weltweit in großen Mengen Krabben und Garnelen So werden die Schalen von Schalentieren ungewertet in die Umwelt geworfen.
- Mit den heutigen zunehmenden Umweltgesetzen und der Neubewertung von Abfällen werden neue Produkte aus diesen Schalen gewonnen.
- Am Anfang dieser Produkte Ausrüstung kommt.
- AusrüstungEs ist nach Zellulose das zweithäufigste Biopolymer der Welt.
- Chitosan, das Hauptderivat von ChitinWie viele Branchen findet es auch in textilen Prozessen ein breites Einsatzspektrum.
Weltweit werden große Mengen von Krabben- und Garnelenschalen von Fischherstellern unbehandelt in die Umwelt geworfen. Besonders in den letzten Jahren, als die Neubewertung von Abfällen auf der Tagesordnung steht, werden Schalentiere, anstatt sie zu verrotten, durch chemische oder biologische Methoden neu bewertet und neue Produkte gewonnen.
Unter den auf diese Weise hergestellten Produkten Chitin und sein Derivat Chitosan. Chitosan, ein natürliches BiopolymerBesonders in den letzten 50 Jahren ist es ein interessantes Material für Forscher.
- Bausatz was viele Vorteile gegenüber hat Chitosan Lebensmittel, Kosmetik, Landwirtschaft, Medizin, Papier u tekstil Es wurde in vielen Branchen eingesetzt, darunter
Bei Textilveredelungsprozessen wird viel Wasser und Energie verbraucht. Aber auch im Abwasser zurückgelassene Farb- und Hilfsstoffe wirken belastend. Verschmutzung und Chemikalien, die verwendet werden, um die Farbe des Abwassers zu entfernen, verursachen zusätzliche Verschmutzung. All diese Faktoren gefährden die immer strengeren Umweltgesetze. Aus diesem Grund geht die Suche nach neuen Stoffen, die giftige Chemikalien und Abwasserbelastungen in der Textilindustrie ersetzen können, weiter.
Chitosan, ein Biopolymer, das aus natürlichen Quellen reichlich gewonnen werden kann,
- Es ist nicht giftig für Lebewesen,
- biologische Abbaubarkeit,
- Biokompatibilität,
- Chemische und physikalische Eigenschaften
Aufgrund seiner überlegenen Eigenschaften im Vergleich zu anderen Biopolymeren erscheint es in der Textilindustrie wie in vielen anderen Branchen als geeignetes Material.
Chitin und Chitosan
Feste und flüssige Schalenabfälle, die in Fabriken zur Verarbeitung von Meeresfrüchten nicht verwendet werden können, schaffen ein großes Potenzial. Rückstände aus der Schalentierverarbeitung machen 1050 % des festen Abfalls in den USA aus. Diese Reststoffe erreichen weltweit etwa 5x10 Tonnen. Überreste von Fabriken zur Verarbeitung von Meeresfrüchten werden im Meer, in Strömen usw. verwendet. Sie verursacht nicht nur ein sehr wichtiges Problem wie Umweltverschmutzung, sondern stellt auch ein großes Risiko für die Umwelt dar.
Aus Sicht der Türkei fallen durchschnittlich 6383-6890 Tonnen Abfall für Garnelen, 2741-2840 Tonnen für Austern und 6328-1800 Tonnen für Muscheln an. Leider können die Verarbeitungsrückstände von Schalentieren in der Türkei nicht angemessen bewertet werden.
Rückstände aus der Schalentierverarbeitung fest und flüssig auf zwei Arten analysiert.
- Chitin und seine Derivate aus festen Rückständen,
- Suppen- und Krustentierkonzentrate aus flüssigen Reststoffen
Es wird erhalten.
Chitin und Chitosan, ein natürliches und ungiftiges Biopolymer, werden hauptsächlich aus Krabben- und Garnelenschalen gewonnen.
Außerdem sind Insektenschalen auch reich an Chitinquellen. Ungefähr 23,5 % Chitin in Insektenschalen Während dieses Verhältnis bei Krabben bzw. Garnelen zwischen 17 % und 32 % liegt. Es gibt 6.29 % Stickstoff in Garnelen-Chitin und 6.24 % in Krabben-Chitin.
- Chitosan ist ein Polysaccharid, das durch Acetylierung von Chitin gewonnen wird.
