автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.05, диссертация на тему:Технология депигментирования волосяного покрова шубной овчины с применением неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления

На правах рукописи

ои^""

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

1 О ЛЕК 2009

003488306

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», гЛСазань

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 уу/ Сысоев В. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Качество велюра в главной степени определяется эксплуатационными свойствами кожевой тканн 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 техно логии 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 20072012 г.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 научно-исследовательских работ в области модификации композитных материалов с использованием электрофизических, электрохимических, сверхкритических флюидных методов, в центре коллективного пользования научным оборудованием «Наноматсриалов 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:

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

2) экспериментальные исследования процессов дспигмептирования волосяного покрова в технологии выделки велюра;

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

4) 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: фотоколоримстрии, 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 1а= 0,5 А, напряжение на аноде иа=3,5 кВ, время обработки

4

{= 3 м ин, расход плазмообразующего газа 0Аг= 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 1а= 0,5 А, иа=3,5 кВ, X = 3 мин, = 0,04 г/с, Г=13,5б 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-

На защиту выносятся:

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

5

экспериментальных результатов, в разработке технологических процессов с применением высокочастотной плазмы пониженного давления.

Апробация работы и публикации.

Результаты работы докладывшшсь 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).

! ; . Орнрвцые 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 пнсдсипн раскрыта шдуалыюсть диссертационной работы, сформулированы цели и задачи диссертации, дана структура диссертационной работы, показана научная новизна и практическая значимость работы.

В нерпой глппе рассмотрены назначение и сущность процессов отбеливания в производстве велюра, представлен обзор и анализ новых химических материалов н 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 1а= 0,1-1,0 А, напряжение на аноде Ua=3,0- 7,0 кВ; продолжительность обработки (т) 1-10 мин; рабочее давление в разрядной камере (Р) 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 (Ре2+.) 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

от силы тока (1а, А), напряжения на аноде ((Ла, кВ) и времени воздействия (1, мин) ВЧ - плазмы на пигментированный волосяной покров велюра (рис. 1, 2).

70

3 3,5 4 4,5 5 5,5 в в.5 7 Напряжение на аноде, кВ

—♦—0,4 А 0,5 А -*-0,в А -»-0,7 А

а)

0,1 0,3 0,5 0,7 0,6

Сила анодного тока , Л

-*-и=3 кВ -а-и=3,5 кВ -»-1>= в кО -ж-и» 7 кВ

б)

Рисунок 1 - Зависимость показателя осветления образцов шубной овчины обработанных ВЧ - плазмой пониженного давления, а) от напряжения на аноде Оа, кВ; б) от силы тока на аноде 1а, Л (I = 3 мин, 0Аг = 0,04 г/с, Г= 13,56 МГц, Р = 26,6 Па), У/к=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.

Время еоадсйстеия ВЦ - плазмой, мин 0,4 А —•—0,5 А А 0,7 А

а)

0.5 0,55 0,6 Сила тока на аноде,А

О,

■■■4—1 мин «■♦-3 мин ■ 4 5 мим ■ ■><■ -7 мин б)

Рисунок 2 - Зависимость показателя осветления образцов шубной овчины обработанных ВЧ - плазмой пониженного давления: а) от времени воздействия мин; б) от силы тока на аноде 1а, А (иа=3,5 кВ, вАг = 0,04 г/с, 3,56 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 САг =! 0,04'17с, частоте генератора £=13,56 МГц, давлении Р = 26,6 Па, позволяет; сДелйть выбор режима, при котором достигаются наилучшие показатели осветления: 1а = 0,5 А, иа = 3,5 кВ, I = 3 мин, 0Аг = 0,04 г/с, Г=13,56 МГц, Р = 26,6 Па. При данном режиме показатель осветления опытной партии составил в среднем 78 %, что на 24 % больше чем у контрольных образцов.

Проведено планирование эксперимента по параметрам плазменной обработки: сила тока на аноде 1а = 0,1-1,0 А, напряжение на аноде иа=3,0-7,0 кВ, время обработки 1=1-5 мин.

Рисунок 3 - Оптимизация параметров плазменной обработки шубной

овчины.

Определяющим параметром выбран показатель осветления волосяного покрова велюра. По результатам проведенных исследований проведена

9

оптимизация технологических параметров плазменной обработки волосяного покрова. С помощью пакета программ 81айзйса 6.0 проведен расчет оптимальных режимов плазменной обработки, из которых установлено, что наиболее оптимальным является режим 1а = 0,5 А, иа = 3,5 кВ, 1=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. 46). 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).

