CC BY
68
УДК 675.043
Г. Г. Лутфуллина, К. С. Гусева, Р. И. Хайрутдинова
ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА ШУБНОЙ ОВЧИНЫ
С УЧАСТИЕМ КОМПОЗИЦИЙ ПАВ
Ключевые слова: поверхностно-активные вещества (ПАВ), анионактивные ПАВ (аПАВ), неионогенные ПАВ (нПАВ), отмока,
обезжиривание, шубная овчина.
Исследовано влияние композиций ПАВ на процессы отмоки и обезжиривания шубной овчины. Показано, что требуемое влагосодержание достигается при концентрации растворов ПАВ 2,0 г/дм3. Выбрана композиция (6), обеспечивающая наилучшее качество обезжиривания сырья, соответствующее требованиям действующих стандартов.
Key words: Surfactants, anion-active surfactants (а)surfactants, non-ionic surfactants (n)surfactants, soaking, defatting, wool
sheepskin.
The influence of surfactant compositions to the soaking and defatting of wool sheepskin was researched. It was shown that the required moisture content can be achieved with the concentration of surfactant solutions equal to 2.0 g/dm3. The composition (6) was selected, which provides the best quality of defatted raw material, complying with requirements of relevant standards.
Продукция меховой промышленности пользуется постоянным спросом в России. Этому способствуют климатические условия и модные тенденции. Кроме этого, изделия из меха среди других видов зимней одежды по теплозащитным свойствам, долговечности и практичности предпочтительнее. Для того, чтобы шкурки или шкуры превратить в высококачественную меховую продукцию, требуется проведение многочисленных жидкостных и механических обработок.
Большинство жидкостных процессов предполагает применение вспомогательных веществ - поверхностно-активных веществ (ПАВ). В настоящее время изготавливается широкий ассортимент ПАВ разнообразного назначения: моющих препаратов смачивателей, антисептиков, эмульгаторов, выравнивателей стабилизаторов пен и эмульсий и т.п. [1].
Определяющим фактором применения ПАВ в меховой промышленности является не только наличие вышеперечисленных свойств, но и экологичность сырья.
Цель данной работы - исследование влияния композиций ПАВ на основе растительного сырья на подготовительные процессы производства шубной овчины.
Процессы отмоки и обезжиривания являются начальным этапом обработки шубного сырья. Для интенсификации и сокращения продолжительности подготовительных процессов в рабочие ванны добавляют ПАВ. Как известно, при применении ПАВ понижается поверхностное натяжение на границе раздела твердое тело - жидкость, улучшается смачивание волокон шкуры и её обводнение.
Перед отмокой сильнозагрязненного сырья проводилась мойка с использованием алкилсульфоната с концентрацией 0,5 г/дм3.
Отмоке подвергалась шубная овчина мокросоленого способа консервирования. Как правило, при проведении подготовительных процессов производства меха используются
анионактивные (аПАВ) и неиногенные ПАВ (нПАВ). Причем актуальным является применение готовых композиций [1,2], в состав которых входят ПАВ различной природы. В качестве контрольных использовались химматериалы, применяемые на ООО «Руно» (г. Казань): Алкилсульфонат Сибатан и хлорид натрия (К).
Опытные образцы обводнялись в присутствии разработанных на кафедре ПНТВМ составов на основе нПАВ (неонол АФ 9-12) и аПАВ (таблица 1). В качестве аПАВ использовался Mizulan FL-80, синтезированный на ОАО «Нэфис-Косметикс» совместно с кафедрой ПНТВМ КНИТУ.
Таблица 1 - Состав композиций
Композиции Содержание ПАВ, Содержание
% масс. воды, % масс.
аПАВ нПАВ
1 30 5 65
2 40 5 55
3 30 7 63
4 25 7 68
5 45 5 50
6 35 7 58
В процессе отмоки контролировались следующие показатели: состояние сырья до и после отмоки (бактериальность), температура, жидкостной коэффициент, продолжительность и обводненность.
В шубном сырье активность бактерий в водной среде, особенно при повышении температуры, быстро возрастает, обилие бактерий является причиной теклости волосяного покрова. При определении бактериальной зараженности водных вытяжек образцов шкур шубной овчины обнаружено, что контрольные характеризуются сравнительно низкой степенью исследуемого показателя. Экспериментальные отличаются средней степенью бактериальной зараженности. С целью снижения структурной поврежденности сырья рекомендуется наряду с разработанными композициями, добавлять в отмочные растворы
антисептики, например, Бетол Н-2, формалин или Сибатан.
Содержание влаги контролировали на протяжении всего процесса отмоки через каждые 4 часа и в конце процесса.
