автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.05, диссертация на тему:Разработка способов интенсификации окраски натурального меха

Київський державний університет технологій та дизайну

1, ■ і. '

/ ■

КОЗАРЬ ОКСАНА ПЕТРІВНА

УДК 675.6.026

РОЗРОБКА СПОСОБІВ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ЗАБАРВЛЕННЯ НАТУРАЛЬНОГО ХУТРА

05.19.05.-Технологія шкіри та хутра

Автореферат на здобуття наукового ступеня

Київ-1999

Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Мукачівському технологічному інституті Міністерства освіти України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент

ТЕБЛЯШКІНА ЛЮДМИЛА ІВАНІВНА Мукачівський технологічний інститут (МТІ), проректор з навчальної роботи , завідувач кафедри

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор НЕСТЕРОВ ВЛАДИСЛАВ ПЕТРОВИЧ,

Українська технологічна академія, президент, м.Київ

кандидат технічних наук, доцент БЕХАРСЬКИЙ ВЛАДИСЛАВ ЙОСИПОВИЧ

кафедра технології шкіри та хутра, Київський державний університет технологій та дизайну

Провідна установа:

Херсонський державний технічний університет, м.Херсон

Захист відбудеться: «^» 2000 р. о /$ годині на

засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 26.102.03 Київського державного університету технологій та дизайну, 252601 м.Київ, вул. Немировича-Данченка,

2

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці КДУТД, 252601 м.Київ, вул.Немировича-Данченка,2

Автореферат розісланий «_ 1999 р.

Вчений секретар Спеціалізованої вченої ради

ЖУРАВСЬКИИ В.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Нахутрових фабриках та підприємствах побутового ібслуговування для фарбування натурального хутра в основному іикористовують окислювальні барвники. Фарбування ними виконують при іизьких температурах. У більшості випадків такі барвники утворюють на хутрі либокі насичені кольори чорної та коричневої гами. Проте використання ікислювальних барвників має ряд недоліків: значна тривалість процесу, деяке гогїршення пластичних властивостей шкірної тканини, низька світлостійкість абарвлення волосяного покриву, вузька гама кольорів, токсичність деяких :імічних матеріалів. Удосконалення відомих способів фарбування хутра радиційним класом барвників з метою вилучення з фарбувального розчину оксичних хімматеріалив дасть змогу і надалі з їх допомогою відновлювати поживчі властивості хутряних виробів, цим самим отримувати хорошу імітацію іінних видів хутровини, що є на сьогодні актуальним.

На сьогоднішній день користується попитом хутро яскравих, насичених ольорів. Широку гаму кольорів на хутрі можна отримати за допомогою іетрадиційних класів барвників: кислотних, їх сумішей (діад і тріад), композицій ислотних та катіонних барвників тощо. Разом з цим, їх використання дає южливість значно спростити технологію фарбування за рахунок виключення тадії протравлювання та інтенсифікації процесу фарбування, що, в свою чергу, [риводить до економії енергоносіїв, зменшення витрат хімматеріалів. астосування цих барвників та їх композицій дає можливість створювати нові, іантазійні, досі невідомі кольори і відтінки, фарбувати хутро під колір тканини .

Метою даної роботи є удосконалення існуючих та розробка нових способів іарбування натурального хутра з використанням окислювальних, кислотних та омпозицій кислотних та катіонних барвників. Дослідження проводили за трьома апрямами:

- удосконалення існуючих способів фарбування хутра з використанням кислювальних барвників шляхом об’єднання в єдину систему технологічних араметрів процесів нейтралізації, протравлювання та фарбування;

-інтенсифікація забарвлення хутра кислотними барвниками та сумішами а їх основі;

- розширення гами забарвлення волосяного покриву хутра з використанням ислотних та катіонних барвників за рахунок зміни технологічних параметрів іарбування.

Робота виконана на кафедрі легкої промисловості Мукачівського ехнологічного інституту (МТІ) у відповідності з науковим напрямком її іяльності на 1996-1999 рр. “Створення нових матеріалів, сучасних технологій

та математична обробка бази даних”

Наукова новизна роботи.

- удосконалено існуючі способи фарбування хутра з використанням окислювальних та кислотних барвників шляхом узгодження в єдину систему технологічні параметри нейтралізації, протравлювання та фарбування;

- вперше розроблено і запатентовано спосіб фарбування хутра в чорний колір окислювальними барвниками без токсичного пірокатехіну з використанням сульфату міді та біхромату калію;

- суттєво підвищена інтенсивність забарвлення волосяного покриву хутра кислотними барвниками внаслідок введення в фарбувальний розчин двох інтенсифікаторів з різними механізмами дії;

- вперше розроблено спосіб фарбування хутра композицією кислотних і катіонних барвників;

- отримано адекватні, відтворювані, математичні моделі фарбування хутра окислювальними, кислотними, композиціями кислотних та катіонних барвників;

- визначено характер взаємодії кератину волосяного покриву хутра з кислотними та катіонними барвниками за допомогою ІЧ-спектроскопії.

