автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.05, диссертация на тему:Разработка ресурсосберегающей технологии крашения меховой овчины плазмомодифицированными красителями

На правах рукописи

у-

/

/

ГАЙНУТДИНОВ РУСЛАН ФАРИДОВИЧ

РАЗРАБОТКА РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ КРАШЕНИЯ МЕХОВОЙ ОВЧИНЫ ПЛАЗМОМОДИФИЦИРОВАННЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ

Специальность 05.19.05 -Технология кожи, меха, обувных и

кожевенно-галантерейных изделий

1 О ¡'ЮН 2015

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань-2015

005570042

005570042

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»

Научный руководитель: Шарифуллин Фарид Саидович

доктор технических наук, доцент

Официальные оппоненты: Гайсин Азат Фивзатович, доктор технических наук, профессор федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева», профессор кафедры технической физики, г. Казань Семенов Дагир Муратович, кандидат технических наук, директор ООО «Базис С», г.Казань

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет дизайна и технологии»

Защита состоится «25» июня 2015 года в 15.30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.09 при ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технологический университет», по адресу: 420015,г. Казань, ул. К. Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте http://www.kstu.ru Казанского национального исследовательского технологического университета.

Автореферат разослан «25» мая 2015 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета Н.В. Тихонова

доктор технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В процессах крашения меха с целью придания эстетических свойств, повышения конкурентоспособности и спроса на полуфабрикаты меховой овчины для изготовления изделий специального назначения применяются различные виды красителей (кислотные, металлокомплексные, активные, протравные, основные, кубовые и дисперсные).

В последнее время цены на импортные красители значительно возросли, что дало отечественным производителям красителей дополнительный стимул для совершенствования технологий и использование доступных и дешевых красителей. Недостатками отечественных красителей, используемых для крашения меховых материалов являются не высокая устойчивость окраски к климатическим изменениям, низкие светостойкость и насыщенность цветового тона, не всегда достаточная устойчивость к трению волосяного покрова.

Технология производства высококачественной окрашенной меховой овчины должна удовлетворять многим требованиям противоречащим друг другу: улучшить равномерность и глубину окрашивания полуфабриката при одновременном повышении физико-механических, эстетических и эксплуатационных свойств окрашенной меховой овчины, и сокращении расхода дорогостоящих красителей. Возможности повышения качества мехового полуфабриката традиционными методами обработки практически исчерпаны. В связи с изложенным актуальным является разработка новых технологий с применением электрофизических методов модификации, позволяющих улучшить качество как красителей, так и мехового полуфабриката.

В последнее время для повышения качества материалов различной физической природы нашли широкое применение электрофизические методы воздействия, в том числе обработка с помощью неравновесной низкотемпературной плазмы (ННТП). Преимуществом этого метода модификации материалов является возможности щадящей обработки термостойких материалов, воздействия на внутреннюю структуру пористых материалов, одновременного улучшения нескольких свойств материалов.

Диссертационная работа направлена на разработку ресурсосберегающей технологии крашения меховой овчины плазмомодифицирован-ными красителями и обработкой наночастицами серебра, позволяющей получить полуфабрикат с высокими физико-механическими, эстетическими и эксплуатационными свойствами, при сокращении расхода красителей и уменьшении времени обработки.

Работа выполнена в Казанском национальном исследовательском технологическом университете в рамках Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям разви-

тия научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» (соглашение № 14.577.21.0019) по плану аспирантской подготовки.

Цель и задачи работы. Целью работы является разработка ресурсосберегающей технологии крашения меховой овчины, обеспечивающей придание насыщенной окраски волосяному покрову, повышение показателей физико-механических, эксплуатационных и бактерицидных свойств мехового полуфабриката за счет обработки его ННТП и применения плазмомодифицированных красителей, а также коллоидного раствора наночастиц серебра.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

— провести изучение ассортимента и функционально-технологических свойств красителей, применяемых в процессах крашения мехового полуфабриката;

— осуществить выбор объектов и методик исследований комплекса физико-механических, бактерицидных и эксплуатационных характеристик меховой овчины;

—: исследовать влияние ННТП на физические и функциональные свойства красителей, а также применение плазмомодифицированных красителей и коллоидного раствора наночастиц серебра на физико-механические, гигиенические и антибактериальные свойства готовой меховой продукции;

— разработать ресурсосберегающую технологию крашения волосяного покрова меховой овчины с использованием плазмомодифицированных красителей, ННТП обработки, обработки наночастицами серебра мехового полуфабриката, позволяющую повысить насыщенность и устойчивость окраски к климатическим воздействиям, биостойкость и физико-механические свойства.