- Chitin ist nach Zellulose das zweithäufigste Biopolymer der Welt.
- Es ist der Hauptbestandteil von Schalentieren wie Krabben und Garnelen und findet sich auch im Skelett von Insekten und in der Struktur von Zellwänden von Pilzen.
Obwohl es viele Derivate des Kits gibt, sind die wichtigsten es ist Chitosan. Chitosan wurde erstmals 1811 von Henri Bracannot entdeckt. Bracannot versuchte, in Pilzen gefundenes Chitin in Schwefelsäure aufzulösen, war jedoch erfolglos. 1894 behandelte Hoppe-Seyler Chitin in Kaliumhydroxid bei 180 °C (Deacetylierung) und erhielt „Chitosan“, ein Produkt mit reduziertem Acetylgehalt.
1934 wurden zwei Patente erteilt, eines zur Herstellung von Filmen und eines zur Herstellung von Fasern aus Chitosan. Im selben Jahr wurde er sehr gut von Clark und Smith orientiert. Herstellung von Chitosanfasern wurde ebenfalls erfolgreich durchgeführt.
Die erste umfassende Veröffentlichung über Chitin und Chitosan wurde 1977 von Muzarelli veröffentlicht. Später haben verschiedene internationale Symposien und Forschungen zu diesem Thema und laufende Studien bis heute überlebt. Die akademische und industrielle Forschung, um neue Anwendungsgebiete dieser vielseitigen Materialien zu finden und anzuwenden, wird noch immer intensiv und umfangreich fortgesetzt.
Im Allgemeinen besteht der Panzer von Meerestieren wie Krabben, Hummer und Garnelen zu 30–40 % aus Protein, zu 30–50 % aus Calciumcarbonat und Calciumphosphat und zu 20–30 % aus Chitin.
Proteinbasis in Schalentieren allergisch beim Menschen kann verursachen.
Daher ist eine vollständige Proteinentfernung besonders wichtig in biomedizinischen Anwendungen sehr wichtig für seine Verwendung. Dazu werden die kovalenten Bindungen im Proteinkomplex des Chitins aufgebrochen und der Vorgang als Deproteinisierung bezeichnet. Aufgrund der Gefahr, das Biopolymer der verwendeten Chemikalien zu depolymerisieren, ist jedoch während des Prozesses Vorsicht geboten.
Einsatzgebiete von Chitosan
Chitosan heutzutage;
- Von der Medizin bis zum Essen
- Von der Landwirtschaft bis zur Kosmetik,
- Von der Apotheke bis zur Abwasserbehandlung
- An die Textilindustrie
Es kann in unzähligen Bereichen eingesetzt werden.
Obwohl Chitosan in verschiedenen Ländern weit verbreitet ist, ist diese Rate in unserem Land niedriger. Es wird auch für viele Zwecke in der Textilindustrie verwendet.
Unter ihnen;
- Es bietet antimikrobielle Eigenschaften,
- Bereitstellung von Nicht-Einlaufen in Wollgeweben, -
- Verringerung der Salzmenge in der Reaktivfärbung,
- Anfärbbarkeit von Baumwolle mit Säurefarbstoffen,
- Es bietet antistatische Eigenschaften,
- Es wird als Deo verwendet,
Es kann gezählt werden. Darüber hinaus, Es gibt auch verschiedene antimikrobielle Fasern, die aus einer Mischung von Chitosan und anderen Fasern hergestellt werden..
Als Beispiel dafür;
- Crabyon (Mischung aus Chitosan und Viskose, TEC SERVICE),
- Chitopoly (Mischung aus Chitosan und polynosischen Fasern (Fuji)
Es kann gegeben werden.
Chitosan hat in medizinischen Textilien eine große Bedeutung erlangt. Seit Mitte der 1960er Jahre wurden in vielen asiatischen Ländern, insbesondere in Japan, Studien zu diesem Thema durchgeführt. Chitosan wird häufig zur Bereitstellung von Gewebe verwendet, insbesondere in der Wundbehandlung.
Chitosan im medizinischen Bereich;
- Kunstleder,
- chirurgische Nähte,
- künstliche Blutgefäße,
- Kontrollierte Arzneimittelfreisetzung
- Herstellung von Kontaktlinsen
- Gips,
- Binde,
- Cholesterinkontrolle (Fettbinder),
- Tumorhemmer, antimykotische, antibakterielle und hämostatische Wirkung etc.
