^asopis za tekstilnu i odjevnu tehnologiju journal...

UDK 677 + 687(05) ISSN 0492-5882

9-10^ A S O P I S Z A T E K S T I L N U I O D J E V N U T E H N O L O G I J UJOURNAL FOR TEXTILE AND CLOTHING TECHNOLOGYZEITSCHRIFT FÜR TEXTILTECHNOLOGIE UND BEKLEIDUNGSTECHNIK

Vol. 64 Zagreb, September-October 2015 No. 9-10

Tekstil Vol. 64 broj 9-10 str. 285-344 Zagreb, rujan-listopad 2015.

I S S N 0 4 9 2 - 5 8 8 2

UDK 677 + 687(05) ISSN 0492-5882

^ A S O P I S Z A T E K S T I L N U I O D J E V N U T E H N O L O G I J UUREDNI[TVO: HR-10001 Zagreb, Selska cesta 90F - p.p. 829 - telefon: +385 (01) 4818 252, 4818 253, telefaks: 4818 242, e-mail: histºzg.t-com.hr, www.Tekstil.hist.hrIZDAVA^ I VLASNIK: HRVATSKI IN@ENJERSKI SAVEZ TEKSTILACA, ZAGREB, JOURNAL FOR TEXTILE AND CLOT HING TECHNOLOGY Publisher: Croatian Association of Textile Engineers, Zagreb, Croatia, ZEITSCHRIFT FÜR TEXTIL -TE C H NO LOGIE UND BEKLEIDUNGSTECHNIK Herausgeber: Kroatisher Verband der Textilingenieure Zagreb, Kroatien

Glavni urednik/Editor in Chief: Zvonko Drag~evi} (Zagreb), e-mail: zvonko.dragcevicºttf.hrUrednica / Editor: Agata Vin~i} (Zagreb)Urednik on-line izdanja / On-line Editor: @eljko Penava (Zagreb)

Predsjednik HIST-a / President HIST: Vinko Bari{i} (Zagreb)

Savjet za izdava~ku djelatnost / Publishing CouncilPredsjednik / President: Darko Ujevi} (Zagreb)

Uredni{tvo / Editorial Board: Maja Andrassy, Zvonko Drag ~evi}, Zlatka Mencl-Bajs, Alka Miheli}-Bogdani}, \ur|ica Parac-Oster-man, @elj ko Penava, Dinko Pezelj, Emira Pezelj, Tanja Pu{i}, Dubravko Rogale, Katarina Nina Simon~i~, Zenun Skenderi, Ivo Solja~i}, Ana Sutlovi}, Darko Ujevi}, Agata Vin~i}, Edita Vujasi-novi}, koji su ujedno i ~lanovi Savjeta - svi iz Zagreba.Ostali ~lanovi Savjeta ~asopisa: Ivica Birka{ (Pula); Ivan Klanac (Osijek); Miroslav Raljevi} (Omi{); Boò Tomi} (âkovec); Borivoj Sabljak (Vara`din); Ante Kli{mani} (Biograd); Marija Dor~i} (Zadar); Mirjana ]avar (Poèga); Goran Ivekovi} (Kla-njec); Ivica Cerove~ki (Krapina); Mirjana Gam biroà-Juki}, Zdenko Brodi}, Ivo Bedalov i Jago da Divi} (svi iz Zagreba).

^lanovi Me|unarodnog savjeta za izdava~ku djelatnost / Mem-bers of the International Publishing Council: Anton Mar cin~in (Sk); George K. Stylios (UK); Larry C. Wadsworth (USA).

Lektorica / Language Editor: Alice Bosnar (Zagreb)

âsopis izlazi mjese~no u 800 primjeraka.

âsopis sufinancira Ministarstvo znanosti, obrazovanja i {por ta Republike Hrvatskeâsopis se referira u sjede}im publikacijama / Articles are ab-stracted by or indexed in: Research Alert, Materials Science Cita-tion Index, Chemical Abstracts, World Textiles Abstracts, Textile Technological Abstracts, Textile Technology Digest, Art & Archae-ology Technical Abstracts, Bulletin Sig nalétique, Referativny sbornik, Investigación e Información y de Tensioactivos, pub-likacije Institute of Textile Techno logy, CAB Abstracts, World Tex-tiles, Energy Science & Technology, Pascal, Paperchem, PIRA, World Translations Index, EBSCO Publishing

Godi{nja pretplata (bez PDV-a) za ustanove i poduze}a 600,00 kn, za inozemstvo 110,- EUR, pojedina~no broj za: u~enike i studente, ~lanove DIT-a 10,00 kn, ne~lanove DIT-a 190,00 kn.

Pretplata se pla}a unaprijed, najkasnije 8 dana nakon primitka ra~una. IBAN: HR1123600001101547886

Grafi~ka priprema i tisak: Denona d.o.o., Zagreb

Tekstil Vol. 64 br. 9-10 str. 285-344 Zagreb, rujan-listopad 2015.

SADRŽAJ / CONTENTS

Pregledi / Reviews

E. Magovac, S. Bischof:

Nehalogene obrade protiv gorenja celuloznih tekstilnih materijala ............................................... 285

Non-halogen FR treatment of cellulosic textiles ............................................... 298

D. Domović, T. Rolich:

Računalne metode prikladne za rješavanje problema pakiranja pri uklapanju krojnih slika / Computer-based methods for solving of packing problems at marker making ................. 310

Prikazi:

K. van Wersch:

Monfortsovi sušionici za denim – koncepcija mogućnosti oplemenjivanja denima ...................... 322

…: U Zagrebu održan seminar Problematika higijene i glačanja u praonicama rublja ............................................... 325

…: Obilježen Dan Znanstveno-istraživačkog centra za tekstil u Tehničkom muzeju u Zagrebu – Napredni materijali i napredne tehnologije ............................................................. 333

Prikazi strojeva:

Novi stroj za tisak tekstila mlazom tinte ValueJet 1624X belgijske tvrtka Mutoh ................ 336

Zajednički nastup njemačkih proizvođača šivaćih strojeva na sajmu JIAM pod sloganom „Together for you“ u Osaki ............ 337

Domaće vijesti ................................................... 339

Vijesti iz inozemstva ....................................... 341

E. MAGOVAC i sur.: Nehalogene obrade protiv gorenja celuloznih tekstilnih materijala, Tekstil 64 (9-10) 285-297 (2015.) 285

Nehalogene obrade protiv gorenja celuloznih tekstilnih materijala

Eva Magovac, dipl.ing.Prof.dr.sc. Sandra Bischof, dipl.ing.Sveučilište u Zagrebu, Tekstilno-tehnološki fakultetZavod za tekstilno-kemijsku tehnologiju i ekologijuZagreb, Hrvatskae-mail: [email protected] 3.8.2015.

UDK 677.2/.46:677.027.625.16:677.017.56Pregled

U radu je dan pregled najčešće korištenih sredstava za obrade protiv gorenja celuloznih tekstilnih materijala, s naglaskom na nehalogena sredstva. Prika-zan je i mehanizam njihovog djelovanja na usporavanje gorenja. Budući da je velik broj halogenih sredstava toksičan ili potencijalno toksičan za orga-nizme i okoliš, potrebna je njihova zamjena ekološki povoljnim sred stvima. Predstavljena su alternativna sredstva koja se nastoji uvesti u praksu, a također su prikazane i uspoređene različite metode nanašanja sredstva za obradu protiv gorenja. Jedan od mogućih pravaca razvoja zamjenskih sred-stava protiv gorenja, mogla bi biti primjena biomakromolekula kao što su hitosan, fi tinska kiselina, kazein, sirutka, hidrofobini ili DNK.Ključne riječi: obrada protiv gorenja, nehalogena sredstva, usporivači gore-nja, tekstil

1. Uvod

Laka zapaljivost celuloznih tekstilnih materijala bio je problem kroz čitavu povijest, što je rezultiralo i prvim de-taljnim istraživanjima početkom 19. i tijekom 20. stoljeća o tvarima koji-ma bi se oblagale pamučne, lanene i jutene tkanine, a koje bi spriječile ili barem usporile gorenje. Premda su sredstva bila vrlo učinkovita, glavni im je nedostatak bio nepostojanost na pranje [1, 2]. Tzv. zlatno razdoblje razvoja sredstava za obrade protiv gorenja započinje nakon II. svjetskog rata, kada su razvijena dva najznačaj-nija sredstva za obradu protiv gore-nja, odnosno usporivača gorenja ce-luloznih materijala postojana na pra-nje koja su još i danas u upotrebi bez značajnije alternative [3]. Zbog niza ekoloških dvojbi u pogledu proizvod-

nje, uporabe i zbrinjavanja tekstilnih materijala obrađenih komercijalnim usporivačima gorenja (engl. fl ame retardant – FR) javlja se potreba za njihovom djelomičnom ili potpunom zamjenom novim ekološki povoljni-jim sredstvima i/ili tehnološkim rje-šenjima. Naime, 2013. svjetska po-trošnja usporivača gorenja bila je veća od 2 mil. t, a komercijalno naj-važniji sektor primjene bio je građe-vinarstvo, u prvom redu u Aziji, SAD-u i EU [4].

2. Zapaljivost tekstilnih celuloznih materijala i mehanizam djelovanja usporivača gorenja

Na gorenje tekstilnih materijala utje-ču fi zikalni i kemijski čimbenici, sa-stav i struktura tekstilnog materijala,

kao i okoliš, a ponašanje vlakana pri gorenju ovisi o temperaturama to-plinskih prijelaza i termodinamičkim parametrima: temperatura staklastog prijelaza (Tg), temperatura mekšanja (Tm), temperatura plamišta (Tp), tem-peratura samozapaljenja (Tc), granič-ni indeks kisika (LOI) i toplina izga-ranja (Hc). Mehanizam gorenja kao mehanizam povratne sprege (engl. Feedback mechanism) prikazan je na sl.1 [5].Toplina koja se prenosi od izvora go-renja prema polimeru, odnosno vlak-nu uzrokuje pirolizu (na Tp karakteri-stičnoj za svako vlakno) u kojem se dugolančane polimerne molekule razgrađuju u niskomolekularne kap-ljevite kondenzate i katran, uz stvara-nje pougljenjenog ostatka i nezapalji-vih plinova. Kapljeviti kondenzati i katran (kondenzirana faza) se dalje

E. MAGOVAC i sur.: Nehalogene obrade protiv gorenja celuloznih tekstilnih materijala, Tekstil 64 (9-10) 285-297 (2015.)286

razgrađuju u male molekule zapalji-vih plinova. Plinovi (plinovita faza) sa zrakom tvore zapaljivu smjesu u kojoj zapaljivi plinovi oksidiraju uz prisutnost kisika iz zraka (na tempe-raturi samozapaljenja Tc karakteristič-noj za svako vlakno). Dio topline koji se oslobađa oksidacijom vraća se na polimer i izaziva nastavak pirolize. Oksidacija se pritom odvija na višim temperaturama od pirolize. Materijal, dakle, gori jedino ako tijekom piroli-ze nastaju zapaljivi plinovi. Oksida-cijom nastaju slobodni radikali viso-ke energije (R˙, O˙, H˙, OH˙), koji potiču daljnju reakciju gorenja pli-nova. Produkti idealnog gorenja ce-luloze bi teoretski trebali biti voda i ugljični dioksid, no u stvarnosti na-staju i ugljični monoksid, policiklički aromatski ugljikovodici, cijanovodik itd. [5].Na sličan način odvija se i toplinska razgradnja celuloze. Zagrijavanjem celuloze u zraku na temperaturama između 25 i 150 °C dolazi do desorp-cije vode. Na temperaturama od 150 do 240 °C započinju dvije paralelne kemijske reakcije. Jedna je dehidra-tacija celuloze, koja dovodi do stva-ranja primarnog pougljenjenog ostat-ka stabilnog na temperaturama od 400 °C do 600 °C uz stvaranje neza-paljivih plinova (voda, ugljični mo-noksid, ugljični dioksid), a druga je depolimerizacija na temperaturama između 240 i 400 °C kojom se cije-paju acetilne veze glukozidnih jedini-ca primarnog pougljenjenog ostatka uz stvaranje levoglukozana koji na temperaturama između 400 i 700 °C daje zapaljive plinove i potiče stvara-nje sekundarnog pougljenjenog ostat-ka stabilnog na temperaturama od najmanje 800 °C [6].Usporivači gorenja, odnosno sredstva za obrade protiv gorenja kemijskim i/ili fi zikalnim djelovanjem usporava-ju ili blokiraju proces gorenja za vri-jeme pojedinih faza gorenja na način da uklanjaju dovod topline na poli-mer, blokiraju pristup kisiku, poveća-vaju stvaranje nezapaljivih plinova ili smanjuju stvaranje zapaljivih plinova i povećavaju stvaranje pougljenjenog

Sl.1 Mehanizam gorenja tekstilnih vlakana

Sl.2 Toplinska razgradnja celuloze [6]


ostatka djelujući u plinovitoj i kon-denziranoj fazi. Često se ti mehaniz-mi djelovanja međusobno isprepliću [7, 8]. Usporivači gorenja, koji djelu-ju u plinovitoj fazi tijekom gorenja zapaljivih plinova, vežu se za slobod-ne radikale visoke energije (R˙, O˙, H˙, OH˙) nastale oksidacijom, stvara-jući pritom stabilne nezapaljive pli-nove koji „guše“ plamen. Tako djelu-ju halogeni usporivači gorenja, me-talni hidroksidi, usporivači gorenja na bazi fosfora i dušika [9].Mehanizam usporavanja gorenja u kondenziranoj fazi očituje se među-djelovanjem polimera i usporivača gorenja na temperaturama nižim od temperature pirolize, te se odvija kroz dvije faze: dehidratacije i umrežava-nja, odnosno stvaranja poug ljenjenog ostatka, čime se smanjuje nastanak zapaljivih plinova te se og raničava pristup kisiku [10]. Na ovaj način djeluju usporivači gorenja na bazi fosfora te silikatni i silikonski uspo-rivači gorenja.Ako se celuloza obradi usporivačima gorenja na bazi fosfora (reakcija 2, sl.3), tijekom razgradnje na tempera-turi nižoj od Tc dolazi do fosforilacije hidroksilne skupine na C6 atomu koja uzrokuje dehidrataciju i pojačava po-ugljenjenje, čime se smanjuje ukupna količina zapaljivih plinova. Bez us-

porivača gorenja nastaje levogluko-zan koji potiče stvaranje zapaljivih plinova na temperaturama višim od 400 °C [11].Usporivači gorenja koji djeluju fi zi-kalnim putem dijele se na:1. anorganske soli koje se pod djelo-

vanjem topline tale stvarajući sloj koji štiti površinu polimera od izvora topline,

2. toplinski nestabilne anorganske karbonate i hidrate koji pod djelo-vanjem topline otpuštaju ugljični dioksid i/ili vodu koja hladi poli-mer, te formiraju sloj koji štiti po-vršinu polimera od izvora topline,

3. tvari dobre toplinske vodljivosti (metali) i materijali s promjenom faze (eng. Phase-Change Mate-rials - PCM) koji apsobiraju veli-ke količine topline tijekom raz-gradnje ili isparavanja, te otkla-njaju toplinu s polimera prije nego što se postignu uvjeti za zapalje-nje [12].

Anorganski usporivači gorenja uk-ljučuju metalne okside, zeolite, hi-drokside, borate, stanate, anorganske fosforne spojeve (crveni fosfor i amonijev polifosfat) i grafi t. Uglav-nom se kombiniraju s halogenim us-porivačima gorenja, te onima na bazi fosfora i/ili dušika [7, 8].

Usporivači gorenja na bazi fosfora (P) najučinkovitiji su ukoliko se kom-biniraju sa dušikovim (N) spojevima, tzv. N-P sinergizam [13]. Postoji ne-koliko teorija N-P sinergizma:1. dušikovi spojevi (melamin, urea i

njihovi derivati) otpuštaju dušik koji se veže za slobodne radikale visoke energije nastale oksidaci-jom, stvarajući pritom stabilne nezapaljive plinove koji „guše“ plamen (NO - dušikov monoksid, NO2 - dušikov dioksid) [14, 15];

2. dušikovi spojevi olakšavaju reak-ciju fosforilacije fosfornih uspo-rivača gorenja jer se vežu za fos-forne usporivače gorenja tvore-ći vezu između fosfora i dušika bolje toplinske stabilnosti nego veze između fosfora i kisika, te se time povećava zadržavanje fosfo-ra i dušika u pougljenjenom ostat-ku [16].

U posljednjih deset godina pojavljuju se i bubreći usporivači gorenja, nami-jenjeni u prvom redu za zaštitu drva, plastike i metala, koji se nanose na površinu materijala, te pod utjecajem visoke temperature ekspandiraju for-mirajući pritom izolacijski vatroot-porni sloj na površini materijala koji ga štiti od daljnje pirolize i gorenja. Ostatak nakon gorenja ima karakteri-stičan pjenušavi izgled. Ovi sustavi

Sl.3 Toplinska razgradnja celuloze bez usporivača gorenja (1) i s usporivačem gorenja (2) na bazi fosfora [11]


djeluju u kondenziranoj fazi i uklju-čuju vrlo složene međuovisne kom-ponente. U bubrećem sustavu fosfor-ni spoj (fosforna kiselina i njeni deri-vati, amonijev polifosfat) uzrokuje fosforilaciju polimera (sa C-O ve-zom) potičući njegovu dehidrataciju i pougljenjenje. Kapljeviti polimer se tijekom pougljenjenja pjeni zbog otpuštanja negorivih plinova (NO, NO2) nastalih dekompozicijom duši-kovih spojeva (melamina, uree, dici-jandiamina itd.) [17].

3. Komercijalna sredstva za obradu protiv gorenja

Godina 1783. službeno se smatra go-dinom početka primjene prvog uspo-rivača gorenja na pamuku. Te godine su, naime, braća Montgolfi er svoje zračne balone naslojili aluminijem kako bi spriječili gorenje [18]. Počet-kom 20. st. Perkin je izradio i prvu sustavnu studiju usporivača gorenja celuloznih materijala, koja je bila u primjeni do 1950-ih godina, a uklju-čivala je: amonijev klorid, amonijev fosfat, amonijev sulfat, zinkov klorid, kalcijev klorid, magnezijev klorid, aluminijev hidroksid, cinkov sulfat, natrijev borat, bornu kiselinu, magne-zijev sulfat, natrijev klorid, natrijev silikat, silikatna kiselina, kalijev klo-rid, natrijev fosfat, aluminijev borat, aluminijev fosfat, kalcijev fosfat, magnezijev fosfat, cinkov borat, vol-framsku kiselinu, natrijev volframat, amonijev volframat i glinu. Glavni nedostatak ovih sredstava je neposto-janost na pranje [2].1950-ih godina započinje tzv. zlatni period koji će potrajati sve do kasnih 1980-ih. U tom periodu komercijali-zirani su postojani usporivači gorenja celuloznih materijala na bazi:1. organofosfornih spojeva temelje-

nih na umrežavanju kondenzata tetrakis(hidroksimetil)fosfonije-vih soli (THPX) i uree, trgovač-kog naziva Proban®,

2. derivata N-alkil supstituiranih fos-fonopropionamida (npr. MDPA - N-metiloldimetilfosfonopropiona-mid), odnosno reaktivni spojevi trgovačkog naziva Pyrovatex CP®,

3. antimon-organohalogenih spoje-vima: heksabromociklododekan (HBCD) + antimonov(III)-oksid i dekabromodifeniloksid (DECA) + antimonov(III)-oksid,

4. kloriranih parafi nskih voskova [3, 8, 18].

Usporivači gorenja na bazi THPX i MDPA su i danas u upotrebi bez značajnije alternative, te se na tekstil-ni materijal nanose impregnacijom. Glavni im je nedostatak otpuštanje slobodnog formaldehida tijekom pro-cesa kondenzacije, odnosno impreg-nacije tekstilnog materijala, kao i ti-jekom njegove uporabe. Kao zamje-na za spojeve koji otpuštaju slobodni formaldehid, od 1980-ih do 2010-ih godina komercijalizirani su umreži-vači na bazi polikarboksilnih kiseli-na. Njihov glavni nedostatak je sma-njenje čvrstoće obrađene tkanine, te utjecaj na ton obojena i na pH vrijed-nost obrađene tkanine u odnosu na neobrađenu [12]. Mehanizam dje-lovanja polikarboksilnih kiselina u obradama protiv gorenja pamučnih materijala detaljno je opisano u lite-raturi [19-25]. U tab.1 su navedena neka od sredstava bez sadržaja slo-bodnog formaldehida razvijenih u periodu od 1980-ih do danas [18, 26-29].

Usporivači gorenja celuloznih mate-rijala budućnosti moraju zadovoljiti sljedeće uvjete:1. moraju biti netoksični,2. moraju biti ekonomski isplativi,3. ne smiju mijenjati izgled, boju ili

ton boje tkanine,4. moraju jamčiti ugodan opip (hra-

pavost), zadovoljavajuću čvrstoću (prekidnu silu, prekidno isteza-nje), otpornost na habanje,

5. moraju biti postojani na 50 ciklusa pranja u alkalnom na visokim temperaturama, neovisno o tvrdo-ći vode,

6. ne smiju otpuštati formaldehid ti-jekom i nakon obrade tkanine,

7. obrađena tkanina ne smije izgu-biti svojstvo propusnosti zraka zbog nanosa usporivača gorenja [30-33].

4. Alternativna sredstva4.1. BiomakromolekuleBiomakromolekule ili biopolimeri su dugolančane molekule bitne za funk-cioniranje svakoga živog bića. Obu-hvaćaju nukleinske kiseline - polime-re nukleotida (deoksiribonukleinska kiselina – DNK i ribonukleinska ki-selina - RNK), a služe kao geni i po-srednici u prijenosu genetičke infor-

Tab.1 Sredstva za obrade protiv gorenja razvijene u periodu od 1980-ih do danas

• MDPA i limunska kiselina;• N-hidroksimetil-3-dimetilfosfonpropionamid i butantetrakarboksilna kiselina

(BTCA)/ limunska kiselina (CA);• aminometilfosfonski diamid;• trietilaminofosfonski oksidi;• fosfat-fosfonat oligomer;• hidroksifunkionaliziran organofosforni oligomer i multifunkcionalna karboksilna

kiselina;• hidroksialkilorganofosforni oligomer (Fyroltex®)/ trimetilamin/ dimetiloldi-

hidroksietilen urea (DMDHEU);• BTCA fosforilirana hidroksialkil organofosfornim oligomerom (Fyroltex®);• BTCA fosforilirana hidroksialkil organofosfornim oligomerom (Fyroltex®) - trie-

tanolamin (TEA);• maleinska kiselina - natrijev hipofosfi t;• jantarna, jabučna, vinska kiselina - natrijev hipofosfi t;• oligomeri maleinske kiseline koji sadržavaju fosfor - natrijev hipofosfi t - TEA;• alkilfosforamidat stabiliziran amonijevim kloridom;• diamonijev fosfat (DAP), fosforna kiselina (PA), tributilfosfat (TBP), trialilfosfat

(TAP) i trialilfosfornitriamid (TPT);• TBT - spojevi na bazi dušika (urea, guanidinkarbonat, melaminformaldehid);• trietilfosfat (TEP) -dietilfosforamidat, -fosforamidna kiselina, N(2-hidroksietil)

dietilester, -dietiletilfosforamidat ili -dietil 2-metoksietilfosforamidat


macije (biosintezi bjelančevina), za-tim bjelančevine - polimeri peptida, a obavljaju najrazličitije funkcije u svakoj živoj stanici (enzimi, prijeno-snici kisika i elektrona itd.), te poli-saharide - polimere šećera, a služe kao građa (npr. celuloza, hitin) ili energetska zaliha u organizmu (škrob, glikogen) [34]. Najčešće primjenji-vane biomakromolekule u obradama protiv gorenja tekstilnih materijala u laboratorijskim uvjetima su derivati hitina, proteini kazeina, sirutke, hi-drofobini i DNK [35].

4.1.1. HitosanHitosan je linearni polisaharid koji se sastoji od nasumično raspoređenih β(1→4)-D-glukozamina i N-acetil-D-glukozamina. Hitosan se komerci-jalno dobiva alkalnom deacetilacijom hitina, strukturalnog elementa oklo-pa ljuskara (rakova, škampa) i gljiva (šampinjona). Variranjem stupnja de-acetilacije dobivaju se različita svoj-stva hitosana različitih primjena. Hi-tosan ima pKa vrijednost oko 6.5, zbog amino skupina u molekuli poli-mera, dok naboj ovisi o pH otopine i stupnju deacetilacije. Kao pozitivno nabijeni biopolimer u kiselom okru-ženju, hitosan je bioadhesivan i lako se veže na negativno nabijenu povr-šinu [36, 37]. Biokompatibilan je i biorazgradljiv te dobrih antibakte-rijskih svojstava, što mu omogućuje široku primjenu u poljoprivredi za tretiranje sjemenja, kao biopesticid, u vinarstvu za fi nu fi ltraciju i bistrenje vina, u farmaciji za proizvodnju/pri-jenos inzulina, a isto tako i smanjuje apsorpciju masnoća (dijetalna prehra-na). Hitosan je biopolimer sa tisuću lica zbog mogućnosti kemijskih mo-difi kacija esterifi kacijom, eterifi kaci-jom, polimerizacijom cijepljenjem, fosforilacijom itd [38]. Hitosan je do sada pokazao dobra antibakterijska svojstva i svojstva usporavanja gore-nja, te je u posljednih 10-ak godina zabilježen veliki broj znanstvenih radova o njegovoj primjeni na poli-uretanskim (PU) pjenama i u tekstilu metodom impregnacije/iscrpljenja ili naslojavanja „sloj-po-sloj“ (engl. La-yer-by-layer LbL deposition).

Teli i sur. su pokazali kako se dodat-kom hitosana u klasičnim multifunk-cionalnim obradama pamuka protiv gužvanja, gorenja i antibakterijskim obradama, smanjuje otpuštanje slo-bodnog formaldehida [39]. Postup-kom fosforilacije u kupelji s diamo-nijevim hidrogenfosfatom (DAPH), natrijevim hipofosfitom (SHP) i 1,2,3,4-butantetrakarboksilnom kise-linom (BTCA) kao umreživačem do-biva se hitosanski fosfat koji zbog dušične komponente u sinergiji s fos-forom daje dobra FR svojstva pamu-ka. Pritom se s povećanjem koncen-tracije DAPH-a povećava i postoja-nost FR obrada pamuka na pranje [40]. El-Tahlawy i sur. su kombini-rali natrijev stanat i hitosan u obrada-ma protiv gorenja pamuka. Pritom su upotrijebili hitosan (CH), limun-sku kiselinu (CA), natrijev hipofosfi t (SHP), diamonijev hidrogenfosfat (DAHP) i natrijev stanat (NaSnO3). U prisustvu DAHP-a dolazi do reak-cije fosforilacije s hidroksilnim sku-pinama celuloze i aminoskupinama hitosana, te se stvara fosforilirana ce-luloza i hitosanski fosfat. Limunska kiselina umrežuje hitosanski fosfat i celulozu, a istovremeno djeluje i pro-tiv gužvanja pamuka. Ona također otapa hitosan stvarajući topljive hito-sanlimunske soli. Natrijev stanat daje odlična FR svojstva, no krut je na dodir, zahtijeva veliku koncentraciju DAHP-a i uree, te nekoliko stupnjeva umrežavanja [41]. El-Shafei i sur. su eksperimentirali multifunkcionalnim FR i antibakterijskim obradama pa-muka protiv gužvanja upotrebom ti-tanovog dioksida (TiO2) nanočestica, hitosanovog fosfata, BTCA, natrije-vog hipofosfi ta (SHP) kao katalizato-ra. Hitosan kao derivat hitina poka-zao je dobra svojstva otpornosti na gorenje u kombinaciji s fosfornim spojevima zbog N-P sinergije uz isto-vremeno antibakterijsko djelovanje. On može smanjiti količinu komer-cijalnih organofosfornih spojeva, a također se pokazalo da smanjuje ot-puštanje slobodnog formaldehida u klasičnim formulacijama sredstava za obrade protiv gorenja [42].

4.1.2. Fitinska kiselinaFitinska kiselina se u prirodi nalazi u mekinjama žitarica, sjemenki i gra-horica, kao i u orašastim plodovima u obliku fi tina, sl.4. Nije probaljiva za ljudski organizam, a na OH skupine vrlo lako veže po život važne mine-rale kao što su kalcij, magnezij, želje-zo i cink. Njeno djelovanje može biti

Sl.4 Fitinska kiselina

štetno jer inhibira enzime potrebne za probavu bjelančevina i škroba, čime minerale i fosfor čini nedostupnima za ljudski organizam, no svejedno je na neki način sveprisutna u organiz-mima sisavaca i smatra se da ima ve-liku ulogu u „popravku“ mutirane DNK. Pa ipak, o ulozi fi tinske kiseli-ne u organizmima zna se vrlo malo. Fitinska kiselina i njene soli dobivaju se ekstrakcijom mekinja bogatih fi ti-nom vodenim otopinama sulfatne ili kloridne kiseline, precipitiranima na-trijevim hidrogenkarbonatom i pro-čišćenima ekstrahiranjem u eteru iz otopine kloridne kiseline. U prehram-benoj industiji se upotrebljava kao konzervans E391 [43]. Budući da u svojoj strukturi sadrži fosfor i OH skupine koje na sebe vrlo lako vežu metale i druge organske spojeve, idealna je za obrade protiv gorenja te bi u teoriji mogla zamijeniti amo-nijeve polifosfate. Do sada je ob-javljen mali broj znanstvenih radova u kojima je upotrijebljena fi tinska kiselina u obradama protiv gorenja. Laufer i sur. su primijenili polielek-trolitne otopine fi tinske kiseline i hi-tosana LbL metodom na pamuku [44]. Wang i sur. su pamučnu tkaninu


obradili fi tinskom kiselinom i hibri-dom silana [45].

4.1.3. Proteini - kazein, hidrofobini i sirutka

Kazein je fosforom bogat protein koji nastaje kao nusprodukt u proizvod-nji potpuno obranog mlijeka, te čini 80 % mliječnih proteina. Sastoji se od αs1-kazeina, αs2-kazeina, β-kazeina i Ҝ-kazeina [46]. Osim u proizvodnji sira, kazein se tradicionalno upotreb-ljava za proizvodnju emulgatora, ve-zivnih sredstava, u proizvodnji papi-ra, doradi kože, u proizvodnji vlaka-na itd [47]. Hidrofobini su prirodni površinski aktivni proteini male mo-larne mase bogati sumporom (cistei-ni) koji se nalaze u površinskim iz-lučevinama stijenki gljiva oblikuju-ći monoslojeve. Pokazuju amfi fi lna svoj stva, što znači da ovisno o okoli-ni u kojoj se nalaze od hidrofob-nih dobivaju hidrofi lna svojstva. Po-javljuju se u dvije različite kristalne strukture klasa I i klasa II. Klasu I čine stabilni teško topljivi polimerni monoslojevi sastavljeni od fi brilarnih štapićastih struktura koje se otapaju jedino u jakim kiselinama. Proces je reverzibilan, što znači da se štapići pod određenim uvjetima vrlo brzo ponovno polimeriziraju. Klasu II hi-drofobina čine polimerni monosloje-vi bez fi brilarne štapićaste strukture dobro topljivi u organskim otapalima i deterdžentima. Hidrofobini smanju-ju površinsku napetost supstrata na kojem gljiva raste omogućavajući joj interakciju sa zrakom i vodom. Dru-gim riječima, sporama gljiva omogu-ćavaju raspršivanje u zraku i otpor-nost na vlagu, te vezivanje za pogod-no tlo, a jednom kada se spora veže, omogućavaju joj dovod vlage/vode, rast i daljnje razmnožavanje. Smatra se također da hidrofobini imaju veli-ku ulogu u deaktivaciji imunološkog sustava domaćina na kojem gljiva raste. Hidrofobine je vrlo teško proiz-vesti u obliku primjerenom za labo-ratorijsku ili industrijsku primjenu [48]. U posljednje vrijeme pronalaze primjenu u sredstvima za pjenjenje i nanokapsuliranje aktivnih tvari u far-maceutskoj i prehrambenoj industriji

[49]. Alongi i sur. su impregnirali pa-mučne tkanine vodenom suspenzi-jom kazeina i otopinom hidrofobina, te su usporedili njihove termogravi-metrijske (TG) krivulje s krivuljama neobrađenog pamuka, kao i pamuka obrađenog amonijevim polifosfatom (APP). Pamučni uzorci obrađeni ka-zeinom/hidrofobinom pokazali su dobra i gotovo identična FR svojstva, no znatno lošija u odnosu na uzorke obrađene APP-om [50]. Carosio i sur. su dokazali da kazein ima utjecaj na FR svojstva čistog pamuka i čistog poliestera (PES), no da istovremeno nema nikakvog utjecaja na mješavine pamuka/PES-a [51].Proteini sirutke čine 20 % mliječnih proteina, slični su građi α-heliksa u kojem se izmjenjuju kiselo/bazne i hidrofobno/hidrofi lne aminokiseline sa sadržajem sumpora unutar poli-peptidnog lanca (metionin, cistein). Glavni sastojci sirutke su β-lakto-globulin, α-laktalbumin, serum albu-min i imunoglobulin. Zbog amfi fi lnih svojstava upotrebljavaju se u proiz-vodnji emulgatora. Bosco i sur. su proučavali utjecaj denaturiranja pro-teina sirutke na FR svojstva pamuka. Denaturacija je narušavanje prirodne

strukture proteina (i nukleinskih kise-lina) izazvana povišenom temperatu-rom, zračenjem, mehaničkim faktori-ma, solima teških metala ili djelova-njem jakih kiselina i lužina. Dokaza-li su da denaturacija proteina sirutke nema nikakvog utjecaja na FR svoj-stva obrađenog pamuka [52].

4.1.4. Deoksiribonukleinska kiselina (DNK)

Deoksiribonukleinska kiselina je po-limer nukleotida koji su građeni od pentoze deoksiriboze, fosfatne skupi-ne i dušične baze koja kod DNK može biti adenin (A), gvanin (G), ti-min (T) i citozin (C).„Kralježnica“ je izgrađena od polisa-haridnih i fosfatnih skupina poveza-nih esterskim vezama. DNK sadrži, dakle, sve tri komponente bubrećeg FR sustava u samo jednoj molekuli - fosfatne skupine koje mogu razvi-ti fosfornu kiselinu, deoksiribozu sa C-O vezama koje mogu dehidratirati i razviti pougljenjeni ostatak, te spo-jeve dušika (adenina, gvanina, citozi-na i timina), sl.5. Tijekom zagrijava-nja fosfatne skupine unutar DNK stvaraju fosfornu kiselinu koja oslo-bađa vodu uz dehidrataciju i pouglje-

Sl.5 Struktura deoksiribonukleinske kiseline DNK [53]


njenje. Istovremeno dušikove baze stvaraju amonijak koji zaustavlja go-renje i reagira s kapljevitim polime-rom pritom stvarajući zaštitni sloj na materijalu [54]. Izvori dobivanja pro-čišćene DNK su sperma i ikra baka-lara i haringe. Alongi i sur. su prvi put impregnirali DNK na pamučni mate-rijal kao sredstvo za obradu protiv gorenja [55]. Carosio i sur. su upotri-jebili hitosan/DNK u LbL (sloj po sloj) naslojavanju na pamuku [56]. Alongi i sur. su uspoređivali FR svoj-stva DNK, ka zeina i amonijevog po-lifosfata (APP), a dobiveni rezultati pokazali su da APP postiže neuspore-divo najbolje rezultate, nakon čega slijedi DNK [54]. Međutim, veliki nedostatak svih ovih ekološki pri-hvatljivih obrada je nepostojanost na pranje, čak i na 30 °C bez upotrebe deterdženta [57].

