CC BY
17
Э. Ф. Вознесенский, И. Ш. Абдуллин, А. К. Хайруллин ВЛИЯНИЯ ПЛАЗМЕННОЙ МОДИФИКАЦИИ ДУБЯЩИХ ЭКСТРАКТОВ И КОЖЕВЕННЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ НА КАЧЕСТВО ПРОЦЕССОВ ВЫДЕЛКИ
Ключевые слова: растительное дубление, кожа, дубящий экстракт, модификация, низкотемпературная плазма, технология,
выделка, механические свойства.
Исследована возможность активации сухого дубящего экстракта в условиях ВЧ-плазмы на примере модельных процессов дубления. Полученные результаты свидетельствуют о сохранении экстрактом квебрахо дубящей способности после частичной деструкции в условиях ВЧ-плазмы. Модификация дубящего растительного экстракта способствует улучшению прочностных свойств выдубленной кожи.
Keywords: vegetable-tanned leather, tanning extract, modification, low-temperature plasma, technology, technological processes,
mechanical properties.
The possibility of activation of dry tanning extract in a radio-frequency plasma for model tanning processes is investigated. The results suggest maintaining an extract of quebracho tanning ability after partial destruction in a radio-frequency plasma. Modification tanning plant extract helps to improve the strength properties of tanned leather.
ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
УДК 675.02:533.9
Ранее проведенные экспериментальные исследования [1] подтвердили гипотезу о возможности активации сухого дубящего экстракта в условиях высокочастотной (ВЧ) плазмы с целью снижения молекулярной массы за счет частичной деструкции; получения легкой фракции дубителя с предположительно улучшенной проникающей способностью. Тем не менее, состоятельность выдвигаемой концепции требует проверки в модельных процессах дубления по степени связывания коллагена дермы, наполнения и формирования структуры.
В исследованиях по модификации дубящих экстрактов использовался сухой экстракт квебрахо по ГОСТ 28508-90 Экстракты дубильные растительные. В лабораторных испытаниях применимости модифицированных дубящих растительных экстрактов в технологии выделки кож использовалось сырье, полуфабрикат и кожи из шкур овчины, соответствующие ГОСТ 1904-81 «Кожа шорно-седельная. Технические условия» и ГОСТ 15091-80 «Кожа галантерейная. Технические условия».
Экспериментально исследовано влияние ВЧ-плазменной модификации дубящего растительного экстракта и кожевенного материала на качество проведения процессов выделки и свойства получаемых кож.
В ряде работ [2-4] показано положительное влияние ВЧ-плазменной модификации на проведение процессов выделки кож, в том числе растительного метода дубления. В представленном исследовании предложено рассмотреть совместное влияние модификации материала и реагента. Авторами [2-4] предложена в качестве наиболее рациональной плазменная обработка консервированного сырья и пикеле-ванного голья, с точки зрения неразрывности технологического цикла и влагосодержания материала.
В качестве образцов материала выбраны образцы кожевенного сырья из шкур овчины мокросо-
леного способа консервирования. В качестве растительного дубителя использовался экстракт квебрахо в исходном виде и после ВЧ-плазменной модификации. Обработка дубящего экстракта осуществлялась в плазме высокочастотного индукционного (ВЧИ) разряда пониженного давления, методика обработки и режим соответствуют описанным в статье [1] (сила тока на аноде генераторной лампы 1а = 0,75 А; расход плазмообразующего газа - аргона ОАг = 0,04 г/с; давление в рабочей камере Р = 30 Па). Обработка сырья и, в последствии, голья проводилась в плазме высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда пониженного давления. Использованное плазменное оборудование описано в литературе [5, 6]. Предложено следующее варианты экспериментальных образцов, таблица 1.
Таблица 1 - Перечень экспериментальных образцов
Образец ВЧ- плазменная модификация дубителя ВЧ-плазменная модификация кожевенного материала
№ 1 - -
№ 2 + -
№ 3 - +
№ 4 + +
В ранее проведенных работах [3, 4] показано, что для интенсификации технологического процесса хром-таннидного дубления наиболее целесообразно подвергать кожевенный материал двукратной ВЧЕ-плазменной обработке в режиме: мощность разряда Жр = 1,4 кВт (1а =0,5 мА; Па = 1,5 кВ); продолжительность обработки т = 5 мин; расход плазмообразующего газа О = 0,04 г/с; Р = 26,6 Па; плазмообразующий газ - аргон; в состоянии сырья и после проведения пикелевания. В исследованиях использованы те же режимы НТП-модификации кожевенного материала
на тех же стадиях технологического процесса, что и в работах [3, 4].
Процессы выделки проводились в условиях лаборатории по лабораторной методике на основе промышленной технологии выделки шорно-седельных кож [7].
В ходе процесса дубления фотоколориметри-чески контролировалась выбираемость дубителя. Кривые выбираемости приведены на рис. 1.
Время, мин
• ОВразец №1 пОИрзэецМаг
♦ ОВразец №3 л ОВразец №4
Рис. 1 - Выбираемость дубителя в процессе дубления
Кривые выбираемости наглядно демонстрируют влияние на кинетику процесса дубления двух факторов применения плазменной обработки в технологии - модификацию материала и дубителя. Наибольшее влияние на ход процесса оказывает модификация кожевенного материала, существенно ускоряя выбираемость как исходного так и модифицированного дубителя из ванны. Модифицированный дубитель выбирается не модифицированным материалом на 10 % меньше чем исходный, однако модифицированный материал выбирает оба дубителя из ванны на 15 % лучше, при этом выбираемость модифицированного дубителя на 2 % выше.
Поскольку при плазменной модификации дубителя происходит фактически частичная деструкция последнего с образованием другого соединения, очевидно в дальнейшем необходим пересмотр условий процесса диффузии (температура, продолжительность, pH).