Es kann sortiert werden als
In-vivo-Tests haben gezeigt, dass Chitosan keine negativen Auswirkungen auf den menschlichen Körper hat. Wenn Chitosan als Tablette verwendet wird, kann es durch das Lipase-Enzym im Speichel oder Magen abgebaut werden. Als Ergebnis der Zersetzung werden ungiftige Produkte wie Aminzucker freigesetzt.
Chitosan hat auch eine cholesterinsenkende Wirkung. Aufgrund seiner polykationischen Struktur interagiert es mit negativ geladenen Lipiden und senkt den Cholesterinspiegel.
VERWENDUNG VON KITOSAN IN DER TEXTILAUSRÜSTUNG
Die Verwendung von Chitosan in der Textilindustrie; Faserherstellung und Textilveredelungsverfahren werden in zwei Hauptkategorien unterteilt: Chitin und Chitosan werden auch als Filme verwendet.
Chitin- und Chitosanfasern
Chitin- und Chitosanfasern sind seit vielen Jahren bekannt. Zunächst einmal der Bausatz künstliche Seidenfasern als Rohstoff in der Produktion verwendet. In der Folge wurden in den 1920er und 30er Jahren viele Studien zur Herstellung von Chitosanfasern durchgeführt. Diese Studien wurden jedoch durch die Entdeckung von Nylon in den Jahren unterbrochen, die den Beginn einer neuen Ära in der Faserindustrie markierten.
Nachwachsende Rohstoffe werden seit den 1970er Jahren erforscht. Inzwischen wurden mit der Neukonzentration auf Chitin und Chitosan neue Eigenschaften entdeckt:
- biologische Abbaubarkeit,
- ungiftig,
- polykationisch
Aufgrund seiner Eigenschaften hat es viele Vorteile in Bezug auf die Umwelt, wie z. B. das Binden von Schwermetallen. Aufgrund all dieser Eigenschaften hat die Forschung zu Chitin und Chitosan in den letzten Jahren zugenommen.
Alle Chemiefasern werden bekanntlich als Faserspinnen aus Schmelze und Spinnen aus Lösung gewonnen. Chitin und Chitosan enthalten aufgrund der Hydroxyl-, Acetamid- und Aminogruppen in ihren Strukturen sehr starke Bindungen.
- Daher sind ihre Schmelzpunkte auch ziemlich hoch. Daher ist das Schmelzspinnen, eines der Faserspinnverfahren, nicht geeignet.
- Andererseits können sich beide Polymere aufgrund starker polarer Gruppen nur bei hohen Siedetemperaturen in polaren Lösungsmitteln lösen. Dieses Verfahren ist für das Trockenfaserspinnen nicht geeignet, da es auf der Verdunstung des Lösungsmittels beim Faserspinnen beruht.
Deshalb;
- Das am besten geeignete Faserspinnverfahren für Chitosan ist das Nassfaserspinnen..
Es ist notwendig, eine stabile Faserspinnlösung herzustellen, um die Faser aus dem Kit zu spinnen.
Herstellung von Chitosanfasern
Chitosan ist leichter löslich als Chitin. Die erste Studie zur Herstellung von Chitosanfasern wurde 1980 durchgeführt. Zur Faserherstellung wurden 3 % Chitosan in 0,5 % Essigsäure gelöst und nach Passieren von Düsen in ein 5 % NaOH-Bad geschickt. Auf diese Weise wurden Fasern mit einer Festigkeit von 2.44 g/den und einer Bruchdehnung von 10.8 % erhalten.
- Ein ähnliches Verfahren wurde durch Zugabe von 3 % Nalaurylsulfat in 1 % Chitosan 2 % Essigsäurelösung erhalten.
- Außerdem wurden Chitosanfasern unter Verwendung von Dichloressigsäure als Lösungsmittel und CuCO 3 -NH 4 OH als Koagulans erhalten.
- In einer weiteren Studie wurde ein Harnstoff-Essigsäure-Gemisch als Lösungsmittel für Chitosan getestet. Das Koagulationsbad besteht aus 5 % NaOH. Auf diese Weise wurden 3,2 Denier, 12,2 g Festigkeit und 17,2 % Bruchdehnung einer Faser erhalten.
