Застосування колагенвмісних продуктів, які модифіковані триетаноламіном, у виробництві шкір

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ЛЕГКОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ УКРАЇНИ

Сатіанарайан Паніграхі

УДК 675.04

ЗАСТОСУВАННЯ КОЛАГЕНВМІСНИХ ПРОДУКТІВ, ЯКІ МОДИФІКОВАНІ ТРИЕТАНОЛАМІНОМ, У ВИРОБНИЦТВІ ШКІР

Спеціальність 05.19.05 - Технологія шкіри та хутра

А в т о р е ф е р а т

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

К и ї в - 1999

Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Державній академії легкої промисловості України Міністерства освіти України.

Науковий керівник: кандидат технічних наук, професор

ЖУРАВСЬКИЙ ВАСИЛЬ АНТОНОВИЧ

Державна академія легкої промисловості України

(ДАЛПУ), завідувач кафедри

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

АНОХІН ВІКТОР ВАСИЛЬОВИЧ, ДАЛПУ, професор

кандидат технічних наук, доцент

БУЛГАКОВА ІРИНА ВАСИЛІВНА,

Московська державна академія легкої промисловості, доцент

Провідна установа: Технологічний університет “Поділля” Міністерства освіти України, м. Хмельницький

Захист відбудеться: “ 9 ” червня 1999 р. о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.04 Державної академії легкої промисловості України, 252601 м.Київ, вул. Немировича-Данченка, 2

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

Автореферат розісланий “ 7 ” травня 1999 р.

Вчений секретар

спеціалізованої

вченої ради ЖУРАВСЬКИЙ В.А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Під час виробництва шкіри накопичується велика кількість відходів, у тому числі колагенвмісних, які не завжди використовуються раціонально та повною мірою. Перспективним напрямком використання таких відходів є гідроліз з подальшою хімічною модифікацією, яка забезпечує їх придатність у шкіряному виробництві.

Білкові гідролізати знаходять застосування в якості захисних колоїдів при роботі з латексами, суспензіями пігментів, наповнювачів при виробництві шкіри, егалізаторів при фарбуванні текстильних матеріалів, хімічних волокон, сировини для одержання вспоміжних матеріалів, які використовують в текстильній та парфумерній промисловості. Є відомості про практичне застосування гідролізатів для наповнення шкір хромового дублення. Однак, застосування немодифікованих продуктів у шкіряному виробництві у звичайному вигляді ускладнено внаслідок нестабільності їх складу та погіршення якості готової продукції (утворення жорсткості, садки лицьової поверхні). Модифікація їх, яка сприяє утворенню нових і активізації існуючих функціональних груп, розширює можливості практичного застосування в якості вспоміжних хімічних матеріалів у виробництві натуральної шкіри. Позитивні результати одержані при модифікації колагенвмісних продуктів ферментами, відновниками, гексаметафосфатом натрію тощо. Разом з тим, застосування таких модифікованих продуктів також обмежено непостійністю їх складу, підвищенням стійкості та зниженням міцності шкіри.

В літературі є відомості про застосування триетаноламіну (ТЕА) - органічного похідного аміаку у шкіряному виробництві в якості диспергатора та пластифікатора.

Таким чином, відомо про індивідуальне застосування немодифікованих, модифікованих колагенвмісних продуктів і триетаноламіну у шкіряному виробництві. Доступність, нетоксичність, специфічні властивості, у тому числі можлива взаємодія цих матеріалів, дали підставу передбачити застосування модифікованих ТЕА гідролізатів колагену у шкіряному виробництві з метою розширення їх практичного застосування, створення ресурсозберігаючої технології виробництва шкір хромового дублення для верху взуття, підвищення рентабельності як основної продукції, так і вторинної сировини, поліпшення якості шкір.

Мета роботи. Метою роботи було:

вивчення колагенвмісних продуктів, які модифіковані триетаноламіном, з комплексом властивостей, що забезпечують придатність їх для ефективного застосування у шкіряній промисловості;

дослідження фізико-хімічних та експлуатаційних властивостей шкір, які вироблені із використанням модифікованих колагенвмісних продуктів.

Робота виконана на кафедрі технології шкіри та хутра Державної академії легкої промисловості України (ДАЛПУ) у відповідності з науковим напрямком її діяльності на 1997 - 1999 рр. “Ресурсозберігаюча та комплексна переробка відходів легкої промисловості”.

Наукова новизна. Вперше одержані і використані у виробництві шкір нові продукти - модифіковані триетаноламіном гідролізати колагену.

