Технологии покрывного крашения кожевенных материалов плотной и рыхлой структур с применением неравновесной низкотемпературной плазмы

УДК 675.1

Г. Р. Рахматуллина, И. Ш. Абдуллин ТЕХНОЛОГИИ ПОКРЫВНОГО КРАШЕНИЯ КОЖЕВЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПЛОТНОЙ И РЫХЛОЙ СТРУКТУР С ПРИМЕНЕНИЕМ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ

Ключевые слова: плазма, технологии, физико-механические свойства, покрывное крашение.

Разработанные технологии покрывного крашения кожевенных материалов с применением неравновесной низкотемпературной плазмы позволяют существенно улучшить физикомеханические свойства кож.

Keywords: plasma technologies, mechanical properties, a finishing dyeing.

The developed technology of dyeing leather covering of materials using the nonequilibrium low-temperature plasma can significantly improve the physical and mechanical properties of skin.

Введение

В ранее проведенных работах [1-3] показано, что внедрение плазменной обработки перед жидкостными процессами в кожевенном производстве позволяет добиться результатов по улучшению потребительских свойств кожи и интенсификации жидкостных процессов. Однако обработка кожевенного материала с влажностью более 20% требует большого времени откачки для создания давления порядка 1,33Па, кроме того, необходим постоянный контроль над влажностью обрабатываемого материала, т.к. при влажности более 50% происходит образование кристалликов льда между структурными элементами кожевой ткани. Лед, размещаясь между ними, раздвигает волокна коллагена, что приводит к разрыву не только межволоконных связей, но и самих волокон, т. е. происходит деструкция образца. Также многократная обработка неизбежно приведет к значительным перестройкам технологического процесса. Поэтому в данной работе предлагаются при использовании традиционной методики производства кож, внедрить плазменную обработку на стадии

покрывного крашения, что позволит осуществить незначительную перестройку технологического процесса принятого на предприятии, а также не проводить предварительной подготовки материала перед плазменной модификацией.

Однако, несмотря на вышеизложенное, основным аргументом для внедрения неравновесной низкотемпературной плазмы именно на стадии покрывного крашения является низкие показатели качества отечественной кожи по сравнению с импортной, которые обеспечиваются только на стадии заключительной отделки.

Обсуждение результатов

На основании результатов экспериментальных и теоретических исследований взаимодействия ВЧ-плазмы пониженного давления с компонентами покрывных композиций, применяемых при покрывном крашении кож, предлагается модифицировать пигментные концентраты перед составлением покрывной композиции, что позволит сократить их расход от 1,4 до 7 раз (рис. 1).

Рис. 1 - Схема составления покрывных композиций

97

С учетом вышеизложенного представлены схемы покрывного крашения кожевенных материалов плотной и рыхлой структур с применением неравновесной низкотемпературной плазмы на рисунке 2.

Традиционная технология производства ________краста плотной и рыхлой структур_____

________________________________________Д________________________________________

Приготовление покрывной композиции (плазменная обработка пигментных концентратов в режиме:

________________Wp=0,1кВт, 1=3мин, Р=26,6Па, С=0,04г/с, 1=13,56МГц_______________

_______________________Д_____________________

Традиционные отделочные

________ процессы и операции ________________

Плазменная обработка кожи плотной структуры с нанесенным покрытием Плазменная обработка кожи рыхлой структуры с нанесенным покрытием

д Д д Д

кожа с кожа со кожа с кожа со

естественной шлифованной естественной шлифованной

лицевой лицевой лицевой лицевой

поверхностью: поверхностью: поверхностью: поверхностью:

С=0,04г/с, С=0,04г/с, С=0,04г/с, С=0,04г/с,

Р=26,6Па, Р=26,6Па, Р=26,6Па, Р=26,6Па,

Wp=1,3кВт, Wp=1,3кВт, Wp=1,3кВт, Wp=1,3кВт,

1=5 мин, 1=7мин, 1=7мин, 1=9мин,

1=13,56МГц 1=13,56МГц 1=13,56МГц 1=13,56МГц

Рис. 2 - Схемы покрывного крашения кожевенных материалов плотной и рыхлой структур с применением неравновесной низкотемпературной плазмы

Плазменная обработка кож, как с плотной, так и с рыхлой структурами с нанесенным покрытием позволяет одновременно модифицировать наноструктуру кожи и структуру покрытия, в результате чего увеличивается площадь взаимного проникновения двух контактирующих полимеров, приводящее к улучшению адгезии покрытия к коже до 4 раз, кроме того, повышаются все физико-механические показатели, а также гигиенические свойства композиционного материала.

