автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.05, диссертация на тему:Разработка технологии крашения меха кислотными красителями в неводной среде

На правах рукописи

□03459683

ПАВЛОВ ПАВЕЛ АНАТОЛЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КРАШЕНИЯ МЕХА КИСЛОТНЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ В НЕВОДНОЙ СРЕДЕ

05.19.05 - Технология кожи и меха

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

О о г Г '

Казань - 2009

003459683

Работа выполнена на кафедре технологии кожевенного, мехового и обувного производств в государственном образовательном учреждении высшего и профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Абдуллин Ильдар Шаукатович

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Александров Сергей Петрович

доктор технических наук,

профессор Исрафилов Ирек Хуснемарданович

Ведущая организация: Открытое акционерное общество

"Научно-исследовательский институт меховой промышленности" (г. Москва)

Защита состоится «27» января 2009 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.09 в ГОУ ВПО «Казанский государственный технологический университет» по адресу: 420015, г. Казань, ул.К.Маркса, 68, зал заседаний Ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического университета.

Автореферат разослан «27» декабря 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Сысоев В. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В Российской Федерации в секторе производства пушно-мехового полуфабриката с начала 90 х годов наметилась тенденция к уменьшению числа крупных предприятий - гигантов, и появлению большого числа малых предприятий, которые остро нуждаются в прогрессивных технологиях отделки меха, ориентированных на возможности и особенности малого бизнеса. Наиболее остро стоит вопрос разработки современных технологий крашения и нанесения многоцветных отделочных эффектов. Расширяется сфера оказания услуг населению в области химической чистки меховой одежды с восстановлением потребительских свойств готовых изделий с помощью крашения и перекрашивания.

Широкое применение для крашения пушно-мехового полуфабриката в фантазийные цвета смесей кислотных красителей порождает проблемы устойчивого воспроизведения заданных цветов пушно-мехового полуфабриката и получения цвета, точно соответствующего цвету текстиля или дублёночного материала при использовании пушно-мехового полуфабриката в качестве элементов отделки. Решение этих проблем, применительно к условиям малых меховых предприятий, требует разработки малозатратных инструментальных методов определения состава смесовых кислотных красителей для предприятий, имеющих ограниченные возможности приобретения сложного измерительного оборудования и, зачастую, имеющих проблемы с персоналом высокой квалификации.

Таким образом, разработки высокоэффективных, экологически безопасных технологий крашения и перекрашивания изделий из меха и методик инструментального определения составов смесей кислотных красителей являются актуальными.

Цель и задачи исследования.

Целью работы является теоретическое обоснование и разработка экономически целесообразной, экологически чистой технологии крашения и перекрашивания изделий из пушно-мехового полуфабриката смесями кислотных красителяей в среде органических растворителей, реализуемой с применением существующего оборудования для обработки пушно-мехового полуфабриката, а также разработка методик инструментального определения составов смесей кислотных красителей для крашения в заданный цвет.

Для достижения поставленной цели в работе были решены следующие задачи:

• анализ существующих способов крашения пушно-мехового полфабриката;

• анализ существующих методик инструментального определения состава смесовых кислотных красителей для крашения в заданный цвет;

•экспериментальное определение оптимального содержания сорастворителя в составе красильной ванны;

• исследование влияния температуры на степень агрегатирования частиц кислотных красителей в водной среде и среде органических растворителей;

•теоретическое обоснованние технологических параметров проведения процесса кислотного крашения в среде органических растворителей;

•разработка технологических параметров процесса кислотного крашения в среде

з

органических растворителей;

•разработка аппаратурного оформления процесса крашения пушно-мехового полуфабриката в среде органических растворителей;

•разработка инструментального метода для составления рецептур смесовых кислотных красителей при крашении под цвет заданного эталона.

Методы и объекты исследований. Объектом исследования являлся полуфабрикат меха кролика, прошедший все жидкостные процессы и механические операции до процесса крашения по типовой технологии.

Кроме стандартизированных методов исследований в работе были использованыследуклцие методы исследований:

• определение степени агрегатируемости и размеров частиц красителя с помощью диффузионного метода и с помощью поточного ультрамикроскопа Дерягина-Власенко;

• определение спектральных характеристик волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката с помощью спектрофотометра Color i5.

Научная новизна работы.

1. Исследована агрегатируемость кислотных красителей в среде тетрахлорэтилен - изопропиловый спирт при различных температурах.

2. Разработана технология крашения кислотными красителями пушно-мехового полуфабриката в среде тетрахлорэтилена и изопропилового спирта.

3. Исследована возможность применения цифровой фотографической техники и стандартного программного обеспечения для определения цветовых характеристик пушно-мехового полуфабриката.

4. Исследована применимость линейных математических моделей, описывающих зависимость цветовых характеристик волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката от концентрации красителей в смеси в системе CIE Lab.

5. Разработан инструментальный метод для составления рецептур смесей кислотных красителей при крашении в цвет заданного эталона.

Апробация работы и публикации.

Результаты работы докладывались и обсуждались на научных конференциях молодых учёных "Дни науки" С-ПбГУТД (Санкт-Петербург, 1999, 2000), на I и II международных научно-практических конференциях "Российская меховая промышленность XXI века" (Санкт-Петербург, 2000,2001)

Разработанная технология крашения меха в среде органических растворителей и инструментальный метод составления рецептур смесовых кислотных красителей при крашении под цвет заданного эталона апробированы на ООО "Евромех" (Калининградская обл.), что подтверждено соответствующими актами. Результаты исследований внедрены в учебный процесс.

Публикации. Основные результаты работы изложены в 7 статьях, в том числе 2 в рецензируемых научных журналах по перечню ВАК, 2 тезисах конференций. По результатам исследований получен 1 патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из четырех глав. В тексте приведены ссылки на 58 литературных источников. Работа изложена на 150 стр. машинописного текста, содержит 43 рисунка, 20 таблиц и 4 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

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

В первой главе приведён обзор российского рынка пушно-меховых товаров и выявлена потребность в кислотном крашении пушно-мехового полуфабриката, представлен обзор рынка кислотных красителей, рассмотрены теоретические и технологические аспекты крашения пушно-мехового полуфабриката кислотными красителями, рассмотрены известные способы крашения пушно-мехового полфабриката в неводных средах, теоретические аспекты цветоведения применительно к оценке цвета и крашению волокнистых материалов. В завершение главы представлены задачи исследования, сформулированные в результате анализа литературных источников.

Во второй главе описано устройство для моделирования процесса крашения в среде органических растворителей; приведены характеристики используемых химических материалов и технологических схем крашения; даны описания поточного ультрамикроскопа, спектрофотометра Color i5 фирмы Gretag Macbeth, прибора для измерения коэффициентов диффузии методом пористой пластины, камеры с нормированным источником освещения для получения цифровых изображений волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката. В главе приведены математический аппарат для расчёта коэффициентов диффузии, размера частиц красителя, цветовых координат по спектральным кривым и формулы для перехода из цветовой системы XYZ в равноконтрастную систему CIE Lab; указаны методы оценки свойств пушно-мехового полуфабриката. В качестве объекта исследований был использован полуфабрикат кролика хромового способа дубления.

В третьей главе проведены исследования по разработке технологии крашения меха кислотными красителями в среде тетрахлорэгилен-изопропиловый спирт.

В работе была исследована устойчивость к расслаиванию эмульсий изопропилового спирта в тетрахлорэтилене (табл. 1) и воды в тетрахлорэтилене.

В качестве эмульгатора использовался ПАВ Dermagen-PC с концентрацией 1,0 г/дм3 эмульсии, изопропиловый спирт вводился с предварительно растворённым в нём кислотным красителем, из расчёта 1,5 г/дм3 эмульсии, муравьиная кислота - из расчёта 3,0 г/дм3.

При тех же концентрациях ПАВа, красителя и муравьиной кислоты эмульсия, состоящая из воды и тетрахлорэтилена, без введения изопропилового спирта, обладает устойчивостью только в динамическом состоянии.

Проведённые исследования показали, что в качестве сорастворителя целесообразно использование изопропилового спирта с концентрацией 6 % от объёма ванны. При содержании изопропилового спирта менее 4 % практическое проведение процесса в аппаратах сухой чистки будет затруднено, так как низкая устойчивость эмульсии затруднит организацию технологического процесса. В то же время, увеличение содержания изопропилового спирта в эмульсии свыше 6 % не имеет практического смысла, так как ведёт к увеличению его расхода и усложнению последующего процесса рекуперации рабочей ванны.

