CC BY
1
• 7uni versum.com
Ал UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
КРАШЕНИЕ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ БУМАГИ КРАСИТЕЛЯМИ НА ОСНОВЕ РАСТЕНИЙ МЕСТНОЙ ФЛОРЫ
Амирова Нодира Саликовна
канд. техн. наук,
Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: amirova. [email protected]
Саида Рахмонова Рахимжон цизи
ассистент,
Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности,
Узбекистан, г. Ташкент E-mail: amirova. [email protected]
DYING OF TISSUE PAPER WITH DYE BASED ON LOCAL FLORA
Nodira Salikovna
Cand. of Technical Sciences, Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Uzbekistan, Tashkent
Saida Raximjon qizi
Assistant,
Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Разработка современных, ресурсосберающих технологий на основе замены используемых химических реагентов производственных процессов вторичными ресурсами является очень востребованным и актуальным направлением в научных исследованиях, а также в развитии экономики страны. В статье приведены результаты исследований направленных на замену синтетических красителей природными, полученными на основе растений местной флоры и растительных отходов пищевой промышленности, применяемых для окрашивания бумажной массы санитарно-гигиенического ассортимента. Применение разработанной технологии в производство позволит производить бумажные продукции со сниженной себестоимостью за счет локализации дорогих синтетических красителей природными, а также повышения качественных показателей данной продукции. Кроме этого предлагаемая ресурсосберегаемая технология способствует увеличению новых, востребованных, экологичных ассортиментов бумажных продукций. В работе применены современные физико-химические, прочностные, колористические методы исследований, получали водный экстракт природного красителя, леофильным методом его поршок. В результате исследования предложена современная, экономически выгодная технология окрашивания бумаги природными красителями на основе местной флоры, позволяющая производство экологически чистых ассортиментов гигенически-санитарных бумаг.
ABSTRACT
The development of modern, resource-saving technologies based on the replacement of chemical reagents used in production processes with secondary resources is a very popular and relevant area in scientific research, as well as in the development of the country's economy. The article presents the results of research aimed at replacing synthetic dyes with natural ones, obtained on the basis of local flora plants and plant waste from the food industry, used for dyeing sanitary and hygienic paper pulp. The application of the developed technology in production will allow producing paper products with reduced cost price due to the localization of expensive synthetic dyes with natural ones, as well as improving the quality indicators of these products. In addition, the proposed resource-saving technology contributes to the increase in new, popular, environmentally friendly assortments of paper products. The work uses modern physical-chemical, strength, coloristic research methods, obtained an aqueous extract of a natural dye, lyophilized it. As a result of the study, a modern, economically advantageous technology for dyeing paper with natural dyes based on local flora is proposed, allowing the production of environmentally friendly assortments of hygienic and sanitary papers.
Библиографическое описание: Амирова Н.С., Рахманова С.Р. КРАШЕНИЕ САНИТАРНО-ГИГИЕНИЧЕСКОЙ БУМАГИ КРАСИТЕЛЯМИ НА ОСНОВЕ РАСТЕНИЙ МЕСТНОЙ ФЛОРЫ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2025. 1(130). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/19147
A UNIVERSUM:
№ 1 (130)_¿Л ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_январь. 2025 г.
Ключевые слова: природный краситель, гранатовая кожура, околоплодники грецкого ореха, софора, колористические характеристики, интенсивность цвета, ресурсосбереающая технология, санитарно-гигиеническая бумага.
Keywords: natural dye, pomegranate peel, walnut pericarp, sophora, color characteristics, color intensity, resource-saving technology, sanitary and hygienic paper.