а) б)

Рисунок 4 - Микрофотографии остевого волоса шубкой овчины: а) контрольный образец (* 1000); б) опытный образец (*1000), обработанный в режиме: 1а = 0,5 А, (Ла= 3,5 кВ, г = 3 мин, вАг = 0,04 г/с, £=13,56 МГц, Р - 26,6 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 веряуться 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 коналентными связями; дополнительных индолилхиноновых поперечных связен, 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 пепгидных и водородных связей. Однако увеличение щелочной растворимости волоса не сказывается на прочности пигментированного волоса при разрыве. 1

Меланин, образуя между полипептидными цепочками пигментированных кератинов, наряд/ с обычными межцепочечными дисульфидными поперечными связями, дополнительные поперечные связи, сообщает кератину повышенную химическую устойчивость, по сравнению с кератинами непигментированного волоса. Железо (И) связывается с меланином по месту химических групп, составляющих хромофорную систему пигментированного волоса и, тем самым, обеспечивает целенаправленное обесцвечивающее действие окислителя с минимальным деструктивным

11

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 46.

§ Ё

1.4* 1Л 4 И |

Мсжплоскостмое расстояние, им

а)

' - .

Мсжшшскостнос расстояние, им

б)

Рисунок 5 - Дифрактограммы структурных изменений контрольного и обработанного плазмой (1а = 0,5 А, 11а= 3,5 кВ, I = 3 мин, Одг = 0,04 г/с, М3,56 МГц, Р - 26,6 Г1а) 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 нейтрализация и дополнительного пикелевания.

Таблица 1 - Массовая доля жировых и минеральных веществ в волосяном покрове шубной овчины (1а = 0,5 А, 11а = 3,5 кВ, 1 = 3 мин, вЛг = 0,04 г/с, Г=13,56 МГц, Р = 26,6 Па).'_

Образцы Массовая доля жировых веществ, % Массовая доля минеральных веществ, %

контр опыт контр опыт

После нейтрализации 1,71 1,42 4,75 5,58

После протравления 1,74 1,61 4,59 5,56

После окисления 1,54 1,34 5,94 6,14

После восстановления 1,38 1.25 5,65 6,37

Повышение содержания минеральных веществ у опытных образцов в сравнении с контрольными образцами на 20 % свидетельствует о том, что волосяной покров опытных образцов становится более реакционно-способным, 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: 1а = 0,5 А, иа= 3,5 кВ, 1 = 3 мин, Одг = 0,04 г/с, Г=13,5б 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 год действием пероксида водорода С г31 переходит в Сгб+ 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

13

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 1а = 0,5 А, Ш = 3,5 кВ, давлении Р=26,б Па, 0Аг=0,04 г/с, времени обработки с- 3 мин., выше контрольных на 5%. Это происходит за счет плазменной обработки, которая приводит к большему поглощению и связыванию кожсвой 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 Г1а, время обработки 3 мин, 1а "0,5 А, 1га = 3,5 кВ, САг = 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 пластичность 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 п кожг и се пористость в процессе осветления (таблица 2).

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

Образец Массовая доля жира, % Пористость, %

Контрольный ¡5,34 65,49

Обработанный ВЧ плазмой в режиме: 1а = 0,5 А, Ш - 3,5 кВ, 1 = 3 мин, 0Лг = 0,04 г/с, Р = 26,6 Па. 10,92 62,78

Образцы, обработанные в режиме: 1а = 0,5 А, Ш = 3,5 кВ, 1 = 3 мин, бдг= 0,04 г/с, £=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

Показатели Контрольный образец 1а = 0,5 А, Ua= 3,5 kB, t = 3 мин, GAr = 0,04 г/с f=13,56 МГц, Р = 26,6 Па.

Предел прочности при растяжении, Мпа 9,80 10,50

Удлинение при разрыве, % 47,50 64,00

Напряжение при появлении трещин лицевого слоя, Мпа 8,60 9,20

Средняя толщина, мм 1,31 1,31

Из данных, представленных в таблице 3, можно сделать вывод, что плазменная обработка позволяет регулировать физико-механические свойства кожеиой 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 опытно-промышленные партии велюра по предложенной технологии (рис.б). 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.

1 Пикелевание

г

Плазменная обработка

5

Нейтрализация

Протравление

Окисление

Восстановление

' | Пикслеванис

Рисунок 6 - Схема технологического процесса осветления

Пмводы.

Установлено, что плазменная обработка повышает диффузионную способность псроксида водорода, разрушающего хромофорные группы меланина без деструкции кератина волосяного покрова, что позволяет получить равномерно осветленный волосяной покров!