Таблица 1. Устойчивость эмульсии к расслаиванию при различном

соотношении тетрахлорэтилена и изопропилового спирта

Состав ванны, % Устойчивость эмульсии к расслаиванию

Тетрахлорэтилен Изопропиловый спирт

98 2 Менее 1 мин

97 3 5 мин

96 4 70 мин

95 5 240 мин

94 6 12 ч

93 7 Свыше 12 ч

92 8 Свыше 12 ч

91 9 Свыше 12 ч

90 10 Свыше 12 ч

В работе исследовано влияние концентрации красителя и жидкостного коэффициента на накрашиваемость и выбираемость красителя из ванны. Исследования проведены с помощью двухфакторный эксперимент (табл. 2).

Таблица 2. Матрица условий эксперимента

Факторы Уровни

Обозначение Нижний Средний Верхний

Наименование Нату- Кодиро- Нату- Кодиро- Нату- Коди-

ральный ванный ральный ванный ральный рованный

X! ЖК 10,0 -1 15,0 0 20,0 +1

х2 Концентрация красителя, г/л 1,30 -1 1,95 0 2,60 +1

Параметрами оптимизации выбраны коэффициент отражения как характеристика интенсивности окраски, У), и выбираемость красителя из ванны, У2.

В результате проведённого эксперимента были получены следующие математические модели и их графическое отображение (рис.1 и 2).

¥[=67,00 - 1,70X1 - 10,00Х2+ 0,47Х,Х2 (1); У2=64,00 + 3,60Х! + 22,67Х2- 2,53Х1Х2(2) Как видно из первого уравнения, на интенсивность окраски влияет и концентрация, и ЖК, при этом, как было установлено органолептической оценкой, при ЖК менее 15 снижается равномерность окраски, а при снижении ЖК ниже 20 имеет место свойлачиваемость волосяного покрова. Как видно из поверхности отклика (рис. 1), на накрашиваемость изменение ЖК существенного влияния не оказывает, при условии соответственного изменения концентрации красителя, обеспечивающего постоянное содержание красителя в красильной ванне относительно массы окрашиваемого субстрата. Проведённые исследования позволяют сделать вывод, что процесс крашения шкурок следует производить при ЖК не ниже 20.

Эти выводы подтверждаются характером зависимости выбираемости от ЖК и концентрации красителя в ванне (см. рис.2).

Агрегативная способность красителей БегтарекЫаи, БегтарекгсЛ и Бегтаре^еШ изучалась как в водном растворе, так и в среде органических растворителей с помощью диффузионного метода (рис. 3, 4, 5).

Определение коэффициента диффузии проводилось в температурном интервале

(25 - 65) °С

□ 40-45

□ 35-40 О 30-35

□ 25-30

Рис. 1. Зависимость коэффициента отражения от ЖК и концентрации красителя в ванне.

■ 80-100 □ 60-80 □ 40-60 Ш 20-40 Ш0-20

Концентрация красителя,г/л

Рис. 2. Зависимость выбираемости от ЖК и концентрации красителя в ванне.

Установлено, что с повышением температуры агрегатируемость кислотных красителей снижается более интенсивно в среде органических растворителей и при температуре 50 °С достигается такая же степень агрегатируемости, что и при температуре водной среды 60 °С. Усреднённый размер частиц красителя ОегтарекЫаи, при том допущении, что частицы имеют шарообразную форму, в зависимости от температуры будет изменяться (см. рис. 6).

Темепература сС

Рис. 3. Влияние температуры на агрегатируемость кислотного красителя Бегтаре1гЫаи

Концентрация красителя, г/л

Темепература °С

Рис. 4. Влияние температуры на на агрегатируемость кислотного красителя Вегтаре1гго1

Рис. 5. Влияние температуры на агрегатируемость кислотного красителя ОегтареЬ^еШ

Наряду с диффузионным способом исследования свойств растворов красителей была проведена визуальная оценка размеров частиц красителей с применением поточного субмикронного микроскопа, (см. рис. 7)

В водном растворе красителя (рис. 7а) присутствует большое количество агрегатов. При анализе микрофотографии (рис. 76) видно, что в среде органических растворителей наблюдается значительно меньшее число однородных крупных

Температура, °С I ♦ Водная среда Ш Органическая среда |

Рис. 6. Влияние температуры на радиус частиц красителя БегтареЬЫаи в водной среде и в среде органических растворителей.

Рис.7. Агрегаты частиц красителя Оегтаре^Ыаи в водной среде (а) и в среде рганических растворителей (б).

Таким образом, проведённые исследования позволяют сделать вывод, что применение в качестве среды переноса органических растворителей позволяет снизить температуру крашения до 50 °С.

Полученные результаты подтверждают возможность применения данных красителей в среде органических растворителей в качестве компонентов диадных и триадных смесей, вследствие того, что коэффициенты диффузии их растворов практически равны при температуре 50 °С и характер их совместной выбираемости из красильной ванны будет аналогичен процессу в водной среде.

В результате исследований коэффициентов диффузии следующих диадных смесей при температуре 50 °С в среде органических растворителей:

1. Вегтаре^Ыаи - 30 %, Бегтаре^еИз - 70 %.

2. Оегтаре^еШ - 70 %, Оегтарекгм - 30 %.

Установлено, что коэффициенты диффузии составляют 32,1 10' см2/с и 30,4 1 07 см2/с соответственно. Полученные значения соответствуют коэффициентам диффузии в среде органических растворителей при температуре 50 °С отдельно взятых красителей. Следовательно технология крашения пушно-мехового полуфабриката в среде органических растворителей даёт возможность использовать все рецептуры крашения в водной среде.

Крашение мехового полуфабриката кролика в среде органических растворителей с найденными технологическими параметрами при варьировании температуры красильной ванны в интервале (30 - 60) °С. Результаты оценивались сравнением коэффициентов отражения отражения поученных образцов с эталонной выкраской, окрашенной в водной среде. Параллельно производилось исследование изменения выбираемости красителя ОегтарекЫаи в зависимости от температуры красильной ванны (табл. 3).

Из таблицы видно, что при повышении температуры красильной ванны свыше 50 °С накрашиваемость волосяного покрова не повышается и увеличения выбираемости красителя из ванны не происходит. В то же время было установлено, что при крашении в среде органических растворителей максимальная выбираемость красителя из ванны составляет 94 % против 96 - 97 % при крашении в водной среде. В

то же время, интенсивность окраски, как было установлено ранее, не отличается от таковой, полученной в водной среде, что вызвано снижением сорбции красителя кожевой тканью в органической среде.

Таблица 3. Влияние температуры красильной ванны на накрашиваемость и выбираемость кислотных красителей из ванны _

Температура, °С Коэффициент отражения, % Выбираемость, % Визуальная оценка

Значение Отличие от эталона (ДЬ) Волосяного покрова Кожевой ткани

30 57 25 31 Бледно - голубая, равномерная по всей длине волоса Тёмно -голубая

40 43 25 65 Тёмно - голубая, равномерная по всей длине волоса Тёмно -голубая

50 32 0 94 Тёмно - синяя, равномерная по всей длине волоса Тёмно -голубая

60 32 0 94 Тёмно - синяя, равномерная по всей длине волоса Тёмно -голубая

Таким образом, крашение пушно-мехового полуфабриката в среде органических растворителей возможно проводить при температуре 50 °С, что на (10 -15) °С ниже температур, принятых при кислотном крашении в водной среде.

В работе было исследовано влияние момента начала фиксации красителя на субстрате в органической среде на накрашиваемость

Время подачи кислоты в красильную ванну варьировалось в пределах 5-30 мин. Верхний уровень установлен из того соображения, что при температуре 50 °С коэффициент диффузии в среде органических растворителей примерно в 1,5 раза выше, чем в водной среде, таким образом, было сделано предположение, что время диффундирования и распределения красителя в волосе будет адекватно снижаться.

Как видно из полученных данных (рис. 8), при подаче кислоты в красильную ванну через 15 мин накрашиваемость волоса соответствует интенсивности окраски образцов, произведённой по базовой технологии (контрольный образец).

