Технология выработки гидрофобной кожи из низкосортного сырья для обуви специального назначения
Автор: Джиембетова И.С., Евтюшкина М.И.
Журнал: Вестник Алматинского технологического университета @vestnik-atu
Рубрика: Техника и технологии
Статья в выпуске: 1 (91), 2012 года.
Бесплатный доступ
Одним из факторов повышения качества и ассортимента продукции коже-венной промышленности является применение новых химических материалов, позволяющих интенсифицировать технологические процессы, улучшить эксплуата-ционные свойства кож, расширить их ассортимент и рационально использовать низкосортное кожевенное сырье. В связи с этим в проведенной работе исследовали влияние хромового метода дубления и отделки на химический состав и физико-механические свойства (водо-проницаемость, паропроницаемость и гигиенические свойства) кож для верха обуви.
Кожевенная промышленность, гидрофобная отделка кожи, кожа для верха обуви, физико-гигенические свойства кожи, гидрофобизирующие препараты
Короткий адрес: https://sciup.org/140204521
IDR: 140204521
Текст научной статьи Технология выработки гидрофобной кожи из низкосортного сырья для обуви специального назначения
Производство обуви носит массовый характер, а к качеству используемых материалов предъявляются высокие требования. Наиболее затратным и ресурсоемким является производство кожевенного материала из шкур КРС для верха обуви. Технологическая цепочка по выделке кожи включает ряд процессов: подготовительные процессы, дубление и
отделку. Однако для достижения требуемых гигиенических, прочностных и эстетических показателей качества мате-риала зачастую необходимо произвести дополнительную его модификацию.
В настоящее время существует мно-жество методов придания кожам водоттал-кивающих свойств с помощью
Таблица 1 – Методика крашения и жирования гидрофобной кожи
Процессы |
Кол-во,% |
Наименование химических материалов |
Т 0С |
T мин -1 |
Режим |
Контроль |
|
1 |
Промывка |
200 02 |
H 2 O Муравьиная кислота |
40 |
20-40 |
Медленно |
Слив |
2 |
Додубливание |
150 |
H 2 O |
35 |
|||
Нейтрализация |
3-4 |
Хромовый дубитель |
60 |
Быстро |
pH 3,8-3,9 |
||
2 |
Формиат натрия |
20 |
Быстро |
||||
0,3-0,5 |
Бикарбонат натрия |
30 |
Быстро |
pH 4,1-4,3 |
|||
2 |
Синтан RS-3 |
30 |
|||||
0,5-0,8 |
Бикарбонат натрия |
60 |
Быстро |
pH 5-5,2 |
|||
3 |
Промывка |
200 |
H 2 O |
30 |
10 |
Медленно |
Слив |
4 |
Наполнение |
120 |
H 2 O |
30 |
|||
3-4 |
Глиоксаль |
||||||
4 |
Синтан LF-187 |
20 |
Ш 60-70 |
||||
3 |
Краситель |
Быстро |
Ш 100 |
||||
3 |
Синтан DF-585 |
45 |
Быстро |
||||
3 |
Синтан GP |
||||||
2 |
Квебрахо |
45 |
|||||
5 |
Жирование |
100-120 |
H 2 O |
60 |
10 |
Быстро |
|
6,5 |
Синтол EW-321 |
||||||
3 |
Паста ВНИЖ |
601 |
|||||
2,5 |
Универсал 1-S |
||||||
1,5 |
Синтан RS-3 |
201 |
pH 3,6 |
||||
1 |
Муравьиная кислота |
401 |
слив |
||||
6 |
Гидрофобизация |
150 |
H 2 O |
35 |
Быстро |
Слив |
|
3 |
Хромовый дубитель |
90-120 |
|||||
7 |
Промывка |
200 |
H 2 O |
20-22 |
10 |
Медленно |
Выгрузка |
Выстилка - Пролежка – Разводка |
– Вакуум сушка 3-3,5мин, Т -550С |
Рамочная рецептура покрывного крашения кожи лицевой (К1, К2 пигментный концентрат коричневый, черный)
В кожевенной промышленности гид-рофобизация кож производится обра-боткой ее поверхности (на проходных агрегатах конвейерного типа) или внут-ренней структуры (в аппаратах барабан-ного типа водной эмульсией гидрофоб-ных веществ)
кремний-фтороргани-ческими полимерами и производными жирных кислот. Повышение водостой-кости при этом происходит в результате соединения гидрофобных комплексов
(кремнийорганических, на основе фтори-рованных органических полимеров и фторсиликоновых смол) с волокнами кожи (коллагеном). При этом гидро-фобные группы ориентированы таким образом, что они могут отталкивать частицы воды, при одновременном сохранении их гигиенических и основных физико-механических свойств.