- In einer anderen F&E wurden Chitosanfasern nach dem Naßfaser-Spinnverfahren unter Verwendung von 2 % Essigsäure als Lösungsmittel erhalten. In der Studie wurden die Auswirkungen der Konzentration von Epichlorhydrin, das als Vernetzer verwendet wird, auf die mechanischen, thermischen und morphologischen Eigenschaften der Faser untersucht. Aus den Versuchsergebnissen wurde bestimmt, dass die Quelleigenschaften mit zunehmender Epichlorhydrinkonzentration abnahmen, die Konzentrationsänderung keinen signifikanten Nachteil für die mechanischen Eigenschaften der Faser verursachte und die beste Epichlorhydrinkonzentration 0.05 M bezogen auf die Faser betrug Eigenschaften.
- In einer anderen F&E wurden Chitosanfasern durch Umsetzen von Chitosan mit verschiedenen Aldehyden erhalten. Zur Koagulation der nach dem Viskoseverfahren erhaltenen Fasern wurde eine Mischung aus NaOH und Na2SO4 verwendet. Es wurde festgestellt, dass die physikalischen Eigenschaften der erhaltenen Fasern im Hinblick auf die Verwendung in der Textilindustrie gut sind.
- In einer weiteren F&E wurde Chitosan in Essigsäure gelöst und in verschiedenen Koagulationsbädern (Lösungen aus Kupfersulfat + Ammoniaklösung, Ethylenglykol + NaOH und Na2SO4 oder Natriumacetat) koaguliert. Die Forscher erhielten modifizierte Chitosanfasern, indem sie Chitosan mit Tropokollagen behandelten. Tropokollagen (50 %) und Kollagen bestehen aus Peptidketten in Dreifachhelixstruktur und kommen im Bindegewebe vor. Diese Fasern, die auch mit Blut kompatibel sind, wurden für die Verwendung in künstlichen Geweben und Bandagen für Menschen und Tiere geeignet gemacht.
- In einer anderen Forschungs- und Entwicklungsarbeit wurde ein wasserlösliches Chitosan-Derivat erhalten, aus dem dann Fasern gezogen und zur Herstellung von Bandagen verwendet wurden. Nach der Herstellung von Verbänden aus diesen Fasern wurde eine Woche lang ein Versuch an Patienten durchgeführt. Als Ergebnis der Versuche hat sich gezeigt, dass Chitosan, das eine sehr gewebeverträgliche Struktur hat, im Vergleich zu den aus anderen Fasern hergestellten Bandagen eine schnellere Heilung ermöglicht. Es wurde auch festgestellt, dass Chitosan die Hautregeneration stärkt.
- In einer anderen F&E wurden Chitin- und Chitosanfasern durch Elektrospinnverfahren gewonnen. Bekanntermaßen wird beim Elektrospinnverfahren Hochspannung an die Polymerlösung angelegt und elektrisch geladene Strahlen werden gebildet. Diese Jets werden dann getrocknet, auf einer Platte gesammelt und so Nanofasern hergestellt. Nanofasern sind aufgrund ihrer großen Oberfläche und extrem hohen Porosität vielseitig einsetzbar. Die durch Elektrospinnen unter Verwendung von 3–6 Gew.-% Chitin und HFIP (1-Hexafluor-1-propanol) als Lösungsmittel erhaltenen Fasern wurden dann nach dem Waschen einer Acetylierung mit 1% NaOH unterzogen Dann wurde es unter Vakuum getrocknet und Chitosan-Nanofasern wurden erhalten. Durch dieses Verfahren wurden auch Fasern mit unterschiedlichen Deacetylierungsgraden erhalten. Dabei wurde als Lösungsmittel 2-2%ige Essigsäure und als Fällbad ein Gemisch aus CuSO2-NH2OH oder CuSO40-H2SO4 verwendet. Die erhaltene Faser liegt in Form einer Kupfer-Chitosan-Mischung vor, und nur die Chitosanfaser verbleibt, nachdem das Kupfer in den nächsten Stufen entfernt wurde. Als allgemeines Ergebnis der Studien wurde festgestellt, dass die idealste Absetzbadzusammensetzung für Chitosanfasern eine Mischung aus NaOH und Na4SO4 war.