Методами ІЧ-спектроскопії та диференційно-термічного аналізу визначена взаємодія колагенвмісних продуктів з триетаноламіном; ІЧ-спектроскопічними дослідженнями - взаємодія модифікованих триетанол-аміном колагенвмісних продуктів з хромовим дубителем і аніонним барвником, що дозволило поглибити теоретичні знання про властивості колагену - природної високомолекулярної сполуки, передбачити доцільність застосування зазначених продуктів при хромовому дубленні та фарбуванні шкір. Одержано математичні описи процесів хромового дублення та фарбування із застосуванням модифікованих колагенвмісних продуктів. Установлена можливість застосування зазначених продуктів й на інших стадіях шкіряного виробництва: у підготовчих та післядубильних процесах, при оздоблюванні.

Новизна технічного рішення - способу обробки голини із застосуванням модифікованого триетаноламіном колагенвмісного продукту КФО - захищена патентом України.

Практичне значення. Виконані дослідження мають практичну спрямованість. На підставі вивчених властивостей модифікованих триетаноламіном колагенвмісних продуктів, їх впливу на активність ферментних препаратів, формувальної, маскувальної, наповнювальної дії показана доцільність застосування зазначених продуктів при проведенні переддубильно-дубильних (м'якшення, пікелювання, дублення), фарбувально-жирувальних (фарбування, жирування, наповнення-додублювання) процесів, оздоблювання хромових шкір. При цьому прискорюється процес дублення, поліпшуються використання хімічних матеріалів (хромового і рослинних дубителів, ферментних препаратів, барвників), якість шкір та покриття на них, збільшується вихід по площі. Розроблена та апробована у виробничих умовах методика виробництва шкір для верху взуття із застосуванням колагенвмісного продукту КФО, який модифікований триетаноламіном.

Ефективність способу обробки голини із застосуванням модифікованого триетаноламіном колагенвмісного продукту КФО підтверджена актом випробувань у Київському акціонерному об'єднанні “Чинбар”.

Практичне значення робота має для промисловості Індії, де досліджувані матеріали є в достатній кількості.

Автором самостійно вивчений вплив виду та витрат колагенвмісних продуктів, які модифіковані триетаноламіном, на активність ферментного препарату, стійкість жирових емульсій, характер розподілу жирових та дубильних речовин у дермі, одержані математичні описи процесів дублення та фарбування із застосуванням зазначених продуктів, вміст катіонних хромових комплексів, вивчений вплив умов обробки на показники якості шкір та покриття на них.

Апробація. Результати роботи доповідались на 3-ій Міжнародній науково-практичній конференції “Сучасні інформаційні і енергозберігаючі технології життєзабезпечення людини” (Кам'янець-Подільський, червень 1998 р.) та науковій конференції молодих вчених та студентів ДАЛПУ (Київ, квітень 1998 р.)

Публікації. Основні положення дисертації опубліковані у п'яти друкованих працях.

Об'єм роботи. Дисертаційна робота викладена на 153 сторінках машинописного тексту, вміщує вступ, огляд літератури, три розділи експериментальної частини, висновки, список використаних джерел та додатки. Робота вміщує 38 таблиць, 23 рисунки, 4 додатка. Бібліографія вміщує 116 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, викладені основні положення проблеми, яка розглядається. Сформульована мета, викладені наукова новизна і практичне значення роботи.

Розділ І. Огляд літератури. В огляді літератури проаналізовані сучасні напрямки в галузі одержання та застосування колагенвмісних відходів, критично розглянуті теоретичні передбачення і практичні засоби застосування модифікованих колагенвмісних продуктів. Приведені відомості про застосування триетаноламіну у різних галузях промисловості. На підставі аналізу літературних даних обґрунтована можливість застосування колагенвмісних продуктів, які модифіковані триетаноламіном, у шкіряному виробництві.

Розділ 2. Об'єкти і методи дослідження. Основними об'єктами дослідження були: колагенвмісні продукти К (гідролізат колагену ГОСТ 3252-80), КФ (гідролізат після обробки ферментами) та КФО (гідролізат після обробки ферментами та пероксидом водню); триетаноламін (ТУ 6-09-2448-91); золена голина великої рогатої худоби; хромований напівфабрикат великої рогатої худоби. В якості моделі колагену використовували желатин (ГОСТ 11293-89).

Оцінку властивостей досліджуваних матеріалів, напівфабрикату, готових шкір проводили за допомогою хімічних, фізико-хімічних і фізико-механічних методів, які використовують у промисловості при проведенні науково-дослідних робіт. Молекулярну масу колагенвмісних продуктів визначали методами віскозиметрії та гель-фільтрації в хроматографічній системі FPLIS фірми Pharmacia Biotech. Взаємодію колагенвмісних продуктів з триетаноламіном, хромовим дубителем, аніонним барвником визначали за допомогою інфрачервоної спектроскопії на приладі Specord М 80. Для вивчення структурних змінень колагенвмісних продуктів при модифікації триетаноламіном використали метод диференційно-термічного аналізу (ДТА).

В роботі використали метод математичного планування експерименту - повний факторний експеримент-при вивченні основних параметрів процесів хромового дублення та фарбування з використанням модифікованих колагенвмісних продуктів.

