CC BY
43
ПРОБЛЕМЫ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
УДК 675.043
И. Ш. Абдуллин, А. В. Островская, Р. Р. Шагивалиева,
Л. А. Абдрахманова
ВЛИЯНИЕ ПОЛИМЕРОВ АКРИЛОВОГО РЯДА НА ХАРАКТЕР ПРОТЕКАНИЯ ЖИДКОСТНЫХ ПРОЦЕССОВ МЕХОВОГО ПРОИЗВОДСТВА И СВОЙСТВА МЕХОВОГО ПОЛУФАБРИКАТА
Исследована возможность использования акриловых полимеров в пенетрирующих составах в процессах обработки меховых овчин. Приведена оптимизация количественного состава пенетрирующей системы.
Согласно концепции развития мехового производства России основным из направлений является усовершенствование производства меховых товаров на основе новых технологических и экономических решений. Одной из задач научно-исследовательской деятельности в области усовершенствования технологий за счет использования специфических химических материалов, к которым относятся антисептические средства, ферментные препараты, поверхностно-активные вещества (ПАВ), дубящие соединения, жирующие материалы, является, в том числе применение и полимерных добавок [1].
Обработка полимерами в меховом производстве весьма актуальна, так как положительно влияет на физико-механические и химические свойства кожевой ткани (КТ) и волосяного покрова (ВП), способствует упрочнению кожевой ткани, повышению прочности связи волоса с дермой, термостойкости КТ. Следует отметить, что в меховом производстве применение полимерных добавок сводится к использованию небольшого их перечня. К тому же применение их предполагает использование таких агрессивных сред, как щелочь или пероксид водорода, оказывающих отрицательное воздействие на волос. Указывается высокая их концентрация, что тоже не благоприятно влияет на волосяной покров меховых шкурок.
Для улучшения потребительских и технологических свойств мехового полуфабриката в данной работе проведены исследования по изучению возможности применения полимерных добавок на примере полиакриламида (ПАМ), являющегося одним из типовых представителей полимеров акрилового ряда.
С целью определения оптимального способа введения полиакриламида в кожевую ткань меха и установления стадии обработки меха, на которой целесообразнее всего его добавлять, ПАМ использовался как самостоятельно, так и в пенетрирующем составе на стадиях отмоки, пикелевания и дубления. В качестве органического растворителя использовали биполярный апротонный растворитель - диметилсульфоксид (ДМСО), обладающий высокими пенетрирующими свойствами.
Установлено, что вне зависимости от наличия или отсутствия в отмочном растворе смачивателей, обострителей и антисептиков, используемых по типовой методике, при использовании ПАМ в количестве 1 г/дм3 наблюдаются достаточное содержание влаги (71%) и наименьшая степень бактериальной зараженности. Использование полимера в меньшем
количестве (0,5 г/дм ) приводит к меньшим значениям содержания влаги (65%) в сравнении с контрольными значениями (69%). Увеличение концентрации до 3 г/дм3 способствует заполнению межволоконного пространства молекулами полимера, которое затрудняет обводнение (63%) и ведет к возникновению такого порока, как смолистость волосяного покрова и кожевой ткани. Таким образом, оптимальной концентрацией ПАМ на данной стадии является 1 г/дм3.
По результатам проведенных опытов на стадии отмоки наиболее целесообразным является использованием ПАМ в составе пенетрирующей системы. При этом, учитывая слабую степень бактериальной зараженности сырья, исключается необходимость применения антисептиков. По типовой технологии это токсичный гексафторсиликат натрия.
Использование ПАМ в пенетрирующем составе на стадии отмоки способствует наиболее глубокому разделению структурных элементов дермы после пикелевания, о чем свидетельствует уменьшение температуры сваривания (Тсв) на 5 0С пикелеванных опытных образцов в сравнении с контрольными значениями. В процессе дубления значительно увеличивается скорость диффузии дубителя в дерму, что наглядно отображено на графике (рис. 1). При этом в сравнении с контрольным образцом увеличиваются выбираемость хромового дубителя из рабочего раствора на 44%, содержание хрома в кожевой ткани на 35%. Увеличивается предел прочности при растяжении коже-вой ткани на 73%.
