Факторы, влияющие на упруго - пластические и прочностные свойства шкур Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 685:167/168

Г. Р. Залялютдинова, Е. В. Кумпан, В. В. Хамматова

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА УПРУГО - ПЛАСТИЧЕСКИЕ И ПРОЧНОСТНЫЕ СВОЙСТВА ШКУР

Ключевые слова: мех, низкотемпературная плазма, кожевая ткань, шкура

коллаген, вещество.

В статье рассмотрены факторы в кожевенном, а также меховом производстве, оказывающие влияние на упруго - пластические и прочностные свойства меховых и кожевенных шкур.

Keywords: fur, low-temperature plasma, leather fabric, skin collagen, a substance.

This article contains information about factors in leather and fur industry, influencing the е^Ор^йс and mechanical properties of fur and leather skins.

Легкая промышленность включает большое количество разнообразных производств -производство кожи, меха, искусственной кожи, швейных изделий, использующих механические, химические, физико-химические и другие способы обработки сырья (полуфабрикатов). Каждое из них характеризуется своими специфическими технологическими процессами.

Технологические процессы таких отраслей легкой промышленности, как кожевенное, меховое производство, производство полимерных материалов, искусственных кож, обувного, швейного производства довольно многообразны по существу происходящих физических и химических изменений, видам сырья, специфике временных режимов. При кожевенном, а также меховом производстве легкой промышленности сырьем являются шкуры животных с большой неоднородностью поверхности и разнообразным количеством характеристик. Кожевенно-меховое сырье является сырьём естественного прохождения, его качество и свойства зависят в основном от природных, биологических особенностей шкур.

В последние годы исследователи все больше обращают внимание в меховом производстве на химические добавки полимерного характера и органические растворители. Добавление их в небольших количествах в технологический процесс позволяет наряду с интенсификацией процессов повысить химические и физико-механические свойства меховых шкурок.

В химический состав шкуры входят органические и неорганические вещества. К органическим веществам относятся: белки; жиры; углеводы; ферменты; гормоны; витамины. К неорганическим веществам относятся: вода; минеральные вещества. Количество воды в шкуре зависит от вида и возраста животных и составляет от 55 до 75% массы парной шкуры.

Белок, составляющий основу соединительной ткани животных и обеспечивающий ее прочность, называется коллагеном. Коллаген составляет свыше 90% общего количества белковых веществ, входящих в состав абсолютно сухой дермы. От состояния коллагена зависят как первичная обработка сырья и хранение его, так и технология переработки в кожу или меховой полуфабрикат.

В растворах кислот, щелочей и некоторых солей коллаген набухает интенсивнее, чем в воде, что способствует расщеплению пучков. На этом свойстве коллагена основаны операции мехового и кожевенного производств, которые придают дерме более мягкую структуру.

Одним из важных свойств коллагена является его способность соединяться с дубильными веществам и, что резко изменяет свойства коллагена: он становится стойким к действию воды (меньше набухает) и высокой температуры (повышается температура сваривания), а также весьма устойчивым к действию микроорганизмов. Шкурка на 60 - 75%

состоит из воды. Белков в ней содержится 35 - 40%. Основной слой кожевой ткани - дерма -состоит главным образом из белка коллагена 96 - 98% общего количества белков дермы. Минеральные вещества находятся в шкурке в небольшом количестве 0,35 - 0,5%. Это соли кальция, натрия, железа. Углеводы составляют 2% массы сухого вещества кожевой ткани. Содержание жиров в шкурках сильно колеблется и у некоторых животных достигает 30% и более. При обработке кожевенного и шубно-мехового полуфабриката происходит изменение состава веществ в шкурках. Под действием химических ферментов происходит частичный распад коллагена, разрыхление структурных элементов лицевого слоя, растворение и удаление из дермы остатков межволоконных и др. белков, дальнейшее омыление жира; шкура приобретает пластичность, но в, то же время происходит изменение содержания минеральных веществ в шкуре. Что приводит к необратимому изменению высокомолекулярных веществ.

Вся «живая природа» к которым относятся кожевенный и шубно-меховой полуфабрикат, неразрывно связана с процессами образования и изменения высокомолекулярных соединений.

