CC BY
46
УДК 547.495
А. И. Салимова, И. Ш. Абдуллин, В. А. Сысоев
ПРИМЕНЕНИЕ ОЛИГОМЕРОВ В ЭКОЛОГИЧЕСКИ ПОЛНОЦЕННЫХ
ТЕХНОЛОГИЯХ ДУБЛЕНИЯ МЕХОВОГО ПОЛУФАБРИКАТА
Ключевые слова: дубление, гидроксилсодержащие уретаны, меховой полуфабрикат, плазменная обработка.
Исследована возможность использования гидроксилсодержащих уретанов в качестве самостоятельных дубителей мехового полуфабриката. Показано, что технология, сочетающая плазменную обработку и дубление с использованием гидроксилсодержащих уретанов, позволяет достичь требуемой температуры сваривания, исключая хромовое дубление.
Key words: a tanning, hydroxylcontained urethanas, a fur semifinished product, plasma processing.
Use possibility hydroxylcontained urethanas as independent tanning agent a fur semifinished product is investigated. It is shown that the technology combining plasma processing and a tanning with use hydroxylcontained urethanas, allows to reach the excepting a chromic tanning.
В новых условиях становления внутреннего рынка меховых товаров на пути развития меховой промышленности встал ряд серьезных проблем по повышению экологичности, качества и конкурентоспособности ее продукции.
Экологичность процессов обработки, а соответственно и меховой продукции, в настоящее время является одним из основных критериев экономической целесообразности технологии выделки. Она определяется прежде всего природой химических материалов, используемых при обработке сырья, степенью и прочностью их связывания с кожевой тканью и волосом [1].
Номенклатура химических материалов чрезвычайно велика и разнообразна: это консерванты, антисептики, другие вспомогательные материалы, а также материалы, узкоцелевого направления: дубители, жирующие, красители.
Часть из них поглощается структурой волосяного покрова или кожевой ткани, образуя химические связи различной природы, а часть сорбционно распределяется на поверхности или в объеме шкурки. При эксплуатации меховых изделий под механическими и атмосферными воздействиями часть химических веществ мигрирует к поверхности волосяного покрова или кожевой ткани, а наиболее летучие возгоняются.
В технологии обработки меховых шкур среди наиболее токсичных химических материалов можно выделить хромовый дубитель. Меховое производство характеризуется сбросом в значительных объемах концентрированных отработанных технологических растворов, содержащих вредные для окружающей среды соединения хрома и требующих тщательной очистки перед сбросом.
Несовершенство технологии требует не всегда обоснованного большого расхода дубящих соединений, неудовлетворительное их использование приводит к дополнительным загрязнениям окружающей среды.
Таким образом, весьма важным направлением в совершенствовании мехового производства на современном этапе является выпуск качественной экологически безопасной меховой продукции за счет замены экологически вредных веществ на безопасные или создание таких условий обработки, при которых вредные вещества максимально поглощаются меховыми шкурами, связываясь с активными центрами коллагена и кератина и образовывая новые безопасные соединения. При этом попадание их в воду и воздух было бы минимальным [1].
Ранее была исследована возможность повышения эффективности хромового дубления меховых овчин путем их предварительной обработки гидроксилсодержащими уретанами -уретангликолями (УГ). Проведенные исследования показали, что данные соединения
способны значительно увеличить интенсивность хромового дубления и это дало возможность использовать их в хромсберегающих технологиях [2].
Строение уретангликоля (УГ-2) определяет возможность его использования в качестве самостоятельного структурирующего агента. Структурирование цепей коллагена при участии УГ-2 можно объяснить взаимодействием функциональных групп дубителя с аминными группами основных аминокислотных остатков. Однако, степень структурирования коллагеновых цепей, характеризуемая температурой сваривания (680С) недостаточна для безопасного проведения последующих процессов крашения [3].
Очевидно, для повышения дубящего эффекта УГ-2 необходимо снизить активационный барьер возможных реакций структурирования.
Как было показано в ряде работ [4-6], обработка волокнисто-пористых материалов, к которым относится и кожевая ткань шкуры, высокочастотным (ВЧ) разрядом значительно интенсифицирует жидкостные процессы вследствие ускорения диффузии и, возможно, активации функциональных центров коллагена по отношению к компонентам рабочих растворов [7].
С целью проверки влияния высокоэнергетической обработки на процесс дубления в среде УГ-2, образцы меховой овчины после пикелевания были обработаны ВЧ-плазмой в трех различных режимах, параметры которых представлены в таблице 1. Время обработки во всех случаях составило 3 минуты.