Вторая группа гидрофобизирующих препаратов в настоящее время приме-няется в широких масштабах в кожевен-ной промышленности и была разработана на основе фторированных органических полимеров и фтор-силиконовых смол, растворенных в
органическом раствори-теле (группа сложных эфиров). Гидро-фобный эффект при нанесении на коже-вую ткань методом распыления возникает за счет структурирующего эффекта при межмолекулярном взаимодействии с бел-ками кожи по типу «донор-акцептор» [2].
Все препараты двух видов после нанесения и выдержки требуется откатать в тамбеляторе в течение 30-50 минут, а затем прогладить на прессе при температуре 70-110С и выдержке 3-5 сек. для оконча-тельной фиксации гидрофобизирующей жидкости в толще кожевой ткани.
В качестве объектов исследований использовали низкосортное сырье круп-ного рогатого скота. Подготовительные процессы и операции, дубление и отделку проводили в ТОО «ТаразКожОбувь» в полупроизводственных условиях для выработки гидрофобной кожи.
-
1) Кожа (К1) имеет покрытие.
-
2) Кожа (К2) с рельефным рисунком и покрытием.
-
3) Кожа (К3) гидрофобный краст не имеет покрытие.
В таблице 1 представлена методика крашения и жирования гидрофобной кожи с применением новых химических материалов.
В связи с этим в проведенной работе исследовали влияние хромового метода дубления и отделки на химический состав и физико-механические свойства (водо-проницаемость, паропроницаемость и и гигиенические свойства) кож для верха обуви. Экспериментальные исследования проводились в Каунасском технологичес-ком университете в научно-исследова-тельской лаборатории «Полимерных и кожаных изделий» на оборудовании: - «Bally» STM 703
пенетрометр для опреде-ления водопроницаемости (Англия); - STM 473 определения паропрони-циаемости (Англия); - разрывная машина H25KT с компьютерной установкой.
Гидрофобная кожа из низкосортного сырья по химическому составу и физико-механическим свойствам соответствовала СТ РК 1165-2002 «Кожа гидрофобная хромовая из сырья КРС». Данные представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Химический состав хромовых кож
Наименование кож |
Содержание окиси хрома % |
Жиры в % |
Влага в % |
Cr (VI) мг/кг |
К1 |
2,6 |
10,7 |
11,3 |
0,3 |
К2 |
5,1 |
4,8 |
12,4 |
1,9 |
К3 |
4,8 |
3,6 |
13,0 |
0,3 |
Гигиенические свойства кож харак-теризовали комплеком показателей: паро-проницаемостью, пароемкостью, гигро-скопичностью, влагоотдачей, влагоем-костью и намокаемостью, водопромо-каемостью и водопроницаемостью, ко-торые определяли в соответствии с НТД.
Гидрофобную кожу с покрытием и без покрытия испытывали на водопро-ницаемость в течение 1, 4 и 7 часов. Определение водопроницаемости гидро-фобных кож представлены в таблице 3.