Предложен механизм воздействия неравновесной 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: 1а = 0,5 А, иа = 3,5 кВ, I = 3 мин, САг = 0,04 г/с, Г=13,5б 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 окислиггеля 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.Щ.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 огбеливания меховой овчины I 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, P.P. 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 «ENERGOLUK.S» / М.В. Антонова, Г.Н. Кулевцов, P.P. 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. Депигментарование волосяного покрова шубной овчины с применением низкотемперату рной 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. 119,

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 OB» фирмы «ENERGOLUKS» / М.В. Антонова, Г.Н. Кулевцов, P.P. Мингалиев // Новые технологии и материалы легкой промышленности. Сборник статей 5 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 наносистсм (Полимер - 2009): материалы III Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых 29-30 мая 2009 года / Алт.гос.тсхн.ун-т., БТИ. - Бийск: Изд-во Алт.гос.техн.ун-та, 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.тсхнол.уп-та., 2009,- С.250-252.

11. Антонова М.В. Влияние режимов плазменной обработки на технологические свойства овчины / М.В. Антонова, Гарнфуллина 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. 195-

Выражаю благодарность научному консультанту к.т.н. Кулевцову Г.Н. за участие в проведении экспериментов и обе; гзультатов.

196.

СОИСКАТЕЛЬ Заказ № J/&0_

Антонова М.В Тираж 100 экз.

Офсетная лаборатория КГТУ

420015 г. Казань, ул. К. Маркса, 68

Список сокращений и обозначений

Введение

Глава 1. Анализ состояния методов осветления пигментированного волосяного покрова шубной овчины

1.1 Характеристика и свойства волосяного покрова шубной овчины и его строение

1.2 Методы химической обработки волоса шубной овчины в процессах выделки велюра

1.3 Физическая модификация волосяного покрова шубной овчины при осветлении

1.4 Задачи диссертации

Глава 2. Описание ВЧ - плазменной установки и методик проведения экспериментов

2.1 Выбор и характеристика объектов исследования

2.2 Описание экспериментальной ВЧ - плазменной установки и методика обработки объектов исследования ВЧ — плазмой пониженного давления

2.3 Методики проведения экспериментальных исследований влияния ВЧ — плазмы пониженного давления на процессы отбеливания

2.4 Методы статистической обработки результатов экспериментов

Глава 3 Исследования влияния ВЧ - плазмы пониженного давления на пигментированный волосяной покров и кожевую ткань шубной овчины в процессах осветления

3.1 Основы высокочастотной плазменной обработки

3.2 Исследование процессов депигментирования волосяного покрова шубной овчины с применением неравновесной низкотемпературной плазмы в технологии выделки велюра

3.3 Исследование влияния процесса осветления на кожевую ткань шубной овчины, предварительно обработанной ВЧ- плазмой пониженного давления

3.4 Влияние неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления на физико-механические и структурные характеристики пигментированного волосяного покрова на стадиях выделки велюра

Глава 4 Разработка технологии депигментирования волосяного покрова шубной овчины с применением неравновесной низкотемпературной плазмы

4.1 Разработка технологического процесса получения шубного полуфабриката с применением высокочастотной плазмы пониженного давления

4.2 Разработка технологии обесцвечивания волосяного покрова шубной овчины с применением ВЧ - плазмы пониженного давления в процессах выделки велюра

Выводы

В климатических условиях России широким спросом пользуются изделия из велюра. Качество мехового 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 мехового 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 20072012 г.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 научно-исследовательских 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 мехового велюра.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

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

2) экспериментальные исследования процессов депигментирования волосяного покрова в технологии выделки мехового велюра;

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

4) разработка процесса осветления волосяного покрова мехового велюра с применением ВЧ - плазмы пониженного давления.

Методы и объекты 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 мехового 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 1а= 0,5 А, напряжение на аноде Ua=3,5 кВ, время обработки t = 3 мин, расход плазмообразующего газа Gai-= 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 1а= 0,5 A, Ua-3,5 кВ, t = 3 мин, GAr = 0,04 г/с, £=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 выдёлки велюра составил <350 тыс. руб.

На защиту выносятся;

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 меланокератины пигментированного волосяного покрова.

5. Технология выделки мехового 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 технологического процесса осветления 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.

