На правах рукописи

АНТОНОВА МАРИНА ВЛАДИМИРОВНА

ТЕХНОЛОГИЯ ДЕПИГМЕНТИРОВАНИЯ ВОЛОСЯНОГО

ПОКРОВА ШУБНОЙ ОВЧИНЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ

НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ

ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ

05.19.05 – Технология кожи и меха

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань – 2009

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего и профессионального образования «Казанский государственный технологический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Абдуллин Ильдар Шаукатович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Александров Сергей Петрович.

доктор технических наук, профессор Кашапов Наиль Фаикович

Ведущая организация: Татарское меховое торгово - промышленное ОАО « Мелита», г.Казань

Защита состоится «24» декабря 2009 года в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.09 в ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул.К.Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан « 24 » ноября 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Сысоев В.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Качество велюра в главной степени определяется эксплуатационными свойствами кожевой ткани и волосяного покрова. Помимо эксплуатационных и потребительских свойств, важное значение приобретают эстетические свойства волосяного покрова.

В связи с наличием (около 17- 20 % от всего объема сырья) сырья метисовых пород овец, с «пёстрой» или тёмной окраской волосяного покрова, процесс получения равномерно окрашенного велюра сильно затруднен.

Поэтому в технологию выделки велюра вводят процесс осветления волосяного покрова.

Для осветления волосяного покрова, используют достаточно концентрированные растворы пероксида водорода. Процесс ведут в щелочной среде в присутствии катализатора, что снижает физико-механические свойства волосяного покрова и кожевой ткани. Существующие методы осветления волосяного покрова меха приводят к окислительной деструкции кератина и коллагена, что делает процесс осветления несовершенным.

Для снижения негативного воздействия окислителя на волосяной покров и кожевую ткань в процессе осветления необходимо снижать концентрацию пероксида водорода в ваннах. Для достижения максимального результата осветления при сниженных концентрациях окислителя перспективным является применение плазменной модификации сырья, которая, как известно, является одним из эффективных методов интенсификации жидкостных процессов.

Работа направлена на решение актуальной задачи разработки процесса осветления волосяного покрова сырья с неравномерной природной окраской, за счет воздействия ВЧЕ разряда в технологии выделки велюра, для получения материала с улучшенными цветовыми характеристиками.

Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете в рамках научно-исследовательской работы по Федеральной целевой программе «Исследование и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007г.г.» по теме «Развитие центра коллективного пользования научным оборудованием в области получения и исследования наночастиц оксидов металлов, металлов и полимеров с заданными химическим составом и формой» (2008-2009 гг.), а также по теме «Проведение поисковых научноисследовательских работ в области модификации композитных материалов с использованием электрофизических, электрохимических, сверхкритических флюидных методов в центре коллективного пользования научным оборудованием «Наноматериалов и нанотехнологий»» (2009-2010 г.г.) Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка процесса осветления волосяного покрова шкур овчины, с неравномерной природной окраской с применением высокочастотной (ВЧ) плазменной обработки в производстве велюра.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

анализ существующих способов осветления волосяного покрова овчины с неравномерной природной окраской;

депигментирования волосяного покрова в технологии выделки велюра;

экспериментальные исследования влияния параметров обработки неравновесной низкотемпературной плазмой пониженного давления на процесс депигментации волосяного покрова;

разработка процесса осветления волосяного покрова велюра с применением ВЧ – плазмы пониженного давления.

Методы исследований. Для исследования закономерностей влияния плазменной обработки на колористические, структурные, физические и химические свойства, волосяного покрова и кожевой ткани использовались методы: фотоколориметрии, оптической, просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии, рентгеноструктурного и синхронного термического анализов. Стандартными методами контроля качества оценивались технологические и эксплуатационные свойства образцов полуфабриката:

пористость, стойкость волосяного покрова и кожевой ткани к воздействию температуры, прочность на разрыв, удлинение, содержание жира, кислотная и щелочная растворимости и емкости. Полученные данные сравнивались и сопоставлялись с известными данными других авторов. Результаты измерений обрабатывались методом математической статистики и оптимизации параметров технологических процессов.

Научная новизна работы.