5. Postupci nanošenja usporivača gorenja na celulozne tekstilne materijale

Usporivači gorenja se na celulozne tekstilne materijale nanose postup-kom impregnacije i sušenja (engl. Pad – Dry) ili naslojavanjem na na-ličju (engl. Back – Coating). Impreg-nacijom se materijal potpuno uroni u kupelj sa usporivačima gorenja, oci-jedi i osuši, no nakon takvih obrada materijal može postati krut, neugod-nog opipa, a često gubi čvrstoću i ela-stični oporavak. Naslojavanje ozna-čava postupak u kojem se usporivač gorenja nanosi na površinu materija-la, ne prodire u njegovu strukturu i zadržava njegova osnovna i poželjna svojstva (u slučaju pamuka udobnost, dobru apsorpciju vlage itd.). U po-sljednjih nekoliko godina impregna-cija se svrstava u kategoriju 1-slojnog naslojavanja. Od površinskih funk-cionalizacija celuloznih tekstilnih ma-terijala u industrijskoj su primjeni jedino impregnacija i naslojavanje na naličju, i to isključivo nebubrećim sredstvima za obrade protiv gorenja. U posljednjih se nekoliko godina eks-perimentira i sljedećim nanotehnolo-gijama:

1. adsorpcija nanočestica,2. sol-gel postupak naslojavanja,3. obrade plazmom,4. naslojavanje sloj-po-sloj (engl. La-

yer-by-Layer deposition) [18, 58].

5.1. Adsorpcija nanočesticaAdsorpcija nanočestica je jednosta-van, brz i jeftin, no ne i trajan postu-pak u kojem se tkanina impregnira u stabilnoj vodenoj suspenziji nanoče-stica, a vezivanje se temelji na ion-skoj interakciji negativno nabijenog tekstilnog supstrata i pozitivno nabi-jene nanočestice. Adsorpcija nanoče-stica se danas svrstava u kategoriju 1-slojnog naslojavanja. U literaturi se spominju:• prirodni i sintetski zeoliti (mont-

morilonit, klinoptilolit),• nanoglina (karbonatni hidrotalcit,

sulfonatni bohemit),• nanočestice (cinkov oksid, titani-

jev dioksid, silicijev dioksid, ok-tapropilamonijev polihedralni oli-gomerni silseskvioksan (POSS®) [18, 59-64].

5.2. Sol-gel postupakSol-gel postupak je jednostavan, jef-tin i ekološki prihvatljiv postupak sinteze homogenih anorganskih me-

talnih oksida, kao i organsko-anor-ganskih hibrida (engl. dual-cure sol-gel) dobrih mehaničkih, optičkih, električnih i toplinskih svojstava na temperaturama nižim od 100 °C. Po-stupak obuhvaća reakcije hidrolize i kondenzacije metalnih alkoksida (prekursora) pri čemu iz koloidne otopine (sol) nastaje kruti gel s nepre-kinutom trodimenzijskom metalok-sidnom mrežom uz kiselinu ili bazu kao katalizator [65]. Postupak nano-šenja sredstava sol-gel postupkom na tekstilnom materijalu započinje hi-drolizom prekursora. Hidrolizirani prekursor se zatim dodaje u kupelj s organskim usporivačima gorenja kojom se zatim impregnira tekstilni materijal. Nakon impregnacije slijedi sušenje i kondenzacija, prilikom čega nastaje kruti gel na materijalu [66]. U tab.2 su navedeni neki od prekursora koji se koriste u ovim postupcima [18, 66-69].

5.3. Obrade plazmomObrada hladnom plazmom je postu-pak kojim se funkcionalne skupine i makromolekule cijepe (engl. graf-ting) na polimer vlakna, i to na povr-šini tekstilnog materijala bez modifi -kacije u unutrašnjosti:

Tab.2 Primjena prekursora u sol-gel postupcima obrade protiv gorenja

Tip sustava Prekursoranorganski metalni alkoksidi

– tetraetilortosilikat (TEOS) – tetrametilortosilikat (TMOS) – tetrabutilortosilikat (TBOS) – alkoksilan s različitim brojem hidroliziranih skupina, – tetraetilortotitanat, – tetraetilortocirkonat, – aluminijev isopropilat, – TMOS + mikro i nanočestice aluminija

anorgansko--organski hibridi na bazi N-P sustava

– TMOS + aluminijev fosfi nat, – TMOS + aluminijev fosfi nat/melamin(poli)fosfat/cinkov oksid/boronov oksid,

– TMOS + α-cirkonijev fosfat, – TEOS + H3PO4 ili etildiklorofosfat, – dietilfosfatoetiltrietoksisilan (DPTES) – DPTES + 3-aminopropiltrietoksisilan (APTES) ili APTES i smola na osnovi melamina,

– DPTES + 1-hidroksietan 1,1-difosfonska kiselina, – DPTES + N,N,N´,N´,N˝,N˝-heksakismetoksimetil-[1,3,5]triazin-2,4,6-triamin,

– DPTES + urea, – natrijev metasilikat + urea/amonijev dihidrogenfosfat – DPTES/APTES (3-aminopropiltrietoksisilan)+ melamin/urea


1. jetkanjem (eng. etching) površine materijala i/ili funkcionalizacijom pomoću nepolimerizirajućih plino-va (N2, H2, O2, Ar, NH3, CO2 itd.)

2. sintezom kopolimera cijepljenjem nehlapljivih vrsta fosfora u hlad-noj plazmi,

3. polimerizacijom (taloženjem) or-ganosilikonskih spojeva pomoću plazme,

4. upotrebom hladne N2 plazma teh-nike,

5. upotrebom akrilnih monomera za sintezu kopolimera cijepljenjem [58].

Primjenom hladne plazme u obrada-ma protiv gorenja celuloznih tekstil-nih materijala postižu se zadovoljava-juće vrijednosti granične vrijed nosti kisika (engl. Limiting Oxygen Index) čak i nakon 50 ciklusa pranja (27 %), no ovaj postupak još uvijek ne nalazi široku industrijsku primjenu zbog vi-sokih troškova investicija u odnosu na postojeće komercijalne postupke obrada protiv gorenja, kao i na visoku cijenu gotovog proizvoda [70, 71].

5.4. Naslojavanje sloj-po-slojNaslojavanje sloj-po-sloj (engl. La-yer-by-Layer deposition – LbL) pred-stavlja površinsku adsorpciju du-golančanih molekula polielektrolita jednog naboja (+) na kruti supstrat suprotnog naboja (-). Zatim slijedi faza ispiranja deioniziranom vodom. U drugoj fazi se pozitivno nabijeni polielektrolit veže na negativno nabi-jeni polielektrolit, sl.6. I tako naiz-mjence [72].Na taj način moguće je slagati neko-liko slojeva jednakih ili potpuno raz-ličitih elektrolita jedan na drugi kao dvostruki (eng. Bilayer - BL), trostru-

Sl.6 Shematski prikaz metode taloženja sloj-po-sloj (LbL) [72]

ki (eng. Trilayer - TL) i četverostruki slojevi (eng. Quadlayer - QL).LbL naslojavanje se u eksperimental-noj fazi ispituje na obradama protiv

gorenja tekstilnih materijala upotre-bom različitih sredstava protiv gore-nja. Glavni nedostatak ove metode je nepostojanost obrade protiv gorenja

Tab.3 Sustavi za naslojavanje sloj-po-sloj u obradama protiv gorenja

PamukBPEI/CH/PSP BPEI – razgranati polietilenimin; CH – hitosan; PSP – natrijev polifosfatBPEI+urea+DAP/kaolin

BPEI – razgranati polietilenimin; DAP – diamonijev fosfat

BPEI/kaolin BPEI – razgranati polietileniminBPEI/PAA-P/AA BPEI – razgranati polietilenimin; PAA-P – fosfonatni poli(alilamin);

AA – oligoalilaminCH/PA CH – hitosan; PA – fi tinska kiselinaCH/APP CH – hitosan; APP – amonijev polifosfatCH/PSP CH – hitosan; PSP – natrijev polifosfatFR-PAA/MMT FR-PAA – aminoderivirana poli(akrilna kiselina); MMT – montmorilonitFR-PAM/GO FR-PAM – FR derivat poliakrilamida; GO – grafenov oksidBPEI/PSP/PAA BPEI – razgranati polietilenimin; PSP – natrijev polifosfat;

PAA – poli(alilamin);SiN/PA SiN – hibrid silana modifi ciran dušikom i dobiven prekursor – kon-

denzacija postupkom; PA – fi tinska kiselinaCH/PT CH – hitosan; PT – fosforilirani hitinCH/PCL CH – hitosan; PCL – fosforilirana celulozaCH/DNK CH – hitosan; DNK – deoksiribonukleinska kiselinaAP/-POSS AP – aminopropilsilseskvioksan; -POSS – oktakis(tetrametil amonij)

pentaciklo[9.5.1.1.3,9.15,15.17,13]oktasiloksan1,3,5,7,9,11,13,15-oktakis(siloksid)hidrat

+POSS/-POSS +POSS – okta(3-amonijpropil)oktasilseskvioksanoktaklorid-POSS -oktakis(tetrametilamonij)pentaciklo[9.5.1.1.3,9.15,15.17,13]oktasiloksan1,3,5,7,9,11,13,15-oktakis(siloksid)hidrat

BPEI/MMT BPEI – razgranati polietilenimin; MMT – montmorilonitBPEI/-SiO2 BPEI – razgranati polietilenimin

-SiO2 – negativno nabijeni silicijev dioksid-Al2O3/+Al2O3, uz kationizaciju pamuka

-Al2O3 – anionska koloidna otopina aluminijevog oksida+Al2O3 – kationska koloidna otopina aluminijevog oksida

-Ag/PDDA -Ag – anionska koloidna otopina srebrnih nanočesticaPDDA – poli(dialildimetilamonijev klorid

CH/TNT CH – hitosan; TNT – titanske nanocjevčiceRamija

DMF + MWNT-NH2/APP

DMF – N,N- dimetilformamid; MWNT-NH2 – aminofunkcionalizira-ne višeslojne ugljikove nanocjevčice; APP – amonijev polifosfat

BPEI-CuSO4/PVPA

BPEI – razgranati polietilenimin; CuSO4 – bakarni sulfat; PVPA – poli(vinilfosfonska) kiselina

BPEI-ZnCl2/PVPA

BPEI – razgranati polietilenimin; ZnCl2 – cinkov klorid; PVPA – poli(vinilfosfonska) kiselina


na pranje, budući da se vezanje poli-elektrolita temelji na elektrostatskim vezama ili H-vezama. Nešto bolji re-zultati postignuti su naknadnim obra-dama UV umrežavanjem. Prednost u odnosu na ostale metode je jedno-stavnost postupka, mogućnost kon-trole broja, debljine i homogenosti slojeva (što ovisi o odabiru i koncen-traciji polielektrolita, pH otopine, do-datnoj ultrazvučnoj obradi itd.), kao i upotreba ekoloških otapala - vode [58]. LbL naslojavanje se u laborato-rijskim uvjetima provodi sljedećim tehnikama:1. uranjanjem (engl. dipping),2. horizontalnim ili vertikalnim prs-

kanjem (engl. spraying) [73].U literaturi je nađen mali broj radova u kojima se ispituju mogući komerci-jalni pristupi kontinuiranog industrij-skog postupka LbL naslojavanja na tekstilnom materijalu metodom ura-njanja [74, 75]. LbL naslojavanje se do sada primijenilo na sljedećim ce-luloznim vlaknima: pamuk, ramija, sisal, a upotrijebljeni kationsko-an-ionski ili anionsko-kationski BL, TL i/ili QL sustavi prikazani su u tab.3 [44, 45, 56, 74-91].

6. ToksikologijaAmerička nacionalna akademija zna-nosti je 2000. objavila opsežnu stu-diju o toksikološkim rizicima upotre-be komercijalnih sredstava za obrade protiv gorenja. Studijom su obuhva-ćena sva do tada poznata sredstva, pa tako i ona koja se upotrebljavaju u tekstilnoj industriji. Studija je poka-zala da sredstva za obrade protiv go-renja u većoj ili manjoj mjeri ometa-ju rad imunološkog sustava i endo-krilnog sustava, izazivaju neurološke promjene na mozgu, te fi zičke mal-formacije ploda, zaostajanje u rastu i razvoju, depigmentaciju kože, inhibi-raju rad enzima, izazivaju spontane pobačaje, gastroenterološke proble-me, potencijalno su kancerogena, pa čak i oštećuju DNK strukturu. Toksi-kološka studija iz 2000. pokazala je da su najštetnija sredstva za obrade protiv gorenja tekstilnih materijala ona na bazi halogenih, organo halo-

genih i antimonovih organohalogenih spojeva. Komercijalna sredstva na bazi organofosfornih spojeva smatra-na su do 2000. sigurnima za upotrebu [92]. Van der Veen i de Boer su 2012. objavili pregledni rad o toksičnosti samo nekih organofosfornih sredsta-va za obrade protiv gorenja, u kojem se navodi sljedeće:1. Bisfenol-A difenilfosfat se zbog

nedostatka podataka o njegovim razinama u okolišu, a na osnovi ispitivanja in vivo, za sada ne smatra toksičnim, no može iza-zvati iritaciju kože i očiju,

2. Trifenilfosfat je manje ili više neurotoksičan, može izazvati aler-gije, ometa rad imunološkog i en-dokrinog sustava, toksičan je za vodene organizme, zaustavlja rast algi,

3. Difenilcresilfosfat može izazvati iritaciju kože i očiju, toksičan je za vodene organizme, izaziva repro-duktivne i razvojne probleme, no zbog nedostatka podataka za sada se smatra sigurnim,

4. Melamin-polifosfat može izazvati iritaciju očiju, toksičan je na alge, no zbog nedostatka podataka, za sada se smatra sigurnim za upo-trebu,

5. Dietilfosfi nska kiselina može iza-zvati iritaciju očiju, toksična je na alge, no zbog nedostatka podata-ka se za sada smatra sigurnom za upotrebu,

6. Tricresilfosfat je neurotoksin, re-produktivni toksin, toksičan za vodene organizme [93].

Europsko udruženje za fosforna, anor-ganska i dušična sredstva za obrade protiv gorenja, a koje čine Chemische Fabrik Budenheim, Ciba Inc. (koja je sada dio BASF-a), Clariant Produk-te (D) GmbH, Italmatch Chemicals S.p.A., Lanxess Deutschland GmbH i Nabaltec AG., je 2009. izdalo kratki pregled o nehalogenim sredstvima za obrade protiv gorenja, u kojem se na-vodi da su nehalogeni organofosforni spojevi sasvim sigurni za upotrebu, odnosno da nisu bioakumulativni, toksični, kancerogeni ili mutageni, budući da je fosfor neophodan kemij-

ski element kod ljudi, životinja i bi-ljaka, te je glavna komponenta kosti-ju i DNA. U izvješću se čak navodi i primjer jedne studije slučaja u Japa-nu, u kojoj se fosfor u obliku fosforne kiseline u pepelu reciklira za mine-ralno gnojivo. Europska komisija, dakle, nema službenih procjena rizi-ka nehalogenih sredstava za obrade protiv gorenja jer ona nisu stavljena na tzv. listu prioriteta kemikalija koje su bile temelj za obavljanje procjene rizika u Europi [94].Sljedeći problem obrada protiv gore-nja, prije svega celuloznih materijala, je otpuštanje slobodnog formaldehi-da tijekom proizvodnje i upotrebe. Da bi se, naime, sredstvo za obradu protiv gorenja na bazi organofosfor-nih spojeva trajnije vezalo za celu-lozno vlakno, potreban je umreživač na bazi formaldehida (fenolformalde-hid, ureaformaldehid, melaminfor-maldehid) koji se tijekom proizvod-nje i upotrebe postupno otpušta. Me-đunarodna agencija za istraživanje raka Svjetske zdravstvene organiza-cije označava formaldehid kao kan-cerogen (izaziva rak nazofarinksa i leukemiju) [95]. Zbog potencijalne ili dokazane toksičnosti intenzivno se eksperimentira novim alternativnim sredstvima i/ili tehnološkim rješe-njima koja bi djelomično ili u potpu-nosti zamijenila sva do sada postoje-ća komercijalna sredstva za obrade protiv gorenja.

7. ZaključakDa je laka zapaljivost i gorivost tek-stilnih materijala bio problem s kojim su se susretali ljudi od davnina, govo-ri podatak da je već krajem 18. stolje-ća izrađena detaljna studija o tvarima kojima bi se mogle oblagati pamuč-ne, lanene i općenito celulozne tkani-ne koje se koriste za izradu balona, kazališnih zastora itd., a koje bi spri-ječile ili barem usporile gorenje. Ra-dilo se o sredstvima koja su se mogla pronaći u prirodi na bazi metalnih soli i gline, vrlo učinkovitih, no i pot-puno nepostojanih na pranje. Nakon II. svjetskog rata i procvatom ke-mijske industrije, pojavila su se i vrlo


obećavajuća sredstva na bazi haloge-nih i halogenfosfornih spojeva odlič-nih FR svojstava, te postojanih na pranje. Nakon desetljeća komerci-jalne upotrebe počele su se javljati osnovane sumnje da se radi o poten-cijalno štetnim kemikalijama za oko-liš. Prije 15 godina dokazana je nji-hova iznimna toksičnost (ometanje rada endokrinog i imunološkog susta-va, neurotoksičnost, kancerogenost, inhibicija rada enzima, spontani po-bačaji, malformacije ploda, fi zička i mentalna zaostalost itd.). Sredstva su u nekim zemljama zabranjena, a u nekima je ograničena njihova upotre-ba. Organofosforni spojevi se za sada smatraju sigurnima za upotrebu. U posljednjih desetak godina intenziv-no se eksperimentira novim alterna-tivnim ekološki povoljnim sredstvi-ma i/ili tehnološkim rješenjima koja bi djelomično ili u potpunosti zami-jenila sva do sada postojeća komerci-jalna sredstva za obrade protiv gore-nja. Jedan od pravaca bi mogao biti i primjena biomakromolekula kao što su hitosan, fi tinska kiselina, kazein, sirutka, hidrofobini i DNK.

Ovaj rad je fi nancirala Hrvatska za-klada za znanost projektom broj 9967 Advanced textile materials by targe-ted surface modifi cation.

L i t e r a t u r a :

[1] Gay-Lussac, J. L.; Ann. Chim. Phys. 18 (1821) 211

[2] Perkin, W. H.; Met. Chem. Eng. 10 (1912) 636

[3] Weil E., S. V. Levchik: Flame re-tardants in commercial use or de-velopment for textiles, J. Fire. Sci. 26 (2008) 243-281

[4] http://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/fl ame-retar-dant-chemicals-market-686.html, pristupljeno 17.07.2015.

[5] Horrocks A. R.: An Introduction to the Burning Behaviour of Cellu-losic Fibres, A. Jsdc 99 (1983)

[6] Shafi zadeh F., Y. L. Fu: Pyrolysis of Cellulose, Carbohydr. Res. 29 (1973), 113-122

[7] Green J.: Mechanisms for Flame Retardancy and Smoke suppres-sion -A Review. J. Fire Sci. 14 (1996) 426–442

[8] Horrocks A. R., D. Price: Fire Re-tardant Materials, Woodhead Pub-lishing Ltd., Cambridge, UK, 2001, ISBN 0-8493-3883-2

[9] Minkoff G. I., C. F. H. Tipper: Chemistry of Combustion Reac-tions, Butterworth, London (1962)

[10] Kandola B. K. et al.: Flame retar-dant treatment of Cellulose and their infl uence on the mechanism of cellulose pyrolysis, J. Macro-mol. Sci, Rev. Macromol. Chem. Phys. 4 (1996) C36, 721-94

[11] Gaan S. et al.: Thermal decompo-sition and burning behavior of cel-lulose treated with ethyl ester phosphoramidates: Effect of alkyl substituent on nitrogen atom. Polym. Degrad. Stab. 94 (2009), 1125–1134

[12] Horrocks A. R., D. Price: Advanc-es in fi re retardant materials, Wood-head Publishing Ltd., Cambridge, UK, 2008, ISBN 978-1-84569-262-9

[13] Weil E. et al.: Survey of Recent Progress in Phosphorus-Based Flame Retardants and Some Mode of Action Studies. Phosphorus. Sulfur. Silicon Relat. Elem. 144 (1999), 17–20

[14] Feng D. et al: An investigation of the thermal degradation of me-laminephosphonite by XPS and thermal analysis techniques. Po-lym. Degrad. Stab. 50 (1995) 1, 65-70

[15] Chen, J.; I. K. Ping: Thermal de-composition of urea and urea de-rivates by simultaneous TG/(DTA) /MS, J. Mass. Spectrum. Soc. Jpn. 46 (1998), 299-303

[16] Nuessle A. C. et al.: Some aspects of the cellulose phosphate urea reactions, Text. Res. J. 26 (1956), 32-36

[17] Drobny J. G.: Handbook of Ther-moplastic Elastomers, William Andrew Inc., Oxford, UK, 2007, ISBN 978-0-323-22136-8

[18] Alongi J., G. Malucelli: Cotton fl ame retardancy: state of the art and future perspectives. RSC Adv. 5 (2015), 24239–24263

[19] Yang C. Q., X. Qiu: Flame Retar-dant Finishing of Cotton Fleece: Part I. the Use of A Hydroxy-Functional Organophosphorus Oli-gomer and DMDHEU, Fire and Materials 31 (2007), 67-81

[20] Wu X., C. Q. Yang: Flame Retar-dant Finishing of Cotton Fleece: Part II. Phosphorus Containing Inorganic Compounds, J. Applied Polymer Sciences 108 (2008), 1582-1590

[21] Wu X., C. Q. Yang: Flame Retar-dant Finishing of Cotton Fleece Fabric: Part III. The Combination of Maleic Acid and Sodium Hypo-phosphite, J. Fire Sciences 26 (2008), 351-368

[22] Wu X., C. Q. Yang: Flame Retar-dant Finishing of Cotton Fleece: Part IV. Bifunctional Carboxylic Acids, J. Fire Sciences 27 (2009) 431-446

[23] Cheng X., C. Q. Yang: Flame Re-tardant Finishing of Cotton Fleece Fabric: Part V. Oligomers of Ma-leic Acid Containing Phospho-rus, Fire & Materials 33 (2009), 365-375

[24] Chen X., C. Q. Yang: Flame Re-tardant Finishing of Cotton Fleece Fabric: Part VI. Hydroxyl-Func-tional Organophosphorus Oligo-mer and 1,2,3,4-Butanetetracar-boxylic Acid, J. Fire Sciences 27 (2009) 583-600

[25] Wu X. et al: Flame Retardant Fin-ishing of Cotton Fleece: Part VII. Polycarboxylic Acids with Differ-ent Numbers of Functional Group, Cellulose (2010) 17:859–870

[26] Bischof Vukušić S. et al. Charac-terisation of N-Methylol dimethyl phosphonopropionamide (MDPA) and Citric Acid FR Bonding Sys-tem, AATCC REVIEW. 12 (2012), ½, 51-56

[27] Katović D. et al.: Formaldehyde Free Binding System for Flame Retardant Finishing of Cotton Fa-brics, Fibres & textiles in Eastern Europe 20 (2011), 1, 94-98

[28] Katović D. et al.: Flame Retar-dancy of Paper Obtained with En-vironmentally Friendly Agents, Fibres & textiles in Eastern Eu-rope 17 (2009), 3, 90-94

[29] Flinčec Grgac S. et al.: Infl uence of Alkaline Ultrasound Pre-Treat-ment on the Crosslinking Environ-mentally Friendly Flame Retar-dant Agent with Cellulosic Mate-rial, Book of Proceedings of the 8th Central European Conference on Fiber-grade Polymers, Chemi-cal Fibers and Special Textiles, University of Zagreb, Faculty of


Textile Technology, Zagreb, Croa-tia, 2015, 115-120

[30] Harrocks A. R.: Flame retardant challenger for textiles and fi bers: New chemistry versus innovatory solutions, Polym. Degrad. Stab. 96 (2011) 27, 377-392

[31] Lewin M.: Unsolved problems and unanswered questions in fl ame re-tardance of polymers, Polym. De-grad. Stab. 88 (2005), 13-19

[32] Abou-Okeil A. et al.: Flame retar-dant cotton fabrics treated with organophosphorus polymer, Car-bohydrate Polymers 92 (2013), 2293–2298

[33] Alongi J. et al.: Thermal stability, fl ame retardancy and mechanical properties of cotton fabrics treated with inorganic coatings synthe-sized through sol–gel processes, Carbohydr Polym. 87(2012) 3, 2093-2099

[34] Tsai C. S.: Biomacromolecules: Introduction to Structure, Func-tion and Informatics, John Wiley & Sons Inc., New Jersey, USA, 2007, ISBN 978-0-471-71397-5

[35] Malucelli G. et al.: Biomacromol-ecules as novel green fl ame retar-dant systems for textiles: an over-view, RSC Adv. 4 (2014), 46024–46039

[36] Bischof Vukušić S. et al.: Anti-mikrobna modifi kacija tekstilija i problematika metoda ispitivanja / Antimicrobial Finishing of Textiles and Problematics of Testing Meth-ods, Tekstil 56 (2007.) 1, 36-49

[37] http://www.sigmaaldrich.com/ma-terials-science/material-science products.html?TablePage=108668634, pristupljeno 08.05.2015.

[38] Rinaudo M.: Chitin and chitosan: Properties and applications, Prog. Polym. Sci. 31 (2006), 603–632

[39] Teli M. D. et al.: Multifunctional fi nishing of cotton using chito-san extracted from bio-waste, Int. J. Biol. Macromol. 54, (2013), 125–30

[40] El-Tahlawy K.: Chitosan phos-phate: A new way for production of eco-friendly flame-retardant cotton textiles, J. Text. Inst. 99 (2008), 185–191

[41] El-Tahlawy K. et al.: Chitosan: A new route for increasing the effi -ciency of stannate/phosphate fl ame retardants on cotton, J. Text. Inst. 99 (2008), 157–164

[42] El-Shafei A. et al.: Eco-friendly fi nishing agent for cotton fabrics to improve fl ame retardant and an-tibacterial properties, Carbohydr. Polym. 118 (2015), 83–90

[43] Madhavi D. L. et al.: Food Anti-oxidants: Technological: Toxico-logical and Health Perspectives, Marcel Dekker Inc., New York, USA, 1996, ISBN 0-8247-9351-X

[44] Laufer G. et al.: Intumescent mul-tilayer nanocoating, made with renewable polyelectrolytes for fl a-me-retardant cotton, Biomacro-molecules 13 (2012) 2843–8

[45] Wang X. et al.: Intumescent mul-tilayer hybrid coating for fl ame retardant cotton fabrics based on layer-by-layer assembly and sol–gel process, RSC Adv. 5 (2015) 10647–10655

[46] http://www.sigmaaldrich.com/life-science/metabolomics/enzyme-explorer/enzyme-reagents/casein.html, pristupljeno 24.08.2015.

[47] Sutermeister E., F. L. Browne: Ca-sein and Its Industrial Applica-tions, Reinhold Publishing Coor-poration, New York, USA, 1939

[48] Bayry J. et al.: Hydrophobins--unique fungal proteins, PLoS Pat-hog. 8, e1002700 (2012)

[49] Poole R. K.: Advances in Micro-bial Physiology, Academic Press (1996), 35-36

[50] Alongi J. et al.: Caseins and hydro-phobins as novel green fl ame retar-dants for cotton fabrics, Polym. Degrad. Stab. 99 (2014), 111–117

[51] Carosio F. et al.: Flame Retardan-cy of Polyester and Polyester–Cotton Blends Treated with Ca-seins, Ind. Eng. Chem. Res. 53 (2014), 3917–3923

[52] Bosco F. et al.: Thermal stability and fl ame resistance of cotton fab-rics treated with whey proteins, Carbohydr. Polym. 94 (2013), 372–377

[53] http://perpetuum-lab.com.hr/wiki/plab_wiki/biokemija/deoksiribo-nukleinska-kiselina-dna-r143/, pri-stupljeno 28.8.2015.

[54] Alongi J. et al.: Intumescent fea-tures of nucleic acids and proteins, Thermochim. Acta 591 (2014), 31–39

[55] Alongi, J. et al.: DNA: a novel, green, natural fl ame retardant and suppressant for cotton, J. Mater. Chem. A 1 (2013), 4779

[56] Carosio F. et al.: Green DNA-based fl ame retardant coatings as-sembled through Layer by Layer, Polymer (Guildf). 54 (2013), 5148–5153

[57] Alongi J. et al.: Intrinsic intumes-cent-like fl ame retardant proper-ties of DNA-treated cotton fabrics, Carbohydr. Polym. 96 (2013), 296–304

[58] Alongi J. et al.: Current emerging techniques to impart fl ame retar-dancy to fabrics: An overview, Polym. Degrad. Stab. 106 (2014), 138–149

[59] Grancarić A. M. et al.:Activated Natural Zeolites on Textiles: Pro-tection from Radioactive Contam-ination in Intelligent Textiles and Clothing for Ballistic and NBC Protection, NATO Science for Peace and Security Series B: Physics and Biophysics 2012, Springer Verlag, Heidelberg, Ger-many, 2012, ISBN 978-94-007-0575-3

[60] Grancarić A. M., A. Tarbuk: Flame Retardancy Cotton Material – The Infl uence of Natural Zeolite to its Effi ciancy and Comfort, Book of Proceedings of 2nd International Professional and Scientifi c Con-ference Occupational Safety and Health, Polytechnic of Karlovac, Karlovac, Croatia, 2008, 65-72, ISBN 978-953-7343-20-0

[61] Grancarić A.M. et al.: Flame Re-tardant Narrow Cottton – Decom-position of Cellulose, Proceedings of 10th World Textile Conference AUTEX2010, Vilnus, Kaunas University of Technology, Vilnus, Lithuania, 2010, ISBN 978-609-95098-2-2

[62] Botteri L. et al.: The Infl uence of Aluminosilicate on Thermal Prop-erties of Cotton Fabric, Book of Proceedings of the 8th Central Eu-ropean Conference on Fiber-grade Polymers, Chemical Fibers and Special Textiles, University of Zagreb, Faculty of Textile Tech-nology, Zagreb, Croatia, 2015, 109-114

[63] Flinčec Grgac S. et al.: Flame Re-tardant protection, in Young scien-tists in the protective textiles re-search, University of Zagreb, Fac-ulty of textile technology & FP7-REGPOT-2008-1-229801: T-Pot,


Zagreb, Croatia, 2011, ISBN 978-953-7105-41-9

[64] M.M. Abd El-Hady, A. Farouk et al.: Flame retardancy and UV pro-tection of cotton based fabrics us-ing nano ZnO and polycarboxylic acids, Carbohydrate Polymers 92 (2013) 400– 406

[65] Macan J.: Sol-gel postupak za pri-pravu organsko-anorganskih hi-bridnih materijala, Kem. u Ind. 57 (2008.) 355–361

[66] J. Alongi et al.: Sol-gel derived architectures for enhancing cotton fl ame retardancy: Effect of pure and phosphorus-doped silica phas-es, Polymer Degradation and Sta-bility 99 (2014) 92-98

[67] Somogy Škoc M. et al.: Primjena sol-gel procesa za modifi kaciju površina i svojstava tekstilija / Ap-plication of sol-gel process for modifying textile surfaces and properties, Tekstil 60 (2011.) 1, 18-29

[68] Grancarić A. M. et al.: Sodium Metasilicate for Improvement Cotton Flame Retardancy, Book of Proceedings of the 7th Interna-tional Textile, Colothing & De-sign, University of Zagreb Faculty of Textile Technology, Dubrovnik, Croatia, 2014, ISBN 978-953-7105-54-9

[69] Rosace G. et al.: Halogen-free phosphorus-based hybrid silica coatings for conferring fl ame re-tardancy to cellulosic fabrics, Book of Proceedings of the 8th Central European Conference on Fiber-grade Polymers, Chemical Fibers and Special Textiles, Uni-versity of Zagreb, Faculty of Tex-tile Technology, Zagreb, Croatia, 2015, 133-138

[70] Levalois-Grützmacher J. et al.: Multifunctional coatings on fab-rics by application of a low-pres-sure plasma process, 13th Interna-tional Conference on Plasma Sur-face Engineering, September 10-14, 2012, in Garmisch-Parten-kirchen, Germany

[71] Shishoo R.: Plasma technology for textile, Woodhead Publishing, Cambridge, UK, 2007, ISBN 1-84569-257-8

[72] Rongé J. et al.: Monolithic cells for solar fuels, Chem. Soc. Rev. 43, (2014)

[73] Alongi J. et al.: Layer by Layer coatings assembled through dip-ping, vertical or horizontal spray for cotton fl ame retardancy, Car-bohydr. Polym. 92 (2013) 114–9

[74] Mateos A. J. et al.: Large-Scale Continuous Immersion System for Layer-by-Layer Deposition of Flame Retardant and Conductive Nanocoatings on Fabric, Ind. Eng. Chem. Res. 53 (2014), 6409–6416

[75] Chang S. et al.: Surface Coating for Flame-Retardant Behavior of Cotton Fabric Using a Continuous Layer-by-Layer Process, Ind. Eng. Chem. Res. 53 (2014), 3805–3812

[76] Carosio F. et al.: Tunable thermal and fl ame response of phospho-nated oligoallylamines layer by layer assemblies on cotton, Carbo-hydr. Polym. 115 (2015) 752–9

[77] Fang F. et al.: Intumescent fl ame retardant coatings on cotton fabric of chitosan and ammonium poly-phosphate via layer-by-layer as-sembly, Surf. Coatings Technol. 262 (2015), 9–14

[78] Guin T. et al.: Maintaining hand and improving fi re resistance of cotton fabric through ultrasoni-cation rinsing of multilayer na-nocoating, Cellulose 21 (2014), 3023–3030

[79] Huang G. et al.: Poly(acrylic acid)/Clay Thin Films Assembled by Layer-by-Layer Deposition for Improving the Flame Retardancy Properties of Cotton, Ind. Eng. Chem. Res. 51 (2012)

[80] Huang G. et al.: Thin Films of In-tumescent Flame Retardant-Poly-acrylamide and Exfoliated Gra-phene Oxide Fabricated via Layer-by-Layer Assembly for Improving Flame Retardant Properties of Cotton Fabric, Ind. Eng. Chem. Res. 51 (2012)

[81] Li Y.-C. et al. Intumescent all-polymer multilayer nanocoating capable of extinguishing fl ame on fabric, Adv. Mater. 23 (2011), 3926–31

[82] Pan H. et al.: Formation of self-extinguishing fl ame retardant bio-based coating on cotton fabrics via Layer-by-Layer assembly of chi-tin derivatives, Carbohydr. Polym. 115 (2015), 516–24

[83] Pan H. et al.: Layer-by-layer as-sembled thin fi lms based on fully biobased polysaccharides: chito-

san and phosphorylated cellulose for fl ame-retardant cotton fabric. Cellulose 21 (2014), 2995–3006

[84] Li Y.-C. et al.: Growth and fi re protection behavior of POSS-ba-sed multilayer thin fi lms, J. Mater. Chem. 21, 3060 (2011)

[85] Li Y. et al.: Flame Retardant Be-havior of Polyelectrolyte – Clay Thin Film on Cotton Fabric, ACS Nano 4 (2010), 3325–3337

[86] Laufer G. et al.: Growth and fi re resistance of colloidal silica-poly-electrolyte thin fi lm assemblies, J. Colloid Interface Sci. 356 (2011), 69–77

[87] Uğur Ş. S. et al.: Nano-Al2O3 multilayer fi lm deposition on cot-ton fabrics by layer-by-layer depo-sition method, Mater. Res. Bull. 46 (2011), 1202–1206

[88] Voicu I. M. et al.: Self-assembled multilayer of silver nanoparticles on cotton fabric and its fl ame--retardant property, Industria 63 (2012), 113–168

[89] Pan H. et al.: Construction of lay-er-by-layer assembled chitosan/titanate nanotubes based nano-coating on cotton fabrics: fl ame retardant performance and com-bustion behavior, Cellulose 22 (2015), 911–923

[90] Zhang T. et al.: Construction of fl ame retardant nanocoating on ramie fabric via layer-by-layer as-sembly of carbon nanotube and ammonium polyphosphate, Na-noscale 5 (2013), 3013–21

[91] Wang L. et al.: Modifi cation of ramie fabric with a metal-ion-doped fl ame-retardant coating, J. Appl. Polym. Sci. 129 (2013), 2986–2997

[92] Subcommitte on Flame - Retar-dant Chemicals et al.: Toxicologi-cal Risks of Selected Flame-Re-tardant Chemicals, National Acad-emy Press, Washington D.C., US, 2000, ISBN 978-0-309-07651-7

[93] Van der Veen I., J. de Boer: Phos-phorus fl ame retardants: proper-ties, production, environmental occurrence, toxicity and analysis, Chemosphere 88 (2012), 1119–53

[94] Pinfa (Cefi c): Innovative Flame retardants in E & E Applications, Non-halogenated phosphorus, in-organic and nitrogen fl ame retar-dants, Innovation 34 (2009)

[95] Iarc: Formaldehyde. Monographs 2004 (2006), 401–436


SUMMARYNon-halogen FR treatments of textiles

E. Magovac, S. BischofThe paper gives a historical overview of the most commonly used textile fl ame retardants, with emphasis on halogen-free FRs with the mechanism of their action to slow down or prevent burning. Since a large number of halogen FRs are toxic or potentially toxic to organisms and environment, there is a need for their replacement by eco-friendly agents. The paper presents new alternative FRs that should be put into practice, as well as different methods of their application onto the textile in comparison to one another. One of the possible ways of development of alternative FRs could be the application of bio-mac-romolecules such as chitosan, phytic acid, casein, whey, hydrophobins or DNA.Key words: FR treatment, non-halogen agents, fi re retardants, textileUniversity of Zagreb, Faculty of Textile TechnologyDepartment of Textile Chemistry and EcologyZagreb, Croatiae-mail: [email protected]

Received August 3, 2015

Halogenfreie fl ammhemmende Behandlungen von Textilien

Der Artikel gibt einen historischen Überblick über die am meisten verwende-ten Flammschutzmittel zur Behandlung von Textilien aus Zellulose. Es wird dargestellt, wie man die Verbrennung verlangsamen kann. Da zahlreiche Halogen enthaltende Mittel für Organismen und Umwelt toxisch oder poten-tiell toxisch sind, ist es erforderlich, sie durch umweltfreundliche Mittel zu ersetzen. Alternative Mittel, die in die Praxis eingeführt werden sollen, werden auch vorgestellt. Darüber hinaus werden unterschiedliche Auftragsmethoden von Flammschutzmitteln dargestellt und gegenübergestellt. Eine der mögli-chen Richtungen der Entwicklung von alternativen Flammschutzmitteln könnte die Verwendung von Biomakromolekülen wie Chitosan, Phytinsäure, Kasein, Molke, Hydrophobine oder DNS sein.

