [36,37,38]. Маталардың беріктік қасиеттерін анықтау үшін өлшемдері 50х200мм болатын (матаның ұзына бойымен 5 үлгі, көлденең 5 үлгі) дайындалды.

Зерттелінген маталардың аяқ киімге арналған маталарға қойылатын талаптарға сәйкестігі ISO 5081-77, ISO 5082-82, 1973 «Тоқыма материалдары. Маталар мен бөлшектер» және МемСТ 1919-93 ISO 19196-93 «Аяқ киім материалдары, жалпы техникалық сипаттамалары»

(Fabrics for Shoes, General Specifications) стандарттарына сәйкес таңдалынып алынды.

МЕСТ 1919-93 бойынша аяқ киімнің үсті бөлшектеріне арналған маталардың беріктік қасиеттеріне қойылатын талаптарға басты назар аударылады. Матаның үзілу беріктігі негіз бойынша 736Н, ал арқау бойынша 589Н кем болмауы қажет. Матаның үзілуге дейінгі ұзаруы негіз бойынша 8% және арқау бойынша 9% кем болмауы қажет.

Зерттеуге Өзбекстан Республикасында өндірілген және аяқ киім өндірісінде қолданылатын әр түрлі қалыңдықтағы 4 түрлі мата үлгідері таңдалынып алынды: стрейдж, джинса және х/б маталары. Мата үлгілерінің негізі және арқау бойынша 10 см – дегі жіптер саны және тығыздығы 1-кестеде берілген.

Тоқыма материалдарын әрлеу әдістері

Жүзгін өсімдіктерінің әртүрлі бөліктерінен (жапырақтары, бұтақтары мен тамыры) алынған бояғыш экстрактілерімен бояу мордантсыз жүргізілді. Өсімдік экстрактісін дайындау үшін 1 литр қайнатылған суға 50 гр өсімдік жапырақтарынан, бұтақтарынан және тамырларынан ұнтақталған ұнтақ қосылды. Содан кейін алынған қайнаған бояу экстрактісіне тегістелген, ағартылған, алдын-ала суланған маталардың үлгілерін салып және 70-80°C температурада үнемі араластыра отырып, бояу жұмыстарын 1 сағат бойы жүргізді.

Ванна модулі бояудың оңтайлы жағдайларына сәйкес келуі керек. Матаны ерітіндіге толығымен батырып, оңай араластырған кезде, мата тегіс боялады. Бояудан кейін матаны алып, сығып, алдымен ыстық, содан кейін суық сумен мұқият шайылады.

Нәтижелері және оларды талқылау

Аяқ киімге арналған әр түрлі маталардың физика-механикалық қасиеттері зерттелініп, МЕСТ 1919-93, ISO 19196-93 «Аяқ киім материалдары, жалпы техникалық сипаттамалары» стандарттарына сәйкес келетін мата үлгідері таңдалынып алынды (кесте 1). Берілген маталардың үзілу беріктігі негіз бойынша 736Н, ал арқау бойынша 589Н кем емес және үзілуге дейінгі ұзаруы негіз бойынша 8% және арқау бойынша 9% кем емес.

Кесте 1. Маталардың физика-механикалық қасиеттері

Үлгі №	Негізі бойынш а 10 см – дегі жіптер саны	Арқауы бойынша 10 см – дегі жіптер саны	Негізі бойынш а үзілу күші (Н)	Арқауы бойынша үзілу күші (Н)	Негізі бойынша үзілуге дейінгі ұзаруы (%)	Арқауы бойынша үзілуге дейінгі ұзаруы (%)	Беттік тығызды ғы (г/м2)
№1Cтрейч	430±3.5	240.0±3.0	1140	715	8,03	53,1	0,0234
№2Cтрейч	360.8±3. 0	264.0±2.5	1000	654	34,0	25,8	0,0233
№3Джинса	310.0±3. 0	241.0±2.0	1230	726	14,5	14,6	0,0238
№4Мақта мата	370±2.0	260±2.5	777	508	23,2	33,5	0,0124

Жұмыста таңдалынып алынған мата үлгілерін өсімдіктен алынған экстракты негізінде әрлеу үшін зерттеу жүргізілді. Жүргізілген зерттеулердің нәтижелері бойынша қатты стрейч матасын жүзгін жапырағының экстрактісімен бояғанда, қоңыр түске боялды, ал жүзгін бұтағының экстрактісімен бояу ашық қоңыр түске айналатынын, сондай-ақ өсімдіктің тамыры ашық қоңыр түс беретінін көрсетті. Қанық және біркелкі түс өсімдік жапырақтарына негізделген экстрактіден алынды (2-кесте).

Қатты стрейч матасын жүзгін жапырағының экстрактісімен бояғанда, мата сұр түске боялды, ал жүзгін бұтағы мен тамырының экстрактілерімен бояғанда мата үлгілері сұр және қанық сұр түстерге боялды. Бұл сынамаларда да қанық және біркелкі түс өсімдік жапырақтарына негізделген экстрактімен боялған үлгілерде байқалды (2-кесте). Жұмсақ стрейч матасы жүзгін жапырағының экстрактісімен бояғанда сұр түске, ал бұтағы мен тамырынан алынған экстрактімен бояғанда ашық сұр түстерге боялғандығы байқалады.

Қатты және жұмсақ джинса маталарын жүзгін жапырағының экстрактісімен бояғанда сәйкесінше ашық қоңыр және қоңыр түстерге боялды. Жүзгін бұтағы мен тамырының экстрактілерімен бояғанда мата үлгілері біркелгі сұр түстерге боялды. Ол дегеніміз бояу түстері және қанықтығы матаның қалыңдығы мен құрамына байланысты шығатынын дәлелдейді.