1 Впервые установлено, что плазменная обработка активирует процесс осветления под действием пероксида водорода, разрушающего хромофорные группы меланинов без деструкции кератина волоса.

2 Разработана физическая модель осветления модифицированного неравновесной низкотемпературной плазмой пигментированного волосяного покрова и предложен механизм процесса осветления.

3 Установлено, что плазменная модификация волосяного покрова приводит к переориентации неполярных боковых групп полипептидных цепочек кератина, приводящая к увеличению гидрофильных свойств волосяного покрова.

4 Впервые установлена зависимость воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы в процессе осветления на цветовые характеристики волосяного покрова велюра.

5 Установлено, что плазменное воздействие позволяет получить однотонный полуфабрикат с улучшенными показателями качества кожевой ткани.

Практическая значимость работы.

1. Установлены параметры плазменной обработки пигментированного волосяного покрова сырья шубной овчины перед процессом отбеливания: сила тока на аноде Ia= 0,5 A, напряжение на аноде Ua=3,5 кВ, время обработки t = 3 мин, расход плазмообразующего газа GAr = 0,04 г/с, частота генератора f=13,56 МГц, давление в разрядной камере Р = 26,6 Па., при которых достигается увеличение показателя осветления волосяного покрова на 24 %, при одновременном увеличении температуры сваривания кожевой ткани на 3 – 5 % и предела прочности при растяжении кожевой ткани на 6-9 %.

2 Рассчитаны оптимальные параметры плазменной обработки пигментированного волосяного покрова шубной овчины, которые составили Ia= 0,5 A, Ua=3,5 кВ, t = 3 мин, GAr = 0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р = 26,6 Па.

3 Разработана технология выделки велюра с однотонным волосяным покровом из сырья с неравномерной природной окраской, с пониженной концентрацией окислителя и сокращенной продолжительностью процесса осветления, за счет воздействия плазменной обработки. Разработан процесс осветления пигментированного волосяного покрова шубных овчин с применением ВЧ – плазменной обработки.

4 Показано, что плазменная обработка увеличивает прочностные характеристики волосяного покрова на 10% и кожевой ткани шубной овчины на 6-9%.

5 Технологический процесс внедрен в промышленное производство на ООО «Меховщик». Суммарный экономический эффект от внедрения ВЧ плазменной модификации в технологию выделки велюра составил 850 тыс.

руб.

1. Результаты исследований процессов осветления волосяного покрова шубной овчины с применением ВЧ – плазмы пониженного давления, показывающие, что плазменная обработка приводит к увеличению показателя осветления на 24 %, без деструкции кератина волоса.

2. Данные экспериментальных исследований влияния плазменной обработки на кожевую ткань, свидетельствующие, что плазменная обработка способствует повышению предела прочности при растяжении кожевой ткани на 6-9% и температуры сваривания на 3-5 %.

3. Результаты экспериментальных исследований влияния параметров ВЧ – плазмы пониженного давления на структурные характеристики волосяного покрова шубной овчины, свидетельствующие, что плазменная обработка не вызывает деструкции кератина, а приводит к увеличению его реакционной способности.

4. Физическая модель воздействия ВЧЕ разряда пониженного давления на меланокератин пигментированного волосяного покрова.

5. Технология выделки велюра с однотонным волосяным покровом из сырья с неравномерной природной окраской, пониженной концентрацией окислителя и сокращенной продолжительностью процесса осветления, за счет воздействия ВЧ- плазмы пониженного давления.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит: в выборе и обосновании методик экспериментов; непосредственном участии в проведении экспериментов; анализе и обобщении полученных экспериментальных результатов, в разработке технологических процессов с применением высокочастотной плазмы пониженного давления.

Апробация работы и публикации.

Результаты работы докладывались и обсуждались на научной сессии КГТУ (Казань, 2007, 2008, 2009), на IV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых (Казань 2008), на Международной научно-технической конференции (Москва, 2008), на V Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых (Казань 2009), на Всероссийской научно-практической конференции « Полимер-2009»

(Бийск, 2009), на V научно – практической конференции (Улан-Удэ, 2009).

