CC BY
36. Севастьянова Людмила. Строим ролевую модель управления доступом. / [Электронный ресурс]. URL: https ://habr. com/ru/company/solarsecurity/blog/50999 8/ (дата обращения: 10.11.2021).
7. Список кодов состояния HTTP. / [Электронный ресурс]. https://ru.wikipedia.org/wiki/Список_кодов_состоян ия_НТТР (дата обращения: 03.11.2021).
8. Управление доступом на основе ролей. / [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Управление_доступом_ на_основе_ролей (дата обращения: 02.11.2021).
9. JSON Web Token. / [Электронный ресурс]. URL:
https://ru.wikipedia.org/wiki/JSON_Web_Token (дата обращения: 12.11.2021).
УДК 685.34.03
Shestov A.V.
Candidate of Economic Sciences, Associate Professor of the Department of Road Economy Moscow Automobile and Road Сonstruction State Technical University
TECHNOLOGY FOR OBTAINING SPECIAL LEATHERS WITH IMPROVED PERFORMANCE CHARACTERISTICS, RESISTANT TO OIL AND PETROLEUM PRODUCTS
Шестов Андрей Владимирович
кандидат экономических наук, доцент кафедры «Экономика дорожного хозяйства» Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ КОЖ С УЛУЧШЕННЫМИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ, УСТОЙЧИВЫХ К ВОЗДЕЙСТВИЮ
НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ
DOI: 10.31618/ESSA.2782-1994.2022.1.77.233 Summary. A technology is proposed for obtaining leathers for the uppers of special footwear intended for employees of oil-producing enterprises. Leathers for uppers made from cattle skins produced by this technology are distinguished by a combination of high strength, hygienic and protective characteristics, including resistance to oil and oil products, as well as to biodegradation. The technology for obtaining special shoe leathers includes a through complex processing of semi-finished leather products with non-equilibrium low-temperature plasma and a solution of silver nanoparticles .
Аннотация. Предложена технология получения кож для верха специальной обуви, предназначенной для сотрудников нефтедобывающих предприятий. Кожи для верха обуви, из шкур крупного рогатого скота (КРС), выработанные по данной технологии отличаются сочетанием высоких прочностных, гигиенических и защитных характеристик, в том числе, устойчивостью к нефти и нефтепродуктам, а так же к биодеструкции. Технология получения специальных обувных кож включает сквозную комплексную обработку кожевенных полуфабрикатов неравновесной низкотемпературной плазмой (ННТП) и раствором наночастиц серебра (НЧС).
Key words: non-equilibrium low-temperature plasma, silver nanoparticles, natural leather technology, special footwear, resistance to oil and oil products
Ключевые слова: неравновесная низкотемпературная плазма, наночастицы серебра, технология получения натуральных кож, специальная обувь, устойчивость к нефти и нефтепродуктам
Введение
В реализации процесса нефтедобычи участвуют более сорока различных профессий, осуществляющие ведение технологического процесса бурения, добычи нефти и газа, поддержания пластового давления, обезвоживания и обессоливания, контролирующие параметры оборудования, устраняющие неисправности в его работе, производящие пуско-наладочные и профилактические работы. В зависимости от выполняемой деятельности, труд работников нефтяных приисков может быть связан с динамическими нагрузками, связанными с поднятием и перемещением тяжелых предметов,
статическими нагрузками вынужденной рабочей позы при управлении оборудованием, длительным нахождением (до 80% времени рабочей смены) в положении стоя. Таким образом, условия труда работников, занятых добычей нефти, могут стать причиной профессионально-обусловленной
патологии здоровья, в связи с чем, особую роль в сохранении их здоровья имеют средства индивидуальной защиты, специальная одежда и специальная обувь.
При этом, как одежда, так и обувь работников, кроме обеспечения непосредственных защитных функций, прежде всего, не должны сковывать движение и причинять дискомфорт, а значит
должны иметь небольшой вес и соответствовать размерам тела человека, с учетом их изменения при выполнении характерных трудовых движений [8]. Сюда же следует отнести комфортный климат пододежного и внутриобувного пространства, и так как, при выполнении физической работы интенсифицируется подъем температуры и влажности во внутреннем пространстве одежды и обуви, то эти изделия должны быть способны их выводить или нивелировать. Иначе, дискомфорт от одежды и обуви может стать дополнительным фактором, отвлекающим внимание, повышающим раздражительность, утомляющим, снижающим работоспособность и потенциально
способствующим к возникновению аварий, травм и риску для жизни.
