WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

На правах рукописи


МИНГАЛИЕВ РАМИЛЬ РАВИЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ

БЕЛЫХ КОЖЕВЕННО-МЕХОВЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ

С ПРИМЕНЕНИЕМ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ

МАТЕРИАЛОВ И ОБРАБОТКОЙ В НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЕ

05.19.05 – Технология кожи, меха, обувных

и кожевенно-галантерейных изделий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Казань 2012

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Научный руководитель:        доктор технических наук, доцент

       Кулевцов Геннадий Николаевич

Официальные оппоненты:        Красина Ирина Владимировна

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологии химических, натуральных волокон и  изделий ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

                               Рахматуллина Гульназ Раисовна

доктор технических наук, доцент,

директор ООО «Кожевник», г. Казань

Ведущая организация:        ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет дизайна и технологии»

Ведущая организация:         Защита состоится  «6»  декабря 2012 года в                часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.09 при ГОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», по адресу: 420015, г.Казань, ул. К.Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан «__» _____________ 2012 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат технических наук        Н.В. Тихонова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность работы. В настоящее время процессу облагораживания кожевенно-меховых материалов уделяется особое внимание. Процесс облагораживания придает готовой продукции повышенные эстетические и эксплуатационные свойства. Однако химические материалы, используемые на этих стадиях в основном зарубежного производства, и стоят дорого.

В технологии обработки меховой овчины отбеливание становится все более популярным процессом. Это связано, с одной стороны, с необходимостью расширения ассортимента и повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции, с другой стороны с требованиями моды. Одним из актуальных вопросов в технологии обработки белых шкур овчины является устранение природной желтизны волосяного покрова и повышение его белизны. Желтизна на светлых шкурах появляется, предположительно, вследствие окисления природного жира при некачественной первичной обработке сырья или длительном его хранении.

Для качественного улучшения характеристик кожевенно-меховых полуфабрикатов, необходимо внедрение современных материалов и методов модификации. Одним из наиболее перспективных методов модификации являются электрофизические методы, и в частности применение неравновесной низкотемпературной плазменной обработки (ННТП). Применение отечественных химических материалов и разработка технологий отделки на их основе с использованием неравновесной низкотемпературной плазмы является актуальной задачей.

Работа направлена на решение актуальной задачи разработки технологий получения белых кожевенно-меховых полуфабрикатов с применением отечественных химических материалов и ННТП обработки, позволяющая повысить эксплуатационные и эстетические свойства.

Работа выполнена в Казанском национальном исследовательском технологическом университете в рамках научно-исследовательской работы по Федеральной целевой программе «Исследование и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 г.г.» (ГК 16.552.11.7012, а так же в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 – 2013 года» (ГК 02.740.11.0497) и по плану аспирантской подготовки.

Цель работы. Целью работы является разработка технологий получения белых кожевенно-меховых полуфабрикатов, с применением оптического отбеливателя «Treetex OB» для волосяного покрова и отечественной полиуретановой дисперсии в покрывном крашении кож, позволяющих повысить декоративные и потребительские свойства за счет применения неравновесной низкотемпературной плазменной обработки.

Для достижения поставленных целей решались следующие задачи:

  • экспериментальные исследования процесса оптического отбеливания с применением оптического отбеливателя «Treetex OB» и влияние параметров ННТП на процесс;
  • экспериментальные исследования и оптимизация параметров ННТП модификации для проведения красильно-жировальных процессов получения белого краста из кож КРС хромового дубления и создание покрывной композиции на основе полиуретановой дисперсии отечественного производства;
  • разработка технологий отбеливания волосяного покрова меховой овчины с применением оптического отбеливателя «Threetex OB» и низкотемпературной плазменной обработки;
  • получения белых кож хромового дубления для верха обуви с применением высокочастотной плазменной обработки и покрывной композицией на основе отечественной полиуретановой дисперсии.

Методы исследований. Для изучения свойств кожевенно-меховых полуфабрикатов и полиуретановых дисперсий, с целью установления механизма воздействия потока плазмы высокочастотного емкостного разряда пониженного давления на белизну волосяного покрова меховой овчины и кожевую ткань шкур КРС, применяли методы исследования химических и физико-механических свойств. Для изучения влияния плазменной обработки использовались методы фотоколориметрии, ИК-спектроскопии, растровой электронной микроскопии, дифференциально-сканирующий метод измерения энергии ионного потока поступающего на поверхность, термоколлометрический метод определения потока частиц. Стандартными методами контроля качества оценивались технологические и эксплуатационные свойства образцов полуфабрикатов и пленкообразующих веществ: пористость, температура сваривания кожевой ткани, прочность на разрыв, удлинение, содержание жира, кислотная и щелочная растворимости и емкости, устойчивость к мокрому и сухому трениям, твердость.