Концентрации композиций варьировались от 1,5 до 2,5 г/дм3. При концентрации 1,5 г/дм3 обводненность кожевой ткани была недостаточной. Содержание влаги в конце отмоки составила 56-60% (таблица 2). Наилучших результатов удалось достичь при использовании композиций с концентрацией 2,0 г/дм3. Интенсивность обводнения образцов шкур была практически одинаковой. В конце отмоки, вне зависимости от используемой композиции, достигнуты требуемые показатели влагосодержания: 66,5-67,8%. При оценке эффективности действия контрольного состава также получены высокие результаты обводненности: 67-68%. Дальнейшее увеличение расхода композиций до 2,5 г/дм3 не оказывало существенного влияния на конечное содержание влаги и интенсивность обводнения. Степень обводнения кожевой ткани по толщине равномерная.
Таблица 2 - Результаты проведения процесса отмоки шкур шубной овчины
Композиция Концентрация при отмоке, г/дм3 Конечные значения влагосодержания,% масс.
1 1,5 56,2
2,0 66,5
2,5 66,7
2 1,5 56,7
2,0 66,8
2,5 67,0
3 1,5 58,0
2,0 67,2
2,5 67,9
4 1,5 56,9
2,0 66,6
2,5 67,1
5 1,5 58,1
2,0 67,4
2,5 68,0
6 1,5 59,8
2,0 67,8
2,5 68,7
К 1,5 60,1
2,0 68,0
2,5 68,2
Результаты экспериментов показали, что требуемое влагосодержание (65-70%) достигается только по окончании процесса. Поэтому сократить продолжительность отмоки не представляется возможным.
Таким образом, показано, что разработанные на кафедре ПНТВМ КНИТУ композиции могут быть использованы как компоненты отмочных составов в производстве шубной овчины.
Следующим этапом являлась оценка эффективности действия исследуемых композиций в качестве обезжиривающих агентов.
Как известно, процесс обезжиривания играет особую роль при производстве меховой и шубной овчины.
Шубная овчина, как известно, характеризуется наличием сальных, потовых желез в большом количестве. Зажиренность шкур сопровождается увеличением загрязнения. Кроме этого, природный жир является причиной изменения массы и появления грубости шкур [3].
Мойка (обезжиривание 1) шубной овчины проводилась с использованием разработанных композиций (таблица 1) с варьированием концентраций от 3,0 до 4,0 г/дм3. В качестве контрольного ПАВ использовали алкилсульфонат натрия с концентрацией 3,0 г/дм3. Поскольку за основу выбрана технология, используемая на ООО «Руно», где концентрации ПАВ в процессах мойки и обезжиривания являются оптимальными, в работе предприняты попытки сохранить установленные концентрации при качественном выполнении подготовительных процессов. Повышенный расход ПАВ не только ухудшает качество волосяного покрова, но и отрицательно сказывается на количестве и качестве сточных вод. Результаты осуществления процесса мойки (или обезжиривания 1) показали эффективность применения композиций: волосяной покров приобрел рассыпчатость, стал чистым. Операция мездрения проходила без осложнений.
Далее волосяной покров образцов подвергался стрижке и проводилось основное обезжиривание. Концентрация композиций составляла от 3,5 до 4,5 г/дм3. Контрольные обезжиривание осуществлялось с участием ПАВ алкилсульфонат натрия при расходе 3,0- 3,5 г/дм3.
Процесс обезжиривания контролировали как качественно, так и количественно.
Качественный контроль проводили по реакции Либермана, основанной на образовании сине-зеленого окрашивания холестерина и его эфиров при воздействии смеси концентрированной серной кислоты и уксусного ангидрида.
Количественный анализ на содержание несвязанных жировых веществ проводился на аппарате Зайченко (экстрагированием
хлороформом). Результаты проведения процесса обезжиривания представлены в таблице 3.
Анализ полученных результатов показал, что исследуемые композиции обладают необходимыми для осуществления обезжиривания свойствами. Однако для обеспечения требуемого качества удаления жировых веществ из волосяного покрова меха (не более 2% несвязанных жировых веществ), расход должен варьироваться.
Наилучшие результаты достигнуты при использовании композиции №6 (с содержанием в составе 7 % нПАВ и 35 % аПАВ (таблица 1)) и контрольного алкилсульфоната натрия: при расходе в процессе обезжиривания 3,5 г/дм3 содержание несвязанных жировых веществ в волосе составило
1,6 %, что соответствует требованиям действующих стандартов.
Таблица 3 - Результаты проведения обезжиривания волосяного покрова шубной овчины
Компо- Концентрация Реакция Содер-
зиция композиций, г/дм3 Либер- жание
при мой- при обезжири- мана жира в волося-
ке вании ном покрове меха, % масс.
