Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Отделочные и печати на текстиле


Технологии/Отделочные и печати на текстиле/Использование биопрепаратов для улучшения качества шерстяных суконных тканей

Использование биопрепаратов для улучшения качества шерстяных суконных тканей

28 февраля 2006
Рынок легкой промышленности №46, 2006

Бета София
Козловски Станислав
Седельник Наталия

Шерстяные суконные ткани вырабатывают из аппаратной пряжи, которую производят в основном из мытой сорной шерсти, содержащей разные растительные примеси. В связи с тем, что аппаратное прядение характеризуется коротким планом прядения, состоящим из смешивания, кардочесания и прядения, в процессе производства этой пряжи удаляется только небольшая часть растительных примесей - в основном легкоотделяемых. Большая их часть остается в пряже и далее в тканях, снижая их качество.

Классическими способами очистки шерстяных суконных тканей являются карбонизация и очистка вручную (с помощью иглы и пинцета). Каждый из представленных способов, имеет свои преимущества и недостатки.

Карбонизация основана на пропитывании тканей в растворе серной кислоты 4...10%-ной концентрации. Концентрация кислоты зависит от степени засоренности тканей растительными примесями. В процессе сушки под действием горячего воздуха влага испаряется, а концентрация кислоты увеличивается, как минимум, пятикратно, что приводит к обезвоживанию целлюлозы и «обугливанию» растительных примесей. В результате хрупкие примеси распадаются под влиянием механических процессов и выпадают из тканей в дальнейших процессах отделки.

К преимуществам этого способа относятся: эффективное «обугливание» всех типов растительных примесей, находящихся в тканях; высокая производительность устройства для карбонизации.

Его недостатками являются: высокие цены устройства для карбонизации, превышающие финансовые возможности небольших предприятий; отрицательное влияние процесса карбонизации на качество тканей: снижение их разрывной характеристики при растяжении, ухудшение их качества «на ощупь» (туше, грифа), возникновение пятен и складок, которые появляются прежде всего в тканях, содержащих более 35% синтетических волокон; эвентуальный (возможный) риск с точки зрения безопасности труда и охраны окружающий среды.

Ручной способ удаления остатков растительных примесей имеет только одно преимущество - экологичность. Зато недостатков много: низкая производительность и высокая оплата ручного труда, оборачивающиеся существенными издержками производства; низкая эффективность, так как примеси, не полностью удаленные из суровых тканей, выходят на поверхность из внутренних слоев пряжи под влиянием процессов последующей отделки; низкая надежность, так как положительный результат очистки гарантирован только для легко засоренных тканей.

Учитывая преимущества и недостатки обоих способов, а также получив первые положительные результаты использования биологических препаратов в процессе очистки сорной шерсти,1 авторы приступили к разработке технологии, основанной на применении биопрепаратов для карбонизации шерстяных тканей. Это применение облегчил тот факт, что ткань - достаточно тонкий продукт. Растительные примеси, находясь на ее поверхности, активно реагируют на действие биопрепарата.

Предварительная обработка тканей в биологическом растворе влияет на структуру растительных примесей, позволяя серной кислоте проникать в них через нарушенные энзимами стенки клеток, что определяет действие кислоты на внутренние слои примесей, а не только на их поверхностный слой, как это имеет место в классической карбонизации. В результате процесс карбонизации можно корректировать, значительно снижая концентрацию серной кислоты и добиваясь эффективного «обугливания» растительных примесей в процессе сушки тканей.

В 1990-е годы в Польше было апробировано применение биологического препарата Pektopol PT в процессе очистки шерстяных суконных тканей, и на основании апробации разработана новая технология.2, 3

В те годы Польша была признанным производителем суконных шерстяных тканей, и предприятия ждали от исследовательских институтов разработки эффективных способов очистки. Среди предприятий, заинтересованных в получении такой технологии, была Фабрика им. Эмилии Платер, в сотрудничестве с которой была разработана и внедрена технология, названная Biocarbo.

Разработке этой технологии предшествовали исследовательские работы, проведенные в три этапа: лабораторные исследования; лабораторные технологические испытания; промышленные технологические испытания.

При проведении лабораторных исследований была поставлена задача: оценить эффективность влияния отдельных растворов на растительные примеси, находящиеся в ткани. В связи с этим были проведены следующие варианты обработки образцов ткани в растворах, содержащих: 1) серную кислоту низкой концентрации (1%, 4%); 2) биологический препарат (1%. 10%); 3) биологический препарат + серную кислоту (1%). Использовались образцы размером 10 х 30 см белой чистошерстяной ткани (200 г/м2). На этом этапе испытывалась пригодность четырех биопрепаратов, имеющих различную активность (табл. 1).

После пропитки в кислотном растворе образцы высушивались на лабораторном стабилизаторе фирмы Benz, температуру и скорость движения ткани в трех сушильных полях которого можно было регулировать в широким диапозоне.