Таблица 3 – Определение водопроницаемости гидрофобных кож
№ образцов |
M0, g |
1 час M1 |
4часа M1 |
7часов M1 |
1час S % |
4часа S % |
7часов S % |
К1 |
7.4 |
8.2 |
9.0 |
9,6 |
12,5 |
23,7 |
31,7 |
К2 |
6,3 |
7,0 |
7,7 |
8,3 |
8,9 |
22,1 |
39,4 |
К3 |
5,9 |
6,4 |
8,3 |
9,4 |
8,4 |
17,4 |
36,5 |

К2
Рисунок 1 – Определение водопроницаемости гидрофобной кожи.
Высокий уровень гигиенических свой-ств натуральной кожи обусловлен ее ка-пиллярно-пористой структурой и природой коллагена как гидрофильного биополимера.
Известно, что объем пор и их диффе-ренциация по размерам зависят от при-роды и массы используемого сырья, его переработки, метода отделки кож, а также особенностей дубления как одного из основных технологических процессов кожевенного производства.
Исследование физико-гигиенических свойств включало основные гигиеничес-кие показатели материалов: влажность, намокаемость, влагоемкость, паропрони-цаемость и гигроскопичность – опреде-лялись стандартными методами.
Определение паропроницаемости проводилось по ГОСТ 938.17-70. Метод заключается в создании разницы в упругости паров по обе стороны испы-туемого образца и установлении коли-чества паров воды, прошедших через единицу площади образца материала за единицу времени, имеющий форму круга. Определение паропроницаемости гидро-фобных кож представлено в таблице 4.
Таблица 4 – Определение паропроницаемости гидрофобных кож
№ образцов |
Изначальная масса образца M 0 , g |
Масса образца после эксперимента M 1 , g |
Площадь верха стаканчика A, m2 |
Время испытания T, h |
Паропроница-емость P, g/m2*h |
К1 |
88,4 |
88,4 |
0,0005 |
17 |
9,08 |
К2 |
88,8 |
88,9 |
0,0005 |
17 |
10,1 |
К3 |
89,8 |
90,8 |
0,0005 |
17 |
93,7 |
Намокаемость материалов опреде-ляли по ГОСТ 938.24-72, коэффициент теплопроводности - методом двух темпе-ратурно-временных интервалов по мето-дике А. Жихарева. Воздухопроницае-мость материалов определялась на при-боре Н.С. Федорова по ГОСТ 938.18-70 и 128.88-77.
Гигроскопичность и влагоотдачу материалов определяли по ГОСТ 8971-78, капиллярность - по ГОСТ 938-61.
Гидрофобную кожу с покрытием и без покрытия испытывали на паропро-ницаемость в течение 17 часов.

Рисунок 2 – Определение образцов кож на паропроницаемость.
Паропрониоцаемость кожи образца К3 значений коэффициента (93,7 г/м2) для кожи без покрытия более чем в четыре раза превышает требования (коэффициент должен быть не менее 20 г/м2).
Из приведенных в графике данных видно, что объем и распределение пор зависят от метода отделки.
Полученные результаты хорошо сог-ласуются с данными элементного анализа гидрофобной кожевой ткани, получеными с помощью растрового микроскопа «Quanta 200 FEG» производства Нидер-ланды, ускоритель напряжения 20 кэВ. Он имеет разрешение 1,5 нм, высокую производительность теплового излучения поля (> 100 нА ток пучка) с высокой чувствительностью (18 мм) детектора обратного рассеяния (BSE) для различных атомных номеров. Для исследования образцов около 1,2 мм тонкие поперечные срезы были сделаны вручную на микротоме. Для исследования поверх-ности образца около 2ммх7мм были приведены в соответствие с открытием волосяных фолликулов.
В готовой коже в основном сохра-няются природное волокнистое строение дермы, а также различия, характерные для шкур и топографических участков одной и той же шкуры.