Введение. Поиск новых инновационных технологий направленных на ресурсосбережение, охрану окружающей среды, соответствие экологическим нормам производимой продукций, а также достижение экономической и социальной эффективности является главным и актуальным фактором роста экономики и развития промшленного сектора страны [1]. В связи с этим существует спрос на новые инновационные идеи направленные на сбережение природных и энергитических ресурсов. Учитывая стремительный рост целлюлозно-бумажной промышленности, можно сказать, что с развитием пищевой, текстильной, легкой промышленности и других отраслей увеличивается спрос к различным ассортиментам бумаги. Также эпидемиологические и гарантийные положения, недалеких времен послужило внушительному росту спроса к санитарно-гигиеническим ассортиментам бумажных продукций. В этом вопросе актуальным является применение природных красителей для придания им цвета и печатании. В качестве сырья для получения природных красителей предлагается растения местной флоры, которые помимо безвредности в отличие от традиционно применяемых синтетических красителей также обладают лечебными свойствами.
Учитывая эти аргументы, разработка технологии окрашивания санитар-гигиенического бумажного ассортимента природными красителями является актуальными, особенно при использовании отходов местных растений для получения природных красителей.
Теоретические исследования. В настоящей работе исследовалась возможность окрашивания бумаги санитарно-гигиенического ассортимента, обёрточных бумаг фармацевтических и пищевых промышленностей, одноразовых бумажных посуд, эксклюзивных и сувенирных канцелярских изделий, а также бумажных изделий писчего ассортимента природными красителями полученных на основе отходов растений, широко произрастающих на нашем регионе, такие как гранатовых корок и околоплодников грецкого ореха и софора.
Ряд научных исследований последних лет [2] утверждают о вредном воздействии синтетических красителей на организм человека, на окружающую среду, сточных вод, также на истощение природных ресурсов, нарушение экологического дисбаланса в связи с чрезмерным использованием опасных химикатов, что является весомым аргументом для поиска безвредных, экологичных альтернативных технологий для производства цветной бумаги.
Экологичность бумажных продукций, окрашенных природными красителями, повышает востребованность их в санитарно - гигиенической, пищевой, фармацевтической, а также медицинской отраслях. При этом получаются приятные натуральные, постельные цвета с широким диапазоном тонов. Наряду с этим исключение очистки сточных вод производства от токсичных остатков синтетических красителей, при производстве бумажных изделий окрашенных природными красителями, еще больше аргументирует применение экологичных природных красителей.
Одним из основных процессов технологии крашения природными красителями является протравление солями тяжелых металлов, которые образуя между функциональными группами волокна и природных красителей прочную координационную связь, способствуют упрочнению окраски и расширению диапазона цветового тона изделия. Однако, краткосрочность эксплуатационной времени и одноразовое использование гигиенических ассортиментов бумажных изделий не требует упрочнения их окрасок протравными комплексообразующими солями, имеющие отрицательное влияние на здоровье человека и окружающую среду, а также затрудняющее процессы очистки сточных вод. Широкий диапазон цветового тона можно добиться расширением разновидности красильных растений, которыми богата флора страны, а также интенсификацией процесса экстрагирования, способствующего большему выходу красящих веществ из растений.
Изучен ряд научных работ направленных на получение и применение природных красителей, в одной [3] из которых предлагается новая группа сернистых красителей, на основе «биомассы», из остаточных продуктов сельскохозяйственных и лесных культур, где требуется предварительная обработка с использованием органических реактивов и высокой температуры, а также процесс сульфирования при высокой температуре и продолжительном времени, в другой [4] натуральный синий красителя известного как индигоидин, с использованием методов биологической инженерии, со включением комплексной композиция включающая биологическую инженерию, что в разы усложняет и повышает себестоимость красителя. Авторами работы [5] предложен способ получения красителей из свыше двадцати видов растительного сырья, включающий в себя этапы экстракции, фильтрование раствора, концентрирование фильтрата.
Материалы и методы. Интенсивность цвета K/S определяли на спектроколориметре ROD NO 29 марки фирмы "DaeLim" (Ю.Корея) по методике [6]. Все прочностные качественные характеристики
определяли в производственном лабораторном условии OOO "International paper" [7].
Результаты и обсуждение. Целью настоящей научной работы является разработка эффективного и ресурсосберегаемого способа получения природного красителя из отходов растений местной флоры, или растительных отходов пищевой промышленности таких как гранатовая кожура, околоплодники грецкого ореха и бобы софоры, обеспечивающие повторяемость одинакового тона определенного цвета, т.к. одним из основных недостатков природных красителей является неповторимость цветовых тонов. Увеличение степени экстракции достигалась за счёт применения солей интенсификации ИЭ1 и ИЭ2.
