CC BY
43
УДК 66.088; 66-963
И. Ш. Абдуллин, М. М. Гребенщикова, Е. А. Панкова,
Е. А. Ванюкова
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРЕМНИЙСОДЕРЖАЩИХ ПРЕПАРАТОВ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ
МЕХОВОГО ПОЛУФАБРИКАТА ИЗ ОВЧИНЫ
Ключевые слова: высокочастотная индукционная плазма, гидрофобность, кремнийсодержащие соединения, полуфабрикат
шубной овчины.
Исследовано влияние кремнийсодержащего препарата Силан А-138 на потребительские свойства полуфабриката шубной овчины. Препарат наносили в условиях ВЧИ-плазмы. Установлено повышение прочностных характеристик. Нанесение препарата в условиях ВЧИ плазмы повышает гидрофобные свойства поверхности полуфабриката
Keywords: high-frequency induction plasma, waterproofproperties, siliceous connections, semi-finished product of a fur-coat sheepskin.
Influence of a siliceous preparation Silane A-138 on consumer properties of a semi-finished product of a fur-coat sheepskin is investigated. A preparation put in the conditions of high-frequency induction plasma. Increase of durability is established. Preparation drawing in the conditions of high-frequency induction plasma increases waterproof properties of a surface of a semi-finished product
Одним из перспективных направлений в обработке мехового полуфабриката является его гидро-фобизация, поскольку природные высокомолекулярные материалы, образующие структуру мехового полуфабриката, имеют гидрофильную природу [1]. Готовый меховой полуфабрикат и изделия из него не обладают необходимой водонепроницаемостью и водостойкостью, применение гидрофобной обработки позволяет обеспечить меху водонепроницаемость и снизить степень загрязняемости готовых изделий [2].
Перспективно применение кремнийсодержащих соединений [3]. Все кремнийорганические соединения обладают сравнительно "рыхлой" структурой и не являются препятствием для проникновения одиночных молекул воды, т.е. материал после обработки "дышит", что актуально для меховых материалов. Поверхностный углеродный слой гидрофобизи-рует поверхность, когда влага присутствует не в газообразной форме, а в виде гораздо более крупных агломератов (капель и микрокапель).
В работе использован силан марки А - 138: СНз(СН2)231(ООН2СНз)з с исходной концентрацией 5%, доведенной до 0,01%.
Силан наносили на образцы двумя способами:
1) Методом распыления разбрызгиванием из пульверизатора раствора силана непосредственно на к/т образцов.
2) В условиях ВЧИ плазмы. Для обработки применялось специально разработанное приспособление [4], обеспечивающее получение и подачу в разрядную камеру смеси плазмообразующего газа и коллоидного раствора кремневодородов в необходимых концентрациях. В качестве плазмообразующего газа применяли аргон. Режим работы ВЧИ плазмотрона представлен в таблице 1.
Для установления закономерностей изменения свойств мехового полуфабриката ГОСТ 1821 - 75 от параметров обработки кремневодородами в условиях ВЧИ плазмы пониженного давления проводилось исследование свойств материала на соответствие показателей экспериментальных образцов норматив-
ным данным и контролю. Контролем служили необработанные образцы.
Таблица 1 - Режимы высокочастотной обработки мехового полуфабриката
Параметр Значение параметра
Давление, Па 60
Расход аргона, вА, г/с 0,04
Ток анода 1а, А 1,0
Высота образца над газовой плитой, см 10
Высота индуктора, см 8
Время обработки, мин. 2
При исследовании прочностных показателей установлено, что прочность при разрыве образца, обработанного силаном в условиях ВЧИ плазмы, повышается, однако прочность образца, обработанного силаном методом распыления ниже, чем у необработанного образца. Относительное удлинение возрастает относительно контроля у образца, обработанного распылением, и становится еще больше у образца, обработанного в условиях ВЧИ плазмы.
Проведено определение температуры сваривания, результаты представлены на рисунке 1.
Рис. 1 - Результаты определения температуры сваривания: Контроль - необработанные образцы; Опыт 1 - образцы, обработанные силаном марки А-138 распылением; Опыт 2 - образцы, обработанные силаном марки А-138 в условиях ВЧИ плазмы
Из рисунка 1 видно, что наиболее высокая температура сваривания у образца, обработанного ВЧИ плазменным методом, при этом показатели удовлетворяют требованиям ГОСТ 1821-75 «Овчина шубная выделанная. Технические условия» (не менее 80°С).
Повышение прочностных характеристик и температуры сваривания кожевой ткани мехового полуфабриката объясняется воздействием высокочастотной плазмы. В белке образуются новые, более прочные связи, происходит дополнительное структурирование.
Основные показатели ГОСТ 1821-75 «Овчина шубная выделанная. Технические условия» и результаты определения нормированных характеристик у экспериментальных образцов приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Результаты определения основных химических показателей*
Наименование показателя Н К Опыт 1 Опыт 2
Массовая доля влаги в кожевой ткани, %, не более (сухой остаток) 14 11,3 8,9 8,3
Массовая доля окиси хрома, % «А- «о, 13 2,11 3,1 3,48
Массовая доля золы, % не более 9,0 2,4 2,5 3
* Н - значение показателя по нормативу (ГОСТ 1821-75); К - контроль - необработанные образцы шубной овчины; Опыт 1 - образцы, обработанные силаном марки А-138 распылением; Опыт 2 - образцы, обработанные силаном марки А-138 в условиях ВЧИ плазмы.