Основные результаты работы изложены в 2 статьях в журналах рекомендованных ВАК РФ, 12 публикациях по материалам конференций.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из четырех глав. В тексте приведены ссылки на 128 литературных источника. Работа изложена на 136 стр. машинописного текста, содержит 25 рисунков, 16 таблиц и приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрыта актуальность диссертационной работы, сформулированы цели и задачи диссертации, дана структура диссертационной работы, показана научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе рассмотрены назначение и сущность процессов отбеливания в производстве велюра, представлен обзор и анализ новых химических материалов и методов, применяемых в процессах отбеливания и крашения меха. Проведен анализ возможности применения высокочастотной плазменной обработки в данных процессах с целью модификации волосяного покрова. Сформулированы цель и задачи диссертации.

Во второй главе описаны методики исследования структурных, физико- химических и физико- механических свойств меха, а также методы контроля и оценки процессов отбеливания. Приведена принципиальная схема экспериментальной высокочастотной плазменной установки для обработки натуральных высокомолекулярных материалов. Входные параметры плазменной установки варьировались в следующих пределах: сила тока на аноде Ia= 0,1-1,0 A, напряжение на аноде Ua=3,0- 7,0 кВ; продолжительность обработки () 1-10 мин; рабочее давление в разрядной камере (P) 13,3-30 Па и расход плазмообразующего газа (G) 0-0,06 г/с. В качестве плазмообразующего газа использовался аргон, смесь аргона с азотом, смесь аргона с воздухом в соотношении 70/30.

Для изучения влияния ВЧ – плазмы пониженного давления на процесс отбеливания волосяного покрова овчин в качестве объектов воздействия плазмы выбрано сырье шубной овчины с пигментированным волосяным покровом. В качестве объектов исследования использовали образцы шубной овчины, прошедшие процесс пикелевания. Показатель осветления оценивали фотоколлориметрически на приборе ФКЦШ-М.

Погрешность результатов измерений оценивали с помощью методов статистической обработки экспериментальных данных при доверительной вероятности 0,95.

В третьей главе исследованы процессы окислительного отбеливания волосяного покрова шубной овчины с применением неравновесной низкотемпературной плазмы.

Природная окраска волоса обусловлена наличием в нем пигментов, называемых меланинами. Под действием окислителей происходит деструкция меланинов, приводящая к частичному или полному обесцвечиванию волоса.

Наиболее эффективным и экологически безопасным окислителем является пероксид водорода. В зависимости от характера разложения пероксида водорода различают каталитическое и некаталитическое отбеливание (протравной и беспротравной метод). В данной работе использован протравной метод; в качестве катализатора разложения пероксида водорода взяты соли двухвалентного железа (Fe2+.) При взаимодействии железа с перекисью водорода выделяется большое количество энергии, благодаря чему и происходит деструкция меланинов.

Исследовано воздействие неравновесной низкотемпературной плазмы (НТП) на повышение эффективности процесса осветления пигментированного волосяного покрова шубных овчин; дан сравнительный анализ элементарных процессов взаимодействия ВЧЕ – разряда с меланинами волоса. Установлено, что наибольший вклад в модификацию материала вносят: ионная бомбардировка внешней поверхности волоса и рекомбинация ионов во внутренних поверхностях при поддержании несамостоятельного разряда в порах.

Исследованы зависимости влияния параметров ВЧ – плазмы пониженного давления на технологические, физико-механические и структурные характеристики волосяного покрова и кожевой ткани велюра в процессах депигментации. Получены зависимости показателя осветления (W,%) от силы тока (Ia, А), напряжения на аноде (Ua, кВ) и времени воздействия (t, мин) ВЧ – плазмы на пигментированный волосяной покров велюра (рис. 1, 2).

Рисунок 1 – Зависимость показателя осветления образцов шубной овчины обработанных ВЧ – плазмой пониженного давления, а) от напряжения на аноде Ua, кВ; б) от силы тока на аноде Ia, A (t = 3 мин, GAr = 0,04 г/с, f = 13,56 МГц, Р = 26,6 Па), Wк=49,64 %.