По результатам данной работы выпущены четыре опытно-промышленные партии кож плотной структуры по 70 штук каждая и четыре опытно-промышленных партий кож рыхлой структуры по 60 штук каждая, по две партии кож с плотной и рыхлой структурами подвергались плазменной обработке в выбранных режимах. Предварительно модифицировали пигментные концентраты, входящие в состав покрывных композиций.

Результаты изменения физико-механических свойств партий кож плотной и рыхлой структур представлены в табл. 1, 2.

Как видно из значений, приведенных в таблице 1, у кож плотной структуры с нанесенным покрытием, полученных по разработанным технологиям улучшаются следующие показатели:

- гигроскопичность на 53-40%;

- влагоотдача на 7-12%;

- прочность кожи на 12,6-21,0%;

- удлинение на 6-9%;

- устойчивость покрытия к многократному изгибу - на 33%;

- устойчивость покрытия к истиранию - на 25%;

- адгезия покрытия к коже до 4 раз.

Таблица 1 - Физико-механические показатели свойств партий кож плотной структуры с нанесенным покрытием

Физико-механические показатели Контрольная партия Опытная партия

Кожи с естественной лицевой поверхностью

Гигроскопичность, % 10,2 15,6

Влагоотдача, % 14,1 15,2

Предел прочности при растяжении, МПа 15,1 17,0

Удлинение при напряжении 10МПа, % 35,0 38,0

Устойчивость покрытия к многократному изгибу, баллы 3,0 4,0

Устойчивость покрытия к истиранию, обороты 32,0 40,0

Адгезия покрытия к сухой коже, Н/м 240 912

Кожи со шлифованной лицевой поверхностью

Гигроскопичность, % 11,5 16,1

Влагоотдача, % 14,1 15,8

Предел прочности при растяжении, МПа 14,2 17,2

Удлинение при напряжении 10МПа, % 32,0 34,0

Устойчивость покрытия к многократному изгибу, баллы 3,0 4,0

Устойчивость покрытия к истиранию, обороты 32,0 40,0

Адгезия покрытия к сухой коже, Н/м 380 1520

Таблица 2 - Физико-механические показатели свойств партий кож рыхлой структуры с нанесенным покрытием

Физико-механические показатели Контрольная партия Опытная партия

Кожи с естественной лицевой поверхностью

Гигроскопичность, % 12,3 15,1

Влагоотдача, % 13,8 15,0

Предел прочности при растяжении, МПа 13,2 15,0

Удлинение при напряжении 10МПа, % 34,0 37,0

Устойчивость покрытия к многократному изгибу, баллы 3,0 4,0

Устойчивость покрытия к истиранию, обороты 31,0 40,0

Адгезия покрытия к сухой коже, Н/м 250 950

Кожи со шлифованной лицевой поверхностью

Гигроскопичность, % 13,5 16,2

Влагоотдача, % 15,2 15,8

Предел прочности при растяжении, МПа 12,8 17,7

Удлинение при напряжении 10МПа, % 34,0 37,0

Устойчивость покрытия к многократному изгибу, баллы 3,0 4,0

Устойчивость покрытия к истиранию, обороты 29,0 37,0

Адгезия покрытия к сухой коже, Н/м 360 1440

Как видно из значений, приведенных в таблице 2, у кож рыхлой структуры с нанесенным покрытием, полученных по разработанным технологиям улучшаются следующие показатели:

- гигроскопичность на 20-23%;

- влагоотдача на 4-8%.

- прочность кожи на 14-38%;

- удлинение на 8-9%;

- устойчивость покрытия к многократному изгибу - на 33%;

- устойчивость покрытия к истиранию - на 27-29%;

- адгезия покрытия к коже до 4 раз.

Применение данной технологии отделки кож позволяет проводить качественную отсортировку готовой продукции, т.е. если покрытие нанесено с большими отклонениями, то обработка неравновесной низкотемпературной плазмой после заключительной отделки усиливает дефектность покрытия.

Результаты, приведенные в данной статье, получены при государственной поддержке молодых российских ученых (гос. контр. №02.120.11.1605-МК от 28.06.2010).

Литература

1. Красина, И.В. Модификация кожи для низа обуви с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы / И.В. Красина // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2003. - № 2. - С. 77-82.

2. Абдуллин, И.Ш. Применение плазменного метода модификации свойств высокомолекулярных материалов в производстве натуральных кож / И.Ш. Абдуллин, И.В. Красина, А.М. Мухаметшин // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2005. - № 1. - С. 383-387.

3. Вознесенский, Э.Ф. Влияние плазменной обработки на качество проведения процессов выработки натуральной кожи / Э.Ф. Вознесенский, А.Ф. Дресвянников, А.М. Мухаметшин, И.В. Красина // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2005. - № 2. - С. 269-273.

© Г. Р. Рахматуллина - д-р техн. наук, доц. КНИТУ, gulnaz-f@ yandex.ru; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., проректор КНИТУ.