автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.05, диссертация на тему:Разработка процесса наполнения кож из неводной среды с использованием поливинилхлорида

оо На правах рукописи

н?

■ас

^ Васильева Галина Дмитриевна

РАЗРАБОТКА ПРОЦЕССА НАПОЛНЕНИЯ КОЖ ИЗ НЕВОДНОЙ СРЕДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛИВ ИНИЛ ХЛО РИДА

Специальность 05Л9.05 - Технология кожи и меха

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1998

Работа выпольр; »¿г з Восточно-Сибирском технологическом .университете

1аучныЧ руководитель: 1аучный консультант:

)фип,иальние оппон&нти:

кандидат технических наук, профессор Думнов B.C. доктор технических наук, профессор Зурабян K.M.

доктор технических наук Дубиновский М.З. кандидат технических наук Меньшиков Б.И.

Зедущее предприятие АО " РУСКОН"

Защита диссертации состоится 1998 г

¡а заседании диссертационного совета Д 053.32.01 в Мои,- гг 'осударственной академии легкой промышленности по (.г !т380б, Москва, ул. Садовническая, 33, ауд. 156

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГ'АЛП

Автореферат разослан

1998 г

'ченый секретарь диссертационного ювета доцент•

/¿to

/

,f --Л.В.Моксеег.г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы, Для выпуска конкурентоспособных кож необходимо решение важной проблемы рационального использования • сырья п химических материалов, поскольку они составляют основные затраты в себестоимости готовой кожи. При переработке шкур крупного рогатого скота повышенных развесов, а также низкосортных шкур, отличающихся неоднородностью структуры по топографическим участкам и наличием большого количества пороков, кожевенное производство сталкивается с необходимостью проведения процесса наполнения, позволяющего повысить качество кожи и выровнять ее свойства по топографическим участкам.

Применяемые для наполнения материалы придают коже лучшие раскройные свойства за счет увеличения толщины и выравнивания ее свойств по топографическим участкам, но в ряде случаев приводят к существенному снижению гигиенических свойств и выхода кож по площади.

Особенностью существующей технологии производства кожи является длительное проникание рабочих составов в структуру дермы, последующее склеивание волокон и усадка полуфабриката при удалении воды. Одним из перспективных направлений, позволяющих значительно ускорить проникание химических материалов в дерму шкуры и в то же время предотвратить интенсивное взаимодействие структурных элементов дермы при удалении воды, является использование жидких углеводородов в качестве среды при проведении технологических процессов, что обуславливает актуальность постановки исследований по разработке способа наполнения порошкообразным наполнителем поливи-шшхлоридом (ПВХ) из неводной среды.

Порошкообразный ПВХ был выбран в качестве наполнят еля ¡следствие теоретических представлений о возможности его отложения ш необходимом уровне структуры с учетом размеров структурных элементов дермы и частиц наполнителя. ПВХ является широко распространенным полимером, и во многих странах по объему производства эн занимает одно из первых мест среди прочих полимеров. Водные дис-терсии полимеров, используемые для наполнения кож, неустойчивы к действию низких температур и транспортировка их в зимнее время затруднена, что требует специальных затрат. Применяемые для наполнения синтетические дубители довольно дороги, и поэтому использование морозоустойчивого порошкообразного ПВХ, производство которого является крупнотоннажным, очевидно, будет иметь преимущество с экономической точки зрения. Кроме того, он представляет несомненный интерес как новый материал для наполнения кожи.

Современные способы проведения красильно-жировальных процессов должны отличаться рациональностью, малым расходом водь; п минимумом загрязненных отходов производства. Существующие в настоящее время в отрасли способы наполнения кож проводятся обычно в водной среде, и в сточных водах после выполнения этого процесса содержится значительное количество фенолов и других загрязняющих веществ.

Разработка новой технологии выработки кож в певодных средах позволит решить ряд проблем, стоящих перед отраслью: уменьшить расход воды и электроэнергии , длительность процессов и расход сырья, свести к минимуму количество загрязняющих веществ.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы являлось: изучение возможности использования порошкообразного ПВХ в качестве нового наполнителя для кож;

разработка подходов и способов введения порошкообразного наполнителя ПВХ в дерму шкуры.