В качестве объектов исследования использовали полуфабрикат меховой овчины, кожевенный полуфабрикат хромового дубления вет-блю КРС и полимерные акриловые и полиуретановые дисперсии.

Полученные данные сравнивались и сопоставлялись с известными данными других авторов. Результаты измерений обрабатывались методом математической статистики и оптимизации параметров технологических процессов с помощью программы Statistica 6.0.

Научная новизна работы.

  1. Впервые найдены технологические параметры для проведения процесса оптического отбеливания волосяного покрова меховой овчины с применением оптического отбеливателя «Threetex OB».
  2. Установлено, что плазменная модификация кожевенного полуфабриката КРС хромового дубления позволяет получить белый краст с повышенной белизной и равномерным окрасом по всей лицевой поверхности кожи.
  3. Показано, что ННТП обработка позволяет разделить структуру коллагена, как во внутренних слоях кожи, так и на лицевой поверхности.
  4. Установлено, что плазменная модификация позволяет получить готовые белые кожи с улучшенными декоративными и потребительскими свойствами.

Практическая ценность работы.

  1. Найдены оптимальные значения технологических параметров процесса оптического отбеливания волосяного покрова меховой овчины с применением оптического отбеливателя «Threetex OB», проходящая в слабокислой среде: концентрация оптического отбеливателя – 0,65 г/дм3, продолжительность процесса оптического отбеливания – 70 мин, температура ванны – 40 С.
  2. Установлены оптимальные параметры плазменной обработки волосяного покрова меховой овчины перед процессом отбеливания: сила тока на аноде Ia= 0,4 A, напряжение на аноде Ua=3,0 кВ, время обработки t=3,5 мин, расход плазмообразующего газа GAr= 0,04 г/с, частота генератора f=13,56 МГц, давление в разрядной камере Р = 26,6 Па.
  3. Показано, что плазменная модификация позволяет повысить показатель белизны волосяного покрова на 14,5%, увеличить прочность на разрыв кожевой ткани на 6-9% и удлинение при разрыве на 10%.
  4. Найдены параметры низкотемпературной плазменной обработки полуфабриката КРС хромового дубления перед красильно-жировальным процессом для получения белого краста: сила тока на аноде Ia= 0,7 A, напряжение на аноде Ua=7,5 кВ, время обработки t=7 мин, расход плазмообразующего газа GAr+воздух= 0,04 г/с, частота генератора f=13,56 МГц, давление в разрядной камере Р = 26,6 Па, при котором достигается повышение белизны на 11,5% и равномерностью окраса по лицевой поверхности краста.
  5. Разработана покрывная композиция на основе полиуретановой дисперсии отечественного производства.
  6. Применение разработанной технологии получения белых кож позволяет сократить производственный цикл и расход покрывной композиции.

Разработанные технологии внедрены в промышленное производство на ООО «Кожа и мех» (г. Казань), ООО «Меховщик» (г. Казань).

Суммарный экономический эффект от разработанных технологий составляет 2млн 600тыс. руб. в год.

На защиту выносятся:

  1. Данные экспериментальных исследований процесса отбеливания с применением оптического отбеливателя «Threetex OB», для нахождения оптимальных технологических параметров.
  2. Результаты исследований процесса отбеливания волосяного покрова меховой овчины с применением ННТП обработки, показывающие, что плазменная обработка приводит к увеличению показателя белизны на 14,5%.
  3. Экспериментальные данные по исследованию влияния ВЧ-плазмы пониженного давления на красильно-жировальный процесс, при выделке белого краста, показывающие, что плазменная обработка приводит к увеличению показателя белизны на 11,5% и равномерности цветового тона по всей лицевой поверхности.
  4. Результаты исследований физико-механических показателей покрытий из полиуретановых дисперсий отечественного производства, прошедших модификацию ННТП.
  5. Технология процесса отбеливания волосяного покрова меховой овчины с применением отечественного оптического отбеливателя «Threetex OB» и плазменной модификацией.
  6. Технология получения готовых белых кож с применением полиуретановых дисперсий отечественного производства и плазменной модификацией.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит: в выборе и обосновании методик экспериментов; непосредственном участии в проведении экспериментов; анализе и обобщении полученных экспериментальных результатов, в разработке технологических процессов с применением высокочастотной плазмы пониженного давления.





Апробация работы и публикации.