В первой главе рассмотрены назначение и сущность процессов осветления в производстве велюра, представлен обзор и анализ новых химических материалов и методов, применяемых в процессах осветления и крашения меха. Проведен анализ возможности применения высокочастотной плазменной обработки в данных процессах с целью модификаций 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 осветления. Приведена принципиальная схема экспериментальной высокочастотной плазменной установки для обработки натуральных высокомолекулярных материалов. Входные параметры плазменной установки варьировались в следующих пределах: сила тока на аноде 1а= 0,1-1,0 А, напряжение на аноде Ua=3,0- 7,0 кВ; продолжительность обработки (т) 1-10 мин; рабочее давление в разрядной камере (Р) '13,3-30 Па и расход плазмообразующего газа (G) 0,02-0,06 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 осветления 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 осветления волосяного покрова шубной овчины с применением неравновесной г низкотемпературной плазмы. Исследовано воздействие неравновесной низкотемпературной плазмы (НТП) на повышение эффективности процесса осветления пигментированного волосяного покрова шубных овчин; дан сравнительный анализ элементарных процессов взаимодействия ВЧЕ - разряда в объеме тела. 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

11 пониженного давления на технологические, физико-механические и структурные характеристики волосяного покрова и кожевой ткани велюра в процессах депигментации.

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 волосяного покрова и кожевой ткани полуфабриката, сократить продолжительность процесса осветления волосяного покрова.

11

ВЫВОДЫ

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.

Предложен механизм воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления на депигментирование волосяного покрова в процессе осветления шубного сырья.

Найден оптимальный режим обработки волосяного покрова шубной овчины ВЧ — плазмой пониженного давления перед процессом осветления: 1а = 0,5 A, Ua = 3,5 кВ, t = 3 мин, G^ = 0,04 г/с, f=13,56 МГц, Р = 26,6 Па, при котором обеспечивается максимальный эффект осветления волосяного покрова до 78%.

Выявлено, что воздействие неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления позволяет интенсифицировать процесс >v 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.

1. Страхов И.П., Шестакова И.С., Куциди Д.А. и др. Химия и технология кожи и меха. М.: Легкая индустрия, 1979. - 504 с.

2. Подготовительные процессы в производстве кожи и меха.

3. A.В.Островская, Н.В.Светлаков Учебное пособие КГТУ. Казань, 2002.128с.

4. Белякова В.И. Технология меха и шубной овчины / В.И.Белякова,

5. B.Г.Зуева, Л.Н.Курлатова. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.-248с.

6. Райх Г. Коллаген. М.: Легкая индустрия, 1969. - 328с.

7. Павлов С.А., И. С.Шестакова, А.А.Касьянова Химия и физика высокомолекулярных соединений в производстве искусственной кожи, кожи и меха, М.-«Легкая индустрия», 1976. 528 с.

8. Эткин Я.С. Товароведение пушно мехового сырья и готовой продукции: Учеб. для кадров массовых профессий. — М.: Легпромбытиздат, 1990-368 е.: ил.

9. Хлудеев К.Д., Баканенков И.В. Шерсть, кожевенное и пушно — меховое сырье. М.: Экономика, 1968. - 200 с.

10. Стефанович И.П. и др. Товароведение овчинно шубных полуфабрикатов и изделий. - М.: Легкая индустрия, 1972.- 284 с.

11. Царева В.Н. Товароведение пушно — мехового сырья и готовой продукции. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. — 320 ct

12. Церевитинов Б.Ф , Беседин А.Н. Товароведение пушно меховых товаров.- М.: Экономика,. 1970 - 325 с.

13. Щур A.M. Высокомолекулярные соединения: Учебник для университетов.- М.: Высшая школа, 1981.- 656 с.

14. Аржанов С.А., Бакеев Н.Ф., Кабанов В.А. Надмолекулярная структура аморфных полимеров // Высокомолекулярные соединения. -1973.-№15- С. 154167.

15. Ермоленко И.Н., Люблинер И.П., Гулько Н.В. Элементосодержащие угольные волокнистые материалы .- Минск : Наука и техника, 1982.- 272с.

16. Царева В.Н. Товароведение пушно — мехового сырья и готовой продукции. -М.: Легкая индустрия, 1974. 350 с.

17. Горбунова JI.C., Рогачев Н.В., Васильева Л.Г., Колдаев В.М. Первичная обработка шерсти. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. — 352 с.

18. Мендельсон Д.А. Новые данные в .химии белков волоса, М.: Легкая индустрия, 1964. 48 с.

19. Николаев А. И. Основы шерстоведения. — М.: Государственное издательство технической и экономической литературы по вопросам заготовок, 1949.-195 с.

20. Хердт X., Хердт Н. Основы выделки, крашения и отбеливания меха с химическими материалами компании «Lowenstein». Новосибирск: «Агенство «Сибпринт», 2004. - 227 с.

