Исследования микроструктуры кож, полученных с применением обработанного в плазм е ВЧИ-разряда пониженного давления растительного дубителя

УДК 675.02:533.9

Э. Ф. Вознесенский, А. М. Сабиров, А. К. Хайруллин, И. Ш. Абдуллин, А. Р. Хайруллина, Л. И. Якушева

ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ КОЖ, ПОЛУЧЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ ОБРАБОТАННОГО В ПЛАЗМ Е ВЧИ-РАЗРЯДА ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ

РАСТИТЕЛЬНОГО ДУБИТЕЛЯ

Ключевые слова: растительный дубитель, модификация, микроструктура, ВЧИразряд пониженного давления,

додубливание, кожа, волокна, пористость, коллаген.

Статья посвящена исследованию влияния плазменной модификации растительного дубителя и технологических параметров процесса додубливания с применением данного дубителя на волокнистую микроструктуру вырабатываемых кож. В исследованиях применен метод конфокальной лазерной сканирующей микроскопии.

Keywords: vegetable tanning agent, modification, microstructure, RFI low pressure discharge, retanning, leather, fiber, porosity,

collagen.

The article is devoted to the influence ofplasma modification of vegetable tanning agents and parameters of retanning process with the modificated tanning agents on the fibrous microstructure ofproduced leathers. Researches was conducted by the method of confocal laser scanning microscopy.

В работах [1-3] описана возможность модификации дубящего растительного экстракта в плазме высокочастотного индукционного (ВЧИ) разряда пониженного давления для снижения дисперсности продукта и, предположительно, уменьшения молекулярной массы. Целью исследований являлось получение

модифицированного дубителя с улучшенными технологическими свойствами, в частности, повышение проникающей и дубящей способности без существенной потери функциональности. Однако, лабораторные испытания показали существенные различия коллоидно-химических свойств модифицированного дубителя и исходного. Установлено что при использовании модифицированного в ВЧИ-плазме растительного дубителя процесс додубливания необходимо проводить в кислой среде при рН=4; достигается улучшенная выбираемость даже при сравнении с модифицированным дубителем; термостойкость кож увеличивается на 9 0С; предел прочности кож увеличивается на 15%; относительно удлинение при растяжении увеличивается на 50 %. Также полученные кожи обладают с улучшенными органолептическими свойствами, мягкий гриф и равномерная окраска поверхности.

Исследовано влияние технологических режимов процесса додубливания с применением модифицированного в плазме дубителя на микроструктуру вырабатываемых кож. В качестве объектов исследования использовались экстракт квебрахо исходный и после ВЧИ-плазменной модификации; образцы кожевенного полуфабриката «вет-блю» шкур овчины. Перечень образцов и технологические параметры приведены в табл. 1. Плазменная модификация дубителя проводилась в экспериментальной ВЧИ-плазменной установке, описанной в источнике [4], по методике, использованной в работах [1-3].

Таблица 1 - Перечень образцов технологических параметров

Образец НТП- Технологический

модификация дубителя параметр

№1 - Естественный pH=5,5-6

№2 + Предварительное жирование

№3 + pH=4

№4 + pH=7

№5 + pH=8

проводились по адаптированной к

Процессы додубливания методике, аналогичной [5], условиям лаборатории.

Микроструктура кож полученных после таннидного додубливания с применением исходного и модифицированного дубителя исследовалась методом конфокальной лазерной сканирующей микроскопии (КЛСМ) на приборе Olympus LEXT 4000. Анализ результатов микроскопии выявил следующие микроструктурные особенности полученных образцов.

Лицевой слой кож имеет следующие особенности:

- образец № 1, выработанный по традиционной технологии имеет хорошо наполненный лицевой слой с четко проявляющимся рисунком мереи;

- образец № 2, прошедший предварительное жирование перед додубливанием, имеет менее выраженный рисунок мереи, лицевой слой менее наполненный, на поверхности видны отдельные волокна;

- образец № 3, прошедший додубливание в кислотной среде, имеет рельеф поверхности, схожий с образцом №2, видны отдельные волокна и, по видимому, агрегаты дубителя;

- образец № 4, прошедший додубливание в нейтральной среде, имеет слабо различимый

и

рисунок мереи, на поверхности много отдельных волокон и загрязнений;

- образец № 5, прошедший додубливание в щелочной среде, имеет не различимый рисунок мереи, на поверхности много отдельных волокон и загрязнений.

