CC BY
40
УДК 675.026.11
М. В. Антонова, И. Ш. Абдуллин, Г. Н. Кулевцов,
И. Х. Исрафилов
ПРИМЕНЕНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА
ПРОЦЕССОВ ОТБЕЛИВАНИЯ ШУБНОЙ ОВЧИНЫ
Ключевые слова: шубная овчина, ВЧ-плазма пониженного давления. fur sheepskin, high-
frequency plasma.
В статье рассмотрено влияние низкотемпературной плазмы пониженного давления на процессы отбеливания шубных овчин. Найдены режимы плазменной обработки, позволяющие повысить качество процессов отбеливания. In the article influence of low temperature plasma decompressed is considered on the processes of bleaching of woolskins. The modes ofplasma treatment, allowing increasing quality the processes of bleaching.
В настоящее время в меховой промышленности наибольшее внимание уделяется разработке технологий, позволяющих рационально использовать сырье и химические материалы, интенсифицировать процессы, уменьшить загрязнение окружающей среды, сохраняя при этом качество продукции.
Для решения этих задач необходимо создание технологий с использованием традиционных и современных методов переработки овчинно-шубного сырья [1].
Плазменная модификация относится к «сухим», экологически чистым процессам, не требующим применения растворов и химических материалов, поэтому исследование возможности использования и влияния на процессы выделки натурального меха представляет практический интерес [2].
В данной работе показана возможность применения низкотемпературной плазмы (НТП) в процессе обесцвечивания пигментированного волосяного покрова шубной овчины и дальнейшего его окрашивания в светлые тона.
Для изучения процесса депигментирования выбраны образцы шубной овчины, выделанные по типовой методике. Процессу отбеливания подвергались образцы полуфабриката по традиционной методике и обработанные в НТП. Затем проводили сравнительный анализ полученных свойств.
Плазменную обработку проводили на ВЧ-плазменной установке, схема которой представлена на рисунке 1.
Входные параметры плазменной установки варьировались в следующих диапазонах: расход плазмообразующего газа G= 0,04 г/с, сила тока на аноде Ia=0,1 - 1,0 A, напряжение на аноде Ua = 3,0 -7,0 кВ, частота генератора f=13,56±10% МГц, давление Р = 26,6 Па. В качестве плазмообразующего газа в экспериментах использован аргон (Ar).
Исследовались: изменения показателя белизны колориметрическим методом на компараторе цвета ФКЦШ-М, стойкость волосяного покрова к щелочной и кислотной обработке. Отбеливание проводилось каталитическим способом. Оценку показателя белизны определяли на приборе ФКЦЩ-М.
Зависимость показателя белизны отбеленных образцов от режимов обработки в ВЧ плазме представлена на рис. 2.
4 5
Рис. 1 - Схема опытно-промышленной плазменной установки: Опытно-промышленная ВЧ-плазменная установка состоит из основных частей: 1 - плексигласовый барабан; 2 - ВЧ - электроды; 3 - дверца вакуумной камеры; 4 - консоль для открытия крышки вакуумной камеры; 5 - вакуумная камера; 6 - система подачи и регулировки плазмообразующего газа; 7 - ВЧ - генератор; 8 - вакуумный откачной пост
Сила тока на аноде, А Ш=3,0 КВ —■— иа=5,5КВ —А— Ш=6 КВ —■— Ш=6,5 КВ —•— Ш=7,0 КВ
Рис. 2 - Изменения показателя белизны в процессе отбеливания обработанных образцов овчины ВЧ - плазмой пониженного давления, с варьированием силы тока на аноде (1а), время воздействия 1 = 3 мин, напряжение на аноде иа = 3,0 -7,0 кВ, расход плазмообразующего газа Одг = 0,04 г/с, частота генератора f=13,56 МГц, давление Р = 26.6 Па., показатель белизны контрольного образца Wк=52,14 %
Видно (рис. 2), что у партий образцов прошедших обработку ВЧ-плазмой пониженного давления показатель белизны выше, чем у партий контрольных образцов. Это говорит о более интенсивной сорбции и диффузии окислителя в объем волоса обработанного ВЧ-плазмой пониженного давления. В определенных режимах после плазменной обработки изменяются структура и свойства волоса, корковый слой становится более пористым и менее прочным происходит разволокнение структуры волоса, что облегчает доступ к нему окислителя. При такой обработке происходит разрыв связей обусловленных силой Ван-дер-Ваальса, водородных связей.