Для вивчення впливу умов обробки на якість напівфабрикату, готових шкір та покриття на них досліджували фізико-механічні, гігієнічні і технологічні властивості останніх.

Під час проведення досліджень з метою виключення впливу топографічних ділянок групи (партії) напівфабрикату комплектували за методом асиметричної бахроми (перемінних половинок). Достовірність одержаних результатів підтверджували методами математичної статистики. Ступінь розкиду показників характеризували коефіцієнтом варіації (не більше 10%).

Розділ 3. Дослідження властивостей колагенвмісних продуктів, які модифіковані триетаноламіном. Вихідні колагенвмісні продукти - тверді речовини, які добре розчиняються у воді при 40-500С. Значення рН 10%-них розчинів знаходиться в межах 5,21 - 7,10. Показники хімічного складу, мас.ч. (на абс.сух. речовину): мінеральні речовини - 1,39 - 1,58; жирові речовини - 0,88 - 1,29; білкові речовини - 95,0 - 96,04.

Молекулярну масу вихідних колагенвмісних продуктів визначали двома незалежними методами - віскозиметрії та гель-фільтрації (табл.1), внаслідок чого зробили висновок про масово-молекулярний розподіл білкових фракцій в досліджуваних продуктах та їх середню молекулярну масу. За значенням молекулярної маси колагенвмісні продукти розташовуються в такій послідовності: К > КФ > КФО.

Враховуючи амфотерність колагенвмісних продуктів і основні властивості триетаноламіну, методом формолового титрування (Зеренсена) визначили кількість ТЕА, яка еквівалентна кількості карбоксильних груп в цих продуктах: К - 13,0; КФ - 9,0; КФО - 10,0% від маси білка у продукті. Одержані результати використали у подальших дослідженнях

ІЧ- спектрограми плівок вихідних колагенвмісних продуктів і оброблених ТЕА, хромовим дубителем, аніонним барвником свідчили про взаємодію досліджуваних продуктів з цими матеріалами, що дозволило передбачити доцільність застосування продуктів, які модифіковані ТЕА, при хромовому дубленні та фарбуванні шкір.

Таблиця 1

Молекулярна маса колагенвмісних продуктів

	Віскозиметричний метод	Метод гель-фільтрації
Продукт		Пік 1	Пік 2	Пік 3
		Значення	%	Значення	%	Значення	%
К	63650	>100000	69,22	~70000	22,25	-	-
КФ	15150	67000	10,33	>100000	24,59	67000	30,66
КФО	10950	>100000	8,48	>100000	18,89	Фонові домішки (<13000)	72,63

Термографічними дослідженнями встановлено, що модифікація ТЕА призводить до змінень в структурі досліджуваних продуктів внаслідок аморфізації кристалічних зон.

Дослідження впливу ТЕА на реологічні властивості колагенвмісних продуктів свідчать про значення концентрації їх розчинів і ступеня модифікації. Можливо, це обумовлено тим, що в макромолекулах високомолекулярних продуктів відбувається розкриття клубка з розпрямленням ланцюгів полімеру, в макромолекулах низькомолекулярного продукту останнє відсутнє.

Виконані дослідження колагенвмісних продуктів, які модифіковані ТЕА, дозволили поглибити теоретичні знання про властивості колагену як високомолекулярної сполуки і в зв'язку з цим можливості практичного використання його похідних.

Розділ 4. Дослідження можливості застосування колагенвмісних продуктів, які модифіковані триетаноламіном, у виробництві шкір. Через те, що одною із специфічних властивостей колагенвмісних продуктів є здатність відновлювати активність ферментних препаратів і тим самим забезпечувати додаткове розпушування структури дерми при виробництві м'яких шкір, в роботі вивчали вплив виду і витрат модифікованих ТЕА колагенвмісних продуктів К, КФ, КФО на активність ферментного препарату протосубтиліну Г3х. Було встановлено підвищення активності останнього при витратах: колагенвмісних продуктів від 50 до 100% від маси ферменту, триетаноламіну - від 10 до 20% від маси білка у продукті. Зниження витрат колагенвмісних продуктів до 25% від маси ферменту погіршувало цей показник. Кращі результати одержані при використанні продукту КФО, який модифікований 10% ТЕА.

Відомий спосіб обробки голини, який полягає у проведенні м'якшення ферментним препаратом в присутності окисленого пероксидом водню колагенвмісного продукту, а пікелювання, дублення у відпра-цьованому м'якшильному розчині, при деяких своїх перевагах не забезпечує необхідні еластичність та якість оздоблювання готових шкір. З метою усунення цих недоліків і виявлення можливості ефективного застосування модифікованого триетаноламіном колагенвмісного продукту КФО у переддубильно-дубильних процесах провели три етапи досліджень. На першому - для двоєної голини ялівки середньої переддубильно-дубильні процеси проводили у відповідності з параметрами табл.2. Фарбувально-жирувальні процеси виконували за типовою методикою.

