Влияния параметров процесса додубливания на технологические свойства растительного дубителя, обработанного в плазме ВЧИ-разряда пониженного давления

УДК 675.02:533.9

Э. Ф. Вознесенский, А. М. Сабиров, А. К. Хайруллин,

И. Ш. Абдуллин, А. Р. Хайруллина, А. О.Фадеев, М. З. Дубиновский

ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА ДОДУБЛИВАНИЯ

НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТИТЕЛЬНОГО ДУБИТЕЛЯ,

ОБРАБОТАННОГО В ПЛАЗМЕ ВЧИ-РАЗРЯДА ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ

Ключевые слова: растительный дубитель, модификация, технологические свойства, ВЧИразряд пониженного давления,

додубливание, кожа.

Статья посвящена подбору технологических параметров процесса додубливания шорно-седельных кож с использованием растительного дубителя, обработанного в плазме ВЧИ-разряда пониженного давления. Установлено, что при использовании модифицированного дубителя процесс додубливания необходимо проводить в кислой среде, благодаря чему достигается улучшенная выбираемость дубителя; увеличивается термостойкость кож; повышается предел прочности, разрывное удлинение, полученные кожи отличаются мягкостью и равномерной окраской поверхности.

Keywords: vegetable tanning agent, modification, technological properties, RFI low pressure discharge, returning, leather.

The article is devoted to the selection of parameters of retanning process in saddlery leather production with vegetable tanning material which is modified by means of RFI low pressure plasma. It is established that in case of using of the modified tanning material, retanning process should be carried out in an acidic solution, thereby achieving an improved tanning sorbtion; increased heat resistance of leather; increased tensile strength, elongation at break, produced leather is soft and has uniform color of the surface.

В ранее проведенных исследованиях [1-3] авторами показана возможность применения модифицированного в плазме высокочастотного индукционного (ВЧИ) разряда пониженного давления растительного дубителя для повышения эффективности таннидного додубливания и улучшения качества получаемых кож. Однако, авторы [1-3] столкнулись с рядом сложностей: малая диффузия модифицированного дубителя во внутренние слои дермы, как следствие - «задуб лица»; качественного улучшения процесса и материала удалось добиться только при плазменной модификации кожевенного сырья и полуфабриката. Таким образом, применение модифицированного растительного дубителя требует подробного изучения его физико-химических свойств и подбора технологических параметров процесса.

Данная работа является логическим продолжением работы авторского коллектива [1-3] и направлена на подбор технологических параметров для модифицированного дубителя с целью исключения излишнего поверхностного связывания и малой диффузии дубителя. В качестве путей замедления процесса и улучшения равномерности додубливания предложено предварительное жирование полуфабриката, а также варьирование рН рабочей ванны.

В качестве объектов исследования использовались сухой 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

С образцом №2 проводилось предварительное жирование для повышения инертности поверхности кожи к ускоренному связыванию дубителя. Обработка проводилась в течение 30 минут при температуре 40 0С, концентрация жира 3%, жир СМХ-64.

Согласно выбранной лаб. методике для всех образцов готовился раствор дубителя 120г/л, додубливание проводилось в течение 48 часов, при ЖК 4. Образец № 1 додубливался при естественном рН=6 (естественный рН раствора

модифицированного дубителя - 6). В ходе процесса додубливания фотоколориметрически определялась выбираемость дубителя из раствора. Кривые выбираемости приведены ниже (рис. 1).

Кривые выбираемости показывают воздействие на кинетику процесса додубливания модификации дубителя, предварительного жирования и рН раствора. По графику видно что, модифицированный дубитель в щелочной среде (образец № 5) с начала процесса лучше выбирался, чем все остальные. У других образцов интенсивность выбирания дубителя из ванны снижается в следующей последовательности: № 4

и

(pH = 7); № 3 (pH = 4); № 1 (не модифицированный дубитель); № 2 (с предварительным жированием).