Da Chitosan ein teures Material ist, wird es nur als Spezialfaser verwendet.
Seine Hauptanwendung liegt in medizinischen Textilien, einschließlich antimikrobieller und wundheilender Stoffe.
Verwendung von Chitosan beim Färben von Baumwolle
Da Chitosan unter sauren Bedingungen kationisch ist, kann es dank elektrostatischer Anziehungskräfte leicht anionische Farbstoffe wie Direkt-, Säure- und Reaktivfarbstoffe aufnehmen. Einige Baumwollpartien verursachen Färbeprobleme bei der Herstellung und Färbung von Baumwollgeweben. Baumwolle kann den Farbstoff nicht richtig aufnehmen und es können helle und dunkle Farben entstehen.
Kleine Knötchen, sogenannte Nissen, in unreifen Baumwollfasern nehmen den Farbstoff nicht so gut auf wie reife Baumwollfasern. Dadurch wird es sehr leicht fleckig oder erscheint als farblose Flecken. Unreife Baumwolle wird durch verschiedene Ursachen wie Krankheiten, Insektenbefall, vorzeitige Bewirtschaftung und ungeeignete Wetterbedingungen verursacht.
Verwendung von Chitosan in der Wollbehandlung
Eine der unerwünschten Eigenschaften von Wollfasern „filzen“ Funktionen kommen. Die Verfilzung entsteht durch die Verflechtung der Fasern infolge der mechanischen Einwirkung im wässrigen Medium. Während diese Situation bei der Filzherstellung von Vorteil ist, ist sie insbesondere bei Wollprodukten in Form von Bekleidung aufgrund ihrer Neigung zum Einlaufen unerwünscht.
Das Verfilzen wird durch die Flockenschicht auf den Wollfasern verursacht. Die Flocken auf der Oberseite der Wollfasern zeigen bei jeder mechanischen Einwirkung von Wurzel zu Spitze und von Spitze zu Wurzel unterschiedliche Reibungswiderstände, was dazu führt, dass sich die Fasern in eine Richtung bewegen.
Durch die Anordnung der Flocken auf der Wollfaser zum Faserende hin tendieren die Fasern dazu, sich immer in Wurzelrichtung zu bewegen. Der Unterschied im Reibungswiderstand in beiden Richtungen bildet einen Maßstab für die Verfilzbarkeit der Fasern, und dies wird als "gerichteter Reibungseffekt" bezeichnet.
Sie wird ausgedrückt als gerichteter Reibungseffekt = Reibungskoeffizient von Ende zu Wurzel – Reibungskoeffizient von Wurzel zu Ende.
Um Wollprodukte maschinenwaschbar zu machen, werden verschiedene filzfreie Veredelungsverfahren angewendet. Diese,
- Aufschlussverfahren (chemische Modifikation),
- Hinzugefügte Methoden (physikalische Modifikation),
- Kombinierte Verfahren (Chlor-Hercosett-Verfahren)
- Neue Methoden (Oxidation+Enzym, Plasma)
Es kann in vier Hauptgruppen eingeteilt werden.
Eine der Ene-Ski-Methoden, die angewendet wird, um Wollfasern Schrumpfung zu verleihen. Chlor-Hercosett-Methode. Einer der größten Nachteile dieser Methode ist die AOX-Belastung des Abwassers. Aufgrund der zunehmenden Umweltgesetze in den letzten Jahren wurden solche Substanzen mit verschiedenen Beschränkungen belegt und die Suche nach neuen umweltfreundlichen Verfahren hat begonnen. Als Alternative zur Chlorung werden ökologische Methoden wie Permonosulfat, enzymatische Behandlungen und Plasma empfohlen. Darüber hinaus werden Wollfasern auch mit verschiedenen Polymeren behandelt, um die Flockenschicht zu bedecken. Eines der Polymere, das in dieser Hinsicht an Bedeutung gewinnt, ist Chitosan.
Bei der Verwendung von Chitosan-Biopolymer anstelle von synthetischen Polymeren in Wollprodukten kommen viele Vorteile gegenüber anderen Polymeren zum Tragen, insbesondere die chemische und biologische Verträglichkeit.
