CC BY
55
Г. З. Гыйлметдинова, И. Ш. Абдуллин, Г. Р. Рахматуллина,
Л. Ю. Махоткина
ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА КОЖЕВЕННОГО ВЕЛЮРА
Ключевые слова: высокочастотная плазма пониженного давления, велюр, объемная модификация, физические и механические свойства. rngh-frequency plasma of the lowered pressure, velour, volume updating (modification), physical and mechanical properties
Плазменная обработка велюра из шкур овчины приводит к увеличению пористости материала, за счет перераспределения пор, при этом происходит улучшение парообменных и механических свойств.
Plasma treatment of velours the skin from the sheepskin leads to the increase of porosity of material, due to the redistribution ofpores, here is an improvement of vapor exchangeable mechanical properties.
Введение
Возрастающая потребность людей в высококачественных изделиях требует от кожевенной промышленности производства кож высокого качества и красивого внешнего вида, а также постоянного расширения и обновления их ассортимента. Успешное решение этой задачи в значительной мере связано с углублением научных исследований, внедрением прогрессивной техники, передовой технологии и эффективных методов контроля производства.
Несмотря на разнообразие применяемых новых химических материалов, вопрос о повышении качества готовой кожевенной продукции с использованием нетрадиционных методов обработки не теряет своей актуальности.
В последнее время плазменные технологии все чаще находят применение в производстве натуральных кож. Неравновесная низкотемпературная плазма обладает рядом преимуществ относительно традиционных технологий. Так как плазменная обработка позволяет не только улучшить комплекс эксплуатационных и физико-механических свойств, но и управлять ими при одновременном повышении качества производственных процессов.
Преимущество нового способа обработки заключается также в отсутствии химических превращений на обрабатываемой плазмой поверхности и возможности улучшения заданных свойств без ухудшения других.
В данной работе исследовано влияние низкотемпературной плазмы (НТП) на свойства кожевенных материалов. В качестве объектов исследования выбран кожевенный велюр из шкур овчины.
Целью работы являлось повышение качества кожевенного велюра за счет плазменного воздействия.
Плазменная обработка проводилась на высокочастотной установке, которая состоит из стандартных блоков и элементов и снабжена диагностической аппаратурой, позволяющей определять и контролировать параметры ВЧ-разряда пониженного давления, которые влияют на величину эффекта плазменного воздействия.
Режимы плазменной установки варьировались в следующих пределах: напряжение на аноде (U) 1,5-7 кВ; рабочее давление в разрядной камере (Р) 26,6 Па; расход плазмообразующего газа (G) 0,04-0,06 г/с; продолжительность обработки (t) 3-5 мин; (I) анодный ток 0,5-0,8 А. В качестве плазмообразующего газа использовался аргон [1].
Для уменьшения разброса параметров образцы брались из одной партии.
Обсуждение результатов
Для оценки влияния плазмы ВЧ-разряда пониженного давления на физические свойства кожевенного велюра, т.е. на «объемные» показатели, на первом этапе работы определяли истинную плотность, кажущуюся плотность, объем пор, пористость. Эти показатели существенным образом влияют на такие гигиенические свойства кожи, как гигроскопичность, влагоотдачу, а ведь именно они характеризуют паро- (влаго-) обменные свойства кожи - наиболее ценные свойства натуральной кожи.
Установлены режимы плазменной обработки: режим 1 - (Одг=0,04г/с, Р=26,6Па, и=1,5кВ, 1=1мин, и=0,5 А)и режим 2 - (Сдг=0,04г/с, Р=26,6Па, и=7,5кВ, 1=3мин, и=0,8 А), которые позволяют повысить (1 режим) и понизить (2 режим) впитывающую способность поверхности велюра. Результаты влияния низкотемпературной плазмы на физические свойства кож представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Показатели свойств велюра
Параметры Образцы, обработанные в режиме 1 Образцы, обработанные в режиме 2 Контрольный
Гигроскопичность, % 17,04 19,2 14,9
Влагоотдача, % 18,8 19,5 17,04
Кажущийся объем, мл 5,58 5,15 4,74
Истинный объем, мл 1,88 2 1,79
Кажущаяся плотность, г/мл 0,36 0,39 0,42
Истинная плотность, г/мл 1,06 1 1,11
Объем пор, мл 3,7 3,15 2,95
Пористость, % 66,3 62,2 61,16
Как видно из таблицы 1, после плазменной обработки наблюдается увеличение объема пор и пористости материала, и при этом увеличивается гигроскопичность и влагоотдача.
Известно, что количество пор в коже, их размеры и расположение существенным образом влияют на прочностные свойства материала, поэтому на втором этапе работы определяли максимальное напряжение при разрыве и относительное удлинение велюра.
Результаты исследований влияния ВЧ-плазменной обработки на механические свойства велюра из шкур овчины представлены в таблице 2.
Как видно из данных представленных в таблице 2, после плазменной обработки наблюдается увеличение механических свойств исследуемого материала, т.е. относительного удлинения в первом режиме на 11%, во втором режиме на 4,6% и максимального напряжения при разрыве в первом режиме на 56,6% во втором режиме на 36%
Для анализа изменения механических свойств велюра исследована микропористая структура материалов с помощью метода электронной микроскопии при увеличении более
чем 2500 раз. На рисунке 1 приведены микрофотографии поперечного среза велюра из шкур овчины при увеличении в 2500 раз.