21. Страхов И.П. Химия и технология кожи и меха / И.П. Страхов, И.С. Шестакова, Д.А. Куциди. М.: Легпромбытиздат, 1985. — 496 с. г

22. Павлов С.А. Химия и физика высокомолекулярных соединений в производстве кожи и меха / С.А. Павлов, Н.В. Чернов, И.С. Шестакова, А.А. Касьянова. М.: «Легкая индустрия», 1966. — 481 с.

23. Стефанович И.П. Технология меха. Изд-во «Легкая инд-я», 1967, 295 с.

24. Астберн У.Т. Основы о структуре текстильных волокон, М.: Гизлегпром, 1936.-230 с.

25. Александер П.А., Хадсон Р.Ф. Физика и химия шерсти, М.: Гизлегпром, 1935.-350с.

26. Садиков B.C. Курс биологической химии, Л. 1935. — 260 c.*v

27. Матюшина Е.В. Изменение свойств волосяного покрова меха в процессах обработки, М.: Легкая индустрия, 1969. — 47 с.

28. The Structure of Wollen Fibre. Fraser R.D., Lennox F.G. The Text. Journ. Austral. 1962, № 37, P. 120-123.

29. Расчет стандартного химического сродства к кератину волоса кислот различной химической природы / Кухарчик М.М. // Тез. докл. IVvl 121

30. Межрегиональной научно-практической конференции «Развитие меховой промышленности России», М.: НИИМП, 2002. — С.20.

31. Мендельсон Д.А. Химия облагораживания, отбеливания, и крашения меха. М.: Легкая индустрия, 1965. - 315 с.

32. Александер П.А., Хадсон Р.Ф. Физика и химия шерсти. — М.: Гизлегпром, 1958. -255 с.

33. Бармина К.А., Павлов С.А. Меховая промышленность. М.: ЦИНТИЛегпром, 1962, № 2. - С.6.

34. Новое в технологии отбеливания, меховых шкурок. Гррячев С.Н., Григорьев Б.С., Комиссарова Л.А. и др. // Тез. докл. IV Межрегиональной научно-практической конференции «Развитие меховой промышленности России» », М.: НИИМП, 2002. С. 18-19.

35. Состав для отбеливания меховых шкурок. Пат. 2255111 Россия, МПК С 14 С 1/00, D 06 L 3/00 ОАО «НИИ» меховой промышленности, Григорьев Б.С., Богданов Н.В., Комиссарова Л.А., Фомина Л.А., Маракова Т.И., Игнашина Т.П., Богданова М.Б., Пятак Е.Н.

36. Зурабян К.М., Байдаков Л.И. Отделка кож. -М.:Легпромиздат, 1984.170 с.

37. Чацкий П.И. Технология крашения меха и шубной овчины. М.: Легкая индустрия, 1980. - 190 с. , ?

38. Сергеев Т.А. Новое в крашении шубной овчины и мехового велюра. — М.: Меховая промышленность, 1976, 33 с.

39. Чацкий П.И. Новое в технологии крашения меха. М.: Легкая индустрия, 1974. -175 с.

40. Мельников Б.Н., Морыганов А.Б., Калинников Ю.А. Теория и практика высокоскоростной фиксации красителей на текстильных материалах. М.: Легкая индустрия, 1987. - 287 с.

41. Степанов Б.И. Введение в химию и технологию органических красителей. —М.: Химия, 1971.- 448 с.

42. Вектарман К. Химия синтетических красителей. — М.: Госкомиздат, 1956.- С.157 —214.

43. Страхов И.П. Отделка кож. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.-360 с.

44. Озаркина Т.Т., Дроздова Н.Э., Жук В.М., Литвин Б.Л., Л^чкевич Е.Р., Гладкина К.П.; Ивано-Франковская фирма "Барва" Кислотные дисазокрасители для натуральной кожи. -N 4940044/05 Заявл. 30.5.91., Опубл. 15.7.94.

45. Lamm Gunther, Reichelt Helmut, Wiesenfeldt Matthais; BASF AG Verdoppelte shure Azofarbstoffe mit einer kupplungskomponente ais der Hudroxypyridonreine sowie deren Zwischenprodukte. -N 4416266.9 Заявл. 7.5.94., Опубл. 9.11.95.

46. Стефанович И.П. Технология меха, издательство Легкая индустрия, 1967. -295 с.

47. Петрова И.Н., Коновалова З.В., Жоржолиани Т.И. Светостойкость активных и кислотных красителей на натуральной коже хромового дубления //Изв. Вузов. Технология легкой промышлености. 1986. № 2. С. 38-41.