. Для достижения указанной цели необходимо было решить основное задачи:

обосновать возможность использования выбранного наполнителя в производстве кожи и перспективность его применения путем оценки наполняющей способности выбранного материала;

провести сопоставимую оценку проведет i процесса наполнения кож 11 ИХ ni водной и неводной сред;

оценить возможность использования в качестве неводных сред органических гидрофобных растворителей, жирующих материалов и их смесей, эмульсий типа " вода в. масле"; .

исследовать влияние вида неводной среды на процесс наполнения кож ПВХ и определить изменения свойств кожи , наполненной ПВХ;

разработать технологию наполнения кож для верха обуви порошкообразным ПВХ из неводной среды и исследовать изменения химических свойств и физико-механических показателей кожи.

Научная новизна. При выполнении диссертационной работы пол viiHbi следующие новые результаты.

Доказана принципиальная возможность проведения процесса наполнения кож для верха обуви порошкообразным наполнителем из неводных сред.

Предложены способы введения порошкообразного ПВХ , позволяющие провести процесс наполнения с уменьшением склеивания структурных элементов и получить эффект дополнительного разделения пучков волокон на основе особенностей методов введения наполнителя в кожу.

Изучено взаимодействие ПВХ с коллагеном дермы fia модельных системах. Показано, что частицы ПВХ внедряются в пучок волокон и обладают расклинивающим действием, предотвращают склеивание н усадку структурных элементов кожи.

Изучено влияние вида неводпон среды на процесс наполнения и свойства полуфабриката.

Разработан способ наполнения кож порошкообразным.ПВХ из неводной среды, защищенный патентом РФ.

Практическая значимость. На основе анализа и обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований разработаны и предложены:

способ наполнения кож для верха обуви порошкообразным ПВХ из неводной среды, позволяющий улучшить качество за счет снижения жесткости и усадки кожи по площади ;

технология наполнения кож для верха обуви порошкообразным ПВХ из неводной среды, позволяющая сократить продолжигслытеп, процессов, сократить водопотребленке и водоотведение.

Разработанная технология может быть применена при произгпт-стпе нового ассортимента модных кож типа " Луль-апп".

Апробация работы. Основные положения диссертационной раГп-ты были доложены на научных конференциях преподавателей н сотру: пиков Восточно-Сибирского технологического института ( !988-)'<''г/ г.), Апробация разработанной технологии была проведен;, п нроииюд-ствеиных условиях' в АООТ " Читинский кожевенный комбинат". Результаты подтверждены актом и технология получила положителыгую оценку специалистов.

1 К'бликании. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 печатных работ.

Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованных источников и приложении. Работа изложена на 125 стр. машинописного текста, содержит И) рисунков, 25 таблиц < , 5 приложений.

' СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы работы, сформулированы цели и задачи исследования, отмечена научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе работы рассмотрены вопросы, посвященные современным тенденциям в области наполнения к л ж хромового дубления для верха ооуви. Обобщены и проанализированы сведения о материалах и существующих способах наполнения кож. Рассмотрено влияние неводной среды на изменение структуры дермы. На основе анализа литературных данных установлено, что систематических исследований методов введения порошкообразных наполнителей в кожевенный полуфабрикат не проводилось. На основании литературного обзора определены основные направления исследований, которые заключались в разработке методов введения ПВХ в кожевенный полуфабрикат из неводной среды.

Во второй главе дана характеристика объектов и методов исследования. В качестве основных объектов исследований были выбраны пи-келеваиное голье и хромированный полуфабрикат, выработанные из шкур яловки средней на Читинском кожевенном комбинате. При проведении экспериментальных исследований наполнение кож проводили из неводкой среды, в качестве которой использовались органические гидрофобные растворители, жирующие материалы и их смеси, эмульсии типа " вода в масле".

В качестве наполнителя использовали порошкообразный полимер марки ПВХЕ-6250 Ж, полученный методом эмульсионной полимеризации и представляющий из себя порошок белого цвета с размером частиц от 0,02 до 3 мкм.

Исходя из поставленной цели, значительное место в работе уделено изучению формирования объема дермы в процессе наполнения ПВХ из

неводной среды в зависимости от количества наполнителя , вида топо- графического участка и вида среды.

