Исследования влияния высокочастотного разряда пониженного давления на некоторые свойства готового полуфабриката из шкур крупного рогатого скота

Эксперименты проводили на экспериментальной плазменной установке [1], состоящей из ВЧ-генератора, ВЧ-плазмотрона, системы газоснабжения и, вакуумной камеры и измерительной аппаратуры. Параметры ВЧ-обработки следующие: мощность разряда Wp от 1.1 до 2.0 кВт, время обработки т от 1 до 7 мин, давление в разрядной камере Р от 13.3, расход плазмообразующего газа в=0.04 г/с, в качестве плазмообразующего газа использовался аргон [2].

Методы исследований основаны на использовании стандартных и новейших методик и сопоставлении их результатов с известными теоретическими и экспериментальными данными других авторов.

Основные экспериментальные результаты получены с помощью комплекса физикомеханических и физических испытаний высокомолекулярных материалов, прошедших плазменную обработку и контрольных (без плазменной обработки).

Литература

1. И.Ш. Абдуллин. Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях /И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин, Н.Ф. Кашапов. Казань: Изд-во КГУ, 2000.-347 с

2. Махоткина Л.Ю. Влияние потока высокочастотной низкотемпературной плазмы на свойства натуральных кож: Автореф. дисс. ... канд. техн. наук./ Казань, 1999.

© Е. С. Нефедьев - д-р хим. наук, проф. каф. физики КГТУ; И. В. Красина - канд. техн. наук, докторант каф. технологии кожи и меха КГТУ; А. М. Мухаметшин - асп. той же кафедры.

УДК 675.6.06.014/533.9

Б. Л. Журавлев, И. В. Красина, А. М. Мухаметшин

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВЫСОКЧАСТОТНОГО РАЗРЯДА ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ НА НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА ГОТОВОГО ПОЛУФАБРИКАТА ИЗ ШКУР КРУПНОГО РОГАТОГО СКОТА

Представлены результаты проведенных исследований в области применения высокочастотной плазменной обработки высокомолекулярных материалов в производстве натуральных кож. Приведены зависимости ряда характеристик исследуемых материалов от параметров высокочастотного разряда пониженного давления.

Одним из эффективных путей решения проблем, связанных с повышением конкурентоспособности изделий легкой промышленности, считается оптимизация свойств материалов, характерной особенностью которых, является их волокнистая капиллярно-пористая структура. В технологиях переработки натуральных высокомолекулярных материалов (ВММ) применяются различные методы их модификации. Традиционные методы (механические, термические, химические, химико-термические, электрохимические) не позволяют

комплексно улучшить характеристики натуральных ВММ, так как зачастую улучшение одного параметра сопровождается ухудшением других свойств материала, а при внедрении их в производство, создаются ряд проблем, важнейшими из которых являются дефицит сырьевых и энергетических ресурсов, загрязнение атмосферы и промышленных стоков. Использование же некоторых нетрадиционных методов позволяет избежать вышеперечисленные проблемы и целый ряд недостатков традиционных. Среди многообразия таких методов, используемых в кожевенно-обувной промышленности, выделяются электрофизические, как наиболее перспективные и экологически чистые. В данной статье рассматривается модификация натуральных ВММ неравновесной низкотемпературной плазмой (ННТП) генерируемой высокочастотным разрядом пониженного давления. Преимущество данного метода обработки заключается в том, что он приводит к изменению надмолекулярной структуры, оставляя в неизменности химический состав натурального ВММ. Особенностью использования ННТП при модификации натуральных ВММ является:

- возможность модификации ВММ различной природы с любыми физикомеханическими, физико-химическими свойствами;

- возможность механизации и автоматизации основных технологических и вспомогательных процессов.

В связи с этим представляет интерес исследование применения обработки кожевенного материала ННТП в подготовительных процессах и на стадии выделки в технологии получения дубленого полуфабриката.

Обработка образцов велась в сырье в режиме при котором наблюдается максимальное увеличение показателя намокаемости (табл.1) т.е. происходит наибольшее разволокне-ние надмолекулярной структуры коллагена, в результате ослабления водородных связей и связей, образованных силами Ван-дер-Ваальса: мощность разряда Wp=1.3кВт, расход плазмообразующего газа Одг= 0.04 г/с, давление в рабочей камере Р=13.3Па, время обработки т = 3 мин.

