Новые технологии и материалы легкой промышленности: IX Международная научно-практическая конференция

И.Ш. Абдуллин, Э.Ф. Вознесенский, Е.О. Кормакова, А.В. Прохорова

Казанский национальный исследовательский технологический университет

В кожевенно-меховой промышленности набирает популярность производство материалов натурального растительного дубления, исключающее применение токсичных реагентов. С одной стороны – это своего рода тренд рынка, потребители хотят не просто эффектную, престижную, комфортную одежду и обувь, возрастает потребность в «истинно натуральных», безопасных товарах. С другой стороны производители также заинтересованы в снижении токсичности применяемой технологии, сокращении издержек на очистку производственных стоков, повышении уровня безопасности труда работающих.

Вместе с тем, традиционное растительное дубление имеет такие же традиционные ограничения, связанные с высокой молекулярной массой и низкой проникающей способностью натуральных дубящих соединений:

– низкая степень продубленности и термостойкости дермы;

– повышенная жесткость материалов растительного дубления;

– ограниченная применимость растительного дубления при производстве широкого ассортимента кожи и меха.

В связи с изложенным, перспективным можно считать применение активации сырья и полуфабрикатов в плазме высокочастотного (ВЧ) разряда пониженного давления с целью улучшения качества процессов растительного дубления и расширения ассортимента материалов, производимых по данной технологии.

В работе [1] установлен эффект интенсификации хромового дубления после обработки сырья и пикелеванного голья низкотемпературной плазмой (НТП). В работах [2, 3] показано, что под воздействием плазменной обработки происходит увеличение суммарной пористости материала, за счет интенсивного воздействия ВЧ плазмы пониженного давления на внешнюю поверхность и внутренний объем пор и капилляров. Предположена возможность интенсификации растительного дубления благодаря разделению структуры дермы при НТП модификации сырья и пикелеванного голья.

Объектами исследования выбрано сырье КРС мокро-соленого способа консервирования. Обработка образцов проводилась в состоянии сырья и после пикелевания в опытно-промышленной ВЧЕ плазменной установке, адаптированной для партионной обработки натуральной кожи [4]. Режимы плазменного воздействия выбраны на основе работ [1, 5]: мощность ВЧ разряда (W

) 1,2 кВт, давление в разрядной камере (P) 26,6 Па, расход плазмообразующего газа–аргона (G

) 0,04 г/с, время обработки (?) 5 мин.

Исследовано влияние НТП модификации структуры дермы на интенсивность сорбции обрабатывающих растворов. С контрольными и опытными образцами голья КРС проведены лабораторные процессы растительного дубления, в ходе которых контролировали выбираемость таннидов, результаты исследований представлены на рис. 1.

Как видно из полученных данных, НТП обработка сырья с пособствует повышению выбираемости таннидов при дублении на 18 %, НТП обработка сырья и голья в повышает выбираемость таннидов на 44 % относительно не модифицированного образца, что содержит в себе перспективы интенсификации процесса на 30–50 %.

С целью установления влияния ВЧ обработки на физико-химические свойства материалов исследовано воздействие НТП модификации на пористость и температуру сваривания дубленых полуфабрикатов, результаты приведены на рис. 2, 3.

Рис.1. Влияние НТП модификации на выбираемость квебрахо в процессе дубления

Рис. 2. Влияние НТП модификации на пористость дубленого полуфабриката

Рис. 3. Влияние НТП модификации на температуру сваривания дубленого полуфабриката

Из полученных данных можно сделать вывод, что на разных этапах НТП обработки, реакция структуры имеет свои особенности, образцы, прошедшие модификацию обладают повышенной пористостью в сравнении с контрольным образцом. При определении температуры сваривания, максимальная температура деструкции соответствует образцу после НТП обработки перед отмокой и вторично перед дублением – 98 °C.

Таким образом, на основе проведенных исследований можно сделать вывод, что НТП модификация сырья и пикелеванного голья способствует интенсификации таннидного дубления на 50 % и обеспечивает повышение термостойкости образцов на 10 %, температура сваривания составляет 98 %, что соответствует термостойкости хромовых полуфабрикатов.