Материалы и методы исследования Как известно, качество одежды и обуви, в том числе и изделий специального назначения
непосредственно зависит от качества составляющих пакет материалов изделия [9]. В качестве материалов для одежды и верха специальной обуви используются натуральные, искусственные и синтетические материалы. При этом, обувь из натуральной специальной кожи, как правило, отличается оптимальным сочетанием потребительских и технологических
характеристик.
Однако, перечисленные выше особенности условий эксплуатации специальных изделий из натуральной кожи, оказывают непосредственное влияние, как на целостность материалов, так и на само защитное изделие, существенно усложняя выполнение его основной функции.
На рисунке 1 приведены основные требования, предъявляемые к натуральным кожам, применяемым для изготовления специальной обуви.
Рисунок 1 - Требования к характеристикам натуральных кож, применяемых для изготовления
специальной одежды и обуви
Как видно из рисунка 1, кожи специального назначения в первую очередь должны отличаться прочностными характеристиками, при этом, за счет влаго- и теплообменных свойств материалов, обеспечивать оптимальный микроклимат пододежного и внутриобувного пространства, предотвращая появления биологической деструкции материалов и вредного воздействия на человека [6, 7].
Техническая составляющая требований к конструкции специальной одежды и обуви включает возможность регулирования объема изделия и степени его прилегания, наличие функциональных деталей и их надежность, общая эргономика использования как всего изделия, так и отдельных его элементов. При составлении перечня требований к конструкции специальной обуви, учитывают, что специальная обувь разрабатывается с учетом быстрого и простого надевания и снятия, а так же прочного, плотного, но не сдавливающего крепления на стопе, не стесняя
кровообращения и нормального
функционирования [8].
Из вышесказанного можно заключить, что изделия специального назначения необходимы, прежде всего, для защиты человека от воздействия различных внешних, в том числе и агрессивных сред, способных причинить вред здоровью работающего. Если воздействие воды само по себе не опасно, то при работе в условиях повышенной влажности, человек уже находится в зоне риска по здоровью. Изделия из натуральной кожи при контакте с водой и паром способны набирать влагу в толщу материала, а намокшее изделие не только становится тяжелее, но и способствует быстрому переохлаждению организма, одновременно создавая благоприятные условия для размножения патогенной флоры во внутриобувном пространстве. Кроме того, намокшее изделие из натуральной кожи быстро поддается гниению и воздействию плесени, а после высыхания
становится жестким, ломким и быстро теряет эксплуатационные характеристики.
В настоящее время, промышленностью предложен широкий ассортимент материалов, обладающих абсолютной гидрофобностью, но, как правило, они сами по себе не способны обеспечивать комфортное пододежное или внутриобувное пространство вследствие сниженных гигиенических показателей, не устойчивы к перепадам температур и весьма дороги. В связи с чем, современные исследования в данной области направлены на получение натуральных кож специального назначения, сохранивших все свои преимущества перед искусственными и синтетическими материалами, и при этом обладающими повышенной гидрофобностью.
Процесс гидрофобизации натуральных кож предполагает дополнительную обработку различными химическими препаратами [4, 5] и может проводиться на различных стадиях процесса производства, в зависимости от выбранной технологии, наиболее распространена обработка эмульсиями парафина и воска, силиконами, силанами, фторированными углеводородами, жирующими компонентами на основе лецитина, так же производители часто используют катионные поверхностно-активные вещества.
Следующей проблемой, неразрывно связанной с эксплуатацией специальной одежды и обуви в условиях повышенной влажности, является возможность заражения патогенными
микроорганизмами, так как условия теплой, влажной среды внутриобувного и пододежного пространства являются благоприятными для их роста и размножения. Проведенный анализ научной литературы показал, что большинство методов устранения данной проблемы основываются на обработке материалов и изделий биоцидными (бактерицидными, фунгицидными и противогнилостными) препаратами [2, 3], в том числе и в производстве кож специального назначения.
На основании изложенного выше материала, можно заключить, что интерес исследователей и производителей к разработке новых технологий гидрофобизации и устойчивости к биодеструкции натуральных кож не ослабевает, и в настоящее
время большое внимание уделяется не только водонепроницаемости и устойчивости к действию патогенных микроорганизмов кож специального назначения, а именно комплексу свойств, когда данные эффекты сохраняются при длительной эксплуатации, не теряют своих свойств при истирающих воздействиях и при этом не ухудшают гигиенических показателей изделия. Допустимо предположить, что комплексных улучшений можно добиться, применяя комбинированные технологии, в частности не только за счет применения новых химических реагентов, но и используя инновационные способы
преобразования структуры материала.