Жүзгін өсімдігі бөлшектерінен алынған экстрактілерімен мақта матасын бояу барысында, бұл мата үлгілерінің біркелкі сұр түске боялғандығы анықталды. Алайда, бұл басқа мата үлгілерінің түстерімен салыстыру барысында ашықтау сұр түске ие болғандығы байқалды.

Зерттеу нәтижелері өсімдіктердің тек жапырағынан ғана емес, бұтақтары мен тамырларынан да экологиялық таза және қосымша зиянды химиялық толықтырғыштарсыз бояу алуға болатындығы көрсетті.

Кесте 2. Боялған мата үлгілері

№ Бақылау

үлгісі Жүзгін жапырағы

Жүзгін бұтағы

Жүзгін тамыры

Бояу экстрактіле рі

1 Стрейч қатты

2 Стрейч жұмсақ

3 Джинса қатты

4 Джинса жұмсақ

5 Мақта мата

Қорытынды

Соңғы жылдары бірқатар ғалымдар табиғи бояғыштарды қолдану жеңіл өнеркәсіптерінде әрлеу өндірісінің экологиялық мәселелерін шешудің негізгі жолдарының бірі ретінде көрсетті. Жүзгін өсімдіктерінің әртүрлі бөліктерінен алынған экстрактілерді қолдану арқылы жүргізілген зерттеулер бұл тұжырымдаманы растайды.

Жүзгін өсімдіктерінің жапырақтарынан, бұтақтарынан және тамырларынан алынған бояу экстрактілерімен боялған маталарды әртүрлі мақсаттағы аяқ киімнің үстіңгі бөліктеріне қолдануға болады.

Сондай-ақ, әдеби дереккөздерде аталып өткендей, зерттелген өсімдіктің биоцидтік қасиеттері бар, бұл адам терісін саңырауқұлақтар мен вирустар сияқты әртүрлі микроорганизмдердің зиянды әсерінен қорғауға мүмкіндік береді. Табиғи бояғыштардың осы түрлерін қолдану бактерияға қарсы препараттармен қосымша емдеуді қажет етпейді және бұл шығындарды үнемдеуге әкеледі.

Қазақстанда табиғи, экологиялық таза бояғыштар алу үшін қажетті шикізаттың әлеуетті көзі бола алатын 250-ден астам бояғыш өсімдіктер өседі. Бұл жеңіл, тоқыма өндірістері үшін жеткілікті үлкен шикізат базасы. Жеңіл өнеркәсіп материалдарын табиғи бояғыштармен бояу өте қарапайым технологияға ие және қосымша жабдықты қажет етпейді. Бұл өз кезегінде шикізаттың өзіндік құнының төмендеуіне әсер ететін басты фактор екендігін атап көрсетуге болады.

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

• 1.    Шагина Н. А. Разработка экологичной технологии использования природных красителей растительного происхождения в колорировании текстиля //Дисс. к. т. н., М. – 2015.

• 2.    Киселёв А. М. Экологические аспекты процессов отделки текстильных материалов //Российский химический журнал. – 2002. – Т. 46. – №. 1. – С. 20-30.

• 3.    Ковтун Л. Г. и др. Влияние процесса крашения шерсти природными красителями на растворимость шерстяного волокна в мочевино-гидросульфитном и щелочном растворах //Технология текстильной промышленности. – 2007. – №. 3. – С. 298.

• 4.    Баданова Р. Р., Баданов И. К., Баданов К. И. Устройство для реализации химико-технологических процессов текстильной промышленности //Механика и технологии. – 2014. – №. 4. – С. 24-30.

• 5.    Баданов К.И. и др. Устройство для жидкостной обработки текстильных материалов Патент №17654, (Республика Казахстан)

• 6.    Епишкина В. А., Архипова М. Б., Киселев А. М. О возможности снижения экологической нагрузки в процессах отделки текстильных материалов //Экология и промышленность России. – 2000. – №. 4. – С. 58-69.

• 7.    Епишкина В. А., Крашение шерстяных материалов кислотными красителями с рациональным использованием воды. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. – 2003. - №3. – С.64-67.

• 8.    Robinson T. et al. Remediation of dyes in textile effluent: a critical review on current treatment technologies with a proposed alternative //Bioresource technology. – 2001. – Т. 77. – №. 3. – С. 247-255.

• 9.    Голиков В. Органические хроматические материалы на основе природных красителей в произведениях искусства: природа, технологии приготовления и применения, методы исследования. – Litres, 2021.

• 10.    Le Coz, C.J., (2005). Dyes in Encycloped ia of Toxicology, W. Editor-in-Chief: Philip, Editor 2005, Elsevier: New York. 104-114р.

• 11.    Hernández-Montoya V. et al. Competitive adsorption of dyes and heavy metals on zeolitic structures //Journal of environmental management. – 2013. – Т. 116. – С.213-221.

• 12.    Sabyrkhanova S. S., Bitlisi B. O., Yeldiyar G. K. Comparative analysis of the market of the leading countries of the world and Kazakhstan for the production of textile materials used in the shoe industry //Tekhnologiya tekstilnoi promyshlennosti. – 2022. – Т. 1. – №. 397. – С. 18-22.

• 13.    Wisniak J. Dyes from antiquity to synthesis //Indian journal of history of science. – 2004. – Т. 39. – №. 1. – С. 75100.

• 14.    Cannon J., Cannon M. Dye plants and dyeing. – London: The Herbert Press, Ltd., 1994. – Vol. 31. 128р.

• 15.    Serebryakov I. G. Morphology of vegetative organs of higher plants //M.: Sovetskaya nauka. – 1952.