E. MAGOVAC et al.: Non-halogen FR treatment of cellulosic textiles, Tekstil 64 (9-10) 298-309 (2015.)298

Non-halogen FR treatment of cellulosic textiles

Eva Magovac, dipl.ing.Prof. Sandra Bischof, PhDUniversity of Zagreb, Faculty of Textile TechnologyDepartment of Textile Chemistry and TechnologyZagreb, Croatiae-mail: [email protected] August 3, 2015

UDK 677.2/.46:677.027.625.16:677.017.56Review

A historical overview of the most commonly used textile fl ame retardants (FR) is given, with an emphasis on halogen-free FRs acting through their mecha-nism to slow down or prevent burning. Since a large number of halogen FRs are toxic, or potentially toxic, to the organisms and the environment, there is a need for them to be replaced by eco-friendly agents. The paper presents new alternative FRs that are trying to be put into practice, as well as different methods of their application onto textiles in comparison to one another. One of the possible ways of developing alternative FRs could be the application of bio-macromolecules such as chitosan, phytic acid, casein, whey, hydro-phobins or DNA.Key words: FR treatment, non-halogen agents, textile

1. IntroductionCellulosic textile materials have al-ways been prone to easy burning, and it has been a problem throughout the history of humankind. This was why the fi rst systematic studies were start-ed in the 19th and 20th centuries con-cerning the substances which could coat cotton, linen and jute fabrics, so as to prevent, or at least retard, burn-ing. The substances tested were quite effective; however, their main disad-vantage was they were not resistant to washing [1, 2]. So called golden period in the development of fl ame retardants and procedures started af-ter the World War II, when two most important fl ame retardants for cellu-losic fabrics were developed, both of them resistant to washing, and both of them used even today, with no im-portant alternative [3]. Due to a num-

ber of environment-protection issues regarding the manufacture, use and disposal of textile materials treated with commercial fl ame retardants, a need arose to substitute them partial-ly or completely with new alternative and more environment-friendly agents and/or technological solu-tions. As statistics show, the con-sumption of FRs globally was more than 2 million tons in 2013, with commercially outstanding sectors of building and construction, primarily in Asia, the USA and the European Union [4].

2. Flammability of cellulosic textiles and mechanisms of FRs functioning

Textile material fl ammability is af-fected by numerous physical and chemical factors, by the content and

structure of the material, as well as by the environment, while fi bre behav-iour in burning depends upon the temperatures of thermal transitions and thermodynamic parameters: glass transition temperature (Tg), melting temperature (Tm), pyrolysis temperature (Tp), combustion (oxida-tion) temperature (Tc), limiting oxy-gen index (LOI) and heat of combus-tion (Hc). The mechanism of burn-ing as a feedback mechanism can be seen in Fig. 1 [5].The heat that is transferred from the source of fl ame towards the polymer results in pyrolysis (at Tp specifi c for a particular fi bre), where long-chain polymer molecules are split into low-molecular liquid condensates and tar, with char residue and non-fl ammable gases. Liquid condensates and tar (condensed phase) are further split into small molecules of fl ammable

E. MAGOVAC et al.: Non-halogen FR treatment of cellulosic textiles, Tekstil 64 (9-10) 298-309 (2015.) 299

gases. The gases (gaseous phase) form, together with the air, a fl am-mable mixture, where flammable gases are oxidised with the oxygen from the air (at Tc characteristic for a particular fi bre). A part of the heat released by oxidation returns to the polymer and causes pyrolysis to con-tinue. In this case, oxidation tempera-ture is higher than pyrolysis tempera-ture. The material burns, as can be seen, only if fl ammable gases are generated in the course of pyrolysis. Oxidation generates free radicals of high energy (R˙, O˙, H˙, OH˙), which stimulate further burning reaction of the gases. The product of ideal burn-ing of cellulose should theoretically be water and carbon dioxide. How-ever, in reality, carbon monoxide, polycyclic aromatic hydrocarbons, hydrogen cyanide, etc. [5] are created as well.Thermal decomposition of cellulose occurs in a similar manner. When cel-lulose is heated in the air at the tem-peratures between 25 °C and 150 °C, water desorption occurs. At the tem-peratures between 150 °C and 240 °C two parallel chemical reactions are started. One is cellulose dehydration, which results in the generation of pri-mary char residue, stable at the tem-peratures from 400 °C to 600 °C, with non-fl ammable gases (water, carbon monoxide, carbon dioxide), while the other is depolymerisation at the temperatures between 240 °C and 400 °C, due to which acetyl bonds are broken in glucoside units of the pri-mary char residue, and levoglucosane is generated, which, at the tempera-tures between 400 °C and 700 °C yields fl ammable gases and initiates the generation of secondary char res-idue, stable at the temperatures below 800 °C [6].Flame retardants with chemical and/or physical action retard or block the process of burning in particular phas-es of burning so that they stop the infl ow of heat to the polymer, block the access of oxygen, increase the generation of non-fl ammable gases or reduce the generation of fl ammable

Fig.1 Mechanism of polymer burning

Fig.2 Thermal degradation of cellulose [6]


ones and increase the content of char residue, acting in the gaseous and condensed phases. These mecha-nisms often cannot be clearly sepa-rated [7, 8]. Flame retardants that act in the gas phase, during the burning of fl ammable gases, are bonded to high-energy free radicals (R˙, O˙, H˙, OH˙), generated by oxidation, which results in non-fl ammable gases that extinguish the fl ame. Halogen FRs act in this manner, as well as metal hydroxides, phosphorus- or nitrogen-based FRs [9].FR mechanism in the condensed phase can be seen in reaction of the polymer and fl ame retardant at the temperatures below the temperature of pyrolysis and is realised in two stages: dehydration and cross-link-ing, or the generation of char residue, which reduces the generation of fl am-mable gases and limit the access of oxygen [10]. Phosphorus-based FRs, as well as silicone and silicon FRs act in this manner.If cellulose is treated with phospho-rus-based FRs (reaction 2, Fig.3), during decomposition at the tempera-ture below Tc, phosphorilation of hy-droxyl group occurs at the C6 atom, caused by dehydration, which in-creases carbonisation and reduces the total amount of fl ammable gases. If

no FR is used, levoglucosan is gener-ated, which stimulates the generation of fl ammable gases at the tempera-tures above 400 °C [11].Flame retardants with physical action are divided into:1. inorganic salts which melt under

the impact of high temperature and create a layer that protects the polymer surface from the heat source,

2. thermally unstable inorganic car-bonates and hydrates which yield carbon dioxide when heated and/or water to cool down the poly-mer, forming a layer to protect the polymer surface from the heat source,

3. heat conductors (metals) and phase-change materials (PCM), which absorb huge amounts of heat when decomposing or evapo-rating, thus removing the heat from the polymer before the condi-tions for ignition are reached [12].

Inorganic FRs include metal oxides, zeolites, hydroxides, borates, stan-nates, inorganic phosphorus com-pounds (red phosphorus and ammo-nium polyphosphate) and graphite. They are usually combined with halogen FRs, as well as with phos-phorus- and/or nitrogen-based ones [7, 8].

Phosphorus-based (P) FRs reach their maximum effi ciency if they are com-bined with nitrogen (N) compounds, in so called N-P synergism [13]. There are more theories on N-P syn-ergism:1. nitrogen compounds (melamines,

urea and their derivatives) release nitrogen which is bonded to high-energy free radicals, generated by oxidation, creating in the process stable non-fl ammable gases which quench the fl ame (NO – nitrous monoxide, NO2 – nitrous dioxide) [14, 15]

2. nitrogen compounds make the re-action of phosphorilation of phos-phorus-based FRs easier as they are bonded to phosphorus-based FRs, creating a link between phos-phorus and nitrogen, of much bet-ter thermal stability than is the case with the link of phosphorus and oxygen, which increases the phosphorus and nitrogen content remaining in the carbonised resi-due [16].

Past decade has witnessed the devel-opment of so called intumescent FRs, intended primarily for the protection of wood, plastics and metals. They are applied to the material surface and expand under the infl uence of high temperature, forming an insula-

Fig.3 Thermal decomposition of cellulose without a phosphorus-based FR (1) and with it (2) [11]


tory fi re-resistant layer at the surface of the material, protecting it from fur-ther pyrolysis and burning. The char residue has a characteristic foamy ap-pearance. These systems act in the condensed phase and involve some highly complex mutually dependent components. A phosphorous com-pound (phosphoric acid and their de-rivatives, polyphosphate) in the intu-mescent system cause the polymer to phosphorilate (with a C-O bond), stimulating its dehydration and car-bonisation. Liquid polymer foams during carbonisation as it releases non-fl ammable gases (NO, NO2) gen-erated by the decomposition of ni-trous compounds (melamine, urea, dicyandiamine etc.) [17].

3. Commercial fl ame retardants

The year 1783 is offi cially considered to be the year when the fi rst FR was used on cotton. Brothers Montgolfi er coated their air balloons with alu-minium to prevent burning [18]. In early 20th century Perkin released the fi rst systematic study of fi re retard-ants for cellulosic materials, which was used until the fi fties and includ-ed: ammonium chloride, ammonium phosphate, ammonium sulphate, zinc chloride, calcium chloride, magnesi-um chloride, aluminium hydroxide, zinc sulphate, sodium borate, boracic acid, magnesium sulphate, sodium chloride, sodium silicate, silicic acid, potassium chloride, sodium phos-phate, aluminium borate, aluminium phosphate, calcium phosphate, mag-nesium phosphate, zinc borate, tung-stic acid, sodium tungstate, ammo-nium tungstate and clay. A chief dis-advantage of these agents is their poor resistance to washing [2].The 1950s are noted as a start of so called golden period, which will last until the end of the 1980s. This was the period when resistant FRs for cel-lulosic materials were marketed, based on:1. organophosphorous compounds

created by cross-linking of tetra-

oxi(hydroxymethil)phosphonium salts (THPX) condensates and urea, under the trade name of Proban®,

2. derivatives of N-alkyl substituted phosphonopropionamides (e.g. MDPA - N-methyldimethylphos-phonopropionamide), which were reactive compounds under the trade name of Pyrovatex CP®,

3. antimony-organo-halogen com-pounds: hexabromocyclododecan (HBCD) + antimony III oxide and decabromodipheniloxide (DECA) + antimony III oxide,

4. chlorinated paraffi n waxes [3, 8, 18].

THPX- and MDPA-based FRs have been used until present days with no substantial alternative and are applied to textile materials by pad-dry meth-od. Their chief disadvantage is that they release free formaldehyde dur-ing condensation, or impregnation of textile material, as well in use. As an alternative to formaldehyde-free fl a-me retardants cross-linking agents based on polycarboxile acids were developed and launched in the mar-ket in the period from 1980 to 2010. However, their chief disadvantages

were that treated fabrics treated expe-rienced considerable strength reduc-tion, they had a detrimental impact on the colouring shade, as well as on the pH value of the fabric treated [12]. The mechanism of polycarboxylic acid action in fi re-resistant treatments for cotton fabrics has been described in literature in detail [19-25]. Table 1 shows some of the formaldehyde-free agents developed or experimented with in the period from 1980s until today [18, 26-29].Future FRs for cellulosic material should:1. be non-toxic,2. be economically feasible,3. not change the appearance, colour

or shade of the fabric treated,4. ensure pleasant feel (roughness),

adequate strength (breaking stren-gth, elongation at break) and be wear resistant,

5. be water-proof for at least 50 washing cycles in alkaline medi-um, at high temperatures, inde-pendent of water hardness,

6. not release free formaldehyde dur-ing processing or after it,

7. have high air-permeability after the treatment, regardless of the

Tab.1 FR agents developed in the period from 1980s until today

• N-m ethylol dimethylphosphonpropionamide (MDPA) and citric acid (CA);• N-hydroxymethil-3-dimethylphosphonpropionamide and butanetetracarboxylic

acid (BTCA)/ citric acid (CA);• aminomethilphosphonic diamide;• triethylamoinophosohonic oxides;• phosphate-phosphonate oligomer;• hydroxy-functionalise organophosphorous oligomer and multifunctional carbox-

ylic acid;• hydroxyalkilorganophosphorous oligomer (Fyroltex®)/ trimethylamine/ dimethi-

loldihydroxyethilene urea (DMDHEU);• BTCA phosphated by hydroxyalkyl organophosphorous oligomer (Fyroltex®);• BTCA phosphated hydroxyalkyl organophosphorous oligomer (Fyroltex®) – tri-

ethanolamin (TEA);• maleic acid – sodium hypophosphite;• succinic, mallic, racemic acid - sodium hypophosphite;• oligomers of maleic acid which contain phosphorus.sodium hypophosphite – TEA;• alkylphosphorusamidate stabilised as a salt product with ammonium chloride;• diammmonium phosphape (DAP), phosphoric acid (PA), tributylphosphate

(TBP), triallylphosphate (TAP) and triallylphosphoroustriamide (TPT);• TBT – nitrogen-based compounds (urea, guanidinecarbonate, melaminformalde-

hyde);• triethylphosphate (TEP) -diethylphosphorusamidate, -phosphorousamide acid,

N(2-hydroxyethyl)diethylester -diethylethylphosphorusamidate or –diethyl 2-me-toxiethylphosphorusamidate


high amount of the FR coating [30-33].

4. Alternative fl ame retardants

4.1. BiomacromoleculesBiomacromolecules or biopolymers are long-chain molecules essential for the functioning of every living be-ing. They include nucleic acids – pol-ymers of nucleotides (deoxyribo-nucleic acid – DNA and ribonucleic acid – RNA), and are used as genes and intermediates in transferring ge-netic information (biosynthesis of proteins), then proteins – polymers of peptides, which perform various functions in every living cell (en-zymes, transferring oxygen and elec-trons, etc.), and fi nally polysaccha-rides – polymers of sugar, which serve as building blocks (e.g. cellu-lose, chitin) or to store energy in the organism (starch, glycogen) [34]. The biomacromolecules most frequently used in fi re-resistant and fi re-retard-ant treatments for textile materials in laboratory conditions are chitin de-rivatives, casein proteins, wheys, hy-drophobins and DNA [35].

4.1.1. ChitosanChitosan is a linear polysaccharide consisting of randomly distributed β-(1→4)-linked D-glucosamine and N-acetyl-D-glucosamine. Chitosan is commercially obtained by alkali dea-cetylation of chitine, which is a build-ing element of crustacean (crabs, lobsters) shells and of some mush-rooms (button mushrooms). Varying the deacetylation degree various properties are obtained in chitosan, adequate for various applications. The amino group in chitosan has the pKa value of about 6.5, while the charge depends upon the solution pH and degree of deacetylation. Being a positively charged biopolymer in an acidic environment, chitosan is bio-adhesive and is easily bonded to ne-gatively charged surfaces [36, 37]. It is biocompatible and biodegradable, possesses good antibacterial proper-

ties, which makes it adequate for wide application in agriculture, for treatment of seeds, as a biopesticide, in wine production for fi ne fi ltration and wine clearing, in pharmacy for the production and transfer of insulin, as well as for reduced absorption of fats (dietary food). Chitosan is a pol-ymer with thousand faces, as it can be chemically modifi ed through estheri-fi cation, etherifi cation, graft polyme-risation, phosphorylation, etc. [38]. Chitosan has proved to have good antibacterial and flame retardant properties and a number of research papers have been published in the last decade dealing with its application on polyurethane (PU) foams and in tex-tiles, both by impregnation/exhaus-tion and by layer-by-layer (LbL) deposition.Teli et al. have shown that adding chi-tosan to conventional multifunctional crease-proof, fl ame retardant and an-tibacterial treatments of cotton, re-sults in lower free-formaldehyde re-lease [39]. The treatment of phospho-rilation in a bath of diammonium hydrogenphosphate (DAPH), sodium hypophosphite (SHP) and 1,2,3,4-bu-tanetetracarboxylic acid (BTCA) as a cross-linking agent, yields chitosan phosphate, which, due to its nitrogen component, in synergy with phospho-rus, offers good FR properties to cot-ton. Raising the DAPH concentration also raises resistance of cotton to washing [40]. El-Tahlawy et al. com-bined sodium stannate and chitosan in treating cotton against burning. They used chitosan (CH), citric acid (CA), sodium hipophosphite (SHP), diammonium hydrogenphosphate (DAHP) and sodium stannate (NaS-nO3). A reaction of phosphorilation occurs in the presence of DAHP with hydroxylic groups in cellulose and amino groups in chitosan, yielding phoshphorilised cellulose and chi-tosan phosphorus. Citric acid cross-links the chitosan phosphorus and cellulose, acting simultaneously as a crease-resistant agent. It also solutes chitosan into chitocan citric salts. So-dium stannate offers excellent FR

properties. However it feels hard to touch, requires a high concentration of DAHP and ureas, as well a few phases of cross-linking [41]. El-Sha-fei et al. experimented with multi-functional FRs, antibacterial treat-ments and crease-resistant treatments of cotton using titanium dioxide (TiO2) nanoparticles, chitosan phos-phate, BTCA, and sodium hipophos-phite (SHP) as a catalyst. Chito-san, as a derivative of chitin, exhib-ited good FR properties in combina-tion with phosphorous compounds, due to the N-P synergy, with a simul-taneous antibacterial activity. It can reduce the amount of commercial organophosphorous compounds, and experiments have shown it reduces the release of free formaldehyde in conventional recopies for fl ame re-tardant treatments [42].

4.1.2. Phytic acidPhytic acid can be found in cereal bran, various seeds and vetch, as well as in various nuts in the form of phy-tin (Fig. 4). Human organism cannot digest it, while it can readily take various minerals important for life and link them to its OH groups, such as calcium, magnesium, iron and zinc. It can have a detrimental impact to health, as it inhibits enzymes nec-essary for digesting proteins and starch, which makes minerals and phosphorus inaccessible to human organism. However, it is still widely present in a manner in the organisms of mammals and is attributed with the

Fig.4 Phytic acid


ability to „repair“ mutated DNA. Still, not much is known of the role of phytic acid in human organism. Phytic acid and its salts are obtained by extraction from the bran rich in phytin, using aqueous solutions of sulphonic or hydrochloric acids, pre-cipitated by sodium hydrogen car-bonate and purifi ed by extracting in ether from the solution of hydrochlo-ric acid. It is used as a preservative E391 in food industry [43]. As it con-tains phosphorus in its structure, to-gether with OH groups which readily bond to metals and other organic compounds, it is an ideal FR agent, which could, in theory replace am-monium polyphosphates. Only a few papers have been published on the use of phytic acid in fl ame-retardant treatments. Laufer at al. used polye-lectrolytic solutions of phytic acid and chitosan applied by LbL method on cotton [44]. Wang et al. treated cotton fabric with phytic acid and a silane hybrid [45].

4.1.3. Proteins – casein, hydrophobines and whey

Casein is a phosphorus-rich protein, a by-product in the manufacture of completely skimmed milk, contain-ing about 80% of milk proteins. It consists of αs1-casein, αs2-casein, β-casein and Ҝ-casein [46]. Besides cheese manufacture, casein is tradi-tionally used in the production of emulsifi ers, binders, in paper manu-facture, leather tanning, manufacture of fi bres etc. [47]. Hydrophobines are natural surface active proteins of low molecular mass, rich in sulphur (cisteins) occurring as surface spew on some mushrooms and fungi, where they form monolayers. They exhibit amphiphilic properties, mean-ing that, depending upon the environ-ment, they can have either hydropho-bic or hydrophilic properties. It oc-curs in two different crystalline struc-tures – class I and class II. Class I includes stable and hard to dissolve polymer monolayers, consisting of fi brillated rod-like structures which can only be dissolved in strong acids.

The process is reversible, meaning that the rods, under favourable condi-tions, can be readily polymerised again. Class II hyrophobines includes polymer monolayers with no fi bril-lated rod-like structure, readily solu-ble in organic solvents and deter-gents. Hydrophobins reduce surface tension of the substrate where the mushroom grows, making its interac-tion with air and water easier. In other words, mushroom spores can be dissipated in the air and protected from moisture, embedded into fa-vourable ground, while once they are stable in the ground the spore can take moisture/water, grow and further propagate. Hydrophobins are also considered to play a major role in de-activating the immune system of the host on which the mushrooms (or fungi) grow. Hydrophobic is very hard to make in the form adequate for laboratory or industrial use [48]. Hy-drophobian have recently been ap-plied in foaming agents and nanoen-capsulating active substances in phar-maceutical and food industries [49]. Alongi et al. impregnated cotton fab-rics with aqueous suspensions of ca-sein and solution of hydrophobin, and compared thermogravimetric curves (TG) obtained with TG curves of un-treated cotton and of cotton treated with ammonium polyphosphate (APP). Cotton samples treated with casein/hydrophobin exhibited good and almost identical FR properties, but considerably lower than the sam-ples treated with APP [50]. Carosio et al. proved that casein has an impact on FR properties of pure cotton and pure polyester (PES); having at the same time no infl uence on cotton/PES blends [51].Whey proteins make 20% of milk proteins, with the structure similar to α-helixes, with alternating acidic/ba-sic and hydrophobic/hydrophilic aminoacids, with sulphur contained within the peptide chain (methionine, cysteine). Chief components of whey are β-lactoglobulin, α-lactalbumin, serum albumin and immunoglobulin. Due to their amphiphilic properties,

these proteins are used in the manu-facture of emulsifi ers. Bosco et al. studied the impact of whey protein denaturation on cotton FR properties. Denaturation means disturbing sec-ondary (tertiary) structure in proteins (and nucleic acids) by high tempera-ture, irradiation, mechanical factors, heavy metal salts, or actions of strong acids and alkalis. They proved that denaturation of whey protein has no effect on FR properties of cotton treated with them [52].

4.1.4. Deoxyribonucleic acid (DNA)DNA molecule consists of long chain nitrogen-based polymers – adenine, guanin, cytosine and thymine, with the backbone made of polysaccharide and phosphate groups linked with es-ter linkages. It could be said that DNA contains all three components of a swelling FR system in a single molecule – phosphate groups that can yield phosphoric acid, deoxyribose with C-O linkages which can be de-hydrated and yield carbonised resi-due, and nitrogen compounds (ade-nine, guanin, cytosine and thymi-ne) (Fig.5). When heated, phosphate groups in DNA yield phosphoric acid, which releases water, accompa-nied by dehydration and carbonisa-tion. At the same time, nitrogen-rich bases yield ammonium, which re-tards burning and reacts with the liq-uid polymer to create a protecting layer on the material [54]. The sourc-es for purifi ed DNA are codfi sh and herring sperm and spawn. Alongi et al. were the fi rst to impregnate cotton fabric with DNA, with the idea of us-ing DNA as a FR [55]. Carosio et al. used chitosan/DNA in LbL layering on cotton [56]. Alongi et al. com-pared DNA fl ame retardant properties with casein and ammonium polyphos-phate (APP), and the results obtained showed that APP offers much better results than the other agents, DNA being the second [54]. Chief disad-vantage of all of these environment-friendly treatments is their poor fast-ness to washing, even at 30 °C with no detergent used [57].


5. Processes of applying FRs to cellulose textile fabrics

Flame retardants can be applied to textile fabrics using either the process of pad-drying or back-coating. Pad-drying consists in immersing the ma-terial in the bath containing a fl ame retardant, wringing it and drying. However, after such a treatment the fabric is often stiff, of unpleasant feel, and sometimes of reduced strength and no elastic recovery. Back-coating is the process in which FR is applied to the fabric surface, does not pene-trate its structure, so that the material can retain its basic and favourable properties (in the case of cotton it means comfort, good absorption of moisture etc.). Back-coating has re-cently been classifi ed as a single-layer coating. Pad-dry process and back coating are the only surface functionalisation techniques used for cellulose textile fabrics in industry, using non-intumescent FRs exclu-sively. Some other nanotechnologies have also been experimented with in the course of past few years:1. nanoparticle adsorption,2. sol-gel process,3. plasma treatment and4. layer-by-layer deposition [18, 58].

5.1. Nanoparticle adsorptionNanoparticle adsorption is a simple, fast and cheap, but not permanent process, in which the fabric is im-pregnated in an aqueous suspension of nanoparticles, while bonding is based on ionic interaction of nega-tively charged textile substrate and positively charged nanoparticle. Na-

noparticle adsorprion is classifi ed as a single-layer coating. Literature ref-erences mention:• natural and synthetic zeolites (mo-

ntmorillonite, klinoptilolit),• nanoclays (carbonate hydrotalcite,

sulphonate bohemite),• nanoparticles (zinc oxide, titanium

dioxide, silicon dioxide, octapro-pylammonium polyhedral oligo-meric silsesquioxane (POSS®) [18, 59-64].

5.2. Sol-gel processSol-gel process is a simple, inexpen-sive and environmentally friendly procedure of synthesizing homoge-nous metal oxides, or organic-inor-ganic hybrids (dual-cure sol-gel) of good mechanical, optical, electric and thermal properties, at the tem-peratures below 100 °C. The proce-dure includes hydrolisis and conden-sation reactions of metal alkoxides (precursors), which changes the col-loidal solution (sol) into s solid gel with uninterrupted three-dimensional metaloxide network, with an acid or alkali as a catalyst [65]. The process of applying FR by sol-gel technique onto a textile material starts with pre-cursor hydrolysis. Hydrolysed pre-

Fig.5 DNA structure [53]

Tab.2 Precursor in different systems type in Sol-Gel process in fl ame retardant treatments

System type PrecursorInorganic meal alkoxides

– tetraethyl orthosilicate (TEOS), – tetramethyl orthosilicate (TMOS), – tetrabutyl orthosilicate (TBOS), – alkoxysilane with various numbers of hydrolysed groups, – tetraethyl ortho-titanate, – tetraethyl ortho-zirkonate – aluminium isopropylate, – TMOS + aluminium micro and nanoparticles

Inorganic--organic hybrids based on N-P systems

– TMOS + aluminium phosphinate – TMOS + aluminium phosphinate/melamine(poly)phosphate/zinc oxide/boron oxide,

– TMOS + α-zirconium phosphate, – TEOS + H3PO4 or ethyl dichlorophosphate – diethylphosphatoethyltrioxysilan (DPTES), – DPTES + 3-aminopropyltriethoxylane (APTES) or APTES melamine-based resin,

– DPTES + 1-hydroxyethanal 1,1-diphosphonic acid, – DPTES + N,N,N´,N´,N˝,N˝-hexametoxymethyl-[1,3,5]triazine-2,4,6-triamine,

– DPTES + urea, – sodium metasilicate + urea/ammonium dihydrogen phosphate – DPTES/APTES (3-aminopropyiltrietoxysilane)+ melamine/urea


cursor is then added into the bath with organic FRs, which is then used to impregnate the textile fabric to be treated. Drying follows after impreg-nation, together with condensation, creating a solid gel on the fabric [66]. Tab. 2 lists some of the precursors used in these processes [18, 66-69].

5.3. Plasma treatment

Plasma treatment is a process in which functional groups and macromole-cules are synthesised by grafting onto the surface of textile fabric, with no internal modifi cation of the textile, through:1. etching fabric surface and/or func-

tionalisation with the help of non-polymerising gases (N2, H2, O2, Ar, NH3, CO2 etc.)

2. polymer synthesis with the help of shoots from non-volatile kinds of phosphorus in cold plasma,

3. deposition of organosilicone com-pounds with the help of plasma polymerisation,

4. using cold N2 plasma technique,5. using acrylic monomers for graft

polymerisation [58].Cold plasma in fl ame retardant treat-ments of cellulosic fabrics offer sat-isfactory values of limiting oxygen index, even after 50 washing cycles (27%). However, the process has not

been widely accepted by the industry, primarily due to high necessary in-vestments, as compared to the con-ventional commercial FR processes, which results in too high a price for the fi nal product [70, 71].

5.4. Layer-by-layer deposition

Layer-by-layer deposition (LbL) is a surface adsorption of long-chain polyelectrolyte molecules of one charge (+) on a solid substrate of the opposite charge (-), followed by rins-ing with deionised water. The second phase consists in linking positively charged polyelectrolyte to negatively charged polyelectrolyte (Fig.6). The process is alternately repeated [72].It is thus possible to arrange a few layers of the same or completely dif-ferent electrolytes one on the other as a bilayer (BL), trilayer (TL) or quad-layer (QL).LbL coating has been experimentally tested for FR treatments of textile fab-rics, using various FR agents. Chief disadvantage of this method is again poor wash-fastness, as polyelectrolyte links are based on electrostatic bonds or H-bonds. Somewhat better results have been achieved by post-treatments of UV cross-linking. The advantage of this process is its simplicity, possibil-ity to control the number, thickness

and homogeneity of individual layers (which depends upon the choice and concentration of polyelectrolytes, so-lution pH, additional ultrasonicating etc.), as well as the usage of green sol-vent - water [58]. LbL coating is im-plemented in laboratories using the following techniques:1. dipping and2. horizontal or vertical spraying [73].Only a few papers could be found dealing with possible commercial ap-proaches to a continuous industrial LbL process of coating textile materi-als by dipping technique [74, 75]. LbL coating has until now been ap-plied to the following cellulosic fi -bres: cotton, ramie and sisal. Cati-onic/anionic or anionic/cationic BL, TL, and/or QL systems used can be seen in Tab.3 [44, 45, 56, 74-91].

6. ToxicologyAmerican National Academy of Sci-ence published a comprehensive study in 2000 on the toxicological risks in using commercial fl ame re-tardants. The study encompassed all the FRs known at the time, together with those used in textile industry. It proved that FRs to certain extent dis-turb the functioning of human im-mune system and endocrine system, cause neurological changes in the brain and physical malformation of foetus, disorders in child growth and development, skin depigmentation, they inhibit the workings of certain enzymes, can cause spontaneous mis-carriage, gastroenterological prob-lems, potentially are carcinogenic and can even damage the DNA struc-ture. The toxicological study from 2000 also showed that most damag-ing agents used as FR on textiles were those halogen-based, organoh-alogen and anitimony organohalogen compounds. Commercial agents based on organophosphorus com-pounds were considered safe until 2000 [92]. Van der Veen and de Boer published a review in 2012 on toxic-ity of some organophosphorous FRs, where they stated the following:1. bisphenol-A diphenilphosphate is

not, for the time being, considered

Fig.6 Schemes of the layer-by-layer deposition method (LbL) [72]


toxic, due to insuffi cient data on its level of presence in the envi-ronment, based on in-vivo experi-ments. However, it can cause eye and skin irritation,

2. triphenilphosphate is more or less neurotoxic for aquatic organisms, can cause allergies, disturbs the workings of immune and endo-crine systems, blocks the growth of algae,

3. diphenil cresyl phosphate can cause skin and eye irritation, is toxic for aquatic organisms, caus-es reproductive and development problems, but is considered safe for the time being due to insuffi -cient data available,

4. melaminpolyphosphate can cause eye irritation, is toxic for algae, but is considered safe for the time being due to insufficient data available,

5. diethylphosphinic acid can cause eye irritation, it is toxic to algae, but is considered safe for the time being due to insufficient data available,

6. tricresyl phosphate is a neurotox-in, reproductive toxin and toxic for aquatic organisms [93].

Phosphorus, Inorganic and Nitrogen Flame Retardants Association, the member of which are Chemische Fabrik Budenheim, Ciba Inc. (a part of BASF now), Clariant Produkte (D) GmbH, Italmatch Chemicals S.p.A., Lanxess Deutschland GmbH and Na-baltec AG., published in 2009 a short report of non-halogen FRs, where they stated that non-halogen organo-phosporous compounds were com-pletely safe to use, meaning they were not bioaccumulative, toxic, car-cinogenic or mutagenic as phospho-rus was a necessary chemical element for humans, animals and plants, be-ing a major component of bones and DNA. The report even stated an ex-ample of a case-study in Japan where phosphorus was, in the form of phos-phoric acid, recycled for mineral fer-tilisers. European Commission, as it is, has no offi cial assessments of the risk of non-halogen FRs, as they have not been included into the so called

list of priority chemicals to be a basis for risk assessment in Europe. [94].Another problem of FR treatments for primarily cellulosic fabrics is the release of free formaldehyde in pro-cessing and use. As the technology goes, in order to bond an organophos-phorous compound-based FRs more permanently to a cellulosic fi bre, a formaldehyde-based cross-linking agent is necessary (phenolformalde-hyde, ureaformaldehyde, melamin-formaldehyde), which is gradually

released in the course of processing and use. International Agency for Re-search on Cancer, of the World Health Organisation, classified formalde-hyde as a carcinogenic chemical (causes nasopharynx cancer and leu-kaemia) [95]. Because of its potential or proved toxicity, intensive research has been done with new alternative agents and/or technological solu-tions, which could partially or com-pletely replace all the existing com-mercial FRs.

