CC BY
106
УДК 675.043
Г. Г. Лутфуллина, И. Ш. Абдуллин, А. А. Хакимов,
Б. Л. Журавлев
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ МОЮЩИХ СОСТАВОВ НА ОСНОВЕ АМИНОСОДЕРЖАЩИХ ПАВ И НТП В ПРОЦЕССАХ ПРОИЗВОДСТВА МЕХОВОЙ ОВЧИНЫ
Ключевые слова: Поверхностно-активные вещества, технология, низкотемпературная плазма, меховая овчина.
Исследовано влияние низкотемпературной плазмы и разработанных композиций ПАВ на интенсивность проведения подготовительных процессов производства меховой овчины. Показано, что достигаются положительные результаты по скорости обводнения кожевой ткани и бактериальной зараженности сырья.
Key words: Surfactants, technology, low-temperature plasma, fur sheepskin.
The influence of low temperature plasma and developed compositions of surfactants on the intensity of the preparatory processes for production of fursheepskin. It is shown that the positive results achieved by flooding the speed of the leather and bacterial contamination of raw materials.
Овчина характеризуется большей толщиной и рыхлостью сосочкового слоя по сравнению с сетчатым, что обусловлена густым шерстным покровом, обилием сальных желез, мышц, поднимающих волос, потовых желез, тонкими коллагеновыми волокнами и горизонтальным характером связи дермы. Для сетчатого слоя характерны тонина коллагеновых пучков, менее плотных, чем в шкурах других животных, и, преимущественно, горизонтальный характер связи, а также значительное количество жира. Основное количество жира находится между сосочковым и сетчатым слоями. Зажиренность шкур обычно сопровождается увеличением содержания загрязнения. Зажиренный волос не рассыпчатый, плохо окрашиваются и легко загрязняются. Жир дермы утяжеляет, придает грубость, в условиях хранения может вызвать перегорание кожевой ткани.
Первым процессом, способствующим удалению загрязнений различного характера является отмока. Режимы процесса отмоки и ее продолжительность зависят от вида сырья, способа консервирования, температуры и объема воды, количества веществ, ускоряющих процесс, механического воздействия и составляет в среднем, от 6 до 48 часов. Известно, что обводнение сырья законсервированного пресно-сухим способом наиболее затруднено.
Целью данной работы являлось исследование влияния предварительной плазменной обработки, а также моющих препаратов на процесс отмоки меховой овчины пресно-сухого способа консервирования.
В качестве ПАВ в экспериментальных опытах использовали «Карделин-УН», а в контрольных - «Сиботан», алкилсульфонат Na, Боггои SE. Ранее было установлено [3], что разработанный моющий состав на основе ПАВ различной природы - «Карделин УН» способствует достижению достаточной степени обводненности кожевой ткани и снижению бактериальной зараженности сырья овчины.
Технология отмоки шкур меховой овчины пресно-сухого способа консервирования представлена в таблице 1.
На парной шкуре после снятия можно обнаружить около 20 различных микроорганизмов, в том числе гнилостных, обладающих резко выраженной протеолитической способностью. Невыделанные меховые шкурки, и особенно шкуры меховой и шубной овчины содержат бактериальную микрофлору, которая в жидкостных процессах отмоки быстро развивается и может привести к появлению теклости волосяного покрова. Для предотвращения этого порока и разрушения кожевой ткани шкурок наряду с антисептическими препаратами получило распространение обработка сырья в плазме ВЧЕ-
42
разряда [1,2]. Кроме этого известно, что обработка плазмой способствует изменению микроструктуры коллагена, а именно увеличению межпучковых промежутков, а также просветов, отделяющих друг от друга более мелкие структурные элементы.
Таблица 1 - Технология отмоки шкур меховой овчины
Наименование процесса и операций ЖК Т, °С и ч Состав рабочих растворов и концентрации входящих веществ, г/дм3
Отмока 1 10 25-30 18-24 1 К
Карделин-УН - 1,52,5 Алкилсульфонат-1,0 Сиботан-1
Отмока 2 10 25-30 24 Карделин-УН - 1,52,5 Алкилсульфонат-1,0 Сиботан-1,0 Боррон-1,0
Отжим по волосяному покрову, разбивка по кожевой ткани
С этой целью исследуемый объект - образцы шкур меховой овчины пресно-сухого способа консервирования подвергали плазменному воздействию на опытно-промышленной плазменной установке. Режимы плазменной обработки представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Параметры плазменной обработки
Режимы обработки и, кВ I, А Р, Па т, мин О аргона, г/с
1 1,5 0,5
2 4,5 0,8 26,6 5,0 0,04
3 7,5 0,5
Далее образцы поступали на процессы отмоки.
