CC BY
53
УДК 675.1
И. Ш. Абдуллин, А. Р. Ахмадиева, Е. А. Панкова
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА МЕХОВОГО ПОЛУФАБРИКАТА ЗА СЧЕТ ОБРАБОТКИ НАНОЧАСТИЦАМИ СЕРЕБРА В УСЛОВИЯХ ВЧИ-ПЛАЗМЫ
Ключевые слова: высокочастотная плазменная установка, меховая овчина, коллоидные раствор наночастиц серебра, высокое качество. radio-frequence plazmennaya installation, fur sheerskin, colloidal solution nanochastic silver, high quality.
Плазменная обработка с применением коллоидного раствора наночастиц серебра приводит к снижению электризуемости волосяного покрова без снижения качества мехового полуфабриката. Plasma treatment with the use of colloidal silver nanoparticle solution leads to a decrease of elecktric of hair cover without the decline of quality of semi-finished fur skins.
Введение
В современных условиях весьма актуальна проблема увеличения ассортимента качества меховых изделий. Применение традиционных химических обработок не позволяет комплексно улучшить свойства кожевой ткани и волосяного покрова, а приводит лишь к удорожанию технологической обработки. В отличие от традиционных методов обработки, электрофизические методы более эффективны и требуют вложения лишь единовременных инвестиций. Таким образом, можно сделать вывод, что обработка НТП является новым перспективным способом обработки материалов легкой промышленности. Плазменная технология относится к сухим, экологически чистым процессам, не требующим использования растворов, поэтому исследование применения данного способа в производстве натурального меха является актуальным
Модификация синтетических и природных высокомолекулярных материалов НТП является новым перспективным способом обработки материалов легкой промышленности, но недостаточным для решения выше обозначенных проблем. Наиболее перспективным в этом случае является применение плазменной обработки в сочетании с химическими материалами. Известно, что материалы на основе наночастиц приобретает уникальные по своим показателям водонепроницаемость, грязеотталкивание, теплопроводность, способность проводить электричество и другие свойства. Поэтому исследовалась возможность, металлизации натуральных меховых материалов за счет обработки коллоидным раствором наночастиц серебра в условиях ВЧИ-плазмы.
Экспериментальная часть
Объектом исследования явился меховой полуфабрикат из шкур овчины. Обработку проводили в условиях ВЧ плазмы с применением коллоидного раствора наночастиц серебра -Agбион-2 (ТУ 2499-003-44471019-2006; состав: наноразмерные частицы серебра Ag+- 2,54-2,77моль/дм3, вода дистиллированная - 95%, ПАВ диоктилсульфосукцинат натрия - 0,04 моль/дм3). Обработку осуществляли на плазменной установке представленной на рисунке 1.
Обсуждение результатов
Обработка натуральных мехового полуфабриката в условиях ВЧ плазмы позволяет значительно повысить качество мехового полуфабриката. Проведенные исследования, позволили определить последовательность и параметры обработок. Установлено, что
предварительная обработка натуральных ВММ в гидрофильном режиме [1, 2], позволяет наночастицам серебра проникать внутрь структуры волоса, последующая обработка в гидрофобном режиме надежно фиксирует наночастицы.
Рис. 1 - Схема ВЧИ-плазменной установки: 1 - колба для раствора; 2 - игольчатый клапан; 3 - механическая система откачки; 4 - система электроснабжения; 5 - система газоснабжения; 6 - система водоснабжения; 7 - генератор; 8 - система диагностики; 9 -вакуумный блок; 10 - индуктор
Выявлено, что целесообразным является применение рабочих составов с концентрацией (С) от 0,1% до 0,25% и при длительности обработки от 1 до 5 минут. Наличие металла на волосяном покрове меха после обработки подтверждено результатами элементного анализа (табл.1).
Таблица 1 - Элементный анализ мехового полуфабриката
Элемент Образец обработанный наночастицами, % Образец не обработанный наночастицами, %
С 56.46 56.57
О 18.77 18.82
А1 16.26 16.39
Б 3.41 3.62
С1 2.67 2.72
Си 1.83 1.88
Ад 0.60 0
Для оценки влияния наноматериалов на физико-механические свойства мехового полуфабриката определяли предел прочности при растяжении (ар), прочность лицевого слоя (ал), относительное удлинение при разрыве (вр), при треске лицевого слоя). Максимальное значение прочностных характеристик наблюдается при расходе газа 0,06 г/с, силе тока 0,9А, длительности обработки 5 мин и давлении 26,6 Па (табл. 2).