Tab.3 LbL systems in fl ame retardant treatments

CottonBPEI/CH/PSP BPEI – branched polyethyleneimine; CH – chitosan; PSP – sodium

polyphosphateBPEI+urea+DAP/kaolin

BPEI – branched polyethyleneimine; DAP – diammonium phosphate

BPEI/kaolin BPEI – branched polyethyleneimineBPEI/PAA-P/AA BPEI – branched polyethyleneimine; PAA-P – phosphonate

poly(allylamine); AA – oligoallylamineCH/PA CH – chitosan; PA – phytic acidCH/APP CH – chitosan; APP – ammonium polyphosphateCH/PSP CH – chitosan; PSP – sodium polyphosphateFR-PAA/MMT FR-PAA – aminoderived poly(acrylic acid);

MMT – montmorilloniteFR-PAM/GO FR-PAM – FR polyacrylamide derivative; GO – graphene oxideBPEI/PSP/PAA BPEI – branched polyethyleneimine; PSP – sodium polyphosphate;

PAA – poly(allylamine);SiN/PA SiN – silane hybrid modifi ed by nitrogen and obtained by sol-gel

process; PA – phytic acidCH/PT CH – chitosan; PT – phosphorilated chitineCH/PCL CH – chitosan; PCL – phosphorilated celluloseCH/DNA CH – chitosan; DNA – deoxyribonucleic acidAP/-POSS AP – aminopropyil silsesquioxane

-POSS – octakis(tetramethylammonium)pentacyclo[9.5.1.1.3,9.15,15.17,13] octasiloxane1,3,5,7,9,11,13,15-octakis(cyloxide)hydrate

+POSS/-POSS +POSS – octa(3-ammoniumpropyl)octasilsesquioxane octachloride-POSS – octakis(tetramethylammonium)pentacyclo[9.5.1.1.3,9.15,15.17,13] octasiloxane1,3,5,7,9,11,13,15-octakis(cyloxide)hydrate

BPEI/MMT BPEI – branched polyethyleneimine; MMT – montmorilloniteBPEI/-SiO2 BPEI – branched polyethyleneimine

-SiO2 – negatively charged silicon dioxide nanoparticles-Al2O3/+Al2O3, with cotton cationisation

-Al2O3 – anionic aluminium oxide colloidal solution+Al2O3 – cationic aluminium oxide colloidal solution

-Ag/PDDA -Ag – anionic colloidal solution of silver nanoparticlesPDDA – poly(diallyldimethylammonium chloride)

CH/TNT CH – chitosan; TNT – titanium nanotubesRamie

DMF + MWNT-NH2/APP

DMF – N,N-dimethylformamide; MWNT-NH2 – aminofunctionalised multilayered carbon nanotubes; APP – ammonium polyphosphate

BPEI-CuSO4/PVPA

BPEI – branched polyethyleneimine; CuSO4 – cupric sulfate; PVPA – poly(vinylphosphonic) acid

BPEI-ZnCl2/PVPA

BPEI – branched polyethyleneimine; ZnCl2 – zinc chloride; PVPA – poly(vinylphosphonic) acid


7. ConclusionThe ease with which textile fabrics caught fl ame and burned was a prob-lem which faced people from prehis-toric time. As early as the end of 18th century a detailed study was made on the substances to coat cotton, linen and generally cellulose fabrics used in the manufacture of balloons, stage curtains in theatres etc., which would prevent, or at least retard, burning. These were natural substances, most-ly based on mineral salts and clay, highly effi cient, but completely non-fast to washing. After the World War II chemical industry developed at a fast pace and some promising sub-stances were created, based on halo-gen and halogenphosphorus com-pounds of excellent FR properties, resistant to washing. After a few dec-ades of commercial use doubts ap-peared of their potential detrimental impact on the environment. Some 15 years ago, their extreme toxicity was proved (disturbing the workings of immune and endocrine systems, neu-rotoxicity, carcinogenicity, inhibiting the function of enzymes, spontaneous miscarriages, foetus malformations, physical and mental retardation etc.). Some countries banned these sub-stances while some limited their use. Organophosporous compounds are for the time being considered safe. Past decade or so has witnessed inten-sive experimenting with new alterna-tive and environment-friendly agents and/or technological solutions, which could partially or completely replace all the existing commercial FRs. One of the solutions could be the imple-mentation of biomacromolecules, such as chitosan, phytic acid, casein whey, hydrophobins and DNA.

This research work and the paper presented have been financed by the Croatian Science Foundation through the project no. 9967 Ad-vanced textile materials by targeted surface modifi cation.

L i t e r a t u r e :

[1] Gay-Lussac, J. L.; Ann. Chim. Phys. 18 (1821) 211

[2] Perkin, W. H.; Met. Chem. Eng. 10 (1912) 636

[3] Weil E., S. V. Levchik: Flame re-tardants in commercial use or de-velopment for textiles, J. Fire. Sci. 26 (2008) 243-281

[4] http://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/fl ame-retar-dant-chemicals-market-686.html, pristupljeno 17.07.2015.

[5] Horrocks A. R.: An Introduction to the Burning Behaviour of Cellu-losic Fibres, A. Jsdc 99 (1983)

[6] Shafi zadeh F., Y. L. Fu: Pyrolysis of Cellulose, Carbohydr. Res. 29 (1973), 113-122

[7] Green J.: Mechanisms for Flame Retardancy and Smoke suppres-sion -A Review. J. Fire Sci. 14 (1996) 426–442

[8] Horrocks A. R., D. Price: Fire Retardant Materials, Woodhead Publishing Ltd., Cambridge, UK, 2001, ISBN 0-8493-3883-2

[9] Minkoff G. I., C. F. H. Tipper: Chemistry of Combustion Reac-tions, Butterworth, London (1962)

[10] Kandola B. K. et al.: Flame retar-dant treatment of Cellulose and their infl uence on the mechanism of cellulose pyrolysis, J. Macro-mol. Sci, Rev. Macromol. Chem. Phys. 4 (1996) C36, 721-94

[11] Gaan S. et al.: Thermal decompo-sition and burning behavior of cel-lulose treated with ethyl ester phosphoramidates: Effect of alkyl substituent on nitrogen atom. Polym. Degrad. Stab. 94 (2009), 1125–1134

[12] Horrocks A. R., D. Price: Advan-ces in fire retardant materials, Woodhead Publishing Ltd., Cam-bridge, UK, 2008, ISBN 978-1-84569-262-9

[13] Weil E. et al.: Survey of Recent Progress in Phosphorus-Based Flame Retardants and Some Mode of Action Studies. Phosphorus. Sulfur. Silicon Relat. Elem. 144 (1999), 17–20

[14] Feng D. et al: An investigation of the thermal degradation of mela-minephosphonite by XPS and ther-mal analysis techniques. Polym. Degrad. Stab. 50 (1995) 1, 65-70

[15] Chen, J.; I. K. Ping: Thermal de-composition of urea and urea de-rivates by simultaneous TG/(DTA) /MS, J. Mass. Spectrum. Soc. Jpn. 46 (1998), 299-303

[16] Nuessle A. C. et al.: Some aspects of the cellulose phosphate urea

reactions, Text. Res. J. 26 (1956), 32-36

[17] Drobny J. G.: Handbook of Ther-moplastic Elastomers, William Andrew Inc., Oxford, UK, 2007, ISBN 978-0-323-22136-8

[18] Alongi J., G. Malucelli: Cotton fl ame retardancy: state of the art and future perspectives. RSC Adv. 5 (2015), 24239–24263

[19] Yang C. Q., X. Qiu: Flame Retar-dant Finishing of Cotton Fleece: Part I. the Use of A Hydroxy-Func-tional Organophosphorus Oligo-mer and DMDHEU, Fire and Ma-terials 31 (2007), 67-81

[20] Wu X., C. Q. Yang: Flame Retar-dant Finishing of Cotton Fleece: Part II. Phosphorus Containing Inorganic Compounds, J. Applied Polymer Sciences 108 (2008), 1582-1590

[21] Wu X., C. Q. Yang: Flame Retar-dant Finishing of Cotton Fleece Fabric: Part III. The Combination of Maleic Acid and Sodium Hypo-phosphite, J. Fire Sciences 26 (2008), 351-368

[22] Wu X., C. Q. Yang: Flame Retar-dant Finishing of Cotton Fleece: Part IV. Bifunctional Carboxylic Acids, J. Fire Sciences 27 (2009) 431-446

[23] Cheng X., C. Q. Yang: Flame Re-tardant Finishing of Cotton Fleece Fabric: Part V. Oligomers of Ma-leic Acid Containing Phospho-rus, Fire & Materials 33 (2009), 365-375

[24] Chen X., C. Q. Yang: Flame Re-tardant Finishing of Cotton Fleece Fabric: Part VI. Hydroxyl-Func-tional Organophosphorus Oligo-mer and 1,2,3,4-Butanetetracar-boxylic Acid, J. Fire Sciences 27 (2009) 583-600

[25] Wu X. et al: Flame Retardant Fin-ishing of Cotton Fleece: Part VII. Polycarboxylic Acids with Differ-ent Numbers of Functional Group, Cellulose (2010) 17:859–870

[26] Bischof Vukušić S. et al. Charac-terisation of N-Methylol dimethyl phosphonopropionamide (MDPA) and Citric Acid FR Bonding Sys-tem, AATCC REVIEW. 12 (2012), ½, 51-56

[27] Katović D. et al.: Formaldehyde Free Binding System for Flame Retardant Finishing of Cotton Fabrics, Fibres & textiles in East-ern Europe 20 (2011), 1, 94-98


[28] Katović D. et al.: Flame Retar-dancy of Paper Obtained with En-vironmentally Friendly Agents, Fibres & textiles in Eastern Eu-rope 17 (2009), 3, 90-94

[29] Flinčec Grgac S. et al.: Infl uence of Alkaline Ultrasound Pre-Treat-ment on the Crosslinking Environ-mentally Friendly Flame Retar-dant Agent with Cellulosic Mate-rial, Book of Proceedings of the 8th Central European Conference on Fiber-grade Polymers, Chemi-cal Fibers and Special Textiles, University of Zagreb, Faculty of Textile Technology, Zagreb, Croa-tia, 2015, 115-120

[30] Harrocks A. R.: Flame retardant challenger for textiles and fi bers: New chemistry versus innovatory solutions, Polym. Degrad. Stab. 96 (2011) 27, 377-392

[31] Lewin M.: Unsolved problems and unanswered questions in fl a me re-tardance of polymers, Po lym. De-grad. Stab. 88 (2005), 13-19

[32] Abou-Okeil A. et al.: Flame retar-dant cotton fabrics treated with organophosphorus polymer, Car-bohydrate Polymers 92 (2013), 2293–2298

[33] Alongi J. et al.: Thermal stability, fl ame retardancy and mechanical properties of cotton fabrics treated with inorganic coatings synthe-sized through sol–gel processes, Carbohydr Polym. 87(2012) 3, 2093-2099

[34] Tsai C. S.: Biomacromolecules: Introduction to Structure, Func-tion and Informatics, John Wiley & Sons Inc., New Jersey, USA, 2007, ISBN 978-0-471-71397-5

[35] Malucelli G. et al.: Biomacromol-ecules as novel green fl ame retar-dant systems for textiles: an over-view, RSC Adv. 4 (2014), 46024–46039

[36] Bischof Vukušić S. et al.: Anti-mikrobna modifi kacija tekstilija i problematika metoda ispitivanja / Antimicrobial Finishing of Textiles and Problematics of Testing Meth-ods, Tekstil 56 (2007.) 1, 36-49

[37] http://www.sigmaaldrich.com/materials-science/material-scien-ce products.html?TablePage=108668634, pristupljeno 08.05.2015.

[38] Rinaudo M.: Chitin and chitosan: Properties and applications, Prog. Polym. Sci. 31 (2006), 603–632

[39] Teli M. D. et al.: Multifunctional fi nishing of cotton using chito-san extracted from bio-waste, Int.

J. Biol. Macromol. 54, (2013), 125–30

[40] El-Tahlawy K.: Chitosan phos-phate: A new way for production of eco-friendly flame-retardant cotton textiles, J. Text. Inst. 99 (2008), 185–191

[41] El-Tahlawy K. et al.: Chitosan: A new route for increasing the effi -ciency of stannate/phosphate fl a-me retardants on cotton, J. Text. Inst. 99 (2008), 157–164

[42] El-Shafei A. et al.: Eco-friendly fi nishing agent for cotton fabrics to improve fl ame retardant and an-tibacterial properties, Carbohydr. Polym. 118 (2015), 83–90

[43] Madhavi D. L. et al.: Food Anti-oxidants: Technological: Toxico-logical and Health Perspectives, Marcel Dekker Inc., New York, USA, 1996, ISBN 0-8247-9351-X

[44] Laufer G. et al.: Intumescent mul-tilayer nanocoating, made with renewable polyelectrolytes for fl a-me-retardant cotton, Biomacro-molecules 13 (2012) 2843–8

[45] Wang X. et al.: Intumescent mul-tilayer hybrid coating for fl ame retardant cotton fabrics based on layer-by-layer assembly and sol–gel process, RSC Adv. 5 (2015) 10647–10655

[46] http://www.sigmaaldrich.com/life-science/metabolomics/enzyme-explorer/enzyme-reagents/casein.html, pristupljeno 24.08.2015.

[47] Sutermeister E., F. L. Browne: Ca-sein and Its Industrial Applica-tions, Reinhold Publishing Coor-poration, New York, USA, 1939

[48] Bayry J. et al.: Hydrophobins--unique fungal proteins, PLoS Pat-hog. 8, e1002700 (2012)

[49] Poole R. K.: Advances in Micro-bial Physiology, Academic Press (1996), 35-36

[50] Alongi J. et al.: Caseins and hy-drophobins as novel green fl a-me retardants for cotton fabrics, Polym. Degrad. Stab. 99 (2014), 111–117

[51] Carosio F. et al.: Flame Retardan-cy of Polyester and Polyester–Cotton Blends Treated with Ca-seins, Ind. Eng. Chem. Res. 53 (2014), 3917–3923

[52] Bosco F. et al.: Thermal stability and fl ame resistance of cotton fab-rics treated with whey proteins, Carbohydr. Polym. 94 (2013), 372–377

[53] http://perpetuum-lab.com.hr/wiki/plab_wiki/biokemija/deoksiribo-

nukleinska-kiselina-dna-r143/, pristupljeno 28.8.2015.

[54] Alongi J. et al.: Intumescent fea-tures of nucleic acids and proteins, Thermochim. Acta 591 (2014), 31–39

[55] Alongi, J. et al.: DNA: a novel, green, natural fl ame retardant and suppressant for cotton, J. Mater. Chem. A 1 (2013), 4779

[56] Carosio F. et al.: Green DNA-based flame retardant coatings assembled through Layer by Lay-er, Polymer (Guildf). 54 (2013), 5148–5153

[57] Alongi J. et al.: Intrinsic intumes-cent-like fl ame retardant proper-ties of DNA-treated cotton fabrics, Carbohydr. Polym. 96 (2013), 296–304

[58] Alongi J. et al.: Current emerging techniques to impart fl ame retar-dancy to fabrics: An overview, Polym. Degrad. Stab. 106 (2014), 138–149

[59] Grancarić A. M. et al.:Activated Natural Zeolites on Textiles: Pro-tection from Radioactive Contam-ination in Intelligent Textiles and Clothing for Ballistic and NBC Protection, NATO Science for Peace and Security Series B: Physics and Biophysics 2012, Springer Verlag, Heidelberg, Ger-many, 2012, ISBN 978-94-007-0575-3

[60] Grancarić A. M., A. Tarbuk: Flame Retardancy Cotton Material – The Infl uence of Natural Zeolite to its Effi ciancy and Comfort, Book of Proceedings of 2nd International Professional and Scientifi c Con-ference Occupational Safety and Health, Polytechnic of Karlovac, Karlovac, Croatia, 2008, 65-72, ISBN 978-953-7343-20-0

[61] Grancarić A.M. et al.: Flame Re-tardant Narrow Cottton – Decom-position of Cellulose, Proceedings of 10th World Textile Conference AUTEX2010, Vilnus, Kaunas University of Technology, Vilnus, Lithuania, 2010, ISBN 978-609-95098-2-2

[62] Botteri L. et al.: The Infl uence of Aluminosilicate on Thermal Pro-perties of Cotton Fabric, Book of Proceedings of the 8th Central European Conference on Fiber-grade Polymers, Chemical Fibers and Special Textiles, University of Zagreb, Faculty of Textile Tech-nology, Zagreb, Croatia, 2015, 109-114


[63] Flinčec Grgac S. et al.: Flame Re-tardant protection, in Young scien-tists in the protective textiles re-search, University of Zagreb, Fac-ulty of textile technology & FP7-REGPOT-2008-1-229801: T-Pot, Zagreb, Croatia, 2011, ISBN 978-953-7105-41-9

[64] M.M. Abd El-Hady, A. Farouk et al.: Flame retardancy and UV pro-tection of cotton based fabrics us-ing nano ZnO and polycarboxylic acids, Carbohydrate Polymers 92 (2013) 400– 406

[65] Macan J.: Sol-gel postupak za pri-pravu organsko-anorganskih hi-bridnih materijala, Kem. u Ind. 57 (2008.) 355–361

[66] J. Alongi et al.: Sol-gel derived architectures for enhancing cotton fl ame retardancy: Effect of pure and phosphorus-doped silica phas-es, Polymer Degradation and Sta-bility 99 (2014) 92-98

[67] Somogy Škoc M. et al.: Primjena sol-gel procesa za modifi kaciju površina i svojstava tekstilija / Ap-plication of sol-gel process for modifying textile surfaces and properties, Tekstil 60 (2011.) 1, 18-29

[68] Grancarić A. M. et al.: Sodium Metasilicate for Improvement Cotton Flame Retardancy, Book of Proceedings of the 7th Interna-tional Textile, Colothing & De-sign, University of Zagreb Faculty of Textile Technology, Dubrovnik, Croatia, 2014, ISBN 978-953-7105-54-9

[69] Rosace G. et al.: Halogen-free pho-sphorus-based hybrid silica coat-ings for conferring fl ame retar-dancy to cellulosic fabrics, Book of Proceedings of the 8th Central European Conference on Fiber-grade Polymers, Chemical Fibers and Special Textiles, University of Zagreb, Faculty of Textile Tech-nology, Zagreb, Croatia, 2015, 133-138

[70] Levalois-Grützmacher J. et al.: Multifunctional coatings on fab-rics by application of a low-pres-sure plasma process, 13th Interna-tional Conference on Plasma Sur-face Engineering, September 10-14, 2012, in Garmisch-Parten-kirchen, Germany

[71] Shishoo R.: Plasma technology for textile, Woodhead Publishing, Cambridge, UK, 2007, ISBN 1-84569-257-8

[72] Rongé J. et al.: Monolithic cells for solar fuels, Chem. Soc. Rev. 43, (2014)

[73] Alongi J. et al.: Layer by Layer coatings assembled through dip-ping, vertical or horizontal spray for cotton fl ame retardancy, Car-bohydr. Polym. 92 (2013) 114–9

[74] Mateos A. J. et al.: Large-Scale Continuous Immersion System for Layer-by-Layer Deposition of Flame Retardant and Conductive Nanocoatings on Fabric, Ind. Eng. Chem. Res. 53 (2014), 6409–6416

[75] Chang S. et al.: Surface Coating for Flame-Retardant Behavior of Cotton Fabric Using a Continuous Layer-by-Layer Process, Ind. Eng. Chem. Res. 53 (2014), 3805–3812

[76] Carosio F. et al.: Tunable thermal and fl ame response of phospho-nated oligoallylamines layer by layer assemblies on cotton, Carbo-hydr. Polym. 115 (2015) 752–9

[77] Fang F. et al.: Intumescent fl ame retardant coatings on cotton fabric of chitosan and ammonium poly-phosphate via layer-by-layer as-sembly, Surf. Coatings Technol. 262 (2015), 9–14

[78] Guin T. et al.: Maintaining hand and improving fi re resistance of cotton fabric through ultrasonica-tion rinsing of multilayer nano-coating, Cellulose 21 (2014), 3023–3030

[79] Huang G. et al.: Poly(acrylic acid)/Clay Thin Films Assembled by Layer-by-Layer Deposition for Improving the Flame Retardancy Properties of Cotton, Ind. Eng. Chem. Res. 51 (2012)

[80] Huang G. et al.: Thin Films of In-tumescent Flame Retardant-Poly-acrylamide and Exfoliated Gra-phene Oxide Fabricated via Layer-by-Layer Assembly for Improving Flame Retardant Properties of Cotton Fabric, Ind. Eng. Chem. Res. 51 (2012)

[81] Li Y.-C. et al. Intumescent all-polymer multilayer nanocoating capable of extinguishing fl ame on fabric, Adv. Mater. 23 (2011), 3926–31

[82] Pan H. et al.: Formation of self-extinguishing fl ame retardant bio-based coating on cotton fabrics via Layer-by-Layer assembly of chi-tin derivatives, Carbohydr. Polym. 115 (2015), 516–24

[83] Pan H. et al.: Layer-by-layer as-sembled thin fi lms based on fully

biobased polysaccharides: chito-san and phosphorylated cellulose for fl ame-retardant cotton fabric. Cellulose 21 (2014), 2995–3006

[84] Li Y.-C. et al.: Growth and fi re protection behavior of POSS-based multilayer thin fi lms, J. Ma-ter. Chem. 21, 3060 (2011)

[85] Li Y. et al.: Flame Retardant Be-havior of Polyelectrolyte – Clay Thin Film on Cotton Fabric, ACS Nano 4 (2010), 3325–3337

[86] Laufer G. et al.: Growth and fi re resistance of colloidal silica-poly-electrolyte thin fi lm assemblies, J. Colloid Interface Sci. 356 (2011), 69–77

[87] Uğur Ş. S. et al.: Nano-Al2O3 multilayer fi lm deposition on cot-ton fabrics by layer-by-layer depo-sition method, Mater. Res. Bull. 46 (2011), 1202–1206

[88] Voicu I. M. et al.: Self-assembled multilayer of silver nanoparticles on cotton fabric and its fl ame-re-tardant property, Industria 63 (2012), 113–168

[89] Pan H. et al.: Construction of lay-er-by-layer assembled chitosan/titanate nanotubes based nanocoa-ting on cotton fabrics: fl ame retar-dant performance and combustion behavior, Cellulose 22 (2015), 911–923

[90] Zhang T. et al.: Construction of fl ame retardant nanocoating on ramie fabric via layer-by-layer as-sembly of carbon nanotube and ammonium polyphosphate, Na-noscale 5 (2013), 3013–21

[91] Wang L. et al.: Modifi cation of ramie fabric with a metal-ion-doped fl ame-retardant coating, J. Appl. Polym. Sci. 129 (2013), 2986–2997

[92] Subcommitte on Flame - Retar-dant Chemicals et al.: Toxicologi-cal Risks of Selected Flame-Re-tardant Chemicals, National Acad-emy Press, Washington D.C., US, 2000, ISBN 978-0-309-07651-7

[93] Van der Veen I., J. de Boer: Phos-phorus fl ame retardants: proper-ties, production, environmental occurrence, toxicity and analysis, Chemosphere 88 (2012), 1119–53

[94] Pinfa (Cefi c): Innovative Flame retardants in E & E Applications, Non-halogenated phosphorus, in-organic and nitrogen fl ame retar-dants, Innovation 34 (2009)

[95] Iarc: Formaldehyde. Monographs 2004 (2006), 401–436

D. DOMOVIĆ, T. ROLICH: Računalne metode prikladne za rješavanje problema pakiranja pri uklapanju krojnih slika, Tekstil 64 (9-10) 310-321 (2015.)310

Računalne metode prikladne za rješavanje problema pakiranja pri uklapanju krojnih slika

Daniel Domović, mag. ing. comp.Prof.dr.sc. Tomislav Rolich, dipl.ing.el.Zavod za temeljne prirodne i tehničke znanostiSveučilište u Zagrebu Tekstilno-tehnološki fakultetZagreb, Hrvatskae-mail: [email protected]; [email protected] 2.7.2015.

UDK 687.02:518Pregled

U ovom je radu dan sustavan pregled problematike istraživanja dvodimen-zionalnog problema računalnog uklapanja krojnih slika. Spomenuti problem i njegove podvrste osobito su proučavani u području računarske znanosti gdje su zajedničkim imenom opisani kao problem pakiranja. Problem paki-ranja je u tome da se skup poligona mora umetnuti u veći spremnik (također poligon) uz uvjet da se poligoni u spremniku ne preklapaju, niti izlaze izvan granica spremnika. Svrha je minimiziranje površine slobodnog prostora između poligona, odnosno smanjenje površine spremnika. S obzirom na to da se problem pakiranja u praksi javlja u različitim industrijama, u radu je dan pregled podtipova problema pakiranja i njihova taksonomija, pregled meto-da za detekciju preklapanja dvaju poligona: rasterska metoda, no-fi t poligon, metoda izravne trigonometrije i D-funkcija, te grafovi ograničenja. Također, opisani su i neki od postojećih algoritama za rješavanje problema pakiranja.Ključne riječi: problem pakiranja, genetski algoritam, detekcija preklapanja, automatsko uklapanje krojnih slika, rasterska metoda, no-fi t poligon, metoda izravne trigonometrije, D-funkcija, grafovi ograničenja

1. Uvod

Unatoč krizi koju proživljava, odjev-na industrija u Hrvatskoj i dalje je značajna po broju zaposlenih i činje-nici da je riječ o industriji s velikim udjelom zaposlenih žena. Pritom je prepoznato je da napredak tekstilne i odjevne industrije leži u ulaganju u nove tehnologije, nove proizvode te specijalizaciji i izvozu [1].Tehnologija proizvodnje u odjevnoj industriji duže se vrijeme nije značaj-no mijenjala. Radnik je i dalje važan dio proizvodnog procesa i specijali-ziran je za obavljanje jedne ili više

povezanih aktivnosti sa svrhom po-vezivanja tekstilnih dijelova u fi nalni proizvod [2].Donedavno je razvoj odjevne indu-strije bio usmjeren samo na razvoj proizvodnje i povećanje njene učin-kovitosti s naglaskom na nisku cijenu konačnog proizvoda. Danas se mno-go pažnje usmjerava i na tzv. čistu proizvodnju koja podrazumijeva op-timalno korištenje resursa duž cijelog životnog ciklusa proizvoda u proiz-vodnom procesu, kako bi se utjecaj na okoliš što više smanjio [3]. Odjev-na industrija također se mora prilago-diti novim tržišnim zahtjevima koji-

ma pripada i brza i kvalitetna izrada individualno prilagođenih odjevnih predmeta.S tom motivacijom, u ovom radu bit će riječi o segmentu optimizacije proizvodnje odjevnog predmeta sa svrhom optimiranja utroška materi-jala pri uklapanju krojnih slika. U strukturi varijabilnih troškova odjev-nog predmeta udio troškova materi-jala iznosi 60 - 70 %, dok je udio izrade 30 - 40 %. Stoga je u tehnološ-koj fazi krojenja potrebno izvršiti optimalno uklapanje krojnih dijelova kako bi se što bolje iskoristio krojni materijal. Time se smanjuju troškovi

D. DOMOVIĆ, T. ROLICH: Računalne metode prikladne za rješavanje problema pakiranja pri uklapanju krojnih slika, Tekstil 64 (9-10) 310-321 (2015.) 311

proizvodnje i povoljno regulira zbri-njavanje otpada od iskrojavanja [4].U računarskoj znanosti ovaj problem dio je šireg skupa problema, koji se općenitijim pojmom naziva proble-mom pakiranja. Problem pakiranja takav je optimizacijski problem u ko-jem se više manjih elemenata mora, bez međusobnog preklapanja, raspo-rediti unutar granica spremnika.Praktična primjena ove defi nicije sva-kodnevno se susreće u praksi, npr. pri pakiranju namirnica u dućanu u više vrećica. U odjevnoj industriji, sprem-nik iz prethodne defi nicije jest po-dručje uklapanja krojne slike na ko-jeg se moraju optimalno rasporediti krojni dijelovi. Raspored krojnih di-jelova mora biti takav da minimizira utrošak materijala, tj. smanji duljinu materijala i time poveća njegovo is-korištenje.Problem pakiranja dugo intrigira znanstvenu i poduzetničku/industrij-sku zajednicu jer se u praksi pojavlju-je u brojnim oblicima i područjima istraživanja, a ima velik potencijal kojima bi se mogli smanjiti vrijeme i troškovi proizvodnje. S obzirom na to da se problem u praksi javlja u razli-čitim granama industrije, istraživači su problem (imenom i specifi čnim opisom) prilagodili svom istraživač-kom okviru.Podvrste problema pakiranja su [5]:• problem rezanja (engl. cutting

stock problem, industrijsko inže-njerstvo/proizvodnja),

• problem optimiranja gubitka (engl. trim loss problems, operacijska istraživanja, menadžment, proiz-vodnja),

• problem pakiranja (engl. bin pac-king, kombinatorička optimiza-cija),

• problem naprtnjače (engl. knap-sack packing problem, kombina-torička optimizacija),

• problem utovara (engl. vehicle/pallet/container/car loading),

• uklapanje krojnih slika (engl. mar-ker making/lay plan/strip-pac-king, odjevna industrija),

• problem gniježđenja (engl. ne-sting problem, strojarstvo, brodo-gradnja).

U praksi postoje razvijene aplikacije koje rješavaju uklapanje krojnih sli-ka. Iako detalje svojih algoritama vodeće svjetske kompanije nipošto ne otkrivaju, izazovno je proučiti koje sve računalne metode i algoritmi iz dostupne literature stoje iza poznatih računalnih programa za automatsko uklapanje krojnih slika, kao i za pro-blem pakiranja uopće.

2. Opis problema pakiranjaU ovom poglavlju problem pakiranja bit će formalno defi niran, a bit će opi-sani i različiti podtipovi problema pakiranja, kao i podjela podtipova problema pakiranja s obzirom na različite parametre poput dimenzio-nalnosti te veličine spremnika i ele-menata.

2.1. Defi nicija problema pakiranja

Zadan je skup elemenata (engl. items) I = {i1, i2, …, in}, pri čemu je n broj elemenata skupa I, i spremnik (engl. container) C. Svi elementi i I mo-raju se smjestiti u spremnik C, tako da je zadovoljen uvjet da se nijedna dva elementa ii i ij međusobno ne pre-klapaju (vrijedi: ii ij = 0) i da nije-dan element ne izlazi izvan granica spremnika (vrijedi: ii C = ii) [6].Ovom defi nicijom defi nirana su dva skupa elemenata i njihov razmještaj:• Spremnik C: u dvije dimenzije

spremnik je poligon pravilnog (najčešće pravokutnog) ili nepra-vilnog oblika (konveksni ili kon-kavni poligon) u koji je potrebno rasporediti elemente iz skupa I koji ne smiju izlaziti izvan granica

spremnika. Za pravokutni sprem-nik C defi nira se širina i visina spremnika. Za spremnik u tri di-menzije defi nira se i dubina sprem-nika. U kontekstu računalnog uk-lapanja krojnih slika, spremnik je materijal pravokutnog oblika, fi k-sne širine i proizvoljne duljine.

• Skup elemenata I: skup od n pra-vilnih ili nepravilnih poligona iz skupa I koji se trebaju smjestiti u jedan ili više spremnika C (ovisno o tipu problema). Rotacije ele-menata mogu, ali i ne moraju biti dozvoljene prilikom raspoređi-vanja unutar spremnika. U kon-tekstu računalnog uklapanja kroj-nih slika, elementi podrazumije-vaju krojne dijelove koji su, zapra-vo, poligoni najčešće nepravilnog oblika.

• Razmještaj (engl. placement) P: pozicija elemenata u spremniku. Kako su elementi iz skupa I defi -nirani koordinatama i referentnom točkom, razmještaj poligona defi -niran je pozicijom referentne toč-ke u spremniku. U kontekstu raču-nalnog uklapanja krojnih slika, krojni dijelovi moraju biti raz-mješteni na materijalu tako da se optimira duljina materijala u svr-hu povećavanja iskorištenja mate-rijala.

Poligoni (sl.1a) se mogu razmjestiti na način da im je razmještaj normali-ziran (sl.1b) ili polu-normaliziran (sl.1c). Normalizirani razmještaj po-ligona onaj je razmještaj u kojem se nijedan poligon više ne može po-maknuti lijevo niti dolje a da ne uzro-kuje preklapanje. Pri polu-normali-ziranom razmještaju svaki poligon

Sl.1 Razmještaj poligona: a) poligoni, b) normalizirani razmještaj, c) polu-normal-izirani razmještaj


stavljen je krajnje lijevo i krajnje dolje (bez preklapanja) u skladu s tre-nutnom konturom pakiranja.Ranije postavljena defi nicija proble-ma pakiranja može se dodatno poop-ćiti prema Wäscheru – potrebno je odabrati sve ili dio manjih elementa, grupirati ih u jedan ili više podskupo-va i svaki od podskupova dodijeliti jednom velikom objektu tako da su zadovoljeni sljedeći geometrijski uvjeti: svi mali elementi moraju biti smješteni unutar granica velikog ob-jekta i mali elementi ne smiju se me-đusobno preklapati, na način koji optimira (jednodimenzionalnu ili vi-šedimenzionalnu) funkciju cilja. Ovi-sno o tipu problema, rješenje se može dobiti korištenjem dijela ili svih veli-kih objekata, te dijela ili svih malih elemenata [7].Ovom apstraktnijom defi nicijom po-stavljena je generalizacija koja odgo-vara široj skupini problema. U ovom radu fokus je na tri tipa problema: minimizaciji broja spremnika (napra-viti razmještaj na način da se upotri-jebi što manji broj spremnika), pro-blemu odabira podskupa (odabrati najbolji podskup elemenata za raz-mještaj u spremnik u skladu s funkci-jom cilja), te minimizaciji veličine spremnika (kao pri uklapanju krojnih slika) [6].