Литература

1. Нефедьев, Е.С. Влияние высокочастотной плазменной обработки на процесс производства полуфабриката «вет-блю» из шкур КРС мокросоленого способа консервирования / Е.С. Нефедьев, И.В. Красина, А.М. Мухаметшин // Вестник Казанского технологического университета. – 2005. – № 2. – Ч. 2. – С. 274–277.

2. Вознесенский, Э.Ф. Структурные изменения кожевенных материалов под воздействием высокочастотной плазмы пониженного давления / Э.Ф. Вознесенский, А.Ф. Дресвянников, И.В. Красина, Г.Н. Кулевцов // Вестник Казанского технологического университета. – 2005, № 2, Ч. 2. – С. 265–269.

3. Абдуллин, И.Ш. Моделирование микроструктуры кожевенного материала на стадиях производства и при ВЧЕплазменной обработке / И.Ш. Абдуллин, Э.Ф. Вознесенский, В.С. Желтухин, И.В. Красина. – Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2009. – 228 с.

4. Кулевцов, Г.Н. Повышение эффективности использования сырья, полуфабриката, отходов и вспомогательных материалов кожевенного производства с применением низкотемпературной плазмы / Г.Н. Кулевцов, Л.Р. Джанбекова, И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин, И.В. Красина, Э.Ф. Вознесенский. Казань: Изд– во Казан. гос. технол ун–та, 2008. – 260 с.

5. Вознесенский, Э.Ф. Исследование поверхностной и объемной модификации кожевенных материалов в низкотемпературной плазме / Э.Ф. Вознесенский, А.М. Краснов // Сборник материалов конференции «Плазменные технологии исследования, модификации и получения материалов различной физической природы». – 2012. – С. 145–148.

ВЛИЯНИЕ ВЧ ПЛАЗМЕННОЙ МОДИФИКАЦИИ СЫРЬЯ НА МИКРОСТРУКТУРУ КОЖ ХРОМ-ТАННИДНОГО ДУБЛЕНИЯ

УДК 675.02:533.9

И.Ш. Абдуллин, Э.Ф. Вознесенский, Е.О. Кормакова, А.В. Прохорова

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Современный рынок предъявляет повышенные требования к экологичности и безопасности материалов кожевенной промышленности и изделий из них. Закономерно возрастает интерес к менее токсичным, в сравнении с распространенным хромовым, методам дубления. Одним из перспективных направлений производства экологически чистой кожи является возвращение к традиционному растительному дублению [1]. Основным недостатком растительного дубления является его продолжительность, кроме того, из-за неравномерного распределения дубителя по толщине дермы при традиционных способах обработки не всегда удается получить необходимый уровень качества. Поэтому возникает необходимость поиска средств и методов интенсиффикации дубления при сохранении качественных характеристик готовых изделий и минимальных технологических затратах [1, 2].

Наиболее перспективным методом интенсификации жидкостных обработок в производстве кожи является активация сырья и полуфабрикатов в условиях низкотемпературной плазмы (НТП) [3] и, в частности, плазмы высокочастотного разряда пониженного давления [4–10]. Данный метод обеспечивает сквозную обработку натурального материала, закладывает предпосылки формирования пористости, разделения структуры дермы, обеспечивает интенсификацию жидкостной обработки, регулирование свойств поверхности материала, в сочетании с щадящими условиями воздействия. Кроме того НТП модификация является сухим, экологически чистым методом, применимым для повышения качества переработки сырья и сокращения отходов производства.

Экспериментально исследована возможность интенсификации растительного дубления при НТП модификации сырья и пикелеванного голья.

В качестве объекта исследования выбрано сырье КРС мокро-соленого способа консервирования. Обработка образцов проводилась в состоянии сырья и после пикелевания в опытно-промышленной ВЧЕ плазменной установке, адаптированной для партионной обработки натуральной кожи [10]. Режимы плазменного воздействия выбраны на основе работ [11,12]: мощность ВЧ разряда (W

) 1,2 кВт, давление в разрядной камере (P) 26,6 Па, расход плазмообразующего газа – аргона (G

) 0,04 г/с, время обработк?и) (5 мин. С контрольными и опытными образцами голья КРС проведены лабораторные процессы хром-таннидного дубления, в ходе которых контролировали выбираемость таннидов. Установлено, что НТП обработка сырья способствует повышению выбираемости таннидов при дублении на 18 %, НТП обработка сырья и голья в повышает выбираемость таннидов на 44 % относительно не модифицированного образца, что содержит в себе перспективы интенсификации процесса на 30–50 % [13].