Таблиця 2

Параметри переддубильно-дубильних процесів (І етап досліджень)

Процес; вид і витрати матеріа-	Г Р У П А
лів, % від маси голини	1	2	3	4	5	6 контр.
М'якшення: протосубтилін ГЗх (активність 70 од/г)	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,2
продукт КФО	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,15
триетаноламін	0,010	0,015	0,020	0,050	0,025	-
Пікелювання-дублення: хлорид натрію	7,0	7,0	7,0	7,0	7,0	7,0
продукт КФО	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	-
триетаноламін	0,075	0,075	0,075	0,075	0,075	-
сірчана кислота (100%)	1,2	1,5	1,7	1,0	2,0	1,0
хромовий дубитель основністю 38-40% (на Cr2O3 )	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8

З табл.3 слідує, що шкіри груп 1-3 мають кращі експлуатаційні показники і більш високий вихід по площі, ніж шкіри інших груп. Одержані результати враховані у подальшому при вивченні впливу м'якшення та пікелювання на процес хромового дублення.

Таблиця 3

Вплив переддубильно-дубильних процесів на властивості шкір (І етап досліджень)

	Група
Показник	1	2	3	4	5	6
Масова частка хрому,% (на абс.сух. речовину)	6,0	6,5	6,5	5,5	5,0	6,5
Межа міцності при розтязі, МПа	20	25	24	18	16	22
Температура зварювання,0С	108	110	109	105	102	103
Вихід по площі, %	101,0	101,5	101,3	98,7	99,0	100,0
Товщина покривної плівки, г/м кв.	12	15	18	22	25	30

На другому етапі дослідження вивчали можливість застосовування при пікелюванні та дубленні різних колагенвмісних продуктів (К, КФ, КФО), які модифіковані триетаноламіном. З табл.4,5 слідує, що застосування модифікованих колагенвмісних продуктів впливає на дифузію та фіксацію дубильних сполук хрому внаслідок змінення складу та заряду хромових комплексів. Кращі результати досягнуті при використанні модифікованого продукту КФО. Тому для оптимізації процесу дублення на третьому етапі досліджень використовували зазначений продукт.

Методом математичного планування експерименту встановили вплив умов пікелювання на процес хромового дублення та властивості шкір у вигляді адекватних рівнянь (табл.6)

У1 = 4,74 + 0,14 Х2 - 0,54 Х3;

У2 = 103 + 1,88 Х2 - 1,38 Х3 + 1,88 Х2Х3 + 0,63 Х1 Х2 Х3 ;

У3 = 22,8 - 0,2 Х1 Х2;

У4 = 57 + 4,42 Х1 Х2,

де: Х1; Х2, Х3 - витрати при пікелюванні, % від маси голини відповідно продукту КФО, ТЕА та сірчаної кислоти.

Таблиця 4

Вплив умов пікелювання-дублення на властивості шкір (ІІ етап досліджень)

		Вміст сірчаної кислоти у відпрац.	Температура зварювання, 0С	Вміст оксиду хрому у від-	Ш К І Р А
Група	Продукт	пікель-ному розчині, г/л	профар- бування	напів- фабри- кат	прац. дубил. розчи-ні, г/л	мас. частка оксиду хрому,% (на абс. сух. реч.)	тем-пера- тура зва-рюва-ння, 0С	об'єм- ний вихід, см куб/ 100 г білка	межа міцнос- ті при розтязі, МПа	міц-ність лицьо-вого шару, МПа	Відно- сне видов- ження при 10МПа, %
1 контр.	-	1,6	84	105	2,9	4,9	107	282	27,0	26,7	44
2	К+13%ТЕА	1,4	73	106	2,4	5,0	109	279	26,3	26,1	51
3	КФ+9% ТЕА	1,5	76	105	2,5	4,9	108	298	26,4	25,6	51
4	КФО+10% ТЕА	1,4	76	107	2,2	5,1	110	300	27,1	27,0	53

Витрати, % від маси голини: сірчана кислота - 1,1; хромовий дубитель - 1,8 (Сr2О3)

Виявлену ІЧ-спектроскопічними дослідженнями здатність модифікованих колагенвмісних продуктів взаємодіяти з аніонним барвником використали при розробці процесу фарбування із використанням цих продуктів. На підставі досліджень дифузії барвника у драглі желатину визначили вплив виду матеріалів на цей показник, доцільність введення модифікованих продуктів перед додаванням барвника.