Практичне значення одержаних результатів:

- удосконалено спосіб фарбування хутра окислювальними барвниками, що дає змогу виключити з фарбувального розчину токсичні хімматеріали, отримати якісне чорне забарвлення волосяного покриву;

- за рахунок зміни складу фарбувального розчину та підвищення інтенсивності забарвлення хутра окислювальними барвниками одержано економічний ефект, що підтвержено актом впровадження на Ужгородському ДГШО «Хімчистка»;

-розроблений та апробований в умовах підприємств побутового обслуговування спосіб фарбування хутра кислотними барвниками, який дає змогу суттєво підвищити інтенсивність забарвлення волосяного покриву хутра шляхом сумісного використання двох типів інтенсифікаторів;

- показана можливість зміни забарвлення волосяного покриву хутра внаслідок змін pH розчину під час фарбування кислотними і катіонними барвниками.

Особистий внесок автора - наукові ідеї дисертаційної роботи, вибір напрямку, методик та об’єктів дослідження, постановка та обговорення результатів експерименту, а саме:

- вивчення впливу виду та концентрацій складових нейтралізуючих, протравних та фарбувальних розчинів, параметрів обробки на інтенсивність забарвлення хутра; це дало змогу розробити оптимальні технологічні параметри

з

зарбування хутра окислювальними та кислотними барвниками, композиціями ислотних та катіонних барвників;

- здійснення статистичної оптимізації технологічних режимів, створення іатематичних моделей фарбування хутра окислювальними, кислотними, омпозиціями кислотних та катіонних барвників;

- одержання та інтерпретація ІЧ-спекгрів поглинання;

- апробація та впровадження результатів досліджень на Ужгородському ;ержавному підприємстві побутових послуг “Хімчистка”;

Апробація. Результати досліджень по темі дисертації доповідались на 1-ій ііжнародній конференції “Сучасні технології ресурсозберігання” (м.Партенід, 997р.), ювілейній міжнародній науково-технічній конференції “Новітні технології легкій промисловості та сервісі” (м.Хмельницький, 1998р.), науково-технічній онференції “Фізико-хімічні основи та принципи створення новітніх технологій текстильній та легкій промисловості” (м.Хмельницький, 1996р.), 1-ій науково-іракгичній конференції “Сучасна контрольно-вимірювальна техніка промислових иробів та їх сертифікація” (м.Мукачево, 1997р.), щорічних наукових онференціях професорсько-викладацького складу, аспірантів і молодих вчених Лукачівського технологічного інституту (м.Мукачево, 1996-98р.р.).

Публікації. Основні положення дисертації опубліковані в шести ;рукованих нрацях.

Об’єм роботи. Дисертаційна робота викладена на 147 сторінках іашинописного тексту, вміщує вступ, огляд літератури, три розділи кспериментальної частини, висновки, список використаних джерел та додатки, ’обота вміщує 29 таблиць, 36 рисунків, 7 додатків. Бібліографія вміщує 20 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обгрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, викладені існовні положення проблеми, яка розглядається. Сформульована мета, викладені іаукова новизна і практичне значеній роботи.

Розділ 1. Огляд лігературп._В огляді літератури проаналізовані сучасні іапрямки в галузі фарбування натурального хутра, критично розглянуті теоретичні іередбачення і практичне виконання підготовчих процесів та операцій, процесу карбування хутра окислювальними барвниками. Наведені відомості про ¡икористання інших класів барвників (кислотних, активних, дисперсних) для зарбування різних видів хутра. На підставі аналізу літературних даних ібгрунтована можливість удосконалення відомих способів фарбування іатурального хутра окислювальними барвниками, кислотними та сумішами на

їх основі, створення нових способів фарбування.

Розділ2.Об’єктні методи дослідження.Основні об’єкти дослідження: шкурки білого кроля (ГОСТ 2974-75), шкурки песця ( ГОСТ 7179-70), хутро норки (ГОСТ 10322-71), вичинені по єдиній технології.

Оцінку інтенсивності забарвлення досліджуваних зразків проводили за допомогою коефіцієнту поглинання, який визначали за рівнянням Гуревича-Кубелки-Мунка, виходячи із коефіцієнтів відбиття, визначених за допомогою універсального фотометра (ФОУ У-4.2). Взаємодію кератину волосяного покриву хутра з барвником досліджували за допомогою ІЧ-спектроскопії на приладі Зресогсі М- 80 в області 4000-200 см'1.

Для створення математичної моделі способу фарбування, в роботі використали статистичну оптимізацію за методом Гауса-Зейделя.

Вивчення властивостей хутра здійснювали шляхом встановлення хімічних та фізико-механічних показників волосяного покриву та шкірної тканини згідно типових методик та ГОСТів за допомогою хімічного аналізу та інструментальних засобів дослідження.

Розділ 3. Удосконалення процесу фарбування натурального хутра в чорний колір окислювальними барвниками без пірокатехіну. Дослідження в напрямку удосконалення технології фарбування хутра кроля в чорний колір окислювальними барвниками в умовах підприємств побутового обслуговування без пірокатехіну проводили при умові узгодження всього комплексу процесів та операцій двома шляхами:

- вивченням впливу протравних матеріалів та їх сумішей на отримання чорного кольору волосяного покриву шкурок кроля;

- шляхом заміни пірокатехіну на менш токсичні, близькі за будовою хімічні матеріали.