Отмечена нецелесообразность применения ПАМ как самостоятельно, так и в пенетрирующем составе даже в минимальных концентрациях на стадиях пикелевания и дубления. Это приводит к забиванию пор кожевой ткани, что препятствует разделению структурных элементов дермы в процессе пикелевания, которое негативно отражается на последующем процессе дубления. Затруднен процесс диффузии дубителя в толщу дермы (рис. 1). В сравнении с контрольными образцами уменьшается общая выбираемость дубителя из раствора на 20-24%, снижается содер- Рис. 1 - Влияние ПАМ и ДМСО на ск°р°сть диффу-
жание хрома в КТ на 23- зии дубителя в процессе дубления меховой овчины
25% и как следствие, на-
Л
Н
О
О
Я
н
о
в 5
СВ * я
и
т
в
н
с
о
Продолжительность дубления X, ч
-образец, обработанный на стадии пикелевания (или дубления) пенетрирующим составом (ПАВ+ДМСО+ПАМ)
-контрольный образец (по типовой технологии)
образец, обработанный на стадии отмоки ПАМ
■образец, обработанный на стадии отмоки пенетрирующим составом (ПАВ+ДМСО+ПАМ)
блюдаются невысокие значения температуры сваривания (уменьшение Тсв на 7-10 0С) и предела прочности при растяжении кожевой ткани полуфабриката (снижение прочности до 20%). Ухудшается внешний вид волосяного покрова.
Свойства пенентрирующих систем во многом зависят от соотношения входящих в ее состав компонентов. С целью оптимизации соотношения компонентов пенетрирующего состава, при котором пенетрирующая система способна максимально эффективно работать, использовали метод математического планирования эксперимента [2].
Факторами исследования являлись относительные концентрации компонентов. Поскольку основными характеристиками полуфабриката являются физико-механические, которые в свою очередь зависят от степени разделения структуры дермы, достигнутой в процессе пикелевания, то в качестве выходных переменных выбраны Тсв пикелеванных шкур и предел прочности при растяжении КТ мехового полуфабриката.
Для изучения свойств трехкомпонентной смеси выбран симплексно-решетчатый план третьего порядка. Для таких систем выполняется обязательное условие - сумма относительных концентраций всех компонентов системы равняется единице. На основе результатов расчета построены кривые равных значений свойств на плоскости правильного симплекса, что позволяет провести оптимизацию графическим методом из совместного рассмотрения двух диаграмм, представленных на рис. 2, 3. Откуда видно, что наименьшее значение Тсв и максимальное значение предела прочности при растяжении КТ мехового полуфабриката достигается при соотношении компонентов пенетрирующей системы
0,09:0,14:0,76. Следует отметить, что небольшие отклонения соотношения компонентов от оптимума не приводят к значительным изменениям показателей.
Рис. 2 - Влияние соотношения компонентов пенетрирующей системы на
температуру сваривания пикелеван-
0/-1
ных шкур, С
Рис. 3 - Влияние соотношения компонентов пенетрирующей системы на предел прочности при растяжении мехового полуфабриката, МПа
Таким образом, в результате экспериментальных исследований установлено, что целесообразнее всего добавлять полиакрлиламид только на стадии отмоки. При этом наилучшие показатели по химическим и физико-механическим характиристикам мехового полуфабрика-
та достигаются при использовании ПАМ в составе пенетрирующей системы при следующем соотношении ее компонентов - ПАВ:ПАМ:ДМСО - 0,5:1,0:5,0 соответственно.
Экспериментальная часть
В качестве объектов исследований были выбраны: образцы шкурок меховой овчины мокросоленого способа консервирования.
Все операции проводили по методике, соответствующей принятой единой технологии для указанного вида сырья.
Для определения термоустойчивости кожевой ткани шкурок кролика применяли прибор для определения температуры сваривания по ГОСТ 938.25-73. ИК-спектроскопию проводили на спектрометре 8рекоМ. Полимеры в кожевой ткани меха определяли после экстрагирования жировых веществ согласно методике, представленной в лабораторном практикуме [3]. Содержание оксида хрома в полуфабрикате определяли фотоколориметрическим методом в соответствии с ГОСТ 9212-77. Физико-механические испытания проводили согласно ГОСТ 22596-77.
Литература
1. Чурсин В.И. Новые химические материалы в экологически безопасных технологиях кожевенного производства.// Кожевенно-обувная промышленность. - 2003.- №5. - С. 10-11.
2. Адлер Ю.П, Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. -М.: Наука, 1976. -280с.
3. Данилкович А. Г., Чурсин В.И. Практикум по химии и технологии кожи и меха. - М. : ЦНИ-ИКП, - 2002. - 413с.
© И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф. каф. технологии кожи и меха КГТУ; А. В. Островская -канд. хим. наук, доц. той же кафедры; Р. Р. Шагивалиева - науч. сотрудник ПНИЛ той же кафедры; Л. А. Абдрахманова - д-р техн. наук, проф. каф. технологии строительных материалов КГАСА.
