Изучение влияния плазменной обработки на процессы крашения шкур бобра

И. Ш. Абдуллин, М. Ю. Берселева, Г. Г. Лутфуллина,

А. А. Ягафарова, Л. Б. Журавлев

ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

НА ПРОЦЕССЫ КРАШЕНИЯ ШКУР БОБРА

Ключевые слова: низкотемпературная плазма (НТП), шкуры бобра, крашение.

Показано, что использование плазменной обработки позволяет получить равномерную окраску волосяного покрова полуфабриката, устойчивую к сухому трению и свету.

Key words: low-temperature plasma (NTP), skins of a beaver, dyeing.

It is shown that use of plasma processing allows to receive uniform coloring of a scalp of the semi-finished product, steady against a dry friction and light.

В технологии обработки меха одним из наиболее важных процессов является крашение, которое значительно расширяет ассортимент, улучшает природную окраску и эстетические свойства мехового полуфабриката.

В последнее время для крашения волосяного покрова используют в основном кислотные красители для меха, которые обеспечивают широкую цветовую гамму, высокую светостойкость и прочность окраски к трению, просты в применении и менее токсичны по сравнению с другими красителями.

В ряде работ [1,2] показана эффективность использования высокочастотной (ВЧ) плазменной обработки в процессах мехового производства, скорость которых, в первую очередь, определяется диффузией химических реагентов вглубь материала.

С этой целью обрабатываемый материал -полуфабрикат бобра (после операций глажения и стрижки) подвергали плазменному воздействию в режимах, представленных в таблице 1. Плазмообразующим газом служил аргон.

Таблица 1 - Режимы плазменной обработки перед крашением

Параметры плазменной обработки Режимы плазменной обработки

1 2 З

U, кВ 1,5 З З

I, А 0,З 0,5 0,8

Wp, кВт 1,5 1,15 2,15

т, мин 1 З 5

G, г/с 0,04 0,04 0,04

Все процессы и операции обработки образцов полуфабриката проведены по действующей технологии производства шкур бобра ООО «Бермар».

Процессу крашения предшествовали додубливание и нейтрализация.

Крашение экспериментальных и контрольных (без обработки полуфабриката

плазмой) образцов шкур бобра проводилось смесью кислотных красителей серии Alizarine (Lowenstein): BRAUN NB и ORANG RE с концентрациями 4,0 и 1,0 г/дм3 соответственно.

Равномерность окраски является одним из важнейших показателей качества крашения. В качестве выравнивателя использовался известный препарат Level P (Lowenstein).

Качество крашения волосяного покрова в данной работе оценивали по выбираемости красителя, определяемой по изменению оптической плотности раствора красителя, по устойчивости окраски к сухому трению, свету и органолептически.

Выбираемость красильных растворов рассчитывали, исходя из оптической плотности в начале и в конце процесса крашения по формуле:

V = (DH - DK/ DH) х 100 %, где DH - оптическая плотность в начале процесса крашения; DK - оптическая плотность в конце процесса крашения.

Отбор пробы на определение оптической плотности красильного раствора проводили после добавления красителя в раствор, затем ее определяли перед дачей каждой порции кислоты и в конце процесса крашения.

Эксперименты показали (рисунок 1), что предварительная обработка плазмой в режимах 1-3 (таблица 1) влияет на скорость поглощения красителя волосяным покровом. Особенно это видно после дозирования второй порции кислоты (1,5 часа от начала крашения). Выбираемость красителей из рабочего раствора в конце крашения составила: для образцов 1,2,3 - 93,2%; 85,9%; 92,9% соответственно. Конечная выбираемость красителя в случае крашения контрольного образца (без предварительной обработки плазмой) - 86,6%. Органолептическая оценка глубины и равномерности окраски показала, что по этим показателям образцы не уступают контрольным.