Из рисунка 1 а) и б) видно, образцы, обработанные ВЧ – плазмой пониженного давления имеют показатель осветления на 24 % выше, чем контрольные образцы. Это говорит о более интенсивном взаимодействии меланина с пероксидом водорода, что приводит к наиболее качественному обесцвечиванию. Меланин связывается с кератином волоса посредством прочных поперечных связей, которые невозможно полностью разрушить, применяя традиционные способы осветления. Плазменная обработка перед процессом осветления способствует раскрытию чешуек кутикулы волоса, и приводит к разрушению водородных и Ван-дер-Ваальсовых межмолекулярных связей меланокератинов. Это облегчает доступ окислителя в корковый слой и сердцевину волоса и способствует более полному разрушению меланина.

Рисунок 2 – Зависимость показателя осветления образцов шубной овчины обработанных ВЧ – плазмой пониженного давления: а) от времени воздействия t, мин; б) от силы тока на аноде Ia, A (Ua=3,5 кВ, GAr = 0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р = 26,6 Па), Wк=49,64 %.

Анализ проведения осветления с изменением силы тока на аноде от 0,1 до 1,0 А, напряжения на аноде от 3,0 до 7,0 кВ, при времени воздействия ВЧ – плазмой в течение 1,0-10 минут, расходе инертного газа GAr = 0,04 г/с, частоте генератора f=13,56 МГц, давлении Р = 26,6 Па, позволяет сделать выбор режима, при котором достигаются наилучшие показатели осветления:

Ia = 0,5 A, Ua = 3,5 кВ, t = 3 мин, GAr = 0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р = 26,6 Па. При данном режиме показатель осветления опытной партии составил в среднем %, что на 24 % больше чем у контрольных образцов.

Проведено планирование эксперимента по параметрам плазменной обработки: сила тока на аноде Ia = 0,1-1,0 A, напряжение на аноде Uа = 3,0кВ, время обработки t = 1-5 мин.

Рисунок 3 – Оптимизация параметров плазменной обработки шубной овчины.

Определяющим параметром выбран показатель осветления волосяного покрова велюра. По результатам проведенных исследований проведена оптимизация технологических параметров плазменной обработки волосяного покрова. С помощью пакета программ Statistica 6.0 проведен расчет оптимальных режимов плазменной обработки, из которых установлено, что наиболее оптимальным является режим Ia = 0,5 A, Uа = 3,5 кВ, t = 3 мин.

Отклик проведенные расчеты нашли в треугольнике Гиббса (рис.3).

Дальнейшие исследования показателей качества волосяного покрова и кожевой ткани проведены при плазменной обработке в оптимальных режимах.

Известно, что ВЧ – плазменная обработка позволяет воздействовать на обрабатываемый материал по всей площади и всему объему. В корковом слое и сердцевине волоса имеются поровые пространства, заполненные воздухом. Разности потенциалов приложенной на волосяной покров, достаточно для пробоя данных газовых пространств и поддержания внутри несамостоятельного ВЧ разряда, при котором возникает избыточное давление, способствующее раскрытию чешуек кутикулы волоса, повышая тем самым диффузионную способность окислителя, приводящую к более полной деструкции хромофорных групп меланина, придающих цвет волосу (рис. 4б).

Под воздействием ВЧ – плазмы происходит переориентация положительно заряженных функциональных групп аминокислот, входящих в состав кератина, к внешнему слою волоса. Происходят конформационные изменения макромолекул кератина, которые, однако, не приводят к его деструкции.

Степень раскрытия чешуек волоса опытных и контрольных образцов шубной овчины, исследовали с помощью сканирующей электронной микроскопии. Результаты исследований сканирующей электронной микроскопии представлены на микрофотографиях (рис.4 а,б).

Рисунок 4 – Микрофотографии остевого волоса шубной овчины:

а) контрольный образец (1000); б) опытный образец (1000), обработанный в режиме: Ia = 0,5 A, Uа= 3,5 кВ, t = 3 мин, GAr = 0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р = 26, Па.

При увеличении силы тока на аноде и времени обработки происходит увеличение количества переориентированных к внешнему слою волоса положительно заряженных функциональных групп кератина коркового слоя, что приводит к поляризации кортекса в целом. При этом отрицательно зарядившиеся чешуйки кутикулы волоса притягиваются положительным зарядом внутри волоса и стремятся вернуться в первоначальное положение, уменьшая тем самым эффект воздействия ВЧ плазмы на осветление волоса.

