CC BY
50
УДК 675.15
Г. Р. Рахматуллина, Р. Ф. Ахвердиев, Д. К. Низамова, В. П. Тихонова
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАТУРАЛЬНОЙ КОЖИ ИЗ ШКУР ЛОСОСЕВЫХ РЫБ
С ПРИМЕНЕНИЕМ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ
Ключевые слова: кожа, шкура форели, шкура горбуши, прочность при растяжении, относительное удлинение,
неравновесная низкотемпературная плазма.
В данной работе проведены испытания физико-механических свойств кожи из шкур форели и горбуши. Установлено повышение данных свойств до 80% при плазменной модификации кожевенного полуфабриката. Готовая кожа имеет красивый внешний вид, обладает высокими прочностными свойствами, которые можно сравнить с полуфабрикатом из шкур крупного рогатого скота.
Keywords: skin, skin, trout, salmon skin, tensile strength, elongation, low-temperature nonequilibrium plasma.
In this work the tests of physico-mechanical properties of leather from the skins of trout and salmon. The increase of these properties up to 80% when the plasma modification of a tanning semi-finished product. The finished leather has a beautiful appearance, has high strength properties, which can be compared with the semi-finished product from skins of cattle.
Введение
В России производство кожи из шкур рыб развито слабо, а отходов от производства рыбных консервов более чем достаточно. В связи с этим актуален вопрос расширения ассортимента кож из шкур рыб для пошива изделий. Это позволит создавать безотходные производства, которые так важны для сохранения экологии окружающей среды. За рубежом кожа рыб является очень популярной и востребованной.
Полуфабрикат, полученный из шкур рыб, обладает высокими эстетическими свойствами, а именно износостойкостью, высокой прочностью при разрыве, красивым экзотическим рисунком, что важно при создании эксклюзивных изделий.
Методика эксперимента
В качестве объекта исследования рассматривали полуфабрикат после дубления из шкур форели и горбуши.
Шкура рыбы состоит из чешуйчатого слоя, эпидермиса, дермы, подкожно-жировой клетчатки. Особенностью ее является наличие чешуйчатого слоя, который убирается механическим путем. Именно дерма играет главную роль в получении качественного кожевенного полуфабриката.
Огруктурообразующим элементом дермы является глубокий слой, здесь наблюдается плотный массив соединительных тканей, представляющий собой волнообразные пучки коллагенновых волокон в горизонтальном направлении, которые прошиваются поперечными пучками в вертикальном направлении коллагеновых волокон. То есть глубокий слой имеет аркатурное строение, продольные и поперечные пучки коллагеновых волокон формируют дугообразный свод, поддерживающийся колонами [1].
Опытные образцы полуфабриката из шкур лососевых рыб, а именно из шкур форели и горбуши подвергали плазменной модификации в потоке
неравновесной низкотемпературной плазмы в режиме: мощность разряда 1,55 кВт; сила тока 0,62 А, напряжение 4,5 кВ; расход плазмообразующего газа аргона 0,04г/с, давление 26,6 Па, время модификации 3 минут, частота генератора 13,56МГц. Данный режим определен в ранее проведенных работах как оптимальный режим модификации плазмой шкур лососевых рыб [2]. Контрольные образцы кожи выделывались по типовой технологии.
Испытание на прочностные свойства проводили на универсальной разрывной машине AGS-X, настольного типа для физико-механических испытаний различных материалов. Она обладает высокой точностью результатов и фиксирует любые изменения силы, происходящие во время испытания.
Физические показатели получены путем погружения образца в керосин, который заполняет поры, не вызывая набухания кожи [3].
Результаты и их обсуждение
Физические свойства кожи непосредственно связаны с ее пористостью и гидрофильностью. На пористость и плотность кожи влияют вид сырья, вид дубления, жирующие вещества, порядок проведения процессов.
Одним из наиболее распространенных методов оценки прочностных свойств кожи, является прочность на разрыв, удлинение при разрыве и условный модуль упругости кожи.
Предел прочности при растяжении - это показатель качества, характеризующийся напряжением, возникшем в момент разрыва кожи. Предел прочности при растяжении кожи зависит от вида деформации и прочности. Чем больше число пучков в образце кожи подвержено изгибу, тем менее прочной при растяжении окажется кожа.