Нами опробована суміш протравних матеріалів з метою поєднання позитивних властивостей біхромату калію та сульфату міді для отримання чорного кольору волосяного покриву при фарбуванні окислювальними барвниками без пірокатехіну. Вивчено вплив тривалості процесу протравлювання при використанні різних протравних матеріалів та їх сумішей, оптимізовано склад матеріалів для протравлювання у вигляді суміші Си804 - К2Сг207, вивчено вплив концентрації п-фенілендиаміну, резорцину, пероксиду водню в фарбувальному розчині, pH останнього; вивчена кінетика процесу фарбування. Внаслідок проведених досліджень створено такий оптимальний технологічний режим для протравлювання та фарбування хутрових шкурок кроля в чорний колір окислювальними барвниками без використання токсичного пірокатехіну:

-нейтралізація : поверхнево-активна речовина (ПАР)- 2,0 г/л, гідроксид

уіоніго (25%-ий) -1,0 г/л, карбонат натрію -1,0 г/л, РК =25, t =25-30°С, тривалість Э-60 хв;

-протравлення: біхромат калію- 0,8 г/л, сульфат міді-3,2 г/л, хлорид натрію-Э,0г/л, оцтова кислота(30%)-1,0 г/л, ОП-Ю --1,0 г/л, РК~20, тривалість 4 год, ’мпература 30°С;

-фарбування: п-фснілендиамін -5,0 г/л, резорцин -1,0г/л, гідроксид амонію !5%-іій) -1,5 г/л, пероксид водню (30%-ий) -7,0 г/л, РК=20, тривалість 4 год, гмпература 30-3 5°С.

При фарбуванні за запропонованим способом отримано хутро кроля з злосяним покривом, який мас насичений, рівномірний, глибокий чорний колір, і стійкістю до фізико-хімічних дій - близький до еталону. Економічний ефект ід впровадження способу фарбування 1000 hit. хутрових шкурок кислю вальними барвниками при використанні вищезгаданої суміші протравних атеріалів становить 188,89 грн; це дозволяє знизити розцінки на таку послугу а 13%, відповідно, обумовлює в умовах ринкової економіки підвищення знкурентноздатності підприємств побутового обслуговування.

Експериментальні дані по фарбуванню хутра окислювальними барвниками чорний колір згідно розробленого способу були математично описані з зстосуванням програми SENS, розробленої на кафедрі хімічної кібернетики тіївського політехнічного університету. Отримано рівняння множинної регресії, ке вказує на залежність інтенсивності забарвлення волосяного покриву хутра ід 5 технологічних параметрів окислювального фарбування:

у= - 526,42 + 52,68х, +• 14,18х2 + 44,24х3 + 52,04х4 + 16,57х5 - 18.Ц2 -,27х/- 2,34х32 -2,19х42 - 0,44х52

е х, - концентрація резорцину, г/л; х,- концентрація п-фенілендиаміну, г/л; х3-онцентрація пероксиду водню 30%-го, г/л; х4 - pH фарбувального розчину; х5 тривалість фарбування, год, у - коефіцієнт поглинання забарвлених зразків.

Оптимальні параметри, розраховані математичним шляхом, за своїми наченнями досить близькі до оптимальних параметрів, знайдених кспериментально. Однак, статистична оптимізація окислювального фарбування а методом Гауса- Зейделя не дозволяє отримати точку оптимуму, яка б ідповідала експериментальним даним. Причиною цього є характер кспериментальних кривих залежності коефіцієнтів поглинання від параметрів: ,і криві при збільшенні значення параметра виходять на плато, і як наслідок, оверхня відгуку не має екстремуму.

Через токсичність пірокатехіну випуск його припинено, а спосіб кислювального фарбування хутра без використання пірокатехіну розроблений ¡е в достатній мірі. В якості компонентів розчину при окислювальному

фарбуванні замість пірокатехіну використовували пірогалол, галову кислоту і гідрохінон. Для встановлення оптимальних параметрів даного способу шляхом послідовного наближення до точки оптимуму досліджено вплив на інтенсивність забарвлення хутра концентрації введених матеріалів, п-фенілендиаміну, резорцину в фарбувальному розчині, аміаку (25%-го), перекису водню (30%-го), вивчена кінетика процесів протравлювання та фарбування.

Узагальнюючи результати досліджень по вивченню можливості отримання чорного кольору на хутрі кроля окислювальними барвниками без пірокатехіну, замінивши його на матеріали, близькі за будовою, пропонуються такі технологічні режими фарбування.

Склад фарбувального розчину, г/л:

а)п-фенілендиамін - 4,5; резорцин- 0,5; галова кислота - 0,5; гідроксид амонію(25%-ий) -4,0; пероксид водшо (30%-ий) - 6,0;

б) п-фенілеидиамін - 4,5; резорцин - 0,5; пірогалол- 0,5;гідроксид амонію(25%-ий) -3,0; иероксид водню (30%-ий) -6,0;

в) п-фенілендиамін - 4,5; резорцин- 1,0; гідрохінон- 0,5; гідроксид амонію(25%-ий) - 3,0; пероксид водню (30%-ий) - 5,0

РК=30, температура 30-35°С, тривалість фарбування - 4 год при використанні пірогалолу і 3 год - при використанні галової кислоти та гідрохінону.

Із трьох запропонованих режимів найбільш ефективний спосіб фарбування з пірогалолом. Отримане забарвлення хутра заданим способом характеризується достатньою інтенсивністю, чистотою тону, мас блиск, добру стійкість до фізико-хімічних дій, особливо до хімічної чистки.