Таблиця 5

Вміст катіонних комплексів у хромовому дубителі

	Вміст Сr2О3 у дубильному розчині, г	Вміст катіонних
Продукт	до обробки катіонітом	після обробки катіонітом	хромових комплексів, %
--	0, 2535	0, 1392	45,09
К + 13% ТЕА	0, 2095	0,1546	27,54
КФ + 9% ТЕА	0,2085	0,1417	32,36
КФО + 10% ТЕА	0,2156	0,1467	31,96

Застосування методу математичного планування експерименту дозволило встановити залежність глибини проникнення барвника в дерму від витрат барвника і модифікованих продуктів, виду останніх, оптимальні параметри процесу фарбування. Інтенсивне забарвлення досягається при витратах, % від маси струганого напівфабрикату: аніонного барвника - 0,5; модифікованих продуктів - 0,5. При цьому визначені відсутність мазкості шкір, а у випадку використання модифікованого продукту КФО - поліпшення показників покриття на шкірі, так, показники адгезії та стійкості до мокрого тертя в 1,5 рази вищі за контрольні.

З метою вивчення можливості застосування модифікованих колагенвмісних продуктів при жируванні і наповненні (додублюванні) хромових шкір струганий напівфабрикат ялівки середньої обробляли за схемою: промивка - нейтралізація - промивка - фарбування - жирування - наповнення (додублювання танідами). При наповненні (додублюванні) дослідних груп зниження витрат танідів з 2,0 до 0% компенсували введенням модифікованих колагенвмісних продуктів або на стадії жирування разом з жирувальними речовинами, або на стадії наповнення (додублювання) разом з танідами. Також визначали вплив виду і витрат матеріалів, стадії їх введення на показники міцності шкіри і її лицьового шару, відносного видовження при 10 МПа, повітро- і паропроникності, виходу по товщині, площі і об'єму, а також якість покриття на шкірі. На підставі виконаних досліджень встановили доцільність заміни 50% танідів квебрахо внаслідок використання 1,0% модифікованого продукту К при наповненні (додублюванні) або 1,0% модифікованого продукту КФО при жируванні. При цьому одержали шкіри м'які, наповнені, з міцним лицьовим шаром, високими показниками виходу по товщині, площі (табл.7), об'єму та покриття (адгезія, стійкість до багаторазового вигину та мокрого тертя).

Таблиця 6

Вплив умов обробки на процес дублення та властивості шкір (ІІІ етап досліджень)

	Ф а к т о р и	Ступінь	Ш К І Р А
Група	Х1	Х2	Х3	Відпрацювання дубильного розчину, %	мас. Частка оксиду хрому У1 , % (на абс. сух. реч.)	температура зварювання У2, 0С	Міцність лицьового шару У3, МПа	Відносне видовження при 10 Мпа У4,%
1	+	+	-	77,4	5,6	108	20,1	62
2	-	+	-	74,2	5,3	108	24,3	49
3	+	-	+	74,6	4,1	102	27,7	54
4	-	-	+	68,8	4,1	100	21,5	59
5	+	+	+	69,2	4,3	102	22,2	57
6	-	+	+	71,9	4,3	101	22,4	57
7	+	-	-	75,6	4,1	101	22,5	52
8	-	-	-	74,9	4,1	102	19,0	61
9	к о н т р о л ь	73,9	4,9	103	20,4	60

Таблиця 7

Результати наповнення різних топографічних ділянок шкіри

	К о н т р о л ь	Д о с л і д	Д о с л і д*
Показник	огузок	вороток	пола	огузок	вороток	пола	огузок	вороток	пола
Товщина,	1,49	1,41	1,33	1,54	1,62	1,56	1,58	1,67	1,60
10-3 м	середня = 1,41	середня = 1,57	середня = 1,62
Вихід по	100,0	97,0	96,0	101,0	97,7	96,3	98,9	101,2	97,5
площі, %	середній = 97,6	середній = 98,3	середній = 99,2

Примітка: Контроль: жирування = 7,0% жиру; наповнення = 2,0% квебрахо;

Дослід: жирування = 7,0% жиру; наповнення = 1,0% модифікованого продукту К +1,0% квебрахо;

Дослід*: жирування = 7,0% жиру + 1,0% модифікованого продукту КФО; наповнення = 1,0% квебрахо.

Включення до покривних складів білоквмісних продуктів сприяє одержанню еластичних шкір з добрим грифом, тонкою покривною плівкою. Разом з тим, використання таких продуктів обмежене або їх харчовою цінністю (протеїн казеїн), або трудомісткістю одержання, нестабільністю в часі властивостей покриття (гідролізати колагену).

Досліджували використання колагенвмісних продуктів, які модифіковані триетаноламіном, для оздоблювання шкір. З цією метою на зразки шкір з сировини великої рогатої худоби методом поливу наносили покривний склад, мас.ч.: Барвакрил (40%-ний)...50; модифікований колагенвмісний продукт (10%-ний)...100; аніонний барвник темно-коричневий ...7; вода ...200; витрати 150 г/м кв. Після сушіння при 35-400 С, пресуванні при 75-800С і тиску 100-150 атм на шкіри наносили закріплювальний склад, мас.ч.: Ікалак W - 312 ....60; вода ...40; витрати 70 г/м кв. У якості контрольного використували покривний склад, що вміщував казеїн замість модифікованого колагенвмісного продукту.

