СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ ОБРАБОТКИ ШЕРСТЬСОДЕРЖАЩИХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2003 года по МПК D06M16/00 D06M101/10 D06M101/12 C12S11/00 D06L1/16 

Изобретение относится к способам предварительной ферментативной обработки шерстьсодержащих волокнистых материалов для очистки шерсти от сопутствующих примесей и загрязнений и может быть применено в текстильной промышленности перед отбеливанием или крашением.

Уровень техники.

Очистка шерстяного сырья от природных загрязнений является одной из наиболее важных стадий первичной обработки, в процессе которой достигается удаление с поверхности волокна загрязнений различного происхождения. При этом шерсть подвергается определенным воздействиям, которые могут влиять на ее структуру, а значит и качественные показатели.

При создании технологических схем очистки необходимо учитывать повышенную чувствительность кератина шерсти к действию щелочной среды, температуры, а также возможность возникновения побочных взаимодействий в "агрессивных" средах между волокнами и моющими реагентами, приводящих к деструкции шерсти.

Известен способ очистки шерсти от природных загрязнений (шерстяной воск, ланолин, жиропот, грязь), который заключается в омылении и эмульгировании загрязнений в щелочных растворах поверхностно-активных веществ. [Первичная обработка шерсти: Учебник для средн. спец. учебн. заведений /Горбунова Л.С., Рогачев Н.В., Васильева Л.Г., Колдаев В.М. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. - С.149-165].

Однако при этом способе шерстяное волокно в щелочной среде сильно повреждается, недостаточно удаляются жировые загрязнения, а также образуется большое количество сильнозагрязненных трудноочищаемых стоков, так как использование мыльно-содовых обработок требует особо тщательной промывки.

Известен также способ очистки шерсти, основанный на экстракции загрязнений специальными жирорастворителями [Садов Ф.И., Корчагин М.В., Матецкий А. И. Химическая технология волокнистых материалов. - М.: Легкая индустрия, 1968. - С.299].

Однако при этом из шерстяных материалов удаляется только жир, водорастворимые загрязнения удаляются неполностью и для их очистки приходится прибегать к дополнительной промывке водой или мыльно-щелочными растворами. Кроме того, большинство жирорастворителей являются токсичными и пожароопасными, поэтому для безопасности пользования ими требуется специальное оборудование.

Известен также способ очистки шерстяного сырья от первичных природных загрязнений в среде обратных эмульсий "вода-в-масле" [Эмульсионная технология очистки шерстяного сырья от первичных природных загрязнений. /Яровой В.В. , Тарасова Г.И., Ганзюк Л.И. //Текстильная промышленность, 1999. - 11-12. - С.20-21]. Эмульсии, используемые для очистки шерсти, имеют следующий состав:
- органический растворитель (уайт-спирит, бензин, скипидар, керосин) - от 50 до 90%(об.);
- вода - от 10 до 50%(об.);
- эмульгатор - 1 - 2,5% от массы растворителя.

В качестве эмульгатора используют моноэтаноламид синтетических жирных кислот (МЭА).

Недостатком способа является существенное ухудшение экологической обстановки и характеристик сточных вод на предприятии, так как сложность полной герметизации оборудования и соответственно потери растворителя приводят к загрязнению воздушного бассейна и окружающей среды. Кроме того, некоторые процессы без набухания в воде идут слишком медленно, а использование добавок воды затрудняет регенерацию растворителя. Применение органических растворителей позволяет максимально удалить жировосковые вещества. Однако излишнее удаление воскообразных веществ приводит к ухудшению физико-механических и органолептических характеристик волокна, а именно к снижению прочности, эластичности, повышению электризуемости, что негативно сказывается на процессе формирования ровницы и пряжеобразования. Более того, большинство органических растворителей являются токсичными и пожароопасными.

Наиболее близким к заявленному, то есть прототипом, является способ предварительной обработки суровой шерсти с использованием комплекса энзимов (ферментов) поджелудочной железы [Аспекты предварительной обработки суровой шерсти с пониженным расходом вспомогательных веществ при обеспечении высокого качества /Бидалах Р., Чернат М., Александрина Л., Булаку Д., Оанча Д. //Сборник докладов XVII-ого Межд. конгр. текст. химиков и колористов соц. стран, 1989. - С.260-270]. Комплекс включает в себя три фракции: липазу, амилазу и протеазу.

