CC BY
11
УДК 675.046.1
Р. Р. Мингалиев
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛОГО КРАСТА ИЗ ШКУР КРС ХРОМОВОГО ДУБЛЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ННТП ОБРАБОТКИ
Ключевые слова: полуфабрикат крупного рогатого скота, белый краст.
Исследовано влияние неравновесной низкотемпературной плазменной (ННТП) обработки на процесс отбеливания кожевенного полуфабриката КРС хромового дубления, для получения белого краста. В результате экспериментальных исследований были найдены режимы плазменной обработки, позволяющие повысить белизну краста.
Keywords: semi-finished cattle, white crust.
The effect of nonequilibrium low-temperature plasma treatment on the bleaching process semi-finished cattle leather chrome tanning, to produce a white crust. As a result of experimental studies were found plasma treatment regimens that improve the whiteness of crust.
Введение
Основными проблемами в технологии получения белых кож для верха обуви хромового дубления являются недостаточная белизна и неравномерное отбеливание краста по площади, что затрудняет конечную отделку и приводит к избыточному расходу покрывной композиции. Повышенная толщина покрывной композиции на поверхности кожи приводит к такому пороку, как отмин или отдушистость лицевого слоя из-за усадочных внутренних напряжения, возникающих в процессе формирования покрытия, что в свою очередь снижает сортность готовой продукции.
В ряде работ [1-4] рассматривается возможность применения высокочастотной плазмы пониженного давления для интенсификации процессов кожевенного производства, улучшения физико-механических свойств кож и исключение структурных дефектов. Установлено, что обработка кож и кожевенных полуфабрикатов влияет на микро- и надмолекулярную структуру материала, благодаря чему происходит интенсификация жидкостных обработок и повышается структурная однородность материала.
Экспериментальная часть
В качестве объекта исследования использовался полуфабрикат хромового дубления шкуры крупного рогатого скота (КРС).
В работе исследовалось влияние ВЧ-плазменной модификации полуфабриката КРС хромового дубления на показатель белизны и равномерность отбеливания краста. Для проведения исследований, образцы полуфабриката КРС хромового дубления, перед красильно-жировальным процессом, обрабатывались неравновесной низкотемпературной плазмой и сравнивались с контрольными образцами. Влияния ННТП обработки оценивали по показателю белизны, который рассчитывался по снятым на приборе DTP22 Digital Swatchbook цветовым характеристикам. ННТП обработка проводилась в следующих технологических режимах: Р=26,6 Па, G=0,04 г/с, Ua=5,0 кВ и 7,5 кВ с варьированием силы тока(1а) от 0,1 А до 0,7А и продолжительности обработки от 1 мин до 9 мин, в плазмообразующем газе Ar+воздух в
соотношении 70/30. Результаты исследований приведены на рис. 1.
Продолжительность обработки, мин
-♦-и=5,0 кВ; 1=0,1 А и=7,5 кВ; 1=0,1 А -•— и=5,0 кВ; 1=0.3 А
-О— и=7,5 кВ; 1=0,3 А —О— и=5,0 кВ; 1=0,5 А —О— и=7,5 кВ; 1=0,5 А -И— и=5,0 кВ; 1=0,7 А -дг-и=7,5 кВ; 1=0,7 А
Рис. 1 - Зависимость показателя белизны от продолжительности обработки, при давлении Р=26,6 Па, f=13,56 МГц, расходе плазмообразующего газа 0Аг+воздух=0,04 г/с
В ходе исследований выявлено, что ННТП модификация позволяет повысить белизну краста, а так же равномерность отбеливания лицевого слоя по площади. Наилучшие результаты достигнуты при ННТП обработки в следующем режиме: напряжение иа=7,5 кВ, сила тока 1а=0,7 А, продолжительность обработки 7 мин., при давлении Р=26,6 Па, расходе плазмообразующего газа 0Аг+воздух=0,04 г/с. При предварительной ННТП обработки полуфабриката КРС хромового дубления для верха обуви перед кра-сильно-жировальным процессом в данном режиме происходит повышение белизны краста примерно на 11,5 % (рис. 1). Повышение белизны и равномерность отбеливания по всей площади краста позволяет снизить расход покрывной композиции в процессе отделки белых кож, за счет уменьшения толщины комплексного покрытия.