Определение глубины проникания полимера проводили микроскопическим способом, количество полимера в коже определяли по методике ЦНИИКПа, основанной па растворении коллагена щавелевой кислотой. Изучение реологических свойгтв эмульсий проводили на ротационном вискозиметре РЕОТЕСТ-2.

Метод ИК- спектроскопии использовали для изучения характера взаимодействия поливинилхлорида с желатином.

Краевой угол смачивания лицевой поверхности хромированного полуфабриката исследуемыми рабочими составами определяли с помощью микроскопа.

- Коэффициент трения кож определяли на усовершенствованном приборе конструкции УкрНИИКПа по разработанной в университете методике.

Для оценки гигиенических свойств полуфабриката и кож применяли методы., предусмотренные стандартами.

, Физико-механические и технологические показатели полуфабриката'и кож определяли по методикам, предусмотренным стандартами.

, Третья глава посвящена исследованию процесса наполнения кож ПВХ из среды органических растворителей.

; Для объяснения технологических аспектов процесса наполнения кож порошкообразным ПВХ изучали взаимодействие ПВХ с коллагеном дермы методом ИК- спектроскопии на пленках желатина (см. рис: 1). Сравнение ИК-спектров желатина, ПВХ и желатина, обработанного ПВХ, показало, что между желатином и ПВХ возникают водородные связи, о чём свидетельствует появление полосы поглощений с частотой 3340 см-1.и расширение полосы поглощений группы,СН? ( 1535 см 1 « 1398 см ').Таким образом, проведенные исследования, свидетельствуют

об определенном взаимодействии ПВХ с желатином за счет образования водородных связей и слабых сил Ван-дер-Ваальса.

Изучение влияния вида среды и ПВХ на структуру и формирование объема дермы проводили на модельных системах, представляющих из себя пластины, сформированные из гольевого порошка и наполненные ПВХ в исследуемых средах: водной и неводной, в качестве которой был взят трйхлорэтилсн (ТХЭ). ■

Обработка модельной системы в среде органического растворителя привела к получению более пористой и менее жесткой системы по сравнению с обработкой в водной среде. .Так, пористость пластины гольевого порошка, сформированной из ТХЭ, составила 46,2%, а из водной среды-25,8%. Наполнение ПВХ привело.к изменению пористости, плотности и уменьшению жесткости. Пористость пластины, наполненной из среды ТХЭ, составила 65,9%, а из водной среды - .39,9%. Результаты эксперимента свидетельствуют о том, что ПВХ препятствует сближению волокон при сушке и , вследствие этого, происходит образование более пористой системы. Замена полярной воды на менее полярный растворитель вызывает изменение свойств поверхности. Она становится более гидрофобной за счет ориентации неполярных групп в сторону менее полярной среды, поэтому взаимодействие структурных элементов незначительно. Это подтверждается и результатами определенш жесткости модельных пластин, так жесткость пластины, полученной й: водной среды, составила 9x104 н/м2, жесткость пластины , наполненно! из среды ТХЭ 0,1х104 н/м2, а отдельные образцы были мягкие и рассы пались на отдельные кусочки.

' Для оценки изменения свойств полимера при одновременном воз действии температуры и давления проводили прессование модельно! системы при следующих параметрах:температуре 75°С,давлении 10МПа

и

Установлено ,что прессование пластины из ненаполненного гольевого порошка привело к увеличению ее плотности , уменьшению пористости в 1,3-1,4 раза для наполненных систем, в 1,5-1,8 раза для ненапол-ненных систем. Минимальное значение пористости у пластины, наполненной ПВХ из водной среды, -17,6%: максимальное значение пористости у пластины, наполненной ПВХ из среды ТХЭ, - 45,0%,

Полученные экспериментальные данные показывают, что использование органических растворителей при наполнении пластин ПВХ будет препятствовать взаимодействию структурных элементов дермы вследствие проникания и распределения частиц порошкообразного ПВХ между волокнами; а последующее прессование, проводимое при отделке полуфабриката при изученных параметрах, не приведет к склеиванию структурных элементов дермы и полимера. . '

Проведены исследования влияния наполнения кож ПВХ на изменение размеров пучков коллагеновых волокон. Так, наполнение ПВХ из среды ТХЭ привело к увеличению толщины пучков волокон на 73%, из среды индустриального масла на 88%, из водной среды на 41% по сравнению с толщиной пучков коллагеновых волокон из ненаполненных кож. • 1 . • . •"

Полученные результаты доказывают наше предположение о возможности проникания ПВХ в пучкн волокон и расклинивающем воздействии наполнителя на коллаген.