-

контрольный

Рис. 8. Накрашиваемость волоса красителем ОегтарекЫаи в зависимости от времени подачи кислоты в красильную ванну

ю

У = 0|#7^<'

90

1,092х - 16,492х + 77,222х + 0,3144 Я2 = 0,9982

-0,0241 х3 - 10,911 х2 + 63,936х + 1,7264 Я2 = 0,9932

1,5 2,0

Время, ч

2,5

3,0

3,5

■ 70 % ОегтарЫгОеШ, 30 % 13егтаре1гВ1аи | 70 % Регтарс1гСе1Ь, 30 % РегтарЫгКсХ

Рис. 9. Зависимость выбираемости смеси кислотных красителей от продолжительности крашения

Как видно из результатов, представленных на рис. 9 выбираемость красителей достигает своего максимума (94 % и 90 % для диадных смесей из 70 % Бегтаре^еШ и 30 % ОегтарекЫаи, и 70 % Оегтаре^еШ, 30 % Бегтарекго! соответственно) после 2,5 часов крашения, следовательно оптимальной продолжительностью крашения кислотными красителями в среде органических растворителей следует выбрать 2,5 часа.

Исследование процесса удаления несвязавшегося красителя из субстрата проведено промывкой после крашения. Жидкостной коэффициент (20) был неизменен, а время промывки варьировалось в пределах от 2 до 10 мин. Эффективность промывки оценивалась по содержанию красителя в промывной ванне после отжима и контрольной промывки продолжительностью 15 мин.

0,0090 ■ 0,0080 -

Продолжительность, мин

Рис. 10. Зависимость остаточного содержания красителя в промывной ванне после центрифугирования и контрольной промывки от продолжительности промывки

Как видно из (рис. 10 достаточно осуществлять промывку пушно - мехового полуфабриката в течение 10 минут. Таким образом, установлены следующие параметры промывки жидкостной коэффициент- 20; состав ванны-тетрахлорэтилен; продолжительность -10 мин

и

Для реализации разработанной технологии в производственных условиях выбрана машина сухой чистки AMA 260 Universal.

На рис. 11 представлена принципиальная схема, иллюстрирующая проведение процесса крашения пушно - мехового полуфабриката в эмульсии изопропилового спирта и тетрахлорэтилена.

Рис. 11. Принципиальная схема проведения процесса крашения с использованием аппарата сухой чистки AMA 260 Universal

1 - Чистящий модуль; 2-ловушка для пуговиц; 3-дозатор; 4 - танк для изопропилового спирта; 5 - танк - накопитель для хранения отработанных красильных ванн; 6 -циркуляционный насос; 7 -танк для чистого тетрахлорэтилена.

Для проведения процесса крашения в чистящий модуль (1) загружается полуфабрикат и задаётся необходимый температурный режим процесса. Из танка (7) при помощи насоса (6) в чистящий модуль (1) подаётся объём растворителя, в соответствии с установленным жидкостным коэффициентом. После набора требуемого объёма тетрахлорэтилена насос (6) переключается на циркуляцию по внешнему контуру, т. е. растворитель из модуля (1) поступает в ловушку для пуговиц (2), из неё в насос (6), и далее - в чистящий модуль (1).

После завершения набора тетрахлорэтилена и перехода на режим циркуляции по внешнему контуру открывается пневмоклапан дозатора (3), и в поток тетрахлорэтилена, циркулирующего по внешнему контуру подаётся расчётный объём изопропилового спирта, содержащего растворённый краситель с необходимым количеством ПАВ. Через 15 мин циркуляции по внешнему контуру посредством ёмкости (3) во внешний контур подаётся расчётное количество муравьиной кислоты, и процесс крашения продолжается ещё 2 ч 15 мин.

По завершении процесса крашения весь объём красильной ванны сливается в ёмкость (5), проводится центрифугирование с параметрами, принятыми при операции обезжиривания. По завершении центрифугирования в чистящий модуль (1) при помощи насоса (б) из танков (7) и (4) подаётся тетрахлорэтилен и изопропиловый спирт для осуществления промывки в соответствии с разработанной технологией.

По окончании процесса промывки при помощи циркуляционного насоса (6) промывная ванна сливается в танк (5), после чего производится центрифугирование и сушка в течении 65 мин, при температуре 60 °С, что соответствует параметрам, принятым при проведении аналогичных технологических стадий в процессе обезжиривания пушно - мехового полуфабриката.

Для крашения пушно-мехового полуфабриката кислотными красителями в среде тетрахлорэтилена и изопропилового спирта возможно использовать аппарат химчистки AMA 260 universal при условии установки на ней дополнительного танка

для изопропилового спирта.

В соответствии с технологией крашения, разработанной в главе 2, крашение пушно - мехового полуфабриката осуществляется в бинарной смеси органических растворителей, состоящей из 94 % тетрахлорэтилена и 6 % изопропилового спирта.

В результате проведения процесса крашения пушно-мехового полуфабриката в среде органических растворителей и процесса промывки по разработанной тхнологии, образуется многокомпонентный сток следующего предполагаемого состава: тетрахлорэтилен; изопропиловый спирт; кислотные красители; вода (следы); муравьиная кислота (следы); жиры; формиат натрия; ПАВы. В табл. 4 приведены результаты эксперимента по простой перегонке (нейтрализации) отработанной красильной ванны.

Таблица 4. Фракционный состав продуктов перегонки отработанной красильной ванны.

Состав фракции Температура кипения, °С % от состава ванны

Изопропиловый спирт 82,4 5,8

Тетрахлорэтилен 121,1 92,8

Азеотропная смесь (вода и тетрахлорэтилен) 85,0 1,0

Вода 100,0 Следы

Кубовый остаток - 1,4

После перегонки был выделен кубовый остаток, содержащий неотработанный краситель, жировые вещества, формиат натрия, тетрахлорэтилен, изопропиловый спирт. Объём кубового остатка составил 1,4 % от объёма красильной ванны.

Следовательно за 1 цикл рекуперации красильной ванны потери составляют: тетрахлорэтилен -1,3 %; изопропиловый спирт - 3,3 %

Объём образующегося кубового остатка, подлежащего захоронению, составляет 1,2 % от объёма красильной ванны. Полученные данные позволяют установить следующий расход растворителей и объём образующегося кубового остатка при крашении 1000 шт. кролика (масса одной шкурки - 115 г): тетрахлорэтилен - 28,1 л; изопропиловый спирт - 4,5 л; кубовый остаток - 32,2 л

Физико-механические свойства кожевой ткани образцов шкурок кролика, окрашенных в воде и в тетрахлорэтилене, представлены в таблице 5.

Таблица 5. Физико-механические характеристики шкурок кролика, окрашенных в органической и водной средах___

Показатель В водной среде В органической

Температура сваривания, иС 93,00 93,00

Массовая доля несвязанных жировых веществ 14,10 12,60

Коэффициент отражения, % 32,00 32,00

Устойчивость окраски волосяного покрова к сухому трению, баллы 5 5

Относительное удлинение при напряжении 4,9 Мпа, % 36,00 32,00

Относительное удлинение при разрыве, % 68,00 52,00

Предел прочности при растяжении, Мпа 12,11 13,84

Как видно, по физико-механическим свойствам образец, окрашенный в среде тетрахлорэтилена, не уступает образцу, окрашенному в водной среде.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии крашения шкурок

кролика кислотными красителями в среде органических растворителей составляет 823,46 тыс. руб. при выпуске 100 тыс. шкурок в год.

В четвертой главе разработана методика автоматизированного подбора состава смесового кислотного красителя при крашении меха под цвет заданного эталона.

Для определения всей номенклатуры цветов, доступных при использовании многокомпонентной смеси красителей построено поле цветового охвата в равноконтрастной системе CIE-Lab, когда яркость в рассматриваемой системе выражается отдельной координатой L, что позволяет анализировать цвет и его интенсивность отдельно (интенсивность в этом случае, как правило, зависит от концентрации красителя).

Для построения поля цветового охвата были окрашены образцы с применением трёх диадных смесей кислотных красителей, при крашении суммарная концентрация красителей составляла 1 г/дм3, а соотношение компонентов в диадной смеси варьировальсь с шагом 10%.

Для определения конфигурации поля цветового охвата теоретическим путём по спектрам отражения образцов, полученных с использованием единичных компонентов триады, была использована методология, основанная на теории Кубелки -Мунка.

К _ (l-Tf S ~ 2Т '

где К - коэффициент поглощения, %; S - коэффициент рассеяния, %; Т- коэффициент отражения,%.

Так как величина K/S является аддитивной, то для каждой длины волны расчётные коэффициенты поглощения и рассеяния окрашенного пушно-мехового полуфабриката могут быть получены из значений этих коэффициентов для отдельных красителей:

К/ - СХК,+С2К2+С3К,+...К1 /S clS]+c2S2+c,S3+...Ss ' где с - концентрации красителей, г/л; s - индекс, обозначающий субстрат.