2.2. Primjeri problema pakiranja

2.2.1. Jednodimenzionalni problemiJednodimenzionalni problem rezanja (engl. cutting-stock problem) pro-blem je koji se javlja u industriji tek-stila, papira i metala u kojima se ma-terijali pohranjuju u obliku smotaka određenih dimenzija. Ako je naru-čitelj zatražio isporuku više manjih smotaka materijala različitih dimen-zija, nastojanje dobavljača je iz što manje velikih smotaka materijala iz-rezati dijelove prema mjerama koje želi naručitelj. Svrha je smanjiti koli-činu otpada koja se dobije rezanjem materijala.Povezani problem je jednodimenzio-nalni problem pakiranja (engl. one-dimensional bin-packing problem)

kojem je svrha pronaći minimalni broj spremnika u koje bi se moglo smjestiti sve elemente skupa I.Iako su u suštini ova dva problema identična (dovoljno je zamijeniti po-jam velikog smotka s pojmom kutije i malog smotka s elementom), autori ih razlikuju prema strukturi manjih elemenata. Problem rezanja koristi se kada su dimenzije manjih smotaka materijala relativno homogene (ima ih svega nekoliko različitih), dok se problem pakiranja koristi kada su ele-menti heterogeni što podrazumijeva veći broj elemenata različitih dimen-zija.Oba problema pripadaju nadskupini problema minimizacije broja sprem-nika s obzirom na to da je svrha mi-nimizirati broj velikih smotaka ili broj kutija.Učestali problem pakiranja je i jedno-dimenzionalni problem naprtnjače (engl. one-dimensional knapsack problem). Na raspolaganju je naprt-njača kapaciteta C i n elemenata iz skupa I kojima je pridijeljena teži-na w i cijena p. Potrebno je odabrati takav podskup elemenata iz skupa I koji nakon pohrane u naprtnjaču do-nose najveći prihod, pri čemu njihova težina ne smije biti veća od kapaci teta naprtnjače W (1). Vrijednost xi ozna-čava pripadnost elementa i odabra-nom podskupu.

n

t.d.

(1)

Jednodimenzionalni problem naprt-njače pripada nadskupini problema odabira podskupa [6, 8].

2.2.2. Višedimenzionalni problemi odabira podskupa

Dvodimenzionalni problem naprtnja-če (engl. two-dimensional knapsack problem) sličan je svojoj jednodi-menzionalnoj inačici, s razlikom da je spremnik (naprtnjača) u ovom slu-čaju ploča dimenzija W×H, a zadan je skup elemenata I u kojem svaki dvo-dimenzionalni element ima određenu

cijenu pi. Svrha je pronaći podskup elemenata I’ koji donosi maksimalni prihod, odnosno podskup koji maksi-mizira vrijednost ( (oznaka xi

ozna čava pripada li element i odabra-nom podskupu elemenata: xi {0,1}, i I), a može se staviti u granice spremnika. Ovaj se problem u litera-turi spominje i kao dvodimenzionalni problem rezanja (engl. stock size cut-ting stock problem).Povezani problem je i problem pa-kiranja paleta (engl. pallet loading problem) kojem je svrha pronaći op-timalni razmještaj identičnih objeka-ta (kutija) koji se moraju staviti na paletu. Iako je ovdje riječ o 3D pro-blemu, njegovom se rješavanju pri-stupa na način da se najprije kutije rasporede na samo jedan sloj koji se potom multiplicira.2D problem naprtnjače moguće je generalizirati u tri dimenzije. Poseb-na takva podvrsta problema je pro-blem utovara (engl. container loa-ding problem, CLP) koji se pojavlju-je u transportnoj industriji poglavito u transportu brodskim spremnicima. Ovaj se problem može poistovjetiti sa 2D problemom naprtnjače, pri čemu je cijena elementa jednaka njegovom volumenu. Razlika između ova dva problema je u tome što CLP daje bo-lju učinkovitost kada se koriste veliki i izduženi spremnici. Uz to, CLP se uglavnom koristi za pakiranje velikog broja kutija čija je suma volumena približno jednaka volumenu spremni-ka. Također, svrha je pronaći takvo pakiranje elemenata koje bi maksimi-ziralo volumen koji ti elementi zauzi-maju. Pritom treba imati na umu sta-bilnost elemenata – ne smiju „ostati u zraku“ i ne smiju pasti jednom kada se spremnik pokrene [6].

2.2.3. Višedimenzionalni problem minimiziranja broja spremnika

Jednodimenzionalni problem paki-ranja može se generalizirati na više dimenzija sa svrhom minimizacije broja spremnika u koje je potrebno spremiti skup elemenata. U literaturi


su najčešće opisani pravokutni ele-menti kojima nije dozvoljeno roti-ranje.Inačica višedimenzionalnog proble-ma minimiziranja broja spremnika jest problem utovara više spremnika (engl. multi-container loading pro-blem, MCLP) i problem utovara na više paleta (engl. multi-pallet loading problem, MPLP).Kod MPLP-a pakiraju se elementi različitih dimenzija sa svrhom prona-laska minimalnog broja paleta po-trebnih za utovar. MPLP se razlikuje od MCLP-a u tome da je spremnik manji (palete) i postoje stroži uvjeti za stabilnost [6].

2.2.4. Minimizacija veličine spremnika

Problem minimizacije veličine sprem-nika javlja se u dvije ili više dimenzi-ja kada je potrebno pronaći minimal-nu veličinu spremnika koji bi bio dovoljno velik da se u njega spremi zadani podskup elemenata. Rješava-nje problema može biti različito: npr. minimizacija samo jedne dimenzije spremnika (npr. problem gniježđenja kod kojeg se minimizira duljina ma-terijala, a širina je fi ksna), minimiza-cija površine/volumena spremnika ili

minimiziranje polumjera kružnog spremnika.Problem raspoređivanja (engl. strip-packing problem) je problem koji svoju primjenu nalazi u odjevnoj in-dustriji pri čemu se krojni dijelovi moraju rasporediti u najbolji mogući raspored na materijalu kako bi se po-stigla njegova maksimalna iskoristi-vost. Općenitije, elementi skupa I moraju se rasporediti u pravokutni spremnik pri čemu je jedna dimenzi-ja spremnika poznata (svaki tekstilni smotak ima defi niranu širinu materi-jala), dok se druga dimenzija sprem-nika (duljina) mora minimizirati. Ele-menti (krojni dijelovi) su nepravilnog oblika. Takav oblik problema često se naziva i problem gniježđenja (engl. nesting problem).Problem minimizacije površine (engl. area minimization) pojavljuje se kada treba optimirati više od jedne dimen-zije spremnika. Primjer takvog pro-blema u dvije dimenzije je VLSI (engl. very large scale integrated cir-cuit) problem razmještaja pri čemu je potrebno pronaći minimalnu površi-nu pravokutne pločice na koju bi se mogao postaviti zadani skup pravo-kutnih modula.

Pakiranje kružnica (engl. circle pac-king) je zadatak kod koga je potreb-no pronaći kružnicu minimalnog polumjera koja može opisati zadani skup kružnica. Najčešće se pojavljuje u industriji kablova ili uljnih cjevo-voda [6].

2.3. Taksonomija problema pakiranja

S obzirom na općenitost Wäscherove defi nicije problema pakiranja i činje-nice da istraživači dolaze iz različitih područja, često se isti tip problema pojavljuje pod različitim imenima (kao što je to vidljivo iz uvoda). Iz tog razloga predložene su različite taksonomije temeljene na skupovima osnovnih tipova problema [9].Prvu taksonomiju problema pakira-nja predložio je Dyckhoff. Prema njegovoj klasifi kaciji problemi se di-jele prema četiri osnovna kriterija: dimenzionalnost, svrha zadatka, veli-ki objekti i mali objekti. Prema di-menzionalnosti problemi mogu biti 1D, 2D, 3D ili n-dimenzionalni, pri čemu je n veći od 3. Prema tipu za-datka problemi se dijele na one koji-ma je cilj rasporediti elemente kako bi se minimizirao ili broj spremnika ili veličina jednog spremnika te time

Tab.1 Taksonomija problema pakiranja prema Wäscheru

Problemi maksimizacije izlaza Problemi minizacije ulaza

IPPP (engl. identical item packing problem) – pro-blem pakiranja paleta

SBSBSP (engl. single bin size bin packing problem) – pro-blem pakiranja

SKP (engl. single knapsack problem) – problem naprtnjače i problem utovara spremnika

MBSBPP (engl. multiple bin size bin packing problem) – problem pakiranja s različitim veličinama kutija

MIKP (engl. multiple identical knapsack problem) – svrha je odabrati podskup elemenata za više istih naprtnjača; problem utovara više spremni-ka i problem utovara više paleta

SSSCSP (engl. single stock size cutting stock problem) – problem pakiranja kutija sa slabo heterogenim elementima

MHKP (engl, multiple heterogenous knapsack pro-blem) – inačica MIKP-a s različitim naprtnjačama

RBPP (engl. residual bin packing problem) – problem pakiranja kutija sa strogo heterogenim tipovima kutija

SLOPP (engl. single large object placement problem) – oblik slabo heterogenog SKP-a

MSSCSP (engl. multiple stock size cutting stock problem) – inačica SSSCSP-a s različitim tipovima kutija

MILOPP (engl. multiple identical large object place-ment problem) – inačica SLOPP-a s više identičnih naprtnjača

ODP (engl. open dimension problem) – problemi mini-mizacije dimenzije spremnika (npr. problem raspoređivanja) i problemi minimizacije površine

MHLOPP (engl. multiple heterogenous large object pla-cement problem) – inačica MILOPP-a s različitim naprtnjačama

RCSP (engl. residual cutting stock problem) – MSSCSP sa strogo heterogenim tipovima kutija.


smanjio „otpad“ (prema Wäscheru: minimizacija ulaza) i na probleme kojima je svrha naći što bolji podskup elemenata kako bi se maksimizirao prihod tih elemenata (prema Wäsche-ru: maksimizacija izlaza). Veliki su objekti spremnici kojih može biti: jedan, više različitih ili više identič-nih i u njih se spremaju mali objekti. Mali su objekti elementi podijelje-ni prema broju i stupnju homogeno-sti [6].Wäscher je revidirao Dyckhoffovu taksonomiju zadržavši kriterije di-menzionalnosti i svrhe zadatka, a re-vidirao je kategorije velikih i malih objekata, te dodao novu kategoriju: oblik malih objekata [6, 7].Sličnost elemenata klasifi cira se u tri skupine: identični, slabo heterogeni i strogo heterogeni elementi. Skup ve-likih objekata također se klasifi cira u tri skupine: jedan objekt (problem maksimizacije izlaza), skup identič-nih objekata ili skup heterogenih objekata. Za minimizaciju ulaza skup velikih objekata može se dodatno klasifi cirati kao: identični ili hetero-geni.Novom kategorijom defi nira se oblik malih elemenata koji mogu biti: pra-vilni (pravokutni, kružni ili cilindrič-ni elementi) ili nepravilni [7].Svojom taksonomijom Wäscher je predložio i novu nomenklaturu pro-blema (tab.1). Ime problema sastavlja

se navođenjem dimenzionalnosti pro-blema, potom oblikom ulaz nih obje-kata i defi niranjem tipa identifi cira-nog problema. Tako je 2-dimenzio-nalni pravokutni SKP (engl. single knapsack problem) dvodimenzional-ni problem naprtnjače s pravokutni-cima [7].

3. Metode detekcije preklapanja objekata

Najvidljivija karakteristika problema pakiranja i jedna od prvih prepreka s kojom se istraživači susreću, je geo-metrija likova. Prema defi niciji pro-blema pakiranja uvjet za nalaženje dopuštenog razmještaja elemenata u spremniku je da se nijedna dva ele-menta u razmještaju ne preklapaju i da su svi elementi raspoređeni unutar granica spremnika. Dok je odgovor na pitanje da li se dva lika preklapaju, ne preklapaju ili dodiruju trivijalno ljudskom oku, izrada odgovarajućeg računalnog modela koji bi mogao opisati ovaj problem netrivijalan je zadatak i barijera je za istraživače. Odabir dobrog modela nije samo pi-tanje kvalitete rada modela već i slo-ženosti implementacije.Formalno defi nirano, neka je skup koji se sastoji od i elementa u d-dimenzionalnom prostoru proble-ma. Kako bi se osiguralo nepreklapa-nje dvaju elemenata, za svaki par elemenata si i sj iz skupa S mora vri-jediti int(si) int(sj) = 0, pri čemu je int(s) unutrašnjost elementa s S. Ovaj uvjet dozvoljava dodirivanje elemenata. Nadalje, neka spremnik zauzima prostor , pri čemu vrijedi si C = si za svaki element si [9].U nastavku rada opisane su najčešće metode detekcije preklapanja koje se

pojavljuju u literaturi: rasterska me-toda (engl. raster method), izravna trigonometrija (engl. direct trigono-metry) i no-fi t poligon (engl. no-fi t polygon). Ove metode opisuju na koji se način elementi moraju postaviti jedan u odnosu prema drugom kako se ne bi preklapali. Opisana je i me-toda grafa ograničenja (engl. constra-int graphs) kojom se može izbjeći preklapajući razmještaj elemenata.

3.1. Rasterska metodaAko je prostor spremnika kontinui-ran, rasterskom metodom moguće ga je diskretizirati čime se dobiva mreža polja koju je moguće zapisati pomo-ću matrice.Na sl.2 prikazana je najjednostavnija metoda kodiranja elemenata. U ma-tricu se postavlja vrijednost 1 (ako se dio lika nalazi u rasterskom polju mreže) ili 0 (ako se lik ne nalazi u rasterskom polju mreže). Smještanje jednog objekta u spremnik odgovara zbrajanju matrice koja predstavlja razmještaj objekata i matrice koja opisuje objekt koji želimo umetnuti u razmještaj. Ako se pritom u nekom polju dobije vrijednost veća od 1, došlo je do preklapanja objekata [10].Na sl.3 prikazan je oblik kodiranja matrice kojim je moguće detektirati dodirivanje objekata te njihovo pre-klapanje. Vrijednost 1 koristi se za kodiranje ruba objekta, a vrijed-nost 3 za vrijednost unutrašnjosti ob-jekta. Ako se nakon zbrajanja matrice elementa s matricom razmještaja do-bije vrijednost veća ili jednaka od četiri, razmještaj nije dozvoljen jer je riječ o preklapanju ruba i unutraš-njosti jednog objekta ili preklapanju unutrašnjosti dvaju elemenata. Vri-jednosti manje od 2 označavaju da se

Sl.3 Metoda detekcije preklapanja rasterskom metodom

Sl.2 Rasterska metoda prikaza poligona


dva elementa ne preklapaju. Vrijed-nost 2 označava dodirivanje dvaju elemenata [11].Predložene su i neke složenije meto-de kodiranja [12]. Spremnik se može kodirati tako da mu je unutrašnjost označena znamenkama nula. Pikseli koji su na granici ili izvan spremnika kodiraju se na način da se u najdesni-ji piksel u retku matrice, koji je razli-čit od nule, postavi vrijednost 1 i ta se vrijednost inkrementalno povećava za jedan s desna na lijevo. Objekti se kodiraju slično, ali je i granica objekta označena vrijednošću nula. Ovakvim načinom kodiranja u sva-kom je pikselu prikazana vrijednost koja opisuje udaljenost za koliko je potrebno pomaknuti objekt u desno kako bi se postigao dopušteni razmje-štaj. Tako se u jednom koraku može preskočiti više piksela. Kada se od-redi optimalni razmještaj objekta u spremniku, objekt se kodira na isti način kao i spremnik [9, 10].Prednost rasterskih metoda prikaza je u tome da se jednostavnim prebro-javanjem ćelija u željenom smjeru može izračunati udaljenost na koju je potrebno pomaknuti objekt kako bi se izbjegao nedopušteni razmještaj u kojem se poligoni preklapaju, kao i mjesto na koje je potrebno smjestiti dva poligona kako bi se dodirivali. Ove metode jednostavne su za kodi-ranje, te mogu opisati konveksne i konkavne poligone.Nedostatak rasterske metode je me-morijska zahtjevnost i nemogućnost preciznog prikaza poligona s neorto-gonalnim bridovima čime se smanju-je geometrijska informacija o obliku poligona. Taj se problem može ispra-

viti povećavanjem preciznosti raste-ra, ali time se povećavaju zahtjevi nad memorijom i vrijeme provjere preklapanja.

3.2. Izravna trigonometrija i D-funkcija

Metoda izravne trigonometrije koristi se kada je poligone potrebno preciz-no prikazati bez gubitka informacija o njihovom obliku. Količina infor-macija tada je proporcionalna broju vrhova poligona. Metoda izravne tri-gonometrije korisna je zbog toga što sadrži testove za sjecište linija i pro-vjeru nalazi li se točka u poligonu. Za dobivanje te informacije, provode se do četiri testa (sl.4). Ovime je pretpo-stavljeno da su poligoni prikazani nizom vrhova i bridova [9].U prvom se koraku ispituje preklapa-ju li se pravokutnici koji omeđuju dva poligona (sl.4a). Ako to nije slučaj, poligoni se ne preklapaju. U suprot-nom, potrebno je ispitati da li se za svaki par bridova iz različitih poligo-na pravokutnici koji ih omeđuju pre-klapaju (sl.4b). Ako se nijedan takav par ne preklapa, ne preklapaju se ni poligoni. U suprotnom, za bridove kojima je otkriveno potencijalno pre-klapanje provodi se treći test. Trećim testom (sl.4c) ispituje se preklapanje para bridova, pri čemu je svaki brid iz drugog poligona. Ako je za sve pa-rove bridova odgovor negativan, pri-mjenjuje se i posljednji test, a u pro-tivnom se poligoni preklapaju. Četvr-tim testom ispituje se nalazi li se točka iz prvog poligona unutar dru-gog poligona i obrnuto. Ako to nije slučaj, poligoni se ne preklapaju (sl. 4e), u protivnom, došlo je do prekla-panja poligona (sl.4d).

Analiza bridova u trećem testu obav-lja se pomoću D-funkcije (2) koja daje relativnu poziciju točke P u od-nosu na usmjereni brid AB i defi nira se kao:

DABP = ((XA – XB)(YA – YP) – – (YA – YB)(XA – XP)= (2)

Ako je vrijednost DABP > 0, točka P nalazi se lijevo od brida AB (sl. 4f), ako je DABP < 0, točka P nalazi se desno od brida AB, a ako je DABP = 0, točka P nalazi se na bridu AB [13].Prednost metode izravne trigonome-trije jest mogućnost preciznog prika-za poligona, a njen je nedostatak nuž-nost provođenja mnogo računanja s decimalnim vrijednostima. Kod sva-ke promjene pozicije poligona mora se ponovno provjeravati da li se poli-goni preklapaju. Metoda D-funkcije najčešće se primjenjuje u iterativnim algoritmima za problem razmještaja.

3.3. No-fi t poligonNo-fi t poligon (engl. no-fi t polygon, NFP) popularna je metoda za prona-laženje područja u kojem se dva po-ligona ne preklapaju. Ova je metoda brža od metode izravne trigonometri-je, a omogućuje prikaz poligona po-moću bridova.NFPAB dvaju poligona A i B rezul-tantni je poligon dobiven operacijom klizanja poligona B oko fi ksnog poli-gona A, pri čemu oba poligona imaju fi ksnu orijentaciju (sl.5). Jedan vrh poligona B odabire se kao referentna točka. Staza koju opisuje referentna točka poligona B prilikom njegovog klizanja oko poligona A opisuje rub NFP-a. Prilikom klizanja poligoni A i B uvijek se moraju dodirivati, ali

Sl.4 Ispitivanja preklapanja metodom izravne trigonometrije


nikada preklapati. U slučaju zamjene uloga poligona A i B, NFPBA zarotiran je za 180° u odnosu na NFPAB [9].Unutrašnjost NFP-a sadrži sve pozi-cije u kojima se poligoni A i B prekla-paju. Provjera da li se poligoni pre-klapaju obavlja se ispitivanjem od-nosa referentne točke poligona B i NFP-a. Ako se referentna točka nala-zi izvan granica NFP-a, poligoni A i B se ne preklapaju. Ako se referentna točka nalazi na granici NFP-a, poli-goni A i B se dodiruju, a ako se refe-rentna točka nalazi unutar NFP-a, dva se poligona preklapaju.Rezultat se može proširiti i na pozici-je ishodišta poligona A različite od (0, 0). Ako se A nalazi na poziciji (x, y), referentna točka poligona B mora se translatirati za (-x, -y) prije ispitivanja relativne pozicije u odnosu na NFPAB. Tada se preklapanje otkriva provje-rom da li je rezultat oduzimanja po-zicije ishodišta poligona A i referent-ne točke poligona B unutar NFP-a.Opisani NFP naziva se outer-fi t NFP, a dodatno se razlikuje i inner-fi t NFP. Inner-fi t NFP nastaje klizanjem poli-gona po unutarnjoj strani spremnika čime se dobiva skup pozicija unutar spremnika u koje se može smjestiti klizajući poligon a da ne dođe do pre-klapanja [14].Kretanje jednog poligona oko drugog modelira se, ranije opisanim, kli-zećim algoritmom. Kako bi se osi-guralo da algoritam započne izvođe-nje u točki u kojoj se dva poligona ne

preklapaju, točku s najvećom y-koor-dinatom klizećeg poligona B potreb-no je smjestiti u točku s najmanjom y-koordinatom statičnog poligona A. Referentna točka poligona B defi nira prvi vrh NFP-a. Drugi vrhovi biraju se u smjeru obrnutom od kazaljke na satu nakon identifi ciranja para vrha i brida za sljedeći korak klizanja [11].Tri su mogućnosti za klizanje poligo-na: vrh bj klizi niz brid aiai+1, brid bjbj+1 klizi niz vrh ai ili brid bjbj+1 kli-zi niz brid aiai+1. Pomoću D-funkcije bira se kombinacija vrha i brida kli-zanja.Ako je jedan od poligona konkavan, postoji mogućnost da će klizanjem po klizećem bridu doći do preklapanja dvaju poligona. Za provjeru prekla-panja i izračuna dopuštene udaljeno-sti do poligona kako ne bi došlo do preklapanja, svaki vrh iz poligona B projicira se na statični poligon A za udaljenost klizajućeg brida statičnog poligona. D-funkcija se koristi za provjeru preklapanja između projici-ranog brida i bridova u statičnom po-ligonu A. Za bridove koji se prekla-paju, minimalna udaljenost od origi-nalne pozicije do točke preklapanja je maksimalna dozvoljena udaljenost za koju se B smije pomaknuti po kli-zećem bridu, a da ne dođe do prekla-panja.Za poligone koji mogu konstruirati NFP pomoću klizećeg algoritma kaže se da su jednostavno povezani, a takav je i rezultirajući NFP. Za poli-

gone koji nemaju to svojstvo rezulti-rajući NFP može sadržavati rupe. Klizeći algoritam neće moći identifi -cirati rupe, kao ni točke u kojima ne dolazi do preklapanja. Međutim, ovaj se nedostatak može ispraviti. Osnov-na je pretpostavka da rubovi poligona koji nisu pređeni nakon provođenja klizećeg algoritma potencijalno pred-stavljaju rupu. Ako se moguće pola-zište za klizeći algoritam može prona-ći na neposjećenim rubovima, onda se ekvivalentna klizeća operacija, u smjeru kazaljke na satu, može prove-sti kako bi se pronašle granica rupe (ili inner-fi t poligon) [9].Osim klizećeg algoritma, NFP se može izračunati pomoću Minkowski-jeve sume (engl. Minkowski sum) [15], te metodom dekompozicije ele-menata u poligone u obliku zvijezde ili u konveksne poligone [16-19].Iako je NFP dobar alat za detekciju odnosa između dvaju poligona, raču-nanje NFP-a nije trivijalan zadatak. Zbog zahtjevnosti implementacije NFP-a istraživači ne koriste njegove prednosti. Sve spomenute metode imaju svoja ograničenja, npr. ne mogu identifi cirati pozicije za gni-ježđenje poligona koje bi rezultirale višestruko povezanim NFP-om ili imaju mnogo internih petlji, a meha-nizmi za njihovu identifi kaciju podli-ježu izravnom testiranju [9].

3.4. Graf ograničenjaGrafovi ograničenja skup su usmje-renih acikličkih grafova koji se kori-ste za opisivanje relativnog odnosa između pravokutnih elemenata [6]. Za d-dimenzionalan problem, d gra-fova moguće je iskoristiti za opisiva-nje pozicije svakog pravokutnog ele-menta – za svaku se dimenziju koristi jedan graf. Težine bridova u grafu koriste se za rekonstrukciju početne pozicije elementa.Na primjer, za dvodimenzionalni pro-blem pravokutnici su opisani refe-rentnom točkom (npr. koordinatom donjeg lijevog vrha), širinom i visi-nom. Pri modeliranju grafova za opis razmještaja elemenata koriste se dva grafa – Gh i Gv. Graf Gh opisuje raz-

Sl. 5. Konstrukcija no-fi t poligona


mještaj elemenata u horizontalnom smjeru, dok graf Gv opisuje razmje-štaj elemenata u vertikalnom smjeru. U grafove se najprije dodaju ishodiš-ni čvorovi W u graf Gh i čvor S u graf Gv. Potom se u svaki graf dodaje novi čvor koji predstavlja istoimeni pravo-kutnik i tako redom dok se u grafove ne postave čvorovi za svaki pravo-kutnik. Brid od čvora a do b u grafu Gh označava da se pravokutnik a na-lazi lijevo od pravokutnika b, dok brid od a do b u grafu Gv označava da se pravokutnik a nalazi ispod pravo-kutnika b. U grafu Gh svakom se bri-du pridjeljuje težina koja odgovara duljini pravokutnika a, dok u Gv ta

težina odgovara širini pravokutnika a. Između svaka dva čvora koji se dodiruju smije postojati samo jedan brid. Težina brida od čvora W prema svim čvorovima koji se u rasporedu nalaze krajnje lijevo je 0. Isto vrijedi i za bridove od čvora S prema svim čvorovima koji se u rasporedu nalaze krajnje dolje.Na sl.8 prikazan je primjer pakiranja pravokutnika dobiven na temelju gra-fova ograničenja u horizontalnom smjeru (sl.6) i grafa ograničenja u vertikalnom smjeru (sl.7). Težine bri-dova nisu označene zbog pregledno-sti, no odgovaraju duljini, odnosno širini pravokutnika iz Gh i Gv.Grafovi ograničenja koriste se za re-konstrukciju pozicije svakog elemen-ta u konačnom razmještaju. Pozicija pravokutnika u razmještaju označava se x i y koordinatom referentne točke i pronalazi se računanjem najduljeg puta od početnog čvora grafa do čvo-ra koji predstavlja pravokutnik čiju poziciju se želi pronaći. Ukupna širi-na ili duljina razmještaja dobiva se pretraživanjem grafa.Kada se za generiranje razmještaja koriste grafovi ograničenja ne može doći do preklapanja elemenata [6].

4. Pristupi rješavanju problema pakiranja

U ovom poglavlju navedene su ka-rakteristične metode opisane u litera-turi koje se koriste za rješavanje pro-blema pakiranja.

4.1. Strategija dolje-lijevo

Strategija dolje-lijevo učestalo je ko-rištena strategija razmještanja pravo-kutnika koja iskorištava prednost normaliziranog razmještaja pravo-kutnika.Neka je zadan skup pravokutnika I u poretku L. Strategijom dolje-lijevo, za svaki se pravokutnik i I, prema poretku iz L bira krajnje donja i kraj-nje lijeva moguća pozicija razmješta-ja [6].Ovakav se razmještaj može postići u vremenskoj složenosti O(n2) [20].

Strategija dolje-lijevo često se koristi u kombinaciji s metaheurističkim al-goritmima (npr. genetski algoritam) za rješavanje problema pakiranja pra-vokutnika. Pritom je razmještaj pra-vokutnika prikazan nizom L koji je ujedno i jedinka. Dakle svaka jedinka prikazuje jedan razmještaj [21, 22].

4.2. Metoda omotnicaMetoda omotnica (engl. envelope) ili profi la (engl. profi les) korisna je pri-likom pakiranja pravokutnika prema određenom redoslijedu, jedan po je-dan [23]. Metoda omotnica koristi se za smanjivanje broja dohvatljivih (engl. feasible) pozicija razmještaja pravokutnika i I i to rezanjem dije-la dohvatljivog područja.Novi se pravokutnik postavlja u spremnik tako da njegov donji lijevi vrh ne bude ispod i lijevo od bilo ko-jeg gornjeg desnog vrha prethodno razmještenih pravokutnika. Granica mogućih dohvatljivih pozicija stepe-ničasti je uzorak (omotnica, profi l), a novi je pravokutnik moguće smjesti-ti samo tako da mu donji desni vrh dodiruje unutarnji vrh stepeničastog uzorka (točke na sl.9). Dodavanjem pravokutnika u razmještaj linija omotnice se širi, a broj dohvatljivih pozicija je konačan.

Sl.8 Rekonstruirani razmještaj dobiven na temelju grafova ograničenja

Sl.6 Graf ograničenja u horizontalnom smjeru

Sl.7 Graf ograničenja u vertikalnom smjeru

Sl.9 Grafi čki prikaz metode omotnice

Metoda omotnice može se koristiti u kombinaciji s drugim heuristikama poput strategije dolje-lijevo [23].

4.3. Metode apstraktnog prikazaRazmještaj se može prikazati kao lista poligona pri čemu je svaki poli-gon prikazan pomoću koordinata svojih vrhova. Nedostatak ovakvog prikaza razmještaja je taj što se po-moću njega može prikazati i razmje-štaj s preklapanjima, kao i taj da je


translaciju iz jednog nepreklapajućeg razmještaja u drugi zahtjevnije iz-vesti zbog translacije velikog broja vrhova. Mnoge heuristike koriste neki oblik apstraktnog prikaza raz-mještaja elemenata kako bi izbjegle nedostatke izravnog prikaza.Apstraktnim prikazom želi se prika-zati razmještaj opisivanjem odnosa između elemenata u razmještaju. Ap-straktni prikaz razmještaja potom se podvrgava algoritmu dekodiranja kako bi se dobila rekonstrukcija raz-mještaja [6].Jedan od primjera apstraktnog raz-mještaja su parovi nizova (engl. sequ-ence pair) [24]. Par nizova je par lista koje se sastoje od permutacija indek-sa n pravokutnika {1, 2, …, n} (npr. za n = 5, a = <2, 1, 4, 5, 3>, b = <2, 5, 1, 4, 3>). Odnos između pravokut-nika dekodira se prema relaciji:

(<…mi…mj…>, <…mi…mj …>) → → mi je lijevo od mj, (3)

(<…mj…mi…>, <…mi…mj …>) → → mi je ispod mj. (4)

Par nizova predstavlja pakiranje ele-menata čija se veličina može izraču-nati metodom detekcije najduljeg zajedničkog podniza. Metodom tra-ženja najduljeg podniza pronalaze se dimenzije razmještaja, a ako je svaki pravokutnik defi niran referentnom točkom, širinom i duljinom, moguće je rekonstruirati i koordinatu referent-ne točke pravokutnika, a time i pozi-ciju pravokutnika u razmještaju [25].Parovi nizova koriste se za modelira-nje grafova ograničenja. Na sl.8 pri-kazan je razmještaj pravokutnika za par nizova (<5, 3, 1, 4, 6, 2>, <6, 3, 2, 5, 1, 4>). Grafovi ograničenja često se koriste u kombinaciji s heuristič-kim metodama poput simuliranog ka-ljenja koje upravlja lokalnom pretra-gom pri izmjeni redoslijeda permu-tacija u nizovima [26]. Ova metoda uspješno se koristi za razmještanje pravokutnika u pravokutni spremnik s postotkom iskoristivosti prostora većim od 90 %.Algoritam koji koristi grafove ogra-ničenja za rješavanje problema paki-ranja složenosti je O(n2) [24]. Pobolj-

šanje je dano algoritmom FAST-SP pomoću kojeg se razmještaj traži izračunavanjem najduljeg zajednič-kog podniza u paru nizova, i to u O(n·log[log(n)]) složenosti [27]. Ko-rištenjem ovog pristupa nije potrebno konstruirati horizontalni i vertikalni graf ograničenja i tada računati naj-dulji podniz u grafu. Kao posljedica toga, algoritam FAST-SP može ispi-tati više parova nizova i dati bolji razmještaj u kraćem izvođenju.Neki autori ne iskorištavaju prednosti grafova ograničenja, već parove nizo-va interpretiraju kao redoslijed slaga-nja, pri čemu su sva pakiranja semi-normalizirana, tj. svaki poligon po-stavljen je maksimalno lijevo i dolje u skladu s trenutnom konturom za pakiranje. Ti algoritmi mogu biti slo-ženosti O(n2), ali i O(n·log(n)) [28].

4.4. Metode temeljene na nelinearnom programiranju

Pri rješavanju problema uklapanja krojnih slika koriste se i metode za-snovane na nelinearnom programira-nju poput Iterated Local Search Qua-si-Newton (ILSQN) [29]. Algoritam ILSQN koristi kvazi-Newtonovu me-todu za rješavanje optimizacijskog problema bez ograničenja u iterativ-noj lokalnoj pretrazi. Svrha lokalne pretrage je minimizirati količinu pre-klapanja poligona i izbjeći postavlja-nje elemenata izvan granica sprem-nika.Algoritam ILSQN, pri fi ksnoj širini spremnika, raspoređuje poligone po

pravokutnom spremniku bez među-sobnog dodirivanja. Početna duljina spremnika L određena je kao uda-ljenost između ruba krajnje lijevog i krajnje desnog poligona. Tijekom iz-vođenja algoritma do zadanog vre-menskog ograničenja izmjenjuje se rad dvaju slojeva: vanjskog i unutar-njeg (sl.10).Vanjski sloj traži optimalnu duljinu spremnika njenim iterativnim smanji-vanjem i povećanjem. Nakon ove rad-nje trenutni raspored poligona može postati nedohvatljiv, npr. poligoni mogu izlaziti izvan granica sprem-nika. Nedohvatljive slučajeve pobolj-šava rad unutarnjeg sloja stvarajući optimalna lokalna rješenja pozivom funkcije za minimizaciju preklapanja.Unutarnji sloj iterativni je algoritam lokalnog pretraživanja koji se sastoji od dvije metode – zamjena dvaju po-ligona i razmicanje poligona koji se preklapaju. Kod zamjene poligona biraju se dva nasumična poligona ko-jima se pri zadanoj duljini spremnika i fi ksnom rasporedu drugih poligona nastoji pronaći nova pozicija u raspo-redu s najmanjim preklapanjem. Me-toda razmicanja poligona potom si-multano djeluje na sve poligone u rasporedu primjenjujući kvazi-New-tonovu metodu za dobivanje optimal-nog rasporeda s minimalnim prekla-panjem u tom koraku.Prednost algoritma ILSQN je u tome što vodi računa o rotaciji poligona [29, 30].