Изучение структурно- механических свойств модельных систем, наполненных ПВХ в водной и неводной средах, полностью подтвердило высказанную нами гипотезу об особенностях влияния вида среды на распределение и взаимодействие ПВХ с коллагеном дермы.

Проведено исследование влияния вида дисперсионной среды на используемый в качестве наполнителя порошкообразный ПВХ. Из проведенных опытов следует, что ПВХ ограниченно набухает в исследуе^

мых органических растворителях и воде: максимальная степень набухания ПВХ в ТХЭ составила 87%, ПВХ в воде -72%.

Установлено влияние количества ПВХ на изменение показателей формирования объема дермы в различных топографических участках полуфабриката : поле, воротке, чепраке. Проведение процесса наполнения кож ПВХ привело к уменьшению усадки кож по плошади с ростом количества вводимого наполнителя (см. рис. 2). Определение глубины проникания полимера из среды органических растворителей показало, что полимер проникает по всем топографическим участкам приблизительно одинаково -на глубину 21-23% . Однако в водной среде глубина проникания полимера незначительна и в 2-3 раза меньше по сравнению с исследованными растворителями. Жесткость полуфабриката после наполнения ПВХ из растворителей увеличивается в 1,5-1,8 раза, но наблюдается выравнивание показателя его жесткости по топографическим участкам при наполнении из среды трихлорэтилена и уайт - спирта (см.рис.З).

Из полученных результатов следуег, что наполнение ПВХ из среды гидрофобных растворителей приводит к увеличению толщины ко,к и снижению их усадки по площади по сравнению с гидрофильной средой, но не позволяет полностью решить основную задачу выравнивания свойств полуфабриката по топографическим участкам, достичь селективности отложения полимера и глубокого ею проникания гс дерму. Кроме того, использование органических растворителей затруднено ¡п-за токсичности, пожароопасносш, летучести и необходимости использования специального герметичного оборудования.

Рис.2. Зависимость усадки топографического участка кожи ( полы) по площади от количества ПВХ при наполнении из среды органических растворителей и воды :

1 - трихлорэтилен; 2 - уайт-спирит; 3- бензин; . 4-вода.

Поэтому представляло интерес изучить возможность введения ПВХ в кожу из среды жирующих материалов.

. . . В четвертой главе представлены результаты изучения процесса наполнения, кож ПВХ из среды жирующих материалов. В качестве гидрофобной среды были взяты разнообразные по химической природе жирующие материалы жидкой консистенций: индустриальное масло, пара-хлор-250, эфосой и композиции жирующих материалов ,

Обработка полуфабриката дисперсией порошкообразного ПВХ из среды жирующих материалов позволила достичь достаточного наполняющего эффекта, проявляющегося в увеличении толщины и полноты юлуфабрикага, особенно в'периферийных участках, что видно из диаграммы на рис/4. Введение порошкообразного наполнителя ПВХ из кирующнх композиций привело к существенному изменению локазате-гей формирования объема дермы, а именно уменьшению усадки на 102% , жесткости полуфабриката в 1,1-2,1 раза по сравнению с не напол-[енной кожей, В проведенных опытах с увеличением расхода полимера гри наполнении усадка кожи по площади уменьшается , что, на наш згляд, можно объяснить следующими".факторами: жирующие вещества порошкообразный наполнитель, изолируя элементы структуры дермы,

репятствуют межмолекулярному взаимодействию при удалении воды;

... - ■ %.

:есткие частицы ПВХ, внедряясь при наполнении ме;;сду волокнами, аздвигают их и служат стерическим препятствием для сближения при /шке. Жесткость кож, наполненных полимером, по сравненшо с не на-элненными кожами, уменьшается, что объясняется свойствами поли-ера и характером его отложения в структуре дермы. Расположение же-•ких частиц полимера в виде агрегированных , ио не кбалесцированных 1стиц, приводит к дополнительной дифференциации пучков и волокон, результате чего повышается мягкость, По сравнению с кожей, не обра-лганной дисперсией полимера.