Объекты и методы исследования. При решении поставленных задач использовалась высокочастотная емкостная плазменная установка для модифицирования как красителей, так и меховой овчины, а также стандартные методы и средства исследования физических свойств красителей, физико-механических, бактерицидных и эксплуатационных свойств меховой овчины.

Для исследования химического состава, структуры контрольных и плазмомодифицированных образцов меховой овчины и красителей применялись следующие методы: ИК - спектроскопии, ренгенографи-ческого фазового анализа (РФА), электронно-микроскопические исследования на конфокальном лазерном сканирующем ЗО микроскопе. Распределение размеров частиц красителей в растворе определялось с помощью анализатора частиц ВгоокЬауеп 2е1аРа1з 90РШ8/В1МА8.

В качестве объектов исследований выбраны: полуфабрикат меховой овчины, полученный по технологии ООО «Меховщик», а также кислотный и металлокомплексный красители, произведенные российскими предприятиями по лицензиям фирмы «Clariant» (Швейцария) и «Mikrofon» (Турция).

Измерения производились в соответствии с нормативно-технической документацией в научных лабораториях Центра коллективного пользования научным оборудованием «Наноматериалы и нанотех-нологии» ФГБОУ ВПО «КНИТУ», аккредитованного 22.06.2013г. № Росс RU 0001.517413.

Полученные результаты экспериментов сравнивались и сопоставлялись с известными данными других авторов. Результаты измерений обрабатывались методом математической статистики и оптимизации параметров технологических процессов в программе «Statistica 6.0». Погрешность результатов оценена с помощью методов статистической обработки экспериментальных данных при доверительной вероятности 0,95.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Впервые разработан метод модификации красителей ННТП, позволяющий получить наноразмерные фракции частиц красителя в водном растворе и повысить их растворимость.

2. Установлены эффекты повышения скорости диффузии красителей и равномерности окрашивания волосяного покрова меховой овчины за счет обработки мехового полуфабриката ННТП перед крашением и перед процессом осветления.

3. Выявлено, что максимальный эффект фиксации красителей в волосяном покрове меховой овчины достигается при использовании плазменного модифицирования как красителей, так и предварительной обработки мехового полуфабриката ННТП обработки.

4. Предложена физическая модель процесса крашения меховой овчины плазмомодифицированными красителями с использованием предварительной плазменной обработки мехового полуфабриката, устанавливающая, что интенсификация процесса крашения и равномерность окраски достигается за счет совместного воздействия двух процессов: уменьшения размеров частиц красителя и раскрытие чешуек кутикулы волоса.

5. Разработана ресурсосберегающая технология крашения меховой овчины плазмомодифицированными красителями, применением наноча-стиц серебра, плазменной обработки полуфабриката, позволяющая снизить концентрацию красителя и продолжительность процесса крашения с получением заданных физико-механических, эстетических, эксплуатационных и бактерицидных свойств мехового полуфабриката.

Практическая значимость работы.

1. Определены оптимальные параметры ННТП обработки кислотного и металлокомплексного красителей, что позволяет повысить показатели физических свойств красителей за счет увеличения их дисперсности.

2. Экспериментально установлена оптимальная концентрация плазмомодифицированных красителей при которых снижается время сорбции в волосяной покров меховой овчины в 1,5 раза и сокращается их расход до 28%.

3 Получен оптимальный технологический режим обработки красителей плазмой \Ур=1,7 кВт, САг= 0,04 г/с, Р=33 Па, т=15 мин, в котором наблюдается повышение светостойкости окраски волосяного покрова плазмомодифицированной меховой овчины на 23%, снижение коэффициент светоотражения от поверхности меха от 30 до 80%. При этом увеличиваются значения показателей физико-механических свойств мехового полуфабриката: предел прочности при растяжении на 17,3%, относительное удлинение на 12%, гигроскопичность до 16%, температура сваривания на 9,3%; показатель осветления на 24%, устойчивость окраски к сухому и мокрому трению 5 баллов.