Таким образом, можно определить расчётный коэффициент отражения:

На основании полученных данных было построено поле цветового охвата в системе CIE-Lab (рис. 12).

Расчётные значения цветовых характеристик хорошо согласуются с измеренными значениями цветовых характеристик окрашенных образцов.

С целью автоматизации подбора состава смесового красителя было выполнено моделирование состава триадных смесей красителей при крашении меха под заданный эталон.

На рис. 13 приведена типичная блок схема алгоритма определения состава смесового красителя при крашении под цвет заданного эталона, цветовые характеристики эталона в настоящей работе определялись:

• с помощью спектрофотометра i5;

• с помощью обработки в программе Adobe Photoshop цифрового изображения, полученного с помощью фотографирования эталонного образца фотоаппаратом

SONY Cybershot в камере, освещенным стандартным источником света, в данном случае источником D65; • с помощью обработки в программе Adobe Photoshop цифрового изображения, полученного с помощью сканера.

Кроме того, использовался способ задания цветовых характеристик с помощью программы OpenRGB, позволяющей синтезировать цвет путём изменения соотношения интенсивности каналов R, G и В и выбирать цвет из каталога. При использовании для определения цветовых характеристик эталона сканера или цифрового фотоаппарата обработка цифрового изображения осуществлялась в программе Adobe Photoshop.

Рис. 12. Расчётное и экспериментальное поле цветового охвата.

Спектральная кривая или X» Ъ, эталона Спектральное распределение энергии источника, наблюдатель Удельные коэффициенты поглощения красителей 1.2,3

Исходный рецепт, например Ci=40%Cj=20%CY*40%

Расчет в 16 длинах волн значений K/'S

Пересчет /IЮ в коэффициенты отражения при 16 длинах волн

Пересчет коэффициентов отражения в координаты цвета рассчитанного образца _X, Y,Z(X,.YQ,Z«)_

Расчет цветового различия мокду образцом и эталоном ДХ = Х,-Хо AY = Y.-Y,

Если ÄX. AY. ÄZ < 0.01

^ Коррекция рецепта

Да | Вывод рецепта

Рис. 13. Типичная блок-схема алгоритма расчета рецептур смесовых кислотных

красителей

Установлено, что наиболее адекватная оценка цветовых характеристик пушно-мехового полуфабриката достигается при сканировании и последующей обработке изображения отдельных пучков волосяного покрова, а не всей поверхности мехового полуфабриката.

Установлено, что зрительному восприятию человеком цвета пушно-мехового полуфабриката отвечает цвет, синтезированный на основании значений цветовых характеристик, полученных при анализе пухового волоса.

Так как при использовании сканера для оценки цвета пушно-мехового полуфабриката поле цветового охвата сильно сдвинуто в сине- зелёную область и трансформировано по сравнению полем, построенным на основании данных спектрофотометра, применение сканера для оценки цвета развитой поверхности, которой является путно-меховой полуфабрикат, представляется малоэффективным.

Фотографирование образцов пушно-мехового полуфабриката осуществлялось при освещении нормированным источником света D65. На рис.14 представлены для сравнения поля цветового охвата определенные, с помощью спектрофотометра и цифровой фотокамеры, с последующей обработкой в пакете Photoshop.

Площадь поля цветового охвата, построенного с помощью обработки цифровых изображений, имеет большую площадь, чем поле, полученное с помощью данных спектрофотометра. Это говорит о том, что у фотоаппарата эффект затухания сигнала значительно менее выражен, чем у сканера.

/ "'"¡¡И

/ /

J V

X / 1

<\ Г-*-""

О D 6 Э 8 Э И

N Я

t

V

-'Ж СКСФМ —X—СЖСФМ —I—ЖКСФМ * ■ фотоаппарат

Рис. 14. Сравнение полей цветового охвата определённых с помощью спектрофотометра и с помощью цифрового фотоаппарата.

Таким образом, для получения цветовых характеристик эталона возможно применение цифровой фотографической техники, при условии предварительного построения её цветового профиля.

Этап коррекции рецепта (см. рис. 14) был реализован с помощью пакета поиска решений в MS Excel с ограничениями точности, указанными на блок-схеме, приведённой на рис. 12.

Результаты расчёта состава смесовых кислотных красителей при крашении под заданный эталон приведены в табл. 6.

Как видно из таблицы б, теоретические и расчётные значения цветовых характеристик хорошо согласуются между собой, что подтверждается и визуальной оценкой. Далее был проанализирован интервал изменения соотношения компонентов смесовых кислотных красителей, в котором для прогнозирования расчётных характеристик волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката возможно использование линейных математических моделей.

Таблица 6. Результаты сравнения теоретических и фактических координат цвета для

Синий, % Желтый,% Красный, % Хф Хр Уф Ур гф 2Р ДЕ

80 10 10 20,73 16,95 10,23 8,73 14,14 12,40 4,58

60 30 10 21,38 19,29 7,13 9,52 7,21 9,00 3,70

60 20 20 16,28 19,22 5,85 7,31 7,82 9,14 3,78

60 10 30 17,22 19,16 4,96 5,95 8,81 9,58 2,65

40 50 10 16,94 22,94 5,34 10,72 4,35 7,18 8,57

40 40 20 25,93 22,80 11,55 8,02 7,52 7,16 5,19

40 30 30 24,28 22,69 11,06 6,44 10,68 7,30 5,46

40 20 40 23,21 22,61 6,87 5,38 8,00 7,60 2,06

40 10 • 50 25,53 22,53 8,67 4,63 13,56 8,07 5,73

20 70 10 28,44 30,04 11,59 12,72 4,54 6,02 2,51

20 60 20 31,66 29,72 12,65 9,10 5,94 5,94 4,51

20 50 30 31,86 29,49 11,18 7,12 6,77 5,98 5,19

20 40 40 34,27 29,31 10,57 5,85 8,29 6,11 7,34

20 30 20 31,39 29,89 12,97 9,45 8,59 8,74 4,30

Ожидаемый экономический эффект от внедрения инструментального метода составления рецептур смесовых кислотных красителей при крашении мехового полуфабриката под цвет заданного эталона составил рублей 112,35 тыс. руб. в год при выпуске 100 тыс. шкурок в год.

Выводы.

1. Разработана новая малоотходная технология крашения пушно-мехового полуфабриката кислотными красителями в среде тетрахлорэтилена и изопропилового спирта. Разработанная технология позволяет снизить продолжительность технологического процесса крашения с 4 до 2,5 часов, что в 1,6 раза меньше продолжительности крашения кислотными красителями в водной среде; снизить температуру крашения на 10 - 15 °С; снизить расход красителя на 0,2 г/дм3за счёт снижения сорбции кожевой тканью красителя для волоса; исключить образование сточных вод от процесса крашения за счёт реализации технологии замкнутого цикла с многократной рекуперацией используемых органических растворителей.

2. Определена агрегатируемость кислотных красителей в водной среде и в среде органических растворителей, доказано, что в среде, состоящей из 94 % тетрахлорэтилена и 6 % изопропилового спирта при прочих равных условиях, степень ассоциации кислотных красителей в 1,5 раза меньше, чем в водной

среде.

3. Определены оптимальные параметры технологического процесса крашения пушно-мехового полуфабриката кислотными красителями в среде органических растворителей: жидкостной коэффициент - 20; температура 50 °С. Состав ванны: изопропиловый спирт - 6 %; тетрахлорэтилен - 94 %; краситель Dermapelz- 1,3 г/дм3; ПАВ Dermagen PC - 1,0 г/дм3; муравьиная кислота 3,0 г/дм3. Продолжительность крашения 2,5 ч, подача кислоты -единовременно, через 15 минут после начала процесса крашения.

4. Определены оптимальные технологические параметры промывки: жидкостной коэффициент - 20; температура - 25 °С; продолжительность -12 мин

5. Определены требования и разработана технологическая схема практической реализации процесса крашения кислотными красителями в среде органических растворителей в аппарате сухой чистки AMA 260 universal без существенных изменений его конструкции.

6. Установлен состав отработанной красильной ванны.

7. Определены параметры рекуперации среды переноса.

8. Определены нормы расхода тетрахлорэтилена и изопролилового спирта на обработку 1000 шт. шкурок кролика:

Тетрахлорэтилен 28,1 л

Изопропиловый спирт 4,5 л

9. Установлен объём кубового остатка, подлежащего захоронению, который составляет 32,2 л/1000 шт. шкурок кролика.