В каждом из трех вариантов изменялся только один параметр, остальные были постоянными:

вариант 1: концентрация серной кислоты 1% и 4%; пропитывание в кислотном растворе при температуре 20°С в течении 30 минут; параметры сушки отжатых проб тканей в каждом поле стабилизатора: 5 минут при температуре 45°С - 12 минут при постепенно возрастающей температуре в диапазоне 45°С...110°С - 5 минут при 110°С;

вариант 2: концентрация биологического препарата 1% и 10% для каждого из четырех препаратов; пропитывание в биологическом растворе при температуре 45°С - 30 минут и 24 часа; параметры сушки как в варианте 1;

вариант 3: предварительная пропитка проб тканей в биологическом растворе 1%-ной и 10%-ной концентрации при 45°С в течение 30 минут; пропитка отжатых проб тканей в 1%-ном растворе серной кислоты при температуре 20°С в течении 30 минут; параметры сушки как в варианте 1.

Оценка эффективности «обугливания» растительных примесей в пробах тканей была проведена мануальным способом: проверялись их хрупкость и изменение цвета.

В первом варианте положительный результат получен при пропитывании пробы 4%-ным кислотным раствором. В результате воздействия 1%-ного кислотного раствора получен отрицательный результат: примеси были твердые и не изменили цвета.

Во втором варианте были получены отрицательные результаты для всех препаратов независимо от их концентрации.

В третьем варианте положительные результаты были получены при действии на пробы биологическим раствором 1%-ной и 10%-ной концентрации + 1%-ным раствором серной кислоты. Продолжительность пропитывания в обоих растворах - по 30 минут. Результаты этого варианта были приняты для дальнейшей разработки технологических параметров.

Целью лабораторных технологических испытаний была разработка оптимальных параметров проведения отдельных процессов. Оценивалось влияние на эффективность «обугливания» растительных примесей в тканях следующих процессов: 1) концентрация биопрепарата и H2SO4 в пропитывающих растворах, а также время пропитки тканей в этих растворах; 2) способ нанесения биологического раствора на ткань и его влияние на продолжительность действия энзимов, а также на концентрацию H2SO4.

Испытания были проведены на таких же образцах ткани, что и на первом этапе. Из четырех биопрепаратов, проверенных на первом этапе, для дальнейших опытов был выбран препарат IV, т.е. препарат Pektopol PT 100 производства польской фирмы Pektowin, характеризующийся пектолитической активностью 100000° PM и целлюлетической активностью - 500 JCMC/см3.

В состав препарата Pektopol PT входят, прежде всего, пектиназы с повышенной активностью, а также сопутствующие энзимы: целлюлазы, протеазы, амилазы и другие. Pektopol PT - это кислотный биопрепарат, наиболее эффективно действующий при температуре 45°...60°C в кислотной среде, оптимальное значение которой составляет рН =3,5...4,0.4

Постоянными параметрами препарата в ходе испытаний процесса 1 (см. табл. 2) для всех проб были: температура биологического и кислотного растворов; значение кислотности (pH) биологического раствора; параметры сушки на стабилизаторе. При проведении испытаний в каждом варианте применялся только один переменный параметр. Таким образом, было испытано 24 варианта, в каждом из которых проведено по 5 проб.

Результаты испытаний оценивались таким же образом, как на предыдущем этапе, при этом принимались во внимание, прежде всего, хрупкость примесей, которая имеет решающие значение для эффективности их удаления в дальнейших механических процессах.

Испытания процесса 1 показали: отрицательные результаты получены во всех случаях применения концентрации биопрепарата и H2SO4 на уровне 0,5%; положительные результаты получены при применении 1%-ной и 1,5%-ной концентрация биопрепарата, а также 1%-ной концентрации H2SO4 в кислотном растворе. При этом особенно хорошие результаты получены при 30-минутной продолжительности сушки.

Для испытаний процесса 2 были приняты параметры, сведенные в табл. 3. Увеличение время действия энзимов на растительные примеси в вариантах с «отлежкой» тканей дало положительные результаты «обугливания» уже при 1%-ной концентрации H2SO4 в кислотном растворе. При применении 1,5%-ной концентрации H2SO4 примеси были так хрупки, что рассыпались от трения пальцем.

Технологические промышленные испытания были проведены в фабричных условиях на партиях суровых и готовых одежных тканей различной плотности и сырьевого состава: 1 партия - костюмные ткани (300 г/м2 и ниже) разных смесок шерсти и полиэфирных волокон (элана) - соответственно 75%+25% и 45%+55% синтетических волокон; 2 партия - пальтовые ткани (300 г/м2 и выше) в смесках 75% шерсти + 25% ПЭФ, а также 80% шерсти + 20% ПА (полана).

Технологические процессы были проведены с учетом оптимальных параметров, полученных в лабораторных опытах (рис.1). Все процессы были проведены на машинах красильного и отделочного цехов. Пропитывание тканей в биологическом и кислотных растворах осуществлялось на машинах для промывки тканей врасправку.