При сравнении результатов крашения кислотными красителями совместно с НТП обработкой и без нее интенсивность и равномерность крашения волосяного покрова выше у образцов, модифицированных плазмой. Объясняется это тем, что в результате воздействия

высокочастотной плазмы на волосяной покров происходит раскрывание пластин чешуек кутикулы волоса. Это происходит за счет сообщения высокочастотной плазмой отрицательного заряда кератину кутикулы, имеющему амфотерный характер, что приводит к взаимному

электростатическому отталкиванию одноименно зарядившихся чешуек кутикулы друг от друга и раскрытию. Молекулы красителя лучше проходят между раскрывшимися чешуйками кутикулы в его толщину - корковый слой и сердцевину. Добавление в начале крашения вещества Level P катионного характера способствует сорбции и связыванию красителя с волосом.

т,мин

Рис. 1 - Изменение оптической плотности

красильного раствора в процессе крашения шкур бобра: 1 - крашение с предварительной плазменной обработкой в режиме 1; 2 - крашение с предварительной плазменной обработкой в режиме 2; 3 - крашение с предварительной плазменной обработкой в режиме 3; к -контрольный вариант

Известно, что любое тело в плазме заряжается отрицательно, и у его поверхности образуется двойной электрический слой. При обработке материалов в ВЧ - плазме пониженного давления создается также слой положительного заряда (СПЗ), частью которого является двойной слой. Ионы плазмы, ускоряясь в СПЗ, бомбардируют поверхность материала, передавая эту энергию приповерхностным атомам кожевой ткани и волосяного покрова меха. Совокупное

воздействие поверхностной и объемной обработки может привести к модификации физических, механических и химических свойств кожевой ткани и волосяного покрова.

Физико-механические испытания

окрашенных образцов показали, что плазменное воздействие перед крашением повышает устойчивость окраски к сухому трению. Опытные образцы оценивались в 5 баллов, а контрольный (без обработки плазмой) - 4-5.

Определение устойчивости окрашенного полуфабриката к воздействию света, а именно к инфракрасному излучению показало, что сравнительные характеристики волосяного покрова облученных образцов и исходных материалов (эталонов) практически одинаковы.

Предварительное плазменное воздействие на полуфабрикат перед крашением оказывает несущественное влияние на светостойкость окраски.

Органолептическая оценка качества крашения показала, что образцы под номерами 1,2,3 характеризуются насыщенной, равномерной

окраской по всей площади образцов.

По результатам крашения и методикам испытаний наилучшие показатели получены при использовании режима 1 в среде аргона. При этом волосяной покров образцов характеризовался насыщенностью и глубиной окраски по всей площади и высоте.

Таким образом, результаты экспериментов и расчетов конечной выбираемости красителя из ванны показали, что предварительное плазменное воздействие оказывает незначительное влияние на оцениваемые параметры. Однако,

органолептическая оценка глубины и равномерности окраски обработанных ВЧ плазмой образцов показала высокие результаты.

Литература

1. Фукина, О.В. ВЧ-плазма пониженного давления в процессах крашения волосяного покрова / О. В. Фукина, Л.Ю. Махоткина, И.Ш.Абдуллин // Кожевенно-обувная пром-сть. - 2009. - №6. - С. 40-42.

2. Лутфуллина, Г.Г. Исследование возможности применения разработанных моющих составов на основе аминосодержащих ПАВ и НТП в процессах производства меховой овчины/ Г.Г. Лутфуллина, И.Ш. Абдуллин, А.А. Хакимов, Б.Л. Журавлев// Вестник Казан. технол. ун-та, 2011.- №16. -С.42-47.

© И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, abdullin_i@kstu.ru; М. Ю. Берселева - гл. технолог ООО «Бермар», асп. той же кафедры; Г. Г. Лутфуллина - канд. техн. наук, доц. той же кафедры, gulnaz777@bk.ru; А. А. Ягафарова - магистр КНИТУ; Л. Б. Журавлев - д-р хим. наук, проф. каф. технологии электрохимических производств КНИТУ, bgyr@kstu.ru.