Для характеристики готовой кожи из шкур форели определяли физико-механические показатели, которых представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Физико-механические свойства кожи из шкур форели
Испытания Кожа из шкур форели
контрольный образец опытный образец
Объем пор исследуемого образца^, см3 0,0625 0,075
Истинная плотность образца, dи, г/см3 0,90 0,83
Общая пористость образца, S,% 17,8 18,8
Прочность при растяжении, МПа 29,9 34,8
Удлинение при разрыве, % 46,5 66,9
Условный модуль упругости кожи Е, Н/м2 0,21 0,28
Как видно из данных таблицы 1, объем пор после плазменной модификации стал на 20% больше, что влечет за собой увеличение пористости.
Прочностные свойства опытных образцов увеличились на 16%, а относительное удлинение на 43%, условный модуль упругости кожи стал выше на 33 % при сравнении с контрольным образцом. Такие результаты показывают, что модифицированная кожа из шкур форели стала более эластичной, тягучей и прочной, что можно достичь, используя модификацию неравновесной низкотемпературной плазмой.
В таблице 2 представлены результаты по изменению физико-механических свойств кожи из шкур горбуши при плазменной модификации.
Как видно из значений, приведенных в таблице 2, объем пор при плазменной модификации возрастает на 60% и общая пористость образца увеличивается на 59%.
Прочность при разрыве увеличивается на 40%, а удлинение - на 80% при обработке неравновесной низкотемпературной плазмой полуфабриката. Анализируя, физико-механические свойства
модифицированной кожи из шкур форели и горбуши выявлено, что полученный кожевенный материал может быть использован на изготовление галантерейных и обувных изделий с высокой износостойкостью.
Таблица 2 - Физико-механические свойства кожи из шкур горбуши
Испытания Кожа из шкур горбуши
контрольный образец опытный образец
Объем пор исследуемого образца, см3 0,025 0,040
Истинная плотность вещества, dи, г/см3 0,52 0,54
Общая пористость образца, S,% 5,6 8,9
Прочность при растяжении, МПа 7,7 10,9
Удлинение при разрыве, % 18,3 33,2
Условный модуль упругости кожи Е, Н/м2 0,54 0,29
Выводы
Из проделанной работы следует вывод о том, что неравновесная низкотемпературная плазма оказывает благоприятное влияние на дерму шкур форели и горбуши. Физико-механические свойства у образцов, модифицированных плазмой,
повышаются до 80%.
Литература
1. Сколков С.А. Разработка технологии кожи из шкур рыб Волго-Каспийского басейна: автореф. дис. канд. техн. Наук / Сколков С.А. - Москва: КНИИРХ, 2004
2. Ахвердиев Р.Ф. // Исследование влияния плазменной обработки на подготовительные процессы производства кожи из шкур лососевых рыб // Р.Ф. Ахвердиев и д.р. // Кожевенно-обувная промышленность, 2014, -№1, С.28-30.
3. Тихонова В.П., Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности: методическое указание к лабораторным работам./ Тихонова В.П., Островская А.В., Лутфуллина Г.Г. Казань: Изд-во КНИТУ, 2011, С.36
© Г. Р. Рахматуллина - д.т.н., проф. кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, Gulnaz-f@yandex.ru; Р. Ф. Ахвердиев - к.т.н., доц. каф. высшей математики КНИТУ, rust123@rambler.ru; Д. К. Низамова - аспирант. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, nizamova.darya.93@mail.ru; В. П. Тихонова - к.т.н., доцент кафедры, плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов KHHTy,Gulnaz-f@yandex.ru.
© G. R. Rakhmatiillina - doctor of Sciences, Professor of the Department of plasma and nanotechnology of high molecular weight materials, KNRTU, Gulnaz-f@yandex.ru; R. F. Ahaqverdiyev - Ph. D.,Assoc. DEP. Mathematics of KNRTU, rust123@rambler.ru; D. K Nizamova - postgraduate. plasma and nanotechnology of high molecular weight materials, KNRTU ;nizamova.darya.93@mail.ru; V. P. Tikhonova - Ph. D., associate Professor, plasma nanotechnology of high molecular weight materials, KNRTU, Gulnaz-f@yandex.ru.