На эффект наполнения • жирования оказывают влияние коллоидно-химические свойства жирующих материалов, в частности, способность к смачиванию поверхности пучков волокон. Изучение смачивающей способности жирующих материалов и композиций показало, что из исследованных жирующих материалов наилучшей смачивающей способностью обладает жирующая композиция N 2, состоящая из синтетического жира, индустриального масла и эфосола. Краевой угол смачи-. вания лицевой поверхности полуфабриката данной композицией составил 18°, время впитывания 30 мин, относительная вязкость 1,5. Для повышения смачивающей способности рабочих составов изучали введение ПАВ( превоцелл и ОП-Ю). Установлен оптимум дозировки ПАВ в жирующую композицию при наполнении кож ПВХ. Введение ПАВ в композицию жиров с ПВХ приводит к более равномерному и глубокому прониканию полимера в структуру дермы, за счет чего происходит пол пая о фаботка рабочего состава и не наблюдается отложение полимер; на поверхности полуфабриката. ; .

Определение содержания полимера в различных слоях дермы по казало, что количество полимера в лицевом, сетчатом и бихтармяно» слоях.неодинаково и зависит от вида топографического участка и ко личества введенного полимера. Наибольшее количество полимера сс держится в лицевом слое (10,76%), бахтармяном (5,00%), наименьшее-сетчатом слое (3,96%) при наполнении кожи 8% ПВХ. При этом наблк далось селективное отложение полимера по топографическим участка!* причем наибольшее количество полимера откладывалось в рыхлых уч< стках- поле и воротке , наименьшее в плотном участке - чепраке. Н< полненне кожи ПВХ из жирующей композиции привело к возрастани: показателей пористости различных слоев дермы по сравнению с не н; полненной кожей (рис. 5 ).

«2,00 О

Я-1.50

|1.00

к

0,50

0,00

РШ! щы

ш® 1%

ш

Я •

•■ПС'-'

II &

ш №

та

Ь! П5Л

Л

•¿¡¡Ш.'. _

1 2 '

Топографический участок

Рис.3 Диаграмма изменения жесткости по топографическим участкам при наполнении ПВХ из уайт-спирита 1- пола; 2- чепрак; 3-вороток. ■.

2,4

2,35

2,3

й 2,25

г •

I? 2,15 §

2,1 2,05 2

1,95

ш

Ьт

II щ

8Йй1

пола

чепрак вороток

Топографический участок Рис.4. Диаграмма изменения толщины кожи при наполнении ПВХ из жирующей композиции состава N2.

□ - контрольный; ■ - опытный

3

В пятой главе исследовали влияние различных факторов на проведение процессов дубления - жирования - наполнения кож.

Поскольку шкуры животных являются гидрофильным материалом и, будучи обводненными, плохо взаимодействуют с гидрофобными веществами, то значительный научный и теоретический интерес для разработки технологии наполнения кож из певодной среды представляют эмульсии типа " вода в масле". Это обусловлено тем, что сочетание гидрофобной и гидрофильной сред позволяет применять самые разнообразные материалы, вводить4 их в толщу кожевой ткани и там освобождать их для участия в реакциях с активными группами белка. Большое влияние на получаемый эффект будут оказывать не только материалы, цспользованные для получения эмульсий, но и коллоидно-химические свойства эмульсий.

В качестве основного был взят состав в виде эмульсии для совмещенного дубления-жирования, разработанный в ВСТИ.

В ходе исследований изучено влияние количества наполнителя , вида жирующего материала и соотношения фаз эмульсии на реологические свойства эмульсии.

Из рис. 6 следуег, что наиболее целесообразно вводить ПВХ в гидрофобную фазу эмульсии , поскольку введите ПВХ в гидрофильную фазу приводит к снижению агрегативной устойчивости эмульсии . Кроме того, введение ПВХ в пикелеванное голье из эмульсии топа " вода в масле " позволило достаточно глубоко вводить наполнитель в толщу дермы и выровнить ее толщину по топографическим участкам,.

Наиболее устойчивые эмульсии получились при использовании смеси, индустриального масла и синтетического жира, взятых в соотношении 4:1 и при соотношении гидрофильной и гидрофобной фаз эмульсии 3:1. Установлено, что агрегативную устойчивость эмульсии

'40

л § 30

I

а 20

о

с

10

0

к

Ша Х4

лицевой

сетчатый

Рис.5. Изменение пористости кожи по слоям 1 - не наполненная кожа; ,

2- наполненная ПВХ из смеси жиров.