48. Батурина И.Ю., Калинников Ю.А. Термодинамическое описание адсорбции кислотных красителей шерстью' из водно-солевого раствора, Иваново.: Институт химии растворов РАН, 1998. 110 с.

49. Андронина Ю.Н. Технология выделки и крашения меха. М.: 1981,230 с.

50. Чекалин М.А. Химия и технология органических красителей и промежуточных продуктов, Л.: 1980, 267 с. •

51. Чацкий П.И., Голанд Н.И. Окислительное крашение меха в светопрочный цвет без применения пирокатехина. — КОП, 1974, № 3 С.29-33.

52. Козарь О.П. Разработка способов интенсификации окраски натурального меха. Автореферат диссертации кандидата технических наук: 05.19.05 / / Киевский государственный университет технологий и дизайна. К., 1999.- 16 с.

53. Петрова И.Н. Влияние применения активных красителей на повышение потребительских свойств натуральной кожи хромового дубления/УМежвуз. Сб.: Качество промышленных товаров и методы их оценки. М., 1983, С 35-37.

54. Абдуллин И.Ш., Кулевцов Г.Н., Семенов Д.М., Каримова Л.И., Гарипова О.Н. Применение высокочастотной плазмы пониженного давления в процессах крашения овчины // КОП. 2002 № 3.02 С.35-36.

55. Alan J. Rubin. Chemistry of wastewater technology. —M.: Химия, 1983. — 360 с. '

56. Абдуллин И.Ш., Кулевцов Г.Н., Семенов Д.М., Каримова Л.И., Гарипова О.Н. Применение высокочастотной плазмы пониженного давления в процессах крашения кожевой ткани овчины // КОП. 2002 № 5 С.32-34.

57. Исследование возможности тонирования волосяного покрова меха. Бычкова И.Н., Есина Г.Ф., Кухарчик М.М., Чурсин В.И.// Тез. докл. IV Межрегиональной научно-практической конференции «Развитие меховой промышленности России» », М.: НИИМП, 2002. С.17-18.

58. Бычкова И.К. Разработка отделочных композиций на базеjvфибриллярных белков для использования в производстве меха: Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Моск. гос. ун-т дизайна и технологии, М.: 2005, 24 е., ил.

59. Особенности крашения волосяного покрова меховой овчины триадами кислотных красителей. Шпак Н.В., Морозова О.С. // Новое в меховом производстве, М.: ОАО «НИИМП», 1999. С.39-43.

60. Арцимович JI.A. Атомная физика и физика плазмы. М.: Наука, 1978.302с.

61. Артамонов Б.А, Волков Ю.С., Дрожалова В.И. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. М.: Высшая школа, 1983. — 240 с.

62. Исследование возможности использования новых отечественных препаратов для повышения водостойкости кожи и меха. Чечварина Л.И., Чибаева JI.M. Никишова М.А. // Новое в меховом производстве, М.: ОАО «НИИМП», 1999. С.46-48.

63. Патент ФР2 19516961 С14С 9/00

64. Патент ФР2 44223441 С14С 9/00

65. Интенсификация процесса дубления меховых шкур. Я.А. Пурим, М.В. Соколова. Научно-исследовательские труды, сбор. 7 М.: Гизлегпром, 1956. 179 с.

66. Использование водорастворимого полимера в подготовительных процессах обработки меховой овчины. Пятак Е.Н. // Тез. докл. XIV международного конгресса специалистов меховой промышленности, М.: ЦНИИИТЭИлегпром, 1990. — С. 10-11.

67. Страхов И.П., Левенко П.И., Шифрин И.Г. Ионизирующие излучения в коже венной промышленности. М.: Легкая индустрия, 1973. — 230 с.

68. Артамонов Б.А., Волков Ю.С., Дрошалова В.И. и др. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. М.: Высшая школа. - 1983.—т. 1. - С. 153. ' '

69. Брегер А.Х. Основы радиационно-химического аппаратостроения, М., Атомиздат, 1967, 498 с.

70. Влияние ядерных излучений на материалы, М., Судпромгиз, 1961. —235 с.л

71. Князев В.К. и др. Радиационная стойкость материалов радиотехнических конструкций. Справочник, М., Советское радио, 1974. — 320 с.

72. Махлис Ф.А. Радиационная физика и химия полимеров, М., Атомиздат, 1972. 256 с.

73. Радиационная химия полимеров, М.: Наука, 1973. 454 с.

74. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. В 2-х Т. / Б.А.Артамонов, Ю.С.Волков, В.И.Дрожалова и др.-М.: Высшая школа,1983. -Т.2. 135 с.