Апробація та впровадження розроблених способів проводили на Ужгородському державному підприємстві побутового обслуговування “Хімчистка”. Очікуваний економічний ефект від впровадження розробленого способу (з гідрохіноном) за рахунок виключення з фарбувального розчину пірокатехіну складатиме 102,86 грн на 1 цикл фарбування (1000 шт. шкурок).

Розділ 4. Інтенсифікація забарвлення хутра кислотними барвинками та сумішами на їх основі. Удосконалення процесу фарбування волосяного покриву хутрових шкурок приводить до поступового зростання використання кислотних барвників, які мають ряд переваг: менш токсичні, процес фарбування менш трудомісткий і нескладний для контролю, забарвлення волосяного покриву досить світлостійке, використання індивідуальних барвників і їх сумішей дозволяє отримати широку кольорову гаму.

Інтенсифікацію забарвлення хутра кислотними барвниками з метою скорочення витрат барвників та інших хімматеріалів здійснювали шляхом дослідження сорбції хутром ряду кислотних барвників вітчизняного

шробництва в залежності від ряду факторів: виду і концентрації ПАР (при іейтралізації та фарбуванні), концентрації барвника, рН розчину, виду та сонцентрації інтенсифікатора в фарбувальному розчині. В даному дослідженні шкористовували звичайні середньовирівнюючі кислотні барвники: кислотний соричневийК, кислотний бордо. Досліджено процес фарбування з урахуванням взаємозв’язку процесів: нейтралізація - фарбування.

Удосконалення способу фарбування хутра кроля кислотними барвниками іроводили послідовним наближенням до оптимальних параметрів процесу -іочерговою зміною кожного технологічного параметру до досягнення тстинного оптимуму інтенсивності забарвлення зразка хутра. Спочатку досягали штимум по одному параметру при фіксованих значеннях інших. Потім, іафіксувавши знайдене значення параметра, переходили до зміни іншого, де інову досягали оптимум і т.д.

В роботі використаний метод нейтралізації за допомогою поверхнево-іктивних речовин (ПАР). В зв’язку з цим було досліджено вплив 16 різних 1АР: катіонактивних, аніонактивних, неіоногенних. Процес нейтралізації іроводили занурювальним способом по типовій технології в розчині, г/л: 'ідроксид амонію- 4,0, хлорид натрію - 20,0, ПАР- 3,0, температура 35-40°С, гривалість 30 хв при РК=20. В якості контрольної методики фарбування сислотними барвниками використовували методику з застосуванням фарбувального розчину з оцтовою кислотою та низькою температурою фарбування (35-40°С) з метою компенсації великої розбіжності у якості шкурок ероля, песця, норки на підприємствах побутового обслуговування. Найвищу нтенсивність забарвлення волосяного покриву хутра (по ФОУ) отримано при шкористанні неіоногенного ПАР моноетаноламіду жирних кислот (MEA). Встановлено оптимальні концентрації MEA в нейтралізуючому розчині, вид та сонцентрацію лужного матеріалу, тривалість процесу нейтралізації.

Інтенсивність забарвлення хутра значно зросла при введенні MEA у фарбувальний розчин (рис. 1). Візуальна оцінка підтверджує ефективність шкористання даної ПАР, зразки мали інтенсивне, рівномірне забарвлення юлосяного покриву. Досліджено вплив рН фарбувального розчину, сонцентрації барвника на інтенсивність забарвлення волосяного покриву, вивчена сінетика процесу фарбування. З метою поглиблення та насичення кольору юлосяного покриву, кращого профарбовування зразків, у фарбувальний розчин ік інтенсифікатор вводили бензиловий, етиловий, бутиловий, ізопропіловий ширти, диметилформамід, сечовину, резорцин, пропіленкарбонати, гриетаноламін концентрацією 20 г/л. Найбільш ефективним інтенсифікатором

ЗО 1

25

20

8 15

:§ ю

В±

□ Кислотний бордо

□ Кислотний коричневий К

Іі

<#

л' >- л<? ■ С*-

^ ^ с/

</

Рис. 1. Вплив виду ПАР при фарбуванні на інтенсивність забарвлення волосяного

покриву

виявився бутанол, визначення оптимальної концентрації якого проводили шляхої зміни концентраціївід 5 до 35 г/л. Найвищу інтенсивність забарвлення (по ФОУ отримано при концентрації бутанолу 20 г/л.

Оскільки на підставі експериментальних даних інтенсивність забарвленії хутра суттєво підвищується внаслідок введення в фарбувальний розчин МЕА т обмежено розчинного у воді н-бутанолу, то можна припустити, що обиді речовини впливають на спорідненість барвника до субстрату, але діють, на наш думку, за різними механізмами. Бутанол сольватує активні центри кератину, щ сприяє кращому дифундуванню барвника в середину кератину волосині Механізм дії МЕА в фарбувальному розчині і, як наслідок, зниженії спорідненості барвника до хутра на час забарвлення проходить, очевидно, з рахунок утворення молекулярної сполуки, яка, в свою чергу, повільно дифунду в середину субстрату. Утворена сполука повільно дисоціює і поступово поставля забарвлений аніон до позитивних центрів кератину.