З табл. 8 слідує, що застосування модифікованих колагенвмісних продуктів сприяє поліпшенню покриття на шкірі. При цьому більш якісні показники спостерігаються у випадку використання модифікованого продукту КФО.

На підставі проведених досліджень розроблена методика виробництва шкір хромового дублення для верху взуття з сировини великої рогатої худоби із застосуванням модифікованого колагенвмісного продукту КФО, що пройшла апробацію у виробничих умовах Київського акціонерного об'єднання “Чинбар”. Контрольні партії обробляли за методикою підприємства. Дослідні - по знезолювання включно обробляли за тією ж самою методикою. М'якшення, пікелювання та дублення проводили по запропонованій методиці. М'якшення - у відпрацьованому знезолюючому розчині при РК = 1,3 - 1,5, температурі 36 - 380С, протягом 1,5 год. Витрати матеріалів, % від маси голини, склали: протосубтилін ГЗх - 0,1; продукт КФО - 0,1; триетаноламін - 0,01. Пікелювання - при РК = 0,6 - 0,7, температурі 18 - 200С, протягом 2,0 - 2,5 год. Витрати матеріалів, % від маси голини: хлорид натрію - 7,0; продукт КФО - 0,5; триетаноламін - 0,075; сірчана кислота - 1,2. Дублення - у відпрацьованому пікельному розчині. Витрати матеріалів, % від маси голини: хромовий дубитель основністю 38 - 40% - 1,8 (у перерахунку на оксид хрому); карбонат натрію - 0,3; тривалість - за пробою на кип. Подальші процеси та операції для всіх партій виконували за методикою підприємства.

Внаслідок проведеної роботи встановлена доцільність застосування модифікованого колагенвмісного продукту КФО для обробки голини: досягаються поліпшення використання дубильних сполук хрому, більш рівномірний розподіл їх у дермі та скорочення тривалості дублення. Дослідні шкіри м'які, наповнені, з добрими грифом та лицьовою поверхнею, по деяких показниках перевершують контрольні (міцність лицьового шару, адгезія та стійкість до мокрого тертя, товщина покривної плівки, вихід по площі (табл. 9)).

Очікуваний економічний ефект від впровадження розробленої методики тільки за рахунок підвищення виходу шкір по площі на 0,7% складатиме 852 грн на 1 млн дм кв.

Таблиця 8

Властивості покриття на шкірі

Продукт; витрати ТЕА,	До закріпленя	Після закріплення
% від маси білка у продукті	Мазкість за Хайловим, бали	Липкість, Н	Адгезія, Н/м	Стійкість до мокро- го тертя, оберти	Стан покриття піс- ля тертя
К 0 5 10 15 20	1,5 1,0 1,0 1,0 1,0	0 0 0 0 0	75 75 112 120 112	200 200 200 150 100	без здиру теж саме теж саме здир теж саме
КФ 0 5 10 15 20	2,0 2,0 3,0 3,0 2,0	12,0 4,3 2,5 2,0 2,5	53 94 130 112 56	160 200 200 200 160	Здир теж саме теж саме без здиру здир
КФО 0 5 10 15 20	3,0 2,5 3,5 2,5 2,5	10,4 2,0 1,2 1,6 1,6	112 200 240 300 280	200 200 200 200 200	Здир без здиру теж саме теж саме теж саме
Казеїн	1,0	0	90	100	Здир

Таблиця 9

Властивості готових шкір

Показники шкір	Дослідних	Контрольних
Масова частка,% (абс.сух.реч.): - оксид хрому	5,4	5,1
- ті, що вимиваються органічними розчинниками	10,8	10,6
Коефіцієнт рівномірності розподілу оксиду хрому, %	88,3	86,0
Межа міцності при розтязі, МПа	25,3	24,0
Міцність лицьового шару, МПа	24,8	22,4
Відносне видовження при 10 МПа, %	32,0	33,0
Адгезія, Н/м	320	290
Стійкість покриття до багаторазового вигину, бали	4	4
Стійкість покриття до мокрого тертя, оберти	300	250
Товщина покривної плівки, г/м кв.	13	22
Вихід по площі, %	100,7	100,0
Сортність, % (першосортні одиниці)	84,0	84,0

ВИСНОВКИ

Під час виробництва шкіри накопичується значна кількість колагенвмісних відходів. Відомі способи їх переробки та застосування не завжди ефективні. Отримання з відходів нових продуктів із комплексом властивостей, що забезпечують їх придатність до ефективного використання у шкіряній промисловості, є важливим та актуальним.