75. Шифрин И.Г. Влияние вида излучения на показатели дермы шкур и кож // Кожевенно-обувная промышленность. — 1977. — №1. — С. 45 48.

76. Булгакова И.В. Страхов И.П., Ванюшкин Б.М. и др. Использование радиационно-химической технологии в производстве меха // Кожевенно-обувная промышленность. 1991. - №3. - С.9 - 10.

77. Перспективы применения озонирования для хранения пушно-меховой продукции / Комарова Л.Г., Григорьев Б.С. // Тез. докл. V Межрегиональной научно-практической конференции «Развитие меховой промышленности России» », М.: НИИМП, 2003. С.5 - 6.

78. Шапкарина Н.П., Чурсин В.И. УЗ активация в жидкостных процессах // Кожевенно-обувная промышленность. — 2002. №3. С.32 - 34.

79. Alfa ultra sound contributing to clean technology // World Leather. 1995. - 8, №6. - Pg.26.

80. Reducing the load: ultrasound in liming and unhearing // World Leather. -1995. -№7.-Pg.54-55.

81. Ультразвуковая активация жидкостных процессов кожевенного производства / Чурсин В.И. // Тез. докл. Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки, техники и экономики легкой промышленности», М.: 2000. — М.: С. 139. '

82. Чурсин В.И., Лычников Д.С. Исследование влияния ультразвукового поля на процесс хромового дубления // Кожевенно-обувная промышленность. — 1998. №3. - С.8-10.

83. Влияние рН среды на размер дубящих частиц дубового экстракта приультразвуковой обработке / Золотова С.В., Чурсин В.И. // Тез. докл.iv

84. Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки, техники и экономики легкой промышленности», М. 2000. М.: - С. 138

85. Die Anwerndung von Power — Ultrasehall in Farbung , Fettung und Nachgerbung // Leder und Hautemarkt. 1997. - №24. - P.31.

86. Влияние ультразвукового поля на размеры частиц красителей / Чурсин В.И., Назарова Т.П., Крылова С.А. и др. // Новое в меховом производстве. -2000. С.35 - 40.

87. Зайдес А.Л. Структура коллагена и ее изменения при обработках. — М.: Ростехиздат, I960. 180 с.v

88. Bell А.Т. Introduction to plasma processing / Bell A.T. // Solid State Technology. -1978. V.21. №4. - P.89 -94.

89. Craighead H.G. Textured thin film. Si solar absorbers using reactive ion etching / Craighead H.G., Howard R.F. // Journal of Applied Physics Lett. 1980. V.37. - №7. - P.653 - 655.

90. Boundur J.A. Dry process techcology (RIE) / Boundur J.A. // Journal of Vac. Science Technology. 1976. V.13. - №5. - P.1023 - 1029.

91. Прутская M.A. Эффективность модификации полимерныхдиэлектриков в тлеющем и барьерном разряде / М.А.Прутская // Тез.докл. IIItvвсесоюз.симп. по плазмохимии. Москва, 1979. - С.328 -330.

92. Токарев В.Г. Исследование плазменной модификации поверхностей полимерных материалов / В.И.Гриневич, А.И.Максимов, В.В.Рыбкин // Химия и химическая технология. 1979. Т. 12. - С. 184 - 187.

93. Stefeska М. Atmospheric -pressure plasma treatment of ultrahigh molecular weight polyethylene fibres / Stefeska M., Rahel J., Cernak M., Hudes I., Micula M.,

94. Mazur M. // Contributes. Papers of 14 th International symposium on plasma chemistry, Prague, 1999. V.3. P. 1251 - 1254.

95. Ricard A. Plasma Surface Interactions and Processing of Materials / Ricard A. // Kluwer Academic Publishers: Kluwer, 1990. P.200.t

96. Farmer A.J.D. Dielectrik barrier discharge treatment of textiles / Farmer A.J.D., Turner P.S., Dai XJ. // 14 th international symposium on plasma chemistry. -Prague, Czech Republic, 1999. V.3. P.l 131-1135.

97. Переверзев B.H. Интенсификация технологических процессов обработки меха / В.Н.Переверзев, А.Н.Беседин, В.Г.Зуева // Кожевенно-обувная промышленность. 1991. - №4. - С.5-6.

98. Садова С.Ф. Воздействие низкотемпературной плазмы на кутикулу шерстяного волокна / С.Ф.Садова // Текстильная промышленность. 1991.- №2. - С.65 - 68.г

99. Садова С.Ф. Совершенствование подготовки и печати шерстяных тканей, обработка НТП / С.Ф.Садова, С.М.Журавлева, В.И.Бондаренко и др. // Текстильная промышленность. 1999. - №11,12. - С.37 - 38.