10. Разработана схема практической реализации процесса рекуперации красильной ванны с помощью машины сухой чистки AMA 260 Universal.

11. Проведены сравнительные исследования физико-механических свойств меха кролика, окрашенного кислотными красителями в водной среде по типовой технологии, и в среде органических растворителей по разработанной технологии и установлено, что физико-механические свойства пушно-мехового полуфабриката, окрашенного в среде тетрахлорэтилена, не уступают свойствам полуфабриката, окрашенного в водной среде.

12. Разработан новый инструментальный метод для составления рецептур смесовых кислотных красителей при крашении мехового полуфабриката под цвет заданного эталона позволяющий осуществлять составление рецептур крашения под цвет заданного эталона инструментальным расчётным способом, исключая влияние субъективного фактора индивидуального цветовосприятия человека.

13. Проанализирована и доказана возможность применения спектрофотометрической техники, стандартных периферийных устройств и цифровой фотографической техники для определения цветовых характеристик пушно-мехового полуфабриката.

14. Определён интервал изменения соотношения компонентов смесовых кислотных красителей, в котором для прогнозирования расчётных характеристик волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката возможно использование линейных математических моделей, что позволяет создать аппаратно-

программный комплекс с элементами самообучения на основе получаемых в ходе

его работы банка данных цветовых характеристик окрашенного пушно-мехового

полуфабриката.

15. Разработан алгоритм расчётного метода, позволяющего создать аппаратно-программный комплекс для определения состава смесового кислотного красителя при крашении пушно-мехового полуфабриката в цвет заданного эталона.

16. Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии крашения шкурок кролика кислотными красителями в среде органических растворителей составляет 823,46 тыс. руб. при выпуске 100 тыс. шкурок кролика в год.

17. Ожидаемый экономический эффект от внедрения инструментального метода составления рецептур смесовых кислотных красителей составляет 112,35 тыс. руб. при выпуске 100 тыс. шкурок кролика в год.

Автор выражает свою благодарность за помощь в работе к.т.н., доц. Просвирницыну A.B.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих публикациях:

Статьи в ведущих рецензируемых научных журналах по перечню ВАК

1. П.А. Павлов, Применение инструментальных методов для составления рецептур смесовых кислотных красителей при крашении пушно - мехового полуфабриката под цвет заданного эталона/ П.А. Павлов, H.A. Тихомирова, Д.С. Лычников// Научный журнал «Дизайн. Материалы. Технология». - 2008. - № 2(3). - С. 127-129.

2. П.А. Павлов, Теоретическое обоснование и разработка ресурсосберегающей технологии низкотемпературного крашения меха кислотными красителями в фантазийные цвета / П.А. Павлов, A.B. Просвирницын // Научный журнал «Дизайн. Материалы. Технология». - 2008. - № 4(7). - С.66-68.

Патенты на изобретения

1. П.А. Павлов, Т.Н. Анисимова, В.В. Валуев, Способ крашения меха в среде органических растворителей. Патент РФ RU 2280114 С1.

Статьи в журналах и научных сборниках

1. П.А. Павлов. Крашение меха кислотными красителями в среде тетрахлорэтилена / П.А.Павлов, В.В. Валуев, Т.Н. Анисимова // Сб.научных трудов Южно-Российского государственный университет экономики и сервиса- Шахты, ЮРГУЭС.-2006.-С.-.

2. П.А. Павлов., Применение в fashion индустрии прогрессивных технологий обработки меха / П.А. Павлов// В сб. докладов конференции «Современные технологии: новые ресурсы для FASHION-бизнеса и дизайна» в рамках международной выставки «Индустрия моды»,- С-Пб, -2006.-С.28-29.

3. П.А. Павлов., Российский рынок кислотных красителей для пушно-мехового полуфабриката / П. А. Павлов//Ж."Мир меха и кожи". -2005. - № 8. - С. 14-15.

4. П.А. Павлов., Питерцы перед меховыми прилавками / П.А. Павлов, Т.Н.

Анисимова // Ж.'Тынок лёгкой промышленности. Директор". - 2000. - № 8. - С.42-43

5. П.А. Павлов, Возможности применения стандартных переферийньь устройств для автоматизации составления рецептур смесовых кислотных красителе} / П.А. Павлов, A.JI. Кабанихина, В.В. Ломброзо// В сб. докладов I Международно! научно - практической конференции «Российская меховая промышленность XX века», С-Пб, 20-22.09. 2000 г., СПГУТД, ООО «Новые технологии»- С.47-49.

6. П.А. Павлов, Экспресс-метод подбора рецептуры крашения пушно мехового полуфабриката / П.А. Павлов, В.В. Ломброзо// В сб. докладов Международной научно - практической конференции «Российская мехов промышленность XXI века», С-Пб, 24-26.09. 2001 г., СПГУТД, ООО «Новы технологии»- С.27-29.

7. П.А. Павлов, Разработка методики составления рецептур крашения пушно мехового полуфабриката с целью подбора цвета волосяного покрова сопутствующим материалам / П.А. Павлов, Т.Н. Анисимова, A.B. Стрикатова, Я.Э. Кангелдиева// В сб. всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Проблемы экономики и прогрессивные технологии в текстильной, легкой и полиграфической отраслях промышленности», тезисы докладов - СПб: СПГУТД, 2006- С.302-303.

Автор выражает свою глубочайшую признательность и благодарность за неоценимую помощь в работе над диссертацией доктору химических наук, профессору кафедры физики РЭА им. Плеханова

ДМИТРИЮ СЕМЁНОВИЧУ ЛЫЧНИКОВУ

Соискатель Павлов П.А.

Формат бумаги 60*10 1/16. Бумага офсетная. Печать ризографическая. Тираж 100 эк Отпечатано в ПК «Объединение Вента» с оригинал-макета заказчика. 197198, Санкт-Петербург, Большой пр. П. С., д. 29а, тел. 718-46-36

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВ А1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Крашение кислотными красителями.

1.1.1 Температура красильного раствора.

1.1.2 Кислотность раствора.

1.1.3 Вспомогательные вещества.

1.2 Крашение в органической среде.

1.3 Крашение смесями красителей.

Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2 МЕТОДЫ И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Аппаратурное оформление эксперимента крашения.

2.2 Применяемые химические материалы и технологические схемы.

2.2.1 Красители, вспомогательные вещества и технологии крашения.

2.2.2 Характеристика используемых органических растворителей.

2.3 Методы оценки свойств красильной ванны.

2.3.1 Определение степени агрегатируемости диффузионным методом.

2.3.2 Определение степени агрегатируемости с помощью поточного ультрамикроскопа.

2.3.3 Определение спектральных характеристик растворов красителей и расчёт цветовых координат.

2.3.4 Определение концентрации красителя фотометрическим методом.

2.4 Определение спектральных характеристик пушно - мехового полуфабриката и расчёт цветовых координат.

2.5 Получение цифровых изображений волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката.

2.6 Методы оценки свойств пушно-мехового полуфабриката.

2.7 Характеристика объекта исследований.

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ КРАШЕНИЯ ПУШНО-МЕХОВОГО ПОЛУФАБРИКАТА КИСЛОТНЫМИ КРАСИТЕЛЯМИ В СРЕДЕ ОРГАНИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ.

3.1 Выбор сорастворителя и определение его содержания в красильной ванне.62.

3.2 Выбор оптимальной концентрации красителя и жидкостного коэффициента.

3.3 Определение оптимальной температуры процесса крашения.

3.4 Выбор оптимальной продолжительности технологического процесса крашения и режима подачи кислоты в ванну.

3.5 Выбор оптимальных параметров промывки.

3.6 Разработка аппаратурного оформления процесса крашения.

3.6.1 Характеристика и требования к оборудованию, применяемому в процессах обработки пушно - мехового полуфабриката в среде органических растворителей.

3.6.2 Разработка технологической схемы процесса крашения кислотными р красителями в среде тетрахлорэтилена с использованием аппарата сухой чистки АМА 260 Universal.

3.7 Разработка способа повторного использования среды переноса.'.

3.7.1 Определение параметров рекуперации отработанной красильной ванны.

3.8 Сравнение физико-механических свойства образцов, окрашенных в воде и в тетрахлорэтилене.

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО МЕТОДА ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ РЕЦЕПТУР СМЕСОВЫХ КИСЛОТНЫХ КРАСИТЕЛЕЙ

ПРИ КРАШЕНИИ МЕХОВОГО ПОЛУФАБРИКАТА ПОД ЦВЕТ ЗАДАННОГО ЭТАЛОНА.