Результаты работы докладывались и обсуждались на научной сессии КГТУ (Казань 2008), на  IV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых (Казань 2008), на V Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых (Казань 2009), на V научно – практической конференции (Улан-Удэ, 2009), на V Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых (Казань 2011), на Международной конференции «Физика высокочастотных разрядов» (Казань 2011).

Основные результаты работы изложены в 5 статьях в журналах рекомендованных ВАК РФ, 12 публикациях по материалам конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений. В тексте приведены ссылки на 123 литературных источников. Работа изложена на 138 стр. машинописного текста, содержит 34 рисунков, 16 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность диссертационной работы, дана структура диссертационной работы, показана научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе рассмотрены значение и сущность процессов отбеливания волосяного покрова в производстве меха, представлен обзор и анализ новых химических материалов и методов, применяемых в процессах отбеливания. Представлен обзор методов получения белого кожевенного полуфабриката. Приведен обзор и анализ современных методов улучшения свойств пленкообразующих веществ в покрывном крашении кож. Проведен анализ применения высокочастотной плазменной обработки кожевенно-меховых материалов. Сформулированы цель и задачи диссертации.

Во второй главе приведена принципиальная схема экспериментальной высокочастотной плазменной установки для обработки натуральных высокомолекулярных материалов. Входные параметры плазменной установки варьировались в следующих пределах: сила тока на аноде Ia= 0,1-0,9 A, напряжение на аноде Ua=1,5- 7,5 кВ; продолжительность обработки () 1-15 мин; рабочее давление в разрядной камере (P) 13,3-30 Па и расход плазмообразующего газа (G) 0-0,06 г/с. В качестве плазмообразующего газа использовался аргон и смесь аргона с воздухом в соотношении 70/30. Представлены объекты исследования, а так же приведены технологии отбеливания волосяного покрова меховой овчины и технологии получения готовых белых кож для верха обуви.

В качестве объектов исследования использовали полуфабрикаты меховой овчины и шкур КРС, оптический отбеливатель «Threetex OB» и отечественные пленкообразователи различных классов. Показатель белизны волосяного покрова оценивали фотоколлориметрически на приборе ФКЦШ-М. Белизну краста КРС для верха обуви оценивали на приборе DTP22 Digital Swatchbook.

Погрешность результатов измерений оценивали с помощью методов статистической обработки экспериментальных данных при доверительной вероятности 0,95.

В третьей главе исследованы процессы отбеливания волосяного покрова меховой овчины и кожевой ткани кож хромового дубления для верха обуви с применением ННТП модификации.

Основной проблемой в технологии отбеливания белых шкур овчины является устранение природной желтизны волосяного покрова. Желтизна на светлых шкурах появляется, предположительно, вследствие окисления природного жира при некачественной первичной обработке сырья или длительном его хранении.

Для проведения исследований образцы полуфабриката меховой овчины проходили процесс окислительно–восстановительного отбеливания, а затем процесс оптического отбеливания с применением оптического отбеливателя «Treetex OB» с поочередным варьированием каждого технологического параметра. Анализ проведения отбеливания с применением оптического отбеливателя «Treetex OB» с изменением концентрации оптического отбеливателя от 0,1 г/дм3 до 2 г/дм3, продолжительности оптического отбеливания от 30 мин до 90 мин, температуры ванны от 25 С до 60С и рН среды от 3 до 10, позволяет сделать выбор параметров, при котором достигаются наилучшие показатели белизны: концентрация оптического отбеливателя 1 г/дм3, продолжительность оптического отбеливания 60 мин, температура ванны 45 С и слабокислой среде при рН равной примерно 4,5–5.

Проведено планирование эксперимента по технологическим параметрам процесса оптического отбеливания: концентрация оптического отбеливателя 0,25 – 1,5 г/дм3, продолжительность оптического отбеливания 30 – 90 мин, температура ванны 30 – 60С.

Рисунок 1 – Оптимизация технологических параметров процесса оптического отбеливания.

Определяющим параметром выбран показатель белизны волосяного покрова меховой овчины, который рассчитывался по снятым на приборе ФКЦШ-М показателям. По результатам проведенных исследований проведена оптимизация технологических параметров процесса оптического отбеливания. С помощью пакета программ Statistica 6.0 проведен расчет оптимальных технологических параметров, из которых установлено, что оптимальным являются: концентрация оптического отбеливателя 0,65 г/дм3, продолжительность процесса 70 мин и температура ванны 40С (рис. 1). Процесс оптического отбеливания проводился в слабокислой среде при рН=4,5–5. Данная среда выбрана по результатам исследования, приведенных на рисунке 2.