После воздействия на волос потока плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления происходит увеличение кислотной и щелочной емкости волоса.

Вследствие разрушения межмолекулярных связей, сформированными активными группами кератина образуются свободные группы кислотного и основного характера. В дальнейших технологических процессах выделки велюра такие условия способствуют более интенсивному взаимодействию кератина с химическими веществами, что приводит к получению полуфабриката с улучшенными свойствами.

Рассматривалось влияние плазмообразующего газа при НТП обработке на стойкость волоса к кислотной и щелочной обработке. На основе этих исследований построены зависимости кислотной и щелочной растворимости волоса от вида плазмообразующего газа. Из экспериментальных данных установлено, что обработка в аргоновой плазме способствует увеличению показателей кислотной и щелочной растворимости волоса, что говорит о большей реакционной способности волоса. Далее для всех исследований свойств волосяного покрова и кожевой ткани в качестве плазмообразующего газа использован аргон.

Растворимость волоса в щелочи и кислоте определяли для оценки характера межмолекулярных связей, которые подвергаются расщеплению или формированию в результате плазменной обработки. Пигментированный волос обладает меньшей щелочной растворимостью, чем непигментированный.

Особенностью структуры пигментированного кератина является наличие наряду с цистиновыми поперечными ковалентными связями, дополнительных индолилхиноновых поперечных связей, которые обуславливают большую химическую устойчивость пигментированного волоса.

Известно, что под действием сильной щелочи и температуры могут подвергаться разрушению полипептидные, дисульфидные и водородные связи, разрыв которых ведет к увеличению растворимости кератина в щелочи.

Максимальная растворимость наблюдается у образцов после осветления и обработки неравновесной низкотемпературной плазмой. Растворимость волоса в кислоте является показателем изменений в соотношении пептидных и водородных связей. Однако увеличение щелочной растворимости волоса не сказывается на прочности пигментированного волоса при разрыве.

пигментированных кератинов, наряду с обычными межцепочечными дисульфидными поперечными связями, дополнительные поперечные связи, сообщает кератину повышенную химическую устойчивость, по сравнению с кератинами непигментированного волоса. Железо (II) связывается с меланином по месту химических групп, составляющих хромофорную систему пигментированного волоса и, тем самым, обеспечивает целенаправленное обесцвечивающее действие окислителя с минимальным деструктивным воздействием на кератин.

Структурные изменения в волосяном покрове шубной овчины под воздействием потока низкотемпературной плазмы исследовали методом рентгеноструктурного анализа. Результаты представлены на рисунке 4а и 4б.

Рисунок 5 – Дифрактограммы структурных изменений контрольного и обработанного плазмой (Ia = 0,5 A, Uа= 3,5 кВ, t = 3 мин, GAr = 0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р = 26,6 Па) образцов волосяного покрова велюра после процесса осветления.

Степень упорядоченности аморфной составляющей оценивали по полуширине дифракционных максимумов. Установлено, что в обработанном плазмой образце степень упорядоченности немного выше, чем в контрольном образце, что свидетельствует об упорядочивании аморфной фазы осветленного волоса, приводящей к повышению прочности волоса на разрыв.

Изменение массовых долей жировых и минеральных веществ в образцах определяли на всех стадиях технологического процесса выделки велюра. Сырье шубной овчины имеет повышенную зажиренность волосяного покрова и кожевой ткани, затрудняющую проведение процесса осветления. В процессе выделки велюра применяются различные способы обезжиривания.

Удаление природных жиров из волосяного покрова и кожевой ткани, после процесса пикелевания проводится нейтрализацией сырья и повторным его пикелеванием. В данной работе процесс осветления проводится непосредственно после процесса пикелевания. Плазменная обработка перед процессом осветления приводит к снижению содержания жировых веществ у опытных образцов, по сравнению с контрольными, на 31 % (таблица 1) и исключению процессов нейтрализации и дополнительного пикелевания.