4.1 Построение поля цветового охвата при крашении триадными смесями кислотных красителей.

4.1.1 Построение поля цветового охвата методом опытных выкрасок.

4.1.2 Построение поля цветового охвата расчётным способом.

4.2 Моделирование состава триадных смесей кислотных красителей при крашении меха под цвет заданного эталона.

4.3 Исследование области применимости линейных моделей для корректировки состава красителя в равноконтрастных цветовых системах. 128 Выводы по главе 4.

Меховое производство является одним из традиционных видов деятельности в Российской Федерации. Развитие меховой отрасли в нашей стране обусловлено целым рядом особенностей, среди которых следует выделить суровые климатические условия на большинстве территории страны, что отражается в традиционных пристрастиях населения к меховой одежде, наличие сырьевой базы, а также необходимость обеспечения вооружённых сил, силовых структур и лиц, занятых трудовой деятельностью в условиях низких температур специальной одеждой из меха.

В настоящее время меховая промышленность России представляет собой как крупные приватизированные бывшие государственные предприятия, так и вновь образованные производства по переработке и пошиву меховых изделий, а также большое количество мелких производств и индивидуальных частных предпринимателей, занимающихся в основном пошивом изделий из меха и их розничной торговлей. Общее количество юридических лиц, специализирующихся в этой области, составляет несколько сотен и насчитывает около 50,0 тыс. работников, выпускающих в год меховых изделий на 1,5-2,0 млрд. рублей [1, 2], при этом, отечественный рынок представляет собой значительный (в мировом масштабе) рынок изделий из меха, потенциальная емкость которого оценивается в 42-56 млрд. рублей. Принимая во внимание не i потенциальную, а фактическую ёмкость отечественного рынка меховых изделий, долю отечественного производителя на нём следует оценить как не превышающую 30 % от его объёма.

Анализ приведённых фактов позволяет сделать вывод, что развитие отечественной меховой отрасли, и, в частности, сектора производства пушно-мехового полуфабриката имеет перспективы в направлении импортозамещения.

В секторе производства пушно-мехового полуфабриката (сырейнокрасильное производство) за период с начала 90-х годов наметилась устойчивая тенденция к реструктуризации, которая проявляется в уменьшении числа крупных предприятий - гигантов, и появлении большого числа малых предприятий, способных гибко отвечать на потребности отрасли и ориентированных преимущественно на переработку давальческого сырья. В то же время, необходимо отметить, что в последние несколько лет отмечается оживление в сфере переработки овчины, в частности развёрнуто производство облагороженной овчины и мехового велюра на ряде вновь возведённых предприятий в Южном Федеральном округе [3].

Вновь создаваемые сырейно-красильные производства остро нуждаются в прогрессивных технологиях переработки пушнины, ориентированных на возможности и особенности малого бизнеса, причём, наиболее остро стоит вопрос разработки современных технологий отделки пушно-мехового полуфабриката, в частности технологий крашения и нанесения многоцветных отделочных эффектов.

Крашение пушно-мехового полуфабриката является одной из важнейших отделочных операции в его производстве, причём, процесс крашения и весь комплекс связанных с ним проблем не следует ограничивать только лишь производством пушно-мехового полуфабриката. В последнее время в нашей стране всё более расширяется сфера оказания услуг населению, в том числе и в области химической чистки одежды, в частности меховой. В этой связи расширяются границы применения технологии крашения меха и пушнины в силу того, что потребность населения в услугах по восстановлению потребительских свойств готовых изделий с помощью крашения и перекрашивания, очевидно, достаточно велика и имеет тенденцию к росту. С помощью процесса крашения возможно как улучшать природную окраску меха и пушнины, скрывая природные дефекты, так и повышать эстетические свойства пушно-мехового полуфабриката и готовых изделий путём придания волосяному покрову и кожевой ткани не свойственной ему окраски, создания имитационных отделочных и многоцветных эффектов.

Резюмируя вышесказанное, следует выделить следующие аспекты применения красителей в меховой промышленности и предприятиях бытового обслуживания населения:

• крашение пушно мехового полуфабриката в цвета присущие натуральному меху;

• крашение пушно-мехового полуфабриката в так называемые фантазийные цвета (красный, жёлтый, зелёный и их оттенки);

• создание на пушно-меховом полуфабрикате имитационных отделочных эффектов;

• создание на пушно-меховом полуфабрикате многоцветных отделочных эффектов;

• восстановление потребительских свойств меховых изделий.

Из названых случаев применения крашения в меховой промышленности в последнее время всё большую значимость приобретает крашение пушно-мехового полуфабриката в фантазийные цвета, что вызвано современными тенденциями моды и всё большим использованием меха для отделки одежды из текстиля. Таких цветов можно добиться с помощью кислотных красителей, поэтому повышенное внимание ведущих мировых фирм-производителей красителей для меха обращено именно к ним. Вместе с этим, нельзя не отметить, что давно известные способы крашения мехового полуфабриката окислительными красителями всё реже используются по экологическим соображениям, а так же, по причине невозможности получения широкой гаммы выкрасок пушно-мехового полуфабриката.

Широкое применение для крашения в фантазийные цвета смесовых кислотных красителей порождает проблемы устойчивого воспроизведения заданных цветов пушно-мехового полуфабриката и получения на волосяном покрове цвета, точно соответствующего цвету текстиля или дублёночного материала при использовании пушно-мехового полуфабриката в качестве элементов отделки.

Решение этих проблем требует разработки малозатратных инструментальных методов определения состава смесовых кислотных красителей для крашения пушно-мехового полуфабриката в заданный цвет, которые были бы применимы на малых меховых предприятиях, имеющих ограниченные возможности приобретения сложного измерительного оборудования, и, зачастую, испытывающих проблемы с персоналом высокой квалификации.

Таким образом, можно сделать вывод о необходимости и целесообразности разработки высокоэффективных экологически безопасных технологий крашения пушно-мехового полуфабриката и перекрашивания изделий из меха смесями кислотных красителей и разработки методик инструментального определения составов смесовых кислотных красителей для крашения в заданный цвет.

Настоящая диссертационная работа посвящена изучению и теоретическому обоснованию процесса крашения пушно-мехового полуфабриката кислотными красителями в среде органических растворителей, разработке на основе этих исследований высокоэффективной технологии крашения в замкнутом цикле с использованием применяемого в меховой промышленности оборудования. Кроме того, в работе выполнены исследования по разработке инструментального метода определения состава смесового кислотного красителя при крашении пушно-мехового полуфабриката под цвет заданного эталона.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана новая малоотходная технология крашения пушно-мехового полуфабриката кислотными красителями в среде тетрахлорэтилена и изопропилового спирта. Разработанная технология позволяет снизить продолжительность технологического процесса крашения с 4 до 2,5 часов, что в 1,6 раза меньше продолжительности крашения кислотными красителями в водной среде; температуру крашения на 10 - 15 °С; расход красителя на 0,2 г/дм3 за счёт снижения сорбции кожевой тканью красителя для волоса; исключить образование сточных вод от процесса крашения за счёт реализации технологии замкнутого цикла с многократной рекуперацией используемых органических растворителей.

2. Определена агрегатируемость кислотных красителей в водной среде и в среде органических растворителей, доказано, что в среде, состоящей из 94 % тетрахлорэтилена и 6 % изопропилового спирта при прочих равных условиях, степень ассоциации кислотных красителей в 1,5 раза меньше, чем в водной среде.

3. Определены оптимальные параметры технологического процесса крашения пушно-мехового полуфабриката кислотными красителями в среде органических растворителей:

• Жидкостной коэффициент 20

• Температура 50 °С

• Состав ванны: изопропиловый спирт 6 %; тетрахлорэтилен 94 %; краситель Dermapelz 1,3 г/дм3;

ПАВ Dermagen PC 1,0 г/дм3; муравьиная кислота 3,0 г/дм3.

• Продолжительность 2,5 часа

• Подача кислоты - единовременно, через 15 минут после начала процесса крашения. 4. Определены оптимальные технологические параметры промывки:

5. Определены требования и разработана технологическая схема практической реализации процесса крашения кислотными красителями в среде органических растворителей в аппарате сухой чистки АМА 260 Universal без существенных изменений его конструкции.

6. Установлен состав отработанной красильной ванны.

7. Определены параметры рекуперации среды переноса.