В бумажном производстве применяются суспензионная форма красителей, в целях снижения потерь и облегчения процесса смешивания бумажной массы. По предлагаемому способу можно получить природные красители в виде порошка и пасты, обеспечивающие долгосрочность хранения и удобство транспортировки, которые можно применять, как в бумажных, так и в текстильных производствах. Таким образом, достигается значимая экономическая эффективность, обеспечивающая возможность производства ряда ассортиментов экологичных цветных бумаг повышающая эффективность технологии крашении целлюлозно-волокнистых материалов, бумаги в массе и с поверхности с образованием широкого спектра красивых матовых и постельных цветовых тонов. По итогу в определенном объеме бумажной массы образовываются достаточное количество красящего вещества, обеспечивающее высокую интенсивность и безвредность цветов на бумаги до окончания эксплуатации, не повышая себестоимость получаемой продукции.
Предлагаемый способ имеет ряд преимуществ. Исключение процессов промывки и сушки
до экстракции, т.к. растительное сырье является отходом пищевой промышленности, использование красителя в форме пастообразной массы с точкой контроля определенной плотностью, обеспечивающее точный расчет концентрации красителя при получении определенного тона цветов, лиофильная сушка, обеспечивающая сохранность хромофорных групп всех видов красильных растений и обеспечивающий контроль качества красителя,
Перечисленные приоритетные показания позволяет значительно снизить вредную нагрузку на окружающую среду, сточные воды и условие работников производства, а также достичь увеличения качества и выхода красителя из растений, которые обеспечивают повторяемость получаемых цветов, что отвечает требованиям качества и экономии технологических процессов.
Предлагаемый способ получения природного красителя из растений местной флоры производится следующим образом, необходимое количество абсолютно сухого и измельченного растения двукратно экстрагируют с добавлением ИЭ1 или ИЭ2, а также без добавления ИЭ. Полученные отвары смешивают, фильтруют и упаривают до плотности контрольной точки. Далее из порошка красителя готовится красильный раствор или печатная краска согласно требуемой интенсивности, чистоты цвета и концентрации рецепта крашения или печатания материала.
Фотоколориметрические и качественные характеристики окрашенных в экстрагированных красильных растворах гранатовой кожуры, околоплодников грецкого ореха и бобов софоры образцов бумаги представлены в табл. 1.
Таблица 1.
Влияние состава раствора на колористические и качественные характеристики бумаги
Красители Интенсивность цвета,K/S Цветовой тон (визуально) Светлота цвета Ров-нота цвета Выход красителя, % Плотность контрольной точки красителя, р
Гранатовая кожура
Без ИЭ 0,23450 Светло -горчичный 7,532 1,25 38,4 1,3717
с ИЭ1 3,11033 Горчичный 3,309 1,61 52,0
с ИЭ2 7,40506 Тёмно -горчичный 6,122 1,14 72,0
Околоплодник грецкого ореха
Без ИЭ 0,41740 Св.серовато-бежовый 1,061 1,75 28,0 1,3672
с ИЭ1 1,01665 Серовато-бежовый 0,450 1,44 56,0
с ИЭ2 2,06275 Матов.серокоричневый 2,130 1,16 74,0
Бобы софоры
Без ИЭ 0,11281 Светло-желтый 1,475 1,84 25,2 1,3327
с ИЭ1 0,19188 Кремово -желтый 0,732 1,26 36,0
с ИЭ2 1,78257 Крем-брюле 0,424 1,14 40,8
По результатам, представленные в таблице, можно делать вывод, что процесс выделения красителя из растений в присутствии ИЭ во всех случаях оправдало себя, тем, что количество получаемого
красителя значительно увеличился по сравнению с экстрагированием в воде. Значение интенсивности цвета окрашенных образцов в 20% ном красильном растворе экстрактов на основе гранатовой кожуры,
околоплодников грецкого ореха и софоры относительно водного экстрагирования в присутствии ИЭ1 увеличился на 13,3; 2,4; 1,7, а при ИЭ2 на 31,6; 4,9; 15,8 раза соответственно, по отношению к водному экстракту без добавок.