4. Установлено, что применение в процессе крашения меховой овчины коллоидного раствора наночастиц серебра совместно с плазмомо-дифицированными красителями позволяет повысить биостойкость готовой меховой продукции.

5. Разработанная ресурсосберегающая технология крашения меховой овчины плазмомодифицированными красителями внедрена на промышленных предприятиях ООО «Меховщик» (г. Казань) и ООО «Дере-МодГрупп» (г. Казань). Суммарный экономический эффект от внедрения технологии крашения меховой овчины плазмомодифицированными красителями составляет 845 тыс. рублей на 9600 шкур меховой овчины.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Результаты экспериментальных исследований влияния ННТП обработки на физические свойства кислотного и металлокомплексного красителей, позволяющие получить наноразмерные фракции частиц красителя в водном растворе и повысить их растворимость.

2. Результаты исследований, показывающие, что повышение скорости диффузии наноразмерных частиц плазмомодифицированных красителей в волосяной покров меховой овчины происходит за счет обработки мехового полуфабриката ННТП перед процессом крашения.

3. Данные экспериментальных исследований влияния плазменной обработки меховой овчины перед процессом осветления на интенсификацию процесса крашения и равномерность окраски волосяного покрова.

6

4. Физическая модель процесса крашения меховой овчины плазмо-модифицированными красителями с использованием предварительной плазменной обработки мехового полуфабриката, устанавливающая, что интенсификация процесса крашения и равномерность окраски достигается за счет совместного воздействия двух процессов: уменьшения размеров частиц красителя и раскрытие чешуек кутикулы волоса.

5. Новая ресурсосберегающая технология крашения меховой овчины плазмомодифицированными красителями совместно с коллоидным раствором наночастиц серебра, позволяющая снизить концентрацию красителя и продолжительность процесса крашения с получением заданных физико-механических, эстетических и эксплуатационных свойств мехового полуфабриката.

6. Результаты исследований, показывающие, что максимальный эффект фиксации красителей в волосяном покрове меховой овчины достигается при использовании плазменного модифицирования как красителей, так и предварительной обработки мехового полуфабриката ННТП пониженного давления.

Таким образом, диссертационная работа представляет собой научно-обоснованные технологические разработки по крашению меховой овчины с использованием плазмомодифицированных красителей, которые обеспечивают решение комплекса задач по улучшению физико-механических, эстетических и эксплуатационных свойств готовой меховой продукции.

Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит: в выборе и обосновании методик экспериментов; непосредственном участии в их проведении; анализе и обобщении полученных экспериментальных результатов, в разработке рекомендаций по использованию плазмомодифицированных красителей и коллоидного раствора наночастиц серебра в технологическом процессе крашения меховой овчины. Вклад автора является решающим при выполнении работы на всех стадиях.

Апробация работы и публикации.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на УШ-Х1 Международных научно-практических конференциях студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности» (Казань, 2012-2015); Международном научно-практическом семинаре «Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы». БМАЯТЕХ - 2014 (Иваново, 2014), Всероссийской конференции с международным участием «Физика низкотемпературной плазмы «ФНТП-2014» и международной научной школе молодых ученых и специалистов «Плазменные технологии в исследовании и получении новых материалов» (Казань, 2014).

Основные результаты работы изложены в 17 публикациях, из которых 8 статей опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 7 в материалах конференций,2 тезисах.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из четырех глав. В тексте приведены ссылки на 166 литературных источников. Работа изложена на 204 страницах машинописного текста, содержит 40_рисунков, 19 таблиц и приложение.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, изложены основные результаты диссертации, их научная новизна и практическая значимость, представлены основные положения, выносимые на защиту, и структура диссертации.

В первой главе обоснован выбор направления исследования, проведен анализ наиболее часто применяемых красителей для меховых полуфабрикатов и способы повышения диффузии и связывания красителей с реакционными центрами кератина волосяного покрова натурального меха. Существенным недостатком красителей, предлагаемых зарубежными производителями, является высокая цена, что в конечном итоге влияет на себестоимость готового мехового полуфабриката. Рассмотрены теоретические и технологические аспекты процессов крашения пушно-меховых полуфабрикатов, а также проанализированы методы оценки цветовых характеристик в процессе крашения и их изменения в процессе эксплуатации. Представлен обзор публикаций, в которых рассматривается использование электрофизических методов модификации меховых полуфабрикатов с целью улучшения физико-механических, эстетических и эксплуатационных свойств. Проведено обобщение результатов теоретических исследований, что позволило сформулировать основные задачи работы.