8. Определены нормы расхода тетрахлорэтилена и изопропилового спирта на обработку 1000 шт. шкурок кролика:

Тетрахлорэтилен 28,1 л

Изопропиловый спирт 4,5 л

9. Установлен объём кубового остатка, подлежащего захоронению, который составляет 32,2 л/1000 шт. шкурок кролика.

Ю.Разработана схема практической реализации процесса рекуперации красильной ванны с помощью машины сухой чистки АМА 260 Universal.

11. Проведены сравнительные исследования физико-механических свойств меха кролика, окрашенного кислотными красителями в водной среде по типовой технологии и в среде органических растворителей по разработанной технологии и установлено, что физико-механические свойства пушно-мехового полуфабриката, окрашенного в среде тетрахлорэтилена, не уступают свойствам полуфабриката, окрашенного в водной среде.

12.Разработан новый инструментальный метод для составления рецептур смесовых кислотных красителей при крашении мехового полуфабриката под цвет заданного эталона, позволяющий

• Жидкостной коэффициент

• Температура

• Продолжительность

20

25 °С

12 мин осуществлять составление рецептур крашения под цвет заданного эталона инструментальным расчётным способом, исключая влияние субъективного фактора индивидуального цветовосприятия человека.

13. Проанализирована и доказана возможность применения спектрофотометрической техники, стандартных периферийных устройств и цифровой фотографической техники для определения цветовых характеристик пушно-мехового полуфабриката.

14.Определён интервал изменения соотношения компонентов смесовых кислотных красителей, в котором для прогнозирования расчётных характеристик волосяного покрова пушно-мехового полуфабриката возможно использование линейных математических моделей, что позволяет создать аппаратно-программный комплекс с элементами самообучения на основе получаемых в ходе его работы банка данных цветовых характеристик окрашенного пушно-мехового полуфабриката.

15.Разработан алгоритм расчётного метода, позволяющего создать аппаратно-программный комплекс для определения состава смесового кислотного красителя при крашении пушно-мехового полуфабриката в цвет заданного эталона.

16.Ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии крашения шкурок кролика кислотными красителями в среде органических растворителей составляет 823,46 тыс. руб. при выпуске 100 тыс. шкурок кролика в год.

17.Ожидаемый экономический эффект от внедрения инструментального метода составления рецептур смесовых кислотных красителей составляет 112,35 тыс. руб. при выпуске 100 тыс. шкурок кролика в год.

1. Беседин А. Н. и др.. Мониторинг мехового рынка России. — М., 2001.

2. Горячев С. Н. Пушно-меховой рынок России. — М., 1999.

3. Павлов П.А., Анисимова Т.Н. Проектирование и техническое перевооружение кожевенных и меховых предприятий: учеб. пособие — СПб. : СПГУТД, 2006.

4. Павлов П. А., Анисимова Т. Н. Питерцы перед меховыми прилавками: ж. Рынок лёгкой промышленности. Директор. 2000. -№ 8. - С.42-43.

5. Павлов П. А. Российский рынок кислотных красителей для пушно-мехового полуфабриката: ж. Мир меха и кожи. 2005. -№ 8. - С.14-15.

6. Павлов П. А. Применение в fashion индустрии прогрессивных технологий обработки меха// Современные технологии: новые ресурсы для FASHION-бизнеса и дизайна: Сб. докладов конференции в рамках международной выставки /Индустрия моды. С-Пб: -2006. - С.28-29.

7. Есина Г.Ф., Санкин Л.Б., Отделка меха. М.: Легпромиздат, 1994. -208 с.

8. Петере P. X. Текстильная химия /физическая химия крашения в 2 ч. /пер. с англ. М.: Легпромбытиздат, 1989. - 365 с.

9. Белякова И. В., Зуева В.Г. Технология меха и шубной овчины. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. - 320 с.

10. Ю.Зайтц Р. Крашение волосяного покрова меховых шкур кислотными красителями: ж. Кожевенно-обувная промышленность. 1991. - № 5. -С.52-54

11. П.Хердт X., Хердт Н. Основы выделки, крашения и отбеливания меха схимическими материалами компании «Lowenstein». — Новосибирск, I2005.

12. Назарова Т.П. Современное состояние красителей и вспомогательных веществ в меховой промышленности. // Красители вспомогательные вещества для кожевенной и меховой промышленности: материалы конф. СПб, 1992. - С. 23-24.

13. З.Григорьев Б. С. Химические материалы и технологии обработки пушно-мехового и овчинно-шубного сырья. — М., 2004.

14. Textilveredlung, Bd. 4, 1969, № 4, S. 213-224.

15. Textilveredlung, Bd. 5, 1970, № 10, S. 757-771.

16. Teintex,v. 34, 1969, № 9, p. 575-593.

17. Textilveredlung, Bd. 4, 1963, № 10, S. 749-760.

18. Применение органических растворителей при крашении текстильных материалов красителями различных классов: обзор / Б. Н. Мельников и др.. М.: ЦНИИТЭИ легпром, 1972. - 64 с.

19. Троицкая М. А. и др.. Крашение меха в среде органических растворителей: ж. Кожевенно обувная промышленность. - 1981. - № 4. - С.52-54.

20. Ларкина Т. А. Крашение меха в органической среде: ж. Кожевенно-обувная промышленность. 1976. -№ 8. - С.41-43.

21. Обработка меха в перхлорэтилене. Заявка № 2532391 - ФРГ. - Кл. С14С1/00. -заявл. 03.04.1977. -опубл. - 11.07.1979: РЖ Легкая пром-ть -№8-1980.

22. Способ крашения меховых овчин. Заявка № 2521126 - ФРГ. - Кл. Д06Р1/90. -заявл. 10.09.1976. -опубл. -20.09.1982: ИСМ-№ 7-1983.

23. Способы крашения кератиновых волокон. Заявка № 2146351 -Франция. - Кл. Д06РЗ/00. -заявл. 12.04.1972. -опубл. - 11.09.1980: ИСМ-№ 3-1983.

24. Крашение меха в органическом растворителе. Заявка № 2532492 -ФРГ. - Кл. С14С1/00. -заявл. 24.05.1978. -опубл. - 05.09.1979: ИСМ -№ 12-1982.

25. Способ обезжиривания и крашения кож и меховых шкур в среде органического растворителя. Заявка № 2298638 - Франция. - Кл. Д06РЗ/32. -заявл. 06.07.1976. -опубл. - 12.11.1979: ИСМ-№ 4-1982.

26. Думнов В. С. , Комисарова И.Р. Влияние органических растворителей на окраску волосяного покрова. // Меховая промышленность: реферат, сб. М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1979. - № 3 - С. 11-13.

27. Думнов В. С., Славгородская М. В. Исследование взаимодействия коллагена с органическими растворителями: ж. Известия ВУЗ. Технология легкой промышленности. 1981 - № 1. - С.41-43.

28. Способ крашения натурального меха. авт. Свидетельство СССР. - № 547485 - Кл. ДОбРЗ/ЗО. -заявл. 16.01.1975. -опубл. - 02.06.1977.

29. Кирилов А. Е. Цветоведение. М.: Легпромбытиздат, 1987. - 371 с.

30. Ершов А.П., Хархаров А. А. Цвет и его применение в текстильной промышленности. JL: Издательства ленинградского университета, 1974.-85.

31. Лычников Д.С., Кононова М.Ф. Определение дисперсных характеристик материалов микродиффузионным методом: метод.указ. к выполнению физического спецпрактикума. — М: Изд-во Рос. экон. акад., 1993, 16 с.

32. Рой С. Синклер и др.. Цвет в промышленности. / под ред. Р. Мак-Дональда: пер. с англ. М.: Логос, 2002. - 579 с.

33. Рой С. Синклер и др.. Цвет в промышленности. / под ред. Р. Мак-Дональда: пер. с англ. М.: Логос, 2002. - 579 с.

34. Справочник кожевника: Сырье и материалы / под ред. Р. Я. Афанасьевой. — М.: Легпромбытиздат, 1984.

35. Павлов П. А. и др.. Крашение меха кислотными красителями в среде тетрахлорэтилена: сб. научн. трудов Южно-Российского государственный университет экономики и сервиса Шахты: ЮРГУЭС. -2006. -С 36-39.

36. Павлов П. А., Просвирницын А. В. Теоретическое обоснование и разработка ресурсосберегающей технологии низкотемпературного крашения меха кислотными красителями в фантазийные цвета: Научн. ж. Дизайн. Материалы. Технология. 2008. - № 4(7). - С.66-68.