Вперше одержані та досліджені модифіковані триетаноламіном колагенвмісні продукти - гідролізати колагену. Вивчення вихідних та модифікованих продуктів сучасними методами дослідження (ІЧ-спектроскопія, гель-фільтрація, диференційно-термічний аналіз) дозволило поглибити теоретичні знання про властивості колагену - природної високомолекулярної сполуки, розширити можливості практичного застосування його похідних на різних стадіях шкіряного виробництва. Достовірність, відтворення та адекватність отриманих результатів підтверджені методами математичної статистики та повного факторного експерименту.

Модифікація колагенвмісних продуктів триетаноламіном зумовлює підвищення активності ферментних препаратів, маскування дубильних сполук хрому, формування структури дерми, взаємодію з аніонним барвником, що дозволяє прискорити процес хромового дублення, більш ефективно використовувати дубильні сполуки хрому, отримати м'які, еластичні, наповнені шкіри з інтенсивним немазким зафарбуванням поверхні та тонкою покривною плівкою з високими експлуатаційними властивостями, на 50% зменшити витрати дорогих рослинних дубителів при наповненні (додублюванні), виключити застосування при оздоблюванні харчового продукту казеїну.

Розроблена та апробована у виробничих умовах ресурсозберігаюча методика виробництва шкір хромового дублення для верху взуття із застосуванням модифікованого триетаноламіном колагенвмісного продукту КФО. Очікуваний економічний ефект тільки за рахунок підвищення виходу шкір по площі на 0,7% - 852 грн на 1 млн дм кв.

Наявність колагенвмісних продуктів та триетаноламіну в Україні та Індії дозволить впровадити результати роботи у шкіряну промисловість цих країн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Сатіанарайан Паніграхі. Модифіковані колагенвмісні продукти для оздоблювання хромових шкір // Легка пром-сть. - 1997. - № 3. - С.55-56.

Сатіанарайан Паніграхі, Журавський В.А., Романь О.С, Андреєва О.А. Дослідження колагенвмісних продуктів // Легка пром-сть. - 1997. - №4. - С.53

Сатіанарайан Паніграхі, Журавський В.А., Романь О.С, Андреєва О.А. Термографічні дослідження колагенвмісних продуктів // Легка пром-сть. - 1998.- №1. - С.52

Сатіанарайан Паніграхі, Журавський В.А., Романь О.С, Андреєва О.А. Применение колагенсодержащих продуктов в кожевенном производстве // 3 Междунар. научно-практ. конф. “Современные информационные и энергосберегающие технологии жизнеобеспечения человека” /г.Каменец-Подольский: 1998. - С.44-46.

Пат. 255577 А Україна, МКВ СІ4С 3/06. Спосіб обробки голини/ Сатіанарайан Паніграхі, Журавський В.А., Романь О.С, Андреєва О.А. Горбачов А.А.; ТОВ “ГВП Хімматеріали” /Україна/ № 97105175; Заявл. 23.10.97; Реєстр. 21.08.98.

Анотація

Сатіанарайан Паніграхі. Застосування колагенвмісних продуктів, які модифіковані триетаноламіном, у виробництві шкір. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.19.05 - Технологія шкіри та хутра. - Державна академія легкої промисловості України, Київ, 1999.

Дисертація присвячена одержанню, дослідженню та застосуванню у виробництві шкір модифікованих триетаноламіном колагенвмісних продуктів - гідролізатів колагену. Встановлена взаємодія вихідних колагенвмісних продуктів з триетаноламіном, модифікованих - з хромовим дубителем та барвником. Доведена доцільність використання модифікованих колагенвмісних продуктів у шкіряному виробництві: у переддубильно-дубильних та фарбувально-жирувальних процесах, при оздоблюванні. При цьому підвищується активність ферментних препаратів, прискорюється процес хромового дублення, поліпшуються використання хімічних матеріалів, якість та вихід шкір по площі. Розроблену методику виробництва шкір хромового дублення для верху взуття із застосуванням модифікованого триетаноламіном продукту КФО апробовано у виробничих умовах. Виконані дослідження поглиблюють теоретичні знання про властивості колагену, як високомолекулярної сполуки, розширюють його практичне використання, підвищують рентабельність як основної продукції, так і вторинної сировини в шкіряному виробництві.

Ключові слова: колагенвмісний продукт, триетаноламін, модифікація, властивості, ресурсозберігаюча технологія, шкіра.

шкіряний дубильний жирувальний барвник

Сатианарайан Паниграхи. Применение коллагенсодержащих продуктов, модифицированных триэтаноламином, в производстве кож. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.19.05 - Технология кожи и меха. - Государственная академия легкой промышленности Украины, Киев, 1999.