Одним из таких способов является обработка в среде неравновесной низкотемпературной плазмы (ННТП) [1]. Данный способ представляет собой инструмент электрофизической модификации, позволяющий управлять изменениями свойств, как поверхности, так и объемной структуры обрабатываемого материала. Установлено, что ННТП модификация кожевенных материалов в процессе их производства позволяет сократить количество дорогостоящих химических компонентов за счет повышения эффективности их использования, повысить прочностные, пластические, гигиенические, защитные, адгезионные показатели материала на различных этапах: в сырье и проведении подготовительных процессов преддубильных и дубильных процессов, красильно-жировальных процессов, на этапе отделки и в опытной эксплуатации [1].
Результаты эксперимента
В связи с вышеизложенным, в работе предложена комплексная сквозная технология обработки кожевенных материалов с использованием раствора наночастиц серебра (НЧС) и ННТП (рисунок 2). Обработка производилась в условиях предприятия ООО «Кожевник» г. Казань. В принятый на предприятии технологический процесс включено проведение сквозной схемы ННТП обработки в соответствии с представленной последовательностью и режимами, с использованием опытно-промышленной ННТП установки, подробно рассмотренной в работах [1, 8]. В качестве плазмообразующего газа использованы аргон и смесь аргона (70) и пропан-бутана (30).
Рисунок 2 - Сквозная технологическая схема производственных процессов получения гидрофобных кож специального назначения с улучшенными эксплуатационными характеристиками из шкур КРС
При выработке специальных кож для верха обуви перед отмочно-зольными процессами проведена ННТП обработка кожевенного сырья из шкур КРС в режиме: плотность тока Л = 0,82А/м2, энергия ионов Wi =73,8 эВ, расход плазмообразующего газа 0аргон=0,04г/с, время обработки /=3мин, давление в рабочей камере Р=26,6Па, затем перед дублением при тех же параметрах, перед додубливанием - в режиме: Л = 0,70А/м2, Wi =65,0 эВ, влг=0,04г/с, ¿=5мин, Р=26,6Па, перед грунтованием проведена обработка раствором НЧС: концентрация раствора - 0,2%, температура раствора - 25°С, продолжительность обработки - 2 часа, затем после покрывного крашения произведено нанесение закрепителя, структурированного НЧС при концентрации НЧС - 0,3% в пересчете на сухой остаток полимера и окончательная обработка ННТП после прессования в режиме: Л = 0,9А/м2, Wi =76,0 эВ, 0=0,04г/с, /=10мин, Р=26,6Па.
Представленная технология за счет структурных преобразований, происходящих в
кожевенном материале, позволяет сократить время проведения отмочно-зольных процессов на четыре часа, продолжительность дубления - на два часа, а вследствие улучшения выбираемости красителей, сократить их расход на 30%.
При этом, происходят следующие изменения физико-механических свойств (таблица 1) вырабатываемых кож: значение предела прочности при растяжении кож выпущенных по разработанной технологии превышает показатели кож, выпущенных по типовой технологии согласно ГОСТ 939-88 на 50%, значение удлинения при напряжении 10 МПа - на 23%, адгезия покрывной пленки возрастает в три раза; гигиенических характеристик: паропроницаемость -
увеличивается на 47%, гигроскопичность - на 7%, влагоотдача - на 8%; показателей гидрофобности: впитываемость капли воды поверхностью материала - в два раза, краевой угол смачивания -на 26%.
Таблица 1
Влияние сквозной комплексной обработки НЧС и ННТП на гидрофобные и эксплуатационные
Характеристики Значения характеристик
контрольные опытные
Предел прочности при растяжении, МПа 20,0 30,0
Удлинение при напряжении 10 Мпа, % 17,0 21,0
Массовая доля влаги, % 10,0 10,9
Краевой угол смачивания, ° 110,0 139,0
Впитываемость, с 360,0 690,0
Паропроницаемость водяных паров, г/м2 440,0 650,0
Гигроскопичность, % 8,0 14,7
Влагоотдача, % 6,9 15,4
Устойчивость покрытия к многократному изгибу, баллы 3 4
Устойчивость покрытия к мокрому трению, баллы 3 4
Адгезия покрывной пленки, Н/м
к сухой коже 200 620
к мокрой коже 115 360
Исходя из результатов таблицы 1 можно заключить, что улучшение гидрофобных и прочностных характеристик, не вызывает ухудшения гигиенических свойств полученных кожевенных материалов, что позволяет сделать вывод об эффективности внедрения предложенной сквозной схемы в технологический процесс производства. При этом, полную оценку эксплуатационных свойств полученных кож целесообразно проводить при испытании готового изделия и анализ таких показателей как стойкость верха готовой специальной обуви к действию нефти и нефтепродуктов произведен в процессе опытной носки обуви сотрудниками нефтяного месторождения.