Таблица 2 - Показатели механических свойств велюра
Параметры Образцы, обработанные в режиме 1 Образцы, обработанные в режиме 2 Контрольный
Относительное удлинение, % 66,8 63,02 60,20
Макс напряжение при разрыве, кг/см2 115,42 100,60 73,70
Рис.1 - Микрофотографии поперечного среза: а) велюра из шкур овчины контрольного образца (Х 2500 раз) и образца б) обработанного в НТП (Х 2500 раз)
Из рисунка 1 видно, что при обработке кожевенного велюра неравновесной низкотемпературной плазмой взаимное расположение первичных волокон, становится более равномерным, упорядочивается микропористая система материала (размер пор 0,06-2 нм), что является причиной улучшения механических свойств.
Таким образом, обработка неравновесной низкотемпературной плазмой велюра из шкур овчины, позволяет улучшить физические и механические свойства за счет перераспределения пор.
Экспериментальная часть
Определение пористости пикнометрическим методом.
Пикнометрические методы наиболее распространены для анализа микропористых материалов, которые, действуя как сита, «допускают» в объем микропор только те вещества, размер молекул которых меньше размера входов в микропоры или сопоставим с ними. Эти методы основаны на едином принципе анализа пористости - измерении плотности.
Перед началом работы пикнометр тщательно промывают дистиллированной водой, ацетоном и сушат, высушенный пикнометр взвешивают с точностью до 0,0002 гр., после чего через маленькую воронку заполняют дистиллированной водой на 2-3 мм выше метки и выдерживают в термостате при 20 0С не менее 20 минут. Затем с помощью фильтровальной бумаги доводят уровень воды в пикнометре до метки, закрывают его пробкой, вынимают из термостата, тщательно вытирают снаружи и взвешивают.
Кожевую ткань измельчают на кусочки шириной 2-3 мм и длиной 20мм. 5-10 гр. измельченного образца, вносят в пикнометр, который затем заполняют до метки керосином из бюретки. Замеряют, объем влитого керосина V1 пикнометр прикрывают пробкой или фильтровальной бумагой и оставляют на сутки. В пикнометр снова наливают керосин до метки, замеряя при этом его количество V2. Керосин из пикнометра сливают, измельченный образец раскладывают на фильтровальной бумаге и осторожно удаляют с поверхности кусочков избыток керосина. После этого кусочки переносят в чистый пикнометр и заливают керосином до метки. Определяют объем влитого керосина V3.
Vu=Vo-(V1 +V2), см3,
где V0 - объем пикнометра, см3; V1- объем керосина влитого 1 раз; V2 - объем керосина влитого 2 раз; V3 - объем керосина влитого 3 раз.
Кажущаяся плотность ^к) характеризуется отношением массы кожи к полному объему, включая объем пор, и зависит от пористости и степени заполнения структуры наполнителями, до-дубливающими и жирующими материалами:
Vк= V0-Vз, см3, где Vз - объем влитого керосина, см3.
Зная истинный и кажущийся объемы, по формуле находили соответствующую плотность кожевой ткани:
Истинная плотность: Ристинная= m/ Vи.
Кажущаяся плотность: Ркажущ =т/ Vкажущ.
По разнице кажущегося и истинного объемов находили объем пор кожи ^п) и его пористость (П): Vn= Vк-Vu, см3;
П=100х Vn М, %.
Определение гигроскопичности и влагоотдачи. Гигроскопичность определяют на образцах размером 50х50мм, которые после взвешивания (т) помещают в эксикатор над дистиллированной водой и выдерживают в течение 16 ч при температуре 20 С., затем извлекают из эксикатора, взвешивают (т1) и оставляют сушиться в воздушной среде на 8 ч. Спустя 8 ч образцы вновь взвешивают (т2) [2].
Гигроскопичность выражается разностью между массой образцов кожи влажностью 100% и воздушно-сухой:
Г=100х(т1-т)/т, %,
где т1 - масса образца после увлажнения, г; т - масса образца в воздушно-сухом состоянии, г.
Влагоотдача измеряется потерей влаги из увлажненного образца при его высушивании на воздухе в течении 8 ч. в нормальных условиях: В=100х(т1-т2)/т, %, где т2 - масса увлажненного образца после высушивания, г.
Заключение
Таким образом, анализируя выше приведенные данные можно сделать вывод, что плазменная обработка велюра из шкур овчины приводит к увеличению пористости материала, за счет перераспределения пор, при этом происходит улучшение физических и механических свойств.
Литература
1. Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях/ И.Ш.Абдуллин, В.С. Желтухин, Н.Ф. Кашапов. - Казань: Изд-во Казанского госуд. ун-та, 2000. - 347с.
2. Михеев, Е.Я. Современные методы оценки качества обуви и обувных материалов/ Е.Я.Михеев, Л.С.Беляев. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 248с.
© Г. З. Гыйлметдинова - асп. КГТУ, [email protected]; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ, [email protected]; Г. Р. Рахматуллина - канд. техн. наук, доц. той же кафедры, gulnaz-f@ yandex.ru; Л. Ю. Махоткина - д-р техн. наук, проф., зав. каф. конструирования одежды и обуви КГТУ.