100. Садова С.Ф. Физико- химические свойства шерсти, обработанной низкотемпературной плазмой / С.Ф.Садова, Н.Н.Баева, Л.Я.Коновалова и др. II Текстильная промышленность. 1991. - №2. - С.46 - 47.

101. А.И.Максимов. Вакуумно-плазменное и плазменно-растворное модифицирование ВМС, возможности и ограничения // Институт химии РАН, Иваново: Химические волокна №5, 2004. — 100 с.

102. Способы повышения эксплуатационной надежности меховой одежды. Федулова М.А., Лакомова Е.В., Меликов Е.Х. // Тез. докл. IV Межрегиональной научно-практической конференции «Развитие меховой промышленности России» »,М.: НИИМП. 2002.-С.25.

103. Абдуллин И.Ш., Кулевцов Г.Н., Семенов Д.М., Каримова Л.И., Гарипова О.Н. Применение высокочастотной плазмы пониженного давления в процессах крашения овчины // КОП. 2002 № 3.02 С.35-36.

104. Абдуллин И.Ш. Исследование высокочастотного диффузного разряда в процессах обработки поверхностей / НПО "Мединструмент"-Казань,1988. 75 е.- Деп. в ВИНИТИ.9.03.88.№ 1571-1389.

105. Горловский И.А., Бочарова A.M., Суворова В.Д. Лабораторный практикум по химии и технологии пигментов. — Л.: Химия. 1978. - 224 с.

106. ГОСТ 17632 72 Определение температуры сваривания.

107. Михайлов А.Н. Коллаген кожного покрова и основы его переработки. М.: Легкая индустрия, 1971. - 528с.

108. Торопцева A.M., Белогородская К.В., Бондаренко В.М. Лабораторный практикум по химии и технологии высокомолекулярных соединений. Под ред. проф. А.Ф.Николаева. Л.: Химия, 1972. - 416 с.

109. Головтеева А.А., Куциди Д.А. и др. Лабораторный практикум по химии и технологии кожи и меха. Под ред. И.П. Страхова. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. — 312с.

110. Данилкович А.Г., Чурсин В.И. Практикум по химии и технологии кожи и меха: Учебное пособие для вузов. М.: ЦНИИКП, 2000. - 413 с.

111. Михайлов A.H. Коллаген кожного покрова и основы его переработки. М.: Легкая индустрия, 1971. - 528с.

112. Торопцева A.M., Белогородская К.В., Бондаренко В.М. Лабораторный практикум по химии и технологии высокомолекулярных соединений. Под ред. проф. А.Ф.Николаева. Л.: Химия, 1972. - 416 с. ?

113. ГОСТ 9209-77 Определение предела прочности на разрыв.

114. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. М.: Наука, 1976. - 280с.

115. Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях. Теория и практика применения / И.Ш. Абдуллин, B.C. Желтухин, Н.Ф. Кашапов. Казань: Изд-во Казан, гос. унта, 2000. - 348 с.

116. Смирнов, Б.М. Возбужденные атомы / Б.М.Смирнов. М.: Энергоиздат, 1982. - 232 с. ^

117. Абдуллин, И.Ш. Исследование высокочастотного диффузионного разряда в процессах обработки поверхностей / И.Ш. Абдуллин; НПО "Мединструмент". Казань, 1988. - 75 с. - Деп. в ВИНИТИ 9.03.88, № 1571 -889.

118. Райзер, Ю.П. Высокочастотный емкостной разряд: Физика. Техника эксперимента. Приложения / Ю.П. Райзер, М.Н. Шнейдер, Н.А. Яценко. М.: Изд-во Моск. физ.-техн. ин-та, 1995.-320 с.

119. Левитский С.М. Потенциал пространства и распыление электродов в высочастотном разряде. // Журн.техн.физики. 1957.- Т.27, выц.У.- С. 10011009.

120. Антонова M.B. 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.

121. Абдуллин, И.Ш. Моделирование микроструктуры кожевенного материала на стадиях производства и при ВЧЕ-плазменной обработке. Абдуллин И. Ш, Вознесенский Э. Ф., Желтухин В. С.,Красина И.В. -Казань: Изд-во Казан, гос. технол. ун-та, 2009. — 229 с.

122. Есина, Г.Ф. Отделка меха: ч.пособие для вузов. Г.Ф.Есина, Л.Б.Санкин. -М., Легпромбытиздат, 1994.-208 с.

123. 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.