1 3,0 4,0 ± 3,7
3,5 4,5 ± 2,6
2 3,0 4,0 ± 2,9
3,5 4,5 ± 2,2
3 3,0 4,0 ± 3,2
3,5 4,5 ± 2,5
4 3,0 4,0 ± 2,8
3,5 4,5 ± 2,1
5 3,0 4,0 ± 3,5
3,5 4,5 ± 2,7
6 3,0 4,0 - 1,3
3,0 3,5 - 1,6
К 3,0 4,0 - 1,4
3,0 3,5 - 1,6
Композиции 2 и 4 позволили обезжиривать волосяной покров до требуемых показателей только при повышении их расхода до 4,5 г/дм3 (таблица 3).
Согласно современным представлениям, молекулы ПАВ адсорбируются на обрабатываемых поверхностях (кожевой ткани меха). При этом они покрываются равномерным слоем в одну молекулу, который выполняет функцию снижения свободной энергии поверхностного слоя. Удаление жировых веществ происходит благодаря образованию адсорбционной пленки ПАВ на частицах жира, понижения поверхностного натяжения и переводу частиц жира с поверхности полуфабриката в эмульсию. При соответствующем расходе ПАВ, механическом перемешивании поверхность загрязнения, частички жира обволакиваются с образованием прочной гидрофильной пленки. А используемые ПАВ и композиции, которые, как
установлено в работах [4-6], обладает высокой смачивающей способностью, оказывают
расклинивающее действие, изолирует частицы жира и грязи друг от друга и от обрабатываемой поверхности. Активное перемешивание приводит к образованию устойчивой эмульсии.
Таким образом, использование разработанных композиций из аПАВ - Mizulan FL-80 нПАВ -неонол АФ 9-12 на стадиях подготовительных процессов (отмоки, мойки, обезжиривания) оказывает значительное влияние на характер их протекания.
Дальнейшая обработка образцов шкур овчины проводилась в соответствии с методикой по производству шубной овчины ООО «Руно».
Показатели химических и физико-механических свойств шубного полуфабриката, полученного с применением разработанных композиций соответствует требованиям ГОСТ 182175.
Литература
1. Лутфуллина, Г.Г. Аминосодержащие ПАВ в энергоресурсосберегающих технологиях получения кожевенного и мехового полуфабриката/ Г.Г. Лутфуллина, И.Ш. Абдуллин// Монография, Казань: КНИТУ, 2016. -368с.
2. Лутфуллина, Г.Г. Разработка и оптимизация моющего состава для обработки овчины/ Г.Г. Лутфуллина, Ахвердиев Р.Ф., Абдуллин И.Ш., Хайдарова Л.М.// Известия высших учебных заведений. Технология легкой пром-сти, 2011, Т.11. -№1. -С.30-32.
3. Лутфуллина, Г.Г. Специальные главы технологии меха/ Г.Г. Лутфуллина, В.А. Сысоев// Учебное пособие, Казань: КНИТУ, 2011. -172с.
4. Лутфуллина, Г.Г. Исследование свойств анионактивного ПАВ на основе жирных кислот пальмового масла и метанола (М^и1ап FL-80)/ Г.Г. Лутфуллина, К.Е. Мартынова, К.С. Гусева // Вестник Казан. технол. ун-та, 2014, -№22. -С.99-100.
5. Лутфуллина, Г.Г. О возможности регулирования эмульгирующей способности композиций ПАВ/ Г.Г. Лутфуллина, З.А. Зиннатуллина// Вестник Казан. технол. ун-та, 2015, -№15. -С.185-186.
6. Лутфуллина, Г.Г. О возможности регулирования пенообразующей способности композиций ПАВ/ Г.Г. Лутфуллина, З.А. Зиннатуллина// Вестник Казан. технол. ун-та, 2015, -№15. -С.197-199.
© Г. Г. Лутфуллина - доктор технических наук, профессор каф. Плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, gu1naz777@bk.ru; К. С. Гусева - аспирант каф. Плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, kseniamanagerkazan@gmai1.com; Р. И. Хайрутдинова - магистрант каф. Плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, hrasi1ya@mai1.ru.
© G.G. Lutfullina - Professor of the Department of plasma chemical nanotechnology and macromolecular materials KNRTU, gulnaz777@bk.ru; K S. Guseva - postgraduate of the Department of plasma chemical nanotechnology and macromolecular materials KNRTU, kseniamanagerkazan@gmail.com; R. I. Khairutdinova - postgraduate of the Department of plasma chemical nanotechnology and macromolecular materials KNRTU, hrasilya@mail.ru.