Рисунок 2 – Зависимость показателя белизны волосяного покрова в процессе оптического отбеливания от рН среды,

Проведены исследования влияние параметров плазменной модификации на качество волосяного покрова и кожевой ткани меховой овчины. Проведено планирование эксперимента по параметрам плазменной обработки: сила тока на аноде Ia=0,1–0,9 A, напряжение на аноде Uа=1,5–7,5кВ, время обработки t=1–9 мин.

Рисунок 3 – Оптимизация параметров плазменной обработки меховой овчины.

Определяющим параметром выбран показатель белизны волосяного покрова меховой овчины который рассчитывался по снятым на приборе ФКЦШ-М показателям. По результатам проведенных исследований проведена оптимизация технологических параметров плазменной обработки волосяного покрова. С помощью пакета программ Statistica 6.0 проведен расчет оптимальных режимов плазменной обработки: Ia=0,4 A, Ua=3,0 кВ, t=3,5 мин. (рис.3). Дальнейшие исследования показателей качества волосяного покрова и кожевой ткани проведены при плазменной обработке в оптимальном режиме, результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристики отбеленного полуфабриката меховой овчины.

Наименование показателя

Значение показателя

по ГОСТ 4661–76

Контрольный образец

Опытный образец

Ia=0,4A, Ua=3,0кВ,

t=3,5мин, GAr=0,04г/с, f=13,56 МГц, Р=26,6Па.

Показатель белизны, %

-

69,31

83,86

Массовая доля несвязанных жировых веществ в волосе, %,

не более 2,0

1,36

1,18

Температура сваривания кожевой ткани, °С

Не ниже 70

84

88

Массовая доля несвязанных жировых веществ в кожевой ткани, %

10 – 20

11,67

10,86

Предел прочности при растяжении, МПа

9,8

10,4

11,3

Удлинение при разрыве, %

Не менее 30

33

35

Из данных, представленных в таблице 1, можно сделать вывод, что плазменная модификация позволяет повысить белизну волосяного покрова меховой овчины на 14,5%, предел прочности при растяжении образцов, подвергнутых ННТП обработке, выше на 6-9 %, и удлинение при разрыве на 10 % выше, по сравнению с контрольными.

Исследовалось влияние ВЧ-плазменной модификации полуфабриката КРС хромового дубления перед красильно-жировальных процессом для получения белого краста. Для проведения исследований, образцы полуфабриката КРС хромового дубления, перед красильно-жировальным процессом, обрабатывались низкотемпературной плазмой и сравнивались с контрольными образцами. Влияния ННТП обработки оценивали по показателю белизны, который рассчитывался по снятым на приборе DTP22 Digital Swatchbook цветовым характеристикам.

Образцы полуфабрикатов хромового дубления предварительно перед красильно-жировальным процессом обрабатывались ВЧ-плазмой пониженного давления. ННТП обработка проводилась в следующих технологических режимах: Р=26,6 Па, G=0,04 г/с, Ua=5,0 кВ и 7,5 кВ с варьированием силы тока(Ia) от 0,1А до 0,7А и продолжительности обработки от 1 мин до 9 мин, в плазмообразующем газе Ar+воздух в соотношении 70/30 %. Данные параметры выбраны по результатам, полученным в ходе исследования скорости впитывания капли воды образцами полуфабриката КРС хромового дубления, где видно, что скорость впитывания увеличивается с повышением параметров ННТП обработки, а при максимальных параметрах напряжения (кВ) и силы тока (А) для экспериментальной установки, скорость впитывания капли воды максимальна. Результаты исследований приведены ниже на рисунке 4.

Рисунок 4 – Зависимость показателя белизны от продолжительности обработки, при давлении Р=26,6 Па, f=13,56 МГц, расходе плазмообразующего газа GAr+воздух=0,04 г/с.

В ходе исследований выявлено, что низкотемпературная, плазменная модификация позволяет повысить показатель белизны краста, а так же равномерность отбеливания лицевого слоя по площади. Наилучшие результаты достигнуты при ННТП обработки в следующих режимах: напряжение Uа=7,5 кВ, сила тока Iа=0,7 А, продолжительность обработки 7 мин., при давлении Р=26,6 Па, расходе плазмообразующего газа GAr+воздух=0,04 г/с. При предварительной ННТП обработки полуфабриката КРС хромового дубления для верха обуви в данном режиме происходит повышение белизны краста примерно на 11,5 % (рис. 4). Повышение белизны и равномерность отбеливания по всей площади краста позволяет снизить расход покрывной композиции при отделке белых кож, за счет уменьшения толщины комплексного покрытия.

Проведено планирование эксперимента по параметрам плазменной обработки: сила тока на аноде Ia=0,1–0,9 A, напряжение на аноде Uа=1,5–7,5кВ, время обработки t=1–15 мин.