Во второй главе приведено описание плазменной установки и методов измерений параметров ННТП, представлены характеристики объектов исследования (меховой овчины и красителей). Экспериментальные исследования структуры и свойств красителей и меховой овчины проводили с использованием ИК - спектроскопии, ренгенографического фазового анализа и электронно-микроскопических исследований, а также стандартных методик выполнения измерений. Процесс обработки результатов экспериментальных исследований осуществляли методом математической статистики и регрессионного анализа. Оптимизацию параметров технологических процессов проводили в программе «81а11511са 6.0».

Обработку объектов исследований осуществляли с использованием плазменной установки, создающей ННТП обработки. Основные парамет-

8

ры плазменной установки регулировали путем изменения расхода газа (в) 0,02-0,08 г/с, мощности разряда (\УР) 0,5-2,0 кВт, давления в разрядной камере (Р) 13,3 - 60 Па, продолжительности обработки (т) от 5- 40 мин. В качестве плазмообразующего газа использовали аргон.

Описаны результаты статистической обработки результатов экспериментальных исследований красителей и свойств окрашенной меховой овчины плазмомодифицированными красителями. Методом планирования многофакторного эксперимента при исследовании критериев, влияющих на показатель проницаемости капли раствора красителя волосяным покровом меховой овчины от режимов плазменной обработки (расход газа, давления в рабочей камере, мощность разряда и продолжительность обработки), определен оптимальный режим ННТП обработки: \¥р=1,7 кВт, САг=0,04 г/с, Р=33 Па, т=15 мин.

В третьей главе приведена оценка влияния ННТП обработки на физические свойства применяемых красителей, а также на процесс крашения волосяного покрова меховой овчины. Представлены результаты экспериментальных исследований свойств меховой овчины после крашения плазмомодифицированными красителями. Определен режим плазменной модификации красителей и установлены закономерности повышения эффективности процесса крашения меховых полуфабрикатов за счет снижения концентрации красителей и повышение устойчивости окраски.

Одним из основных свойств красителей в процессах крашения мехового полуфабриката является их дисперсность. Сравнительный анализ экспериментальных исследований фракционного состава красителей, проведенных ситовым методом по распределению частиц показал, что после плазменной модификации кислотный краситель проходит равномерно через весь набор сит дисперсной системы (размером от 500 до 40 мкм) и непросеянных частиц остается 1%. После плазменной модификации металлокомплексного красителя происходит также его диспергирование, однако непросеянных частиц красителя остается 34%.

Достоверность полученных результатов также подтверждается измерениями распределения размеров частиц красителей в растворе (рисунок 1) с помощью аЦ&чизатора частиц ВгоокЬауеп 2е1аРа15 90РШ8/В1МА8.

Из рисунка 1а видно, что в дисперсной системе контрольного красителя в основном содержатся изолированные частицы, эффективный размер которых составляет 607,бнм. Однако наряду с ними в суспензии также присутствуют частицы более крупных размеров, которым отвечает максимумы на мультимодальной кривой распределения с размерами частиц от 1275,31 до 3167,06 нм, которые составляют от 2 до 10% соответственно.

На основании анализа рисунка 16 установлено смещение пиков мультимодальности в сторону меньших размеров частиц. В дисперсной системе содержатся до 75% изолированных наночастиц с размерами 38,33-55,ЗЗнм. Эффективный диаметр частиц составляет 551,8 нм. Наряду с ними в суспензии также присутствуют частицы более крупных размеров, диаметром 166,40 - 416,56нм и 1252,86 -3136,36нм. У кислотного красителя, обработанного ННТП, гранулометрический размер частиц натриевых солей уменьшается, происходит рассредоточение частиц красителей, что обеспечивает активацию процесса диффузии и фиксации кислотного красителя в кератин волоса.

: О К

Диаметр частиц, нм Диаметр частиц, нм

а - контрольный краситель б - плазмомодифицированный краситель

(Оэфф=607,бнм) (Оэфф=551,8нм)

Рисунок 1- Размерное распределение частиц кислотных красителей

Определение концентрации красителей в растворе осуществляли колориметрическим методом сравнения с помощью фотоэлектроколори-метра оптической плотности КФК-2. Оптическую плотность красителя определяли в разбавленных растворах с концентрацией от 0,3 до 1,0 г/дм". Установлено, что оптическая плотность наиболее концентрированного раствора (при С=1,0г/дм3) равняется 0,6-1,0. Аналогичные измерения проводили спустя неделю для проверки стабильности калибровочного графика во времени (от 1 до 7 дней).