3

га 100

1 •©■

«с о

■Л

с

3

■Во а

4 £ и

СС и

й) Э

Б

х

ф 3 л

а *

41

I

80

60

40

• < ':

ш 7

/ г

/ 1

0 10 °20 40 46 ' ; .60 80 '100 . Время, МИН

Рис.б. Кинетика расслоения эмульсии в зависимости от способа введения ПВХ в эмульсию: 1- в гидрофильную фазу; 2 - в гидрофобную фазу. ' .

можно менять путем изменения соотношения синтетического жира й ин-дустриалыгого масла в гидрофобной фазе эмульсии.

. Выполнение процесса дубления в эмульсиях типа "вода в масле" имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами дубления. Разработанный способ позволяет уменьшить объем сточных вод, резко сократить продолжительность процесса дубления (до 1ч) за счет увеличения концентрации дубящих солей хрома и проведения процесса дубления в неводной среде. Использование в качестве гидрофобной фазы эмульсии смеси жиров позволяет провести процесс дубления-жирования, а введение в состав эмульсин наполнителя (порошкообразного ПВХ)-Процесс одновременного дубления - жирования - наполнения.

Экспериментальные исследования, выполненные в лабораторных условиях, показали реальную возможность использования ПВХ для наполнения кож из неводной среды. На основе серии опытов, представленных в гл.3,4,5, выбраны оптимальные составы, позволяющие достичь хорошего наполняющего эффекта и достаточного формирования объема дермы.

В шестой главе представлено исследование влияния различных технологических схем выполнения процессов наполнения на показатели надежности-долговечности и показатели, характеризующие гигиенические свойства кож.

По первому варианту процесс дубления -жирования -наполнения проводили в течение 1 ч, при температуре 60° С. Пикелеванное голье, отжатое до влажности 55%, обрабатывали эмульсией типа " вода в масле", в которую был введен наполнитель ПВХ в количестве 4 % от массы голья. ■

Для проведения исследований по вторЬму варианту использовали хромированный полуфабрикат, выработанный по типовой методике на Читинском кожевенном комбинате. Нейтрализацию проводили по типовой методике, полуфабрикат отжимали до влажности 55% и проводи-

ли процесс наполнения-жирования из жирующей композиции. Процесс проводили в течение 1 ч, при температуре 60-65° С, расходе ПВХ 4% от массы полуфабриката, расходе жиров 8% в пересчете на чистый жир.

По третьему варианту хромированный полуфабрикат, подготовленный к наполнению аналогично 2-му варианту, наполняли из среды органического растворителя (ТХЭ), расход ПВХ составлял 4% от массы хромированного полуфабриката, продолжительность 1 ч, температура 20« С.

По четвертому варианту наполнение хромированного полуфабриката проводили водной дисперсией полимера МХ-30, при ее расходе 3% от массы полуфабриката, продолжительность 1 ч, температуре 20° С. ■

Для всех образцов кож, выработанных по предложенным технологическим схемам, после сушки были определены показатели, характеризующие гигиенические свойства, и показатели надежности-долговечности. Были определены кажущаяся и истинная плотности, пористость, паропроницаемость, воздухопроницаемость, усталостное сопротивление перегибу. Полученные результаты представлены в табл.1, из которой следует, что наполнение кож порошкообразным ПВХ не приводит к значительному снижению гигиенических свойств кожи.

Меньшей воздухопроницаемостью обладают кожи, наполненные из сре-

«

ды органического раствори 1еля, наибольшей воздухе- и паронроьицае-мостью обладают кожи, выработанные по 1-му варианту, т.е. при совмещенном проведении процессов дубления - жирования -наполнения, что подтвердило наше предположение о том, что исследуемый наполнитель предотвращает усажу и. склеивание пучков волокон при сушке.