Рисунок 5 – Оптимизация параметров плазменной обработки полуфабриката КРС хромового дубления.

Из рисунка 5 видно, что оптимальные зона, в которой возможен максимальный эффект воздействия ННТП обработки, находится за гранями треугольника Гиббса. Для корректного поиска оптимальной зоны необходимо увеличение диапазона параметров плазменной обработки. Однако значения силы тока (Ia) и напряжения (Ua) приведенные на рисунке 5 являются максимальными для обработки кожевенно-меховых материалов. Увеличение данных значений приведет к деструкции коллагена кожевой ткани. Дальнейшие исследования показателей качества кожевой ткани готовых белых кож проводились в режиме, позволяющем получить максимальную белизну, найденный, в ходе проведения исследования, результаты которого приведены на рисунке 4.

Микроструктура образцов КРС до и после ВЧ-плазменного воздействия исследовалась методом растровой электронной микроскопии. Для установления эффектов ННТП модификации на структуру внутренних и лицевого слоев, приведены микрофотографии среза краста КРС контрольного образца и образца, предварительно обработанного неравновесной низкотемпературной плазмой в выбранном режиме (рис. 6).

а

б

в

г

Рисунок 6 – РЭМ-изображение поперечного среза краста КРС: а, в – сетчатый и сосочковый слои контрольного образца соответственно, 2000; б и г – сетчатый и сосочковый слои опытного образца соответственно, прошедший плазменную модификацию в режимах: Ua=7,5 кВ, Ia=0,7 А, t=7 мин., Р=26,6 Па, GAr+воздух=0,04 г/с., f=13,56 МГц, 2000

Из рисунка 6 видно, что ННТП модификация позволяет добиться разделения микроструктуры коллагена, как во внутренних слоях, так и на лицевой поверхности кожевенного полуфабриката, что в свою очередь интенсифицировать проведение красильно-жировального процесса. Структурные изменения поверхности лицевого слоя позволяют добиться равномерности отбеливания лицевой поверхности. Так же, разволокнение поверхностного слоя улучшает адгезию кожи с грунтовочными покрытиями.

Основные требования, предъявляемые к покрывным композициям для кожи: обеспечивать покрытие, устойчивое к старению с высокой адгезией и термостойкостью, минимальной толщиной, не ухудшающей гигиенические и физико-механические свойства натуральной кожи. Исследовалось влияние ННТП обработки на свободные пленки полиуретановых и акриловых дисперсий отечественного производства и на показатели качества готовых белых кож.

Выбор материалов для покрывного крашения белого краста проводили по оценке физико-механических показателей свободных пленок, полученных из акриловых и полиуретановых дисперсий, выпускаемых на ООО «Акрил СПЛ» г.Казань – Акр-1 Э.06; ООО ПКФ «Эласт-уретаны» г. Казань – Гипур 201-М, Гипур 202, Витур 515; ООО НПП «Макромер» г.Владимир – Аквапол-11, Аквапол-21, Аквапол-22.

Влияние обработки неравновесной низкотемпературной плазмой на физико-механические характеристики свободных пленок представлены в таблице 2.

Обработка ННТП образцов проходила в следующих режимах: для полиуретановых пленкообразователей: Р=26,6 Па, f=13,56 МГц, GAr=0,04 г/с, Ua=6,0 кВ, Ia=0,1 А, продолжительность обработки 3 мин., плазмообразующий газ аргон; для акриловых пленкообразователей в режиме: Р=26,6 Па, f=13,56 МГц, GAr=0,04 г/с, Ua=9,0 кВ, Ia=0,2 А, продолжительность обработки 3 мин., плазмообразующий газ аргон. Данные режимы выбраны из ранее проведенных работ по модификации низкотемпературной неравновесной плазмой свободных пленок1

.

Таблица 2 – Физико-механических показатели свободных пленок на полиуретановой и акриловой основе без ННТП обработки и после ННТП обработки.

Название дисперсии

без ННТП обработки

с ННТП обработкой

Прочность на разрыв, р МПа

Относительное удлинение, Eр %

Прочность на разрыв, р МПа

Относительное удлинение, Eр %

Гипур 201-М

Гипур 202

Витур – 515

Аквапол – 11

Акр-1

9,7

8,5

9,3

10,0

2,5

995

986

945

606

272

14,5

12,9

12,1

11,9

8,7

1488

1440

1319

768

486

С целью определения влияния плазменной обработки на химический состав полиуретановых дисперсий, использовали метод ИК-спектрофотометрии (рис.7).

Рисунок 7 –Результаты ИК-спектроскопии полеуретановой дисперсии Гипур 201-М контрольного образца и модифицированного ННТП.