Промывку осуществляют в три стадии:
- водой при температуре 42^oС с целью удаления жиропота;
- раствором при температуре 55^oС, содержащим комплекс ферментов в количестве 1-3% от массы обрабатываемого материала (0,003 г/л) и неионогенное поверхностно-активное вещество в количестве 1,3 г/л;
- раствором при температуре 55^oС, содержащим тот же комплекс ферментов в той же концентрации и тот же ПАВ, но в количестве 1,0 г/л.

Однако обработка комплексом ферментов поджелудочной железы не обеспечивает достаточный прирост белизны, имеет большие потери массы и прочности шерстяного волокна. Это связано с тем, что высокая концентрация поверхностно-активных веществ создает щелочную среду. Шерстяное волокно очень чувствительно к действию щелочей. Щелочная среда способствует свойлачиванию волокон, уменьшению эластичности, повышению электризуемости и потере прочности. Кроме того, большинство используемых в первичной обработке шерсти поверхностно-активных веществ обладают низкой биологической расщепляемостью, что значительно снижает экологичность препарата и процесса в целом, к тому же панкреатические ферменты, используемые в медицинской отрасли, весьма дороги.

Таким образом, не известен способ предварительной ферментативной обработки шерстьсодержащих текстильных материалов, позволяющий при более низких температурах очистки и минимальном повреждении шерстяного волокна эффективно удалять примеси и максимально сохранить его физико-механические свойства и гриф.

Сущность изобретения.

Задачей изобретения является поиск способа предварительной ферментативной обработки шерстьсодержащих текстильных материалов, позволяющего повысить прирост белизны и снизить потери массы и прочности обработанного текстильного материала.

Поставленная задача решена способом предварительной ферментативной обработки шерстьсодержащих текстильных материалов, включающим промывку в воде, промывку в растворе, содержащем липазу, и последующую промывку в растворе, содержащем протеазу и неионогенное поверхностно-активное вещество, в котором в качестве липазы используют Липолазу 100L ЕХ в концентрации 0,003-0,03 г/л, а в качестве протеазы используют Алкалазу 2,5L DX в концентрации 0,003-0,03 г/л.

Изобретение позволяет достигнуть оптимального эффекта очистки волокон от примесей, при более низких температурах промывки и минимальном повреждении шерстяного волокна максимально сохранить его физико-механические свойства и гриф. При обработке по предлагаемому способу шерстяным текстильным материалам обеспечивается повышение степени очистки от природных загрязнений в сравнении с известным мыльно-содовым способом, а именно прирост белизны на 3,02-7,12% при сохранении ее натуральных органолептических и физико-механических свойств. Улучшаются прочностные показатели и показатели потерь массы. Состав обладает высокой устойчивостью при длительном хранении (до 3-х месяцев), не требует упаковки в антикоррозионные, светонепроницаемые емкости, не обладает дерматологической активностью, не токсичен, биоразложим и классифицируется как "не опасный" для окружающей среды. Преимущества предлагаемого способа заключаются также в экологической безопасности, в уменьшении энергозатрат за счет снижения температуры и рН моющего раствора, в сохранении природных свойств шерсти (гриф, объемность), в доступной цене.

Сведения, подтверждающие возможность воспроизведения изобретения.

В качестве моющего агента используют ферменты липолитической и протеолитический активности микробного происхождения. Препараты сравнимы по цене с химическими препаратами, используемыми в процессах промывки шерсти и вырабатываются крупномасштабно фирмой Novo Nordisk.

Алкалаза 2,5L, тип DX - водный препарат энзима-протеазы, является продуцентом микроорганизма Bacillus subtilis. Имеет код IUВ: 3.4.21.62; код CAS: 9014-01-1; код EINECS: 232-752-2. Оптимальные условия действия: рН=7-9, температура 40-60^oС. Стабилен при нормальных условиях его использования. По внешнему виду - это бурая жидкость со слабым запахом брожения. Препарат не токсичен, биоразложим и классифицирован как "не опасный" для окружающей среды. Допустимый предел воздействия 0,00006 мг/м³ (в пересчете на 100% чистую протеазу).

