Влияние плазменной модификации на создание гидрофобной поверхности кожи

Г. Р. Калимуллина, Г. Н. Кулевцов, Р. Р. Мингалиев

ВЛИЯНИЕ ПЛАЗМЕННОЙ МОДИФИКАЦИИ НА СОЗДАНИЕ ГИДРОФОБНОЙ ПОВЕРХНОСТИ КОЖИ

Ключевые слова: кожа, гидрофобность, плазма.

В ходе работы было изучено влияние плазменной модификации на создание гидрофобной поверхности кожи.

Keywords: leather, hydrophobic, plasma.

The work we studied the effect of plasma modification to create a hydrophobic surface of the leather.

В условиях рыночной экономики большое внимание уделяется производству товаров широкого потребления. В настоящее время к таким изделиям предъявляются повышенные требования в отношении эстетических, гигиенических и технологических свойств.

Изделия из кожи популярны и не выходят из моды. Это связано не только с эстетическими свойствами кожи, но и с его отличительными эксплуатационными характеристиками. Климат в России умеренно континентальный и отличается погодными условиями с низкой температурой со всевозможными атмосферными воздействиями. В связи с этим, создается спрос к изделиям из натуральной кожи, наиболее полно отвечающим эксплутацион-ным, гигиеническим и эстетическим требованиям. Повышенная влажность воздуха и осадки значительно снижают теплозащитные, гигиенические и эстетические свойства изделий из кожи. Во влажной одежде или обуви человек чувствует полный дискомфорт, и даже создается благоприятная среда для развития грибковых инфекций. Отсюда и вытекает постоянный поиск решения задач по созданию новых инновационных технологий по производству кож с улучшенными гигиеническими свойствами.

Гидрофобизация кожи, т.е. придание водоотталкивающих свойств, на сегодняшний день является актуальной проблемой легкой промышленности. Это связано как с появлением новых гидрофо-бизаторов и методов обработки поверхностей высокомолекулярных материалов, так и с повышением требований к уровню гидрофобности кожи. В последние годы широко используются нетрадиционные методы обработки кожевенного сырья, позволяющие существенно изменить качественные характеристики уже готовой кожи. Одним из наиболее перспективных методов обработки является ВЧ плазменная обработка кожевенных материалов. Известно, что с помощью ВЧ-плазменной модификации капиллярно-пористых материалов можно добиться повышения прочностных, эстетических и эксплуатационных показателей [1].

Объектом исследования послужила готовая кожа из шкур овчины с естественной лицевой поверхностью

Работа носит научно-исследовательский характер, и проходила на кожевенном предприятии г.Казани ООО «Кожевник».

Работу проводили следующим образом: партия краста поступила в отделочный цех на покрывное крашение по типовой методике ООО «Кожевник» с использованием отделочных материалов фирмы «С1апапЬ> (Швейцария). Далее отобрали из этой партии готовую кожу в количестве 5 шт. и обработали их потоке НТП. Режим обработки: напряжение на аноде и = 5 кУ, давление в разрядной камере Р = 33,8 Па, расход газа в = 0/04 г/с, продолжительность обработки - 300 с, плазмообразующий газ - смесь газов аргон/пропан-бутан в соотношении 70/30. Далее провели анализ физикомеханических, эстетических и гигиенических свойств.

Из таблицы 1 видно, что физикомеханические показатели готовых кож, не модифицированных нерановесной

низкотемпературной плазмой, соответствуют показателям ГОСТ 1875-83 «Кожа для одежды и головных уборов», (гигиенические показатели не нормируются). Плазменная модификация же позволяет улучшить физико-механические и гигиенические свойства готовых кож за счет упорядочивания структуры коллагена кожевой ткани. После обработки образцов неравновесной низкотемпературной плазмой прочность на разрыв готовых кож после покрывного крашения увеличивается на 24 %, относительное удлинение увеличивается на 20 %. Также следует отметить, что образцы, обработанные плазмой, обладают достаточно хорошей устойчивостью к сухому и мокрому трению, многократному изгибу (до 1500 изгибов в течение 15 минут). Гигиенические свойства также увеличиваются за счет образования более развитой системы пор и капилляров. Водоотталкивающие свойства кож обработанных ННТП увеличиваются примерно в 2 раза, относительного контрольного образца. Это говорит о том, что поверхность кож стала гидрофобной.

