Способ получения ароматизированного целлюлозного текстильного материала Российский патент 2023 года по МПК D06M13/00 D06B5/12 D06B21/02 

Изобретение относится к текстильной промышленности, а именно к способам производства текстильного материала, пропитанного душистыми веществами медленного высвобождения, имеющего косметическое или одорирующее действие, и может быть использовано при производстве различных текстильных изделий, контактирующих с кожей человека.

Помимо общепринятых функций утепления и защиты, выполняемых текстильными изделиями, в современном мире они приобретают новые свойства, повышающие комфорт и отражающие характерные особенности использующего их индивидуума. Поэтому одним из популярных направлений в текстильной промышленности является создание так называемого косметического текстиля, проявляющего специфические полезные свойства, проявляющиеся в первую очередь при контакте с кожей человека. Одним из таких свойств можно считать выделение при использовании изделий ненавязчивого приятного запаха, благоприятно воздействующего на настроение самочувствие и здоровье человека.

Чтобы сохранить устойчивость ароматических композиций чаще всего применяются технологии заключения пахучих веществ, например, эфирных масел, в полимерную оболочку, получения микро- и нано-покрытий, нанокапсулирования.

Известен способ придания аромата тканям с использованием композиции, включающей водонерастворимые частицы носителя, содержащие на поверхности силанольные группы, на которые прививают кремнийорганическое соединение, полимер, содержащий положительно заряженные функциональные группы, добавленный в указанные частицы носителя, и душистое вещество, адсорбированное на указанных частицах носителя или абсорбированное в указанных частицах носителя. [Патент 2347608, Российская Федерация, Система доставки душистых веществ / Франк П., заявитель и патентообладатель ДЕГУССА ГМБХ (DE) № 2007131991/04, заявл. 23.01.2006, опубл. 27.10.2009 Бюл. № 30].

Известен способ производства текстильного материала с закрепленными на его поверхности нано- и микрокапсулами, содержащими биоактивные вещества. Одним из предлагаемых вариантов является закрепление на поверхности волокна ароматических веществ – эфирных масел, например пихтового. [Патент 2596452, Российская Федерация, Способ производства текстильного материала, содержащего нано- и микрокапсулированные биологически активные вещества с замедленным высвобождением (варианты) / Одинцова О.И., Королев С.В., Кузьменко В.А., Владимирцева Е.Л., Козлова О.В., Королев Д.С., Крутских Е.В., Муратова Н.Н., Одинцова Л.С., Прохорова А.А., Никифорова Т.Е., заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Умный текстиль" (ООО "УТ"), № 2015122221/12, заявл. 10.06.2015, опубл. 10.09.2016 Бюл. № 25].

Представленные способы отличаются многостадийностью и высокими трудозатратами. Кроме того, при их реализации используются химические вещества, которые при контакте с кожей человека могут негативно сказываться на его здоровье, например кремнийорганические соединения или ВПК-402 (полидиаллилдиметиламмоний хлорид), представляющий собой действующее вещество пестицидов (регуляторов роста растений), рекомендованных для повышения полевой всхожести, активизации ростовых и формообразовательных процессов, повышения устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей, повышения урожайности и улучшения качества продукции широкого спектра сельскохозяйственных культур [Государственный каталог пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории Российской Федерации, 2022 г.; https://mcx.gov.ru/ministry/departments/departament-rastenievodstva-mekhanizatsii-khimizatsii-i-zashchity-rasteniy/industry-information/info-gosudarstvennaya-usluga-po-gosudarstvennoy-registratsii-pestitsidov-i-agrokhimikatov/?ysclid=lcvll3ul6b492357710 Министерство сельского хозяйства Российской Федерации (Минсельхоз России)].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения ароматизированного текстильного материала, который заключается в обработке материала микроэмульсией, содержащей микрокапсулы, образованные полимерным соединением с инкапсулированными в них эфирными маслами, отжиме и последующем закреплении микрокапсул на поверхности материала, заключительных отжиме и сушке. Микроэмульсию готовят следующим образом: в пропиточную ванну наливают воду, в которую последовательно вводят вспомогательные вещества - анионный ПАВ 2-5 г/л, неионогенный ПАВ 0,1-1,0 г/л и натуральное или синтетическое эфирное масло или душистое вещество 1-10 г/л, доводят объем реакционной смеси до 1 л водой, перемешивают до получения однородной эмульсии; затем к полученной эмульсии добавляют 3-7 масс. % катионного полиэлектролита и снова все тщательно перемешивают, далее в пропиточную ванну опускают текстильный материал, выдерживают в течение 15-30 с для пропитки приготовленной эмульсией и отжимают. Закрепление микрокапсул на поверхности материала осуществляют его обработкой при комнатной температуре в течение 30-60 с анионным полиэлектролитом концентрацией 5-10 г/л для образования интерполиэлектролитного комплекса за счет сил электростатического взаимодействия, снова отжимают. [Патент 2594422, Российская Федерация, Способ получения ароматизированного текстильного материала / Кузьменко В.А., Одинцова О.И., Никифорова Т.Е., Прохорова А.А., Одинцова Л.С., заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ), № 2015124678/05, заявл. 23.06.2015, опубл. 20.08.2016 Бюл. № 23].