Проведено планирование эксперимента по параметрам плазменной обработки: сила тока на аноде 1а=0,1-0,9 А, напряжение на аноде иа=1,5-7,5кВ, время обработки 1=1-15 мин.
1 ---15
Продолжительность обработки, мин
Рис. 2 - Оптимизация параметров плазменной обработки полуфабриката КРС хромового дубления
Из рис. 2 видно, что оптимальная зона, в которой возможен максимальный эффект воздействия ННТП обработки, находится за гранями треугольника Гиббса. Для корректного поиска оптимальной зоны необходимо увеличение диапазона параметров плазменной обработки. Однако значения силы тока (1а) и напряжения (Ца) приведенные на рисунке 5 являются максимальными для обработки кожевенно-меховых материалов. Увеличение данных значений приведет к деструкции коллагена кожевой ткани.
в г
Рис. 3 - РЭМ-изображение поперечного среза кра-ста КРС: а, в - сетчатый и сосочковый слои контрольного образца соответственно, х2000; б и г -сетчатый и сосочковый слои опытного образца соответственно, прошедший плазменную модификацию в режимах: иа=7,5 кВ, 1а=0,7 А, 1=7 мин., Р=26,6 Па, 0лг+воздух=0,04 г/с., f=13,56 МГц, х2000
Микроструктура образцов КРС до и после ВЧ-плазменного воздействия исследовалась методом растровой электронной микроскопии. Для установления эффекта ННТП модификации на структуру внутренних и лицевого слоя полуфабриката КРС, приведены микрофотографии среза краста контрольного образца и образца, предварительно обработанного неравновесной низкотемпературной плазмой в режиме: 1а=0,7 А, Ца=7,5 кВ, 1=7 мин, 0лг+воздух=0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р=26,6 Па (рис. 3).
Из рис. 3 видно, что ННТП модификация позволяет добиться разделения микроструктуры коллагена, как во внутренних слоях, так и на лицевой поверхности кожевенного полуфабриката, что в свою очередь позволяет интенсифицировать проведение красильно-жировального процесса. Структурные изменения поверхности лицевого слоя позволяют добиться равномерности отбеливания лицевой поверхности. Так же, разволокнение поверхностного слоя позволяет улучшить адгезию кожи с грунтовочными покрытиями.
Заключение
В ходе экспериментальных исследований был найден режим ННТП модификации полуфабриката КРС хромового дубления для верха обуви: 1а=0,7 А, Ца=7,5 кВ, 1=7 мин, 0лг+воздух=0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р=26,6 Па, при котором достигается максимальная белизна и равномерность отбеливания по всей лицевой поверхности краста, после красиль-но-жировального процесса.
Литература
1. Мингалиев Р.Р. Технология получения кожевенно-меховых полуфабрикатов белого и светлых тонов для изготовления национальных изделий / Р.Р. Мингалиев, М.В. Антонова, Г.Н. Кулевцов, Ю.В. Корчуганова // Вестник Казанского технологического университета. -2010. - № 11. - С.575-577.
2. Абдуллин И.Ш. Исследование влияния потока высокочастотной плазмы на подготовительные и отделочные процессы производства натуральной кожи / И.Ш. Абдуллин, Л.Ю. Махоткина, Г.Р. Фахрутдинова, Г.И. Га-рипова // Вестник Казанского Технологического Университета. - 2003. - №2. - С.86-90.
3. Вознесенский Э.Ф. Исключение структурных дефектов в производстве кожи и меха/ А.С. Парсанов, Г.Н. Ку-левцов, И.Ш. Абдуллин, И.В. Красина // Кожевенно-обувная промышленность - 2010. - №3. - С.52-54.
4. Г. Н. Кулевцов, Л. Р. Джанбекова, И. Ш. Абдуллин, В. С. Желтухин, И. В. Красина, Э. Ф. Вознесенский. Повышение эффективности использования сырья, полуфабриката, отходов и вспомогательных материалов кожевенного производства с применением низкотемпературной плазмы: монография / Г. Н. Кулевцов [и др.]. - Казань: Изд-во Казан. Гос. технол. Ун-та, 2008. - 260 с.
© Р. Р. Мингалиев - к.т.н., ассистент каф. технологии химических и натуральных волокон и изделий КНИТУ, [email protected].
© R. R. Mingaliev - Candidate of Technical Sciences, Assistant of the Department «Technology of chemical and natural fibers and products» KNRTU, [email protected].