Для дослідження природи взаємодії кератину волосу хутра з кислотнш барвником отримані ІЧ-спектрикератину волосу незабарвленого хутра, барвник кислотного фіолетового С та кератину волосу пофарбованого кислотниі барвником.

При аналізі ІЧ-спектрів поглинання забарвленого кератину хутра особлиіз увагу приділяли зміні довжин хвиль та інтенсивності характеристичних ему поглинання, яка відповідає валентному коливанню груп >ИН (область 330( 3000 см-1), >0=0 (область 1750см-1), Л803Н (область 1260-1150см'1), а тако;

5

Довжина хвилі, см

Рис. 2.ІЧ-снек-іри: 1 —продукту взаємодії кератину хутра з барвником кислотним фіолетовим С;

2 -барвника кислотного фіолетового С;

3 -кератину хутра білого нефарбованого.

ііда І (1650- 1600см'1), Аміда II (1570-1500 см'1) і Аміда III (1420-1400 см'1'.

Отримані ІЧ-спектри (рис.2) свідчать про утворення іонного зв’язку іок-ГШ,+ "0802-Бр (зсув полоси поглинання сульфокислоти від 1200 до 50 см1) та просторову переорієнтацію угрупувань Амід І та Амід II (зсуви в пастях валентних коливань вказаних груп відповідно від 1600 до 1630см'1 та і 1500 до 1550см1).

Методом статистичної оптимізаціїза Гаусом-Зейделем створена математична дель процесів нейтралізації та фарбування волосяного покриву з використанням зарбувальному розчині кислотних барвників. Отримано рівняння множинної 'ресії

у= + 43,37 + 2,18х, + 5,18х, +- 7,24х3 + 8,14х4 + 8,00х5 + 14,70х6 - 1,9х,2 -•2х,2 + 0,47х 2 - 9,36х,2 - 4,49х 2 - 9,40х 2 ,

2 ’ 3 ’ 4 ’ 5 ’6’

; вказує на взаємозв’язок шести технологічних параметрів з інтенсивністю іарвлення волосяного покриву хутра, розв’язком якого є точка оптимуму ібл.1). Послідовна оптимізація шляхом лабораторних досліджень і оптимізація икористанням методу Гауса-Зейделя дають подібні результати. Поряд з цим, аслідок встановленої взаємодії факторів між собою, значення оптимальних ицентрацій, розрахованих за рівнянням регресії дещо менші оптимальних іцентрацій параметрів нейтралізації та фарбування.

Таблиця 1

Точка оптимуму

Технологічні параметри Значення

розрах. експер.

Хі Концентрація MEA в нейтралізуючому розчині, г/л 2,37 3,0

*2 Концентрація гідроксиду амонію(25%) в нейтралізуючому розчині, г/л 3,32 4,0

Хз Концентрація MEA в фарбувальному розчині, г/л 2,5 2,5

Х4 Концентрація барвника в фарбуваїьному розчині, % від маси зразка 4,73 6,0

Х5 Тривалість фарбування, год 1,9 2,0

Хб Концентрація бутанолу в фарбувальному розчині, г/л 17,8 20,0

На основі проведених досліджень процесів нейтралізації та фарбування, розроблений такий спосіб фарбування хутра кроля кислотними барвниками в кольори червоно-коричневої гами:

-нейтралізація: гідроксид амонію- 4,0 г/л; хлорид натрію- 20,0 г/л; MEA -3,0 г/л, тривалість 30 хв, температура 35-40°С, РК=20;

-фарбування: барвник - 6,0% від маси зразка; сульфат натрію - 10,0% від маси зразка; оцтова кислота -2,0 г/л; MEA - 2,5 г/л; бутанол- 20,0 г/л; РК=20, температура 35-40°С, тривалість 2 год.

Хутро, фарбоване кислотними барвниками за запропонованим способом набуває насиченого, рівномірного, глибокого забарвлення червоно-коричневої гами з хорошими властивостями волосяного покриву та шкірної тканини (табл.2).

З метою отримання широкого діапазону забарвленя волосяного покриву хутра в роботі використали суміші двох і більше компонентів - діад і тріад кислотних барвників із застосуванням розробленої технології для фарбування індивідуальними кислотними барвниками. Кольори волосяного покриву хутра кроля, песця та норки при фарбуванні діадами і тріадами кислотних барвників наведені в дисертації. Використання діади кислотних барвників (чорного і зеленого) у співвідношенні 16:4 дозволило отримати на хутрі песця, яке було у використанні, глибокий чорний колір без відтінків.

Розроблені способи фарбування впроваджено на Ужгородському державному підприємстві побутового обслуговування “Хімчистка”.

Значно розширити кольорову гаму дозволяє також використання композицій кислотних та катіонних барвників. Аналіз способів фарбування волосяного покриву хутра окремо кислотними і катіонними барвниками показав,

Таблиця 2

Вплив фарбування кислотними барвниками на властивості хутра

Волосяний покрив Шкі эяна тканина

Вид барвника Стійкість забарвлення, бали, до дії &

5 тертя 'о в я ._г

світла о и 0 с 1 о 03 о С ш е- р о поту сухого | мокрого Темпсрат зварюванню § 1 § а к з о. ш X X Й й- О й о- Ш 2 о X с

Бордо 6 5-6 4-5 3-4 4 5 81 5,2 63

Коричневий К 5-6 4-5 4-5 4 4 4 83 5,4 61

з вони дуже схожі. До складу фарбувальних розчинів входять одні й ті ж мпоненти: барвник, вирівнювач забарвлення (сульфат натрію), ПАР, рН розчину зний 4-5. Тому цікавим, з точки зору колористики, є вивчення можливості місного проведення процесів нейтралізації та фарбувати хутра кислотними катіонними барвниками.