Далее провели работу по исследованию зависимости времени впитывания капли воды поверхностью кож от времени ее эксплуатации. Под эксплуатацией в данном случае понимается опытная носка. Эксперимент проводился в течении 21 суток. Образцы кож подвергались многократному изгибу на приборе ИКП-2 в течении 15 минут, что имитирует опытную носку изделия из данного вида кожи. Далее на кожу наносили каплю воды, и фиксировали время ее впитывания.

Таблица 1 - Показатели качества готовых кож до и после ВЧ-плазменной модификации

Показатели качества кож Кожа для одежды и головных уборов (ТУ) ГОСТ 1875-83 Контроль-ная партия Опыт- ная партия

Предел прочности при растяжении, МПа, не менее 1,4-1,5 0,74 0,92

Удлинение при напряжении 10 МПа по коже, % 30-50 38 47

Устойчивость окраски кож, баллы: К сухому трению К мокрому трению 5.0 4.0 5.0 4.0 5.0 4.0

Устойчивость к многократному изгибу, баллы не норм. 4,0

Массовая доля влаги, % 10 - 16 14 13

Гигроскопичность, % не норм. 13 20

Влагоотдача, % не норм. 12 16

Паропроницае-мость водяных паров, г/м2 не норм. 487 779

Время впитывания капли воды поверхностью, сек не норм. 3561 6134

Адгезия покрывной пленки, не менее, Н/м 100 110 161

Зависимость времени впитывания капли воды дистиллированной воды поверхностью кож от времени ее эксплуатации представлена на ри. 1.

Зависимость времени впитывания капли воды поверхностью кож от времени эксплуатации

£ 1000 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21

Опытный ♦ Контрольный

Рис. 1 - Зависимость времени впитывания капли воды дистиллированной воды поверхностью кож от времени ее эксплуатации

Из рис. 1 видно, что контрольные образцы кож со временем теряют свои водоотталкивающие свойства. Это становится заметно уже на третий день эксплуатации кожи. Однако опытные образцы не только сохраняют свои гидрофобные свойства, но даже имеют тенденцию постепенного их увеличения.

С целью изучения влияния НТП обработки на микроструктуру кожевой ткани были сделаны микрофотографии поперечного среза готовых кож. Микрофотографии были сделаны на растровом электронном микроскопе РЭМ РИепош. Получаемые при РЭМ изображения представляют собой проекции или сечения пространственной структуры и несут первичную информацию о структуре.

Ниже представлены микроснимки поперечного среза кож до и после обработки в ННТП.

в г

Рис. 2 - Микрофотографии поперечного среза овчины с покрытием: а -микрофотография поперечного среза кожи из шкур овчины с покрытием фирмы Oariant, контрольный образец, х510; б - Микрофотография поперечного среза кожи из шкур овчины с покрытием фирмы Cla-riant, опытный образец, х510; в - микрофотография поперечного среза кожи из шкур овчины с покрытием фирмы Clariant, контрольный образец, х3000; г - микрофотография поперечного среза кожи из шкур овчины с покрытием фирмы Clariant, опытный образец, х3000

Из рисунков видно, что на опытном образце закрепляющий слой имеет более плотную и однородную структуру, по сравнению с контрольным образцом, где имеет место рыхлая и неоднородная структура по всей поверхности. Это и объясняет создание гидрофобной поверхности на контрольных образцах кож.

Литература

1. Шатаева Д.Р. Исследование механизма плазмохимической модификации натуральных высокомолекулярных

материалов / Шатаева Д.Р., Абдуллин И.Ш., Зенитова Л.А., Панкова Е.А., Бакшаева Е.С. // Вестник Казанского технологического университета.- 2012. - Т.15. № 3. -С.220-223.

2. Абдуллин И.Ш. Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях. Теория и практика применения. / Абдуллин И.Ш., Желту-хин В.С., Кашапов Н.Ф.// Казань: Изд-во Казан.ун-та. -2000. 348с.

© Г. Р. Калимуллина - асп. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, grkalimullina@gmail.com; Г. Н. Кулевцов - д-р техн. наук, проф. той же кафедры, gkylevtsov@rambler.ru; Р. Р. Мингалиев -асп. той же кафедры, ramay7min@mail.ru.