Введение к работе
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.
-
Впервые найдены технологические параметры для проведения процесса оптического отбеливания волосяного покрова меховой овчины с применением оптического отбеливателя «Threetex OB».
-
Установлено, что плазменная модификация кожевенного полуфабриката КРС хромового дубления позволяет получить белый краст с повышенной белизной и равномерным окрасом по всей лицевой поверхности кожи.
-
Показано, что ННТП обработка позволяет разделить структуру коллагена, как во внутренних слоях кожи, так и на лицевой поверхности.
-
Установлено, что плазменная модификация позволяет получить готовые белые кожи с улучшенными декоративными и потребительскими свойствами.
Практическая ценность работы.
-
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.
-
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.
-
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%.
-
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.
-
Разработана покрывная композиция на основе полиуретановой дисперсии отечественного производства.
-
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:
-
Данные экспериментальных исследований процесса отбеливания с применением оптического отбеливателя «Threetex OB», для нахождения оптимальных технологических параметров.
-
Результаты исследований процесса отбеливания волосяного покрова меховой овчины с применением ННТП обработки, показывающие, что плазменная обработка приводит к увеличению показателя белизны на 14,5%.
-
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.
-
Результаты исследований физико-механических показателей покрытий из полиуретановых дисперсий отечественного производства, прошедших модификацию ННТП.
-
Технология процесса отбеливания волосяного покрова меховой овчины с применением отечественного оптического отбеливателя «Threetex OB» и плазменной модификацией.
-
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.