Досліджуючи фарбування хутра композицією кислотних та катіонних рвників, користувались єдиним підходом вирішення технологічного питання ослідовним наближенням до оптимальних параметрів з узгодженням в єдину стему процесів нейтралізації, фарбування. В якості барвників використані слотний фіолетовий С та катіонний оранжевий Ж (суміш 1), а також кислотний >втий та катіонний синій О (суміш 2).

На стадії нейтралізації досліджено вплив виду та концентрації ПАР на генсивність забарвлення волосяного покриву. Найбільш інтенсивне і вномірне забарвлення зразків спостерігається при використанні в йтралізуючому розчині МЕА концентрацією 3 г/л. Вивчено також вплив жного матеріалу та електроліту в нейтралізуючому розчині, тривалості процесу, і основі проведених досліджень розроблено режим нейтралізаціїхутра, який редує процесу фарбування композицією кислотних та катіонних барвників: ЕА -3,0 г/л; гідроксид амонію (25%-ний)-4,0 г/л; хлорид натрію - 20 г/л, мпература 35-40°С, тривалість 30 хв, РК=20

.3 метою створення способу фарбування хутра кроля кислотно-катіонною «позицією барвників вивчали вплив на забарвлення видута концентрації ПАР, рвників, рН фарбувального розчину. Інтенсивність забарвлення хутра інювали за коефіцієнтами поглинання забарвлених зразків. Досліджено вплив

різних інтенсифікаторів на інтенсивність забарвлення волосяного покриву. Найбільш ефективним інтенсифікатором при фарбуванні композицією барвників, як і у випадку процесу фарбування індивідуальними кислотними барвниками, є бутанол концентрацією 20 г/л. При такому вмісті останнього колористичні властивості забарвленого волосяного покриву хутра значно покращуються: зразки мають очікуваний колір: при застосуванні суміші 1 - темний червоно-коричневий, суміші 2- насичений жовто-зелений; підвищується чистота тону, глибина та рівномірність забарвлення.

При вивченні ІЧ-спектрів поглинання кератину, який забарвлений композицією кислотних та катіонних барвників, особливу увагу приділяли зміні довжин хвиль та інтенсивностей характеристичних смуг поглинання валентних коливань груп RS03H (область 1200см1), солей групи COO ( 1420-1300CM'1), Аміда І (1620см1) і Аміда II (1550 см1). Зсув в бік зменшення довжин хвиль вказаних угрупувань (рис.4) свідчить про їх структурні зміни в просторі. Збільшення інтенсивності та розщеплення характеристичної смуги солей групи СОО доводить припущення про утворення іонного зв’язку між катіонним барвником та кератином хутра по карбоксильній групі, а порівняння пікових інтенсивностей Аміда І і Аміда II забарвленого кератину кислотно-катіонною композицією і нефарбованого хутра показує на утворення певних молекулярних комплексів на основі цих груп. NH

. -і

Довжина хвилі, см

Рис. 3. ІЧ-спектри:1- кератину волосу, забарвленого композицією кислотних і катіонних барвників;

2 - кератину волосу білого нефарбованого

Процес фарбування хутра композицією кислотних та катіонних барвників в гемі нейтралізація-фарбування математично описаний у вигляді поліному у= + 303,95 + 13,67х, + 9,96х2 - 24,28х3 + 39,28х4 + 7,75х5 - 8,08х,2 -9,21 х22 - 92,71 х32 - 31,03х42 - 3,20х/

Точка оптимуму, знайдена згідно методу статистичної оптимізаціїї Гауса-деля в порівнянні з точкою оптимуму, знайденою експериментально, оставлена в табл.З.

Таблиця З

Точка оптимуму

Технологічні параметри Значення

розрах. експер.

Концентрація МЕА в нейтралізуючому розчині, г/л 2,77 3,0

Концентрація МЕА в фарбувальному розчині, г/л 2,31 2,0

Концентрація барвника в фарбувальному розчині, % від маси зразка 5,27 6,0

Концентрація хлориду натрію в фарбувальному розчині, % від маси зразка 4,35 4,0

Концентрація бутанолу в фарбувальному розчині, г/л 20,0 20,0

Графічна інтерпретація пошуку оптимуму (рис.5) доводить, що

оптнмізація процесу фарбування хутра кислотно-катіонною композицією барвників на етапі лабораторних досліджень і

статистична оптимізація за методом Гауса-Зейделя дають близькі результати.

На підставі проведених досліджень розроблено спосіб фарбування рального хутра композицією кислотних і катіонних, якому передує стадія гралізації: суміш барвників - 6% від маси зразка, хлорид натрію - 4% від маси ка, МЕА - 2,0 г/л, бутанол - 20,0 г/л, рН фарбувального розчину 4,5-5, шлість 2 год, температура 35-40°С,РК=20. Фарбоване хутро характеризується

х2

Рис. 4 Криві відгуку дій параметрів Хг і Х4 при фіксованих оптимальних значеннях інших технологічних параметрів

V

хорошими показниками волосяного покриву та шкірної тканини. Даний спосіб фарбування апробовано і впроваджено в умовах підприємства.