Для получения высококачественной окраски перед крашением меховой овчины проводилась подготовительная операция отбеливания, цель которой - полное или частичное обесцвечивание натуральной интенсивной окраски волосяного покрова для глубокого проникновения красителя в стержень волоса, равномерного распределения и прочного закрепле-

ю

ния в нем. Варьируя параметрами ННТП, можно регулировать процессом осветления сырья меховой овчины в плазмообразующем газе аргон. В режиме \Ур=0,9 кВт, 0Аг= 0,04 г/с, Р=26,6 Па, т=15 мин можно добиться максимальной степени осветления волосяного покрова меха на 24%. Данный эффект также позволяет облегчить доступ плазмомодифи-цированных красителей вглубь волосяного покрова.

Результаты крашения волосяного покрова оценивали фотоколометрически по изменению относительной оптической плотности красильного раствора на приборе ПЭ-5400 УФ (рисунок 2).

10 15 30 45 60 75 90 105 120

В контрольный □ плазмомодифицирооанный 1краш, мин

Рисунок 2 - Изменение оптической плотности красильного раствора в процессе крашения меховой овчины плазмомодифицированными кислотными красителями в режиме: \¥р=1,7 кВт, вдг- 0,04 г/с, Р=33 Па, т=15мин

Экспериментально установлено, что плазменная модификация красителей и мехового сырья за счет воздействия ННТП повышает реакционную способность волоса, что приводит к увеличению выбираемости кислотного красителя до 95 % и сокращению продолжительности до 30 мин, и позволяет получить полуфабрикат меховой овчины с равномерной, насыщенной окраской волосяного покрова. Исследование влияния плазмомодифицированных красителей на светостойкость окраски мехового полуфабриката показало, что при плазменной модификации мехового полуфабриката выявлено повышение данного показателя на 23%. После плазменного модифицирования красителей коэффициент светоотражения от поверхности меха снижается от 30 до 80%, что свидетельствует о повышении насыщенности цветового тона волосяного покрова меховой овчины.

Оценка насыщенности цветового тона от времени после крашения меховой овчины контрольными и плазмомодифицированными красителями показал, что после ННТП обработки от 10 до 30 мин, поверхность контрольного образца меховой овчины имеет неоднородную окраску по-

верхности. После крашения плазмомодифицированными кислотными красителями, которые обрабатывались в течении т=15мин, поверхность волосяного покрова меховой овчины имела более насыщенный цвет за счет обеспечения процесса лучшего массопереноса частиц красителя из раствора в объем волоса, которое осуществлялось благодаря наличию в красильном растворе более мелких размеров частиц красителя. В случае применения плазмомодифицированных металокомплексных красителей на поверхности меховой овчины наблюдается неравномерная окраска, что связано с неполным связыванием красителя с кератином волоса и вымыванием при проведении промывки. В связи с этим применение плазмомодифицированных металокомплексных красителей является нецелесообразным при крашении меховой овчины.

Методом рентгенографического фазового анализа установлено, что в обработанном плазмой образце меховой овчины степень упорядоченности аморфной фазы выше, чем в контрольном образце, что приводит к повышению предела прочности при растяжении на 17,3% и относительного удлинения на 12%.

Методом ИК спектроскопии исследовали волосяной покров меховой овчины после крашения плазмомодифицированными красителями. Установлено, что существенных отличий интенсивности полосы валентных колебаний не наблюдается по сравнению с контрольными образцами. Видны полосы, ответственные за хромофорные группы в области 410-720 см" , которые практически не изменились. У меховой овчины после крашения плазмомодифицированными красителями увеличивается пик 621 см-1 характеризующий деформационные колебания гидроксильных групп, образуется дополнительное количество водородных взаимодействий, что вносит свой вклад в увеличение прочностных связей красителей с кератином волоса за счет их сродства к активными центрами белка.

Для оценки эксплуатационных свойств окрашенного материала (волосяного покрова образцов овчин) проводили исследования устойчивости окрашенной поверхности к сухому и мокрому трению. Установлено, что устойчивость опытных образцов выше, чем у контрольных на 1 балл.