Недостатком этого способа являются: во-первых многостадийность и необходимость в повторной пропитке текстильного материала для фиксации ароматических веществ на волокне, а во-вторых, применение препарата ВПК-402, небезопасного с точки зрения возможных аллергических реакций.

Техническим результатом изобретения является сокращение стадийности процесса получения ароматизированного текстильного материала, повышение его безопасности для организма человека, увеличение продолжительности ароматического эффекта.

Указанный результат достигается тем, что в способе получения ароматизированного целлюлозного текстильного материала, заключающемся в пропитке его эмульсией, которую готовят следующим образом: в воду последовательно вводят вспомогательное вещество 0,5-10 г/л и натуральное или синтетическое эфирное масло или душистое вещество 1-10 г/л, доводят объем реакционной смеси до 1 л водой, перемешивают до получения однородной эмульсии эфирного масла, отжиме и последующем закреплении ароматического вещества на поверхности материала, заключительной сушке, согласно изобретению в пропиточный раствор в качестве вспомогательного вещества добавляют β-циклодекстрин или гидроксипропил-β-циклодекстрин, а закрепление эмульсии на текстильном материале проводят путем герметичной упаковки в полиэтиленовую пленку и выдерживании при температуре 18-23 ⁰С в течение 24-72 часов.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена структурная формула циклодекстрина, а на фиг.2 схема взаимодействия циклодекстринов с активным веществом, которым в данном изобретении является натуральное или синтетическое эфирное масло, и с целлюлозным материалом.

Достижение заявленного технического результата в предлагаемом способе обуславливается введением в состав пропиточного раствора β-циклодекстрина или гидроксипропил-β-циклодекстрина. Циклодекстрины (CD) - это макроциклы из олигосахаридов, которые состоят из нескольких молекул глюкозы, соединенные друг с другом α-1,4 гликозидными связями [Кедик С.А., Панов А.В. и др. Циклодекстрины и их применение в фармацевтической промышленности (обзор) / Разработка и регистрация лекарственных средств. – 2016, №3 (16), с. 68-75.]. Молекулы CD представляют собой конические цилиндры, центр у таких «колец» гидрофобный, а наружная часть молекулы - гидрофильная. Полость выстлана атомами водорода и глюкозидными кислородными мостиками. Несвязанные электронные пары глюкозидных кислородных мостиков направлены к внутренней стороне полости, обеспечивая высокую электронную плотность. Структурная формула циклодекстрина представлена на фиг.1. Благодаря специфическому строению циклодекстрины способны образовывать комплексные соединения с активными веществами, которые предполагают взаимодействие макроциклической молекулы, имеющей полость в центре своей кольцевидной структуры с меньшей по размеру молекулой или ионом, частично или полностью входящими в полость макроцикла. В заявленном способе в полость циклодекстрина помещают натуральное или синтетическое эфирное масло.

Кроме того, строение циклодекстрина приводит к тому, что его молекулы при правильно выбранных технологических условиях способны закрепляться на целлюлозном текстильном материале, как за счет физических связей, так и химического взаимодействия с активными группами волокон: -NHR, -OH, -SH и др. Благодаря гидроксильным группам внешнего кольца, β-циклодекстрин и гидроксипропил-β-циклодекстрин могут достаточно прочно фиксироваться на целлюлозе, закрепляя, таким образом, и вещество, находящееся в их полости (Фиг. 2).

