CC BY
12
УДК 617.3; 675.07
Е. А. Ванюкова, М. М. Гребенщикова
РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ ДЛЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ АНТИМИКРОБНОГО КОЖЕВЕННОГО МАТЕРИАЛА
Ключевые слова: натуральная кожа, кожевенный материал, антимикробные свойства, технология получения кожевенного
материала, плазменные технологии в легкой промышленности.
Разработаны рекомендации для создания кожевенного материала с антимикробными свойствами. Предложена технология плазменной обработки пикелеванного голья и готового кожевенного полуфабриката.
Keywords: leather, leather material, antimicrobial properties, technology of production of leather material, plasma technology in the
light industry.
Recommendations for technology of leather material with antimicrobial properties are work out. Plasma treatment of leather and raw skin was proposed.
В получении антимикробных материалов на сегодняшний день заинтересованы разные отрасли производства: медицинская, электронная, пищевая, кожевенная промышленность и т.д.
Натуральная кожа со свойством антимикробности вызывает интерес в медицине за счет возможности совмещения в себе эксплуатационных и гигиенических свойств одновременно [1].
Кожевенное производство представляет собой совокупность многочисленных и разнообразных обработок сырья и полуфабриката, выполняемых в определенной последовательности. Сырье и полуфабрикат в результате этого претерпевают превращения, сопровождающиеся изменением их состава, свойств, а также внутренней структуры [2].
Такой кожевенный материал используют в ортопедии для изготовления бандажей, ортопедических стелек. В результате материал обладает всеми свойствами натуральной кожи (физико-механические, химические, гигиенические, износостойкие) и дополнительно имеет антимикробные свойства, которые важны в медицине. Обычные способы придания антимикробных свойств - пропитки, использование синтетических материалов не всегда позволяют получить материал с заданными характеристиками.
Традиционная схема получения натуральной кожи состоит из комплектации партий, подготовительных процессов и операций (отмока, мойка, сгонка шерсти, мездрение, обеззоливание), выделки (пикелевание, дубление, жирование) и отделочных операций [2].
Разработана технология получения нового кожевенного материала с антимикробными свойствами. Предлагаемая технология получения натуральных полимерных материалов с бактерицидными и бактериостатическими свойствами предлагает использовать ВЧЕ обработку перед дубильными процессами и нанесение металлоподобных слоев методом КИБ на полученный полуфабрикат.
КИБ представляет собой новый способ нанесения металлических покрытий напылением нитридов титана и гафния, при котором для расплавления и переноса металла на поверхность
материала используют тепловые и динамические свойства плазменной струи. Плазменная конденсация металлов дает возможность получить материал с заданными характеристиками, не нарушая при этом гигиенические и эксплуатационные свойства. Этот способ отличается высокой производительностью, возможностью получения покрытия любой толщины,
экологичностью нанесения покрытия,
и полной автоматизацией процессом. Отличительной
металлоподобных покрытий, полученных конденсацией из плазменной фазы, является их пористость. Пористость покрытия зависит от способа напыления, напыляемого материала, режима его нанесения и от других факторов и составляет примерно 5-10%.
Таблица 1 - Параметры ВЧЕ обработки пикелеванного голья перед дубильными процессами
экономичностью
управления
особенностью
Плазмо-образующ ий газ Мощность , Wp, кВт Расход газа, G, г/с Давление, P, Па Время, т, мин
Аргон 1,8 0,06 26,6 5
ВЧЕ обработка пикелеванного голья рекомендуется для интенсификации выбираемости хромового дубителя. Благодаря ВЧЕ обработке в установленных режимах [3] хромовый дубитель лучше проникает в дерму и связывается с белковыми группами кожи.
Таблица 2 - Параметры плазменной ВЧЕ-обработки натуральной кожи
Плазмо- образующий газ Мощность, Wp, кВт Расход газа, G, г/с Давление, P, Па Время, т, мин Частота, f, МГц
Аргон 4,5 0,06 13,3 3 13,56
Высокочастотная емкостная обработка перед нанесением металлоподобных покрытий
рекомендуется для более прочного сцепления металлического наноструктурированного покрытия с натуральной полимерной подложкой. Проведение ВЧЕ обработки позволяет модифицировать натуральные полимерные материалы (натуральную кожу) на надмолекулярном уровне. При воздействии ВЧ-плазмы пониженного давления на наноструктуры животных белков происходят конформационные изменения макромолекул, что приводит к упорядочиванию структуры и разволокнению пучков волокон. Это позволяет регулировать их свойства [4].