Таблица 1 – Массовая доля жировых и минеральных веществ в волосяном покрове шубной овчины (Ia = 0,5 A, Uа = 3,5 кВ, t = 3 мин, GAr = 0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р = 26,6 Па).

нейтрализации протравления окисления восстановления Повышение содержания минеральных веществ у опытных образцов в сравнении с контрольными образцами на 20 % свидетельствует о том, что волосяной покров опытных образцов становится более реакционноспособным, по отношению к реагентам, используемым в процессе осветления.

Таким образом, ВЧ – плазменная обработка волосяного покрова способствует повышению качества проведения процесса осветления по сравнению с традиционной технологией. Установлено, что образцы, обработанные в режиме: Ia = 0,5 A, Uа= 3,5 кВ, t = 3 мин, GAr = 0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р = 26,6 Па перед процессом осветления имеют показатель осветления на 24 % выше, чем контрольные образцы.

Свойства кожевой ткани велюра, полученного с применением плазменной обработки сырья и контрольного, оценивали по значениям температуры сваривания, пористости, намокаемости, содержания жировых веществ, прочности на разрыв и удлинения. Контрольные и опытные образцы обрабатывались в едином дубильном растворе и при одинаковых параметрах.

Известно, что каталитическое окислительное осветление приводит к раздубливанию кожевой ткани, так как под действием пероксида водорода Сr3+ переходит в Сr6+ и этот процесс усиливается в присутствии катализаторов.

Присутствие свободного хрома в кожевой ткани приводит к потере ее прочности до 30 % (иногда вплоть до разрушения) в процессе осветления под воздействием выделившейся энергии, в результате реакции разложения пероксида водорода. Обработка пикелеванного сырья в НТП перед процессом осветления позволяет снизить концентрацию пероксида водорода и продолжительность процесса осветления, за счет чего степень отрицательного воздействия на кожевую ткань снижается. Полученные образцы готового велюра с применением НТП имеют значения прочности на разрыв на 6-9 % выше, по сравнению с контрольными.

Температура сваривания образцов полуфабриката обработанных ВЧ плазмой пониженного давления при Ia = 0,5 A, Uа = 3,5 кВ, давлении Р=26,6 Па, GAr=0,04 г/с, времени обработки t= 3 мин., выше контрольных на 5%. Это происходит за счет плазменной обработки, которая приводит к большему поглощению и связыванию кожевой тканью дубителя из ванны дубления.

Выше сказанное подтверждается значениями пористости и намокаемости кожевой ткани. Пористость и намокаемость кожевой ткани обработанных плазмой образцов повышается. Максимального значения эти показатели достигают при параметрах плазменной обработки Р = 26,6 Па, время обработки 3 мин, Ia = 0,5 A, Uа = 3,5 кВ, GAr = 0,04 г/с, f = 13,56 МГц.

При таких параметрах наблюдается улучшение технологических свойств шубной овчины, ускорение жидкостных процессов, а отбеленный полуфабрикат приобретает лучшую эластичность и мягкость. При увеличении силы тока на аноде до 1,0 А, кожевая ткань приобретает гидрофобные свойства и имеет минимальную пористость, что затрудняет диффузию дубителей и жировых веществ в толщу дермы.

В связи с этим исследовалось влияние плазменной обработки на содержание жировых веществ в коже и ее пористость в процессе осветления (таблица 2).

Таблица 2 – Массовая доля жира в кожевой ткани и пористость образцов после процесса дубления.

плазмой в режиме:

Ia = 0,5 A, Uа = 3,5 кВ, t = 3 мин, GAr = 0,04 г/с, Р = 26,6 Па.

Образцы, обработанные в режиме: Ia = 0,5 A, Uа = 3,5 кВ, t = 3 мин, GAr = 0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р = 26,6 Па имеют пористость на 13 % ниже, чем контрольные. Массовая доля жира в контрольном образце, после дубления 8,34 %, в образце, обработанном плазмой – 10,92 %. Это свидетельствует о большем поглощении жиров на 20% при использовании плазменной обработки, благодаря которой концентрация жиров в процессах дубления может быть сокращена.