Липолаза 100L, тип EX - водный энзимный препарат липазы из глубинной культуры гриба Aspergillus oryzae. Имеет код IUB: 3.1.1.3; код CAS: 9001-62-1; код EINECS: 232-619-9. Стандартная активность липазы 250000 ед./г. Оптимальные условия действия: рН 6-9; температура 30-55^oС. Стабилен при нормальных условиях его использования. По внешнему виду - это прозрачная бурая жидкость со слабым запахом брожения. Препарат не токсичен, биоразложим и классифицирован как "не опасный" для окружающей среды.

Неонол БВ 9/10 - моноалкиловый эфир полиэтиленгликоля на основе первичных жирных спиртов. Производство АО "Ивхимпром". ТУ 38.507-63-300-93.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Пример. Немытое грубое волокно обрабатывают в 3 стадии:
1 ванна: Вода; Т=42^oС, рН 6,5.

2 ванна: Раствор, содержащий Липолазу 100L ЕХ; T=42^oC, рН 6,5.

3 ванна: Раствор, содержащий Алкалазу 2.5 L DX и Неонол БВ 9/10; T=50^oC, pH 7,5.

После отжима на плюсовке до 30%-ной остаточной влажности волокно высушивают при 60^oС.

Технические результаты обработки шерстяных текстильных материалов (немытое грубое волокно, гребенная лента, суровая камвольная ткань) ферментами и ПАВ при различной их концентрации приведены в таблице.

Белизну текстильных материалов определяли в соответствии с ГОСТ 18054-72. Материалы текстильные. Метод определения белизны. Сущность метода заключается в измерении коэффициента отражения поверхности образца испытуемого материала в синей области спектра по отношению к коэффициенту отражения в этой же области белой стандартной поверхности. Прирост белизны (Δ) в процентах вычисляют по формуле
Δ=Б₂-Б₁,
где Б₁ - исходная белизна текстильного материала;
Б₂ - белизна текстильного материала после обработки.

Потерю массы шерстяных текстильных материалов (X) в процентах вычисляют по формуле
Х=[(m₁-m₂)/m₁]•100,
где m₁ - постоянно сухая масса текстильного материала до обработки, г;
m₂ - постоянно сухая масса текстильного материала после обработки, г.

О прочностных показателях шерстяного волокна в процессе промывки судили по степени растворимости в растворах едкого натра и мочевино-гидросульфитного реагента соответственно методикам [Лабораторный практикум по химической технологии текстильных материалов: Учеб. пособие для вузов/Т.С. Новорадовская и др. ; под ред. Г.Е. Кричевского). - М., 1994. - С.95-96]. Методы основываются на установлении потери веса испытуемым образцом за счет растворения образовавшихся при повреждении продуктов гидролиза кератина. Чем больше нарушены поперечные связи и чем короче цепи главных валентностей, то есть чем меньше молекулярный вес протеина, тем в большей мере при обработке в растворителях образец потеряет в весе.

Определение массовой доли остаточного жира в шерсти осуществляли в соответствии с ГОСТ 21008-93. Шерсть натуральная мытая. Методы определения массовой доли жира. Сущность метода заключается в определении массовой доли жира в шерсти путем обработки отобранной пробы шерсти растворителем на приборе Сокслета.

Изобретение относится к текстильной промышленности, может быть использовано при отбеливании или крашении шерстьсодержащих текстильных материалов. Предварительная ферментативная обработка шерстьсодержащих текстильных материалов включает промывку в воде, промывку в растворе, содержащем липазу, и последующую промывку в растворе, содержащем протеазу и неионогенное поверхностно-активное вещество. При этом в качестве липазы используют Липолазу 100L EX в концентрации 0,003-0,03 г/л, а в качестве протеазы - Алкалазу 2,5L DX в концентрации 0,003-0,03 г/л. Изобретение позволяет достигнуть оптимального эффекта очистки волокон от примесей, а при более низких температурах промывки и минимальном повреждении шерстяного волокна максимально сохранить его физико-механические свойства и гриф. 1 табл.

Способ предварительной ферментативной обработки шерстьсодержащих текстильных материалов, включающий промывку в воде, промывку в растворе, содержащем липазу, и последующую промывку в растворе, содержащем протеазу и неионогенное поверхностно-активное вещество, отличающийся тем, что в качестве липазы используют Липолазу 100L EX в концентрации 0,003-0,03 г/л, а в качестве протеазы используют Алкалазу 2,5L DX в концентрации 0,003-0,03 г/л.