Wenn Chitosan auf Wollfasern aufgetragen wird, wird die Flockenschicht auf der Faseroberfläche mit Polymer bedeckt und der Wunsch der Fasern, sich in verschiedene Richtungen zu bewegen, wird eingeschränkt.
Wenn Chitosan auf das Wollgewebe aufgetragen wird, bedeckt sich dessen Oberfläche mit Chitosan und es bildet sich eine Schicht. Beim Färben wandert der über Amingruppen an das Chitosan an der Faseroberfläche bindende Farbstoff mit der Zeit in Richtung der Faser und es wird mehr Farbstoff an die Faser gebunden, indem Farbstoffanionen an den entleerten Stellen wieder gebunden werden. Wie man sieht, erfolgt der Färbemechanismus bei mit Chitosan behandelter Wolle nicht nur durch direkte Diffusion in die Faser, sondern es gibt auch andere Möglichkeiten. Da die Zahl der Gruppen, an die der Farbstoff gebunden werden kann, bei mit Chitosan behandelter Wolle höher ist, nimmt sie Farbstoff schneller auf als unbehandelte Wolle. Gleichzeitig erleichtert das Chitosan an der Oberfläche auch in fortgeschrittenen Färbestadien die Migration des Farbstoffs auf die Faser.
Verwendung von Chitosan in der antistatischen Ausrüstung
- Synthetische Fasern mit hydrophober Struktur wie Polyamid, Polyester, Polyacrylnitril nehmen kein Wasser oder Feuchtigkeit auf und statische Elektrizität entsteht durch Reibung.
Statische Elektrifizierung; Es verursacht viele negative Auswirkungen wie Stromschlag, Kontamination von Fasern, Verschlechterung elektronischer Geräte wie Computer.
In der Forschung wurde versucht, Chitosan, das ein hohes Feuchtigkeitshaltevermögen hat, als Antistatikum zu verwenden. Dazu wurden PES-Gewebe zunächst alkalisch vorbehandelt und anschließend mit einer Chitosan/Malonsäure-Mischung behandelt. Es wurde beobachtet, dass die Belastung synthetischer Fasern durch statische Elektrizität nach Behandlung mit Chitosan, einem hydrophilen Polymer, verringert werden kann.
Einsatz von Chitosan im Textildruck
Der Einsatz von Chitosan als kombiniertes Binde- und Verdickungsmittel im Pigmentdruck wurde untersucht und mit einem kommerziellen Pastensystem mit einem Molekulargewicht von 171,000 Chitosan verglichen. Chitosan-Druckpaste wurde erhalten, indem zuerst das Chitosan in verdünnter Säure gelöst und dann Pigment zugegeben und gemischt wurde, bis eine homogene Dispersion erhalten wurde. Polyester- und Polyester/Baumwollgewebe wurden mit Chitosan-Pigment-Druckpaste bedruckt und nach dem Härten bei Raumtemperatur 150 Minuten lang bei 6°C fixiert.
Es wurde beobachtet, dass Stoffe, die mit mit Chitosan hergestellter Druckpaste bedruckt sind, im Vergleich zu Stoffen, die mit anderen Systemen bedruckt sind, sehr gute Ergebnisse in Bezug auf die Farbechtheit liefern. Der einzige Nachteil der Studie ist, dass die mit Chitosan hergestellte Paste etwas niedrigere Ergebnisse in Bezug auf die Farbausbeute liefert. Es wird angenommen, dass dies auf die geringere Stabilität der Pigmentdispersion in Chitosanpaste zurückzuführen ist, und es wird angegeben, dass die Studien in dieser Richtung fortgesetzt werden.
Verwendung von Chitosan als Schlichtemittel
In dieser Studie wurden die Verwendbarkeit und der Abbau von Chitosan als Schlichtemittel untersucht. Wie zuvor erwähnt, wurde Chitosan als Schlichtemittel verwendet, da es eine gute Filmbildungseigenschaft hat. Da die Entfernung von Chitosan, das als Schlichtemittel verwendet wird, später jedoch Probleme bereiten kann, wurden auch Untersuchungen zu diesem Thema durchgeführt. Zur Entschlichtung wurden Enzyme wie Cellulase, Xylinase, Pektinase, Papain getestet. Als zweite Methode wurde die Van-Slyke-Fragmentierung versucht.