Диссертация посвящена получению, исследованию и применению в производстве кож модифицированных триэтаноламином коллагенсодержащих продуктов - гидролизатов коллагена. В результате проведенных исследований установлено, что модификация коллагенсодержащих продуктов триэтаноламином влияет на их свойства, расширяет возможность практического использования. Исследованы свойства коллагенсодержащих продуктов - гидролизатов коллагена до и после модификации триэтанол-амином: молекулярная масса, химический состав, реологические и поверхностно-активные свойства. Методами ИК-спектроскопии, дифференциально-термического анализа установлены строение и функциональный состав исходных и модифицированных коллагенсодержащих продуктов. Показано, что триэтаноламин взаимодействует с коллагеном преимущественно по карбоксильным группам. ИК-спектроскопическими исследованиями установлено наличие взаимодействия модифицированных коллагенсодержащих продуктов с хромовым дубителем и анионным красителем, а также возможность применения указанных продуктов при хромовом дублении и крашении. Установлена способность модифицированных коллагенсодржащих продуктов повышать активность ферментных препаратов, маскировать дубящие соединения хрома, формировать структуру дермы, что позволяет применять их в преддубильно-дубильных процессах (мягчение, пикелевание-дубление). При этом ускоряется процесс хромового дубления, эффективнее используются дубящие соединения хрома; готовые кожи отличаются мягкостью, эластичностью, наполненностью, высокими показателями качества покрывной пленки; увеличивается выход кож с единицы массы сырья. Исследована возможность применения модифицированных коллагенсодержащих продуктов при крашении. Интенсивное поверхностное крашение, достаточная глубина проникания красителя в дерму, отсутствие маркости кож достигаются при расходе, % от строганой массы полуфабриката: модифицированных коллагенсодержащих продуктов - 0,5; анионного красителя - 0,5. Крашение с использованием модифицированного продукта КФО улучшает показатели свойств покрытия на коже. Применение метода математического планирования эксперимента (ПФЭ) позволило установить оптимальные условия проведения преддубильно-дубильных процессов и крашения с использованием модифицированных коллагенсодержащих продуктов, воспроизводимость и адекватность полученных результатов. Изучена возможность применения модифицированных коллагенсодержащих продуктов при жировании и наполнении (додубливании) хромовых кож. Показано, что можно заменить 50% таннидов квебрахо путем использования 1,0% модифицированного продута К при наполнении (додубливании) или 1,0% модифицированного продукта КФО - при жировании. При этом достигаются мягкость, наполненность, прочность лицевого слоя кож, увеличение их выхода по толщине, площади и объему. Установлено, что использование модифицированных коллагенсодержащих продуктов при отделке хромовых кож улучшает свойства покрытий на коже; достигаются более высокие технологические и эксплуатационные показатели, исключается из покрывных составов пищевой продукт казеин.

Производственные испытания разработанной методики производства хромовых кож для верха обуви с использованием модифицированного коллагенсодержащего продукта КФО свидетельствуют о более полном использовании дубящих соединений хрома, более равномерном их распределении в дерме, сокращении продолжительности дубления. Готовые кожи по ряду показателей не отличаются от кож, выработанных по методике КАО “Чинбар”, а по некоторым превосходят их (прочность лицевого слоя, адгезия и устойчивость покрытия к мокрому трению, толщина покрывной пленки, выход по площади).

Выполненные исследования углубляют теоретические знания о свойствах коллагена как высокомолекулярного соединения, расширяют его практическое использование, повышают рентабельность как основной продукции, так и вторичного сырья в кожевенном производстве.

Ключевые слова: коллагенсодержащий продукт, триэтаноламин, модификация, свойства, ресурсосберегающая технология, кожа.

Satyanarayan Panigrahi “Application of collagen contained products, modified by three ethanol amine, in manufacture of leather”. - Manuscript.

The dissertation thesis for scientific degree of the candidate of engineering science on a speciality 05.19.05 - Technology of leather and fur. -The State Academy of a Light Industry of Ukraine, Kiev, 1999.

The dissertation is devoted to results, analytical properties and application in manufacture of leather modified by three ethanol amine collagen contained products - hydrolyzates of collagen. An established interaction between initial collagen contained of products with three ethanol amine, modified products - with chrome and dyeing materials. The expediency of application modified collagen contained products in leather industry: before and during tanning, dyeing and fatting processes is shown, at a furnish. So it activates of fermentation, the process chrome tanning is accelerated, increases the efficiency of use of chemical materials, quality and the increase the area of leather. Developed technique of manufacture of leather chrome tanning modified with three ethanol amine product KFO use for top of footwear verified under production conditions. Performance of research, the theoretical knowledge of a structure and properties collagen which having high molecular of connection, expand its practical use, raise profitability both basic production, and recycled raw materials for leather industries.

Key words: collagen contained product, three ethanol amine, modification, property, resources shaving technology, leather.

Размещено на Allbest.ru

...