На полученных ИК-Фурье спектрах образцов полеуретановой дисперсии Гипур 201-М контрольного образца и модифицированного ННТП какие либо различия в полосах поглощения не обнаружены, что свидетельствует об отсутствии химических изменений при плазменной обработке.

Исследования физико-механических свойств свободных пленок (таблица 2) показали, что наилучшие показатели у полиуретановых дисперсий Гипур 201-М, Гипур 202 и Витур 515. Для составления покрывной композиции использовались в качестве грунтовки традиционные составы, а для закрепляющего слоя полиуретановые дисперсии марок Гипур 201-М, Гипур 202 и Витур 515. Проведена ННТП обработка готовых кож в режиме: Р=26,6 Па, f=13,56 МГц, GAr=0,04 г/с, Ua=6,0 кВ, Ia=0,1 А, продолжительности обработки 3 мин., плазмообразующий газ аргон. Результаты физико-механических показателей представлены на рисунках 8 и 9 и таблице 3.

Рисунок 8. Влияние плазменной модификации готовых белых кож на прочность на разрыв.

Рисунок 9. Влияние плазменной модификации готовых белых кож на относительное удлинение.

Таблица 3 – Результаты устойчивости пленочных покрытий к сухому и мокрому трению.

Наименование закрепителя

Результаты исследований образцов не модифицированных низкотемпературной плазмой

Результаты исследований образцов модифицированных низкотемпературной плазмой

Гипур 201-М

Сухое трение — осыпалось

Мокрое трение — осыпалось

Сухое трение — выдержало

Мокрое трение — выдержало

Гипур 202

Сухое трение — осыпалось

Мокрое трение — осыпалось

Сухое трение — осыпалось

Мокрое трение — осыпалось

Витур 515

Сухое трение — осыпалось

Мокрое трение — отслоилось

Сухое трение — выдержало

Мокрое трение — отслоилось

Применение низкотемпературной плазменной обработки повышает физико-механические показатели готовой кожи, а так же придает устойчивость пленочного покрытия к сухому и мокрому трениям, за счет совместной объемной модификации структур синтетических и натуральных высокомолекулярных материалов.

По результатам исследований, представленных на рисунках 8 и 9, а так же в таблице 3 в качестве закрепляющего слоя в покрывной композиции была выбрана полиуретановая дисперсия Гипур 201-М.

а

б

в

г

Рисунок 10 – Микрофотография (в режиме лазерного сканирования) изображения поперечного среза готовой кожи а – контрольного, б – опытного; и лицевой поверхности в – контрольного, г – опытного, 400.

Из рисунка 10 видно, что у опытного образца проникновение покрывной композиции более глубокое, а лицевая поверхность гладкая, без каких либо трещин и шероховатостей, по сравнению с контрольным. Это свидетельствует о повышении сродства покрывной композиции с кожей.

Исследования показателей качества кожевой ткани белой кожи для верха обуви из шкур КРС с применением двойной ННТП обработки, пред красильно-жировальным процессом и после нанесения покрывной композиции, приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Показатели качества готовой белой кожи.

Наименование показателя

Физико-механические показатели кожи по ТУ 8630-012-05431555-93 «Кожа эластичная для верха обуви».

Физико-механические показатели готовой кожи без ННТП обработки

Физико-механические показатели готовой кожи модифицированные ННТП

Показатель белизны, %

88,5

89,1

Прочность на разрыв, МПа

1,3

8.976

15.813

Относительное удлинение, %

35-45

42.77

46.1

Сухое трение, баллы

3

2

3

Мокрое трение, баллы

4

3

4

Многократный изгиб, баллы

3

4 (хорошо)

4 (хорошо)

Массовая доля влаги, %

10 - 16

15

14

Продолжение таблицы 4

1

2

3

4

Гигроскопичнсть, %

не норм.

11

20

Влагоотадача, %

не норм.

10

16

Паропроницаемость водяных паров, г/м2

не норм.

518

779

Адгезия покрывной пленки, не менее, Н/м

100

99

140

Из таблицы 4 видно, что физико-механические  показатели готовых кож, не модифицированных нерановесной низкотемпературной плазмой, соответствуют показателям ТУ 8630-012-05431555-93 «Кожа эластичная для верха обуви». Плазменная модификация позволяет улучшить эксплуатационные и эстетические свойства готовых кож, за счет образования взаимопроникающих «сеток» и дальнейшего взаимоструктурирования, протекающего на границе между натуральным и синтетическим высокомолекулярными материалами.