В ходе ВЧЕ обработки в структуре дермы натуральной кожи происходят конформационные изменения, которые, в свою очередь, ведут к упорядочиванию аморфной фазы, за счет чего увеличиваются жесткость и прочность материала [4].
Таблица 3 - Оптимальные параметры конденсации слоя из плазменной фазы
большого объема которой предствить в рамках данной статьи не представляется возможным.
Отио сктельн ал пар опроннц нем с стъ.
Наименование показателя Значение
Ток дуги испарителя титана, А 55
Ток дуги испарителя гафния, А 70
Давление азота, Па 0,2
Время конденсации, с 180
Скорость вращения образца, Гц 0,05
Опорное напряжение, В 0
Нанесение частиц металлов из плазменной фазы проводится в вакууме при повышенных температурах, в результате чего материал сушится. ВЧЕ обработка в гидрофильном режиме компенсирует эти потери влаги из материала.
ВЧЕ обработку и конденсацию из плазменной фазы рекомендуется проводить в оптимальных режимах, полученных ранее [5]. Параметры обработок представлены в таблицах 2 и 3.
При опорном напряжении 0В возникает разность потенциалов, что способствует увеличению температуры в рабочей камере.
В работе [6] определено, что металлоподобное наноструктурированное покрытие на натуральной коже не нарушает структуру капиллярно-пористого тела, не уменьшает объем пор на поверхности и не снижает влаго- и парообменные процессы (рис. 1) натурального кожевенного материала. Полученный материал совмещает в себе физико-механические, гигиенические и антимикробные свойства.
Результаты определения антимикробной активности приведены в отчете НИОКР по ГК № 12411.1008799.13.054 в 2014 г. Кроме того, имеется протокол результатов микробиологических испытаний № 648 от 05.06.15.
Получение нового кожевенного материала с антимикробными свойствами рекомендуется проводить согласно разработанной схеме, из-за
© Е. А. Ванюкова, асп. каф. ПНТВМ КНИТУ, [email protected]; М. М. Гребенщикова, канд. техн. наук, доцент той же кафедры, [email protected].
© E. A. Vanyukova, Postgraduate at the Department of Plasma Technology and Nanotechnology of High Molecular Weight Materials of KNRTU, [email protected]; M. M. Grebenshchikova, Ph.D., Associate Professor, the same Department, [email protected].
3S.59
Рис. 1 - Результаты определения относительной
паропроницаемости
Работа выполнена при финансовой поддержке
Минобрнауки РФ, проект №1779 от 01.12.2014.
Литература
1. Гребенщикова М.М. Воздействие наноструктурированных слоев, конденсированных из плазменной фазы, на бактериостатические свойства ортопедической кожи / М.М. Гребенщикова и [др.]/ Вестник Казанского технологического университета.
2014. Т.17. №17; - С.78-80.
2. Тихонова В.П. Спецглавы технологии кожи: учебное пособие / В.П. Тихонова, Г.Р. Рахматуллина; М-во образ. и науки РФ, Казан.гос.технол. ун-т. - Казань: КГТУ, 2011.- 136с.
3. Фахрутдинова Г.Р. Технологии отделки хромовых кож для верха обуви с применением плазменной обработки: дис.канд.техн.наук. Казан.нац.исслед.технол.ун-т, Казань, 2006.
4. Патент ЯИ 2356482 Способ обработки заготовки верха обуви из натуральной кожи после обтяжно-затяжных операций
5. Гребенщикова М.М. Исследование влияния параметров модификации на свойства натурального полимера/М.М.Гребенщикова, Е.А. Ванюкова, О.Н., И.Ш. Абдуллин.- Всероссийская (с международным участием) конференция "Физика низкотемпературной плазмы" ФНТП-2014 и Международная научная школа молодых ученых и специалистов "Плазменные технологии в исследовании и получении новых материалов": сборник материалов; М-во образ.и науки России, Казан.нац.исслед.технол.ун-т. - Казань: Изд-во КНИТУ, 2014. - С.96-98
6. Ванюкова Е.А. Изменение гидрофильности натуральных полимерных материалов, модифицированных ионоплазменным методом / Е.А. Ванюкова, О.Н.Кузьмина, М.М. Гребенщикова / Вестник технологического университета: Т.18. №1;
2015.- С .215-217.