Sl.10 Prikaz vanjskog i unutarnjeg sloja algoritma ILSQN


4.5. Algoritmi zasnovani na evolucijskom računanju

Problem pakiranja može se uspješno riješiti primjenom algoritama zasno-vanih na evolucijskom računanju. U literaturi je opisan pristup rješavanja pomoću genetskog algoritma (engl. Genetic Algorithm, GA) [31], algorit-ma optimizacije rojem čestica (engl. Particle Swarm Optimization, PSO) [32] i algoritma optimizacije koloni-jom mrava (engl. Ant Colony Optimi-zation, ACO) [33].Genetski algoritam metoda je za rje-šavanje problema pretraživanja i opti-mizacije zasnovana na evolucijskim principima iz prirode. Sastavni dio algoritma su kromosomi – jedinke koje prikazuju rješenje i čine popula-ciju jedinki. GA se sastoji od iterativ-ne procedure u kojoj se jedinke mogu reproducirati i time stvoriti nove je-dinke i novu populaciju. Reproducira-ti se mogu sve jedinke, ali bolje će jedinke imati veću vjerojatnost da za taj proces budu izabrane. Primjerenost (dobrota) jedinke određuje se evalua-cijom funkcije cilja. Nove jedinke nastaju križanjem čime preuzimaju dobra svojstva svojih roditelja. Lošije jedinke s vremenom nestaju iz popu-lacije. Neke od novih jedinki mogu mutirati nakon procesa križanja.Genetski algoritam daje dobra rješe-nja za problem pakiranja u kombina-ciji s nekim algoritmom lokalne pre-trage. Pri tome se GA koristi za odre-đivanje rasporeda poligona (jedinka u GA je permutacija poligona), dok se lokalna pretraga koristi za traženje razmještaja poligona.Algoritam lokalnog pretraživanja po-put kvazi-Newtonove metode koristi se za rekonstrukciju optimalnog raz-mještaja tako da se minimizira koli-čina „otpada“ što ujedno odgovara funkciji cilja kod genetskog algorit-ma. Funkcija cilja koja se optimira odgovara površini nezauzetog pro-stora spremnika kada se u njega raz-mjeste svi poligoni [34].U hibridizaciji s GA moguće je pri-mijeniti i algoritam za rješavanje dvodimenzionalnog problema gnijež-đenja nepravilnih poligona temeljen na algoritmu NFP i na načelu najni-žeg centra gravitacije (engl. lowest

gravity center, LGC) [31]. Prednost ovog algoritma je u tome što uspješno generira razmještaj poligona kod omogućene rotacije i uspješno rješa-va problem umetanja poligona u rupe nastale nakon uklapanja dvaju poli-gona. S obzirom na to da je prostor pretraživanja beskonačan jer svaka rotacija ili translacija bilo kojeg poli-gona dovodi do novog rasporeda, autori nastoje smanjiti prostor pretra-živanja raspoređivanjem poligona u točke NFP-a na temelju minimalnog gravitacijskog centra poligona. Po-stupak razmještanja poligona u ras-pored započinje izračunavanjem gra-vitacijskog centra poligona i odabi-rom referentne točke poligona. Po-tom se izračunava inner-fi t inačica NFP-a između poligona i spremnika. Poligon se smješta na poziciju s naj-nižim centrom gravitacije, pri čemu se njegova referentna točka mora na-laziti na rubu NFP-a (poligon time dodiruje rub spremnika). Na toj pozi-ciji poligon se rotira. Kako se nakon rotacije poligona dobiva drugačija pozicija gravitacijskog centra, za ko-načni odabir smještaja poligona oda-bire se onaj poligon koji nakon rota-cije ima minimalni centar gravitacije. Centar gravitacije računa se dijelje-njem poligona na trake (bridovi poli-gona projiciraju se na x-os, a druge dvije stranice paralelne su s y-osi) i računanjem gravitacijskog centra za svaku traku, nakon čega se računa ukupni centar gravitacije poligona. Budući da se poligoni u raspored gni-jezde jedan po jedan, kako bi se do-bilo što bolje iskorištenje spremnika ključno je pronaći najbolji redoslijed poligona. Kada bi se dijelovi sortirali po veličini i potom raspoređivali u spremnik, moguće je stvaranje velikih praznina između poligona i spremni-ka koju bi mogao popuniti neki manji poligon. Pristup rekurzivnog po-punjavanja rupa (engl. hole recur-sive nesting approach) rješava ovaj problem.Poligoni se sortiraju po veličini, od najvećeg prema najmanjem i tim se redom gnijezde. Pri gniježđenju poli-gona mogu nastati praznine u koje se može smjestiti jedan ili više manjih poligona. Kako bi se maksimizirala

iskoristivost praznina, rekurzivno se ispituje pristaje li neki od manjih po-ligona u nastalu prazninu. Ako prista-je, mijenja se redoslijed gniježđenja tako da se manji poligon gnijezdi prije poligona koji je uzrokovao praz-ninu.Ovako dobivena rješenja mogu se iskoristiti kao početne vrijednosti za GA. Za određivanje redoslijeda poli-gona autori koriste order-based ge-netski algoritam, pri čemu je kromo-som permutacija koja predstavlja po-redak poligona. Prva je jedinka ras-pored poligona poredanih po veličini, a ostale se jedinke dobivaju mutaci-jom početne. U procesu selekcije je-dinki koristi se proporcionalan izbor, a kao operator križanja koristi se order-based crossover [20]. Prilikom mutacije, dva gena u kromosomu za-mijene mjesto u poretku (s vjerojat-nošću mutacije između 0,1 i 0,2). Ovaj algoritam postiže bolje rezultate u minimizaciji visine spremnika, po-stotku iskoristivosti spremnika i raču-nalnom vremenu u usporedbi s algo-ritmom u [35].Genetski algoritam može se primije-niti i u kombinaciji s heurističkim metodama poput strategije dolje-lije-vo [36]. Pomoću GA pretražuje se prostor rješenja, a za dekodiranje rje-šenja koriste se strategija dolje-lije-vo (engl. bottom-left, BL) i strategija dolje-lijevo-ispuni (engl. bottom-left--fi ll, BLF) koja ujedno može popuni-ti praznine koje nastaju strategijom BL i to alokacijom najniže dovoljno velike regije. Dekodiranjem rješenja dobiva se raspored elemenata. Rješe-nje (najbolja jedinka) je niz cjelobroj-nih vrijednosti koje određuju redosli-jed. Za kodiranje jedinke koristi se kodiranje temeljeno na poretku (engl. order-based encoding). Pri ovakvom kodiranju prikladno je koristiti par-tially matched crossover (PMX) i order-based mutaciju kako bi se po-stigli dohvatljivi rasporedi. BLF stra-tegija daje bolja rješenja od BL stra-tegije razmještanja poligona.

4.6. Odabrani heuristički algoritmi

Pored ranije opisanih algoritama, u optimizacijskom procesu može se ko-


ristiti i algoritam simuliranog kalje-nja (engl. simulated annealing). Tada se za prikaz razmještaja koristi uređe-na lista elemenata, a neka se heuri-stička metoda koristi za dekodiranje razmještaja [14].Kako bi se osiguralo stvaranje do-hvatljivih rasporeda koristi se kon-cept regije bez kolizija (engl. collisi-on free region). Regija bez kolizija područje je unutar spremnika u koji se može smjestiti poligon bez da dođe do preklapanja s prethodno razmje-štenim poligonima.S obzirom da su dosadašnji algoritmi za giljotinsko pakiranje bili primje-njivani samo na pravokutnicima, is-traživanju giljotinskog pakiranja pri-donio je algoritam za giljotinsko pa-kiranje konveksnih poligona [37].Pri pakiranju poligona nepravilnih oblika, autori ih često aproksimira-ju najmanjim opisanim pravokutni-kom i tada koriste neku od metoda za pakiranje pravokutnika. Nedostatak ovog pristupa je velika količina otpa-da između rubova opisanog pravo-kutnika i aproksimiranog poligona.

5. ZaključakU radu je sustavno prestupljeno pro-blemu pakiranja, pri čemu je dat pre-gled radova promatrane problema tike.Rezultat istraživanja su identifi cirana područja za budući rad i daljnje istra-živanje. Prema literaturi, u 2D paki-ranju, najviše se istraživalo područje razmještaja pravokutnika u pravo-kutni spremnik. Razvijene su meto-de koje daju optimalno iskorištenje spremnika s više od 90%.Manje istraženo područje je područje pakiranja konkavnih poligona u pravo-kutni spremnik, kao i pakiranje kon-kavnih poligona u konkavni spremnik.Spomenuti problem naročito bi bio primjenjiv u odjevnoj i obućarskoj industriji gdje konkavne spremnike mogu predstavljati materijali poput kože koji mogu imati i rupe oštećenja koja se manifestiraju kao rupe. Paki-ranje nepravilnih poligona u konkav-ne spremnike predstavlja znanstveni izazov, od načina računalnog prikaza spremnika i poligona, metode detek-cije preklapanja, te izrade algoritma

koji bi mogao napraviti ostvariv raz-mještaj poligona.Perspektivu za buduća istraživanja ima i metoda izrade giljotinskog pa-kiranja za konkavne poligone, kao i izrada algoritama za automatsko ra-čunalno uklapanje krojnih slika na materijalu s uzorcima.

Ovaj rad je fi nancirala Hrvatska za-klada za znanost projektom 3011 Pri-mjena matematičkog modeliranja i inteligentnih algoritama pri kon-strukciji odjeće.

L i t e r a t u r a :

[1] Zelenika R., A. Grilec Kaurić: Ocjena ekonomskog položaja tek-stilne i odjevne industrije u Repu-blici Hrvatskoj, Ekonomska misao i praksa 2 (2011.), 543-566

[2] Butorac G. i sur.: Hrvatska tek-stilna industrija u Europskoj uniji - konkurentnost i značenje za uku-pno gospodarstvo, Tekstil 63 (2014.) 3–4, 113-125

[3] Pavunc M. i sur.: Tekstil u kontek-stu održivog razvoja, Tekstil 63 (2014.) 5–6, 195-203.

[4] Ćulahović B.: Sadašnje stanje i razvojne mogućnosti tekstilnog kompleksa Jugoslavije, Tekstil 35 (1986.) 12, 1073-1085

[5] Dyckhoff H.: A typology of cut-ting and packing problems, Euro-pean Journal of Operational Re-search 44 (1990) 2, 145-159

[6] Egeblad J.: Heuristics for Multidi-mensional Packing Problems, Københavns Universitet, Faculty of Science, Datalogisk Institut, Department of Computer Science, PhD Thesis, 2008

[7] Wäscher G., et al: An improved typology of cutting and packing problems, European Journal of Operational Research 183 (2007) 3, 1109-1130

[8] Kellerer H., et al: Knapsack Prob-lems, Springer, Berlin 2004.

[9] Bennell J. A., J.F. Oliveira: The geometry of nesting problems: A tutorial, European Journal of Op-erational Research 184 (2008) 2, 397-415

[10] Oliveira J.F.C., J. Ferreira: Algo-rithms for nesting problems, Ap-plied Simulated Annealing, René V. V. Vidal (Ed.) 396 (1993), 256-273

[11] Segenreich S.A., L.M.P.F.Braga: Optimal nesting of general plane fi gures: A Monte Carlo heuristical approach, Computers & Graphics 10 (1986) 3, 229-237

[12] Ramesh Babu A., N. Ramesh Babu: A generic approach for nesting of 2-D parts in 2-D sheets using genetic and heuristic algo-rithms, Computer-Aided Design 33 (2001.) 12, 879-891

[13] Mahadevan A.: Optimization in Computer-aided Pattern Packing (Marking, Envelopes), North Car-olina State University, Ph.D. The-sis, 1984.

[14] Sato A.K. et al.: An algorithm for the strip packing problem using collision free region and exact fi t-ting placement, Computer-Aided Design 44 (2012) 8, 766-777

[14] Sato A. K., et al: An algorithm for the strip packing problem using collision free region and exact fi t-ting placement, Computer-Aided Design 44 (2012.) 8, 766–777

[15] Ghosh P. K.: An algebra of poly-gons through the notion of nega-tive shapes, CVGIP: Image Un-derstanding 54 (1991.) 1, 119–144

[16] Burke E. K., et al: Complete and robust no-fi t polygon generation for the irregular stock cutting problem, European Journal of Op-erational Research 179 (2007.) 1, 27–49

[17] Dean H. T., et al: An improved method for calculating the no-fi t polygon, Computers & Operations Research 33 (2006.) 6, 1521–1539

[18] Bennell J. A., Song X.: A compre-hensive and robust procedure for obtaining the nofi t polygon using Minkowski sums, Computers & Operations Research 35 (2008.) 1, 267–281

[19] Bennell J. A., et al: The irregular cutting-stock problem - a new pro-cedure for deriving the no-fi t poly-gon, Computers & Operations Re-search 28 (2001.) 271–287

[20] Chazelle B.: The Bottom-Left Bin-Packing Heuristics: An Effi -cient Implementation, IEEE Tran-sactions on Computers c–32 (1983.) 8, 697–707

[21] Jakobs S.: On genetic algorithms for the packing of polygons, Euro-pean Journal of Operational Re-search 88 (1996.) 1, 165–181

[22] Dowsland K. A., et al: An algo-rithm for polygon placement using


a bottom-left strategy, European Journal of Operational Research 141 (2002.) 2, 371–381

[23] Art R. C.: An approach to the two dimensional, irregular cutting stock problem, IBM Cambridge Scientifi c Center, Technical Re-port 36. Y08, 1966.

[24] Murata H., et al: VLSI module placement based on rectangle-packing by the sequence-pair, Computer-Aided Design of Inte-grated Circuits and Systems, IEEE Transactions on 15 (1996.) 12, 1518–1524

[25] Tang X. et al: Fast Evaluation of Sequence Pair in Block Placement by Longest Common Subse-quence Computation, Design, Au-tomation and Test in Europe Con-ference and Exhibition 2000. Pro-ceedings, Paris 2000., 106–111.

[26] Downsland K. A.: Some experi-ments with simulated annealing techniques for packing problems, European Journal of Operational Research 68 (1993.) 3, 389–399

[27] Wong D.F., Tang X.: FASTSP: A Fast Algorithm for Block Place-

ment based on Sequence Pair, De-sign Automation Conference, 2001. Proceedings of the ASP-DAC 2001. Asia and South Pa-cifi c, Yokohama 2001., 521 – 526.

[28] Pisinger D.: Denser Packings Ob-tained in O (n log log n) Time, INFORMS Journal on Computing 19 (2007.) 3, 395–405

[29] Imamichi T.: Nonlinear program-ming based algorithms to cutting and packing problems, Kyoto Uni-versity, Ph.D. Thesis, 2009.

[30] Imamichi T., et al: An iterated lo-cal search algorithm based on non-linear programming for the irregu-lar strip packing problem, Discrete Optimization 6 (2009.) 4, 345–361

[31] Liu H., He Y.: Algorithm for 2D irregular-shaped nesting problem based on the NFP algorithm and lowest-gravity-center principle, Journal of Zhejiang University SCIENCE A 7 (2006.) 4, 570–576

[32] Shalaby M. A.: A Particle Swarm Optimization Algorithm for a 2-D Irregular Strip Packing Problem, American Journal of Operations Research 3 (2013.) 2, 268–278

[33] Burke E., Kendall G.: Applying ant algorithms and the no fi t poly-gon to the nesting problem, Ad-vanced Topics in Artifi cial Intel-ligence, Springer, Berlin 1999., 453–464.

[34] Fujita K., et al.: Hybrid approach for optimal nesting using a genetic algorithm and a local minimization algorithm, Proceedings of the 19th annual ASME design automation conference 65 (1993.), 477–484.

[35] Kang K., et al: A hybrid genetic algorithm with a new packing strategy for the three-dimensional bin packing problem, Applied Mathematics and Computation 219 (2012.) 3, 1287–1299

[36] Hopper E., Turton : A genetic al-gorithm for a 2D industrial pack-ing problem, Computers & Indus-trial Engineering 37 (1999.) 1, 375–378

[37] Han W., et al: Construction heuris-tics for two-dimensional irregular shape bin packing with guillotine constraints, European Journal of Operational Research 230 (2013.) 3, 495–504

SUMMARYComputer-based methods for solving of packing problems at marker making

D. Domović, T. RolichIn this paper an overview of algorithms for automated marker making problem has been presented. This problem has been a fi eld of interest in computer science within the scope of packing problem algorithms. Packing problem is a problem in which a set of items needs to be placed within the boundaries of a container without overlapping. The goal is to minimize the waste area between polygons, i.e. to reduce the area of a container. Considering the fact packing problems arise in various industries, in this paper an overview of packing problems and its taxonomy is presented, alongside an overview of overlapping detection methods such as raster method, no-fi t polygon, direct trigonometry, D-functions and constraint graphs. Also, some of the existing problem solving approaches have been described.Key words: packing problem, genetic algorithm, overlap detection, automatic marker making, lay planUniversity of Zagreb, Faculty of Textile TechnologyDepartment of Basic, Natural and Technical SciencesZagreb, Croatiae-mail: [email protected]; [email protected]

Received July 2, 2015

Rechnergestützte Methoden für Verpackungsprobleme bei SchnittbildeinfügungIn diesem Artikel wird ein Überblick über Algorithmen für die Untersuchung des zweidimensionalen Problems der automatischen Schnittbildeinfügung dargestellt. Dieses Problem ist ein Interessengebiet in der Informatik im Rahmen der Algorithmen für Verpackungsprobleme gewesen. Verpackungsproblem ist ein Problem, in dem ein Satz Einzeltei-le innerhalb der Grenzen eines Behälters gesetzt werden muss, ohne sich zu überschneiden. Das Ziel ist, die Fläche des unbenutzten Bereichs zwischen Polygonen zu vermindern, d.h. die Fläche des Behälters zu verringern. Da das Verpackungsproblem in verschiedenen Industriezweigen vorhanden ist, wird in diesem Artikel ein Überblick über Verpackungsprobleme und derer Taxonomie, neben einem Überblick über Überschneidungsnachweismethoden wie Rasterverfahren, No-fi t Polygon, direkte Trigonometrie, D-Funktionen und Beschränkungsdiagramme dargestellt. Auch einige der vorhandenen Algorithmen für die Lösung der Verpackungsprobleme werden beschrieben.

K. VAN WERSCH: Monfortsovi sušionici za denim – koncepcija mogućnosti oplemenjivanja denima,Tekstil 64 (9-10) 322-324 (2015.)322

Monfortsovi sušionici za denim – koncepcija mogućnosti oplemenjivanja denima

Kurt van Wersch, dipl.ing.Monforts GmbH

Prikaz

Brzo mijenjanje mode neprestano po-stavlja nove zahtjeve na tekstilne op-lemenjivače, s uvijek novijim speci-fi kacijama, posebno za oplemenjiva-nje denima.Oplemenjena denim tkanina u rašire-nom stanju je daljnja mogućnost za oplemenjivače u budućosti.S najnovijim procesnim inženjer-stvom i inovativnom strojnom tehno-logijom, Monforts nudi ekonomični i ekološki savršen stroj i procesni pro-gram za oplemenjivanje denima. Pre-bojavanje, efektivno bojadisanje, ti-sak, specijalne predobrade, nasloja-vanja i funkcionalizacija trenutno su žarišta zanimanja u području denima, za dizajnere, tkalce i oplemenjivače. Trend je džins u bojama, traže se spe-cijalni efekti za funkcionalizaciju kao npr. različite hidrofobne ili hidrofi lne obrade, obrade za postizanje otpor-nosti na gorenje i sl. Wellness je novi slogan za specijalne obrade denima.Monforts će ubuduće izvještavati o ovim temama u publikaciji Monforts World Denim.

Prebojavanje sirove denim tkanine s reaktivnim bojilima primjenom Econtrol® procesaTvrtka Monforts nudi veliki raspon procesa i sušionika za oplemenjiva-nje, odnosno obradu denima.Oplemenjivanje sirove denim tkanine nakon čišćenja i smuđenja te za pred-obrađenu i pretpranu tkaninu u raši-renom stanju, moguće je provesti npr. impregniranjem na fularu (valjcima),

nanosom pjene, različitim postupci-ma škrobljenja te rasteznih sušionika i ispravljača potke, sušionika i komo-ra za kompresivno skupljanje.Procesi i sušionici (komore) se mogu upotrijebiti za odškrobljavanje, mer-ceriziranje, ljuštenje, kontinuirano bojadisanje, jednostrano ili dvostrano efektno oplemenjivanje i različite funkcionalne obrade ili mogućnosti naslojavanja sa svrhom dobivanja po-sebnih efekata.U ovom prikazu se razmatra Econ-trol® proces prebojavanja sirovih denim tkanina.

Što je Econtrol® proces?Econtrol® je proces u kojem se im-pregniranje i sušenje uključuje u po-stupak kontinuiranog bojadisanja u kojem se reaktivna bojila fi ksiraju na celulozni materijal tijekom sušenja. Medij za fi ksiranje je kontrolirana

mješavina vodene pare i zraka. Fiksi-ranje se provodi pri rasponu tempera-tura od 110 do 130 oC te sa sadržajem vodene pare od 25 vol. % u zraku ti-jekom 2-3 minute.Povećanje temperature unutar mate-rijala koji se obrađuje na 68 oC tije-kom sušenja i 25%-tni sadržaj vode-ne pare u optočnom zraku su čimbe-nici koji utječu na fi ksiranje bojila na materijal, sl.1.

Provedba procesa prebojavanjaSmuđena sirova denim tkanina se im-pregnira u kupelji s reaktivnim boji-lom (u ovom primjeru upotrijebljena su Levafi x, odnosno Remazol bojila). Uz bojilo, upotrebljena su sljedeća sredstva: sredstvo za kvašenje Erkan-tol As (1-3 g/l), sredstvo za inhibi-ciju migracije bojila impregniranog na materijal, Levalin MIP (5-10 g/l), Na2CO3 (količine u ovisnosti o kvali-teti i vrsti primijenjenog bojila), sl.2.

Sl.1 Temperatura materijala tijekom sušenja kao funkcija sadržaja vodene pare u optočnom zraku

K. VAN WERSCH: Monfortsovi sušionici za denim – koncepcija mogućnosti oplemenjivanja denima, Tekstil 64 (9-10) 322-324 (2015.) 323

Sl.2 Uzorci obojenog denima: a) lice, b) naličje, c) lice nakon pranja s kamenom, d) lice nakon pranja s enzimom

70 g/l Ramazol Black NF; 20 g/l Na2CO3;

14 ml/l NaOH (50%-tne)

20 g/l Ramazol Turquoise G133;

10 g/l Na2CO3; 7 ml/l NaOH (50%-tne)

20 g/l Levafi x Red CA; 10 g/l Na2CO3;

5,7 ml/l NaOH (50%-tne)

20 g/l Levafi x Brown E-2R; 10 g/l Na2CO3;


20 g/l Levafi x Orange CA; 10 g/l Na2CO3;


20 g/l Levafi x Gelb CA; 10 g/l Na2CO3;


Neobrađeni materijal

K. VAN WERSCH: Monfortsovi sušionici za denim – koncepcija mogućnosti oplemenjivanja denima,Tekstil 64 (9-10) 322-324 (2015.)324

Sl.3 Shematski prikaz procesa oplemenjivanja

impregnacija

provođenje materijala

sušenje sušenjesušenje pranje-ispiranje

injekciranje vodene pare

Sl.4 Prikaz potrošnje kemijskih sredstava u različitim procesima obrade denim proizvoda

t/god

Rad u tri smjene, proizvodnost 40 m/min.

Konvencionalni procesi

Novi procesi

Tijekom zračnog prolaza, bojilu se daje vrijeme za difuziju unutar vlak-na. Ovisno o površinskim masama denim tkanina na kojima se provodi prebojavanje, mogu biti upotrijeblje-ni predsušionici s infracrvenim zrače-njem (IR sušionici). Postupak sušenja se nakon toga nastavlja obradom od 2 do 3 minute u sušionicima s optoč-nim zrakom na temperaturi od 110 do 130 oC (ovisno o površinskoj masi) sa 25 %-tnim (volumnim) sadržajem vodene pare u zraku unutar cirkula-cijske komore. Obojadisana tkanina se nakon toga pere, suši te može biti dalje obrađena prema potrebi, sl.3.Ekološki i ekonomični Econtrol®pro-ces je iskorak prema zaštiti okoliša – Izbjegavanje je bolje nego zbrinja-vanje.Usporedbom s procesom impreg-nacija-sušenje/impregnacija-parenje (pad-dry/pad-steam) u kojem se upo-trebljava 250 g/l soli, ili s procesom impregniranje-sušenje/ termofi ksira-nje (pad-dry/bake) u kojem se upo-trebljava 150 g/l uree, Econtrol® pro-ces zahtijeva samo 10-20 g/l Na2CO3 i/ili 5-15 ml 50 %-tne otopine NaOH, sl.4.Uz proizvodni učinak 40 m/min tka-nine prosječne površinske mase do-biveni su sljedeći rezultati ispusta na godišnjoj razini:

a) Pad-dry-pad steam proces - 543 t soli u otpadnoj vodi;

b) Pad-dry-bake proces - 325 t uree, dijelom u vodi dijelom u zraku;

c) Econtrol® pproces - 21-52 t Na2CO3 i/ili NaOH u otpadnoj vodi, u ovisnosti o uvjetima.

S ovim ekonomičnim i ekološki pri-hvatljivijim procesom bojadisanja, oplemenjivači denim tkanina imaju velik raspon mogućnosti za preboja-vanje sirovih denim tkanina. Također, više vrsta bojadisanja može se inte-grirati u liniju za oplemenjivanje.Detaljnije informacije iz tvrtke Mon-forts GmbH & Co mogu se dobiti na

zahtjev ili od uglednih proizvođača bojila.Denim je „vječno mlad“, s vremana na vrijeme ponovno dolazi novi de-nim, bez konkurencije po obliku, boji i dizajnu. Industrija denima ide pre-ma razvoju i širenju proizvodnje i udjela na tržištu, s novim varijanta-ma i sve većom kvalitetom. Monforts podupire industriju denima svojim inovativnim sustavima za oplemenji-vanje kako bi njihovi partneri proiz-vodili visokokvalitetne proizvode te bili u što boljem položaju s obzirom na stalno promjenjive zahtjeve trži-šta. (Prevela A. Vinčić)

U Zagrebu održan seminar Problematika higijene i glačanja u praonicama rublja, Tekstil 64 (9-10) 325-332 (2015.) 325

U Zagrebu održan seminar Problematika higijene i glačanja u praonicama rublja

Prikaz

Hohenstein Institute u suradnji s Tek-stilno-tehnološkim fakultetom Sveu-čilišta u Zagrebu organizirao je 24. rujna 2015. seminar pod nazivom ”Problematika higijene i glačanja u praonicama rublja”. Seminar je održan u Vijećnici Hrvatske gospo-darske komore, Rooseveltov trg 2, Zagreb, a održao ga je Ludger v. Schoenebeck, dipl.ek. sa Instituta Hohenstein, uz simultano prevođenje na hrvatskih jezik.Predsjednica Organizacijskog odbora prof. Tanja Pušić pozdravila je pri-sutne i zahvalila im na dolasku i su-djelovanju na ovom seminaru, zaže-ljevši da obogate svoja znanja te da ih prenesu u svoje radne organizacije.Prisutne je pozdravila i predsjednica Sektora za tekstilnu i kožnu indu striju HGK, Jagoda Divić i Tajana Kesić Šapić, direktorica Centra za poduzet-ništvo, inovacije i tehnološki razvoj.Pozdrave okupljenima uputila je i de-kanica Tekstilno-tehnološkog fakul-teta Sandra Bischof, uz uvodno pre-davanje o Fakultetu.Nakon uvodnih riječi radni dio Semi-nara iznio je Ludger v. Schoene-beck, renomirani stručnjak za pod-ručje pranja i njege tekstila s Instituta Hohenstein.Predavanja o higijeni u pranicama rublja podijelio je u pet tematskih cje-lina.U prvom je dijelu predstavio Institut Hohenstein (The Hohenstein Insti-tute). Obitelj Mecheels osnovala je 1946. godine ovaj institut, pod čijim vodstvom ga razvijaju: Prof. Dr.-Ing. Otto Mecheels (1946. – 1962.), Prof. Dr. rer. nat. Juergen Mecheels (1962.

– 1995.) a od 1995. godine Prof. Dr. Stefan Mecheels.Temeljne kompetencije Instituta:1. Neovisni institut za ispitivanje,

savjetovanje i nadzor;2. Nekomercijalna istraživanja, istra-

živanja za naručitelje iz industrije;3. Akademija za daljnja usavršava-

nja i edukaciju.Institut daje podršku korisnicima iz cijelog svijeta, s oko 720 zaposlenika, od kojih je 370 u glavnom sjedištu u Bönnigheimu, u Njemačkoj. Osim Njemačke, u Europi imaju podružni-ce u Bugarskoj, Litvi, Rumunjskoj, Rusiji, Mađarskoj, Vel. Britaniji i Bjelorusiji.U Americi imaju podržnice u Brazilu, Dom. Republici, Salvadoru, Gvate-mali, Hondurasu, Kolumbiji i Meksi-ku, Peruu i SAD-u.U Aziji imaju podružnice u Bangla-dešu, dvije podružnice u Kini, Hong Kongu, četiri u Indiji, Indoneziji, Kambodži, Burmi, Pakistanu, Šri Lanki, Siriji, Tajlandu, Turskoj, Uz-

bekistanu i Vijetnamu. Na afričkom kontinentu podružnica im se nalazi u Maroku.Ključne kompetencije mogu se svr-stati u sljedeća područja:Psihologija odijevanja, Obrade tek-stila, Odjevna tehnologija, Kolorime-trija/Ocjena bjeline, Funkcionalne tekstilije, Higijena-okoliš-zdravlje, UV zaštita tekstila, PPE (osobna za-štitna oprema) Ispitni centar/ Certi-fi cirano tijelo, Ispitivanje tekstila· na licu mjesta, Ispitivanja za potrošače.Institut Hohenstein ima mnogo akre-ditiranih laboratorija i certifi kacijsko je tijelo za akreditacije i certifi kacije, prikazane na sl.1.U drugom dijelu prikazani su zakon-ski propisi i standardi u profesional-noj obradi tekstila.Zakonodavni/službeni i održivo/nor-mativni propisi za obradu komercijal-nog i bolničkog rublja, rublja za po-trebe prehrambene industrije i rublja iz staračkih domova prikazani su u tab.1.

Sl.1 Akreditacija i certifi kati koje izdaje Institut Hohenstein

U Zagrebu održan seminar Problematika higijene i glačanja u praonicama rublja, Tekstil 64 (9-10) 325-332 (2015.)326

Tijekom izlaganja detaljnije se govo-rilo o normi HRN EN 14065, odnosno RABC / RAL znaku kvalitete 992.Svrha norme HRN EN 14065 je po-stići sustav upravljanja koji može učinkovito i dosljedno osigurati uslu-

gu opranog rublja mikrobiološke kvalitete koja je potrebna za određe-nu namjenu.HRN EN 14065 - Tekstil u postupku pranja - sustav kontrole bioonečišće-nja, koji omogućuje sustavno praće-

nje mikrobiološke kvalitete rublja ti-jekom obrade i pripreme za određene sektore obuhvaća:1. Područje2. Normativne reference3. Termine i defi nicije4. Opća načela i zahtjeve5. Usklađivanje sa sustavom za up-

ravljanje kvalitetom6. Primjenu analize rizika i kontrolu

sustava bioonečišćenja.Područje RABC pristupa vrijedi u tržišnim sektorima rublja gdje je po-trebna kontrola bioonečišćenja, npr. lijekovi, medicinski uređaji, hrana, zdravstvo i kozmetika.Sedam načela HRN EN 14065 – RABC su sljedeća:1. Lista mikrobioloških rizika i lista

kontrolnih mjera– Procjena razine rizika od bioonečišćenja tekstila

2. Određivanje kritičnih kontrolnih točaka (CCP) i kontrolnih točaka

3. Ciljane razine i tolerancije za sva-ku CCP u svrhu osiguranja de-fi nirane mikrobiološke kvalitete tekstila

4. Sustav praćenja svake CCP5. Korektivne mjere6. RABC sustav provjere - Validaci-

ja i revalidacija CCP-a (najmanje sva kih 12 mjeseci)

7. DokumentacijaRAL značajke i razlike RAL-a u od-nosu na ostale sustave upravljanja prikazane su u tab.2.U trećem dijelu seminara prikazane su osnove sustava upravljanja kvali-tetom za uslužne tvrtke s tekstilom. Tvrtke koje se bave uslugom najma i njege tekstila za sustavno upravljanje

Tab.1 Zakonodavni/službeni i održivo/normativni propisi za obradu komercijalnog i bolničkog rublja

Zakonski Službeni NormativniZakon o prevenciji infekcijaZakon o medicinskim proizvodimaNjemački zakon o sigurnosti i zaštiti na raduPropisi o biološkim sredstvimaPropisi o otpadnim vodama (Dodatak 55)

RKI preporuke (bolnički, medicinski proizvodi, starački domovi itd.)RKI lista (procesi pranja i dezinfekcije)BGV A1 načela prevencijeBGR 500, Sect. 2.6 Rad praoniceTRBA 250/GUV-R250 (Tehnički zakoni za rad s biološkim materijalom u zdravstvenom sektoru)S 050 (TA 2048): Informacije Udruženja za praonice o pranju proizvoda s rizikom infekcije za zaposlenike. Dodatak 4. razvrstavanje rublja s povećanom opasnošću od rizika.

RAL-GZ 992/1 za komercijalno rubljeRAL-GZ 992/2 za bolničko rubljeRAL-GZ 992/3 za rublje iz prehrambene industrijeRAL-GZ 992/4 za rublje u staračkim domovimaNorma: HRN EN 14065 Tekstil – Tekstil u postupku pranja– sustav kontrole bioonečišćenja(RABC)

Tab.2 Usporedba značajki RAL sustava upravljanja kvalitetom

Značajke i razlike RAL-a u odnosu na ostale sustave upravljanja

CBA 1)

(Skala: 0- loše, 5 – dobro)RAL GZ 992 EN 14065

Prepoznatljivost po neutralnosti

Značajan po službenim priznanjimaNeovisan, neutralna kvaliteta i ispitivanje po službenom po-stupku odobravanjaSvjedodžba o kvaliteti od službenog tijela (certifi kat)Institucionalno osigu-ravanje državne zna-nosti i tehnologijeNepravilno korištenje Znaka kvalitete je kažnjivo / statutarni nadzor tržišta

5 15 1

5 15 1

5 1

5 1

Vanjski nadzor certifi ciranog tijela (ISO 17025)

obvezno 5 1

Radnje u slučaju nepoštivanja specifi kacija / povlačenje

obvezno 5 1

Nenajavljene vanjske revizije obvezno 5 3 (?)Nenajavljene slučajne revizije

obvezno 5 1

Upravljanje procesom / sigurnost procesa / mogućnosti optimizacije na mjestuOčuvanje vrijednosti tekstila / održivost

5 15 1

Upravljanje higijenom 5 5Granične vrijednosti (legalne) 5 5Prolazne i orijentacijske vrijednosti 5 3 (?)Dezinfekcija u procesu pranjaBaktericidi i virucidi

obvezno 5 1

Obveza čuvanja specifi kacija 5 3 (?)jeftino (za higijenu bitne dijelove) 2 2


Tab.3 Sustav upravljanja kvalitetom u odjelu za prijam rublja / sortiranje

Potencijalni rizici Kritične kontrolne točke

Granične vrijednosti/tolerancije

Praćenje Korektivne mjere

Rizici:• Kontaminacija zraka bakterijama, tran-

sportni spremnici, površine i osoblje.