Результаты проведения экспериментов показали, что от режима плазменной обработки зависит состояние сырья. Так при использовании режима 1 бактериальная зараженность средняя, приготовленные растворы (дистиллированная вода, водная вытяжка кожевой ткани, раствор Люголя, крахмал), обесцвечивались через 20-25 мин. Режим 2 практически не влияет на бактериальную зараженность, а предварительная обработка в режиме 3 заметно улучшает состояние сырья (приготовленные растворы обесцвечивались через 1,5-2 часа).
Проведены серии опытов с варьированием не только параметров плазменной обработки, но и концентрации моющих составов, применяемых на стадии отмоки меховой сырья.
На рисунках 1, 2, 3 представлены кривые зависимости содержания влаги в кожевой ткани в процессе отмоки 1 с участием «Карделин УН» при концентрациях 1,5; 2,0; 2,5 г/дм3, а также «Сиботан» (2 г/дм3) с предварительной обработкой обводняемых образцов шкурок низкотемпературной плазмой (НТП), в режимах 1-3 (табл. 2).
Рис. 1 - Зависимость содержания влаги в кожевой ткани от продолжительности отмоки 1 (режим 1). Кривая К - Контрольный; Кривая 1 - НТП + Карделин-УН 1,5 г/дм3; Кривая 2 - НТП + Карделин-УН 2,0 г/дм3; Кривая 3 - НТП + Карделин-УН 2,5 г/дм3
Параллельно исследовались образцы без обработки плазмой (рис. 4). Проведены серии опытов с контролированием содержания влаги в кожевой ткани через каждые 2 часа отмоки в течение 8 часов.
Результаты проведения отмоки 1 показали, что режимы предварительной обработки НТП оказывают несущественное влияние на скорость обводнения кожевой ткани (рис. 1-4).
Через 2 часа от начала отмоки содержание влаги изменялось с 13-14% до 50-65% (рис. 1), до 35-50% (рис. 2), до 38-52% (рис. 3), до 60% (рис. 4).
Далее содержание влаги плавно увеличилось до значений 68-72% через 8 часов отмоки для всех кривых в случае использования режима 1 (рис. 1). В конце отмоки значения влагосодержания остались практически без изменения: 70-73%.
Рис. 2 - Зависимость содержания влаги в кожевой ткани от продолжительности отмоки 1 (режим 2). Кривая К - Контрольный; Кривая 1 - Карделин-УН 2,0 г/дм3 + НТП; Кривая 2 - Карделин-УН 1,5 г/дм3 + НТП; Кривая 3 - Карделин-УН 2,5 г/дм3 + НТП
0 H-------------------1----------------1----------------1----------------1----------------1
0 2 4 6 8 10
Продолжительность отмоки, ч
Рис. 3 - Зависимость содержания влаги в кожевой ткани от продолжительности отмоки 1 (режим 3). Кривая К - Контрольный; Кривая 1 - НТП + Карделин-УН 1,5 г/дм3; Кривая 2
- НТП + Карделин-УН 2,5 г/дм3; Кривая 3 - НТП + Карделин-УН 2,0 г/дм3
10
0 Н----------1--------1----------1---------1---------1
0 2 4 6 8 10
Продолжительность отмоки, ч
Рис. 4 - Зависимость содержания влаги в кожевой ткани от продолжительности отмоки І без предварительной обработки шкур HTn. Кривая І - Карделин-УH 2,0 г/дм3; Кривая К
- Контрольный
Использование режимов 2 и 3 способствовало более интенсивному увеличению содержания влаги в кожевой ткани: по истечении 8 часов влагосодержание достигло для образцов обработанных в режиме 2 - 60-65%, а для образцов, обработанных в режиме 3 - 6268%. Дальнейшее увеличение обводненности происходило монотонно, достигая в конце отмоки 1 значений 66-70%.
Анализ кривых на рис. 1, 2, 3 показал, что от вида и концентрации используемых препаратов также зависит не только интенсивность обводнения, но и чистота сырья. Повышение концентрации «Карделин-УН» до 2,5 г/дм3 способствовало большей скорости обводнения в первые часы отмоки (рис. 1, кривая 3), далее значения влагосодержания выравнивались для всех образцов (рис. 1, кривые 1,2,3).
Образцы, отмоку которых проводили с участием смеси «Сиботан» и алкилсульфоната (контрольные опыты) показали относительно невысокие результаты по обводненности.
На рис.4 изображена кинетика изменения показателей влагосодержания в процессе отмоки 1 для образцов без предварительной НТП обработки. Интенсивность обводнения и содержание влаги в кожевой ткани практически не уступали образцам, обработанным плазмой. Следует отметить, что образцы после основной отмоки характеризовались достаточным нажором, последующее мездрение осуществлялось легко.
Несмотря на высокие показатели влагосодержания, полученные после проведения отмоки 1, образцы поступали на вторую отмоку, смысл проведения которой заключается, прежде всего, в достижении равномерности степени обводнения по толщине и топографическим участкам.
Также, как в предыдущих опытах изучалось влияние плазменной обработки и моющих препаратов «Карделин-УН» и «Сиботан» + алкилсульфонат + Боггои ББ (контрольные опыты) на интенсивность отмоки и качество проведения процесса.