Бахтармяная поверхность образцов № 1-5 также демонстрирует ряд различий:

- образец № 1, выработанный по традиционной технологии имеет равномерно пористую микроструктуру бахтармяной поверхности, различимы как волоконные пучки, так и отдельные волокна;

- образец № 2, прошедший предварительное жирование перед додубливанием, имеет плотную, мало пористую структуру бахтармяной поверхности, наглядно расположение волоконных пучков, отдельные волокна мало разделены;

- образец № 3, прошедший додубливание в кислотной среде, имеет равномерно пористую микроструктуру бахтармяной поверхности, схожую со таковой у образца № 1, разделение отдельных волокон более заметно;

- образец № 4, прошедший додубливание в нейтральной среде, по микроструктуре бахтармяной поверхности близок к образцу № 2;

- образец № 5, прошедший додубливание в щелочной среде, обладает рядом особенностей в микроструктуре бахтармяной поверхности, отдельные волокна сильно разделены, имеют множество изгибов, переплетение волоконных пучков не идентифицируется, вероятно, это связано с повышение жесткости волокон у поверхности материала.

Микроструктура поперечного среза дермы образцов № 1 и № 3 схожа, волокна и волоконные пучки наглядны и равномерно разделены (рис. 1а,в). Строение дермы образцов № 2 и № 4 (рис. 1б, г) также сходно и отличается от образцов № 1 и № 3 большей плотностью волоконных пучков и меньшим разделением волокон. Микроструктура образца № 5 (рис. 1д) существенно отличается от образцов № 1-4; волокна и волоконные пучки представляют собой единую слабо дифференцируемую массу, межструктурные пространства выглядят как трещины между наиболее крупными пучками.

Результаты микроскопии демонстрируют наличие равномерно пористой, разделенной микроструктуры образцов № 1 и № 3; у образцов № 2 и № 4 наблюдается большая плотность структур; образец № 5 отличается наиболее плотной, неравномерной и загрубленной микроструктурой.

Установлено, что наиболее разделенная и пористая микроструктура кожи у образцов додубленных модифицированным дубителем в кислой среде и у образцов, додубленных не модифицированным дубителем, применение нейтральной и щелочной следы, дополнительного жирования, нарушает равномерность и пористость микроструктуры. При проведении процесса додубливания в кислотной среде повышается

равномерность и пористость микроструктуры кожи, дефект «задуба лица» не проявляется.

Рис. 1 - КЛСМ-изображения попереч-ного среза кожи после таннидного дадубли-вания, объектив х100: а - обр.№ 1; б - обр.№ 2; в - обр. № 3; г -обр. № 4; д - обр. № 5

Литература

1. Вознесенский, Э.Ф. Плазменная модификация таннидсодержащего растительного сырья / Э.Ф. Вознесенский, И.Ш. Абдуллин, А.К. Хайруллин // Вестник Казанского технологического университета. -2014, № 17. - С. 68-69.

2. Вознесенский, Э.Ф. Влияния плазменной модификации дубящих экстрактов и кожевенных полуфабрикатов на качество процессов выделки / Э. Ф. Вознесенский, И. Ш. Абдуллин, А. К. Хайруллин // Вестник Казанского технологического университета. - 2014, № 21. -С. 66-68.

3. Вознесенский, Э.Ф. Влияния плазменной модификации дубящих экстрактов и кожевенных полуфабрикатов на микроструктуру получаемых кож / Э.Ф. Вознесенский, И. Ш. Абдуллин, А. К. Хайруллин // Вестник Казанского технологического университета. - 2014, № 22. -С. 97-98.

4. Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменно-струйная 5. Справочник кожевника (технология) / под общ. ред.

обработка материалов при пониженных давлениях. Н.А. Балберовой. - М. : Легпромбытиздат, 1986. - 272 с

Теория и практика применения / И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин, Н.Ф. Кашапов. - Казань: Изд-во Казан. гос. ун-та, 2000. - 348 с.

© Э. Ф. Вознесенский, д.т.н., проф. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, howrip@mail.ru; А. М. Сабиров - студ. той же кафедры; А. К. Хайруллин - студ. той же кафедры; И. Ш. Абдуллин - д.т.н., проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, abdullin_i@kstu.ru; А. Р. Хайруллина - ст. лаб. той же кафедры, alina-harullina@mail.ru; Л. И. Якушева - магистрант той же кафедры.

© E. F. Voznesensky, Doctor of Technical Sciences, Professor of Plasma-Chemical and Nanotechnology of High-Molecular Material» Department, KNRTU, howrip@mail.ru; А. M. Sabirov, student the same Department; A. K. Khairullin, student the same Department; I. Sh. Abdullin, Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Plasma-Chemical and Nanotechnology of High-Molecular Material» Department, KNRTU, abdullin_i@kstu.ru; A. R. Khairullina, senior assistant the same Department. alina-harullina@mail.ru; L. I. Yakusheva, degree student the same Department.