Результаты физико-химических испытаний.качества кожи

Наименование Вид среды

показателе)! -

Эмульсия Смесь Органичес- Вода

типа " во- жиров кий раство- (контроль-

да в мас- ритель ный)

ле"

Кажущаяся 795,6 767,5, 764.5 777,3

плотность, кг/м3

Пористость, % 35,Г 30,9 о 28,5 33,7

Пароироницае- 78,8 25,6 43,1 57,6

мость. %

Паропроницае- 4,73 2,02 3,06 3,69

мость. мг/см^ч

В оз ду х о прон и цц; 264 1222 926 401

. емость

абсолютная, с

Воздухопро! 1ица- 136;4 29,5 38,9 89,8

емость

относительная,

мл/см2.ч

Испытания на перегиб показали, что кожи, наполненные ПВХ, обладают более высоким сопротивлением к перегибу, чем контрольные.

Производственные испытания процесса наполнения кож ПВХ, прп-еденные па Читинском кожевенном комбинате, показали преимущество проведения процесса наполнения ПВХ из неводной среды но сравнению с наполнением , проводимым из водной среды. В качестве неводной среды на основании проведенных исследований использовали смесь жиров.

Результаты оценки свойств покрытий , физико-механические показатели и химический состав кож представлены в табл. 2,3.

Сопоставимая оценка физико-механических свойств и показателей качества покрытия кож для верха обуви, наполненных Г1ВХ

Наименование Варианты По

■ показателей Неводная Водная ГОСТ 939-8Х

среда среда

Толщина кожи, мм 1,4 1 3 0,8-2,5

Предел прочности при 1,8 1.6 Не менее 1,5

растяжении, 10 Мпа

Напряжение при появле- 1,5 1,4 Не менее 1,3

нии трещин лицевого

слоя, Мпа

Удлинение при напряже- 39 35 20-40

нии 10 МПА, %

Устойчивость покрытия '4 4 Не менее 3

к многократному изгибу,

баллы

Устойчивость покрытия 203 175 Не менее 200

к мокрому трепню, чис-

ло оборотов

Адгезия покрывной 210 200 Не менее 200

плелки, Н/м

к сухой коже

к мокрой коже 84 80 Не менее 70

Таблица 3

Сопоставимая оценка химического состава кож, нап.одигпп Ыл ПВХ

Наименование Вариант ы По

показателей Неводная среда Водная среда . ГОСТ 939-88

Массовая доля, %

влаги 13,7 ! 4,3 10*!й

оксида хрома 5,4 5.0 Не менее 4,3

веществ, экстраги- .. м 9,6 3,7-10,0

|уемых органическими астворителями (без олимерных соедине-ий) и 5,5

полимерных веществ 2,8

ВЫВОДЫ

1. Изучено влияние вида среды на процесс наполнения кожи. Установлено, что в качестве неводных сред при наполнении могут использоваться органические растворители, жирующие материалы и их смеси, эмульсии типа " вода в масле".

2. Методом ИК- спектроскопии установлено, что взаимодействие ПВХ с коллагеном дермы происходит за счет образования водородных связей и слабых сил Ван-дер-Ваальса.

3. Исследованиями на модельных системах установлено, что частицы ПВХ и органический растворитель препятствуют сближению структурных элементов дермы , способствуют формированию ее объема за счет уменьшения жесткости и возрастания пористости. Микроскопическими исследованиями показано проникание и отложение наполнителя в пучках коллагеновых волокон, что подтверждает расклинивающее действие ПВХ на коллаген дермы.

4. Изучена возможность проведения процесса наполнения кожи ПВХ из среды органических растворителей: трихлорэтилена, уайт -спирита, бензина. Показано влияние вида растворителя и количества введенного полимера на уменьшение усадки кож но площади. Установлено. что наполнение кож из среды органических растворителей и - позволяет решить основную задачу выравнивания свойств полуфабриката по топографическим участкам и добиться селективного отложения полимера. по площади кожи.

5. Установлена возможность проведения процесса наполнения кож порошкообразным ПВХ из среды жирующих материалов. Изучено влияние вида жирующих материалов на изменение показателей формирования дермы. Установлено, что применение жирующих композиций предпочтительнее, чем индивидуальных жирующих материалов, так как позволяет получить полуфабрикат с жесткостью в 2-3 раза, усадкой по

площади на 50 % меньшими по сравнению с использованием индивидуальных жирующих материалов. . - ■' -

Разработан состав жировой композиции с ПВХ, использование которого при наполнении привело к существенному увеличению толщины, уменьшению усадки по площада, выравниванию свойств кожи по топографическим участкам.