Таблица 3 – Физико-механические свойства велюра Предел прочности при растяжении, Мпа Напряжение при лицевого слоя, Мпа Из данных, представленных в таблице 3, можно сделать вывод, что плазменная обработка позволяет регулировать физико-механические свойства кожевой ткани шубной овчины. Предел прочности при растяжении образцов, подвергнутых обработке в оптимальном режиме, выше на 6-9 %, и удлинение при разрыве на 10 % выше, по сравнению с контрольными. Обработка плазмой образцов позволила им связать большее количество дубителя и жиров в процессах дубления и жирования и, соответственно, в меньшей степени подвергаться разрушающему воздействию перекиси водорода на кожевую ткань в процессе осветления.

В четвертой главе разработана технология осветления волосяного покрова шубной с предварительной обработкой ВЧ – плазмой пониженного давления, которая позволяет снизить первоначальную концентрацию химических реагентов, увеличить прочностные характеристики полуфабриката и сократить продолжительность процессов.Выпущены опытнопромышленные партии велюра по предложенной технологии (рис.6). Перед процессом осветления сырье подвергалось плазменной обработке в выбранном оптимальном режиме. Полученный полуфабрикат, обработанный неравновесной низкотемпературной плазмой пониженного давления перед процессом осветления, обладает лучшими механическими и эксплуатационными свойствами, а именно равномерным окрасом волосяного покрова и кожевой ткани, повышенным на 9% пределом прочности на разрыв и удлинением на разрыв на 10 %.

Предложенная технология осветления велюра является наиболее рациональной, не нарушает традиционную последовательность процессов и применима на большинстве предприятий меховой отрасли.

Экономический эффект от внедрения плазменной обработки в технологию выделки велюра составил 850 тыс. руб. в год.

Рисунок 6 – Схема технологического процесса осветления Установлено, что плазменная обработка повышает диффузионную способность пероксида водорода, разрушающего хромофорные группы меланина без деструкции кератина волосяного покрова, что позволяет получить равномерно осветленный волосяной покров.

низкотемпературной плазмы пониженного давления на депигментацию волосяного покрова в процессе осветления шубного сырья Найден оптимальный режим обработки волосяного покрова шубной овчины ВЧ – плазмой пониженного давления перед процессом осветления:

Ia = 0,5 A, Uа = 3,5 кВ, t = 3 мин, GAr = 0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р = 26,6 Па, при котором достигается максимальный эффект обесцвечивания волосяного покрова 78%.

Выявлено, что воздействие неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления позволяет интенсифицировать процесс осветления, снизить концентрацию окислителя и продолжительность процесса, а также позволяет повысить температуру сваривания кожевой ткани на 3 – 5 % и предел прочности при растяжении на 6-9 %.

Разработана технология получения велюра с однотонным волосяным покровом из сырья с неравномерной природной окраской, пониженной концентрацией окислителя и сокращенной продолжительностью процесса осветления, за счет комплексного воздействия плазменной обработки на волосяной покров и кожевую ткань.

Научные статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК РФ:

1. Антонова М.В. Применение НТ плазмы пониженного давления в процессе депигментирования волосяного покрова шубной овчины/ М.В.Антонова, Г.Н.Кулевцов, И.Ш.Абдуллин // Кожевенно-обувная промышленность.- 2009.- №1.- С.32-33.

2. Антонова М.В. Применение низкотемпературной плазмы пониженного давления для повышения качества процессов отбеливания шубной овчины / М.В. Антонова, Г.Н. Кулевцов, И.Ш.Абдуллин И.Х.

Исрафилов // Вестник Казанского технологического университета: № 4.Казань: Изд-во Казан.гос.технол.ун-та, 2009.- С. 114-117.

Научные статьи и материалы научных конференций:

1 Антонова М.В. Применение низкотемпературной плазмы пониженного давления в процессе отбеливания меховой овчины / М.В.

Антонова, И.Ш. Абдуллин, А.Ф. Рахимов, Г.Н. Кулевцов // Новые технологии и материалы легкой промышленности. Сборник статей III международной научно- практической конференции студентов и молодых ученых.- Казань, КГТУ.-2007.-С.11-14.