Исследование физических свойств меховой овчины после крашения плазмомодифицированными красителями показало, что происходит увеличение значения гигроскопичности на 16%, а температуры сваривания кожевой ткани на 9,3%.

На основании проведенных экспериментальных исследований и обобщения результатов, разработана физическая модель взаимодействия плазмомодифицированных красителей с волосяным покровом меховой овчины.

Обработка порошкообразного красителя в ННТП осуществляется в емкости, которая предварительно заполнена плазмообразующим газом. Эта система представляет собой капиллярно-пористую структуру. Известно, что при обработке капиллярно-пористых материалов ННТП в

пористом объеме возникает несамостоятельный разряд. Ионы плазмообразующего газа, рекомбинируют на поверхности частиц красителя с выделением энергии рекомбинации (для аргона - 15,76 эВ). Локальное выделение энергии при рекомбинации ионов ведет к дезагрегации крупных конгломератов красителя и активации поверхности. Следствием этого является уменьшение размеров частиц красителя и увеличение растворимости плазмомодифицированных красителей в воде.

Предварительная ВЧ-плазменная модификация волосяного покрова меха приводит к изменению пористости волоса, раскрытию чешуек кутикулы, что облегчает диффузию и способствует более глубокому проникновению частиц красителя внутрь волоса и мехового полуфабриката, лучшему его закреплению. Это приводит к более интенсивному и равномерному окрашиванию меха, а также увеличению насыщенности цветового тона.

Свойства окрашенной меховой овчины и утепленной спецодежды из нее могут изменяться при хранении и эксплуатации под воздействием микроорганизмов, вызывающих соответствующие биоповреждения. Проведены экспериментальные исследования микробиологической стойкости окрашенной меховой овчины до и после их модификации наночастицами серебра. На основе проведенных исследований установлено, что прочность при растяжении окрашенной меховой овчины плазмомодифицированными красителями при воздействии бактерий в течении 5 дней ингибиции выше на 10% относительно контрольных образцов.

Четвертая глава посвящена разработке ресурсосберегающей технологии крашения меховой овчины с использованием плазмомодифицированных красителей и применением наночастиц серебра, позволяющая снизить концентрацию красителя и продолжительность процесса крашения с получением заданных физико-механических, эстетических и эксплуатационных свойств. Разработанный технологический процесс крашения отличается тем, что плазменное модифицирование красителей и мехового сырья в ННТП повышает их реакционную способность, что позволяет уменьшить расход красителей на 28% и более качественно провести процессы осветления и крашения.

Технико-экономические показатели внедрения плазменной обработки в технологический процесс крашения меховой овчины показывают, что суммарный экономический эффект от внедрения плазмомодифицированных красителей составляет 845 тыс. рублей на 9600 шкур меховой овчины за счет улучшения диспергирования частиц красителей, а также физико-механических и эксплуатационных характеристик меха.

Приложение содержит акт о выпуске опытной партии меховых материалов на ООО «Меховщик» (г.Казань), а также акт внедрения в ООО «ДереМодГрупп» (г.Казань).

выводы

1. Разработан метод плазменной модификации порошковых красителей ННТП, позволяющий повысить растворимость красителя и получить наноразмерные фракции частиц красителя в водном растворе, а также повысить их растворимость.

2. Установлено, что наиболее перспективными для крашения меховой овчины являются плазмомодифицированные кислотные красители, которые по показателям свойств превосходят металлокомплексные красители, в частности - позволяют увеличить устойчивость окраски к сухому и мокрому трению, увеличить их светостойкость, сократить концентрацию и продолжительность режима крашения и улучшить экологическую ситуацию.

3. Установлено, что модифицированные кислотные красители обеспечивают повышение скорости диффузии красителей в волосяной покров меховой овчины за счет диспергирования конгломератов частиц красителей при плазменной обработке их в ННТП, что приводит к обеспечению равномерности, цветовой насыщенности и дает возможность снизить концентрацию красителей в процессе крашения меховой овчины.