Vrijeme zadržavanja rublja prije pranja

72 sata Organizacijski plan

Poboljšati organi-zacijsku strukturu

Preventivne mjere:• Dostatan prostor• Kontrolirana cirkulacija zraka; izbjegavanje

ekstremnih nacrta• Plan za čišćenje i dezinfekciju površina i

objekata• Spriječiti rast bakterija u rublju (vrijeme

zadržavanja)• Obuka osoblja

Odvajanje zidom i ventilacija

Nema strujanja zraka prema ka-snijim fazama procesa

Smjer strujanja zraka

Implementacija tehničkih i organi-zacijskih mjera

Osoblje Redoviti treninzi Programi obuke i učestalost

Uključiti vanjske predavače / trenere

Tab.4 Sustav upravljanja kvalitetom u odjelu za pranje


Granične vrijednosti/tolerancije Praćenje Korektivne mjere

Rizici:- kontaminirana svježa voda- kontaminirani strojevi za

pranje, preše, centrifuge, transportna oprema -neodgovarajući deterdženti

Preventivne mjere:- provjeriti opskrbu svježe

vode- upravljanje procesom

pranja- koristiti proizvode s listeČišćenje i dezinfekcija:- rutinski za površine i

strojeve - obuka osoblja

Svježa voda 100 cfu/ml Mikrobiološko testi-ranje; vanjska kontrola

Program mjera

Deterdženti i pomoćna sredstva

RKI lista, skladištiti prema preporukama dobavljača

Sukladnost proizvoda, uvjeti skladištenja; vanjska kontrola

Provjera učinkovitosti

Proces pranja prema RAL znaku 992/2

Doziranje proizvoda, temperatura, vrijeme; vanjska kontrola

Ponovna provjera učinkovitosti

Tehnička oprema u higijenskim uvjetima

prema RAL znaku 992/2100 cfu/dm²

Rutinski pregled za čišćenje i dezinfekciju; vanjska kontrola

Revidirati plan pregleda

Osoblje Redoviti treninzi Programi treninga i učestalost

Angažirati vanjske stručnjake za obuku

Tab.5 Sustav upravljanja kvalitetom u odjelu za glačanje

Potencijalni rizici Kritične kontrolne točke Granične vrijednosti/tolerancije Praćenje Korektivne mjere

Rizici:- kontaminacija zraka,

opreme, strojeva i rubljaPreventivne mjere:• izbjegavanje jake zračne

struje (nacrti)• vrijeme odležavanja

vlažnog rublja• upravljati radom strojeva• rutinsko čišćenje i dezin-

fekcija• Zaštita za čisto pranje- Odgovarajući popravci• higijena osoblja• trening osoblja

Zrak se kreće od područja s visokim brojem bakterija u zraku

Pregrada i klimatizacijski sustavi

Smjer strujanja zraka

Operativne ili tehničke mjere

Rad strojeva Prema uputama dobavljača ili prema industrijskim standardima

Plan praćenja Popraviti ili resetirati funkcije

Rekontaminacija rublja • Propusnost• 2 h + 1 h• Specifi čni tonovi boja za

transportne spremnike• Osušeno rublje ispod• 20 cfu/dm³

• Organizacijski plan

• Mikrobiolog• Ispitivanje

Implementirati pro-grame mjera

Osoblje Redoviti treninzi Program obuke i učestalost


kvalitetom svoje poslove mogu svr-stati u sljedeće faze: prijam rublja/sortiranje, pranje, glačanje i transport.

U tim radnim fazama, sa svrhom po-boljšanja kvalitete, postavljaju se kritične kontrolne točke, granične

vrijednosti i tolerancije, provodi se nadzor i pristupa korektivnim mjera-ma, prikazane u tab. 3-6.


Tab.6 Sustav upravljanja kvalitetom u transportu robe


Granične vrijednosti/tolerancije

Praćenje Korektivne mjere

Rizici:• Direktni kontakt između čistog i prljavog

rublja• Kontaminacija spremnika, stijenke kolica

i zrakaPreventivne mjere:• Zaštititi čisto rublje od rekontaminacije• Čišćenje i rutinska higijena kolica i sprem-

nika• Obuka osoblja

Odvojiti čisto od prljavog rublja

•Odvojiti tran-sportne spremnike•Odvojiti kamione u dvije zone

Organizacijski plan za čišćenje i dezinfekciju

Implementirati programe mjera

Osoblje Redovita obuka osoblja

Programi za obuku osoblja


U sustavu kontrole kvalitete procesa pranja važno je praćenje sekundarnih učinaka u pranju prema RAL-GZ 992.Primjer ispitnih kriterija predstavljen je za standardnu pamučnu tkaninu. Ispitivanja obuhvaćaju određivanje vrijednosti, odnosno smanjenje pre-kidnih sila uzoraka tkanine nakon pranja, određivanje stupnja oštećenja (kemijsko oštećenje vlakna), sadržaja pepela (određivanje sadržaja anor-ganskih tvari žarenjem), karakteristi-ke bjeline uzoraka (stupnja bjeline, odstupanje u tonu i temeljna bjelina). Također se prate i kontroliraju mikro-biološke vrijednosti opranog rublja, primjer je prikazan u tab.7.Shematski prikaz kontrole higijene RAL-GZ 992/2 i RAL-GZ 992/3 pri-kazan je na sl.2.

Tab.7 Mikrobiološke vrijednosti

Granične vrijednosti RAL-GZ 992/2 Područje Dopušteni broj kolonija bakterija,

odnosno koliformi (cfu) Suho rublje 9 od 10 uzoraka nema više 20 cfu /1 dm² Test klice Moraju biti uništene Granične vrijednosti Dopušteni koliformi (cfu)Vlažno rublje 30 cfu / 1 dm² Tvrda i sirova voda 100 cfu / 1 ml Meka voda 100 cfu / 1 ml Odvodnja i proces ispiranja 100 cfu / 1 ml Orijentacijske vrijednosti Dopušteni koliformi (cfu) Tehnička oprema 100 cfu / 1 dm² Skladištenje 100 cfu / 1 dm² Higijena ruku 100 cfu / 1 dm² Odvodnja vode od pretpranja 100 cfu / 1 ml *napomena: ne smije biti niti tragova patogenih ili mogućih patogenih bakterija

U četvrtom tematskom dijelu govori-lo se o važnosti higijene i menadž-mentu higijene u uslužnim tvrtkama s tekstilom. Napomenuto je zašto je higijena važna, sa stajališta korisnika, zakonskih regulativa i propisa. Po-sebno se osvrnulo na bolnice, starač-ke domove, prehrambenu industriju i usluge kao korisnike tekstilnih usluž-nih tvrtki.Istaknuta je važnost higijene osoblja i utjecaju na razvoj patogenih mikro-organizama, odnosno važnost osobne čistoće i čistoće na radnom mjestu.Kratko su iznesene činjenice o tipo-vima bakterija/klica, od onih normal-nih koje ne izazivaju oboljenja, do klica koje izazivaju oboljenja pod određenim okolnostima te klicama koje izazivaju bolest ljudi u bilo ko-jem slučaju.

Klice koje izazivaju oboljenja:Bakterije (šarlah, tetanus, tuberku-loza, crijevne infekcije, gnojne infek-cije);Virusi (gripa, žutica, rubeola, zauš-njaci, hripavac, dječja tuberkuloza);Gljivice (infekcija stopala, dermatitis od pelena, kandidijaza).Razni su uvjeti koji pogoduju razvoju klica: vlažnost, topina, nećistoća i dr.Najčešći načini prenošenja su od oboljele osobe, rukama, predmetima i hranom, muhama i štetočinama, na-kitom i dr.

Što je potrebno dezinfi cirati:• ruke,• radne površine,• podove, zidove,• strojeve i• tekstil.Dezinfekcija ruku: prije početka rada, nakon stanke, nakon kihanja i nakon ispuhivanja nosa, nakon odla-ska iz prljavog u čisti prostor.

Pravilna dezinfekcija ruku• Dezinfekcijsko sredstvo se uvijek

utrljava u suhe ruke• Dovoljna količina dezinfekcijskog

sredstva se stavlja u skupljene ruke (potisnuti 2 x)

• Slijediti upute proizvođača (30 se-kundi)

• Izbjegavati vlaženje (postupak pra-vilne dezinfekcije ruku u 6 koraka prikazan je na sl.3)

Daljnja pravila za zaposlenike u prao-nicama rublja:• redovita promjena zaštitne odjeće,• radnu kutu/jaknu nositi zakopčane,


Sl.2 Prikaz kontrole higijene RAL-GZ 992/2 i RAL-GZ 992/3

Sl.3 Pravilan postupak dezinfekcije ruku

• osobnu odjeću zaštititi kutom/jak-nom,

• uvezati kosu otraga,• ne nositi prstenje,• lak za nokte smije pokrivati samo

nokte,• nema slatkih pića u pogonu,• zabranjeno je jesti i pušiti u pogonu,• ne piti, jesti ili pušiti u prljavom di-

jelu praonice,• oprano rublje koje padne na pod je

potrebno ponovno oprati,• izbjegavati promjene u prljavom di-

jelu praonice.

Mjerenje higijeneOsoblje treba biti informirano o smi-slu i svrsi higijene u praonici i ohra-breno da je održi!Organizacijski preduvjeti za higijenu u praonici:• Ponašanje u prljavom dijelu praoni-

ce: Nošenje zaštitne odjeće, koju je potrebno izmijeniti kad se napušta taj dio praonice. Izbjegavati kontakt sa zaprljanim rubljem što je više moguće. Zabranjeno je jesti, piti i pušiti u prljavom dijelu (Njemački pravilnik BGR 500 / 3.14);

• Označavanje transportnih vreća ovi-sno o specifi čnoj kategoriji infek-cije;

• Prljavi dio bi trebao biti dobro rije-šen, jednostavan za čišćenje i dezin-fekciju;

• Operativni prekidi čistog dijela su isključivo dozvoljeni radnicima koji u njemu rade;

• Redovita izmjena zaštitne odjeće, kontaminacija čistog rublja se na sve načine mora izbjegavati!;

• Kontakt s čistim rubljem treba biti ograničen na minimum!;

• Redovita dezinfekcija ruku!;• Procesne operacije je potrebno struk-

turirati na način da se rublje obrađu-je i pakira brzo;

• Rublje, složeno u spremnike je po-trebno prekriti tekstilom ili folijom;

• Vrata i prolazi se otvaraju samo ko-liko je vremenski potrebno. Konta-minacija se može izbjegavati izmje-nom zraka;

• Radnu stanicu, strojeve za pranje i transportne vrpce potrebno je držati čiste i pravilno dezinfi cirane;

• Poštivanje plana higijene!Nakon izlaganja o higijeni, drugi dio seminara posvećen je glačanju, od-nosno uzrocima i uklanjanju proble-ma s glačanjem u tvrtkama koje se bave profesionalnim pranjem te nje-gom tekstila.

Uzroci i uklanjanje problema kod glačanjaU posljednje vrijeme je povećan broj problema u glačanju, uvjetovan:• povećanjem količina rublja koje se

glača,• smanjenjem potrošnje vode u kon-

tinuiranim strojevima za pranje,• nedovoljnom prilagodbom posto-

jećih sustava prema inovativnim procesima i sustavima (izmjenjivači topline, sustavi recikliranja) i

• sve češće uporabe ravnog rublja od mješavine prirodnih i sintetskih vla-kana.

Foto: Dražen Lapić


Istaknuti problemi dovode do nedo-statne kvalitete glačanja ali i do oš-tećenja tekstila. Nedostaci u glača-nju predstavljaju ozbiljan problem za praonicu i mogu biti izvor značajnih dodatnih troškova.Glačanje se može defi nirati strojevi-ma u kojima se vlažno rublje glača i suši prolazom preko jednog ili neko-liko perforiranih valjaka koji rotiraju u adekvatno oblikovanim i zagrija-nim koritima. Ili strojevima u kojima

se vlažno rublje glača i suši prolazom rublja preko jednog ili nekoliko va-ljaka ili trake/remenja. Temeljno na-čelo glačanja prikazano je na sl.4.Slikovno je prikazana i razlika u kon-strukciji krutog i protočnog kori-ta, kaskadnog te fl eksibilnog korita, sl.5.Prolazak tekstila kroz valjke i odnos triju površina (tekstila, obloga/valjak, korito) i parametara tijekom glačanja shematski je prikazan na sl.6.

Kapacitet glačanja predstavlja količi-nu izglačanog (suhog) rublja u vre-menu, najšešće se izražava po u kg suhog rublja/h. Načelno, učinkovitost sušenja (količina uparene vode) se određuje na temelju:• vrste i vlažnosti rublja,• načina i brzine glačanja,• tlaka vodene pare,• iskorištenja valjka.Kvaliteta glačanja se ocjenjuje posti-zanjem robe bez nabora, ocjenom sjaja, briljantnosti itd.

Uzroci nedovoljne učinkovitosti u glačanjuSredišnja kontrola linije glačala odvi-ja se kroz rad ulagačice, valjka i rad slagačice, tab.8.Za kvalitetu glačanja važan je radni put robe preko zagrijanog korita (na-čin rada, duljina kontakta s koritom), a može biti: bez pritiska uključujući i zagrijani most i pod pritiskom u ko-ritu.Raspodjela pritiska u radnom putu kod „klasičnog korita“ u odnosu na „fl eksibilno korito“, odnosno „kas-kadno korito“ u ovisnosti o istroše-nosti obloge valjka prikazana je na sl.7a i b).Navedeni su i grafi čki prikazi kapaci-teta glačanja u ovisnosti o iskorište-nju valjka, odnosno ovisnosti o smje-ru ulaganja robe (poprečno u odnosu na uzdužno ulaganje robe).Također su analizirani uzroci nedo-voljne učinkovitosti valjka u glačanju u ovisnosti o:• rublju,• odnosu glačalo/korito, valjak/ob-

loga i• rukovanju.

RubljePreniska pH vrijednost rublja (pre-velika koncentracija kiselina u pro-cesu neutralizacije, nedovoljno ispi-ranje), velik sadžaj soli u procesnoj vodi (svježa voda ili reciklirana voda), pojava inkrustacija (nedovoljna kon-trola procesa pranja, premalo deter-dženta, krivo postavljen proces pra-nja). Rublje također može izazvati probleme u glačanju ako je u u pro-

Sl.4 Shematski prikaz glačanja prolazom vlažnog rublja kroz korito i preko valjka

Sl.5 Različite konstrukcije korita za glačanje

Tab.8 Središnja kontrola glačanja

Funkcije ulagačice Funkcije valjka Funkcije slagačice• Sila rastezanja• Vakuum• Ploče za ravnanje• Četke za bočno

izravnavanje• Stupanj preklapanja

• Brzina valjka• Temperatura korita• Pritisak valjka na korito• Količina ispušnog zraka

• Broj uzdužnih i poprečnih preklopa

• Stupanj preklapanja, tlak i trajanje zračnog mlaza u ovisnosti o masi materijala i brzini valjka

• Okretanje/preokretanje• Klizivost• Propuštanje kroz slagačicu

bez slaganja


cesu pranja upotrijebljena tvrda voda, ako je ostatna vlaga prevelika (ne-dovoljno centrifugiranje, predsušenje - pojava taloga u prvom koritu), ali ako je ostatna vlaka premala (pre-sušivanje, statički elektricitet, sma-njenje bjeline - proces ispiranja 45 - 60° C, neoptimalan protok rublja, zastoj).

Ulazni parametri valjkaPrimjeri parametara prolaza robe kroz korito/preko valjka prikazani su na sl.8.Problemi u kvaliteti glačanja u ovi-snosti o valjku su:• optimalna temperatura korita; ako

je temperatura preniska (kvar ter-mometra) prenizak je i tlak pare,

• propusnost odvajača kondenzata (začepljen odvajač kondenzata),

• korito nije odzračeno,• nedovoljan kapacitet kotla,• nestabilan tlak pare.Problemi nastali u optimiranju odno-sa glačalo/korito uočavaju se u:• nedovoljnoj opskrbi vodom,• pari s velikim sadržajem vlage,• premalom promjeru cijevi za paru,• premali promjer cijevi za odvod

kondenzata,• neodzračena parna cijev,• preniska temperatura korita,• pogrešna instalacija (pad, izolacija

itd.),• padu temperature.Problemi u kvaliteti glačanja u ovi-snosti o optimiranju odnosa valjak/korito mogu se očitovati u:• propustima u podešavanju korita

(nagnuto, naginjanje korita),• hrapavoj površina korita, naslage,• otvorima korita i nepravilnom odr-

žavanju,• preniskom/previsokom pritisku

valjka na korito (nejednakom po duljini i obujmu valjka),

• prevelikom/premalom promjeru valjka,

• nedovoljno učvršćenom netkanom tekstilu za obogu valjka (nedo-voljna čvrstoća i kompaktnost),

• proklizavanju,• istrošenosti,

• nestabilnosti dimenzija,• premalo ili previše slojeva,• neujednačenosti debljine,• premaloj hrapavosti (onečišćena

voskom, depozitima).Opružna obloga može uzrokovati ne-stabilne dimenzije, pogrešno dimen-zioniranje i može biti oštećena zbog prečestog plisiranja i nabiranja rublja.

Zbog navedenih problema dolazi do neravnomjerne raspodjele pritiska tijekom glačanja i loše kvalitete gla-čanja.Odnos valjak/obloga važan je za op-timalanu propusnost zraka. Problemi nastaju kod nepravilno podešenog dotoka zraka – prenizak/previsok, ili kad valjak nije položen ravno u ko-

Sl.6 Shematski prikaz prolaza tekstila kroz sustav valjaka tijekom glačanja

Sl.7 Raspodjela pritiska tijekom glačanja kod različitih korita


Sl.8 Parametri prolaza robe tijekom glačanja

ritu. Može doći do previsokih/preni-skih okretanja valjka, te lošeg vođe-nja robe zbog preticanja (diferencijal-ne brzine) i dr.Problematika kvalitete glačanja u ovi-snosti o rukovanju očituje se u:• ravnom ulaganju rubova,• niskom stupnju iskorištenja valjka,• jednostranom glačanju,• previsokoj brzini glačanja,• neispravnoj slagačici,• nedovoljnom održavanju,• nepovoljnom radnom procesu (na-

gomilavanje vlažnog rublja).Nakon teorijskog dijela iznijeti su primjeri iz prakse - praktični primjeri

Sl.9 Fenomen glačanja

problema u glačanju koje su mnogi od sudionika i sami iskusili.Nakon navedenih primjera predlo-žene su korektivne i preventivne rad-nje za tehničko osoblje odgovorno za probleme kod glačanja.Analiza složenog fenomena glačanja prikazana je jednostavnim shemat-skim prikazom, sl.9.Glačanje i analiza glačanja temelji se na mogo promjenjivih faktora u praonici:Ostatak vlage:• centrifugiranje/cijeđenje (%),• vrijeme odležavanja/vješanja,• temperatura kupelji za ispiranje.

Talozi:• kamenac,• tenzidi (anionski, kationski, sa-

pun),• silikati,• sadržaj soli,• pH-vrijednost,• apretura.Dodatni promjenjivi faktori u gla-čanju nastaju u ovisnosti o vrsti robe, odnosno tekstilnom materijalu: vrsta vlakana, način tkanja, obradi, ople-menjivanju/doradi, krutosti, hrapa-vost i dr.Zaključno je istaknuto da je preven-cija problema moguća propisnim odr-žavanjem valjka, odnosno planom servisiranja te isticanjem uputa za održavanje i stalnom edukacijom osoblja o pravilnom rukovanju.Uvođenje redovite kontrole kvalitete, od priprema vode, protoka kupelji, određivanja optimalnog omjera ku-pelji, uređaja za doziranje do naknad-ne obrade rublja (oplemenjivanja).Poboljšanje kvalitete glačanje može se pistići uvođenjem novih tehnolo-gija, novih kupaca i asortimana tek-stilne robe. Sustavnom kontrolm os-tatka vlage, pH (kupelji i robe), tem-perature i analizom taloga mogu se izbjeći problemi s valjkom.Također se trebaju razvijati daljnja izučavanje pogonskih tehničara.

(Priredile T. Pušić / A. Vinčić)

(Načinjeno prema izlaganju i pre-zentacijama Ludgera v. Schoenebec-ka, e-mail: [email protected]; www.hohenstein.de)

Obilježen Dan Znanstveno-istraživačkog centra za tekstil u Tehničkom muzeju u Zagrebu – Napredni materijali i napredne tehnologije, Tekstil 64 (9-10) 333-336 (2015.) 333

Obilježen Dan Znanstveno-istraživačkog centra za tekstil u Tehničkom muzeju u Zagrebu

– Napredni materijali i napredne tehnologije

Prikaz

Znanstveno-istraživački centar za tekstil (TSRC) Tekstilno-tehnološkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, pred-stavio je istraživačke potencijale kroz temu: Napredni materijali i na-predne tehnologije, 23. rujna 2015. u Tehničkom muzeju Zagreb.Skup je otvorila i pozdravila prisutne voditeljica TSRC-a prof. dr. sc. Tanja Pušić, prestavivši program rada.Prisutne je pozdravila i dekanica Tek-stilno-tehnološkog fakulteta, prof.dr.sc. Sandra Bischof, nakon čega je izložila i prvo predavanje: Istra-živačka strategija Sveučilišta u Za-grebu Tekstilno-tehnološkog fa-kulteta i Znanstveno-istraživačkog centra za tekstil.Tekstilno-tehnološki fakultet Sveuči-lišta u Zagrebu vodeća je znanstveno--istraživačka institucija u području tekstilne tehnologije s tradiciom du-žom od 50 godina, tijekom koje su ostvareni brojni znanstveno-istraži-vački i tehnologijski projekti. Rezul-tat tih projekata su brojna poboljšanja materijala i tehnoloških procesa. Po-tvrda tome je i broj patenata, prema kojem je TTF vodeća sastavnica Sve-učilišta u Zagrebu, te vrhunska opre-ma za znanstvena istraživanja. TTF je razvio mehanizme za učinkovitije iskorištavanje ljudskih potencijala unutar pojedinih ustrojbenih jedinica, ali i na razini cijele institucije.

U skladu s rezultatima mapiranja uo-čena je neophodnost uspostave surad-nje istraživačkih skupina i disciplina, čime će se povećati institucionalni kapaciteti i unaprijediti nacionalna i međunarodna prepoznatljivost. Pri-tom je potrebno kontinuirano poti cati istraživače i istraživanja u područji-ma koja su bitna za nacionalne prio-ritete, kulturu i tradiciju, ali i odgo-voriti velikim društvenim izazovima našeg vremena, koje pred nas postav-lja Europska unija.Znanstveno-istraživački centar za tekstil (TSRC) djeluje u skladu s istraživačkim strategijama Sveučili-šta u Zagrebu i Tekstilno-tehnološ-kog fakulteta. Radom eksperata i istraživača TSRC je uključen u eu-ropske inicijative na području tekstila i odjeće, povezan s brojnim instituci-jama u zemlji i inozemstvu, sudionik je oblikovanja strateških dokumenata i inicijativa. U skladu s time, u obi-lježavanju svog Dana predstavljena su neka znastvena i umjetnička po-stignuća na temu: Napredni materija-li i napredne tehnologije.Nakon uvodnog izlaganja, doc.dr.sc. Iva Rezić je u svom izlaganju pred-stavila novi projekt (UIP HRZZ pro-jekt STARS): Sinteza i ciljana pri-mjena metalnih nanočestica. Svrha projekta je uspostava interdisciplinar-ne međunarodne istraživačke skupine

koja će sintetizirati nove metalne na-nočestice pomoću ekološki prihvat-ljivih enzimski kataliziranih reakcija, te ih primijeniti na razne polimerne materijale. Metalne nanočestice ima-ju odlična svojstva koja su pogodna za dobivanje materijala novih elek-troničkih, optičkih, magnetskih, kata-litičkih i mehaničkih svojstava. Ka-rakterizira ih različitost i mogućnost variranja specifi čne površine, odno-sno veličine, strukture i oblika metal-nih čestica. Predviđa se porast global-ne potražnje za nanočesticama meta-la i metalnih oksida sa 270 t u 2012. godini na 1700 t u 2020. godini. Pro-jektni zadatak je izolirati pet različitih enzima za sintezu metalnih nanoče-stica, odrediti kinetiku i mehanizme provedenih reakcija i karakterizirati produkte reakcije uporabom raznih instrumentalnih metoda (GEMMA, PDMA, MALDI-TOF-MS/MS i dr.). Nakon nanošenja pojedinih nanoče-stica na polimere, planira se razvoj novih materijala za primjenu u amba-laži prehrambenih proizvoda i geo-tekstilija. Provedba ovog projekta pomoći će pri osnivanju međunarod-ne skupine koja će obuhvatiti teme iz područja nanotehnologije, znanosti o materijalima, analitike i bioanalitike, a također će povećati istraživački po-tencijal mladih istraživača nabavom znanstvene opreme nužne za provo-đenje istraživanja.

Obilježen Dan Znanstveno-istraživačkog centra za tekstil u Tehničkom muzeju u Zagrebu– Napredni materijali i napredne tehnologije, Tekstil 64 (9-10) 333-336 (2015.)334

Rad istraživačke skupine: prof.dr.sc. Stana Kovačević, Snježana Brnada, dr.sc. Ivana Gudlin Schwarz pod na-zivom: Istraživanja deformacija tekstilnih plošnih materijala pri biaksijalnim, smičnim, sfernim i cikličkim naprezanjima, iznijela je prof. S. Kovačević. U radu su anali-zirana naprezanja tekstilnih plošnih materijala pri kojima nastaju defor-macije. Deformacije nastale statič-kim i/ili dinamičkim naprezanjima ovise o koefi cijentu anizotropnosti tekstilnih plošnih materijala. Stan-dardnim metodama i uređajima nije moguće u potpunosti utvrditi svojstva anizotropnosti materijala. Trajnost i izdržljivost tehničkih tekstilnih ploš-nih proizvoda su u određenim po-dručjima primjene najvažniji zahtje-vi, a ovise o brojnim strukturnim i procesnim parametrima i o uvjetima uporabe materijala. Tijekom uporabe dolazi do zamora materijala, odnosno do pojave deformacija uvjetovanih konstantnim utjecajem biaksijalnih naprezanja. Zbog toga je iznimno

važno defi niranje otpornosti materi-jala na biaksijalna, smična, sferna i ciklička naprezanja, koja su pokaza-telji trajnosti materijala, odnosno po-kazatelji njihovih reoloških i uporab-nih svojstava. Istraživanjem ovih svojstava tekstilnih materijala dopri-nosi se razvoju tekstilne znanosti i prijenosu znanja i iskustava na mlade znanstvenike. Ispitivanja se provode većinom na proizvodima tehničkih i drugih tkanina proizvedenih u Hrvat-skoj te se time doprinosi i razvoju hrvatskog gospodarstva. Rad na istra-živanju ovih svojstava rezultirao je razvojem novih uređaja za karakteri-zaciju opisanih deformacija.

Prof.dr.sc. Edita Vujasinović izložila je predavanje načinjeno u koautor-stvu s Marijanom Pavunc Samaržija pod naslovom:

Već sam naslov predavanja pobudio je izuzetno zanimanje prisutnih, a na-čin izlaganja je bio izuzetno inspira-

tivan i originalan, a temeljio se na viziji tekstila u svim aspektima živo-ta. Početak 21. stoljeća obilježio je značajan razvoj na području materi-jala, što je iznimno vidljivo u područ-ju tekstilnih vlakana i plošnih proiz-voda. Danas se tekstilna vlakna i plošni proizvodi, osim za proizvod-nju odjevnih predmeta, koriste za ši-rok spektar drugih proizvoda – u pro-metalima, sportskoj i zaštitnoj opre-mi i rekvizitima i dr. Tekstilna vlakna se sve više primjenjuju u kompoziti-ma ojačanim vlaknima, za strukturne materijale: geotekstilije, ojačani be-ton, medicinske tekstilije i sl. Procje-njuje se da je proizvodnja ove vrste tekstilnih proizvoda u 2014. iznosila oko 30 mil. t (u vrijednosti od oko 160 mlrd. USD) a očekuje se da će se nastaviti trend godišnjeg povećanja proizvodnje i potrošnje od 4 %. Po-sljedica toga je povećanje tekstilnog otpada i potrebe za njegovim zbrinja-vanjem te briga za osiguravanje do-statne količine sirovina za njihovu proizvodnju; odnosno za proizvodnju

Obilježen Dan Znanstveno-istraživačkog centra za tekstil u Tehničkom muzeju u Zagrebu – Napredni materijali i napredne tehnologije, Tekstil 64 (9-10) 333-336 (2015.) 335

vlakana (nafta, zemni plin, biljke, ži-votinje i otpadni tekstil). U 2014. go-dini je proizvedeno 90,8 mil. t tekstil-nih vlakana, a predviđanja su da će potražnja u budućnosti konstantno rasti. Ima li se na umu da je zbog ur-banizacije i porasta broja stanovnika obradivih površina i pašnjaka (izvor za dobivanje prirodnih vlakana) sve manje te da su rezerve nafte, zemnog plina i drvne celuloze (sirovine za dobivanje umjetnih vlakana) također sve manje, a tekstilni otpad sve veći, jasno je da je recikliranje (oporaba) tekstila jedino moguće rješenje, tj. najbolji i najpoželjniji način zbrinja-vanja otpadnih tekstila ali i potenci-jalno velik, a u budućnosti izgledno jedini izvor sirovine za izradu novih tekstilnih proizvoda. Iako je oporaba tekstila poznata od davnina, danas je ona znatno kompleksnija, a ponekad i nemoguća. Posebno se to odnosi na recikliranje suvremenih, multifunk-cionalnih ili strukturnih tekstilija ba-ziranih na visokoučinkovitim vlakni-ma i/ili pametnim materijalima. Da bi se u budućnosti smanjio tekstilni otpad, uštedjela energija i očuvao okoliš, ali i osigurala sirovina za izra-du novih tekstilnih proizvoda, nužno je u projektiranje i dizajn, osim mul-tifunkcionalnosti, ugraditi i načelo eko-dizajna ili tzv. zeleni dizajn (di-zajn tekstila za recikliranje ili održivi dizajn tekstila).

Sljedeće predavanje priredila je doc.dr.sc. Sandra Flinčec Gragac pod na-slovom: Primjena mikrokalorime-tra za sagorijevanje u razvoju i ka-rakterizaciji tekstilnih materijala.Mkrokalorimetar za sagorijevanje MCC dizajniran je mjerenje svojsta-va oslobođene topline prilikom piro-litičke razgradnje polimernih uzoraka uz primjenu kontroliranog programa zagrijavanja. U istraživanjima se ko-risti MCC kao kvantitativna analitič-ka metoda za određivanje kapaciteta otpuštene topilne (HRC), brzine ot-puštanja topline (HRR) na različitim temperaturama, točke maksimalne brzine otpuštanja topline (PHRR), tempeature u PHRR (TPHRR), ukup-

no oslobođene topline (THR) i poug-ljenog ostatka za različite tekstilne materijale otporne na zapaljenje, uk-ljučujući i pamuk obrađen sredstvi-ma za povećanje otpornosti na gore-nje. Zaključno je istaknuto da se mi-krokalorimetar od početaka uspješno primjenjuje za procjenu svojstava oslobođene topline različitih polime-ra, uključujući teško zapaljive mate-rijale.Doc.dr.sc. Sanja Ercegović Ražić je iznijela predavanje načinjeno u ko-autorstvu s dr.sc. Slobodanom Milo-ševićem, pod naslovom: Netermalna plazma – napredna tehnologija za modifi kaciju svojstava tekstilnih materijala. Posljednjih 20-ak godina zanimanja za primjenu netermalne plazme u području tekstilne struke vrlo su aktualna. Najviše istraživanja vezano je uz razvoj ekoloških postu-paka predobrade i oplemenjivanja (dorade) tekstilnih materijala sa svr-hom dobivanja proizvoda određenih funkcionalnih svojstava. U novije vrijeme zanimanje istraživača usmje-rava se na razvoj postupaka primjene plazme kao medija za izravno nano-šenje čestica za modifi kaciju, provo-đenje procesa polimerizacije te stva-ranje jezgra za nacjepljivanje na tek-stilne površine, odnosno modifi kaciju tekstilnih površina. Radi se o ciljanim promjenama svojstava tekstilnih ma-terijala djelovanjem plazme, uslijed različitih fi zikalno-kemijskih procesa koji nastaju u interakciji plazme i tek-stilne površine. U predavanju su pri-kazani rezultati suradnje sa sljedećim institucijama:• Naravoslovnotehniška fakulteta v

Ljubljani, Oddelek za tekstilstvo, Ljubljana

• Institut za fi ziku, Zagreb• Farmaceutsko-biokemijski fakul-

tet, Zavod za mikrobiologiju, Sve-učilište u Zagrebu

• Institut Ruđer Bošković, Zagreb• Centre of Technological Innova-

tion Leitat, Terrassa.Odnosno, prikazani su rezultati rada na projektima: Modifi cation of texti-les by plasma and nanoparticles for development of protective and he-

althcare textiles (Razvoj zaštitnog i medicinskog tekstila modifi kacijama plazmom i nanočesticama) - Bilate-ralni projekt HR-SLO – 2014-2015 – Poboljšanje adhezije između matri-ce i celuloznih ojačala u biokompo-zitnim materijalima primjenom hlad-ne plazme, fi nanciran od Sveučilišta u Zagrebu.

O problematici i prednostima ink-jet tehnologije u komercijalnom tisku tekstila govorila je doc.dr.sc. Martinia Ira Glogar, a predavanje je načinjeno u koautorstvu s prof. dr.sc. Đurđicom Parac Osterman. Ink-jet tehnologija tiska, odnosno tehnologi-ja tiska mlazom tinte intenzivno se razvija posljednih 30-ak godina. Zbog učinkovitosti i digitalne tehnike tiska sve se više primjenjuje u tekstil-noj industriji, posebno zbog moguć-nosti brzog odgovora na visoke i stal-no promjenjive zahtjeve tržišta, te zbog širine palete tonova boja, uni-katnosti uzoraka, ali i zahtjeva za uštedom vode i energije. Ova tehno-logija bezkontaktnog nanosa mlaza, odnosno kapljica tinta boja na tekstil-nu podlogu temelji se na višebojnom ispisu u CMYK sustavu. Međutim, zbog kompleksnog međudjelovanja specifi čnih površinsko strukturnih karakteristika tekstila kao podloge, zahtjeva na sustav i reološka svojstva tiskarskih bojila te tehnologiju obli-kovanja kapljica, još uvijek ima pro-blema koje treba riješiti i koji su pred-met znanstvenih istraživanja. Na Tekstilno-tehnološkom fakultetu u Zavodu za tekstilnu tehnologiju i ekologiju provodit će se istraživanja sa svrhom optimiranja metoda pred-obrade i naknadne obrade tekstila kao ključnih faza u primjeni tinta za ink-jet tisak na bazi reaktivnih bojila.

Posljednje predavanje u ovom skupu povodom dana TSRC-a bilo je doc.art. Koraljke Kovač Dugandžić i Ma-rije Gradečak, u kojem se predstavio umjetnički aspekt istraživanja i di-zajna tekstila, pod naslovom: Slika kao tepih.

PRIKAZI STROJEVATekstil 64 (9-10) 336-338 (2015.)336

U izlaganju je istakuta važnost surad-nje visokoobrazovanog umjetničkog i dizajnerskog kadra s tehničkim sek-torom u razradi i realizaciji proizvoda visoke dodane vrijednosti. Predstav-ljena je suradnja umjetnice K. Kovač

Dugandžić s dizajnerima i tehnolozi-ma tvrtke Regeneracija d.o.o. iz Za-boka u izradi visokokvalitetnih vune-nih tepiha s apstraktnim motivima njenih umjetničkih slika. Projekt Au-toportreti dio je šire strategije nove

faze razvoja Regeneracije, temelje-nog na sačuvanom industrijskom na-sljeđu ručne izrade visokokvalitetnih tepiha u kojem djelatnici TTF-a iz tehničkog i umjetničkog područja, a i studenti mogu dati svoj doprinos.