В четвертой главе разработана технология отбеливания волосяного покрова меховой овчины с применением оптического отбеливателя «Threetex OB» и ННТП обработки, которая позволяет повысить белизну волосяного покрова меховой овчины и увеличить прочностные характеристики полуфабриката. Выпущены опытно - промышленные партии меховой овчины по предложенной технологии (рис.11).

Рисунок 11 – Схема технологического процесса отбеливания меховой овчины.

Перед процессом отбеливания полуфабрикат подвергался плазменной обработке в режиме: сила тока на аноде Ia = 0,4 А; напряжение на аноде Ua=3,0 кВ; давление Р=26.6 Па; f=13,56 МГц; GAr=0,04 г/с; время обработки t=3,5 мин.

Разработана технология получения готовых белых кож из шкур КРС хромового дубления с использованием отечественных пленкообразователей и двукратной плазменной модификацией. Выпущены опытно- промышленные партии производства белой кожи для верха обуви из шкур КРС по предложенной технологии (рис.12). Перед красильно-жировальным процессом плазменную модификацию проводили в режиме: напряжение Ua=7,5 кВ, сила тока Ia=0,7 А, продолжительность обработки 7 мин., при давлении Р=26,6 Па, f=13,56 МГц, расходе плазмообразующего газа GAr+воздух=0,04 г/с. Вторую ННТП обработку готовых белых кож проводили в следующем режиме: Р=26,6 Па, f=13,56 МГц, G=0,04 г/с, Ua=6,0 кВ, Ia=0,1 А, продолжительности обработки 3 мин., в плазмообразующем газе аргоне.

Рисунок 12 – Схема технологического процесса получения белых готовых кож из шкур КРС хромового дубления для верха обуви.

Выводы.

  1. Установлены технологические параметры для оптического отбеливателя «Threetex OB»: концентрация оптического отбеливателя – 0,65 г/дм3, продолжительность процесса оптического отбеливания – 70 мин, температура ванны – 40 С, для оптимального проведения процесса оптического отбеливания.
  2. Найден режим обработки полуфабриката меховой овчины ВЧ – плазмой пониженного давления перед процессом отбеливания: Ia=0,4 A, Ua=3,0 кВ, t=3,5 мин, GAr= 0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р = 26,6 Па, которые позволяют достичь максимальной белизны волосяного покрова и повысить физико-механические характеристики кожевой ткани.
  3. Разработана технология проведения процесса оптического отбеливания волосяного покрова меховой овчины с применением оптического отбеливателя «Threetex OB» и ННТП обработки.
  4. Найдены режимы ВЧ-плазменной модификации полуфабриката КРС хромового дубления для верха обуви: Ia=0,7 А, Ua=7,5 кВ, t=7 мин, GAr+воздух=0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р=26,6 Па, при котором достигается максимальная белизна и равномерность отбеливания по всей лицевой поверхности краста, в ходе проведения красильно-жировальных процессов.
  5. Разработана технология получения готовых белых кож для верха обуви из шкур КРС хромового дубления с применением ННТП модификации и отечественной полиуретановой дисперсии Гипур 201-М.
  6. Установлено, что двукратная плазменная обработка полуфабриката КРС, перед красильно-жировальным процессом и после нанесения покрывной композиции, позволяет как повысить белизну краста и равномерность цветового тона по все лицевой поверхности, приводящая к сокращению расхода покрывной композиции, так и увеличения сродства покрывной композиции с кожей, что повышает эксплуатационные свойства готовой кожи.

Научные статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК  РФ:

  1. Мингалиев Р.Р. Определение цветовых характеристик хлопчатобумажного трикотажного полотна после крашения активным красителем марки «Ремазоль RR синий» / Абдуллин И.Ш., Азанова А.А., Нуруллина Г.Н., Мингалиев Р.Р // Вестник Казанского технологического университета: № 5.- Казань: Изд-во Казан.гос.технол.ун-та, 2011.- С. 7-12.
  2. Мингалиев Р.Р. Технология получения кожевенно-меховых полуфабрикатов белого и светлых тонов для изготовления национальных изделий / Мингалиев Р.Р., Антонова М.В., Кулевцов Г.Н., Корчуганова Ю.В. // Вестник Казанского технологического университета: № 11.- Казань: Изд-во Казан.гос.технол.ун-та, 2010.- С. 575-577.
  3. Мингалиев Р.Р. Разработка технологии покрывного крашения белых кож с применением отечественных полимерных композиций и неравновесной низкотемпературной плазменной модификацией / Г.Н. Кулевцов, С.Н. Степин, Р.Р. Мингалиев, Г.Р. Калимуллина, А.С. Парсанов, Э.В. Тугушев // Кожевенно-обувная промышленность.- 2012.- №2.- С.38-41.
  4. Мингалиев Р.Р. Исследование влияния электрофизических методов обработки на физико-химические свойства отечественных пленкообразователей на полиуретановой основе / Г.Н. Кулевцов, С.Н. Степин, Р.Р. Мингалиев, Г.Р. Калимуллина, Е.Д. Маркова // Кожевенно-обувная промышленность.- 2012.- №3.- С.24-25.