При сравнении значений кривых интенсивности цвета при водном красильном растворе с концентрацией 10%, а также с двумя видами ИЭ с концентрацией в 5,0 г/л наибольшая экстракция красящих веществ во всех трех растениях наблюдается при применении солей карбоната натрия (рис.1).
Карбонат натрия, создаёт достаточно высокую щелочную среду (рН=10) во время экстрагирования,
увеличивая степень разрывов межмолекулярных водородных связей -ОН функциональных групп целлюлозы, обеспечивают максимальное освобождение красильных веществ из растительного окружения.
Все приведенные данные подтверждаются значениями интенсивности и светлоты цвета, полученных при последующем применении для крашения волокнистых материалов. Физико-механические показатели красителя определяется контрольной точкой показания плотности красильной массы.
1С 2С ЗС <40 50
Кон центе а ци а нввеите.пя, К -В водном растворе
В растворе с ИЭ2
' В растворе с ИЭ1
в)
Рисунок 1. Влияние ИЭ на количество экстрагированного красителя на основе: а- гранатовой кожуры; б- околоплодников грецкого ореха; в-софоры
По результатам, представленным на рисунке видно, что с увеличением концентрации красителя в растворе наблюдается повышение степени интенсивности цвета. По сути, чем ярче требуется цвет образца концентрацию красителя в растворе можно увеличивать до требуемой интенсивности цвета. Но с точки зрения экономичности технологии, цвета, полученные при 20% -ной концентрации красильного раствора, вполне удовлетворяют натуральных матовых оттенков модных трендов бумажных продукций.
Заключение. Таким образом, предлагаемый способ получения красильных растворов из различных красильных растений создаёт возможность применения высокоэффективной, экономичной и экологичной технологии окрашивания бумажного ассортимента изделий в различные цвета, в зависимости природы растения без участия протравных солей, что положительно влияние на проблему очистки сточных вод производства.
Список литературы:
1. Amirova N.S. The possibility of coloring and parenting sanitary-hygienic paper with natural dyes.//"European International journal of Multidisciplinary Research and Management Studies" Volume-II, Issue - X, October 2022.// 276-280 2022.
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
2. Natural dyes market - global outlook and forecast 2019-2024. Published date: the global natural dyes market size will reach usd 5 billion by 2024, growing at a cagr of 11% during 2019-2024. Natural Dyes Market Size, Share, & Trends Analysis Report by Type (animal-based, mineral-based, and plant-based), End-user (cosmetics, food & beverage, pharmaceutical, textile & leather, and others), and Geography (APAC, Europe, North America, Latin America, and the Middle East & Africa). Industry Analysis Report, Regional Outlook, Growth Potential, Price Trends, Competitive Market Share & Forecast, 2019-2024.
3. New sustainable range of dyestuffs for textile and paper dyeing. Publication number: 20140189963// Type: Application/Filed: May 23, 2012/Publication date: July 10, 2014. Applicant: CLARIANT INTERNATIONAL LTD. Inventors: Manuel Jose Domingo, Joan Manel Blanquera, Yolanda Garcia
4. Инструкция по пользованию. Computer color matching system operation and maintenance manual.// Korea industrial technology ODA. - 2012. - P. 79.
5. ООО "International paper" https://gazprombank.investments/blog/reviews/international-paper/
6. Biological engineer patents method to make natural blue dye. https://phys.org/news/2016-02-biological-patents-method-natural-blue.html
7. EUROPEAN PATENT APPLICATION 22.01.1997 Bulletin 1997/04 https://patentimages.storage.goog-leapis.*com/22/f6/4c/146388ea900c9a/EP0754734A1.pdf
* (По требованию Роскомнадзора информируем, что иностранное лицо, владеющее информационными ресурсами Google является нарушителем законодательства Российской Федерации - прим. ред.)