По данным, представленным в таблице 2 видно, что все показатели находятся в пределах, установленных ГОСТ 1821-75 «Овчина шубная выделанная. Технические условия». Значение массовой доли влаги наибольшее у контрольного образца, наименьшее - у образца, обработанного силаном в условиях ВЧИ плазмы. Это может быть связано с некоторым подсушиванием при откачке воздуха из камеры. Оксида хрома больше всего содержится у образца, обработанного силаном ВЧИ плазменным методом, меньше - у образца, обработанного сила-ном методом распыления и наименьшее - у контрольного образца. Значение массовой доли золы наибольшее у образца, обработанного силаном ВЧИ плазменным методом, меньше - у образца, обработанного силаном методом распыления, и меньше всего - у необработанного образца. Поскольку при определении массовой доли золы происходит сжигание органических веществ, то в золе находятся неорганические вещества. Незначительное увеличение массы золы по сравнению с контрольным образцом может объясняться обработкой кремнеорганическими соединениями, причем ВЧИ- обработка более эффективна.
Проведено исследование уровня кислотности образцов (рисунок 2).
Рис. 2 - Показатели значений рН водной вытяжки образцов: Контроль - необработанные образцы;
Опыт 1 - образцы, обработанные силаном марки А-138 распылением; • Опыт 2 - образцы, обработанные силаном марки А-138 в условиях ВЧИ плазмы
Установлено, что наиболее кислая среда у кожевой ткани образцов, обработанных силаном методом распыления. Значения рН этих образцов ниже, чем установлено в нормативном документе, что может быть связано с присутствием уксусной кислоты в растворе.
Сорбционные свойства мехового полуфабриката, обработанного кремневодородами методом распыления и ВЧИ плазменным методом, определялись по времени впитывания капли. Результаты представлены на рисунке 3.
01 23456789 10 11 12
Время впитывания капли, мин
Рис. 3 - Показатели времени впитывания капли: Контроль - необработанные образцы; Опыт 1 -образцы, обработанные силаном марки А-138 распылением; Опыт 2 - образцы, обработанные сила-ном марки А-138 в условиях ВЧИ плазмы
У образцов, обработанных силаном методом распыления время впитывания капли увеличилось на 90% по сравнению с контрольным образцом. А время впитывания капли обработанных силаном ВЧИ плазменным методом образцов увеличилось на 150% по сравнению с контрольным образцом.
Таким образом, можно сделать вывод, что обработка кремневодородами повышает гидрофобные свойства мехового полуфабриката и при распылении, и при ВЧ - обработке. Однако установлено, что лучших результатов можно достичь ВЧИ плазменной
обработкой. Это подтверждается как исследованием времени впитывания капли, так и исследованием прочностных характеристик. Обработка мехового полуфабриката по ГОСТ 1821-75 «Овчина шубная выделанная. Технические условия» в плазме ВЧИ -разряда при режиме Р=60 Па; 4=1,0 А; вА=0,04 г/с; 1=0,9А; т=2мин; Сраствора=0,01% повышает гидрофоб-ность на 150%, прочность - на 25%.
Выводы
При исследовании физико-механических свойств образцов установлено, что прочность при разрыве и относительное удлинение наиболее увеличиваются при обработке образцов в плазме ВЧИ разряда.
В результате определения основных химических показателей выявлено, что окиси хрома и золы наибольше всего находится так же в образцах, обработанных силаном в условиях ВЧИ плазмы. Все показатели находятся в пределах, установленных в нормативном документе.
Температура сваривания обработанных образцов, по сравнению с контрольным, увеличивается незначительно.
В результате измерений показателей рН водной вытяжки кожевой ткани образцов выявлено, что кислотность увеличивается при обработке кремнево-дородами и методом распыления и ВЧИ плазменным методом, по сравнению с контрольным образцом.
При исследовании изменения времени впитывания капли в зависимости от обработок установлено, что сорбция уменьшается. Причем, у образцов, обработанных силаном распылением время впитывания увеличивается на 90%, а у образцов, обработанных ВЧИ плазменным методом - на 150%.
Литература
1. Федулова М.А. Способы повышения эксплуатационной надежности меховой одежды / М.А. Федулова, Е.В. Лако-мова, Е.Х. Мелихов // Развитие меховой промышленности России: тез. докл. науч.-практ. конф. - М., 2002, С.21.
2. Анисимова Т.Н. Исследование влияния параметров увлажнения при скорняжных работах на комплекс деформационно-пластических свойств кожевой ткани пушномехового полуфабриката / Т.Н. Анисимова, П.А. Павлов // Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической промышленности: тез. докл. науч.-техн. конф. - С.-Петербург, 2006, С.304.
3. Чичварина Л.И. Исследование возможности использования новых отечественных препаратов для повышения водостойкости кожи и меха / Л.И. Чичварина, Л.М.Чибаева, Никишова М.А.- М.: ОАО «НИИМП», 1999. - 202с.
4. Абдуллин И.Ш. Исследование возможности повышения качества мехового полуфабриката за счет обработки наночастицами серебра в условиях ВЧИ плазмы / И.Ш. Абдуллин, Е.А. Панкова // Вестник Казанского технологического университета. - 2009. - № 4. - С. 117 - 120.
© И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, [email protected]; М. М. Гребенщикова - асс. той же кафедры, [email protected]; Е. А. Панкова -канд. техн. наук, доц. той же кафедры; Е. А. Ванюкова - магистр КНИТУ.