4. Разработана физическая модель процесса крашения меховой овчины плазмомодифицированными красителями с использованием предварительной плазменной обработки мехового полуфабриката. Установлено, что интенсификация процесса кислотного крашения и равномерность окраски достигается за счет совместного воздействия двух процессов. Выделение энергии при рекомбинации ионов плазмообразующего газа на внутренней и внешних поверхностях частиц красителя приводит к уменьшению конгломератов частиц красителя, вследствие чего увеличивается дисперсность. В результате предварительной плазменной модификации полуфабриката меховой овчины происходит раскрытие чешуек кутикулы вол^оса, выравнивание пор в волосе. Совместное использование плазменной модификации ведет к ускорению диффузии частиц красителя внутрь волоса, более равномерному и глубокому их проникновению.

5. Опрелелен оптимальный пежим ННТП обпаботки кислотного кпа-сителя пои \У„=1,7 кВт, Сд,.=0,04 г/с, Р=33 Па, т=15 мин, который позволяет повысить показатель проницаемости капли раствора красителя в волосяной покров меховой овчины.

6. Разработана ресурсосберегающая технология крашения меховой овчины плазмомодифицированными красителями, позволяющая повысить: физико-механические свойства (предел прочности при растяжении на 17,3/о, относительное удлинение на 12%, гигроскопичность до 16% температуру сваривания на 9,3%); эксплуатационные характеристики (интенсивность и равномерность окраски волосяного покрова, устойчивость окраски к сухому и мокрому трению до 5 балов, повышение светостойкости окраски волосяного покрова меховой овчины на 23%, снижение коэффициента светоотражения от поверхности меха от 30 до 80% а также стойкость меховой овчины к биоразрушению.

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

Статьи, опубликованные в ведущих рецензируемых научных лсурналах, рекомендованных ВАК РФ:

.Гайнутдинов, Р.Ф. Исследование кислотной и щелочной емкости модифицированного волоса меховой овчины после процесса осветления [Текст] /Ф.С.Шарифуллин, Р.Ф. Гайнутдинов, Ф.С.Шарифуллин, Е.В. Меленчук, В.А. Кузьменко //Вестник Казанского технологического ун-та. - 2012. - № 24. - С. 38-40.

2. Гайнутдинов, Р.Ф. Влияние плазменной обработки ВЧЕ разряда на осветление мехового волосяного покрова [Текст] / И.Ш.Абдуллин, Ф.С. Шарифуллин, Р.Ф. Гайнутдинов // Вестник Казанского технологического ун-та. - 2013. -№ 8. - С. 61-63.

3. Гайнутлинов. Р.Ф. Метопы получения экспериментальных об-пазпов наномолисЬиштованных матепиалов меховой овчины, обработанных в коллоидном растворе наночастиц серебра [Текст] /Р.Ф Гайнутдинов, И.Ш. Абдуллин, Ф.С. Шарифуллин, А.П.Кирпичников //Вестник Казанского технологического университа. -2014. -№20, Т.П. -С.65-67.

4. Гайнутдинов, Р.Ф. Анализ ассортимента применяемых кислотных красителей для крашения меховых полуфабрикатовприменяемых при производстве утепленной спецодежды [Текст] /Р.Ф. Гайнутдинов, И.Ш. Абдуллин, Ф.С. Шарифуллин, А.П.Кирпичников//Вестник Казанского технологического университа. - 2014. - Л1>17, Т. 17. - С.60 - 62.

5. Гайнутдинов, Р.Ф. Развитие эффективного процесса крашения меховых товаров [Текст] /Р.Ф. Гайнутдинов, И.Ш. Абдуллин, Ф.С. Шарифуллин //Вестник Казанского технологического университа -2014 -№ 14.-С.192- 194. * Р

6. Гайнутдинов, Р.Ф. Наноструктурирование красителей для меховой овчины для производства утепленной спецодежды [Текст] /Р.Ф. Гайнутдинов //Вестник Казанского технологического университа -2014 -№ 17. -С.60 -62.

7. Гайнутдинов, Р.Ф. Получение модифицированных красителей путем обработки плазмой [Текст] /Р.Ф. Гайнутдинов, Ф.С. Шарифуллин, И.Ш. Абдуллин, К.Э.Разумеев // Кожевенно-обувная промышленность -2015.-№1. -С. 21-24.

8. Гайнутдинов, Р.Ф. Технологии крашения меховой овчины плазмомодифицированными красителями [Текст] /Р.Ф. Гайнутдинов, Ф.С. Шарифуллин, И.Ш. Абдуллин, К.Э.Разумеев Н Кожевенно-обувная промышленность.-2015.-№ 1.-С. 14-16.