Вместе с тем отдельные характерис-тики волокнистого строения дермы пре-терпевают в процессе выделки значитель-ные изменения, что отражается на свойствах кожи. Изменяются толщина (полнота) коллагеновых пучков, степень их расщепления на волокна, угол наклона, плотность укладки и т.д.


К1



К2



К3

а)
б)
в)
Рисунок 3 - Микроструктура образца при различных параметрах: а) – 80х; б) – 200х; в) - 1000х.
На рисунке 3 приведены микрострук-туры кож различных методов отделки, полученных нами при исследовании кож с использованием растрового электрон-ного микроскопа.
Образцы кож различаются степенью разволокнения дермы (расщепления на волокна). Чем выше степень разволок-ненности дермы, тем лучше формиро-валась кожа. Кожи для верха обуви, вырабатываемые из низкосортного сырья, характеризуются мощно развитыми коллагеновыми пучками.
Плотность укладки пучков умерен-ная, угол наклона пучков меньший. Такая микроструктура придает кожам для верха обуви мягкость, полноту, гибкость, элас-тичность и сравнительно высокую водо-непроницаемость.
Физико-механические свойства хро-мовых кож определяются следующими ГОСТами: 338-81; 939-75; 9705-78; 3717-70; 485-68; 1838-70; 940-81, показатели качества кожи по ГОСТ 15467-79.
Для изучения механических свойств кож исследования проводили на разрыв-ной машине «H25KT» с компьютерной установкой, предназначенной для опре-деления прочности при растяжении полу-циклового одноосного растяжения кожи. Испытание на одноосное растяжение состоит в приложении вдоль оси образца установленной формы нагрузки и дове-дении ее до определенной величины или разрушения, для определения прочности на разрыв (N) кожи на скорости дефор-мации
100 мм / мин ± 10 мм / мин [3].
Рабочий участок образца имеет длину 50 и ширину 10 мм. Перед испытанием рабочую часть образца размечают на три равных участка и измеряют толщину каж-дого. В связи с тем что содержание влаги в коже влияет на свойства, образцы перед испытанием необходимо выдерживать в нормальных условиях до постоянной массы. В таблице 5 представлены данные по определению физико-механических свойств кожи.
Таблица 5 - Определение физико-механических свойств кожи
Наименование кож |
Толщина средняя, мм |
Удлинение после 30 минут, мм |
Остаточная деформация, Δ мм |
1K |
2,18 |
58,33 |
8,33 |
2K |
2,34 |
63,67 |
13,67 |
3К |
2,38 |
61,33 |
11,33 |
Основными характеристиками полу-циклового одноосного неразрушающего растяжения материалов являются напря-жение, развиваемое в материале при его растяжении на заданную величину за определенное время, и удлинение мате-риала при действии заданного напряжения.
Таким образом, из результатов физико-химического исследования и механических свойств полученной гидро-фобной кожи видно, что показатели опыт-ных образцов превосходят по всем параметрам полуфабрикат, выработанный по традиционной технологии.
Список литературы Технология выработки гидрофобной кожи из низкосортного сырья для обуви специального назначения
- Дубиновский М.З. Покрывное крашение кож. Учебн. пособие для сред. спец. учеб. заведений легкой промышленности. -М.: Легпромбытиздат 1985. -120 с.
- Джиембетова И.С., Дубиновский М.З., Евтюшкина М.И. Оптимизация процесса гидрофобизации кож для обуви специального назначения из низкосортного сырья./МНПК «Инновационные технологии производства товаров, повышение качества и безопасности продукции легкой промышленности» посвященная 20-летию независимости Республики Казахстан под девизом «20-лет мира и созидания», -Алматы, 28-29 апреля 2011г. -С. 167-170.
- Дубиновский М.З., Евтюшкина М.И., Джиембетова И.С. Новые идеи в отделке кож. Международная научно-практическая конференция «VI Дулатовские чтения», посвященная 510-летию М.Х. Дулати, 16-17 октября 2009г. Часть III. -С. 248-250.