Таблица 1 - Параметры ВЧ-плазменной обработки образцов меховой овчины, дубленных в среде УГ-2
Режим Сила тока I, А Напряжение иС2,В Расход аргона ддг,г/с Разряжение Р, Па
I 0,45 120 0,04 26,6
II 0,60 130 0,04 26,6
III 0,80 160 0,04 26,6
Результаты дубления обработанных плазмой образцов при различной концентрации УГ-2 представлены в таблице 2.
Для обеих исследуемых концентраций УГ-2 максимальное увеличение температуры сваривания было достигнуто при первом режиме обработки.
Таблица 2 - Изменение температуры сваривания меховой овчины, обработанной ВЧ-плазмой и УГ-2
Концентрация, г/дм3 Режим обработки Температура сваривания, 0С
после ВЧ-плазменной обработки после обводнения
20 I 88 95
II 78 92
III 78 91
50 I 94 97
II 84 96
III 90 98
Для проверки прочности фиксации дубителя, обработанные ВЧ-плазмой образцы выдерживали 24 часа в воде, после чего вновь была определена их температура сваривания. Как видно из данных таблицы, не только не произошло частичного раздубливания, но, наоборот, в условиях полного обводнения и, следовательно, повышенной конформационной гибкости фрагментов цепей и подвижности молекул дубителя, процесс структурирования прошел более глубоко. Этот эффект более заметен при более низкой концентрации УГ-2. Температура сваривания при этом достигла значения 950С. Эти данные свидетельствуют о том, что оптимальная концентрация УГ-2 в рабочем растворе должна быть не более 20 г/дм3.
Для подтверждения положения о том, что плазменная обработка позволяет лишь интенсифицировать составные элементы процесса дубления (диффузию и активацию реагирующих групп) и ее воздействие не предполагает структурирование цепей коллагена вне зависимости от наличия дубителя, была проведена обработка образцов ВЧ-плазмой при тех же режимах не до, а после дубления. Как и следовало ожидать, температура сваривания образцов, прошедших плазменную обработку после дубления, не увеличилась, а даже несколько уменьшилась, что свидетельствует о высокой разрыхляющей способности высокоэнергетической обработки.
Таким образом, разработанная технология, предусматривающая сочетание плазменной обработки с последующим дублением с использованием УГ-2, позволяет получить экологически чистый меховой полуфабрикат высокого качества без хромового дубления, соответствующий требованиям действующих стандартов и наряду с этим снизить загрязненность сточных вод и отходов мехового производства.
Полуфабрикат, полученный с использованием УГ-2, отличается пористостью, повышенной термостойкостью, увеличением выхода по площади. Эти отличия в значительной мере определяют формирующую способность УГ-2, обладающего структурирующим эффектом. Структурирование цепей коллагена при участии УГ-2 можно объяснить взаимодействием функциональных групп дубителя с аминными группами основных аминокислотных остатков.
Литература
1. Горячев, С.Н. Пушно-меховой рынок России / С. Н. Горячев // - М.: Издательский дом «Меха мира», 1999. - 72с.
2. Салимова, А.И. Применение олигомеров в хромсберегающих технологиях дубления мехового полуфабриката / А.И. Салимова, И.Ш.Абдуллин, В .А. Сысоев // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - № 10. - С.151-153.
3. Салимова, А.И. Изучение свойств мехового полуфабриката, полученного с применением олигомеров / А.И. Салимова // Вестник Казан. технол. ун-та. -2010. - №11 - С. 58-60.
4. Тихонова, В.П. Влияние низкотемпературной плазмы на процесс алюмосинтанового дубления жестких кож / В.П.Тихонова, И.В.Красина, Р.З.Валиев // Деп.статья. - Казань, 2001. - С.7.
5. Абдуллин, И.Ш. применение потока плазмы ВЧЕ-разряда в производстве кожи и меха / И.Ш.Абдуллин, А.А.Азанова, И.Х.Исрафилов, М.Ф.Шаехов // Сбор.матер. III Межд. симп. по теор. и прикл. плазмохимии. - Плес, 2002. - С.303-304.
6. Салимова, А.И. Воздействие низкотемпературной плазмы на структурирование коллагена полифункциональными алкиленкарбонатами / А.И.Салимова, И.Ш.Абдуллин, В.А.Сысоев // Вестник Казан. технол. ун-та.- 2010. - №10 - С.154-157.
7. Бердичевский, М.Г. Нанесение покрытий, травление и модифицирование полимеров с использованием низкоэнтальпийной плазмы: Обзор / М.Г.Бердичевский, В.В.Марусин // РАН Сиб.отдел. Инст.теплофизики. Новосибирск, 1993, - 107с.
© А. И. Салимова - канд. техн. наук, доц. каф. дизайна КНИТУ, [email protected]; И. Ш. Абдуллин -д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ; В. А. Сысоев - д-р техн. наук, профессор той же кафедры.