Воздействие на волос НТП перед процессом отбеливания приводит к разрыву связей в структуре кератина и понижает устойчивость волоса к действию едкой щелочи, ки-
слоты, а также изменяет кислотную и щелочную емкость. Кислотную и щелочную растворимости, кислотную и щелочную емкости контролировали на протяжении всего технологического процесса.
После воздействия на волос потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления происходит увеличение кислотной и щелочной емкости волоса. Это свидетельствует об образовании свободных групп кислотного и основного характера, что становится возможным при условии разрушения межмолекулярных связей, образованными активными группами кератина. В дальнейших процессах получения мехового полуфабриката такие условия способствуют более интенсивному взаимодействию кератина с химическими веществами.
Переориентация боковых групп аминокислот кератина коркового слоя, приводящая к разрыву и ослаблению некоторой части электровалентных и водородных связей молекул, приводит к некоторому снижению прочности волоса. Это подтверждается увеличением щелочной растворимости волоса обработанного ВЧ-плазмой пониженного давления.
Воздействуя ВЧ-плазмой пониженного давления на волосяной покров меховой овчины за счет раскрытии чешуек кутикулы происходит интенсификация процессов отбеливания, выражающаяся в сорбции волосом большего количества отбеливателя за меньший промежуток времени, что способствует сокращению продолжительности процесса на 20 -30 %.
Экспериментальная часть
В качестве объектов исследований были выбраны образцы шкурок шубной овчины прошедшие процесс пикелевания.
Все операции проводили по методике, соответствующей принятой единой технологии для указанного вида сырья.
Измерение белизны колориметрическим методом проводили на компараторе цвета ФКЦШ-М. Определение температуры сваривания проводили по ГОСТ 17632 - 72 . Растворимость волоса в кислотах и щелочах, а также кислотную и щелочную емкость определяли по принятой единой методике.
Обработку образцов проводили следующим образом: производили предварительную откачку вакуумной камеры, в разрядную камеру напускали рабочий газ. Регулировкой вентиля, соединяющего вакуумную камеру с механическими насосами, устанавливали заданное давление, включали ВЧ генератор. Под действием электромагнитного поля от электродов происходит нагрев плазмообра-зующего газа до состояния плазмы. Режим плазменной обработки регулировали путем изменения расхода газа, мощности ВЧЕ разряда, давления в разрядной камере, длительности обработки.
На основе проведенных экспериментальных исследований сделаны следующие выводы: плазменная обработка волосяного покрова перед процессом отбеливания дает снижение концентрации химических реагентов на 20-25%; определено, что ВЧЕ разряд пониженного давления позволяет изменять степень раскрытия чешуек кутикулы, разволокнения сердцевины и коркового слоя волоса.
Литература
1. Шалбуев, Д.В. Экобиотехнологический способ пикелевания овчинно-шубного сырья / Д.В. Шалбуев // Кожевенно-обувная промышленность. - 2009.- № 1. - С.36-39.
2. Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменная обработка в динамическом вакууме капиллярно-пористых материалов. Теория и практика применения / И.Ш.Абдуллин [и др.]. - Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2004. - 428 с.
© М. В. Антонова - асп. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов; И. Ш. Абдуллин — д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ; Г. Н. Кулевцов - канд. техн. наук, доц. той же кафедры; И. Х. Исрафилов - д-р техн. наук, проф. Камской госуд. инж.-экон. академии Федерального агентства по образованию. Е-шай: [email protected]