ВИСНОВКИ

1 .Значна частина натурального хутра фарбується на хутрових підприємствах або перефарбовується на підприємствах побутового обслуговування. Підготовчі операції та процес фарбування хутра визначають інтенсивність і якість забарвлення хутра при використанні різних класів барвників. Інтенсифікація забарвлення натурального хутра с важливою та актуальною.

2.Розробку нових і удосконалення відомих способів фарбування хутра окислювальними, кислотними барвниками, композиціями кислотних та катіонних барвників проводили, користуючись єдиним підходом вирішення технологічного питання -послідовним наближенням до оптимальних параметрів з узгодженням в єдину систему процесів нейтралізації, протравлення та фарбування. Оптимальні параметри, визначені експериментально та розраховані з використанням статистичної онтимізації за методом Гауса-Зейделя практично співпадають.

3.Розроблені способи фарбування хутра кроля в чорний колір окислювальними барвниками без токсичного пірокатехіну: 1) при використанні суміші протравних матеріалів; 2) при використанні замість пірокатехіну інших напівпродуктів окислювального фарбування. Запропоновані способи фарбування хутра кроля в чорний колір є економічно вигідними, так як дозволяють підвищити рентабельність процесу при збереженні розцінок на фарбування хутрових шкурок або знизити розцінки на 10-13% при збереженні незмінної рентабельності.

4. Інтенсивність забарвлення хутра кислотними барвниками суттєво підвищується внаслідок введення в фарбувальний розчин інтенсифікаторів з різними механізмами дії: МЕА і н-бутанолу. Використання обмеженої кількості кислотних барвників у вигляді діад та тріад за розробленим способом дає можливість отримувати різноманітні, досить оригінальні кольори і відтінки волосяного покриву хутра кроля, песця та норки. При використанні діади кислотних барвників (чорного і зеленого) показана можливість в умовах підприємств побутового обслуговування фарбування волосяного покриву хутра песця в глибокий чорний колір без відтінків.

5. Розроблений спосіб фарбування композицією кислотних та катіонних барвників дає змогу в умовах підприємств отримувати насичені, інтенсивні кольори червоно-коричпевої та жовто-зеленої гами волосяного покриву хутра. За рахунок зміни рН фарбувального розчину при використанні суміші кислотного та катіонного барвників можна отримувати різноманітні кольори та відтінки волосяного покриву хутра.

6.Механізм взаємодії кератину волосяного покриву хутра з кислотним арвником та кислотно-катіонною композицією барвників обгрунтовано з опомогою 1Ч-спектроскопії.

7.Проведена апробація розроблених способів в умовах підприємств обутового обслуговання.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Мигалина Ю.В., Тебляшкіна Л.І., Козарь О.П. Фарбування натурального хутра кислотними барвниками //Легка пром-сть, -1996. -№3. -с.65-67.

2. Козарь О.П., Мигалина Ю.В., Тебляшкіна Л.І. Використання сумішей кислотних барвників для фарбування натурального хутра //Вісник Технол. ун-ту Поділля, ч.І.- 1998. -№4. -с.120-122.

3. Козарь О.П. Ресурсозберігаюча технологія фарбування натурального хутра в чорний колір окислювальними барвниками // Легка пром-сть, -1999. -№ 1-2. - с. 69-70.

4. Козарь О.П. Колорування хутра композиціями кислотних та катіонних

барвників // Легка пром-сть, -1999. - №3 - 57с. .

5. Тебляшкіна Л.І., Мигалина Ю.В., Козарь О.П. Використання кислотних барвників для колорування натурального хутра // Праці науково-техн. конф/'Фізико-хімічні принципи створення новітніх технологій в текстильній та легкій промисловості” -Хмельницький: ТУП.-1996.-С. 4-5.

6. МигалинаЮ.В.,.ТебляшкинаЛ.И, Козарь О.П. Альтернативное решение вопроса замены некоторых полупродуктов окислительного крашения натурального меха // Труды 1-ой научно-практ. конф. “Современная контрольно-испытательная техника промышленных изделий и их сертификация” (СКИТ-97).-Вып.1. -К.: ДАЛПУ, -1997. -с.220 -223.

7. Позитивне рішення на видачу патента № 99063274 від 6.12. 99р. МПК D06P/32. Спосіб фарбування волосяного покриву хутра /Козарь О.П., Мигалина Ю.В.Тебляшкіна Л.І.(Україна).-№99063274; Заявл. 14.06.99.

АНОТАЦІЯ

Козарь О.П. Розробка способів інтенсифікації забарвлення натурального утра. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по пеціальності 05.19.05. - технологія шкіри та хутра. - Київський державний ніверситет технологій та дизайну, Київ, 1999р.