Основные результаты работы изложены в следующих публикациях:

  1. Мингалиев Р.Р. . Разработка технологии отбеливания меховой овчины с применением оптического отбеливателя «Threetex OB» / Мингалиев Р.Р. // VIII Республиканская школа студентов и аспирантов «Жить в XXI веке»: Материалы конкурса. – Казань: Казанский государственный технологический университет, 2008. – С. 9–10.
  2. Мингалиев Р.Р. Разработка технологии крашения с помощью физической модификации пигментированного волосяного покрова шубной овчины / Абдуллин И.Ш., Антонова М.В., Кулевцов Г.Н., Мингалиев Р.Р. //Новые технологии и материалы легкой промышленности: IV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых: Сборник статей.– Казань: Казанский государственный технологический университет, 2008. – С. 36–39.
  3. Мингалиев Р.Р. Разработка технологии отбеливания меховой овчины с применением оптического отбеливателя «Threetex OB» / Мингалиев Р.Р., Антонова М.В., Кулевцов Г.Н. //Новые технологии и материалы легкой промышленности: IV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых: Сборник статей.– Казань: Казанский государственный технологический университет, 2008. – С. 67–69.
  4. Мингалиев Р.Р. Отбеливание меховой овчины с применением НТП пониженного давления / Мингалиев Р.Р., Кулевцов Г.Н // Научная сессия КГТУ–Казань, КГТУ, 2008. – С.303.
  5. Мингалиев Р.Р. Разработка технологии отбеливания меховой овчины с применением оптического отбеливателя «Threetex OB» фирмы «Energoluks» / Мингалиев Р.Р., Антонова М.В., Кулевцов Г.Н. //Новые технологии и материалы легкой промышленности: V Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых: Сборник статей.– Казань: Казанский государственный технологический университет, 2009. – С. 49–52.
  6. Мингалиев Р.Р. Технология получения кож  хромового дубления светлых тонов с применением НТП обработки / Мингалиев Р.Р., Кулевцов Г.Н // Международная конференция «Физика высокочастотных разрядов»: материалы конференции. – Казань, 2011. – С. 326–327.
  7. Мингалиев Р.Р. Разработка технологии получения белых кож с применением отечественных полимерных композиций и НТП / Мингалиев Р.Р., Калимуллина Г.Р., Парсанов А.С., Кулевцов Г.Н. //Новые технологии и материалы легкой промышленности: VII Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых: Сборник статей.– Казань: Казанский государственный технологический университет, 2011. – С. 87–90.
  8. Мингалиев Р.Р. Разработка технологии получения отбеленного кожевенного полуфабриката с применением НТП обработки / Р.Р. Мингалиев, А.С. Парсанов, Г.Н. Кулевцов, Е.В. Маркова // Всероссийская школа-семинар студентов, аспирантов и молодых ученых по тематическому направлению деятельности национальной нанотехнологической сети «Наноинженерия»: Сборник трудов. – Казань: Казанский государственный технологический университет, 2011. – С. 110–114.
  9. Мингалиев Р.Р. Разработка технологии получения белых кож с применением отечественных пленкообразующих материалов и ВЧ плазмы / Кулевцов Г.Н., Калимуллина Г.Р., Мингалиев Р.Р. // Научная сессия КГТУ–Казань, КГТУ, 2012. – С.331.
  10. Мингалиев Р.Р. Разработка процессов осветления в технологии выделки кожевенно-меховых полуфабрикатов для национальных обувных изделий с применением НТП обрабботки / Р.Р. Мингалиев, М.В. Антонова, Г.Н. Кулевцов // «Кожа и мех в XXI веке» Технология, качество, экология, образование: материалы VI научно – практической конференции 2010 года г. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2010.-С.107-112.

Соискатель                                Мингалиев Р. Р.

Заказ №                                                 Тираж 100 экз.

Офсетная лаборатория КНИТУ  420015  г.Казань, ул.К.Маркса,68


1 Рахматуллина Г.Р. Влияние неравновесной низкотемпературной плазмы на свойства пленочных покрытий кожи /  Г.Р. Рахматуллина, Н.А. Дегтярев // Научная сессия КГТУ. – Казань, 2010. – С. 276.






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.