Задачей первого процесса, предварительного пропитывания тканей в слабом растворе технической уксусной кислоты, была подготовка к действию энзимов во втором процессе, так как биологический препарат наиболее активен в pH=4...4,5. Более длительное пропитывание (20 минут) предвиделось для суровых тканей.

Задачей второго технологического процесса было нанесение биологического раствора на мокрую ткань, с которой был удален излишек слабого раствора уксусной кислоты.

Пропитывание тканей проводилось непрерывным способом. Ткани пропускались через корыто машины, наполненное биологическим раствором, и, пройдя через отжимные валики, укладывались на тележке, на которой оставались 16...24 часа, прикрытые пленкой. Процесс, проходящий в созданных таким образом условиях, был назван «отлежкой». В этом процессе осуществлялось частичное разрушение некоторых составных растительных примесей, находящихся в тканях, прежде всего пектина и целлюлозы.

На первом этапе загрузки тканей, после «отлежки» в 1,5%-ном растворе серной кислоты, происходило активное деструктивное действие энзимов на стенки примесей, которое продолжалось, при небольшой активности энзимов в течении следующих 30 минут процесса пропитывания в кислотном расстворе.

Процесс сушки тканей, пропитанных слабым расствором серной кислоты, был проведен на стабилизаторе в постепенно возрастающей от 110°С до 130°С температуре. Удаление «обугленных» растительных примесей осуществлялось в разных механических процессах отделки тканей: ворсовании, «сухой» валке или чистке на щеточной машине. Нейтрализация, которая приводит к связыванию остатков серной кислоты и достижению требуемого уровня pH=6...6,5 на поверхности тканей, проводилась на машинах для промывки тканей врасправку или в жгуте.

В зависимости от того, какая ткань была в обработке, суровая или готовая, технология кончалась на разных процессах. Для суровой - последним процессом технологии Biocarbo был процесс сушки ткани, пропитанной слабым раствором серной кислоты. В последующих технологических процессах, например, удаление «обугленных» растительных примесей проводилось одновременно с процессом ворсования или валки, а нейтрализация - с процессом промывки.

Для готовой ткани технология Biocarbo предусматривала добавочные процессы, которые уже раз были проведены во время отделки ткани, например, такие, как валка или чистка на щеточной машине для удаления «обугленных» растительных примесей. Добавочным процессом была также нейтрализация.

Внешний вид суровой ткани (80% шерсти + 20% полана) и растительных примесей в ней до и после проведения процесса Biocarbo, а также готовой ткани показаны на рис. 2.

Оценка результатов промышленных испытаний была проведена на основании определения: эффективности очистки тканей от растительных примесей, установленной визуально во время просмотра и отбраковки тканей; результатов лабораторных испытаний прочности и разрывного удлинения тканей до и после проведения техпроцессов по технологии Biocarbo и финишных операций.

Все ткани, прошедшие промышленные испытания независимо от степени их отделки, плотности и сырьевого состава, были в результате разбраковки оценены как ткани высокого качества. Подтвердилась 100%-ная эффективность очистки тканей от растительных примесей, а также то, что после проведения техпроцесса по технологии Biocarbo на тканях не возникают пятна и складки, а готовые ткани мягки «на ощупь», независимо от содержания в них синтетических волокон.

Оценивая результаты испытаний (табл. 4, табл. 5), можно отметить, что прочность тканей после применения Biocarbo и финишных отделочных процессов зависит от их входного состояния. В результате очистки суровых тканей по технологии Biocarbo прочность по основе и утку остается на неизмененном уровне или увеличивается на 13-27 %. При очистке готовых тканей наблюдается незначительное снижение прочности по основе и утку. Характерным для обоих видов тканей снижение разрывного удлинения по основе и утку.

Технология Biocarbo была внедрена на нескольких предприятиях шерстяной промышленности Польши. С ее помощью на машинах красильных и отделочных цехов очищалось около миллиона метров шерстяных тканей в год. В настоящее время технология Biocarbo по-прежнему применяется на фирме Э. Платер для очистки шерстяных тканей, прежде всего «драпов», вырабатываемых из 80% шерстяных очесов + 20% полиамидных волокон. Благодаря высокому качеству эти ткани охотно покупают не только в Польше, но и в других странах, в том числе и в России.

ПРИМЕЧАНИЯ

1 Sedelnik N. Biotechnology to Remove Vegetable Impurities from Wool // Przeglad Wlokienniczy, 1993, № 7, pр. 178-181.

2 Sedelnik N. BIOCARBO - metoda usuwania zanieczyszczen roslinnych z tkanin wełnianych zgrzebnych // Przeglad Wlokienniczy, 1993, № 12, pp. 294-297.

3 Патент 143146 - Sposob oczyszczania tkanin z zanieczyszczen roslinnych i celulozowych.

4 Проспект фирмы Pektowin.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