Прочное закрепление циклодекстринов на целлюлозном волокне, без разрушения полученного в растворе комплекса с эфирными маслами, возможно только при соблюдении технологических параметров, заявленных в предлагаемом способе. При этом в заявленном способе не требуется дополнительное закрепление полученного комплекса на волокне, таким образом, сокращается стадийность по сравнению с прототипом. Кроме того, поскольку эмульсия эфирного масла в присутствии циклодекстрина прочно закрепляется на волокне, нет необходимости вводить дополнительные вещества, которые могут оказывать негативное действие на организм человека, например ВПК-402, как в прототипе. Циклодекстрины являются безопасными веществами и широко используются в медицине и пищевой промышленности.

Для осуществления изобретения использованы следующие вещества:

• β-циклодекстрин – (ГОСТ 33782–2016) стабилизатор пищевого продукта, полученный обработкой крахмала ферментом циклодекстринтрансферазой, содержащий 98 % основного вещества, представляющий собой мелкокристаллический порошок белого цвета. Использовали без дополнительной очистки.

• Гидроксипропил-β-циклодекстрин (CAS number 128446-35-5), мелкокристаллический порошок белого цвета, используется в фармацевтике, пищевой промышленности, косметологии, представляет собой циклический олигосахарид, содержащий семь единиц D - (+) - глюкопиранозы, содержит 98 % основного вещества. Использовали без дополнительной очистки.

• В качестве эфирных масел используются натуральные или синтетические эфирные масла (ГОСТ 31791-2017).

Для приготовления пропиточного раствора использовали магнитную мешалку ЭКРОС-6100 (ПЭ-6100).

Пропитку вели на лабораторной плюсовке с регулируемым отжимом TD110B (Ручной Отжим):

Рабочая ширина: 200 мм;

Ролики : d=50 мм, изготовленные из неопрена;

Размеры: 380x150x320 мм(ДхШхВ).

Изобретение осуществляют следующим образом.

Пример 1

В воду последовательно вводят β-циклодекстрин 0,5 г/л и пихтовое эфирное масло 1 г/л, доводят объем реакционной смеси до 1 л водой, перемешивают магнитной мешалкой в течение 15 мин до получения однородной эмульсии эфирного масла. Однородность эмульсии оценивается визуально и по растеканию капли на фильтровальной бумаге или предметном стекле. Отбеленный в производственных условиях текстильный материал «миткаль» (0,2х0,2 м, поверхностная плотность 90 г/м²) пропитывают рабочим раствором, отжимают на лабораторной плюсовке с ручным отжимом до 100 %, отжатый материал герметично упаковывают в полиэтиленовую пленку и выдерживают при температуре 18°С в течение 24 часов. После распаковки материал высушивают. Полученный материал имеет хвойный аромат и готов к использованию.

Пример 2

В воду последовательно вводят гидроксипропил-β-циклодекстрин (5 г/л) и апельсиновое эфирное масло (5 г/л), доводят объем реакционной смеси до 1 л водой, перемешивают магнитной мешалкой в течение 15 мин до получения однородной эмульсии эфирного масла. Однородность эмульсии оценивается визуально и по растеканию капли на фильтровальной бумаге или предметном стекле. Отбеленный в производственных условиях текстильный материал «бязь» (0,2х0,2 м, поверхностная плотность 140 г/м²) пропитывают рабочим раствором и отжимают на лабораторной плюсовке с ручным отжимом до 100 %, отжатый материал герметично упаковывают в полиэтиленовую пленку и выдерживают при температуре 20 ⁰С в течение 48 часов. После распаковки материал высушивают. Полученный материал имеет цитрусовый аромат и готов к использованию.

Пример 3

В воду последовательно вводят β-циклодекстрин (10 г/л) и лавандовое эфирное масло (10 г/л), доводят объем реакционной смеси до 1 л водой, перемешивают магнитной мешалкой в течение 15 мин до получения однородной эмульсии эфирного масла. Однородность эмульсии оценивается визуально и по растеканию капли на фильтровальной бумаге или предметном стекле. Отбеленный в производственных условиях текстильный материал «сатин» (0,2х0,2 м, поверхностная плотность 135 г/м²) пропитывают рабочим раствором, отжимают на лабораторной плюсовке с ручным отжимом до 100 %, отжатый материал герметично упаковывают в полиэтиленовую пленку и выдерживании при температуре 23 ⁰С в течение 72 часов. После распаковки материал высушивают. Полученный материал имеет аромат лаванды и готов к использованию.