Таблица 2 - Физико-механические характеристики мехового полуфабриката после обработки наноматериалами (расшифровка режимов приводится в табл. 3)
Наименование Режим С, % Ол /Ор Бл / %
образца обработки
Контрольный 1 - - 32,55/46,58 104/148
Опытный 1 1 0,1 25,20/32,55 116/156
Контрольный 2 - - 18,33/23,04 142/184
Опытный 2 2 0,1 27,45/49,03 116/166
Контрольный 3 - - 17,35/27,45 92/146
Опытный 3 3 0,1 31,87/35,99 168/202
Контрольный 4 - - 26,47/35,79 96/132
Опытный 4 4 0,1 30,1/36,02 102/144
Контрольный 5 - - 19,31/24,51 108/152
Опытный 5 5 0,1 30,1/47,07 108/144
Контрольный 6 - - 24,9/33,2 105/149
Опытный 6 6 0,25 26,5/32,16 110/135
Контрольный 7 - - 15,2/37,26 92/206
Опытный 7 7 0,25 20,29/37,95 134/198
Контрольный 8 - - 28,43/32,06 134/148
Опытный 8 8 0,25 11,27/32,36 98/166
Контрольный 9 - - 26,47/35,99 116/164
Опытный 9 9 0,25 28,14/41,38 132/192
Контрольный 10 - - 17,84/21,08 124/204
Опытный 10 10 0,25 27,65/36,77 114/158
Таблица 3 - Режимы плазменной обработки мехового полуфабриката с применением наночастиц серебра
р е а м С= 0,1 % а е а м С= 0,25 %
м о Н и ж е р Параметры обработки м о И и ж е р Параметры обработки
1 0=0,06 г/с, 1= 0,9, т= 10 мин 6 0=0,06 г/с, 1= 0,9, т= 10 мин
2 0=0,06 г/с, 1= 0,9, т= 7 мин 7 0=0,06 г/с, 1= 0,9, т= 7 мин
3 0=0,06 г/с, 1= 0,9, т= 5 мин 8 0=0,06 г/с, 1= 0,9, т= 5 мин
4 0=0,06 г/с, 1= 0,9, т= 3 мин 9 0=0,06 г/с, 1= 0,9, т= 3 мин
5 0=0,06 г/с, 1= 0,9, т= 1 мин 10 0=0,06 г/с, 1= 0,9, т= 1 мин
Для анализа трибоэлектрических свойств натуральных ВММ обработанных наночастицами серебра в условиях плазмы применяли метод электризации трением (рис.2) и измерение диэлектрической проницаемости (е).
Рис. 2 - Потенциал поверхности мехового полуфабриката необработанного и обработанного наночастицами серебра (расшифровка режимов приводится в табл. 3)
Установлено, что независимо от длительности обработки и концентрации коллоидного раствора наночастиц диэлектрическая проницаемость мехового полуфабриката после обработки снижается до 70%. Таким образом, обработка натуральных ВММ наночастицами серебра в условиях плазмы позволяет решить проблему электризуемости волосяного покрова, обеспечив на новом качественном уровне стекание электрических зарядов с волосяного покрова.
Заключение
Таким образом, проведенные исследования показали возможность применения обработки наноматериалами в условиях ВЧИ плазмы для решения проблемы повышения качества мехового полуфабриката. Применение данной обработки мехового полуфабриката позволяет получить следующие результаты:
- снизить электризуемость (потенциал поверхности понижается до 50%; диэлектрическая проницаемость до 70%.), что позволит на новом качественном уровне обеспечить максимальную скорость стекания электрических зарядов с меха;
- повысить прочность материала до 80%;
- увеличить водоотталкивающие свойства поверхности материала;
Литература
1. Абдуллин, И.Ш. Влияние ВЧЕ плазмы пониженного давления на гидрофильные свойства мехового полуфабриката / И.Ш. Абдуллин, А.Р. Ахмадиева, Е.А. Панкова // Межд. научн.-практ. конф. студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности». -Казань, 2007. - С. 72-74.
2. Панкова, Е.А. Исследование влияния ВЧ плазмы пониженного давления на структуру кожевой ткани / Е.А. Панкова, А.Р. Ахмадиева // Межд. науч.-техн. конф. «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности». - М., 2008. - С. 114.
© И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ; А. Р. Ахмадиева - асп. той же кафедры; Е. А. Панкова -канд. техн. наук, доц. той же кафедры. Е-шаП: [email protected]