Концентрация: г/дм3

V

\\

\

X

—•— • •

• • • •

О 6 12 18 24 30 36 42 48 Продолжительность процесса, ч

А№1 немод. П№2 после жир. 4№>3 рН=4 О№4 рН-7 • №? рН=8

Рис. 1 - Кривые выбираемости дубителя в процессе додубливания

Таким образом, наиболее интенсивная выбираемость дубителя из ванны наблюдается у образцов №5, №4 и №3.

После додубливания образцы извлекались из рабочей ванны и высушивались до влагосодержания 15%. Органолептическая оценка субъективно показала мягкость образцов № 2 и № 3; образцы № 1и № 4 ощутимо жестче; образец №5 наиболее жесткий на ощупь. По окраске образцы тоже существенно отличались, что наглядно видно по фотографии (рис. 2). После додубливания (рис.2) образцы №2 и №4 слабо и неравномерно окрашены; образцы №1 и №3 имеют насыщенный светло-коричневый цвет, при этом образец №3 отличается равномерностью окраски; образец№5 имеет насыщенный темно-коричневый цвет.

Рис. 2 - Фотография образцов после процесса таннидного додубливания

Образцы подвергались физико-механическим испытаниям на растяжение и определена температура сваривания. Результаты приведены в табл. 2.

Как видно из результатов физико-механических испытаний (табл. 2), наибольшей прочностью обладает образец прошедший додубливания в растворе с pH=4 (образец №3); также достаточно высокая прочность у образца додубленного немодифицированным дубителем (ниже на 15%) и с предварительным жированием (ниже на 10%); образцы додубленные модифицированным дубителем в нейтральных и основных средах обладают самыми низкими значениями показатели прочности (ниже на 40%).

Наибольшие значения относительно удлинения при разрыве (табл. 2) у образцов №3 и №4; относительное удлинение при разрыве образца №2 на 15% ниже, чем у образцов №3 и №4; у образца №5 относительное удлинение при разрыве ниже на 30%; относительное удлинение при разрыве образца №1 самое низкое, ниже на 50 %.

Таблица 2 - Результаты физико-механических испытаний образцов кож

Измеряемый Образец

параметр №1 №2 №3 №4 №5

Нагрузка при появлении трещин л.с., МПа 7,1 7,7 8,3 4,9 4,1

Предел прочности, МПа 7,7 8,5 9,4 5,8 5,7

Относительное

удлинение при напряжении 9,8 МПа, % 105 160 245 185 150

Относительное

удлинение при появлении 135 220 265 260 180

трещин лицевого слоя, %

Относительное удлинение при разрыве, % 145 230 274 275 190

Температура сваривания (температура начала 112,5 118,5 121,0 119,5 114,0

термодеструкции), 0С

Результаты определения температуры сваривания (табл. 2) показывают самую высокую термостойкость у образца №3 (121 0С); у образцов №4 и №2 термостойкость ниже соответственно на 2 и 3 0С; температура сваривания образца №5 ниже на 70С; самая низкая термостойкость у образца, додубленного исходным дубителем (№1), ниже на 90С.

Таким образом, на основе проведенных экспериментальных исследований установлено, что при использовании модифицированного в ВЧИ-плазме растительного дубителя процесс додубливания необходимо проводить в кислой среде при pH=4; достигается улучшенная выбираемость по сравнению с не модифицированным дубителем; термостойкость увеличивается на 9 0С; предел прочности увеличивается на 15%; относительно удлинение при растяжении увеличивается на 50 %. Также полученные кожи обладают улучшенными органолептическими свойствами - мягкий гриф и равномерная окраска поверхности.

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. 6668.

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. 9798.

4. Абдуллин, И. Ш. Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях. 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 КНИГУ, 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 КНИГУ, abdullin_i@kstu.ru; А. Р. Хайруллина - ст. лаб. той же кафедры, alina-harullina@mail.ru; А. О. Фадеев - студ. той же кафедры; М. З. Дубиновский - д.т.н., проф., ген. директор ООО «Легхим».

© 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; A. O. Fadeev, student the same Department; M. Z. Dubinovskiy, doctor of technical science, full professor, general director of «Legchim».