Дисертацію присвячено удосконаленню відомих та розробку нових пособів фарбування натурального хутра з метою вилучення з фарбувальних

розчинів токсичних хімматеріалів та підвищення інтенсивності забарвлення волосяного покриву хутра.Удосконалення існуючого та розробку нового способу

фарбування хутра в чорний колір окислювальними барвниками без пірокатехіну, а також кислотними барвниками та композиціями на їх основі проводили шляхом узгодження в єдину систему технологічних параметрів, статистичної оптимізації останніх. Одержано адекватні, відтворювані математичні моделі фарбування хутра окислювальними та кислотними барвниками, композиціями кислотних та катіонних барвників. Визначено характер взаємодії кератину волосяного покриву хутра з кислотними та катіонними барвниками. Виконані дослідження поглиблюють теоретичні знання про процес фарбування, поширюють можливості використання вітчизняних хімічних матеріалів з отриманням якісної конкурентоздатної продукції хутряних виробів з інтенсивно забарвленим волосяним покривом, міцною пластичною шкірною тканиною

Ключові словагхутро, волосяний покрив, кератин, нейтралізація, протравлювання, фарбування, барвник, забарвлення, інтенсифікація, властивості.

АННОТАЦИЯ

Козарь О.П. Разработка способов интенсификации окраски натурального меха. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.19.05. -технология кожи и меха.-Киевский государственный университет технологий и дизайна, Киев, 1999г.

Натуральный мех красят или перекрашивают на меховых фабриках или предприятиях бытового обслуживания. Подготовительные операции перед крашением и сам процесс крашения меха определяют интенсивность, качество окрашивание меха. Разработка новых и усовершенствование извесных способов крашения натурального меха актуальна.

Целью работы есть усовершенствование извесных способов крашения меха окислительными и кислотными красителями с целью извлечения из красильных растворов токсичных химмагериалов и, в тоже время, повышение интенсивности окраски волосяного покрова меха, а также разработка новых, ранее не известных способов крашения меха.В качестве объектов исследования использовали шкурки кролика, песца и норки, обработанные по единой технологии. Оценку интенсивности окраски исследуемых образцов волосяного покрова меха осуществляли с помощью коэфициента поглощения, определяемого с помощью фотометрического метода анализа. Разработку новых и усовершенствование извесных способов крашения меха осуществляли

пользуя единый подход — последовательное приближение к оптимальным раметрам путем согласования в единую систему технологических параметров, атистической оптимизации последних. Получены адекватные, спроизводимые математические модели крашения меха окислительными и слотными красителями, композициями кислотных и катионных красителей.

Усовершенствованы способы крашения меха в черный цвет окислительными асителями с целью извлечения из красильной ванны токсичного пирокатехина гем использования смеси протравных материалов на стадии протравления и тем замены пирокатехина в красильном растворе на другие химматериалы. зработанные способы економически выгодны за счет повышения ятабельности процесса при сохранении расценок на крашение меховых шкурок и снижение расценок на 10-13% при сохранении неизменной рентабельности.

Повышение интенсивности окраски меха при крашении кислотными асителями и смесями на их основе осуществлено при введении в красильный створ двух интенсификаторов с разными механизмами действия -ионогенного поверхиосно-активного вещества (моноетаноламида жирных слот) и органичено растворимого в воде н-бутанола.

Использование диад и триад кислотных красителей по разработанному особу дает возможность получать на мехе кролика, песца и норки игинальные цвета и оттенки. Способ крашения композицией кислотных и гионных красителей обеспечивает насыщенные, интенсивные цвета волосяного крова красно-коричневой и желто-зеленой гамы.

Определено характер взаимодействия кератина волосяного покрова меха :ислотными и катионными красителями

Проведенные исследования углубляют теоретические знания о процессе ашения, увеличивают возможности использования отечественных химических териалов с получением качественной конкурентно способной продукции -ховых изделий с интенсивно окрашенным волосяным покровом, прочной астичной кожевенной тканью.

Ключевые слова: мех, волосяной покров, кератин, нейтрализация, отравление, крашение, краситель, окраска, интенсификация, свойства.

THE SUMMARY

Kozar O.P. The working out of methods of intensification of real fur dyeing. le manuscript.

Thesis on compétition of a scientific degree of the candidate of engineering ience on a speciality 05.19.05. - Technology of a skin and fur.- Kyyiv State liversity of technology and designing, Kiev, 1999.

The thesis is dedicated to the improvement and working out of the existing and new methods of real fur dyeing with the purpose of separating of the toxic chemicals from dye solution and the increasing of the intensity of fur hair dyeing.

The improvement and working out of the existing and new methods of fur dyeing into a black colour with oxidizing dye stuffs without pyrocatechine, as well as with lead-acid dye stuffs and the compositions based on it has been carried out by means of technological parameter coordination into a single system and their statistical optimization. The adequate, reproduced math tmatical models of fur dyeing with lead-acid and cationic dye stuffs and their composition has been obtained. The nature of interaction of fur ceratine with acid and cationic dye stuffs has bech determined. The investigation of these problems makes deeper the theoretical knowledge of fur dyeing process, extends the possibilities of home chemicals use with the obtaining of qualitative and competitive fur articles production with the intensively dyed fur hair, the strang plastic skin material.

Rey words: fur, fur hair, ceratine, netralization, etching, dyeing, dye stuff, intensification, gualities.

Підписано до друку 7.12.99р. Формат 60x90 Шб.Палір друк.№1. Друк різограф. Умовн.друк.арк.ОЛ. Облік.-вид.арк.О,7.

Тираж 100. Зам 268.

Відділ оперативної поліграфії при Мукачівському технологічному інституті 295400, Закарпатська обл., м.Мукачево, вул Ужгородська ,26, кім.408