Многочисленные высокомолекулярные вещества проявляют особые физические свойства - большую деформируемость, способность образовывать растворы высокой вязкости, студни, гели, пленки, волокна и др. Высокомолекулярные соединения - белки являются главной составляющей частью всех веществ животного происхождения. Неорганические высокомолекулярные соединения еще мало изучены из-за сложности их строения, не удалось еще получить их в молекулярно-дисперсном состоянии и нет воз -можности рассматривать физические и химические свойства их макромолекул. Авторы утверждают [2], что с увеличением молекулярной массы вещества подвижность их молекул уменьшается. Физические изменения веществ всегда связаны с перемещением молекул. А химические превращения невозможны без непосредственного контакта между молекулами реагирующих веществ, а также без перемещений, диффузионного проникновения одного компонента в массу другого и пр. Поэтому небольшие молекулы низкомолекулярных соединений, будучи значительно подвижнее макромолекул, гораздо легче подвергаются химическим и физико-химическим превращениям. Исходя из этого, можно сделать вывод, что высокомолекулярные соединения органических тел легче подвергаются изменениям, чем неорганические. Кислоты значительно сильнее действуют на растительные волокна, нежели на животные, и обратно, щелочи действуют значительно сильнее на животные волокна, нежели на растительные. Практически это означает следующее: если в мехе, выделанном серной кислотой, кислота будет присутствовать в избытке, то после пошива из меха изделий нитки в швах от кислоты будут разрушаться, и изделие будет легко пороться.

Недостатком является также то, что технологические процессы с использованием химических материалов не являются ресурсосберегающими и становятся многооперационными и трудоемкими.

Технологические процессы никогда не рассматриваются как окончательные, на определенных этапах установившиеся процессы заменяются новыми, более прогрессивными. Это в полной мере относится и к технологии мехового производства. Необходимо усовершенствование подготовительных процессов обработки меха, поскольку именно здесь закладываются предпосылки для формирования дермы, определяющего в конечном итоге упруго - пластические и прочностные свойства шкурок

В последнее время все шире применяются электрофизические методы модификации материалов как наиболее эффективные и экономичные. Перспективным методом модификации натуральных высокомолекулярных материалов является такой электрофизический метод обработки, как воздействие потоком плазмы высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда пониженного давления [1]. Преимущество этого метода заключается в отсутствии химических превращений на обрабатываемой плазмой поверхности и объеме тела. Наибольший интерес вызывает исследование возможности применения потока высокочастотного емкостного разряда плазмы, т. к. данный вид разряда позволяет

осуществлять объемную обработку капиллярно-пористых материалов на различных стадиях получения полуфабриката [2].

Преимущество данного метода также в том, что он позволяет изменять физикомеханические свойства материалов за счет модификации структуры поверхностных и глубинных слоев высокомолекулярных материалов [3].

Широкий спектр применения заряженной (в зарубежной печати - «ненейтральной») плазмы может легко объяснить тот повышенный интерес, который вызывают исследования данной тематики.

Плазменная обработка исходного сырья, вызывая изменение в микро- и макроструктуре кожевой ткани, повышая химическую активность коллагена и снижая бактериальную зараженность шкуры, позволяет комплексно улучшить технологические и эксплуатационные характеристики готового меха [4]. Кроме того, предлагаемый способ обработки меховых шкурок исключает использование продуктов, специальных ферментных препаратов заводского производства, кислот, чем значительно снижаются денежные и трудовые затраты, не возникают проблемы безопасности или экологические, связанные с применением кислот.

Литература

1. Абдуллин, И.Ш. Современные методы модификации материалов из кожи и меха: Учебное пособие/И.Ш. Абдуллин [и др.] - Казань: Изд-во Казан.ун-та, 2004. -112 с.

2. Абдуллин И.Ш., Азанова А.А., Исрафилов И.Х., Шаехов М. Ф. Применение потока плазмы ВЧЕ-разяда в производстве кожи и меха // 3-й Межд. симп. по теор. и прикл. плазмохимии. Сборник материалов. - Плес, 2002. - С.303-304.

3. Абдуллин, И. Ш. Исследование влияния низкотемпературной плазмы пониженного давления на волосяной покров и кожевую ткань шкур северного оленя / И. Ш. Абдуллин, С. Ю. Грузкова, И. В. Красина, А. В. Островская, В. П. Тихонова, Ф.С. Шарифуллин // Вестник Казанского технологического университета. - Казань: «Отечество», 2003, С. 159 - 165

4. Махоткина, Л.Ю. Обработка обувных комплексных материалов высокочастотной плазмой пониженного давления / Л.Ю. Махоткина // Кожевенно-обувная промышленность, 2006. №3. - С . 3637.

© Г. Р. Залялютдинова - ст. препод. каф. дизайна КГТУ, zguzel@list.ru; Е. В. Кумпан - канд. техн. наук, доцент той же кафедры КГТУ; В. В. Хамматова - д-р техн. наук, проф., зав. каф. дизайна КГТУ.