Изменение степени структурирования дермы в процессах выделки оценивали по величине температуры сваривания, результаты приведены на рис. 2.
Значения температуры сваривания демонстрируют закономерное влияние плазменной модификации на структуру дермы - наблюдается относительное снижение температуры сваривания у модифицированных образцов до хромирования и относительное повышение после хромирования. Влияния
модификации растительного дубителя на термоской-кость готовых кож не наблюдается, все четыре образца после дубления имеют температуру сваривания 97-97,5 0С. Тем не менее, полученные результаты свидетельствуют о сохранении экстрактом квебрахо дубящей способности после частичной деструкции в условиях ВЧ-плазмы.
100 т
Образец Образец Образец Образец №1 №2 №3 №4
«После пикелевания и После хромирования
Рис. 2 - Значения температуры сваривания кожевенного материала на разных стадиях выделки
С образцами выделанной кожи проведены физико-механические испытания, результаты приведены в табл. 2.
Таблица 2 - Результаты физико-механических испытаний образцов кож
Образец Напря- Предел Относ. Относ. От-
жение проч- удли- удли- нос.
при про- ности, нение нение уд-
явлении МПа при при лине-
трещин напря- прояв- ние
лицевого жении лении при
слоя, МПа 9,8 МПа, % трещин лицевого слоя, % разрыве, %
Образец №1 поперечный 7,11322 7,11322 - 84 84
Образец №1 продольный 8,17686 9,26711 - 70 76
Образец №2 поперечный 6,53917 8,63664 0 82 92
Образец №2 продольный 9,60366 11,5854 74 72 80
Образец №3 поперечный 5,17629 6,93923 - 72 86
Образец №3 продольный 5,99415 6,72515 - 70 80
Образец №4 поперечный 6,17188 7,1875 - 74 82
Образец №4 продольный 8,3685 12,0956 64 60 74
Результаты физико-механических испытаний наглядно демонстрируют влияние модифицированного дубителя на прочность и пластичность дермы. Максимальный предел прочности наблюдается у образца № 4 в продольном направлении, что превосходит образцы, дубленые исходным дубителем на 3080 %. Наибольшая прочность в поперечном направлении у образцов № 2 и 4. Разброс значений относительного удлинения при разрыве составляет ±5%.
Таким образом, состоятельность выдвигаемой концепции активации сухого дубящего экстракта в условиях ВЧ-плазмы с целью снижения молекулярной массы за счет частичной деструкции с сохранением активных центровдоказана в модельных процессах дубления по степени связывания коллагена дермы и формирования структуры. Полученные результаты свидетельствуют о сохранении экстрактом квебрахо дубящей способности после частичной деструкции в условиях ВЧ-плазмы. Однако в связи с изменением структуры дубителя, очевидно, что в дальнейших исследованиях необходим пересмотр условий процесса дубления (температура, продолжительность, рН). ВЧ-плазменная модификация дубящего растительного экстракта способствует улучшению наполненности дермы и повышению ее прочностных свойств.
Литература
1. Вознесенский, Э.Ф. О возможности активации дубящих растительных экстрактов в условиях высокочастотной
плазмы пониженного давления / Э.Ф. Вознесенский, И.Ш. Абдуллин, А.К. Хайруллин // Вестник казанского технологического университета. - 2013. - № 6. - Т. 17 -С. 48-51.
2. Вознесенский, Э. Ф. Влияние плазменной обработки на качество проведения процессов выработки натуральной кожи / Э.Ф. Вознесенский, А.Ф. Дресвянников,
A.М. Мухаметшин, И.В. Красина // Вестник Казанского технологического университета. - 2005, № 2, Ч. 2. - С. 269-273.
3. Абдуллин, И.Ш. Интенсификация процесса растительного дубления за счет ВЧ плазменной модификации материала / И.Ш. Абдуллин, Э.Ф. Вознесенский, И.В. Красина, Е.О. Кормакова // Вестник Казанского технологического университета. - Казань. - 2012. - № 22. - С. 46-47.
4. Абдуллин, И.Ш. Перспективы применения плазменных методов в растительном дублении кож / И.Ш. Абдуллин, И.В. Красина, Э.Ф. Вознесенский, Е.О. Кормакова// Вестник Казанского технологического университета. - Казань. - 2012. - № 17. - С. 353-354.
5. Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях. Теория и практика применения / И.Ш. Абдуллин,
B.С. Желтухин, Н.Ф. Кашапов. - Казань: Изд-во Казан. гос. ун-та, 2000. - 348 с.
6. Вознесенский, Э.Ф. Теоретические основы структурной модификации материалов кожевенно-меховой промышленности в плазме высокочастотного разряда пониженного давления / Э.Ф. Вознесенский, Ф.С. Шарифуллин, И.Ш. Абдуллин. - Казань: Изд-во Казан. гос. технол. унта, 2011. - 364 с.
7. Справочник кожевника / под ред. И.П. Страхова. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1991. - 365 с.
© Э. Ф. Вознесенский - д.т.н., профессор кафедры плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, howrip@mail.ru; И. Ш. Абдуллин - д.т.н, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, abdullin_i@kstu.ru; А. К. Хайруллин - студент той же кафедры, beckhenkel@mail.ru.
© E. F. Voznesensky - Doctor of Technical Sciences, Professor of «Plasma-Chemical and Nanotechnology of High-Molecular Materials» Department KNRTU, howrip@mail.ru; I. Sh. Abdullin - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of. « Plasma-Chemical and Nanotechnology of High-Molecular Materials» Department KNRTU, abdullin_i@kstu.ru; A. K Khairullin - student of «Plasma-Chemical and Nanotechnology of High-Molecular Materials» Department KNRTU, beckhenkel@mail.ru.