37. Павлов П. А. и др.. Способ крашения меха в среде органических растворителей. Патент РФ. - RU 2280114 С1.42.0борудование предприятий меховой промышленности / под ред. Б. Г. Гойфмана. — М., 1991.

38. Федорова А. Ф., Трошенко М. А. Технология химической чистки и крашения одежды. М.: Изд. Легкая индустрия, 1970. - 352 с.

39. Устройства для определения координат и цвета объекта. Патент РФ № 2142144 -Кл. GO 1S/04. -заявл. 10.03.1998. -опубл. - 27.11Л999.

40. Никифоров О. К. Способ измерения цвета кожи или иных аналогичных материалов. Патент РФ № 2059211 -Кл. G01J3/46. -заявл. 12.02.1993. -опубл.-27.04.1996.

41. Полосин П. П. Способ измерения цветовых величин в фотометрии и колориметрии. Заявка № 2532492 РФ. - Кл. G01J3/46. -заявл. 10.02.1994. -опубл. - 05.09.1979: ИСМ - № 12 -1982.

42. Петров А. П. Способ измерения цвета поверхности и измеритель цвета , поверхности. Патент РФ № 2018793 -Кл. G01J3/46. -заявл.2906.1990. -опубл. 30.08.1994.

43. Способ измерения и/или количественного выражения качества цвета кожи или иных аналогичных материалов. Заявка № 93008445 - РФ. -Кл. G01J3/46.

44. Гуджерли У. Цветовоспроизведение на основе оптических измерений: материалы совместного заседания Союза химиков-колористов и Швейцарского объединения специалистов по красильному делу -Базель, 1962. С. 2-43.

45. Павлов П. А. и др.. Применение инструментальных методов для составления рецептур смесовых кислотных красителей при крашении пушно мехового полуфабриката под цвет заданного эталон: Научн. ж. Дизайн. Материалы. Технология. - 2008. -№ 2(3). - С. 127-129.

46. Контроль цвета текстильных материалов в красильно-отделочномпроизводстве: обзор / JI. Н. Дмитриев, Л. Е. Сырковская / под ред. канд. физ.-мат. наук В. Г. Бочарова. М.: ЦНИИТЭИ легпром, 1974. - 48 с.

47. УТВЕРЖДАЮ" Директор ООО "Евро 1УГ Жовтун JI.A.1. АКТо внедрении результатов кандидатской диссергационной раооты "Разработка технологии крашения меха в неводной среде" Павлова Павла Анатольевича

48. Каменская С.Г. Груздев М.А. Губанкова О.В.э- * 7/1. Щ -а V-»v?;, -,а»Х1. ООО "Евро М"23S450, Россия, Капинпнградская область, г. Мамононо, y.i. Жабинскою, д. 2. км/факс 17(40156) 40451

49. УТВЕРЖДАЮ" Диреюор ООО "Евро М" Жовтун Л.А.2008 г.1. А К То внедрении результатов кандидатской диссертационной работы "Разработка технологии крашения меха в неводной среде" Павлова Павла Анатольевича

50. Каменская С.Г. Груздев М.А. Губанкова О.В.

51. Расчёт ожидаемого экономического эффекта от внедрения технологии крашения шкурок кролика кислотными красителями в среде органических растворителей

52. Расчёт ожидаемого экономического эффекта произведён на выпуск 100 тыс. шкурок кролика в год.

53. Масса одной шкурки в полуфабрикате — 0,19 кг.

54. Масса обрабатываемых шкурок в год составляет 19000 кг.

55. Крашение в водной среде проводится при ЖК= 20. Расход воды на годовой выпуск шкурок кролика составит:20 х 19000 кг = 380 м3.

56. Затраты на воду составят : 380 м3 х 6 руб./м3 = 2,280 тыс. руб/год.

57. Затраты сброс стоков: 380 м3 х 12 руб./м3 = 4,560 тыс. руб/год.1. Затраты на красители:380 м3 х 1,5 кг/ м3 х 1020 руб./кг = 581,4 тыс. руб/год.

58. Итого, материальных затрат: 588,24 тыс. руб./год.

59. При крашении шкурок по разработанной технологи, установлены следующие нормы расхода органических растворителей на крашение 1000 шт шкурок кролика:

60. Затраты на тетрахлорэтилен : 28,1 х 100 х25 руб. = 70 тыс. руб./год.

61. Затраты на изопропиловый спирт: 4,5 х 100 х 27 руб. = 12 тыс. руб./год.1. Затраты на красители:380 м3 х 1,3 кг/ м3 х 1020 руб./кг = 503,88 тыс. руб./год

62. Итого, материальных затрат: 585,88 тыс. руб./год.

63. Разница в материальных затратах по двум технологиям составляет 2,36 тыс. руб./год, кроме того, при использовании технологии замкнутого цикла нет необходимости в очистных сооружениях, а следовательно, отсутствуют затраты на их амортизационные отчисления.

64. Затраты на захоронение кубового остатка:32,2 л х10'3 /1000 шт х 100 шт х9 тыс. руб/м3 = 28,9 тыс. руб./год.

65. Таким образом, ожидаемый экономический эффект от внедрения технологии крашения шкурок кролика кислотными красителями в среде органических растворителей составляет 823,46 тыс. руб/год при выпуске 100 тыс. шкурок в год.

66. Тетрахлорэтилен Изопропиловый спирт28,1 л 4,5 л

67. Расчёт ожидаемого экономического эффекта от внедрения инструментального метода составления рецептур смесовых кислотных красителей

68. Ожидаемый экономический эффект рассчитывается на основе методики определения экономического эффекта автоматизированных систем управления предприятием и производством 58.

69. Затраты времени на разработку метода— 12 месяцев. Количество сотрудников — 2. Заработная плата — 8 тыс. руб./мес.

70. Совокупность затрат на разработку методики складывается из следующих видов затрат:

71. Начисления на заработную плату (26%):1. Н = 377-26 /100

72. Начисления на фонд заработной платы составили 49,92 тыс. руб.

73. Стоимость оборудования (программа Adobe Photoshop и расходные материалы) — 9,3 тыс. руб.

74. Амортизационные отчисления:-Аотч Скм'/7от'12, где Скм стоимость компьютера и цифрового фотоаппарата (16 тыс. руб.);

75. Яот норма амортизационных отчислений, за 1 месяц — 2,08 %,1. Аотч 399,36 тыс. руб.

76. Отчисления на износ оборудования (И):1. И — Скм/5,где 5 количество лет эксплуатации оборудования.1. И = 3,2 тыс. руб./год

77. Прочие амортизационные отчисления — 0,4 тыс. руб.

78. Прочие затраты, в том числе стоимость электроэнергии — 0,3 тыс. руб.

79. Итого, себестоимость разработки метода составила 653,88 тыс. руб. Цена разработки инструментального метода рассчитывается с учётом рентабельности 20 %.

80. Прибыль (П) рассчитывается следующим образом:

81. П = Р-Сс, где Р — рентабельность, %;

82. Сс — себестоимость, тыс. руб.77 = 126,78 тыс. руб. Тогда цена разработки метода (Ц), учитывая налог на прибыль 5% :

83. Ц= Сс + 77+0,05-77 Ц= 786,99 тыс.руб. Таким образом, общая стоимость разработки метода с учетом НДС (18%) 928,65 тыс. руб.

84. Годовой экономический эффект от внедрения САПР рассчитан на примере ООО "Евро М", из расчёта срока окупаемости 1 год.

85. Сравнение затрат на определения состава смесового кислотного красителя при крашении пушно-мехового полуфабриката в заданный цвет менее затратен. Сравнение затрат приведено в таблице.

86. Наименование показателей Стоимость, руб.

87. Ручной способ Автоматизированный

88. Трудоёмкость одноразового решения задачи (К), чел-ч 8 0,25

89. Периодичность решения задачи в течение года (Тр), раз 1056 1056

90. Заработная плата сотрудника (3/7), руб. 22000 10000

91. Среднечасовая ставка специалистов, руб./ч 125 57

92. Трудоёмкость решения задачи в год (Тг = К х Тр), чел-ч 8448 264

93. Затраты (Cm х Тг), руб. 1056000 928650

94. Ожидаемый годовой экономический эффект от внедрения автоматизированного метода определяется следующим образом:1. Эф = Зм- Зр,где Зм. затраты при решении задачи с использованием разработанного метода, руб.; Зр - затраты при ручном решении задачи, руб.

95. Таким образом, ожидаемый экономический эффект от внедрения методики составляет 112,35 тыс. руб./год.