(Priredila A. Vinčić)

Prikazi strojeva

Novi stroj za tisak tekstila mlazom tinte ValueJet 1624X belgijske tvrtka Mutoh

Belgijski tvrtka Mutoh je u studenom 2015. godine pustila na tržište novi 165 cm (64 inča) široki stroj za tisak kapljicama tinte s jednom piezo gla-vom s prikaznim monitorom slike, ValueJet 1624X.Ovaj novi tiskarski stroj sljednik je najprodavanijeg stroja ValueJet 1624 koji je uveden na tržište 2011. godine, sl.1. Deklarativne brzine tiska uz raz-lučivost od 720x720 dpi mogu biti i do 20,5 m2 materijala po satu. U stro-ju ValueJet 1624X ugrađen je Muto-hov vodeći industrijski inteligentni sustav Inteligent Interweaving (i2) i nova revolucionarna tehnologija au-tomatizacije tiska DropMaster. Osta-le novosti su novodizajnirano pokre-tanje sustava namatanja materijala na valjke mase do 30 kg i Eco Ultra li-tarskih vrećica za tinte.ValueJet 1624X tiskarski stroj može biti podešen za rad s Mutoh Eco Ultra

glava za oblikovanje kapljice tinte ima 8 kanala sa 180 mlaznica po ka-nalu i može proizvesti kapljice tinte veličine od 3,5 do 35,2 pikolitre. Vi-sina glave se može podesiti na viši i niži položaj u ovisnosti o različitim supstratima koji se tiskaju.

Nova DropMaster tehnologijaOsim u stroju ValueJet 1624X, po-sebno razvijena najnovija generacija ValueJet tiskala s novom DropMaster tehnologijom već je dostupna u mo-delima strojevima ValueJet 1638X i ValueJet 628.DropMaster je revolucionarna tehni-ka automatizacije tiska koja eliminira potrebu za kompliciranim i vremen-ski zahtjevnim podešavanjem tiskala o ovisnosti o mediju. Poznavanjem debljine medija koji se tiska i slije-dom toga razmaka dometa kapljice, od glave za tisak i površine za tisak,

ili Universal Mild Solvent (UMS) tintama bojila, te je projektiran za ti-sak proizvoda za dulje izlaganje u vanjskim i unutarnjim prostorima, kao što su posteri, baneri, zidne tape-te, svjetleće reklame, oznake mjesta prodaje, reprodukcije fi nih umjetnič-kih djela, grafi ke na automobilima, naljepnice i mnoge druge.Za UMS tinte Mutoh je dobio europ-ski certifi kat o zračnoj ugodnosti (Eu-ropean Indoor Air Comfort Certifi -cate) što potvrđuje da su ove tinte idealne za tisak proizvoda u unutar-njem prostoru i dekoraciju.

Ključne karakteristike stroja ValueJet 1624X

Tehnologija mikro piezo glave za tisakU stroj je ugrađena najnovija genera-cija mikro piezo glava. Varijabilna

PRIKAZI STROJEVATekstil 64 (9-10) 336-338 (2015.) 337

DropMaster može automatski iskal-kulirati i prilagoditi se 1-/2-smjernom otpuštanju u određenom vremenu. Tehnologija radi bez obzira na razlu-čivost i brzinu tiska.

Tinte za tisak na stroju ValueJet 1624XOvaj stroj je pogodan za diskontinui-rani i kontinuirani tisak. Može biti prilagođen za rad s dvije vrste tinti sa svrhom postizanja ciljanih količina. Moguće je prebacivanje rada s jedne vrste tinta na drugu, i obrnuto. Mutoh Eco Ultra CMYK tinte dostupne su u kasetama od 220 i 440 ml, a novost je njihovo pakiranje u litarskim vrećica-ma, koje su treća generacija eko-tinti poboljšanih svojstava fi ksiranja i su-šenja te boljih svojstva otpornosti na istezanje. Nove litarske vrećice tinti se ugrađuju na stroj pomoću adapte-ra. Mutoh Universal Mild Solvent (UMS) univerzalne tinte blagih ota-pala dostupne su u kasetama od 440 ml i litarskim vrećicama, za upo-

Sl.1 Sljednik najprodavanijeg stroja za tisak tekstila mlazom tinte ValueJet 1624 (VJ-1624) omogućuje vrhunsku kvalitetu tiska i najveću razinu automatizacije tiska

trebu u Mutohovom sustavu za dovod tinta.Nemaju konkurenciju u mogućnosti skala boja, pokrivaju 83 % Pantone C® paleta boja, a tisak ovim tintama zadovoljava zahtjeve jednog od naj-strožih europskih zahtjeva za kvalite-tu zraka u unutarnjim prostorima. UMS tinte imaju certifi kat o zračnoj ugodnosti - European Indoor Air Comfort Certifi cate.

Široki izbor brzina odvođenja materijalaNa stroju ValueJet 1624X postoje raz-ličite mogućnosti vođenja materijala za namotke masa i do 100 kg. Osim novodizajniranog mehaničkog susta-va odvođenja materija s kontrolom uvijanja, mase 30 kg, nude se i valjci za namotke masa do 80 i 100 kg.

(A.V.)

Zajednički nastup njemačkih proizvođača šivaćih strojeva na sajmu JIAM pod sloganom „Together for you“ u Osaki

Ovogodišnji JIAM u Osaki, Japan, od 06.04.2016. do 09.04.2016. naj-važniji je sajam tekstilno prerađivač-ke industrije u 2016. godini. Dürkopp Adler s Beislerom i PFAFF INDU-STRIAL s KSL-om predstavit će se na zajedničkom izložbenom prostoru Udruženja njemačkih proizvođača strojeva i postrojenja (VDMA). Za-jednički nastup bit će pod sloganom „Together for you“ („Zajednički za vas“) On je prvi put upotrijebljen na sajmu Texprocess 2015 kada su ovi proizvođači prvi puta zajednički na-stupili u sklopu Udruženja. U među-vremenu, ovaj se slogan koristi kod svih zajedničkih marketinških akcija.U Osaki će Dürkopp Adler izložiti najnoviju tehnologiju upravljanja – DAC Comfort – na šivaćim strojevi-

ma M-TYPE 867-M PREMIUM i 868-M PREMIUM za precizne i reproducibilne procese šivanja. Na prvom mjestu su optimiranje radnog procesa i vizualizacija napretka pro-cesa. Daljnji stroj koji privlači pažnju je stroj s dugim rukavcem iz serije H-TYPE, koji s rukavcem od 1000 mm omogućuje potpuno novu di-menziju. Pojam „slobodni prostor“ dobiva novo značenje na stroju s rav-nim stolom 967-100382-100. Gene-racija strojeva 610-10 ističe se po novom sustavu upravljanja DAC Comfort. Novi pogon motora omogu-ćuje učinkovito, ali ipak brzo šivanje. Nova i kvalitetna tehnologija uprav-ljanja DAC Comfort na strojevima –ID pruža mnogobrojne prednosti, kao npr. kopiranje strojnih parametara

pomoću USB prijenosne memorije. Šivaći strojevi serije 650-10 i 581-321 su daljnji uspješni šivaći strojevi.

PRIKAZI STROJEVATekstil 64 (9-10) 336-338 (2015.)338

Tehnologija upravljanja DAC Com-fort je uključena u temu „umrežava-nja“. Tako se Dürkopp Adler uklju-čuje u temu Industry 4.0 i stvara pred-uvjet za centralizirano kao i automa-tizirano upravljanje podacima i su-stav kontrole.PRAFF INDUSTRIAL izložit će dva od svojih novih automatskih su-stava koji su razvijeni za područje džinsa u smislu nove inicijative pro-

izvoda. Stroj 3589 je automatski stroj za našivanje džins džepova s dvije šivaće glave za dvobojno šivanje. Ovaj novi automatski stroj osigurava konstantno visoku kvalitetu šava i učinak. Profi li i šablone su jednostav-ni i mogu se izmijeniti za nekoliko minuta. Što se tiče ciklusnog vreme-na za našivanje džepa, postavljena su nova mjerila. Za porubljivanje dže-pova PFAFF INDUSTRIAL će prika-zati novi stroj 3583. Kvaliteta i uči-nak su jednako važni za ovu operaci-ju. Novi stroj za porubljivanje džepo-va 3583 idealno ispunjava ove zahtje-ve. Šivaća jedinica 3519 za izradu ušitaka na sakoima omogućuje izradu ušitaka s jednim ili dva vrha kao i konusnog oblika i koriste ga vode-ći proizvođači gornje odjeće. Na JIAM-u će PFAFF izložiti svoj jedin-stveni automat za ovu zahtjevnu rad-nu operaciju. Za područje zavariva-nja PFAFF će predstaviti stroj s ultra-zvučnim zavarivanjem 8312 i novi stroj za zavarivanje 8303i za progra-mirano zavarivanje šavova.KSL će izložiti postrojenje za šivanje KL 351 CNC s okretnom glavom koje se može slobodno programirati i omogućuje šivanje sigurnosnih, funkcionalnih i dekorativnih šavova. Šivaća glava se može okretati za 360o i kod šivanja uvijek je centrirana tan-gencijalno, čime se izbjegavaju ubodi s petljama. Zbog preciznog ponavlja-nja jedinica je prikladna za serijsku proizvodnju. Verzija s okretnom gla-vom je naročito prikladna za visoku kvalitetu šava sa do 2800 uboda/min. Također donosi uštedu vremena jer se sljedeći materijal za šivanje može pri-premiti tijekom tekuće operacije ši-vanja. Metoda rada s preklapanjem minimalizira vrijeme potrebno za iz-mjenu izratka. (M.H.)Postrojenje za šivanje KL 351 CNC s okretnom glavom

Stroj za zavarivanje 8303i za programi-rano zavarivanje šavova tvrtke Pfaff

Šivaća jedinica 3519 za izradu ušitaka na sakoima tvrtke Pfaff

DOMAĆE VIJESTITekstil 64 (9-10) 339-341 (2015.) 339

14. FESTIVAL ZNANOSTI

Festival znanosti održati u 18 hrvat-skih gradova u periodu od 18 do 23. travnja 2016. Program u Zagrebu od-vija se od 18 do 23. travnja 2016. u Tehničkom muzeju Nikola Tesla.Festival znanosti dokazao se u pro-teklih 13 godina kao najkvalitetniji program popularizacije rada znan-stvene zajednice i znanosti općeni-to. Javnost, a osobito učenici i stu-denti jako dobro su prihvatili zanim-ljiv, pristupačan, interaktivan i za-bavan način prezentacije uloge i do-stignuća znanosti i tehnologije, kakav je prisutan na Festivalu. Cilj Festiva-la znanosti je poticanje i poboljšanje dijaloga znanstvene zajednice i jav-nosti.Ovogodišnji 14. festival znanosti održava se pod visokim pokrovitelj-stvom Ministarstva znanosti, obrazo-vanja i sporta, a u kreiranju kvalitet-nog programskog sadržaja sudjelo-vao je velik broj hrvatskih sveučili-šta, studentskih udruga i pojedinaca te udruga vezanih za popularizaciju znanosti.Ovaj Festival znanosti održava se u znaku teme “znanost i umjetnost”. Festival se održava u Zagrebu i još 17 drugih hrvatskih gradova u periodu od 18 do 24. travnja 2016. (http://www.festivalznanosti.hr/2016/), a posjetitelje očekuje petstotinjak razli-čitih događanja.Tehnički muzej Nikola Tesla središte je događanja u Zagrebu gdje sudjelu-je čak 238 dionika (program - http://tehnicki-muzej.hr/hr/festival-znano-sti/2016/), gdje će se u pet dana (18. - 23. travnja 2016.) održati 46 preda-vanja, 38 prezentacija, 103 radionice, 7 izložbi, projekcije fi lmova…Poveznica sadržajima bit će „znanost i umjetnost“, ali i 160. obljetnica ro-đenja Nikole Tesle te 100 godina opće teorije relativnosti Alberta Ein-steina. Niz programa obrađivat će aktualna događanja na području zna-nosti.Svi sadržaji Festivala znanosti za posjetitelje su besplatni! Radno

Domaće vijesti

vrijeme u Tehničkom muzeju Ni-kola Tesla je od 10 do 20 sati.Vezano za temu znanost i umjetnost u TMNT održat će se izložba o No-vim tendencijama autorice Jasne Jakšić, realizirana u suradnji sa za-grebačkim Muzejom suvremene um-jetnosti. Predstavit će se važan me-đunarodni umjetnički pokret pokre-nut u Hrvatskoj 1960-ih godina, koji je uspješno spajao znanstvena istraži-vanja i teoriju s umjetničkom prak-som.Izložbom knjiga iz knjižnice Teh-ničkog muzeja Nikola Tesla autori-ce Kristine Kalanj obilježit će se 160. obljetnica rođenja Nikole Tesle. Predstavit ćemo i multimedijalni pro-jekt Panmonizam Zorana Šćekića koji ukazuje na direktnu vezu znano-sti I umjetnosti, a sastoji se od izlož-be, animiranog fi lma, koncerta i pre-davanja (više informacija o projektu možete pronaći na linku www.zoran-scekic.com/projects/panmonism ili na Facebook stranici Panmonism i Zoran Šćekić. Najavni video projek-ta: https://vimeo.com/146483225).Izložba Panmonizam obuhvaća pro-totip instrumenta, mikrotonalnu kla-vijaturu Z – board, prototip harmo-nografa Lira Spectrum, crteže, fo-tografi je i 3D modele Lissajousovih krivulja i fi gura te animirani fi lm - “Uvod u Panmonizam”.Harmonograf Lira Spectrum je meha-nički stroj za crtanje krivulja koje opisuju složeno harmonijsko gibanje i predstavlja drugi prototip kao inte-gralni dio izložbe. Prototip je prema nacrtima Zorana Šćekića izgrađen u Bariju, uz fi nancijsku podršku Grada Zagreba - Gradskog ureda za kulturu, obrazovanje i sport. Zoran Šćekić da-rovao je Liru Spectrum Tehničkom muzeju Nikola Tesla.U povodu otvaranja Festivala znano-sti, 18.4.2016. u 21:15 u polukružnoj dvorani Teatra &TD, u suradnji s Mu-zičkim salonom SC-a u Zagrebu i Hrvatskom Udrugom Mikrotonalnog Umjetničkog Stvaralaštva (HUMUS) održat će se koncert Panmonizam.

Koncert obuhvaća “muziku za klavir u prirodnoj intonaciji” Zorana Šćeki-ća koja je otvorena serija skladbi i predstavlja svojevrsnu studiju netem-perirane mikrotonalne harmonije. Za razliku od uobičajenog načina ugađa-nja glasovira prema jednoliko tempe-riranoj podjeli oktave, prirodnu into-naciju između ostalog karakterizira i daleko jači kontrast konsonance i disonance, što u ovoj seriji skladbi predstavlja jedan od glavnih predme-ta istraživanja. Skladbe će izvesti pi-janistkinja Ana Žgur, a glasovir će prema uputi autora, ugoditi Zlatko Pavlinić. Berislav Antica će izvesti Šćekićevu mikrotonalnu skladbu “Devet fragmenata za alt saksofon”..

STUDIJSKO PUTOVANJE STUDENATA TEKSTILNO-

TEHNOLOŠKOG FAKULTETA NA SAJAM ITMA 2015

U MILANO

U sklopu projekta „Razvoj standarda kvalifi kacija i preddiplomskih studij-skih programa na Tekstilno-tehnološ-kom fakultetu“, čiji je nositelj Tek-stilno-tehnološki fakultet, od 11. do 14. studenog 2015. godine organizi-rano je studijsko putovanje studenata na sajam ITMA u Milanu. Studentsko putovanje organizirano je kao jedna od aktivnosti u sklopu elementa pro-jekta 6: Provedba mjera za povećanje broja studenata koji završavaju studij, a sudjelovalo je 47 osoba. Tijekom dvodnevnog boravka na sajmu, stu-denti su imali priliku upoznati se s novitetima iz područja tekstilne teh-nologije. Nastavnici TTF-a, koji su također posjetili sajam, odvojili su dodatno vrijeme kako bi za studente organizirali vođeni obilazak sajma i pokazali im bitne promjene i pobolj-šanja u konstrukcijama izloženih strojeva i opreme, sl.1.Tijekom defi niranja projektnih aktiv-nosti i odabira sajma na koje će se organizirati studijsko putovanje, u obzir je uzeta činjenica da je ITMA najveći sajam tekstilne tehnologije. O

DOMAĆE VIJESTITekstil 64 (9-10) 339-341 (2015.)340

njegovoj veličini i važnosti dodatno govore i podaci da je na izdanju ovo-ga sajma u 2015. godini bio prisutan 1691 izlagač iz 46 zemalja, dok je

sajam posjetilo oko 123 000 osoba iz 147 zemalja.Organizacija odlaska studenata na sa-jam ITMA primjer je pozitivne stimu-

lacije studenata, te se očekuje da će imati pozitivan učinak na povećanje broja studenata koji završavaju studij na Tekstilno-tehnološkom fakultetu.

Sl.1 Sudjelovanje studenata i nastavnika na sajmu ITMA 2015.

Projekt je sufi nancirala Europska unija iz Europskog socijalnog fonda.

„Ulaganje u budućnost“Europska unija

VIJESTI IZ INOZEMSTVATekstil 64 (9-10) 341-344 (2015.) 341

ODRŽAN EXPERTEX 2015 - SPECIJALIZIRANI SAJAM

ZA TEKSTILNU INDUSTRIJU

U organizaciji tvrtke Šivanol Promet od 22. do 24.09.2015. održan je sa-jam EXPERTEX 2015 u Centaru Nova Galerija, Zagrebačka 104, u Zagrebu. Na sajmu su prestavljeni novi sustavi i strojevi te novi trendo-vi u svijetu tekstilne industrije za 2016. godinu.Ove godine Sajam je proširen i na sajam tekstila; tvrtke Rovitex, Belina i Svijet Dekora prezentirali su svoj asortiman proizvoda.Posjetitelji su mogli razgledati i ispro-bati rad te razgovarati sa stručnjacima o sljedećim strojevima i priboru:STYLECAD – program za konstruk-ciju, modeliranje, gradiranje i auto-

matsko uklapanje krojnih dijelova u krojne slikeALGOTEX XSTREAM – ploter za iscrtavanje krojnih slikaTAJIMA – stroj za strojni vez (šti-kanje)PULSE EMBROIDERY SOFTWA-RE – program za strojni vez (štikanje)BROTHER GT-3 – printer za direktni tisak tekstilaSCHULZE – stroj za predobraduJAPSEW – specijalni stroj za ukrasni prošiv (AMF šav)SIRUBA – šivaći strojeviJUKI – šivaći strojeviPERTEC – stroj za zavarivanje ša-vova termo trakom (vodo-nepropu-snost)HASHIMA – uređaj za protočno ter-mofi ksiranjeVIRAX – papir, karton i folija za kro-jenje

HOFFMAN – strojevi za krojenjeCOMEL - glačala, kotlovi i stolovi za glačanjeFRALIZ – škareGROZ BECKERT – igle za šivaće strojeveCERLIANI – petljaći, grajferi i bo-biniCOATS – konciCOATS CONNECT – čičak trakeCOATS SIGNAL – signalne trakeOPTI by COATS – zatvarači (cifovi)SILICONI – tehnički sprejevi i spe-cijalne tekućineAVERY DENNISON – sistemi za deklariranje i označavanje.Potporu sajmu pružili su Hrvatski in-ženjerski savez tekstilaca/ časopis Tekstil, Hrvatska gospodarska ko-mora i Tekstilno-tehnološki fakultet Sveučilišta u Zagrebu.

Vijesti iz inozemstva

ISTRAŽIVANJE POSLOVNE OSNOVE ODRŽIVOSTI

TEKSTILA NA SASTANKU VODEĆIH SVJETSKIH

TEKSTILACA - WORLD TEXTILE SUMMIT

13. studenog 2015. održan je sasta-nak oko 150 vodećih svjetskih pro-izvođača tekstila na kojemu su izne-sena stručna mišljenja o poslovnim problemima koji utječu na održivost u tekstilnom opskrbnom lancu.Dijeleći lokaciju s ITMA 2015, naj-prestižnijim svjetskim sajmom tek-stilne proizvodne tehnologije, ovaj sastanak na vrhu (World Textile Sum-mit) imao je program koji je trebao ispitati kako investicije u „čistu“ pro-izvodnju ili upotrebu održivo nabav-ljenih materijala može pomoći da tvrtke ostvare dodanu vrijednost na svim razinama opskrbnog lanca.Mary Porter Peschka, direktorica Sa-vjetodavne službe u Međunarodnoj fi nancijskoj korporaciji (International Finance Corporation), Odjelu Svjet-ske banke, održala je uvodno izlaga-nje. Objasnila je kako Međunarodna

fi nancijska korporacija (IF), koja dje-luje kao komercijalni dio Banke, po-maže malim i srednjim poduzećima u razvoju gospodarstva, i kako često osigurava investicijsko fi nanciranje, gdje drugi izvori ili ne postoje ili su preskupi. Također omogućuje savje-tovanja za industriju i vlade o mjera-ma kako povećati održivost.Predmet održivosti bio je u skladu sa središnjom temom sajma ITMA 2015, koja se nastavlja na Milanskom sajmu, koji je biostrukturiran tako da pomogne donositeljima odluka na području tekstila u formuliranju stra-tegije. Uloga održivosti sadrži:• diferenciranje robnih marki i tvrtki,• poslovnu profi tabilnost i sigur-

nost,• investicijske odluke,• stjecanje i zadržavanje kupaca,• razvoj proizvoda.Paula Olivera, direktorica Interbran-da objasnila je kako održivost može odrediti marketinšku prednost zbog diferencijacije robnih marki i tvrtki. Vivek Tandon, suosnivatelj francuske grupacije private-equity investor

Aloe Group (po hrvatskom zakono-davstvu su to otvoreni investicijski fondovi rizičnog kapitala s privatnom ponudom) koja se specijalizira za održive investicije i zanima se i za područje vlakana, izložila je perspek-tive investitora.Tri vodeća predstavnika tekstilne in-dustrije su predstavila izvještaje iz prve ruke o prednostima investicije u „čistu“ proizvodnju. Maurizio Ri-botti, iz Canepa SpY (Italija), Roger Yeh iz Everest Textile CXo. Ltd. (Taj-van) i Ajay Sardana iz Aditya Birla grupe (Indija) ukratko su opisali isku-stva svojih tvrtki i sudjelovali su u otvorenoj raspravi o investicijama u „zelenu“ tehnologiju.Sudionici su dobili uvid u važnu stu-diju koju je proveo Institutu za vod-stvo održivosti Cambridge (Cambrid-ge Institue for Sustainability Lea-dership), sastavnicom Sveučilišta u Cambridgeu, čija je platforma Vođa prirodnog kapitala (Natural Capital Leaders) ispitala prirodne kapitalne ovisnosti i utjecaje proizvodnje pa-muka i rizike koji su s njima pove-zani.

VIJESTI IZ INOZEMSTVATekstil 64 (9-10) 341-344 (2015.)342

Sl.1 Stroj za tisak tekstila CJV150 tvrtke Mimaki na radionici tvrtke Borchert+Moller

Christian Dietrich, direktor savjeto-davnog poduzeća Systain Consulting, opisao je reakciju dobavljača na ini-cijativu grupacije velikih prodavača na malo da smanje opterećenje CO2 svojih proizvodnih jedinica. Helga Vanthounout iz McKiney&Co - koja je stručnjakinja na području „cirku-larne ekonomije“ koja se odnosi na tekstil - objasnila je kako recikliranje i ponovna upotreba proizvoda na kra-ju svog životnog ciklusa može stvo-riti ekonomsku i poslovnu vrijednost. Razvijajući temu o materijalima, Lin-da Keppinger, Global Materials, Nike Inc. dala je pregled održivih trendova u razvoju proizvoda.Burak Tun iz Turske i Alan Garosi iz Italije predstavili su analizu slučaja, odnosno na primjeru iz prakse pri čemu su se usredotočili na primjenu ekološki prihvatljivih materijala svo-jih tvrtki, a u otvorenoj raspravi je sudjelovao i Peter Waeber iz područ-ja tehnologija bluedesing s temom o strateškim izborima na području iz-bora materijala.CEMATEX, WTiN i MP Expositions su organizirali sastanak na vrhu World Textile Summit 2015. Sponzo-ri su bili vodeći proizvođači tekstilnih strojeva i normirna tijela za očuvanje

okoliša, uključujući SPGPrints, MS Italija, tehnologije bluedesign, Oeko-Tex, EFI Reggiani i Oerlikon. Pri-jatelji i pristaše su Novozymes, Su-stainable Apparel Coalition, Textile Insitute i Better Cotton Initiative. (M.H.)

RADIONICA U TVRTKI BORCHERT + MOLLER

- MIMAKI RASTERLINK 6

rijskom dijelu predstavljena njihova primjena u praksi, sl.1. Ovaj je semi-nar organiziran za tiskare koje već rade s RasterLinkom, ali i za sve one koji su zainteresirani za novosti u po-dručju tiska teksila. (A.B.)

HUMAN SOLUTIONS NA SAJMU JIAM

PREDSTAVLJA NOVOSTI ZA ODJEVNU INDUSTRIJU

Na sajmu JIAM u Osaki, Japan, od 6. do 9. 4. 2016. njemačka tvrtka Hu-man Solutions predstavit će se na izložbenom prostoru VDMA, Nje-mačkog udruženja proizvođača stro-jeva.JIAM je jedan od najvećih japanskih sajmova za odjevnu industriju, a or-ganizator je Japansko udruženje pro-izvođača šivaćih strojeva. Human Solutions će predstaviti svoja rješenja za čitav procesni lanac odjevne indu-strije. Najvažniji proizvod bit će 3D simulacija u softveru Vidya. Prema riječima direktora tvrtke Human So-lutions GmbH, dr. Andreasa Seidla, Azija je sve važnija za odjevnu indu-striju pa su zato za Human Solutions važne informacije na licu mjesta o aktualnom razvoju i mogućnostima uvođenja novosti na ovo tržište.

Raznolike mogućnosti učinkovitog RIP softvera stroja Rasterlink 6 za digitalni tisak japanske tvrtke Mima-ki, bit će predstavljene na radionici tvrtke Borchert + Moller u Haiger-lochu, Njemačka, 11. 5. 2016. Bit će to zanimljivo otkrivanje posebnosti transfernog tiska. Na dva stroja Mi-maki CJV150 za tisak i rezanje s raznolikom opremom za tisak mla-zom tinte (ink-jet tisak) i nizom zna-čajki njihovih softvera, bit će u teo-

VIJESTI IZ INOZEMSTVATekstil 64 (9-10) 341-344 (2015.) 343

Vidya je vodeći softver za 3D simu-laciju odjeće. Njime se omogućuje vizualizacija i simulacija kolekcija, s točnim podacima o dimenzijama tijela, originalnim CAD dizajnima i realnim parametrima materijala. Ti se podaci mogu koristiti tijekom čitavog procesnog lanca. Iz tog je razloga Vidya integrirana u sustave Cad.Assyst, iSize, PLAM GOlIVE I Fas-hion Cloud GoLive.

njenih sposobnosti i individualnih radnih ograničenja uvjetovanih stare-njem. Ovaj će se softver upotrebljavati za virtualno planiranje ručnih radnih procesa npr. u automobilskoj industriji, kao i za oblikovanje proizvoda teme-ljenih na digitalnim ljudskim mo-delima. U istraživačkom projektu vodit će se računa o biomehaničkim ka-rakteristi kama kao što su kretanje i brzina, te o senzornim parametrima, kao što je vizualni dojam. Svrha pro-jekta je izrada softverskih rješenja, koja će značajno nadmašiti mogućnosti danas postojećih alata.Virtualno starenje je kooperacijski projekt tvrtki Human Solutions GmbH i imk automotive GmbH i Katedre za studij rada i upravljanje inovacijama Tehničkog sveučilišta u Chemnitzu, u okviru istraživačkog programa IKT 2020, koji potpomaže Njemačko mi-nistarstvo za obrazovanj i istraživanje. (A.B.)

NJEMAČKA TEHNOLOGIJA NA SAJMOVIMA INDO

INTERTEX I TECHTEXTIL NORTH AMERICA

Na sajmovima Indo Intertex, koji se održava u travnju 2016. u Džakarti, Indonezija, i Techtextil North Ameri-ca u svibnju 2016. u Atlanti, pred-stavit će se u organizaciji VDMA-a velik broj proizvođača tekstilnih stro-jeva.U Džakarti bit će to 12 tvrtki: Dilo Systems, Dürkopp Adler, Erbatech, Nomaco, Reseda Binder, Sedo Tree-point, Setex Schermuly textile com-puter, Spinnbau, Temafa Maschinen-fabrik, Pfaff Industriesysteme and Xetma Vollenweider.Indonezija je jedno od najvažnijih tržišta u jugoistočnoj Aziji. U 2015. godini prodano je njemačkih tekstil-nih strojeva u vrijednosti od 73 mil. eura, što je poboljšanje nakon nešto lošije 2014. godine (47 mil. eura).Na 11. po redu sajmu Techtextil North America, zajednički nastup imat će njemački proizvođači stroje-va tehničkog i netkanog tekstila. Sve su to tvrtke članice VDMA-a, Nje-mačkog saveza proizvođača strojeva

jekta, u kojima će se virtualnom si-mulacijom čovjeka dobiti nove spo-znaje o oblicima tijela, kao i pro-mjenama ljudskog tijela, koje donosi starenje.Prema riječima dr. Andreasa Seidla, izvršnog direktora tvrtke Human So-lutions, istraživanje i razvoj središnji je dio filozofije tvrtke. Oni žele svoj know-how učiniti korisnim za in dustriju u što više područja i time doprinijeti da sve više proizvoda bude optimalno prilagođeno potrebama čovjeka.

Projekt iMorphIndividualne karkteristike tjelesnih oblika čovjeka (morfoloških tipova) imaju značajan utjecaj na pristalost odjeće i na gospodarski uspjeh proiz-vođača odjeće. Morfološke tipove danas mogu odrediti samo eksperti vizualnom procjenom - to znači da te procjene u pravilu nisu ponovljive. Do danas nema jedinstvene klasifi kacijske sheme, nego postoje razni pokušaji s različitima kriterijima procjene.Svrha projekta je da se izradi po-jedinačna automatska klasifikacija. Ona bi se trebala odnositi na pojedi-načne slučajeve i biti integrirana u međunarodni portal podataka o tijelu iSize. Time će se proširiti funkcija analiz u iSizeu radi razvoja i opti-miranja tablica tjelesnih veličina te za dobivanje odgovarajuće veličine poje-dinaca. Pristalost odjeće tada se može razmatrati npr. s obzirom na oblik tijela i uzeti u obzir kod preporuke konfekcijske veličine. Svrha je da do-bivene spoznaje daju svoj doprinos gospodarskoj i tržišno relevantnoj iz-radi kolekcija u odjevnoj industriji.Imorph je kooperacijski projekt s Centrom za istraživanje upravljanja, Njemačkim institutima za ispitivanje tekstila i vlakana u Denkendorfu, uz potporu Njemačkog ministarstva gospodarstva i energije.

Projekt Virtualno starenjeS godinama se mijenja ljudsko tijelo, a time i radne sposobnosti. Istraživačkim projektom „Virtualno starenje“ želi se razviti softver za simulaciju promi je-

Što simulira Vidya?Vidya simulira osobe s realnim poda-cima omjerama, opsegu i ponašanju tijela pri pokretu. Baš kao i u stvar-nom životu, simulirana 3D odjeća sastoji se od 2D CAD krojnih dijelo-va. Vidya koristi realne parametre materijala kako bi prikazala npr. pri-rodno istezanje materijala i strukturu materijala. Ljudsko tijelo, kroj i ma-terijal u savršenoj su interakciji za simulaciju i iste tjelesne mjere/tablice upotrebljavaju se u SAD-u za izra-du avatara. Pad odjeće, elastičnost i struktura odgovaraju prirodnim po-kertima tijela.

NOVI PROJEKTI TVRTKE HUMAN SOLUTIONS

ISTRAŽIVANJA OBLIKA TIJELA I „VIRTUALNOG

STARENJA“

Grupa Human Solutions započela je s radom na dva nova istraživačka pro-

VIJESTI IZ INOZEMSTVATekstil 64 (9-10) 341-344 (2015.)344

i postrojenja. U Njemačkom paviljo-nu u Atlanti svoje najnovije proizvo-de predstavit će: beba Mischtechnik, Brückner Textile Technologies, Ex-pert Systemtechnik, Global Internati-onal, Maier-Unitas, A. Monforts Tex-tilmaschinen, Ontec Automation, PLEVA, Georg Sahm, Strobel Spe-zialmaschinen and ZSK Stickmas-chinen.Oduvijek je SAD najveće tržište za njemačku tekstilnu strojogradnju. Us-prkos smanjenju izvoza 2015./2014., njemački proizvođači tekstilnih stro-jeva ostvarili su izvoz u vrijednosti od 2016 mil. eura u 2015. godini. Time je SAD bio drugo najveće trži-šte za njemačke proizvođače tekstil-nih strojeva i opreme. Za njemačke proizvođače šivaćih strojeva SAD je od 2012. godine najveće tržište, na kojem je ostvaren izvoz u vrijednosti od 42 mil eura. (A.B.)

CHRISTOPHER VEIT IMENOVAN ČLANOM

NAJUŽE UPRAVE VEIT GRUPE

Unuk osnivača tvrtke sudjeluje u up-ravljanju obiteljskom tvrtkom u Land sbergu.Nakon više od tri uspješne godine u VEIT Zhejiang Co. Ltd., Chris-topher Veit je odsad uz svog oca Guentera Veita i sudjeluje u upravlja-

nju pro izvođača strojeva. Od 2012. do 2015. Christopher Veit je uprav-ljao kineskom podružnicom Veit gru-pe. Unutar Veit grupe zadužen je za globalnu proizvodnju, istraživanje i za ljudske resurse.To što je postao članom najuže uprav-ne strukture tvrtke u samom sjedištu, logična je posljedica njegovih do-stignuća u Kini, kao i bitna odluka za budući razvoj Veit grupe. Kao pot-predsjednik on dijeli očeve ciljeve i vrijednosti. Važnost očuvanja poslo-vanja u Njemačkoj ostaje neprikosno-vena. Obojica nastoje ojačati sjedište tvrtke daljnjim investicijama i predani su svojoj ulozi kao privlačan posloda-vac u regiji, sada i u budućnosti.Novi potpredsjednik je trenutačno usredotočen na osuvremenjivanje korporativnih planskih procesa kao i na viziju tvrtke. Osim toga, osnovni proizvodni procesi u Landsbergu i

budući asortiman proizvoda su u sre-dištu njegove pozornosti. Da bi se odgovorno upravljalo suvremenom tvrtkom, potrebna je strategija za pro-vođenje održivosti na tri razine: eko-nomskoj, društvenoj i ekološkoj, tvr-di Chr. Veit. Prošlih godina ostvareni su značajni impulsi s Veitovim eko-loški prihvatljivim i ergonomskim strojevima. Tim putem želi se i dalje ići i uvoditi nove standarde u kvalite-ti i tehnologiji te time ojačati vodstvo na tržištu.Primjer koji potvrđuje ove tvrdnje o kvaliteti su najnoviji strojevi za fi ksi-ranje. Veit grupa je prije 15 godina kupila odjel tehnologije fi ksiranja od tvrtke Kannegiesser i otada kontinu-irano usavršava taj tip stroja. Najno-vija generacija stroja FX Diamond povezuje dokazanu tehnologiju sa suvremenim rješenjima kao i inteli-gentnim funkcijama umrežavanja i kontrole iz tvrtke VEIT.VEIT grupa je u službi svojih kupaca. Nastoji poboljšati učinak, kvalitetu, fl eksibilnost, održivost i industrijsku spremnost svojih strojeva. Chr. Veit također objašnjava ciljeve istraživanja i razvoja tvrtke za nared-ne godine. Njegov otac tvrdi da su on i njegov sin podijelili odgovornosti da bi za-jednički nastavili na putu u uspješnu budućnost. (M.H.)

^asopis za tekstilnu i odjevnu tehnologiju journal...

Documents