Публикации в материалах конференции и сборниках:

9. Гайнутдинов, Р.Ф. Осветление мехового волосяного покрова на основе применения плазменной обработки [Текст] /И.Ш.Абдуллин, Ф.С.Шарифуллин, Р.Ф. Гайнутдинов // Материалы IX Межд. научно -практ. конф. студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности»,- Казань, КНИТУ, 2013. - С. 63 - 67.

10. Гайнутдинов, Р.Ф. Исследование процесса осветления модифицированного волоса меховой овчины в технологическом процессе их выделки [Текст] / И.Ш.Абдуллин, Ф.С. Шарифуллин. Р.Ф. Гайнутдинов // Электр, научный журнал «Технологии и дизайн.- Киев, КНУТД, 2013. -№3(8). (http://\vww.lrbis-nbuv.gov.ua/cgi-bin/irbis_nbuv/cgiirbis_64).

П. Гайнутдинов, Р.Ф. Исследования влияния высокочастотной индукционной плазмы пониженного давления на процесс осветления волосяного покрова меховой овчины [Текст] /И.Ш.Абдуллин, Ф.С.Шарифуллин, Р.Ф. Гайнутдинов // Международная научная конфе-

ренция «Плазменные технология исследования, модификации и получения материалов различной физической природы».- Казань, КНИТУ, 2013.-С. 350-354.

12. Гайнутдинов, Р.Ф. Осветление образцов шубной овчины после обработки плазмой ВЧЕ разряда[Текст] /Р.Ф. Гайнутдинов, И.Ш. Абдуллин, Ф.С. Шарифуллин // Материалы 1Межд. научно - практ. конф. «Применение новых текстильных и композиционных материалов в техническом текстиле». - Чувашия, КНИТУ. - 2013. - С.53 - 57.

13. Гайнутдинов, Р.Ф. Крашение мехового полуфабриката модифицированным кислотным красителем плазмой ВЧЕ разряда пониженного давления [Текст] /И.ШАодуллин, Ф.С.Шарифуллин, Р.Ф. Гайнутдинов // Научная сессия,-Казань, КНИТУ, 2014. - С. 381-382.

14. Гайнутдинов, Р.Ф. Крашение высокомолекулярного волокнистого материала животного происхождения с использованием плазменной технологии [Текст] /Р.Ф. Гайнутдинов// Международный научно-практический семинар «Физика волокнистых материалов: структура, свойства, наукоемкие технологии и материалы» (БМАЯТЕХ - 2014). ИВ-ГПУ, 2014.-С. 107-109.

15. Гайнутдинов, Р.Ф. Крашение пушно-мехового полуфабриката с использованием ВЧЕ плазменной обработки [Текст] /Р.Ф. Гайнутдинов, И.Ш. Абдуллин, Ф.С. Шарифуллин // Материалы X Межд. научно - практ. конф. студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности». - Казань, КНИТУ, 2014. -Т.2. - С. 173— 177.

16. Гайнутдинов, Р.Ф. Крашение мехового полуфабриката с использованием ВЧЕ разряда пониженного давления [Текст] /Р.Ф. Гайнутдинов, И.Ш. Абдуллин, Ф.С. Шарифуллин // Сборник материалов Всероссийской ( с Международным участием) конференции «Физика низкотемпературной плазмы «ФНТП-2014» и международной научной школы молодых ученых и специалистов «Плазменные технологии в исследовании и получении новых материалов». - Казань, КНИТУ, 2014. -С. 75-77.

17. Гайнчтлинов. Р.Ф. Влияние плазмы ВЧЕ пазояла на кислотный краситель в процессе крашения мехового полуфабриката [Текст] / Р.Ф. Гайнутдинов, Ф.С. Шарифуллин //Научная сессия.- Казань, КНИТУ, 2015.-С. 187.

Соискатель ' .. Р.Ф. Гайнутдинов

Выражаю искреннюю благодарность д.т.н., профессору И.Ш. Абдуллину, д.т.н Г.Н. Ky.ieeifoey, д.ф-м.н B.C. Желтухину, принимавших участия в постановке задач работы и обсуждении их результатов.

Заказ №

Офсетная лаборатория КНИТУ

_Тираж 100 экз.

420015 г. Казань, ул. К.Маркса, 68