Коэффициент стойкости исследуемых кож к воздействию нефти и нефтепродуктов определяли
согласно ГОСТ 12.4.130-83 по показателю предела прочности при растяжении. В результате проведения испытаний установлено, что, кожи, выработанные по предложенной технологии имеют коэффициент стойкости 98,2%, в то время как у кож, выработанных по типовой технологии данный параметр составил 91,8%.
Целесообразно установить сохраняемость данного параметра во времени в процессе эксплуатации. Для этих целей из всех исследуемых изделий еженедельно отбиралась одна пара обуви, в которой одна полупара изготовлена из экспериментальной кожи, другая из типовой, из которых вырубались стандартные образцы, в дальнейшем подвергаемые испытанию так же согласно ГОСТ 12.4.130-83, полученные результаты приведены на рисунке 3.
-опытная полупара —■—контрольная полулара
Рисунок 3 - Результаты исследования стойкости исследуемых кож к воздействию нефти и нефтепродуктов в процессе экспериментальной носки от одной до пяти недель
Представленные на рисунке 3 результаты испытаний исследуемых кож для верха специальной обуви к воздействию нефти и нефтепродуктов в процессе экспериментальной носки от одной до пяти недель позволяют заключить, что комплексная обработка НЧС и ННТП позволяет не только упрочнить структуру материала, но и придать дополнительную износостойкость и устойчивость верху обуви из экспериментальной кожи к воздействию нефти и нефтепродуктов. Данный вывод подтверждает характер кривой образцов, вырубленных из опытных полупар, по которому видно, что падение прочности образцов, по которым определяется коэффициент устойчивости к нефти и нефтепродуктам, происходит с меньшей
интенсивностью относительно образцов, вырубленных из контрольных полупар.
Следует заметить, что в результате комплексной сквозной обработки по предложенной технологии увеличивается так же устойчивость полученных материалов к биодеструкции, что подтверждено испытаниями по стандартной методике определения чувствительности микроорганизмов по параметру задержки роста. В качестве тестовых использовались культуры кишечной и сенной палочек. О результатах испытаний имеется заключение ФГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в РТ».
Список литературы
1. Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменно-струйная обработка твердых тел
сплошной и капиллярно-пористой структуры: препринт / И.Ш. Абдуллин, Н.Ф. Кашапов, И.В. Красина; Казан. гос. технол. ун-т. - Казань, -2003. -24с.
2. Кулевцов Г.Н. Применение обработки наночастицами серебра и низкотемпературной плазмой для получения гидрофобной кожи специального назначения с повышенными эксплуатационными свойствами / Г.Н.Кулевцов, Г.Р.Николаенко, А.В.Шестов // «Кожа и мех в XXI веке» Технология, качество, экология, образование: материалы IX научно - практической конференции 2013 года г. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2013. -С.92-97.
3. Николаенко Г.Р., Кулевцов Г.Н., Степин С.Н., Шестов А.В О применении наночастиц серебра в качестве бактерицидного агента в производстве кож специального назначения Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 8. С. 86-88
4. Николаенко Г.Р., Кулевцов Г.Н., Шестов А.В. Исследование влияния обработки неравновесной низкотемпературной плазмой на получение гидрофобной кожи специального назначения. Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 18. С. 99-101.
5. Шатаева Д.Р., Шестов А.В., Кулевцов Г.Н. Оптимизация режимов ННТП обработки кожи из
шкур овчины и КРС с целью получения гидрофобной кожи с улучшенными физико-механическими и гигиеническими свойствами. Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 11. С. 77-79.
6. Шестов А.В. Повышение защитных свойств натуральной кожи для верха обуви специального назначения. Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18. № 13. С. 114-116.
7. Шестов А.В. Получение кожевенных материалов с улучшенными защитными и физико-механическими характеристиками. Вестник Казанского технологического университета. 2015. Т. 18. № 14. С. 137-139.
8. Шестов А.В. Технологии получения обувной кожи с применением ННТП обработки и специальных изделий на ее основе для нефтехимического комплекса. - Казань: Изд-во КНИТУ, 2016. - 267 с.
9. Шестов А.В. Улучшение эксплуатационных свойств натуральной кожи для верха специальной обуви в результате воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы. Вестник Казанского технологического университета. 2016. Т. 19. № 11. С. 119-121.