Наилучшие результаты по обводненности сырья достигнуты для образцов, отмоку которых осуществляли с участием «Карделин-УН» с концентрациями 2,0 и 2,5г/дм3. Однако, следует иметь в виду, что чрезмерное увеличение концентрации ПАВ негативно отразится на экологии и на себестоимости готовой продукции. А чрезмерное вспенивание рабочих растворов является нежелательным фактором в производстве меха. Использование «Сиботана», алкилсульфоната, Боррона ББ также привело к достаточной степени обводненности кожевой ткани.
Конечное содержание влаги после отмоки 2 составило: для образцов, обработанных в режиме 1 - 74-77%, в режиме 2 - 67-73%, в режиме 3 - 72-77%.
Образцы без предварительной НТП обработки также характеризовались достаточной обводненностью. Конечное содержание влаги в случае использования «Сиботан» + алкилсульфонат + Боггои ББ составило 74%, при использовании «Карделин-УН» увеличилось до 75%.
Параллельно с определением содержания влаги изучалось бактериальное состояние сырья после проведения второй отмоки. Для сравнения наличия эффекта плазменного воздействия выбран режим 3 (табл. 2.)
Результаты исследований показали, что образцы сырья, предварительно обработанные в плазме, а затем прошедшие отмоку с участием «Карделин УН» показали наилучшие результаты по степени бактериальной зараженности: уже после 3-х часовой отмоки образцы характеризовались слабой степенью бактериальной зараженности. Вероятно, это связано совместным действием НТП и моющего препарата, содержащего в своем составе бактерицидную добавку - катионактивный ПАВ.
Образцы, предварительно не обработанные в плазме, но прошедшие отмоку в растворе, с содержанием «Карделин УН» показали устойчивость окраски в течение 30 мин после 3,5 ч отмоки. Такие же результаты достигнуты при опытах с предварительным плазменным воздействием и применением контрольных отмочных составов.
Результаты проведения процесса отмоки в растворе «Сиботан» +
алкилсульфонат+Борон ББ без предварительной отмоки в НТП свидетельствовали о достижении слабой степени бактериальной зараженности только через 6-6,5 ч от начала второй отмоки. Таким образом, появляется опасность ослабления связи волоса с дермой, что может привести к теклости волосяного покрова.
Из вышеизложенного можно сделать вывод о целесообразности использования режима 3 (и=7,5кВ; 1=0,5А; С=0,04г/с; Р=26,6Па; 1=5мин), как наиболее эффективного с точки зрения снижения степени бактериальной зараженности и достижения требуемой степени обводненности по всей площади и толщине образцов шкур. Следовательно, появляется возможность сокращения продолжительности отмоки в среднем на 4-6 часов, что позволит исключить появление рыхлой кожевой ткани с теклостью волосяного покрова.
Таким образом, результаты исследования влияния плазменной обработки и моющих препаратов на характер протекания процесса отмоки, показали, что предварительное
воздействие плазмой в режиме 3 положительно влияет на бактериальное состояние шкур, повышает химическую активность коллагена, что выражается в повышении способности взаимодействовать с химическими реагентами в последующих процессах выделки, как показали результаты дальнейших экспериментов. Кроме этого, при проведении обработки в установленном режиме наблюдается снижение показателя температуры сваривания на 3-4°С. Это может свидетельствовать о частичном разволокнении надмолекулярной структуры коллагена, в результате ослабления водородных связей, и связей, образованных силами Ван-дер-Ваальса.
Литература
1. Абдуллин, И.Ш. Применение объемной плазменной обработки в отмочных процессах мехового производства / И.Ш.Абдуллин, А.А.Азанова, М.Ф.Шаехов // Кожевенно-обувная промышленность. -2003. - №1. - С.31 - 32.
2. Абдуллин, И.Ш. Влияние плазменной обработки на коллаген кожевой ткани / И.Ш.Абдуллин, А.А.Азанова, В.П.Тихонова, М.Ф.Шаехов // V Межрег.науч.-практ. конф. «Развитие меховой промышленности России», Москва.- 2003: сб.тез.докл. М.: ИКАР, 2003. - С.41 - 42.
3. Абдуллин, И.Ш. Подготовительные процессы обработки австралийской овчины с применением моющих композиций разработанных ПАВ / И.Ш. Абдуллин, Л.М. Хайдарова, Г.Г. Лутфуллина// Вестник Казан. технол. ун-та, Казань.- 2010. - №11. -С.607-609.
© Г. Г. Лутфуллина - канд. техн. наук, доц. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, [email protected]; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, [email protected]; А. А. Хакимов - специалист отдела реагентов для добычи нефти ООО "Промышленная химия", [email protected]; Б. Л. Журавлев - д-р хим. наук проф. каф. технологии электрохимических производств КНИТУ, [email protected].