2. Антонова М.В. Технология получения светлых тонов на модифицированном НТП полуфабрикате шубной овчины / М.В. Антонова, И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Кулевцов // Научная сессия КГТУ- Казань, КГТУ.-2008.С.304.

3. Антонова М.В. Разработка технологии крашения с помощью физической модификации пигментированного волосяного покрова шубной овчины / М.В. Антонова, И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Кулевцов, Р.Р. Мингалеев // Новые технологии и материалы легкой промышленности: IV Международная научно-практическая конференция студентов и молодых ученых: сборник статей. - Казань: Изд-во Казан. гос. технолог. ун-та, 2008. – С.36-39.

4. Антонова М.В. Разработка технологии отбеливания меховой овчины с применением оптического отбеливателя фирмы «ENERGOLUKS» / М.В. Антонова, Г.Н. Кулевцов, Р.Р. Мингалиев // Новые технологии и материалы легкой промышленности. Сборник статей 4 международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых: Казань.

КГТУ.- 2008.-С.67-69.

5. Антонова М.В. Депигментирование волосяного покрова шубной овчины с применением низкотемпературной плазмы пониженного давления / М.В. Антонова, И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Кулевцов // Современные проблемы текстильной и легкой промышленности. Международная научно-техническая конференция: Тезисы докладов. 4.1 Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности. М., 2008.- С. 6. Антонова М.В. Использование плазменной обработки для повышения светостойкости окрашенных шубных овчин / М.В. Антонова, И.Ш.

Абдуллин, Г.Н.Кулевцов, М.Р. Галлямов // Научная сессия. - КГТУ.-2009.С.268.

7. Антонова М.В. Влияние низкотемпературной плазмы пониженного давления на светостойкость окрашенной шубной овчины. / М.В. Антонова, И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Кулевцов // Новые технологии и материалы легкой промышленности. Сборник статей 5 международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых, Казань. КГТУ.- 2009.-С.40-42.

8. Антонова М.В. Разработка технологии отбеливания меховой овчины с применением оптического отбеливателя «THREETEX ОВ» фирмы «ENERGOLUKS» / М.В. Антонова, Г.Н. Кулевцов, Р.Р. Мингалиев // Новые технологии и материалы легкой промышленности. Сборник статей международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых, Казань. КГТУ.- 2009.-С.49-52.

9. Антонова. М.В. Моделирование пористой структуры натурального коллагенсодержащего материала, модифицированного в потоке ВЧ плазмы пониженного давления / М.В. Антонова, И.Ш. Абдуллин, Э.Ф. Вознесенский, И.В. Красина // Прикладные аспекты химической технологии полимерных материалов и наносистем (Полимер - 2009): материалы III Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 29-30 мая 2009 года / Алт.гос.техн.ун-т., БТИ. – Бийск: Изд-во Алт.гос.техн.унта, 2009. – С. 16-19.

10. Антонова М.В. Применение плазменной обработки в процессах выделки шубной овчины / М.В. Антонова, И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Кулевцов // Республиканская школа студентов и аспирантов «Жить в XXI веке»:

Материалы конкурса студенческих научно- исследовательских работ.- Казань:

Изд-во Казнск.гос.технол.ун-та., 2009.- С.250-252.

11. Антонова М.В. Влияние режимов плазменной обработки на технологические свойства овчины / М.В. Антонова, Гарифуллина А.Р. // «Кожа и мех в XXI веке» Технология, качество, экология, образование: материалы V научно – практической конференции 14-18 сентября 2009 года г. Улан-Удэ:

Изд-во ВСГТУ, 2009.-С.46-49.

12. Антонова М.В. Накопление эффекта модификации при ВЧЕ плазменной обработке натуральных кожевенных материалов / М.В. Антонова, Э.Ф. Вознесенский // Мавлютовские чтения. Всероссийская молодежная научная конференция. Материалы конференции: г. Уфа, том 2, 2009 – С. 195Выражаю благодарность научному консультанту к.т.н. Кулевцову Г.Н.

за участие в проведении экспериментов и обсуждении результатов.

Офсетная лаборатория КГТУ 420015 г. Казань, ул. К. Маркса,