С целью установления влияния ВЧ плазменной обработки на физико-химические свойства материалов исследовано воздействие НТП модификации на температуру сваривания и пористость дубленых полуфабрикатов. При НТП обработке кожевенного материала разной степени готовности, реакция структуры имеет свои особенности, тем не менее, образцы, прошедшие модификацию обладают повышенной пористостью в сравнении с контрольным образцом на 5–15 %.

При определении температуры сваривания, максимальная температура деструкции соответствует образцу, прошедшему НТП обработку перед отмокой и вторично перед дублением – 98 °C, что выше данного параметра у не обработанного образца на 10 % и приближается к значениям термодеструкции хромового полуфабриката.

В работах [6, 9, 10] показано, что основным эффектом применения НТП модификации при производстве кожи является получение более развитой и равномерной волокнистой микроструктуры дермы. Методом растровой электронной микроскопии исследована микроструктура сырья после процесса отмоки и НТП модификации. Результаты представлены на рис. 1.

Рис. 1. РЭМ изображение поперечного среза сырья КРС после отмоки, ?2000: а – не модифицированный образец; б – образец, прошедший НТП модификацию.

РЭМ-изображения модифицированного образца свидетельствуют о значительном разделении структуры и увеличению объема пор, что подтверждается ростом значений пористости (рис. 1б). На микрофотографиях контрольного образца также зафиксировано разделение структуры после отмоки, но незначительное (рис. 1а). Как видно из микрофотографий микроструктура голья опытного образца более разделена по сравнению с контрольным, что связано с разволокняющим действием НТП. Данный эффект проявляется при интенсификации таннидного дубления.

Качество выдубленной дермы оценивалось по состоянию микроструктур средних слоев дермы полуфабриката, результаты представлены на рис. 2.

Рис. 2. РЭМ изображение поперечного среза дубленого полуфабриката КРС, ?2000: а – немодифицированный образец; б – образец, прошедший НТП модификацию в сырье; в – образец, прошедший НТП модификацию в сырье и перед дублением.

Как видно из микрофотографий микроструктура образца прошедшего двукратную модификацию в сырье и перед дублением (рис. 2в) является наиболее разделенной и равномерной, то есть более морфологически близкой к хромовому полуфабрикату. Микроструктура образцов контрольного и модифицированного в сырье (рис. 2а, б) отличается плотностью и неравномерным распределением пор в площади сечения.

Таким образом, полученные экспериментальные данные свидетельствуют об изменении микроструктуры дермы; предпосылки развития пористости, заложенные при модификации сырья проявляются в последующих жидкостных обработках, при более полном вымывании межволоконных балластных веществ и разделении волокон. Повторная НТП модификация голья перед дублением способствует интенсификации хром-таннидного дубления и получению равномерно выдубленной дермы с разделенной микроструктурой. НТП модификация позволяет полнее использовать потенциал таннидного дубления, снизить или полностью исключить использование соединений хрома, расширить ассортимент кожевенно-меховых материалов натурального метода дубления.

Литература

1. Золотова, С.В. Влияние физико-химической активации растворов органических дубителей на свойства и качество кож для низа обуви: автореф. дис… канд. техн. наук / С.В. Золотова. – М, 2001. – 16 с.

2. Химия и технология кожи и меха./ И.П.Страхов, И.С.Шестакова, Д.А.Куциди и др. Под ред. проф. И.П.Страхова / М.: Легпромбытиздат, 1985. – 496 с.

3. Переверзев, В.Н. Интенсификация технологических процессов обработки меха / В.Н. Переверзев, А.Н. Беседин, В.Г. Зуева // Кожевенно-обувная промышленность. – 1991. – № 4. – С. 5–6.

4. Красина, И.В. Модификация кожи для низа обуви с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы / И.В. Красина // Вестник Казанского технологического университета. – 2003. – № 2. – С. 77–82.