Таблица 1 -Зависимость намокаемости образцов дермы кожевой ткани от величины мощности ВЧ-разряда

Мощность разряда Wp, кВт

1.1 1.2 1.3 1.6 1.8 2.0

Намокаемость, % 19.5 20.8 23.4 20.3 19.55 18.9

Контрольный и опытный образцы, проходили через все стадии технологических процессов и операций производства кожевенного полуфабриката «Вет-блю»: отмоку, золение, обжорное золение, пикелевание, дубление. Измерялись следующие параметры: влажность образцов (табл. 2), пористость (табл. 3), температура сваривания (табл. 4), а также контролировался элементный состав готового полуфабриката (рис. 1).

Проведенные исследования показывают, что внедрение ВЧ-плазменной обработки пониженного давления в технологический процесс производства натуральных кож, позволяет увеличить температуру сваривания готового полуфабриката на 7.8%, показатель пористости на 22.4%, общее содержание хрома на 7% по сравнению с контрольным. Следовательно, подобная модификация кожевенного сырья интенсифицирует процесс производства натуральных кож и приводит к получению готового полуфабриката с улучшенными технологическими свойствами.

Таблица 2 — Изменение влажности образцов дермы кожевой ткани на стадиях технологического процесса

Образец Влажность, %, на стадии технологического процесса

Сырьё Отмока Пикелевание Дубление

Контрольный 46.0 71.96 70.6 53.2

Опытный 46.0 72.35 68.4 54.0

Таблица 3 — Изменение пористости образцов дермы кожевой ткани на стадиях технологического процесса

Образец Пористость, %, на стадии технологического процесса

Сырьё Отмока Пикелевание Дубление

Контрольный 5.2 16.76 34.16% 54.07%

Опытный 6.38 17.89 44.11% 69.68%

Таблица 4 - Температура сваривания образцов кожевой ткани на стадиях технологического процесса

Образец гг 0 1емпература сваривания, С на стадиях технологического процесса

Сырьё Отмока Золение Пикелевание Дубление

Контрольный 63 54 52.5 49 106

Опытный 63 51 49.5 47.5 115

Рис. 1 - Энергодисперсионные спектры элементного состава дубленого п/ф-та из шкуры КРС м/с консервирования: а) контрольный; б) опытный

Экспериментальная часть

В качестве объектов исследования выбраны образцы шкур крупного рогатого скота мокросоленого способа консервирования. Для уменьшения разброса параметров, опытные и контрольные образцы вырезались из параллельных топографических участков одной шкуры.

Эксперименты проводили на экспериментальной плазменной установке [1], состоящей из стандартных блоков: ВЧ-генератора, ВЧ-плазмотрона, системы газоснабжения и, вакуумной камеры и измерительной аппаратуры. Параметры ВЧ-обработки следующие: мощность разряда Wp от 1.1 до 2.0 кВт, время обработки т 3 мин, давление в разрядной камере Р = 13.3, расход плазмообразующего газа в=0.04 г/с, в качестве плазмообразующего газа использовался аргон [2].

Методы исследований основаны на использовании стандартных и новейших методик и сопоставлении их результатов с известными теоретическими и экспериментальными данными других авторов.

Основные экспериментальные результаты получены с помощью комплекса физикомеханических и физических испытаний натуральных ВММ, прошедших плазменную обработку и контрольных (без плазменной обработки).

Литература:

1. И. Ш. Абдуллин. Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях /И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин, Н.Ф. Кашапов. Казань: Изд-во КГУ, 2000.-347 с

2. Махоткина Л.Ю. Влияние потока высокочастотной низкотемпературной плазмы на свойства натуральных кож: Автореф. дисс. ... канд. техн. наук./ Казань, 1999.

© Б. Л. Журавлев - д-р техн. наук, проф. каф. технологии электрохимических производств КГТУ И. В. Красина - канд. техн. наук, докторант каф. технологии кожи и меха КГТУ; А. М. Му-хаметшин - асп. той же кафедры.