Эффективность ароматизации текстильного материала оценивали органолептическим методом парного сравнения в соответствии с ГОСТ Р 53161-2008. Количество испытателей составило 25 человек. Для оценки запаха использовалась шкала, разработанная для этого исследования:

• 0 баллов - запах отсутствует

• 1 балл - запах очень слабый, неопределенный

• 2 балла – запах слабый, определенный

• 3 балла – запах слабый, но четко выраженный

• 4 балла - запах умеренный

• 5 баллов – запах ослабленный

• 6 балла - запах сильный

• 7 баллов - запах очень сильный

Оценивалась стойкость запаха:

1) во времени: обработанные образцы хранились в течение 6 мес. в одинаковых условиях: 1 группа – в герметичной упаковке; 2 группа – в негерметичной упаковке; 3 группа – без упаковки.

2) к мокрым обработкам - по варианту Стирки 1 (ГОСТ 97334-83): мыло 5 г/дм³; температура 40±2 ⁰С; время -30 мин.; модуль 50:1.

В таблице 1 приведены изменения интенсивности аромата образцов, обработанных по способу прототипа и заявленному способу сразу после изготовления и после хранения в течение 6 месяцев в условиях герметичной упаковки, негерметичной упаковки и без упаковки

Таблица 1

Образец Сразу после обработки После 6 месяцев хранения в герметичной упаковке в негерметичной упаковке без упаковки Прототип 6 5 4 3 Пример 1 6 6 5 4 Пример2 6 6 5 4 Пример 3 6 6 5 4

Из представленных в таблице 1 результатов видно, что ароматизированный по заявленному способу текстильный материал долго сохраняет аромат – он сохраняется даже после 6 месяцев хранения без упаковки.

В таблице 2 приведена оценка устойчивости аромата образцов хлопчатобумажной ткани, обработанных по прототипу и заявленному способам до и после промывки, количественно характеризующие степень закрепления эфирных масел на волокне.

Таблица 2

Образец Сразу после обработки После 5 стирок После 10 стирок Прототип 6 4 3 Пример 1 6 5 4 Пример2 6 5 4 Пример 3 6 5 4

Приведенные данные доказывают, что, используя заявленную совокупность и последовательность операций и варьируя условия их осуществления, изобретение дает возможность получить ароматизированные целлюлозные материалы, которые сохраняют свой аромат после 6 месяцев хранения даже без упаковки, незначительно снижают его после 5 стирок, а в некоторых случаях и после 10. Кроме того, в отличие от прототипа заявленный способ не требует дополнительной обработки материала с анионным полиэлектролитом для закрепления полученного комплекса на волокне, таким образом, сокращается стадийность обработки.

Изобретение относится к производству текстильных изделий, контактирующих с кожей человека. Предложен способ получения ароматизированного целлюлозного текстильного материала с помощью его пропитки эмульсией, которую готовят путём введения в воду 0,5-10 г/л вспомогательного вещества, в качестве которого выступают β-циклодекстрин или гидроксипропил-β-циклодекстрин, и 1-10 г/л синтетического эфирного масла или душистого вещества, перемешивания до получения однородной эмульсии эфирного масла, далее материал подвергают отжиму с последующим закреплением ароматического вещества на поверхности материала путём герметичной упаковки в полиэтиленовую пленку и выдерживания при температуре 18-23°C в течение 24-72 часов. Технический результат – сокращение стадийности процесса получения ароматизированного текстильного материала, повышение его безопасности для организма человека, увеличение продолжительности ароматического эффекта. 2 ил., 2 табл., 3 пр.

Способ получения ароматизированного целлюлозного текстильного материала, заключающийся в пропитке текстильного материала эмульсией, при приготовлении которой в воду последовательно вводят вспомогательное вещество 0,5-10 г/л и натуральное или синтетическое эфирное масло 1-10 г/л, объем раствора доводят до 1 л водой, перемешивают до получения однородной эмульсии эфирного масла; отжиме и последующем закреплении ароматического вещества на поверхности материала, заключительной сушке, отличающийся тем, что в качестве вспомогательного вещества в воду добавляют β-циклодекстрин или гидроксипропил-β-циклодекстрин, а закрепление эмульсии на текстильном материале проводят путем герметичной упаковки в полиэтиленовую пленку и выдерживания при температуре 18-23°C в течение 24-72 часов.