6. Показано, что увеличение смачивающей способности дисперсий ПВХ с жирами позволяет получить мягкие и эластичные кожи, уменьшить усадку кож по площади после сушки. Установлен оптимум дозировки ПАВ в жирующий состав - 0,5-2% от массы Жирующего материала.- • '

7. Изучен процесс получения рабочих составов в виде эмульсии типа " вода в масле" для наполнения кожи. Введение порошкообразного ПВХ в гидрофобную фазу эмульсии позволило получить эмульсии с агрегативной устойчивостью от 0,5 до 1,5ч и вязкостью 3,39-4,30 МПа-с. Установлено оптимальное соотношение гидрофильной и гидрофобной фаз эмульсии, равное 3:1 для получения эмульсии типа "вода в масле" с необходимой устойчивостью.

. 8. Разработаны технологические схемы проведения процесса наполнения порошкообразным ПВХ из различных неводных сред. Определены, гигиенические показатели и показатели надежности-долговечности кож, наполненных ПВХ из неводных сред. Установлено, что кожи, наполненные ПВХ из неводных сред, по гигиеническим показателям удовлетворяют требованиям, предъявляемым к кожам для верха обуви и отличаются повышенной устойчивостью к многократному

и

перегибу. Наибольшей воздухопроницаемостью, паропроницаемостью и устойчивостью к многократному перегибу обладают кожи, наполненные ПВХ из эмульсии типа "вода в масле".

9. Разработан способ наполнения кожи, представляющий собой обработку полуфабриката порошкообразным поливинилхлоридом из неводной среды (патент РФ N 1475920), позволяющий улучшить качество кожи. . ' . . .

10. Разработана и проверена в производственных условиях Читинского кожевенного комбината технология наполнения кож порошкообразным ПВХ из неводной среды, позволяющая существенно уменьшить объем сточных вод, расход химических материалов, продолжительность процессов, количество вредных выбросов в сточных водах. Промышленные испытания подтвердили соответствие опытных кож требованиям стандарта на данный вид продукции.

И. Результаты внедрения на Читинском кожевенном комбинате разработанной технологии дубления - жирования- наполнения позволили получить экономический эффект в размере 2300 руб. на 1 млн.дм2 в ценах IW1 г. за счет снижения затрат, увеличения площади.

Основные результаты исследований изложены в следующих публикациях: •

1. Васильева Г.Д. Изыскание возможности наполнения кож ПВХ пз гидрофобной среды//Тез. докл. ХХУП науч. конф./ ВС'ГИ.-Улан-Удэ, 1988. ' . . '

2. Васильева Г.Д-., Думнов B.C. Изучение возможности наполнения кож ПВХ из гидрофобной среды// Тез.докл. ХХУШ науч. конф./ ВСТИ,-Улан-Удэ,1989.

3. Васильева Г.Д. Наполнение кожи ПВХ из гидрофобной сре-ды//Тез.докл. XXIX науч! конф./ВСТИ.-Улан-Удэ, 1990.

4. Васильева Г.Д., Думнов B.C. Изучение процесса наполнения кож кз смеси жиров дисперсиями полимеров// Тез.докл. XXX науч. конф.// ВСТИ.-Улан-Удэ, 1991. ■ . .

. 5. Васильева Г.Д., Думнов B.C. Изучение взаимодействия иоливи-нилхлорида с коллагеном дермы на модельных системах// Сб. науч. тр. Серия: Технические науки. Вып.3/ ВС Л ТУ.-Улан-Удэ, 1996.

6. Патент SU N 1475920 А 1(51) 4 С 14 С 9/00. Способ наполнения кожевенного полуфабриката// Думнов B.C., Титов О.П.. Раднаева В.Д., Лесник С.И., Васильева Г.Д., Зурабян K.M. Заявка № (21) 422123 2/31-12. Опубл.Бюл.№ 16 от 30.04.89 г,

. 7. Васильева Г.Д., Думиов B.C. Разработка технологии наполнения кож пошпишилхлоридом из гидрофобной среды// Сб. науч. тр. Серия: Технические науки. Вып.4/ ВСГТУ. -Улан-Удэ, 1997.

Ротапринт MTAJI Заказ ;; 89 Тарах'- 70 экз.

rü